一种基于手机液晶显示屏的投影设备及投影方法 【技术领域】
本发明涉及具有投影功能的手机的技术领域，尤其涉及一种基于手机液晶显示屏(LCD，Liquid Crystal Display Panel)的投影设备及投影方法。
背景技术
目前已经出现具有投影功能的手机，美国专利号为6489934，发明名称为“Cellular phone with builtin optical projector for display of data”揭示了一种现有的具有投影功能的手机，该手机包括：位于手机内部，用于实现正常手机功能的手机单元；以及位于手机内部，用于实现投影功能的投影单元；而投影单元又由光源、图像显示模块、光学模块所构成。这种手机的工作原理为：由手机单元负责播放影音文件，并将影音信号传送给投影单元；通过投影单元中内置的图像显示模块，比如微型LCD显示器显示影音图像；最终通过投影单元中的光源结合光学模块将影音图像投出，以实现手机的投影功能。
采用现有的具有投影功能的手机，其不足之处在于：一方面，要实现手机的投影功能，必须在原有手机的基础上，在手机内部独立添加投影单元，新增设备必然增加成本的投入。并且投影单元由光源、图像显示模块、光学模块所构成，功能复杂，不利于操作；另一方面，由于目前手机投影单元尚仅处于实验阶段，没有成熟的产品出现，与手机相适配时无法达到最佳适配效果，并且现有的投影单元的大小也无法满足手机小型化的需求。目前迫切需要一种具有投影功能的手机，能满足节约投入成本、结构简单易操作、便于与手机相适配的需要。
【发明内容】
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种基于手机LCD的投影设备及投影方法，能借助手机实现投影功能，同时能满足节约投入成本、结构简单易操作、便于与手机相适配的需要。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种基于手机液晶显示屏的投影设备，该设备包括支持影音文件播放的手机，该设备还包括：在所述手机的液晶显示屏(LCD)位置所内嵌的光源部件、在所述手机的LCD位置所外置的光学部件；其中，
所述光源部件，用于发出高亮平行光；
所述光学部件，用于将显示在手机的LCD上的影音图片投影成像，所述光学部件包括带暗盒的凸透镜；其中，实现所述投影成像所采用的所述凸透镜的焦距＝投影距离/投影的宽度。
其中，所述光源部件具体包括：发光二极管(LED)冷光板；所述LED冷光板用于发出所述高亮平行光。
其中，所述LED冷光板可选的与所述手机的LCD预先一体组装；所述LED冷光板的厚度，需满足安装在手机内部LCD背面且不影响手机基本结构的要求。
其中，所述凸透镜与所述手机的LCD之间的距离为：大于一倍所述焦距，且小于二倍所述焦距。
其中，所述设备还包括：投影切换开关，用于控制手机内部的LCD驱动模块，在手机正常使用模式和手机使用投影模式之间进行切换；
所述LCD驱动模块，用于在手机正常使用模式的状态下，驱动位于所述手机的LCD上的LED发光颗粒进行发光，并在所述手机的LCD上显示所述影音图片；在所述投影切换开关控制下进入手机使用投影模式的状态下，熄灭所述LED发光颗粒并驱动所述LED冷光板进行发光，同时控制所述影音图片进行反转处理，并通过所述带暗盒的凸透镜投影成像，获得正像的投影。
一种基于手机液晶显示屏的投影方法，在所述手机的LCD位置内嵌光源部件，并外置带暗盒的凸透镜，该方法还包括：在光源部件发出高亮平行光后，将显示在手机的LCD上的影音图片，通过带暗盒的凸透镜投影成像；其中，实 现所述投影成像所采用的所述凸透镜的焦距＝投影距离/投影的宽度。
其中，实现所述投影成像时，所述影音图片距离所述带暗盒的凸透镜的物距为：大于一倍所述焦距，且小于二倍所述焦距。
