一种用于医疗显示器的背光控制系统和控制方法与流程

本发明属于医疗显示器技术领域，尤其是一种用于医疗显示器的背光控制系统和控制方法。

背景技术：

显示器满足了人们生活、工作中对画面显示的需求。显示器使用的场景不同，则对图像显示的要求不同、对显示的图像所采用的校正方法不同。

医疗显示器是一种专门用于医疗领域的专业显示器，与其他显示器相比，它有自己不同的特点：亮度高、分辨率高、稳定性高以及满足医学数字图像通信标准DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine，医学数字成像和通信)第14部分的灰度显示标准函数等等。如：诊断类显示器用于显示灰阶图像，往往要求高分辨率、高对比度、高亮度、及经过DICOM校正；手术室用显示器面向内窥镜等前端成像设备，用于显示手术辅助信息等彩色图像，要求分辨率适中、亮度一般，及经过GAMMA(伽马)校正。

一幅医学灰阶图像可能被印在胶片上，也有可能存储在电脑主机上被不同的电子显示设备显示，如何确保一幅医学灰阶图像在不同的设备上显示出来，且使显示出的信息和效果都一样，这就需要一个统一的标准。为此，1984年，由美国放射学会(ACR)和国际电气制造业协会(NEMA)组成的医学数字图像和通讯标准联合委员会，推出了“医学数字图像通讯标准”，简称DICOM标准。DICOM标准的第14部分给出了一个“灰度标准显示函数”(GSDF)，该函数依据人眼的视觉特性，给出了一个医疗显示器的亮度与JND指数之间的对应关系。

为了达到图像亮度要求，医疗显示器背光系统需使用大量大功率发光元件，因此，背光系统占显示器的绝大部分功率消耗。为了节能降耗，现一般都是从背光上入手，想办法降低背光的亮度。有一种技术将背光划分成多个区域，每个区域的背光亮度根据对应区域所需显示的图像亮度进行自动调节。这种方法能够通过降低背光亮度达到节能的效果，但背光亮度降低后，图像整体亮度也降低了，用户看到的图像效果变差，部分图像细节也会损失。

技术实现要素：

本发明所解决的技术问题在于提供一种用于医疗显示器的背光控制系统和控制方法，背光控制系统包括传感器模块及其外围电路、主芯片、DDR控制器模块、电源转换模块和输出控制模块，通过传感器模块探测使用人员是否在感应范围内，从而控制主芯片对医疗显示器的液晶屏输出高电平或低电平，实现了对医疗显示器背光的节能控制，有效延缓显示器在亮度、对比度上的衰弱，同时保证医疗图像的最佳显示。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种用于医疗显示器的背光控制系统，包括：

传感器模块及其外围电路，用于采集人体运动红外信号，并将信号传输至主芯片；

主芯片，用于接收并处理传感器模块传输来的人体运动红外信号，获得人体运动红外数据，并将该信号和数据传输给DDR控制器模块，并控制电源转换模块向显示器输出所需电压；

DDR控制器模块，用于存储人体运动红外信号和人体运动红外数据；

电源转换模块，用于将输入电压转换为主芯片和医疗显示器的液晶屏所需电压并输出；

输出控制模块，用于输出液晶屏驱动信号和背光控制信号；

所述电源转换模块、DDR控制器模块、输出控制模块和传感器模块及其外围电路均与主芯片相连，电源转换模块和输出控制模块均与医疗显示器的液晶屏相连。

进一步的，本发明的用于医疗显示器的背光控制系统，所述主芯片为BIS0001芯片。

进一步的，本发明的用于医疗显示器的背光控制系统，所述传感器模块包括热释电红外传感器。

进一步的，本发明的用于医疗显示器的背光控制系统，所述热释电红外传感器设置有光学系统。

进一步的，本发明的用于医疗显示器的背光控制系统，所述光学系统为菲涅尔透镜。

进一步的，本发明的用于医疗显示器的背光控制系统，所述传感器模块的外围电路包括放大电路、滤波电路、信号处理电路和接口电路，所述放大电路、滤波电路、信号处理电路和接口电路均与传感器模块相连。

一种用于医疗显示器的背光控制方法，包括以下步骤：

步骤1：传感器模块探测在感应范围内是否有使用人员，并将该探测结果传输至主芯片，若探测到感应范围内有使用人员，则转到步骤2，若探测到感应范围内无使用人员，则转到步骤4；

步骤2：主芯片控制电源转换模块向医疗显示器的液晶屏输出高电平，液晶屏正常工作，同时主芯片开启延时模式；

步骤3：若使用人员一直在传感器模块感应范围内，则主芯片保持输出高电平，当使用人员离开传感器模块感应范围时，主芯片设置延时时间并开始延时计时，延时计时结束时，主芯片控制电源转换模块关闭高电平并向液晶屏输出低电平，转到步骤1；

步骤4：主芯片控制电源转换模块向液晶屏输出低电平，液晶屏进入待机状态，同时主芯片设置传感器封锁时间并开始计时，在封锁时间内，传感器模块不进行探测，封锁时间计时结束时，转到步骤1。

