CN105300325B - 一种激光光源中荧光轮的平整度检测方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种激光光源中荧光轮的平整度检测方法，包括：获取荧光轮旋转过程中，激光器发射的激光在其基板上反射的光斑；确定光斑的最大内径；根据光斑的最大内径确定荧光轮的平整度。根据荧光轮平整度与整机噪音之间的对应关系，在荧光轮用于生产前，剔除平整度不合格致使整机噪音不合格的荧光轮产品，筛选出能使整机噪音符合要求的荧光轮用于生产，无需再对整机噪音进行检测，更无需在整机噪音不合格时重新更换荧光轮，进而能够提高生产效率，同时生产的产品均是符合标准的合格品，质量得以保证。

Description

一种激光光源中荧光轮的平整度检测方法和装置

技术领域

本发明涉及激光光源技术领域，尤其涉及一种激光光源中荧光轮的平整度检测方法和装置。

背景技术

激光投影显示技术具备色彩好、亮度高和成本低等诸多方面的优势。激光投影显示系统总体上可以划分为三个部分：激光光源系统、光机照明系统和镜头成像系统。

其中，激光光源系统如图1所示，包含激光器、荧光轮32和透镜等元件。基本工作原理为：激光器发出的蓝色激光打在高速旋转的荧光轮上后，按时序产生投影显示所需要的基色光源，这些基色光源经过后续的光机照明系统和镜头成像系统后最终在屏幕上产生色彩斑斓的画面。

工作时，荧光轮始终处在高速旋转状态，由于其前后两片透镜3和透镜4间的间距太小，导致荧光轮在旋转过程中产生切风声而引起噪音，而且荧光轮的基板越不平整，旋转过程中轴向跳动的就越厉害，引起的噪音也就越大。

荧光轮的加工工艺难以保证生产的基板的平整度保持非常好的一致性，总有一些平整度不合格的荧光轮存在，将其组装到激光光源系统中时，整机产品会因为荧光轮不平整而产生较大的噪音，使得整机成为不合格产品。为保证整机合格出厂，现有的做法通常是对整机的噪音进行检测，剔除噪音较大的不合格产品；这需要建立专门的噪音检测室，由专人负责对整机逐一进行噪音检测，而剔除出来的检测噪音较大的产品需要更换荧光轮部件，并在更换后重新进行噪音检测直至产品合格。

现有技术中这种以检测整机噪音来剔除平整度不合格荧光轮的做法显然增加了检测的复杂度，并且降低生产效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种激光光源中荧光轮的平整度检测方法和装置，解决现有技术中荧光轮平整度检测方法复杂的技术问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

提出一种激光光源中荧光轮的平整度检测方法，包括：获取荧光轮旋转过程中，激光器发射的激光在其基板上反射的光斑；确定光斑的最大内径；根据光斑的最大内径确定荧光轮的平整度。

提出一种激光光源中荧光轮的平整度检测装置，包括荧光轮、激光器、光斑接收屏、光斑获取单元和平整度检测单元；所述激光器，用于发射打在荧光轮轮面上的激光；所述荧光轮，用于在旋转过程中接收所述激光器发射的激光后反射激光；所述光斑接收屏，用于接收从荧光轮上反射的激光后，在其平面上形成光斑；所述光斑获取单元，用于获取所述光斑接收屏上，所述激光器发射的激光在所述光斑接收屏上反射的光斑；所述平整度检测单元，用于分析光斑的内径后确定最大内径，并根据最大内径确定荧光轮的平整度。

本发明实施例的技术方案，其具有的技术效果或者优点是：本发明实施例提出的激光光源中荧光轮的平整度检测方法和装置中，根据荧光轮平整度与整机噪音间平整度越差整机噪音越大的对应关系，检测荧光轮在旋转过程中，激光器发射的激光打在荧光轮的轮面上反射的光束打在光斑接收屏上形成的光斑，并确定光斑的最大内径，最大内径越大的光斑，其对应的荧光轮的平整度越差，荧光轮装配入的整机的噪音就越大，因此，筛选出最大内径大于预设内径值的光斑对应的荧光轮，即筛选出了由于平整度不够而引起整机噪音过大的荧光轮；这是由于，理想的平整度好的荧光轮，其对应的光斑应该为一个内径基本相同的圆形光斑，而由于荧光轮的不平整部分或者轴向跳动的因素存在，其在光斑接收屏上形成的光斑为一种不规则光斑，荧光轮平整度越差，其对应不规则光斑的内径变化就越大；在设定允许的最大噪音对应的光斑的最大内径为预设内径值时，最大内径小于该预设内径值的光斑，其对应的荧光轮的平整度符合要求，将其装配入整机后，整机的噪音小于允许的最大噪音；而最大内径大于该预设内径值的光斑，其对应的荧光轮的平整度不符合要求，其装配入整机后，整机的噪音大于允许的最大噪音。