其中，该方法进一步包括：在投影切换开关的控制下，手机内部的LCD驱动模块在手机正常使用模式和手机使用投影模式之间进行切换。
其中，所述光源部件具体包括：LED冷光板，所述LED冷光板用于发出所述高亮平行光；在手机正常使用模式时，所述LCD驱动模块驱动位于手机的LCD上的LED发光颗粒进行发光，并在手机的LCD上显示所述影音图片；
所述LCD驱动模块在所述投影切换开关控制下进入手机使用投影模式时，LCD驱动模块熄灭所述LED发光颗粒并驱动LED冷光板进行发光，同时控制所述影音图片进行反转处理，并通过带暗盒的凸透镜投影成像，获得正像的投影。
本发明的设备包括支持影音文件播放的手机，该设备还包括：在手机的LCD位置所内嵌的光源部件、在手机的LCD位置所外置的光学部件。其中，光源部件，用于发出高亮平行光。光学部件，用于将显示在手机的LCD上的影音图片投影成像；其中，实现投影成像所采用的焦距＝投影距离/投影的宽度。
采用本发明，将光源部件置入手机内部LCD位置的背面；将光学部件外置在手机的LCD位置外部，这样内置与外置相结合的拆分处理，能降低设计复杂度。而且，使光源部件具有与手机内部LCD一体化预先组装的可能性，利于减低制造成本，简化制造流程。另外，光学部件外置在手机外部，借助现有的手机LCD将在LCD上显示的影音图片通过光学部件投出，区别于现有技术采用额外的LCD来显示影音图片来说，大大节约了投入成本。而且，光学部件外置，也便于与手机的适配，区别于现有技术采用手机内置投影单元中的光学模块来说，不受手机大小样式的限制，只需外置在任何一款支持影音文件播放手机的LCD外部即可。
附图说明 图1为投影原理图；
图2为本发明设备的结构组装示意图；
图3为本发明设备对应的主要模块原理图。
具体实施方式 本发明的基本思想是：投影设备基于任何一款现有的支持影音文件播放的手机，并通过在手机的LCD位置所内嵌的光源部件、以及在手机的LCD位置所外置的光学部件来实现投影成像。
下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述。
一种基于手机LCD的投影设备，该投影设备包括：支持影音文件播放的手机，该设备还包括：在手机的LCD位置所内嵌的光源部件、和在手机的LCD位置所外置的光学部件。其中，光源部件，用于发出高亮平行光。光学部件，用于将显示在手机的LCD上的影音图片投影成像；其中，实现投影成像所采用的焦距＝投影距离/投影的宽度。
这里，支持影音文件播放的手机，是现有的任何一款能支持影音文件播放的手机，该手机内部包括能实现正常手机功能以及支持影音文件播放功能的各个部件。比如，该手机内部的各个部件可以包括：蓝牙模块、功率放大模块、音频模块、麦克、受话器接口、扬声器接口、耳机接口、存储器、键盘、系统连接器、主芯片、发射模块、接收模块、双工器、频综模块、电源及充电管理模块、电池、LCD驱动模块、LCD模块等等。
这里，光源部件具体包括：发光二极管(LED，Light Emitting Diode)冷光板；该LED冷光板用于发出高亮平行的强光。
这里，LED冷光板可选的与手机的LCD预先一体组装。LED冷光板的厚度，需满足安装在手机内部LCD背面且不影响手机基本结构的要求。
这里，光学部件具体包括：带暗盒的凸透镜。该凸透镜与手机的LCD之间的距离为：大于一倍所述焦距，且小于二倍所述焦距。此处，大于一倍所述焦距，且小于二倍所述焦距的要求也可以理解为：带暗盒的凸透镜，其暗盒的深度。
这里，设备还包括：投影切换开关，用于控制手机内部现有的LCD驱动模块，在手机正常使用模式和手机使用投影模式之间进行切换。
