CN101358841B - 色轮参数检测系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种色轮参数检测系统，该色轮包括马达和多色滤光片，所述多色滤光片包括多个不同颜色的扇形滤光片，所述马达用于驱动多色滤光片转动，所述色轮参数检测系统包括第一传感器和处理器，所述第一传感器用于发射光束到所述多色滤光片上，并接收反射回来的光束，根据反射光束强度变化产生边界脉冲，所述处理器根据各个边界脉冲之间的关系计算出各色滤光片的角度值。后续即可根据计算得出的角度值与标准的角度值比较，判断该色轮是否符合要求。本发明还提供一种色轮参数检测方法。

Description

色轮参数检测系统和方法
技术领域
本发明涉及一种参数检测系统和方法，特别是一种对投影仪中色轮参数的检测系统和方法。
背景技术
目前，投影仪主要分为LCD式和DLP式(Digital Light Processing)两种，其中DLP投影仪采用DMD(Digital Micromirror Device)微镜片反射技术，并采用色轮(Color Wheel)来完成对色彩的分离和处理。
在DMD投影系统中，光源发出的白光通过聚焦透镜聚焦在色轮上，色轮主要是由红、绿、蓝等彩色滤光片的组合，通过高速马达使彩色滤光片转动，以将白光进行分色，然后将特定颜色的光束发射到DMD表面上。DMD表面由与像素数量对应的小反射镜组成，这些小反射镜根据视频信号的控制而转动，当小反射镜转动到其反射光束经过投影仪的透镜时，表示该像素点打开，当小反射镜转动到其反射光束偏离投影仪的透镜时，表示该像素点关闭，打开和关闭的时间比表示该像素的亮度。当红光射到DMD表面上时，DMD上的镜片按照红色视频信号将这些小镜子旋转到开或关，使得需要显示的反射光束经过投影仪的透镜投影到大屏幕上，绿色和蓝色光及视频信号亦是如此工作，人体视觉系统集中投影出来的红、绿、蓝画面便看到了一个全彩色图像。
请参阅图1和图2，其为RGB三色色轮10的俯视图和立体图。色轮10包括三色滤光片100、固定部200、马达300以及粘贴于固定部200侧壁的时间标签(Timing Mark)400。三色滤光片100包括有红色滤光片102、绿色滤光片104和蓝色滤光片106，三者都为扇形并构成一个圆盘，其中，因为人眼对红绿蓝三种颜色的反应程度有所差异，如人眼对红色反应较迟钝，所以这三种颜色滤光片的角度通常不是均匀的120度，而是红色滤光片角度较大。三色滤光片100通过挟持或粘胶方式固定在固定部200上，马达300通过带动固定部200的转动，从而驱动三色滤光片100转动。时间标签400用于帮助投影仪系统识别当前三色滤光片100中红色滤光片102、绿色滤光片104和蓝色滤光片106的位置，即此刻投影出来的视频图像为何种颜色。由于使用色轮10进行色彩处理的原理就是通过色轮10的高速旋转来达到人眼对于颜色产生视觉暂留效果。可见，在高速旋转的色轮10中，各色滤光片的角度以及投影仪器对色轮10当前颜色的识别都直接影响着成像的色彩品质。若色轮10参数不符合要求，如三色滤光100的中红色滤光片102、绿色滤光片104和蓝色滤光片106的角度以及时间标签400与三色滤光片100的相对位置相对于标准值存在较大偏差，将直接影响投影仪的颜色处理，导致成像色彩混乱。
发明内容
鉴于此，有必要提供一种能够检测色轮中各部件角度参数的色轮参数检测系统。
还有必要提供一种能够检测色轮中各部件角度参数的的色轮参数检测方法。
一种色轮参数检测系统，该色轮包括马达和多色滤光片，所述多色滤光片包括多个不同颜色的扇形滤光片，所述马达用于驱动多色滤光片转动，所述色轮参数检测系统包括第一传感器和处理器，所述第一传感器用于发射光束到所述多色滤光片上，并接收反射回来的光束，根据反射光束强度变化产生边界脉冲，所述处理器根据各个边界脉冲之间的关系计算出各色滤光片的角度值。
一种色轮参数检测方法，该色轮包括马达和多色滤光片，所述多色滤光片包括多个不同颜色的扇形滤光片，所述马达用于驱动多色滤光片转动，所述色轮参数检测方法包括如下步骤：
控制马达带动所述多色滤光片转动；
发射光束到所述多色滤光片上，并接收反射回来的光束，根据反射光束的强度变化产生边界脉冲；
根据各个边界脉冲之间的关系计算出各色滤光片的角度值。
上述该色轮参数检测系统或方法在色轮转动的情况下，发射光束到色轮上，并根据色轮中各色滤光片反射率的不同，产生与返回光束强度变化对应的脉冲信号，再根据各脉冲之间的时间关系求得各色滤光片的角度值，后续即可根据计算得出的角度值与标准的角度值比较，判断该色轮是否符合要求。
