专利名称：激光显示的光色性能的测量方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及光色性能的测量技术，尤其涉及激光显示的光色性能的测量方法和系 统。
背景技术：
激光显示(主要是激光投影)由于其优异的色彩表现力、色域覆盖率可以达到 NTSC制式规定色域的150%以上，因而成为最具竞争力的下一代显示设备之一。目前的各类光色性能的检测系统以及各类色度照度计，其测量目标主要针对具有 较宽光谱范围的非相干光源(即该光源具有较宽的波长范围)，对被测光的光色性能的测 量方法基本上是这样的首先，在整个可见光光谱范围内将检测系统中的光电转换装置的 光谱灵敏度曲线事先与国际标准的颜色匹配曲线做拟合；然后，通过经过拟合的光电转换 装置获得被测光对应的光电流值，该被测光的光电流值即可以被认为对应该被测光的光谱 功率分布；接着，根据该光谱功率分布和光电转换装置的修正系数通过一定的计算方法获 得该被测光的光色性能的各项参数。其中，光电转换装置的修正系数是由于光电转换装置 的光谱灵敏度曲线和标准颜色匹配曲线拟合而获得的修正系数。上述现有技术中，对光电转换装置的光谱灵敏度曲线需要事先与国际标准的颜色 匹配曲线做拟合，是因为该检测系统针对的光源是具有较宽光谱范围的非相干光源，只有 对光电转换装置的光谱灵敏度曲线与标准颜色匹配曲线进行拟合后，才能获得较精确的被 测光源对应的光电流值。因为光电流值对应光谱功率分布，因此精确的光电流值就对应精 确的光谱功率分布，从而能够提高被测光的光色性能的测量精度。但是实际中这种拟合工作的要求是很高的，经过拟合后的光电转换装置的市场价 格昂贵，因而在很大程度上增加了现有检测系统的检测成本。而且，通常情况下，上述两条 曲线的拟合只是在颜色匹配函数较大的波长位置上有较理想的拟合参数，从而可能得到比 较精确的光电流值，进而获得较精确的光谱功率分布值，进一步获得较精确的被测光的光 色性能参数。图1所示为国际标准颜色匹配曲线图，图中分别示出了 R，G，B三基色光的颜 色匹配曲线，其中横坐标表示光源的波长，纵坐标表示颜色匹配函数值。以B色光的颜色匹 配曲线为例，在较大的颜色匹配函数值(即接近波峰的位置)对应的波长位置(图中所示 为457nm)上有较理想的拟合参数。但即使是在能得到理想拟合参数的情况下，国家一级标准照度计的测量精度也仅 要求优于4%，可见其测量精度并不高。而对于那些颜色匹配函数较小的波长位置，测量精 度往往比上述国家一级照度计要求的精度数值还要低。因此，综上而言，现有的各类光色性 能的检测系统和各类色度照度计等存在着成本昂贵、检测精度也不高的缺点。而用于激光显示的激光光源是相干光源，其波长漂移通常小于lnm，波长位置相对 固定。由于光源性质的不同，针对非相干光源的基于拟合方式的光色性能检测系统就不适 合用于检测激光显示的光色性能了。因为被测激光光源波长相对固定，光色性能的测量系 统就不需要对光电转换装置的光谱灵敏度曲线与标准颜色匹配曲线做拟合，而直接能通过光电转换装置输出被测光源对应的精确的光电流值。因此，很显然现有的各类光色性能的 检测系统及色度照度计等并不适合测量激光显示的光色性能。并且，用现有的基于拟合方 式的检测系统来检测激光显示的光色性能，如果被测激光的波长正好是在颜色匹配函数较 小的波长位置，那就更不可能得到较高的测量精度了。综上，发明者正是由于激光光源的上述波长相对固定的特点，而能想到在获得精 确的被测光源对应的光电流值的情况下，原理上只要给出被测光源的特定波长相对应的光 电转换装置的光电转换系数，就能获得精确的该被测光源的光功率分布，进而获得该被测 光的光色性能的各项参数。其中，只要光电转换系数足够地精确，就有可能获得精确的光色 性能的检测结果。因而，激光显示的光色性能的测量有望能够实现低成本和高精度的要求。
发明内容
本发明的目的是提出一种专门针对激光显示的光色性能的测量方法，该测量方法 包括以下步骤通过光电转换装置获得被测光对应的光电流值；根据该光电流值和该光电 转换装置的光电转换系数获得该被测光的光谱功率分布；以及根据该光谱功率分布获得该 被测光的光色性能参数。另外，本发明的又一目的是提出一种激光显示的光色性能的多点综合测量系统， 系统包括多路光电转换装置，用于获得被测光在多个测试点对应的多个光电流值；通路 选择器，分别与光电转换装置和中央处理单元连接，用于根据来自该中央处理单元的控制 信号选择下一路光电转换装置；中央处理单元，用于控制该光电转换装置和该通路选择器， 并依次读取该各路光电转换装置输出的该被测光对应的各光电流值；计算单元，用于从该 中央处理单元获取各光电流值，并根据各光电流值和各对应的该光电转换装置的光电转换 系数计算该多个测试点的该被测光的光色性能参数；以及显示单元，用于显示通过该计算 单元计算获得的该被测光的光色性能参数。