针对LCD驱动模块而言，LCD驱动模块用于在手机正常使用模式的状态下，驱动位于手机的LCD上的LED发光颗粒进行发光，并在手机的LCD上显示手机正常播放影音文件时所显示的影音图片。其中，用户在手机正常使用模式下使用手机时使用该LED颗粒进行照明。
LCD驱动模块在投影切换开关控制下进入手机使用投影模式的状态下，熄灭LED发光颗粒并驱动LED冷光板进行发光，同时LCD驱动模块控制对手机的LCD上显示的影音图片进行反转处理，并通过外置的带暗盒的凸透镜投影成像，获得正像的投影。
需要指出的是：根据投影成像原理，距离介于凸透镜一倍焦距及二倍焦距之间的正像，通过凸透镜投影后得到反像的投影；而反像通过凸透镜投影后得到正像的投影。正因为在LCD上显示的影音图片有可能是反像，因此，需要LCD驱动模块控制对手机的LCD上显示的影音图片进行反转处理，这样才能得到正像的投影。
综上所述，本发明主要包括以下内容：
本发明要解决的技术问题是依托原有手机结构基础，利用手机LCD显示屏，通过内置的光源部件，配合外置的光学部件，达到投影成像的最终效果。
本发明采用以下技术方案：投影设备包括手机这一主体部分，还包括：光源部件、以及光学部件。而且，光源部件内置在手机LCD位置的背面，光学部件借助手机LCD，且外置于手机LCD位置的外部。
其中，手机部分，硬件方面需能支持影音文件的播放；软件方面能在LCD驱动模块的控制下实现图像反转功能。光源部件，需采用能够发出高亮平行光的冷光发光体。可选用能够发出高亮度平行强光的LED冷光板。LCD部分，需达到一定的分辨率，且屏显细腻，屏幕光学结构通透。光学部件，需满足一定的焦距。
针对实现图像反转功能而言，关于图像反转，由于凸透镜成像原理，如果需要得到正像，则LCD显示的投影原像必须经过反转处理。从影音图象显示原理来说，由于人的眼睛的生理结构，观看每秒10帧的图象会产生停顿感，但如 果影片帧数超过20帧每秒，画面就比较流畅了。普通电影拷贝的放映帧数为24帧，以保证观众观看影片的连续性。也就是说：看似流畅的影音图象，实际上分解开来是每秒放24帧的连续变化图片。结合本发明，由于连续影音播放功能，已经是当前主流手机的必备功能，关键是如何把分解开来的图象显示的每一帧进行反转，反转后连续播放即可满足投影原像反转处理。就一帧的图象显示来说，手机处理器读取原始影音文件信息，首先把视频流、音频流分析，音频流通过音频芯片解码后通过功率放大、扬声器播出；视频流通过显示模块或者专用的显示芯片进行解码，然后通过LCD驱动模块通过视频流携带信息，驱动LCD显示屏每一像素，最终进行图象显示；如果需要反转原始的影音信号，通过显示模块或者专用的显示芯片进行解码，再使用专门的算法函数重新构建视频流，将原有正像流信息转换为反转流信息，再通过LCD驱动模块驱动LCD显示屏每一像素，最终实现反转图象显示。
与现有技术相比，本发明依托现有的手机结构，在更换或加装尽可能少的设备的基础上，采用本发明，能达到与同类添加专业投影模块得到手机投影功能相同的效果，在可生产性以及性价比方面都占有较大优势。
以下对本发明进行举例阐述。
如图1所示为投影原理图。投影利用了凸透镜成像原理，当物距大于凸透镜一倍焦距而小于二倍焦距时，将于凸透镜另一边的二倍焦距以外成一个倒立放大的实像。
这里需要注意的是，如果投出的影像为正像，依据凸透镜成像原理，需要使用反像作为投影原像进行显示。
如图2所示为本发明设备的结构组装示意图，给出了本发明基于手机LCD的投影设备的结构组成图。图2中，用1至6对基于手机LCD的投影设备的结构进行了分解指示，其中，用1指示普通手机；用2指示LED冷光板；用3指示LCD；用4指示带暗盒的凸透镜；用5指示投影切换开关；用6指示供手机一般日常照明使用的LED发光颗粒。
