CN101738831A

CN101738831A - 校准投影仪的色温的方法和设备

Info

Publication number: CN101738831A
Application number: CN200910226566A
Authority: CN
Inventors: 桂溶灿
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2008-11-25
Filing date: 2009-11-25
Publication date: 2010-06-16
Anticipated expiration: 2029-11-25
Also published as: EP2189841A1; ATE556353T1; KR20100058842A; CN101738831B; US20100128052A1; EP2189841B1; US8382287B2; KR101597822B1

Abstract

提供了一种校准投影仪的色温的方法和设备，该投影仪通过混合原色光来创建期望颜色的光。所述方法包括：设置混合光的目标值；测量原色光的颜色坐标值；使用所述目标值和测量得到的颜色坐标值来计算原色光的目标亮度值；以及基于计算得到的目标亮度值来校准从投影仪输出的原色光的输出。

Description

校准投影仪的色温的方法和设备

技术领域

本发明一般涉及包括诸如发光二极管(LED)之类的原色光源的投影仪，更加具体来说，涉及用于校准投影仪的色温(color temperature)的方法和设备。

背景技术

一般说来，RGB发光二极管分别产生红光、绿光和蓝光，也即原色，并且包括RGB发光二极管的投影仪通过将原色光混合来创建期望颜色的光。针对从投影仪输出的基准颜色的光(通常是白光)来测量投影仪的色温。根据原色光源的亮度值和波长，针对从投影仪输出的白光产生基于目标色温的色温变化。色温变化受到在安装投影仪中的原色光源、镜头和分束器(beamsplitter)的过程中所产生的耦接错误或损耗的影响。

图1和图2是图示了色温分布的图。图1中的分布是由原色光源的亮度和波长变化所导致。图2中的分布是由在安装投影仪中的原色光源、镜头和分束器过程中所产生的耦接错误或损耗所导致。

红色发光二极管的亮度值范围为从19.0流明(lm)到24.5流明，并且其波长范围为从615纳米(nm)到620纳米，绿色发光二极管的亮度值范围为从54.0流明到70.0流明，并且其波长范围为从525纳米到535纳米，以及蓝色发光二极管的亮度值范围为从11.0流明到14.5流明，并且其波长范围为从455纳米到465纳米。

图1和图2示出了CIE 1931颜色空间和普朗克轨迹(Planckian locus)的一部分。在图1和图2的图中，x轴代表x色度值，而y轴代表y色度值。如下面的等式(1)中所示，x和y用三色值X、Y、和Z的函数表达，其中Y对应于光的亮度值。

x = \frac{X}{X + Y + Z}

y = \frac{Y}{X + Y + Z} . . . . (1)

图1和图2绘出了相关色温(CCT：Correlated Color Temperature)、作为目标CCT的CCT_MIX、D65，6500K和D93，9300K。在图1中，CCT分布于6457K至18682K的范围内。在图2中，CCT分布于6669K至9504K的范围内。

如果由于1)原色光源的亮度和波长变化或者2)在安装投影仪中的原色光源、镜头、分束器过程中产生的耦接错误或损耗，而导致观察者能够可视地识别色温的分布，则需要校准投影仪的色温。但是，目前来说，色温不易校准。

发明内容

做出本发明以解决现有技术中出现的上述问题，并且本发明提供了一种容易且自动校准投影仪的色温的方法。

依照本发明的一个方面，提供一种校准投影仪的色温的方法，该投影仪通过混合原色光而创建期望颜色的光。该方法包括：设置混合光的目标值；测量原光的颜色坐标值；使用所述目标值和所测量的颜色坐标值来计算原色光的目标亮度值；以及基于计算得到的目标亮度值来校准从投影仪输出的原色光的输出。