本发明的另一目的是提出一种激光显示的光色性能的可移动单点测量系统，该系 统包括一路光电转换装置，用于获得被测光在当前测试点对应的光电流值；中央处理单 元，用于控制该光电转换装置，并读取该光电转换装置输出的该被测光对应的光电流值，以 及根据该光电流值和该光电转换装置的光电转换系数计算该被测光的光色性能参数；显示 单元，用于显示该中央处理单元计算获得的该被测光的光色性能参数；以及按键HOLD电 路，如果该中央处理单元判断HOLD键被按下，则使该显示单元保持该HOLD键被按下时刻的 显示结果不变，如果该中央处理单元判断该HOLD键没有被按下，则使该显示单元继续显示 该中央处理单元传送过来的其它测试点的光色性能参数。由于是针对波长相对固定的激光光源进行光色性能的测量，因此，本发明提出的 测量方法和系统中，不需要进行光电转换装置的光谱灵敏度与标准颜色匹配曲线的拟合， 从而大大降低了检测成本。另外，由于光电转换装置的光电转换系数能够被简单而精确地 确定，因此本发明的测量方法和系统能够获得高精度的光色性能测量结果。
通过参考下述的具体描述和附图，本发明的其他优点将变得更容易理解。图1是现有的光色性能检测技术中使用的颜色匹配曲线图2是根据本发明第一实施例的激光显示的光色性能的测量方法的流程图；图3是根据本发明第二实施例的激光显示的光色性能的多点综合测量系统的结 构框图；图4是根据本发明第二实施例的多点综合测量系统中光电转换装置的结构图；图5是根据本发明第二实施例的多点综合测量的工作流程图；图6是根据本发明第二实施例的多点综合测量的用户界面图；图7是根据本发明第三实施例的激光显示的光色性能的可移动单点测量系统的 结构框图；以及图8是根据本发明第三实施例的可移动单点测量的工作流程图。
具体实施例方式下面将参照附图详细说明本发明的具体实施方式
。图2是根据本发明第一实施例的激光显示的光色性能的测量方法的流程图。首 先，将光电转换装置垂直投影屏幕摆放，让被测光照射光电转换装置(S21)；接着，该光电 转换装置输出被测光对应的光电流值(S22)；根据获得的光电流值和预先确定的该光电转 换装置的光电转换系数计算得到被测光的光功率分布(S23)；根据获得的光功率分布计算 得到被测光的各项光色性能参数(SM)。上述测量方法的流程中，由于被测光是激光，激光的波长相对固定，因此不需要事 先将光电转换装置的光谱灵敏度曲线与标准颜色匹配曲线进行拟合，就能获得精确的光电 流值，因而大大简化了测量方法，降低了检测成本。并且，该光电转换装置的光电转换系数是各波长位置的被测光对应的所述光电转 换装置的输出光电流与所述被测光的光功率分布之间的转换系数。该光电转换装置的光电 转换系数是在进行光色性能测量之前事先被确定的，具体方法为首先利用分光计将已知 光源分光；然后使各个波长位置的光通过光电转换装置，获得各个波长位置的光对应的光 电转换装置的输出光电流；接着，基于已知的各波长位置的光的光功率分布，就能计算获得 各个波长位置的光对应的光电转换装置的输出光电流与各波长位置的光的光功率分布之 间的转换系数。该光电转换装置的光电转换系数将被事先确定，并被记录在例如一个表格 中。在对激光显示的光色性能进行测量的过程中，具体而言在计算被测光的光功率分布的 步骤时，根据被测光的特定波长通过查找该表格以选择对应的光电转换系数。如上所述，由 于该光电转换装置的对于被测光的特定波长位置的光电转换系数能够被简单而精确地确 定，因此，根据S22步骤获得的精确的光电流值以及通过查找表格获得的精确的光电转换 系数，就能得到精确的被测光的光功率分布，从而本实施例的测量方法能够获得精确的激 光显示的光色性能参数。步骤S23中通过公式(1)计算被测光的光功率分布，
权利要求
1.一种激光显示的光色性能的测量方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤a.通过光电转换装置获得被测光对应的光电流值；b.根据所述光电流值和所述光电转换装置的光电转换系数获得所述被测光的光谱功 率分布；以及c.根据所述光谱功率分布获得所述被测光的光色性能参数。
2.如权利要求1所述的测量方法，其特征在于，步骤b中所述光电转换装置的光电转换 系数是各波长位置的被测光对应的所述光电转换装置的输出光电流与所述被测光的光功 率分布之间的转换系数。