进一步的，本发明的用于医疗显示器的背光控制方法，步骤3中的延时时间为10秒。

进一步的，本发明的用于医疗显示器的背光控制方法，步骤4中的封锁时间为10秒。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1、本发明的背光控制系统采用传感器模块采集数据并控制主芯片的电平输出，实现了对医疗显示器背光的节能控制；

2、本发明的背光控制方法采用传感器封锁时间，实现了传感器感应和封锁间隔工作，能够有效抑制负载切换过程中产生的干扰；

3、本发明的背光控制方法采用主芯片延时模式，实现了传感器感应的重复触发；

4、本发明的背光控制方法能够有效延缓医疗显示器在亮度和对比度上的衰弱，有助于医疗图像的最佳显示。

附图说明

图1是本发明的用于医疗显示器的背光控制系统的结构示意图；

图2是本发明的用于医疗显示器的背光控制系统的主芯片原理图；

图3是本发明的用于医疗显示器的背光控制系统的背光控制原理图；

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

一种用于医疗显示器的背光控制系统，其结构如图1所示，包括传感器模块及其外围电路、主芯片、DDR控制器模块、电源转换模块和输出控制模块，所述电源转换模块、DDR控制器模块、输出控制模块和传感器模块及其外围电路均与主芯片相连，电源转换模块和输出控制模块均与医疗显示器的液晶屏相连。其中：

传感器模块及其外围电路，用于采集人体运动红外信号，并将信号传输至主芯片。传感器模块包括热释电红外传感器，所述热释电红外传感器设置有光学系统，光学系统为菲涅尔透镜，可以将人体辐射的红外线聚焦到热释电红外探测元上，同时也产生交替变化的红外辐射高灵敏区和盲区，以适应热释电红外传感器要求信号不断变化的特性。热释电红外传感器是本发明方法中的核心器件，它可以把人体的运动红外信号转换为电信号以供热释电红外传感器模块外围电路使用。

外围电路包括放大电路、滤波电路、信号处理电路和接口电路，所述放大电路、滤波电路、信号处理电路和接口电路均与传感器模块相连，外围电路可接收热释电红外传感器发出的电信号并将该信号进行处理并发送至主芯片。

放大电路和滤波电路把热释电红外传感器输出的微弱的电信号分别进行放大和滤波处理，信号处理电路对电信号进行延迟、比较处理并输出给接口电路，接口电路将电信号以电平信号方式发到主芯片，通过主芯片的数据处理输出控制信号，对显示器背光进行控制，最终实现节能控制。

主芯片为BIS0001芯片，如图2所示，BIS0001芯片由运算放大器、电压比较器、状态控制器、延迟时间定时器以及封锁时间定时器等构成的数模混合专用集成电路。所述主芯片用于接收并处理传感器模块传输来的人体运动红外信号，获得人体运动红外数据，并将该信号和数据传输给DDR控制器模块，并控制电源转换模块向显示器输出所需电压。

主芯片的工作过程为：首先，根据实际需要利用运算放大器OP1组成传感信号预处理电路，将信号放大，然后耦合给运算放大器OP2，再进行第二级放大，同时将直流电位抬高为VM≈0.5VDD后，将输出信号V2送到由比较器COP1和COP2组成的双向鉴幅器，检出有效触发信号Vs。由于VH≈0.7VDD、VL≈0.3VDD，所以，当VDD＝5V时，可有效抑制±1V的噪声干扰，提高系统的可靠性。COP3是一个条件比较器，当输入电压Vc<VR(VR≈0.2VDD)时，COP3输出为低电平封住了与门U2，禁止触发信号Vs向下级传递；而当Vc>VR时，COP3输出为高电平，进入延时周期。当A端接“0”电平时，在Tx时间内任何V2的变化都被忽略，直至Tx时间结束，即所谓不可重复触发工作方式。当Tx时间结束时，Vo下跳回低电平，同时启动封锁时间定时器而进入封锁周期Ti。在Ti时间内，任何V2的变化都不能使Vo跳变为有效状态，即高电平，可有效抑制负载切换过程中产生的各种干扰。

DDR控制器模块，用于存储人体运动红外信号和人体运动红外数据。

电源转换模块，用于将输入电压转换为主芯片和医疗显示器的液晶屏所需电压并输出。

输出控制模块，用于输出液晶屏驱动信号和背光控制信号。

相应的，本发明还提出一种用于医疗显示器的背光控制方法，如图3所示，包括以下步骤：

步骤1：传感器模块探测在感应范围内是否有使用人员，并将该探测结果传输至主芯片，若探测到感应范围内有使用人员，则转到步骤2，若探测到感应范围内无使用人员，则转到步骤4；

步骤2：主芯片控制电源转换模块向医疗显示器的液晶屏输出高电平，液晶屏正常工作，同时主芯片开启延时模式；

步骤3：若使用人员一直在传感器模块感应范围内，则主芯片保持输出高电平，当使用人员离开传感器模块感应范围时，主芯片设置延时时间10秒并开始延时计时，延时计时结束时，主芯片控制电源转换模块关闭高电平并向液晶屏输出低电平，转到步骤1；

步骤4：主芯片控制电源转换模块向液晶屏输出低电平，液晶屏进入待机状态，同时主芯片设置传感器封锁时间10秒并开始计时，在封锁时间内，传感器模块不进行探测，封锁时间计时结束时，转到步骤1。

以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进应视为本发明的保护范围。