本发明的上述及其它特征、方面和优点将从下面结合附图的详细描述中变得更加清楚。

附图说明

本发明的上述及其它方面、特征和优点将从下面结合附图的详细描述中变得更加清楚，附图中：

图1是示出了由原色光源的亮度和波长变化所导致的色温的分布的图；

图2是示出了由在安装投影仪中的原色光源、镜头和分束器的过程中产生的耦接错误或损耗所导致的色温的分布的图；

图3是根据本发明的实施例的、用于校准投影仪的色温的设备的示意图；以及

图4是根据本发明的实施例的、校准投影仪的色温的方法的流程图。

具体实施方式

下文中，将参照附图描述本发明的具体实施例。在下面对本发明的描述中，当对并入本说明书的已知功能和构造的详细描述可能模糊本发明的主题时，将其略去。

图3是根据本发明的实施例的色温校准设备的示意图。

参照图3，色温校准设备200包括投影仪驱动器220、温度控制级230、温度控制器240、电源250、色度计(colorimeter)260、和主控制器270。另外，投影仪210被安装在温度控制级230的上方，并且温度控制级230根据输入温度控制信号来校准或恒定地保持投影仪210的温度。温度控制器240根据用户设置的温度生成温度控制信号，并且将该温度控制信号输出到温度控制级230。

虽然在图3中图示出的色温校准设备包括了单独的温度控制器240，但是温度控制器240的功能可以由主控制器270来执行。

投影仪驱动器220从主控制器270接收原色信号，即RGB信号，从电源250接收功率，并且将用于对应于RGB信号的原色光源的输入电流提供给投影仪210。原色信号是用于原色光源的输入电流值的数字信号，并且投影仪驱动器220包括RGB数字/模拟转换器(RGB DAC)，用于将数字原色信号转换为模拟原色信号。

投影仪210包括原色光源，也即RGB光源，并且通过将投影仪驱动器220提供的电流输入到RGB光源来创建RGB光。而且，投影仪210通过将RGB光混合来创建并输出期望颜色的光。

虽然在图3中投影仪驱动器220被提供为与投影仪210分开，但是它也可以嵌入在投影仪210中。

色度计260检测从投影仪210引入的光，并且确定该光的颜色坐标值和亮度值。色度计260位于从投影仪210输出的光被投射到的区域内。色度计260将测量值输出到主控制器270。

主控制器270从用户接收通过将RGB颜色混合而得到的基准颜色光(例如，白光)的目标颜色坐标值和目标亮度值，测量RGB光的颜色坐标值和亮度值，使用目标值和测量值来计算RGB光的目标亮度值，并且控制RGB光源的输出，以便从投影仪210输出的RGB光分别具有测量的目标亮度值。主控制器270可以是通用计算机，并且用户通过计算机的键盘、鼠标等输入目标值。

将在下面从数学上描述根据本发明的实施例的色温校准算法。

参照下面的等式(2)，通过将原色光的激励值(stimulus value)相加而得到混合光的三色值：

X_R+X_G+X_B＝X_m

Y_R+Y_G+Y_B＝Y_m

Z_R+Z_G+Z_B＝Z_m ....(2)

x_m、y_m和z_m对应于混合光的颜色值，并且Y_m对应于混合光的亮度值。如下面的等式(3)所表达的那样，用Y_m、x_m、y_m和z_m的函数来表达激励值X_m和Z_m。

X_{m} = \frac{Y_{m}}{y_{m}} x_{m}

.....(3)

Z_{m} = \frac{Y_{m}}{y_{m}} z_{m}

如下面的等式(4)和(5)所表达的那样，可以根据RGB光的颜色值x_i、y_i和z_i、混合光的颜色值x_m、y_m和z_m以及混合光的亮度值Y_m来计算RGB光的亮度值Y_i。这里，i代表R、G或B中的一个。

[\begin{matrix} \frac{x_{R}}{y_{R}} & \frac{x_{G}}{y_{G}} & \frac{x_{B}}{y_{B}} \\ 1 & 1 & 1 \\ \frac{z_{R}}{y_{R}} & \frac{z_{G}}{y_{G}} & \frac{z_{B}}{y_{B}} \end{matrix}] \cdot [\begin{matrix} Y_{R} \\ Y_{G} \\ Y_{B} \end{matrix}] = Y_{m} [\begin{matrix} \frac{x_{m}}{y_{m}} \\ 1 \\ \frac{z_{m}}{y_{m}} \end{matrix}] . . . . (4)