3.如权利要求2所述的测量方法，其特征在于，步骤b中根据公式(1)计算所述被测光 的光谱功率分布'h=K.PB+_B-PR+KG)B-PG‘iG=kG-PG+HR)G-PR+KB)G-PB----------(ι)h=kR.pR+KG)R.pG+mR、pB其中，IB，IG, Ie分别表示蓝色激光、绿色激光和红色激光对应的光电转换装置输出的光 电流，kK、ke、kB、k(R)B、k(R)e、k(G)K、k⑶K、k(G)B、k(B)e为光电转换装置的光电转换系数， 其中1^是测试红色激光的光电转换装置的光电转换系数，k(R)B是测试蓝色激光的光电转 换装置在红光环境下的光电转换系数，其它同理；所述光电转换系数根据所述被测光的波 长被确定；光电流^中的k(R)B · Pe电流分量表示测试蓝色激光的光电转换装置在红光环 境下输出的电流，其它同理；PK、Pe和I3b分别表示任意光谱功率分布为P的光对应的R、G、B 三基色分量光谱功率分布。
4.如权利要求1所述的测量方法，其特征在于，步骤c中所述被测光的光色性能参数包 括被测光的光照度、光通量、照度均勻度、色坐标、色度均勻度和对比度。
5.如权利要求3所述的测量方法，其特征在于，根据步骤b中计算获得的光谱功率分布 PK、Pe和IV通过公式( 分别计算出R、G、B三基色各分量对应的颜色匹配值，X1 = kP-IO)■ Y: = k-Pry(i)---------------------------⑵Ζ, = k-Ρ,-ζΟ)其中，Xi、Yi、Zi表示三基色分量的颜色匹配值，i对应三基色分量R、G、B中之一 ；k为 光功当量常数；i为三基色在颜色匹配曲线上的数值。
6.如权利要求5所述的测量方法，其特征在于，根据R、G、B三基色各分量对应的颜色 匹配值，通过公式C3)计算出任意由R、G、B三基色光混合而成的被测光对应的颜色匹配数 值，X = XR + XG+XB■Y = YR+YG+YB ------------------------- (3)Z-Zr-^-ZgjT Zb其中，Y即表示所述被测光的光照度。
7.如权利要求6所述的测量方法，其特征在于，所述被测光的色坐标(x，y)由公式(4)计算获得，
8.如权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述测量方法包括对被测光的多点综 合测量方式和可移动单点测量方式。
9.一种激光显示的光色性能的多点综合测量系统，其特征在于，所述系统包括 多路光电转换装置，用于获得被测光在多个测试点对应的多个光电流值；通路选择器，分别与光电转换装置和中央处理单元连接，用于根据来自所述中央处理 单元的控制信号选择下一路光电转换装置；中央处理单元，用于控制所述光电转换装置和所述通路选择器，并依次读取所述各路 光电转换装置输出的所述被测光对应的所述各光电流值；计算单元，用于从所述中央处理单元获取所述各光电流值，并根据所述各光电流值和 各对应的所述光电转换装置的光电转换系数计算所述多个测试点的所述被测光的光色性 能参数；以及显示单元，用于显示通过所述计算单元计算获得的所述被测光的光色性能参数。
10.一种激光显示的光色性能的可移动单点测量系统，其特征在于，所述系统包括 一路光电转换装置，用于获得被测光在当前测试点对应的光电流值；中央处理单元，用于控制所述光电转换装置，并读取所述光电转换装置输出的所述被 测光对应的光电流值，以及根据所述光电流值和所述光电转换装置的光电转换系数计算所 述被测光的光色性能参数；显示单元，用于显示所述中央处理单元计算获得的所述被测光的光色性能参数；以及 按键HOLD电路，如果所述中央处理单元判断HOLD键被按下，则使所述显示单元保持 所述HOLD键被按下时刻的显示结果不变，如果所述中央处理单元判断所述HOLD键没有被 按下，则使所述显示单元继续显示所述中央处理单元传送过来的其它测试点的光色性能参 数。
全文摘要
本发明提出了一种激光显示的光色性能的测量方法和系统。该测量方法包括以下步骤通过光电转换装置获得被测光对应的光电流值；根据该光电流值和该光电转换装置的光电转换系数获得该被测光的光谱功率分布；以及根据该光谱功率分布获得该被测光的光色性能参数。由于是针对波长相对固定的激光光源进行光色性能的测量，因此，本发明提出的测量方法和系统中，不需要进行光电转换装置的光谱灵敏度与标准颜色匹配曲线的拟合，从而大大降低了检测成本。另外，由于光电转换装置的光电转换系数能够被简单而精确地确定，因此本发明的测量方法和系统能够获得高精度的光色性能测量结果。
文档编号G01J1/42GK102128688SQ20101002292
公开日2011年7月20日 申请日期2010年1月18日 优先权日2010年1月18日
发明者李勇, 王蔚生, 那柏林 申请人:华东师范大学