附图说明
图1为RGB三色色轮的立体图。
图2为图1所示的RGB三色色轮的俯视图。
图3为一较佳实施方式的色轮参数检测系统架构图。
图4为图3中的色轮参数检测系统产生的波形示意图。
图5为另一较佳实施方式的色轮参数检测系统架构图。
图6为图5中的色轮参数检测系统产生的波形示意图。
图7为一较佳实施方式的色轮参数检测方法流程图。
图8为另一较佳实施方式的色轮参数检测方法流程图。
具体实施方式
请参阅图3，其为一较佳实施方式的色轮参数检测系统15的架构图，用于检测色轮中各种颜色滤波片的角度以及时间标签与滤波片的相对位置。由于色轮的种类较多，如：三色色轮RGB；四色色轮RGB+W，其中W表示白色；六色色轮RGBRGB等，上述RGB等颜色都表示扇形结构的彩色滤光片，也有些扇形滤光片只有外圈部分为彩色，该多个扇形彩色滤光片一起构成一个圆盘，以下以检测三色色轮10为例来进行说明。
色轮10包括三色滤光片100、固定部200、马达300以及粘贴于固定部200侧壁的时间标签400。三色滤光片100包括有红色滤光片102、绿色滤光片104和蓝色滤光片106。红色滤光片102、绿色滤光片104和蓝色滤光片106相邻处由于色差的原因，形成有边界120、122、124。
色轮参数检测系统15包括：第一传感器20、第二传感器30和处理器25。第一传感器20和第二传感器30用于发射光束到色轮10上并接收自色轮10反射回来的光束，并根据其所接收到的光束的强度变化产生脉冲信号。
第一传感器20正对三色滤光片100所在平面设置，用于垂直地发射光束到三色滤光片100上，并接收反射回来的光束，根据反射光束强度的变化产生脉冲信号。由于红色滤光片102、绿色滤光片104和蓝色滤光片106都只能让与自身颜色对应的光束通过，所以他们反射回来的光束也就不同，因此，当发射光束经过不同颜色滤光片之间的边界120、122、124时，反射回来的光束强度就会发生变化，从而产生一个脉冲。参数检测过程中，马达300带动三色滤光片100连续匀速旋转，第一传感器20产生与红色滤波片102、绿色滤光片104和蓝色滤光片106角度对应的第一脉冲信号。如图4所示，第一脉冲信号40由周期性的三个边界脉冲402组成，该三个脉冲402即表示红色滤波片102、绿色滤光片104和蓝色滤光片106之间的三个边界120、122、124。
第二传感器30正对粘贴有时间标签400的固定部200的侧壁设置，用于垂直地发射光束到粘贴有时间标签400的固定部200的侧壁上，并接收反射回来的光束，根据反射光束强度的变化产生脉冲信号。因为在参数检测过程中，马达300带动固定部200持续旋转，第二传感器30发射的光束有时会照射到固定部200的侧壁上，有时候会照射到时间标签400上，而两者反射回来的光束强度不同，第二传感器30即是根据该反射光束强度的变化产生第二脉冲信号。如图4所示，第二脉冲信号50由周期性出现的时间脉冲502组成。
处理器25用于根据所述第一脉冲信号40和第二脉冲信号50之间的时间关系，计算出红色滤波片102、绿色滤光片104和蓝色滤光片106的角度值，以及时间标签400与边界120、122、124所成的角度值。其中时间标签400与边界120、122、124所成的角度是指时间标签400沿三色滤光片100的径向方向所指向的方向与各个边界120、122、124构成的角度，或者说是时间标签400上反射光束与各个边界120、122、124构成的角度，如图3所示的A方向即表示时间标签400所指的方向。
请再参阅图4，因为马达300是匀速旋转的，所以第一脉冲信号40中的任意连续的四个脉冲之间的时间间隔就是转动周期，即转动360度。如指示框450所框区间表示一个转动周期，其中四个脉冲之间的三个间隔的时间比例关系就表示红色滤波片102、绿色滤光片104和蓝色滤光片106的角度比例，根据总共360度就可以得出红色滤波片102、绿色滤光片104和蓝色滤光片106的角度值。同理，根据时间脉冲502与其同周期内的边界脉冲402的时间差，就可以计算出时间标签400与边界120、122、124的角度值。
上述色轮参数检测系统15在色轮10转动的情况下，通过第一传感器20和第二传感器30发射光束到色轮10上并接收反射回来的光束，产生与色轮10的参数对应的第一脉冲信号40和第二脉冲信号50，并通过两个脉冲信号中各个脉冲的时间间隔关系求得红色滤波片102、绿色滤光片104和蓝色滤光片106的角度值以及时间标签400与各边界120、122、124的角度值，后续即可根据计算得出的角度值与标准的角度值比较，判断该色轮10是否符合要求。