[\begin{matrix} Y_{R} \\ Y_{G} \\ Y_{B} \end{matrix}] = {[\begin{matrix} \frac{x_{R}}{y_{R}} & \frac{x_{G}}{y_{G}} & \frac{x_{B}}{y_{B}} \\ 1 & 1 & 1 \\ \frac{z_{R}}{y_{R}} & \frac{z_{G}}{y_{G}} & \frac{z_{B}}{y_{B}} \end{matrix}]}^{- 1} \cdot Y_{m} [\begin{matrix} \frac{x_{m}}{y_{m}} \\ 1 \\ \frac{z_{m}}{y_{m}} \end{matrix}] . . . . (5)

图4是图示了根据本发明的实施例的、用于校准投影仪的色温的方法的流程图。

参照图4，本方法包括：在步骤S110设置混合光的目标值，在步骤S120测量原色光，在步骤S130计算原色光的目标值，在步骤S140比较第一原色光的亮度值，在步骤S150校准第一原色光源的输入电流，在步骤S160比较第二原色光的亮度值，在步骤S170校准第二原色光源的输入电流，在步骤S180比较第三原色光的亮度值，在步骤S190校准第三原色光源的输入电流，在步骤S200设置原色光源的目标功耗，在步骤S210测量原色光源的功耗，以及在步骤S220计算原色光源的输入电流值。

更加具体来说，在步骤S110，由用户输入白光的目标颜色坐标(x_m，y_m)或(CCT_m，Δuv_m)和目标亮度值Y_m。Δuv_m表示在CIE 1931颜色空间中目标相关色温CCT_m和普朗克轨迹之间的距离。

在步骤S120，分别测量红光、绿光和蓝光的颜色坐标值和亮度值。根据红光源、绿光源和蓝光源的被设为默认值的输入电流值DAC_RO、DAC_GO和DAC_BO，主控制器270将表示默认电流值的原色信号按顺序输出到投影仪驱动器220。投影仪驱动器220与该原色信号对应地将原色光源的输入电流提供给投影仪210。投影仪210通过将从投影仪驱动器220提供的电流输入到RGB光源，按顺序创建并输出RGB光。也就是说，投影仪210按顺序驱动(或者，按顺序打开或关闭)RGB光源。色度计260分别检测从投影仪210按顺序引入的红光、绿光和蓝光，以测量颜色坐标值(x_i，y_i)和亮度值Φ_io。色度计260将测量值输出到主控制器270。

在步骤S130，计算RGB光的目标亮度值Y_i。例如，主控制器270通过将用户输入的目标值x_m、y_m和Y_m以及从色度计260输入的测量值应用于上面的等式(5)来计算目标亮度值Y_i。

在步骤S140，将计算得到的目标亮度值Y_R和测量得到的亮度值Φ_R相互比较。之后，如果比较值(也即差值)等于或小于允许值，则主控制器270在步骤S160比较第二原色光的亮度值，或者如果比较值大于允许值，则主控制器270在步骤S150校准第一原色光源的输入电流。

依照本发明的实施例，每个原色光的允许差值被设为零。因此，主控制器270确定计算得到的目标亮度值Y_R和测量得到的亮度值Φ_R是否相同。

在步骤S150，校准红光源的输出，以使得红光的比较值满足允许值。更加具体来说，主控制器270将与比较值对应的正的或负的电流补偿值相加到先前的默认电流值DAC_RO，以计算新的输入电流值DAC_R，并且将表示DAC_R的红色信号输出到投影仪驱动器220。投影仪210基于投影仪驱动器220提供的红色信号而输入电流到红光光源，以创建并输出红光。色度计260检测从投影仪210引入的红光，并且测量该红光的亮度值Φ_R，以将测量得到的亮度值Φ_R输出到主控制器270。

虽然在图4中，重复所述比较原色光的亮度值的步骤以及所述校准原色光的输入电流的步骤、直到满足特定要求，但是可替换地，每个步骤可以仅执行一次，并且在校准原色光源的输入电流时可以通过将预设增量或减量相加到先前电流值上来计算新的输入电流值。