由此，本发明实施例提出一种直接检测荧光轮平整度的方法，将平整度不合格的荧光轮筛选出来，从而保证装配入整机的荧光轮在整机中制造的噪音小于允许的最大噪音，与现有技术中通过检测整机噪音的方法相比，本发明提出的方法和装置在整机装配前就能剔除平整度不合格的荧光轮，从而保证了生产出来的整机都符合噪音要求，无需建立噪音检测室，无需检测整机噪音，无需针对噪音不合格的整机更换荧光轮，更无须在更换荧光轮后重新检测整机噪音，因此能够提高生产效率。

附图说明

图1为现有技术中激光光源的结构示意图；

图2为本发明实施例提出的激光光源中荧光轮的平整度检测方法流程图；

图3为本发明实施例提出的激光光源中荧光轮的平整度检测装置的架构图；

图4为本发明实施例提出检测荧光轮对应光斑的光斑示意图；

图5为本发明实施例三中光斑最大内径与整机噪音之间关系曲线图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明旨在提供一种检测荧光轮平整度检测的方法，不再通过检测整机噪音的方式来排除不合格荧光轮对整机造成的影响，而是根据测试数据形成荧光轮平整度与整机噪音之间的对应关系，并根据对应关系曲线，通过测试荧光轮的光斑直径参数，可以对荧光轮进行筛选找出使得整机噪音合格的荧光轮投入生产，从而不需要对生产的每一台整机进行噪音检测，能够显著提高生产效率，同时又能保证产品的质量，相比现有技术中检测整机噪音的方式，仅通过筛选荧光轮的方法既能提高生产效率，还能节约生产成本和资源。

而通过检测荧光轮的光斑直径参数的方法的依据在于：驱动荧光轮的驱动马达高速旋转时，荧光轮受驱动高速旋转，用一束激光准直的打在荧光轮的基板表面，也即轮面上，由于荧光轮的高反射作用，会将入射的激光光束进行反射，使用光斑接收屏接收反射的激光光束，在光斑接收屏上形成不规则的光斑，这种不规则的光斑是荧光轮在旋转过程中轴向跳动以及基板不平整共同作用的结果。因为光斑为荧光轮旋转过程中形成的，荧光轮旋转过程中，激光遍历荧光轮的整个轮面，因此光斑的不规则反映的是整个荧光轮的平整度情况。

而荧光轮的不平整度和轴向跳动又是引起整机噪音的主要原因，因此，本发明的思路在于对所有即将用于生产的荧光轮进行测试，获取每个荧光轮对应的光斑，并找到每个光斑自身的最大内径，最大内径越大，表明荧光轮平整度和轴向跳动变化越大，则将其装在整机上产生的噪音也就越大，因此，设定一个整机允许的最大噪音值，则以该噪音值对应的光斑的最大内径为界限，小于该最大内径的光斑对应的荧光轮装配入整机时，整机的噪音符合噪音要求。

基于上述，下面将结合附图，对本发明实施例提供的技术方案进行详细说明。

实施例一

如图2所示的流程图，本发明实施例提出一种激光光源中荧光轮的平整度检测方法，包括如下步骤：

步骤S21：获取荧光轮旋转过程中，激光器发射的激光在其基板上反射的光斑。

为使获取的光斑全面反映整个荧光轮基板的平整度和轴向跳动的情况，需要驱动荧光轮在测试过程中保持旋转，这样，激光器发射的激光才能遍历整个荧光轮轮面，获取的光斑才能真实反映整个荧光轮的平整度和轴向跳动情况。