请参阅图5，其为另一较佳实施方式的色轮参数检测系统25的架构图，包括第三传感器60、反光镜70和处理器65。第三传感器60正对三色滤光片100所在平面设置，用于垂直地发射光束到三色滤光片100上，并接收返回光束，根据返回光束强度的变化产生第三脉冲信号。反光镜70设置于三色滤光片100面向时间标签400的一侧，并与三色滤光片100成45度角。该反光镜70用于将第三传感器60发射且透过三色滤光片100的光束反射到粘贴有时间标签400的固定部200的侧壁上。其中，该反光镜70的摆设位置随着入射入射光线角度的变化而变化，只需要将光束反射到需要的位置即可。参数检测过程中，马达300带动固定部200持续旋转，当发射光束经过三个边界120、122、124时，返回的光束的强度显然不同，第三传感器60据此产生边界脉冲，当反光镜70反射的光束经过时间标签400时，由于固定部200的侧壁与时间标签400的反射率不同，使得返回的光束强度不同，即第三传感器60接收的返回光束强度发生了变化，第三传感器60据此产生时间脉冲。
请参阅图6，其为第三传感器60产生的第三脉冲信号80，第三脉冲信号80中的任意连续的五个脉冲区间即表示一个转动周期，也即转动360度。如指示框806所框区间表示一个转动周期，因为经过边界120、122、124时返回光的强度变化量与经过时间标签400时返回光束强度的的变化量有所差异，而且时间标签400与三色滤光片100的位置关系是固定的，使得每次经过时间标签400时返回光束强度的的变化量都相同，所以经过简单的试验即可区分第三脉冲信号80中的边界脉冲802和时间脉冲804。处理器65用于根据所述第三脉冲信号80中各边界脉冲802以及时间脉冲804之间的时间关系，计算出红色滤波片102、绿色滤光片104和蓝色滤光片106的角度值，以及时间标签400与红色滤波片102、绿色滤光片104和蓝色滤光片106之间的三个边界所角度值，计算原理与前一实施方式相同，不再赘述。
色轮参数检测系统25只采用了一个第三传感器60，基于了三色滤光片100的透射性和反射性，本实施方式通过一个第三传感器60和一个反射镜70的组合代替了两个传感器，从而降低了色轮参数检测系统的成本。
请参阅图7，其为一较佳实施方式的色轮参数检测方法流程图，包括如下步骤：
步骤S701，控制色轮10匀速转动。
步骤S703，发射光束到色轮10的三色滤光片100上，并接收反射回来的光束，根据反射光束的强度变化产生边界脉冲。
步骤S705，发射光束到到色轮10上粘贴有时间标签400的固定部300的侧壁上，并接收反射回来的光束，根据反射光束强度变化产生时间脉冲。
步骤S707，根据各个边界脉冲之间的时间间隔计算出各色滤光片的角度值。
步骤S709，根据时间脉冲与各个边界脉冲之间的时间差，求得时间标签与各个边界120、122、124的角度值。
上述色轮参数检测方法在色轮10转动的情况下，通过发射光束到色轮10上并接收反射回来的光束，产生对应脉冲信号，并根据脉冲信号中各个脉冲的时间关系求各色滤光片的角度值以及时间标签400与边界120、122、124的角度值，后续即可根据计算得出的角度值与标准的角度值比较，判断该色轮10是否符合要求。
请参阅图8，其为另一较佳实施方式的色轮参数检测方法流程图，包括如下步骤：
步骤S801，控制色轮10匀速转动。
步骤S803，发射光束到色轮10的三色滤光片100上。
步骤S805，将透过三色滤光片100的光束垂直的反射到色轮10上粘贴有时间标签400的固定部300的侧壁上，并将固定部300的侧壁上反射回来的光束再次反射到三色滤光片100上。
步骤S807，接收从三色滤光片100上返回的光束，并根据返回光束强度的变化产生脉冲信号。此时的返回光束包括从三色滤光片100上反射的光束以及透射过后又通过反射镜70和固定部300的侧壁反射回来的光束，通过检测这个混合光束的强度变化，产生脉冲信号。其中，经过边界120、122、124时产生的定义为边界脉冲，经过时间标签400时产生的脉冲定义为时间脉冲。
步骤S809，根据该脉冲信号中各个脉冲之间的时间关系，求得各色滤光片的角度值以及时间标签与各色滤光片之间的边界的角度值。即根据各个边界脉冲之间的时间间隔计算出红色滤波片102、绿色滤光片104和蓝色滤光片106的角度值，根据所述时间脉冲与其同周期内的各个边界脉冲的时间差，求得时间标签400与边界120、122、124的角度值。