在步骤S160，将计算得到的目标亮度值Y_G和测量得到的亮度值Φ_G相互比较。之后，如果比较值等于或小于允许值，则主控制器270在步骤S 180比较第三原色光的亮度值，或者如果比较值大于允许值，则主控制器270在步骤S170校准第二原色光源的输入电流。如上所述，因为允许差值在这里被设为零，所以主控制器270确定计算得到的目标亮度值Y_G与测量得到的亮度值Φ_G是否相同。

在步骤S170，校准绿光光源的输出，以使得绿光的比较值满足允许值。更加具体来说，主控制器270将与比较值对应的正的或负的电流补偿值相加到先前的默认电流值DAC_GO，以计算新的输入电流值DAC_G，并且将表示DAC_G的绿色信号输出到投影仪驱动器220。投影仪210基于从投影仪驱动器220提供的绿色信号输入电流到绿光光源，以创建并输出绿光。色度计260检测从投影仪210引入的绿光，并且测量该绿光的亮度值Φ_G，以将测量得到的亮度值Φ_G输出到主控制器270。

在步骤S180，将计算得到的目标亮度值Y_B和测量得到的亮度值Φ_B相互比较。在比较步骤之后，如果比较值等于或小于允许值，则主控制器270在步骤S200设置原色光源的目标功耗，或者如果比较值大于允许值，则主控制器270在步骤S190校准第三原色光源的输入电流。如上所述，因为允许差值在这里被设为零，所以主控制器270确定计算得到的目标亮度值Y_B与测量得到的亮度值Φ_B是否相同。

在步骤S190，校准蓝光光源的输出，以使得蓝光的比较值满足允许值。更加具体来说，主控制器270将与比较值对应的正的或负的电流补偿值相加到先前的默认电流值DAC_BO，以计算新的输入电流值DAC_B，并且将表示DAC_B的蓝色信号输出到投影仪驱动器220。投影仪210基于从投影仪驱动器220提供的蓝色信号输入电流到蓝光光源，以创建并输出蓝光。色度计260检测从投影仪210引入的蓝光，并且测量该蓝光的亮度值Φ_B，以将测量得到的亮度值Φ_B输出到主控制器270。

可替换图4中所示的方法的是，比较蓝光的亮度值可以用这样的步骤来代替：通过调整表示DAC_B的蓝色信号来比较白光的CCT值(或者亮度值)。也就是说，比较蓝光亮度值的最后步骤实质上对应于比较目标相关色温CCT_m和测量得到的白光的CCT值的步骤。

此外，比较原色光的亮度值和校准原色光源的输入电流的特定顺序可以以不同于图4中具体示出的次序来执行。

在通过步骤S110-S180将白光的色温校准为期望值之后，可以将白光的RGB光源的总功耗限制为预定值。通过基于目标功耗对测量得到的功耗的比值来校准原色光源的输出来实现该限制。

在步骤S200设置原色光源的目标功耗时，主控制器270从用户接收白光的RGB光源的目标功耗值。如下面的等式(6)中所示来表达目标功耗值W₀：

W₀＝∑V_i0·I_i0·D_i ...(6)

在等式(6)中，V_i0.I_i0表示为对应的原色光源提供的目标输入功率值，也即将电压乘以电流而得到的值，以及D_i表示对应原色光源的占空比。原色光源的占空比表示一个周期中驱动原色光源的时间比率。也就是说，根据该占空比来打开或关闭原色光源。

在步骤S210，测量用于创建白光的RGB光源的总功耗值W_m。投影仪驱动器220将测量得到的总功耗值W_m输出到主控制器270。

通过将功耗差ΔW相加到目标功耗值W₀而得到总功耗值W_m，并且如下面的等式(7)所示表达总功耗值W_m。

W_m＝W₀+ΔW＝∑V_i·I(DAC_i)·D_i ....(7)

在等式(7)中，V_i·I(DAC_i)是通过对一个周期中输入到对应的原色光源以创建白光的功率进行测量而得到的值。

在步骤S220，主控制器270计算输入到RGB光源的电流值。通过下面的等式(8)计算电流值I(DAC’_i)，该电流值I(DAC’_i)被校准以输入到RGB光源以创建白光。

I ({DAC}_{i}^{'}) = \frac{W_{0}}{(W_{0} + ΔW)} \cdot I ({DAC}_{i}) . . . . . (8)