荧光轮的基板的正面或者反面需要为抛光面，或者镀有高反射层，这样才能保证激光器发射的激光反射后形成光斑的边缘清晰，有利于对光斑进行分析确定最大内径。

激光器放置于荧光轮的一侧，在荧光轮旋转过程中发射激光打在荧光轮的轮面上，在获取光斑之前，控制激光器发射的激光的入射角度偏离基板的法线且大于零度，则因为荧光轮的高反射性，激光束打在荧光轮上以后，必定会以一定角度进行反射，使用白色光斑接收屏接收该反射激光光束，则该激光光束在接收屏上形成不规则光斑，如图4所示，光斑的不规则性反应了荧光屏的不平整性和轴向跳动的存在。

根据噪音理论，越靠近荧光轮基板外圈的区域，对装配的整机的噪音影响越大，因此，优选的，在获取荧光轮旋转过程中，激光器发射的激光在其基板上反射的光斑之前，控制激光器发射的激光打在荧光轮基板的外圈区域。

需要注意的是，当激光打在荧光轮的正面时，由于荧光轮正面外直径附有荧光粉，因此，控制激光器发射激光时，要避开荧光粉区域。

步骤S22:确定光斑的最大内径。

荧光轮的平整度越差，轴向跳动越大，则光斑越不规则，反映在光斑的内径变化越大，则测量光斑内径后，能够找到最大内径，该最大内径表征的是荧光轮最差平整度。

步骤S23:根据光斑的最大内径确定荧光轮的不平整度。

在准备用于生产的多个荧光轮中，根据步骤S21和步骤S22获取每个荧光轮的最大内径。则在多个光斑中，根据最大内径将光斑从小到大进行排序，最大内径越小的光斑，其对应荧光轮的平整度越好，而最大内径越大的光斑，其对应荧光轮的平整度越差。

由此，可以根据光斑的最大内径确定荧光轮的不平整度，具体的，针对每个光斑，判断光斑的最大内径是否小于预设内径值；若是，则标记对应荧光轮为平整度合格，若否，则标记对应荧光轮为平整度不合格。

这里的预设内径值，是一个经验设定值，或者一个统计分析值，以检测N个即将用于生产的荧光轮为例：分别获取N个荧光轮旋转过程中从自身基板上反射的N个光斑；然后确定N个光斑的N个最大内径；接着将这N个荧光轮装配到N台整机中，并检测这N台整机的噪音，获取N个荧光轮装配于整机时产生的噪音；最后根据允许噪音上限值确定所述预设内径值，也即，限定一个整机允许的噪音上限值，在N台整机中分别测量到N个噪音分贝值，这其中，平小于允许噪音上限值的整机装配的荧光轮，其平整度合格，对应光斑的最大内径小于预设内径值，而大于允许噪音上限值的整机装配的荧光轮，其平整度不合格，对应光斑的最大内径大于预设内径值，等于允许噪音上限值的整机装配的荧光轮，其对应光斑的最大内径即为预设内径值。

光斑最大内径的测量方法可以依据现有的图像处理方法进行，例如采用传感器或者图像获取装置获取光斑的图像数据后，对图像数据进行识别分析后确定光斑的最大内径；或者在光斑接收面上标示刻度，然后对形成的光斑绘出其轨迹后进行分析等方法均可，本申请实施例中不予限制。

上述，本发明实施例提出的激光光源中荧光轮的平整度检测方法中，根据荧光轮平整度与整机噪音间平整度越差整机噪音越大的对应关系，检测荧光轮在旋转过程中，激光器发射的激光打在荧光轮的轮面上反射的光束打在光斑接收屏上形成的光斑，并确定光斑的最大内径，最大内径越大的光斑，其对应的荧光轮的平整度越差，荧光轮装配入的整机的噪音就越大，因此，筛选出最大内径大于预设内径值的光斑对应的荧光轮，即筛选出了由于平整度不够而引起整机噪音过大的荧光轮。

理想的平整度好的荧光轮，其对应的光斑应该为一个内径基本相同的圆形光斑，而由于荧光轮的不平整部分或者轴向跳动的因素存在，其在光斑接收屏上形成的光斑为不规则光斑，荧光轮平整度越差，其对应不规则光斑的内径变化就越大；在设定允许的最大噪音对应的光斑的最大内径为预设内径值时，最大内径小于该预设内径值的光斑，其对应的荧光轮的平整度符合要求，将其装配入整机后，整机的噪音小于允许的最大噪音；而最大内径大于该预设内径值的光斑，其对应的荧光轮的平整度不符合要求，其装配入整机后，整机的噪音大于允许的最大噪音。