当组装好后，LED冷光板2、LCD3作为手机原件被一体化组装形成，用7 指示的完整的手机结构，完整的手机结构7再配合可拆卸的带暗盒的凸透镜4，共同形成最终的基于手机LCD显示屏的投影设备8。
如果使LCD3位置介于一倍焦距而小于二倍焦距时，也就是说当带暗盒的凸透镜4与LCD3的距离介于一倍焦距而小于二倍焦距时，LED冷光板2发出的平行光照射LCD3后，通过凸透镜成像原理，在带暗盒的凸透镜4另一边的二倍焦距以外成一个倒立放大的实像。
为了能够投出正像，需要满足三个要点：光源部件；凸透镜；LCD的屏幕显示。首先，针对光源部件而言，该光源部件，比如LED冷光板2要集成在手机中，尺寸要求非常严格，厚度要能够满足安装在手机内部LCD显示屏背面且不影响手机基本结构，首选能够发出平行强光的LED冷光板。其次，针对凸透镜而言，凸透镜的选择，需要满足一定焦距。焦距由公式：凸透镜焦距距离＝投影/投影的宽度可以得到。并且由该公式可知：由于带暗盒的凸透镜4中这个暗盒的深度，其介于一倍焦距与两倍焦距之间是有一定要求的，配合手机使用要求尽可能小型化、轻量化，因此假设透镜焦距为5cm，则暗盒深度约为8cm，如果想投出20cm宽的影像，利用上述公式可以得到投影距离，也就是凸透镜与影像间的距离约为100cm。
如图3所示为本发明设备对应的主要模块原理图，图3中，只针对与本发明最相关的模块来阐述，其他实现手机正常功能的模块在这里不作赘述。图3着重设计了配合投影的光源部件及投影切换开关的模块结构图。图3中包括：手机内部现有的主芯片、现有的LCD驱动模块、现有的LCD模块、以及新增的LED模块和投影切换开关。其中，LCD模块从手机结构的角度来说，即对应之前涉及的LCD显示屏；LED模块从手机结构的角度来说，即对应之前涉及的LED冷光板。这里，由于新增了LED模块和投影切换开关，手机需要实现投影功能，因此，LCD驱动模块的功能有了改进，即为：LCD驱动模块在投影切换开关控制下进入手机使用投影模式的状态下，熄灭LED发光颗粒并驱动LED冷光板进行发光，同时LCD驱动模块控制对手机的LCD上显示的影音图片进行反转处理，并通过外置的带暗盒的凸透镜投影成像，获得正像的投影。
可见，LCD驱动模块同时需要将LCD显示的图像进行反转，投影后才能得到正像，这里需要在LCD驱动模块上进行软硬件功能添加。其中，在软件部分，LCD驱动模块需要配合投影模式对影响进行反转，通过凸透镜成像后才能得到正像；在硬件部分，LCD驱动模块需要驱动并控制投影光源发光体以及LED发光颗粒工作，同时接受投影切换开关的控制。
用户在一般使用模式下，即手机正常使用模式的状态下调整好影音文件的播放，当投影切换开关切换后，LCD驱动模块熄灭LED发光颗粒并驱动投影发光体进行发光。同时LCD驱动模块对图像进行反转处理，通过带暗盒的外置凸透镜成像，最终得到正像投影。
一种基于手机LCD的投影方法，该方法包括：在光源部件发出高亮平行光后，将显示在手机的LCD上的影音图片，通过光学部件投影成像；其中，实现所述投影成像所采用的焦距＝投影距离/投影的宽度。
这里，实现投影成像时，影音图片距离光学部件中凸透镜的物距为：大于一倍所述焦距，且小于二倍所述焦距。
这里，该方法进一步包括：在投影切换开关的控制下，手机内部的LCD驱动模块在手机正常使用模式和手机使用投影模式之间进行切换。
这里，在手机正常使用模式时，LCD驱动模块驱动位于手机的LCD上的LED发光颗粒进行发光，并在手机的LCD上显示所述影音图片。
LCD驱动模块在投影切换开关控制下进入手机使用投影模式时，LCD驱动模块熄灭LED发光颗粒并驱动LED冷光板进行发光，同时控制影音图片进行反转处理，并通过带暗盒的凸透镜投影成像，获得正像的投影。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。