之后，主控制器270将表示校准后的电流值I(DAC’_i)的RGB信号输出到投影仪控制器220，将白光的RGB光源的总功耗限制为目标功耗值W₀。

在根据本发明的实施例的用于校准投影仪的色温的方法中，基于用户所设置的混合光的目标值以及测量得到的原色光的值来校准原色光的亮度值，从而容易并且自动地校准投影仪的色温。

根据本方法，可以相对于目标色温在-100K到100K范围内来校准投影仪的色温。

此外，因为可以通过校准原色光源的输入电流来校准原色光的亮度值、并且可以通过将输入电流减少预定比率来容易地限制原色光源的总功耗，所以可以防止投影仪的过热。

此外，应当显而易见的是，可以以硬件、软件或它们的组合的形式来实现根据本发明的用于校准投影仪的色温的方法。例如，程序可以存储在能够由诸如计算机之类的机器读取的易失性记录介质或非易失性记录介质中。记录介质可以包括诸如ROM的存储器、诸如RAM等的存储器、存储芯片、集成电路等、以及诸如CD、DVD、磁盘、磁带等的光记录介质或磁记录介质。也就是说，可以以包括代码的程序的形式来实现用于校准投影仪的色温的方法。而且，可以通过诸如有线或无线通信信号之类的任意介质来电传送这样的程序并且这样的程序，包括其等同物。

尽管已经参照本发明的特定实施例示出并描述了本发明，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离如所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的条件下，可以在这里进行形式和细节上的各种变化。

Claims

1.一种校准投影仪的色温的方法，该投影仪通过混合原色光来创建期望颜色的光，该方法包括：

设置混合光的目标值；

测量原色光的颜色坐标值；

使用所述目标值和测量得到的颜色坐标值来计算原色光的目标亮度值；以及

基于计算得到的目标亮度值来校准从投影仪输出的原色光的输出。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述设置目标值的步骤包括由用户输入混合光的目标颜色坐标值和目标亮度值。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述原色光包括红光、绿光和蓝光。

4.根据前述权利要求中的任一项权利要求所述的方法，其中，所述校准原色光的输出的步骤包括：

将测量得到的原色的亮度值与原色的目标亮度值进行比较；以及

校准原色光的输出，以使得比较值不超过预定的允许值。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述投影仪包括用于创建原色光的多个原色光源，并且所述校准原色光的输出的步骤包括校准用于输出原色光的光源的输入电流。

6.根据权利要求1至3中任一项权利要求所述的方法，其中，所述校准原色光的输出的步骤包括：

将为原色光之一测量得到的亮度值与对应的目标亮度值进行比较；

将为混合光测量得到的亮度值与对应的目标亮度值进行比较；以及

校准原色光的输出，以使得比较值不超过预定允许值。

7.根据权利要求1至3中任一项权利要求所述的方法，其中，所述校准原色光的输出的步骤包括：

将为红光和绿光测量得到的亮度值与对应的目标亮度值进行比较；

校准红光和绿光的输出，以使得红光和绿光的比较值不超过预定的允许值；

将为白光测量得到的相关色温与对应的目标相关色温进行比较；以及

校准蓝光的输出，以使得白光的比较值不超过预定的允许值。

8.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的方法，其中，所述投影仪包括用于创建原色光的多个原色光源，并且所述方法还包括：

设置所有原色光源的目标功耗值；

测量所有原色光源的功耗值；以及

基于目标功耗值对测量得到的功耗值的比率来校准原色光源的输出。

9.一种计算机可读介质，用于执行根据任一前述权利要求的用于校准投影仪的色温的方法。

10.一种校准投影仪(210)的色温的设备(200)，该投影仪通过混合原色光源的原色光的颜色来创建期望颜色的光，该设备(200)包括：

色度计(260)，用于测量每种原色光的颜色坐标值；

主控制器(270)，用于接收混合光的目标值，使用目标值和测量得到的颜色坐标值来计算每种原色光的目标亮度值，并且基于计算得到的目标亮度值来校准从投影仪(210)输出的原色光的输出。

11.根据权利要求10所述的设备，其中，所述原色光包括：

红光；

绿光；和

蓝光。