由此，将平整度不合格的荧光轮筛选出来，从而保证装配入整机的荧光轮在整机中制造的噪音小于允许的最大噪音，与现有技术中通过检测整机噪音的方法相比，本发明提出的方法和装置在整机装配前就能剔除平整度不合格的荧光轮，从而保证了生产出来的整机都符合噪音要求，无需建立噪音检测室，无需检测整机噪音，无需针对噪音不合格的整机更换荧光轮，更无须在更换荧光轮后重新检测整机噪音，因此能够提高生产效率。

实施例二

如图3所示，本发明实施例还提出一种激光光源中荧光轮的平整度检测装置，该装置包括荧光轮32、激光器31、光斑接收屏33、光斑获取单元和平整度检测单元。

激光器31，用于发射打在荧光轮32轮面上的激光；荧光轮32，用于在旋转过程中接收激光器31发射的激光后反射激光；光斑接收屏33，用于接收从荧光轮32上反射的激光后，在其平面上形成光斑；光斑获取单元，用于获取光斑接收屏33上，由激光器31发射的激光在光斑接收屏33上反射的光斑；平整度检测单元，用于分析光斑的内径后确定最大内径，并根据最大内径确定荧光轮32的平整度。

荧光轮的基板的正面或者反面为抛光面，或者镀有高反射层，这样反射光斑的边缘比漫反射边缘清晰，有利于对光斑进行分析确定准确的最大内径。

如实施例一中所述，光斑的最大内径反应了荧光轮的平整度，平整度越差光斑最大内径就越大，使用该装置获取荧光轮旋转过程中反射的激光器发射的激光束在光斑接收屏33上形成的光斑，根据测量光斑最大内径即可确定荧光轮的平整度情况。荧光轮装配入整机后，整机的噪音越大，荧光轮的平整度越差，因此，通过测量荧光轮的平整度即可获知对应整机的噪音情况，从而将现有技术中对整机噪音进行检测来获知荧光轮平整度的步骤，简化为直接检测荧光轮的平整度，省去了整机噪音检测以及检测不合格更换荧光轮的步骤，能够显著提高生产效率。

平整度检测单元具体包括平整度判断模块和标记模块；平整度判断模块，用于判断光斑的最大内径是否小于预设内径值；标记模块，用于在平整度判断模块判断光斑最大内径小于预设内径值时，标记荧光轮为平整度合格，否则，标记荧光轮为不合格。

激光器32优选He-Ne激光器，其能发出一束准直的红色激光。

光斑接收屏33为接收白屏或者白墙面。

实施例三

对于采用图1结构设计的激光光源，在实际生产中出现部分荧光轮安装在整机上后使得整机噪音不合格的情况，本实施例为找出荧光轮与整机噪音件的对应关系，抽出10个荧光轮样品，采用如实施例一和实施例二的方法以及装置进行光斑测试，并同时将这10个荧光轮装配在整机上进行整机噪音的测试，测试结果如表一所示，以光斑的最大内径为横坐标，以对应荧光轮装配的整机噪音为纵坐标绘制出如图5所示的曲线图。

表一：

荧光轮编号	光斑最大内径（cm）	整机噪音（dBA）
			001	3.8	37.2
002	4.5	37.7
			003	5.5	40
004	6.5	43
			005	7.6	43.1
006	8.4	44.2
			007	9.5	45.3
008	10.6	46.2
			009	12.5	47.8
010	14.2	49.2

由图5可以看出代表荧光轮不平整度和轴向跳动的光斑最大内径的大小与整机噪音之间存在线性的关系。当整机噪音的检测标准为46.2dBA时，对应所用荧光轮的实际光斑大小为10.6cm，则只要通过本发明提出的方法和装置对荧光轮进行光斑大小测试，在光斑最大内径小于10.6cm时，说明荧光轮装配于整机的噪音小于46.2dBA，符合噪音标准，而最大内径大于10.6cm的光斑对应的荧光轮则属于不良产品，装配的整机的噪音肯定不符合噪音标准。