上述色轮参数检测方法利用反射原理代替了又一次的光束发射，为此，该方法通过一个光束和一个光检测器即可完成色轮参数检测工作，降低了检测成本。
本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围之内，对以上实施例所作的适当改变和变化都落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种色轮参数检测系统，该色轮包括马达和多色滤光片，所述多色滤光片包括多个不同颜色的扇形滤光片，所述马达用于驱动多色滤光片转动，其特征在于：所述色轮参数检测系统包括第一传感器和处理器，所述第一传感器用于发射光束到所述多色滤光片上，并接收反射回来的光束，根据反射光束强度变化产生边界脉冲，所述处理器根据各个边界脉冲之间的关系计算出各色滤光片的角度值。
2.如权利要求1所述的色轮参数检测系统，其特征在于：所述处理器根据各个边界脉冲之间的时间间隔计算出各色滤光片的角度值。
3.如权到要求1所述的色轮参数检测系统，其特征在于：所述色轮进一步包括固定部和时间标签，所述多色滤光片固定在固定部上，马达通过带动固定部旋转来驱动多色滤光片旋转，所述时间标签粘贴于固定部的侧壁上，所述色轮参数检测系统还包括第二传感器，用于发射光束到固定部的侧壁上，并接收反射回来的光束，根据反射光束强度变化产生时间脉冲，所述处理器根据该时间脉冲与各个边界脉冲之间的关系，求得所述时间标签沿滤光片的径向方向所指向的方向与各色滤光片的边界之间的角度值。
4.如权利要求1所述的色轮参数检测系统，其转征在于：所述色轮进一步包括固定部和时间标签，所述多色滤光片固定在固定部上，马达通过带动固定部旋转来驱动多色滤光片旋转，所述时间标签粘贴于固定部的侧壁上，所述色轮参数检测系统还包括一反光镜，用于将所述第一传感器发出且透射过多色滤光片的光束反射到固定部的侧壁上，并将固定部的侧壁上反射回来的光束反射到第一传感器上，所述第一传感器进一步用于接收固定部的侧壁及时间标签反射的光束，根据该反射光束强度的变化产生时间脉冲，所述处理器根据该时间脉冲与各个边界脉冲之间的关系，求得所述时间标签沿滤光片的径向方向所指向的方向与各色滤光片的边界之间的角度值。
5.如权利要求3或4所述的色轮参数检测系统，其特征在于：所述处理器根据该时间脉冲与各个边界脉冲的时间差，求得所述时间标签沿滤光片的径向方向所指向的方向与各色滤光片的边界之间的角度值。
6.一种色轮参数检测方法，该色轮包括马达和多色滤光片，所述多色滤光片包括多个不同颜色的扇形滤光片，所述马达用于驱动多色滤光片转动，所述色轮参数检测方法包括如下步骤：
控制马达带动所述多色滤光片转动；
发射光束到所述多色滤光片上，并接收反射回来的光束，根据反射光束的强度定化产生边界脉冲：
根据各个边界脉冲之间的关系计算出各色滤光片的角度值。
7.如权利要求6所述的色轮参数检测方法，其特征在于，所述各色滤光片的角度值是根据各个边界脉冲之间的时间间隔计算得出。
8.如权利要求6所述的色轮参数检测方法，其特征在于，所述色轮进一步包括固定部和时间标签，所述多色滤光片固定在固定部上，马达通过带动固定部旋转来驱动多色滤光片旋转，所述时间标签粘贴于固定部的侧壁上，所述色轮参数检测方法进一步包括步骤：
发射光束到到粘贴有时间标签的固定部的侧壁上，并接收反射回来的光束，根据反射光束强度变化产生时间脉冲；
根据时间脉冲与各个边界脉冲之间的关系，求得时间标签沿滤光片的径向方向所指向的方向与各色滤光片的边界之间的角度值，
9.如权利要求6所述的色轮参数检测方法，其特征在于，所述色轮进一步包括固定部和时间标签，所述多色滤光片固定在固定部上，马达通过带动固定部旋转来驱动多色滤光片旋转，所述时间标签粘贴于固定部的侧壁上，所述色轮参数检测方法进一步包括步骤：
将透过所述多色滤光片的光束反射到粘贴有时固标签的固定部的侧壁上；
接收所述固定部的侧壁上返回的光束，并根据返回光束强度变化产生时间脉冲；
根据所述时间脉冲与各个边界脉冲之间的关系，求得时间标签沿滤光片的径向方向所指向的方向与各色滤光片的边界之间的角度值。
10.如权利要求8或9所述的色轮参数检测方法，其特征在于：所述时间标签沿滤光片的径向方向所指向的方向与各色滤光片的边界之间的角度值是根据时间脉冲与各个边界脉冲之间的时间差求得。
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