数码冲印系统的LCOS驱动设计

    1　引　言

    随着计算机技术和数字图像处理技术的发展,数码冲印作为一个新兴产业得到了飞速发展。数码冲印就是利用彩扩的方法,把数码图像在相纸上进行曝光,利用PC机的数字处理和控制功能,从而实现无底片、全数字化的彩色文本、图形和图像的任意组合输出的一门新兴技术。与传统影像输出(光学冲印和打印)相比,数码冲印具有良好的兼容性、低成本、丰富图像后期处理和图片输出高质量以及方便的网络冲印等优点。

    数码冲印实际上由数码图像输入、图像处理和图像输出三个部分组成。其中数码成像曝光系统是整个系统设计的关键。硅基液晶(liquid crystal on silicon,LCOS)[1]是一种全新的数码成像芯片,它采用半导体CMOS集成电路芯片作为反射式LCD的基片,CMOS芯片上涂有薄薄的一层液晶,控制电路置于显示装置的后面,可以提高透光率,从而实现更大的光输出和更高的分辨力。由于LCOS的显示和结构特性,以LCOS为核心成像元件的数码冲印系统具有高分辨力、高解析度和低成本的优点。

    2　LCoS数码冲印系统原理和框架

    LCOS属于新型的反射式LCD投影技术,其结构是在硅片上,利用半导体工艺制作驱动面板,然后把硅片另一面透过研磨技术磨平,并镀上铝当作反射镜,形成CMOS基板,然后将CMOS基板与含有透明电极之上玻璃基板贴合,再注入液晶,封装成型。

    LCOS数码冲印工作原理:通过LCOS驱动电路,使存储在PC机上的数字图像在LCOS上显示,然后用红、绿、蓝三色LED光源分时对相纸进行曝光,然后用常规化学冲印,得到数字图像相片。图1为LCOS数码冲印系统的框图。

    用专用仪器可以测得图像的红(R)、绿(G)、蓝(B)的三条电光响应曲线。调试系统电路时,需要通过软件和硬件设置合适的LCOS驱动电路参数,使得R、G、B三条电光响应曲线基本重合(可相差一个比例常数),从而达到与相纸最优匹配的要求。

    3　LCOS驱动的硬件电路设计[2]

    驱动系统的硬件电路设计主要由两个部分组成:(1)控制信号发生电路;(2)LCOS显示驱动电路。

    3.1　控制信号发生电路的设计

    该电路主要用于产生线时钟(SCL),线数据(SDA),写保护(EPEN)和LED光源灯控开关信号。另外电路还包括电压监控和温控模块等。在设计中使用ANALOG DECEIVES公司的单片机ADUC812数据采集系统芯片。通过PC串口可以对ADUC812内单片机进行读写操作,从而实现对电路的控制。其电路原理框图如图2所示。

    3.2　LCOS显示驱动电路设计

    在数码冲印系统中,核心就是通过LCOS驱动电路,把PC中输入的数字图像在LCOS上显示。显示图像质量的好坏会直接影响后面冲印的效果。在这一部分的设计中,现结合硬件和软件调试信号在LCOS的电光响应特性曲线,使得R、G、B三条响应曲线基本吻合,从而得到好的图像效果。