这样通过生产前期对荧光轮的筛选，挑选出使得整机噪音合格的荧光轮产品用于生产，后续生产过程中无需再对整机噪音进行检测，能够提高生产效率，同时生产的产品均是符合标准的合格品，质量得以保证。

上述，本发明实施例提出的激光光源中荧光轮的平整度检测方法和装置中，采用激光器发射激光在旋转的荧光轮轮面上产生反射，反射的激光光束由光斑接收屏接收，激光束在接收屏上形成不规则光斑，由于激光在荧光轮旋转过程中遍历荧光轮的轮面，因此光斑的不规则性反应了荧光轮的不平整度和轴向跳动程度，基于该原理，通过测量光斑最大内径即可获知对应荧光轮的不平整程度，在荧光轮装配入整机之前，筛除装入整机中使得整机噪音大于噪音标准的荧光轮，只将使得整机噪音合格的荧光轮产品用于生产，在后续生产过程中，无需再对整机噪音进行检测，更无需在整机噪音不合格时重新更换荧光轮，进而能够提高生产效率，同时生产的产品均是符合标准的合格品，质量得以保证。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种激光光源中荧光轮的平整度检测方法，其特征在于，

获取荧光轮旋转过程中，激光器发射的激光在其基板上反射的光斑；

确定光斑的最大内径；

根据光斑的最大内径确定荧光轮的平整度。

2.根据权利要求1所述的激光光源中荧光轮的平整度检测方法，其特征在于，所述根据光斑的最大内径确定荧光轮的平整度，具体为：

判断光斑的最大内径是否小于预设内径值；

若是，标记所述荧光轮为平整度合格；

若否，标记所述荧光轮为平整度不合格。

3.根据权利要求2所述的激光光源中荧光轮的平整度检测方法，其特征在于，确定所述预设内径值的步骤包括：

分别获取N个荧光轮旋转过程中从自身基板上反射的N个光斑；

确定N个光斑的N个最大内径；

获取N个荧光轮装配于整机时产生的噪音；

根据允许噪音上限值确定所述预设内径值。

4.根据权利要求1所述的激光光源中荧光轮的平整度检测方法，其特征在于，在获取荧光轮旋转过程中，激光器发射的激光在其基板上反射的光斑之前，所述方法还包括：

控制所述激光器发射的激光的入射角度偏离基板的法线且大于零度。

5.根据权利要求1所述的激光光源中荧光轮的平整度检测方法，其特征在于，在获取荧光轮旋转过程中，激光器发射的激光在其基板上反射的光斑之前，所述方法还包括：

控制所述激光器发射的激光打在荧光轮基板的外圈区域。

6.激光光源中荧光轮的平整度检测装置，其特征在于，包括荧光轮、激光器、光斑接收屏、光斑获取单元和平整度检测单元；

所述激光器，用于发射打在荧光轮轮面上的激光；

所述荧光轮，用于在旋转过程中接收所述激光器发射的激光后反射激光；

所述光斑接收屏，用于接收从荧光轮上反射的激光后，在其平面上形成光斑；

所述光斑获取单元，用于获取所述光斑接收屏上，所述激光器发射的激光在所述光斑接收屏上反射的光斑；

所述平整度检测单元，用于分析光斑的内径后确定最大内径，并根据最大内径确定荧光轮的平整度。

7.根据权利要求6所述的激光光源中荧光轮的平整度检测装置，其特征在于，所述平整度检测单元包括平整度判断模块和标记模块；

所述平整度判断模块，用于判断光斑的最大内径是否小于预设内径值；

所述标记模块，用于在平整度判断模块判断光斑最大内径小于预设内径值时，标记荧光轮为平整度合格，否则，标记荧光轮为不合格。

8.根据权利要求6所述的激光光源中荧光轮的平整度检测装置，其特征在于，所述激光器为He-Ne激光器。

9.根据权利要求6所述的激光光源中荧光轮的平整度检测装置，其特征在于，所述荧光轮的基板正面或反面为抛光面。

10.根据权利要求6所述激光光源中荧光轮的平整度检测装置，其特征在于，所述荧光轮的基板正面或反面镀有高反射层。