专利名称：激光显示的光色性能的手持式测量装置的制作方法
技术领域：
激光显示的光色性能的手持式测量装置技术领域[0001]本实用新型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手持式测量装置。
背景技术：
[0002]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。[0003]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。[0004]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。[0005]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。[0006]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。 而且现有的手持式的测量装置只能对一些较普通的量进行测量。例如如果想对被测光 源的对比度参数进行16点的棋盘格测量，不仅需要对16个点各个进行测量而且要记录16 次数据，并且需人工计算测量结果。如此看来，此种测量装置确实不方便。[0007]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。[0008]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[0009]本实用新型的目的是提出一种专门针对激光显示的光色性能的手持式测量装 置，所述手持式测量装置包括中央处理单元模块、数据传送单元模块、程序下载接口模 块、光电转换装置模块、显示单元模块、供电单元模块，外部时钟晶振单元模块和按键 单元模块，其中，中央处理单元模块与所述光电转换装置模块相连，用于提供光电转换 装置的控制信号和读取该光电转换装置输出的被测光对应的各光电流值，并根据光电流 值及该光电转换装置的光电转换系数计算光色性能的各测试参数和将参数结果送到显示 单元模块，所述中央处理单元模块与所述显示单元模块相连，数据传送单元模块与所述 中央处理单元模块相连，用于将中央处理单元中的数据传送至PC，程序下载接口模块与 中央处理单元模块相连，用于中央处理单元模块程序的下载，光电转换装置模块用于获 得被测光在测试点对应的光电流值，外部时钟晶振单元模块与所述中央处理单元模块相 连，对中央处理单元提供外部时钟，按键单元为手持式测量装置的输入单元。[0010]本实用新型的所述供电单元模块与中央处理单元模块、数据传送单元模块、光 电转换装置模块、显示单元模块、外部时钟晶振单元模块相连，为其供电，将9V电池电 压转换到5V工作电压。[0011]本实用新型的所述按键单元模块包括与中央处理单元相连的普通无源按键， 用于光源波长等数据的输入；与中央处理单元相连的中断按键，和与显示单元模块相连 的背光按键。[0012]本实用新型的所述中断按键包括菜单按键，与中央处理单元模块普通I/O 口 相连，用于一些参数的查看和功能的设置；模式选择按键MODE，与中央处理单元模 块中断输入口相连，用于不同制式之间的切换选择；消除环境光干扰按键ZERO，与中 央处理单元中断输入口相连，用于消除环境光的干扰；静止按键HODE，与中央处理 单元中断输入口相连，用于停止装置的实时性，静止的显示上次测试的结果；菜单按键 MENU,与中央处理单元中断输入口相连，用于打开菜单。[0013]本实用新型的光电转换装置采用圆筒状结构，圆筒顶部设置有漫光片，数字光敏器件设置在圆筒底部。所述数字光敏器件为颜色传感器的感光芯片。[0014]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，其一本实用 新型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。其二本实用新型采用了更方便的各个参数的测 量的实现方法，使各个量的测量更加方便。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更方便的获得高精度的光色 性能测量结果。
[0015]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。[0016]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；[0017]图2是本实用新型的测量方法的流程图；[0018]图3是本实用新型光电转换装置的结构框图；[0019]图4是本实用新型的硬件电路图；[0020]图5是本实用新型的工作流程图；[0021]图6是本实用新型的结构框图。
具体实施方式
[0022]图2是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621)；接着，该光电转换装置输出被测光 对应的光电流值622)；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6 )；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6 )； 一次测量结束后循环到步骤(S22)。[0023]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。[0024]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，具体方法为利用光功率计测 量出被测激光的光功率，再用该激光照射光电转换装置，读出该光电转换装置的输出的 数字电压值；接着，基于已知的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，从而本实用新型的测量方法能够获得精 确的激光显示的光色性能参数。[0025][0026]步骤S23中通过公式(1)计算被测光的光功率分布，
权利要求1.一种手持式测量装置，其特征在于，包括中央处理单元模块、数据传送单元模 块、程序下载接口模块、光电转换装置模块、显示单元模块、供电单元模块，外部时钟 晶振单元模块和按键单元模块，其中，所述中央处理单元模块与所述光电转换装置模块 相连，所述光电转换装置模块用于获得被测光在测试点对应的光电流值，所述中央处理 单元模块用于为光电转换装置提供控制信号和读取所述光电转换装置模块输出的被测光 对应的各光电流值，并根据所述光电流值及所述光电转换装置模块的光电转换系数计算 光色性能的各测试参数，所述中央处理单元模块与所述显示单元模块相连，所述中央处 理单元将测试参数结果送到所述显示单元模块，数据传送单元模块与所述中央处理单元 模块相连，用于将中央处理单元模块中的数据传送至PC，程序下载接口模块与中央处理 单元模块相连，用于中央处理单元模块程序的下载，外部时钟晶振单元模块与所述中央 处理单元模块相连，为中央处理单元提供外部时钟，所述按键单元为输入单元。
2.如权利要求1所述的手持式测量装置，其特征在于，所述供电单元与中央处理单元 模块、数据传送单元模块、光电转换装置模块、显示单元模块、外部时钟晶振单元模块 相连，将9V电池电压转换到5V工作电压。
3.如权利要求1所述的手持式测量装置，其特征在于，所述按键单元模块包括与 中央处理单元相连的普通无源按键，用于光源波长等数据的输入；与中央处理单元相连 的中断按键，和与显示单元模块相连的背光按键。
4.如权利要求3所述的手持式测量装置，其特征在于，所述中断按键包括菜单按 键，与中央处理单元模块普通I/O 口相连；模式选择按键MODE，与中央处理单元模块 中断输入口相连；消除环境光干扰按键ZERO，与中央处理单元中断输入口相连；静止 按键HODE，与中央处理单元中断输入口相连；菜单按键MENU，与中央处理单元中断 输入口相连。
5.如权利要求1所述的手持式测量装置，其特征在于，光电转换装置采用圆筒状结 构，圆筒顶部设置有漫光片，数字光敏器件设置在圆筒底部。
6.如权利要求5所述的手持式测量装置，其特征在于，所述数字光敏器件为颜色传感 器的感光芯片。
专利摘要本实用新型公开了一种手持式测量装置，该装置包括中央处理单元模块、数据传送单元模块、程序下载接口模块、光电转换装置模块、显示单元模块、供电单元模块，外部时钟晶振单元模块和按键单元模块。其中，中央处理单元模块与光电转换装置模块相连，中央处理单元模块与显示单元模块相连，数据传送单元模块与中央处理单元模块相连，程序下载接口模块与中央处理单元模块相连，外部时钟晶振单元模块与中央处理单元模块相连，按键单元模块为输入单元。本实用新型的测量系统能够获得高精度的光色性能测量结果。
文档编号G01J1/42GK201811787SQ20102024744
公开日2011年4月27日 申请日期2010年7月1日 优先权日2010年7月1日
发明者刘仁慧, 孙湘, 李勇, 王蔚生, 邱崧 申请人:华东师范大学