CN105589288A - 激光投影光源控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种激光投影光源控制方法及装置，该方法包括：获取用于显示待显示画面的光束的第一亮度值，该待显示画面为在激光投影屏幕中显示的任意一个画面，获取待显示画面的灰阶值、以及灰阶值匹配的第二亮度值，比较第一亮度值和第二亮度值，若不在第一阈值范围内，则关闭激光器，用于及时发现光源异常，保障投影显示画面质量。

Description

激光投影光源控制方法及装置

技术领域

本发明实施例涉及激光投影显示技术领域，尤其涉及一种激光投影光源控制方法及装置。

背景技术

随着科学技术的不断提高，激光投影技术得到了广泛的应用，在激光投影技术中，通过对激光投影光源光束进行信号调制，在激光投影屏幕中显示需要播放的画面。

但由于激光具有高相干性，以及高亮特性，一方面作为光源使用会造成显示画面的散斑现象比较严重，同时，由于激光的能量密度较高，穿透力强，其损害性也更大。

如图1所示的一种激光投影光源，包括激光器11，激光器11可以为单色激光器，比如蓝色激光器，激光器发出的激光经过光束整形光路12整形后形成较小的高能的激发光斑，入射至荧光轮14上，荧光轮14作为波长转换装置高速旋转，其上设置有至少一种荧光粉，比如绿色荧光粉和黄色荧光粉，绿色荧光粉和黄色荧光粉受激产生绿色荧光和黄色荧光，绿色荧光和黄色荧光以及蓝色激光经过合光单元13的合光沿同一方向输出至滤色轮15，滤色轮15和荧光轮14同步旋转，并具有对应的颜色分区，比如蓝色透明透射区，绿色滤光区，红色滤光区（用于从黄色荧光中过滤得到红色荧光），最终时序性出射红绿蓝三基色光，并进入光机的匀光部件匀光后为光机提供照明，具体是照射到DMD上，通过无数个微小镜片不同角度的反射，将光束反射到镜头中成像。

在上述光源结构中，如果荧光轮发生故障或损坏，或者滤色轮故障或损坏，或者激光器异常，都有可能无法时序性输出三基色光，比如可能造成蓝色高能激光的持续输出，可能造成对其他光器件的损坏甚至威胁人身安全，或者荧光轮转换效率下降，造成荧光成分比例的变化，最终均不能正常显示投影图像画面，导致显示画质的劣化。

现有技术中，通过在光源正常光路中额外设置光分离机构，并且设置多处传感器，比如在激光传输光路，荧光轮转换光路或者滤色轮输出光路中，进行探测多个位置的光线输出情况，但一方面多个位置的光束类型有差别，可能是纯色光，也可能是混合颜色光，判断情况复杂，更重要的是多个传感器以及光分离机构的设置使得光源结构复杂，不利于小型化。

发明内容

本发明实施例提供一种激光投影光源控制方法及装置，用于对激光投影光源输出进行控制。

第一方面，本发明实施例提供一种激光投影光源控制方法，应用于激光投影，包括：

获取用于显示待显示画面的光束的第一亮度值，待显示画面为在激光投影屏幕中显示的任意一个画面；

获取待显示画面的灰阶值、以及灰阶值匹配的第二亮度值；

比较第一亮度值和第二亮度值，

若不在第一阈值范围内，则关闭激光器。

第二方面，本发明实施例提供一种激光投影画面亮度调节装置，装置应用于激光投影，装置包括：

第一获取模块，用于获取用于显示待显示画面的光束的第一亮度值，待显示画面为在激光投影屏幕中显示的任意一个画面；

判断模块，用于判断第一亮度值是否大于第二阈值；

关闭模块，用于在判断模块判断第一亮度值大于第二阈值时，关闭激光器；

第二获取模块，用于在判断模块判断第一亮度值小于或等于第二阈值时，获取待显示画面的灰阶值、以及灰阶值匹配的第二亮度值；

关闭模块，用于在判断模块判断第一亮度值与第二亮度值不在阈值范围内时，关闭激光器。

本发明实施例技术方案至少具有以下有益效果和优点：

本发明实施例提供的激光投影光源控制方法及装置，针对即将在激光投影屏幕中显示的任意一个待显示画面，获取用于显示待显示画面的光束的第一亮度值，获取待显示画面的灰阶值、以及灰阶值匹配的第二亮度值，该第二亮度值为在该灰阶值下，使得画面显示效果最优的亮度值，比较第一亮度值和第二亮度值，若不在第一阈值范围内，则关闭激光器，在上述过程中，能够针对任意一个待显示画面，实时根据该待显示画面的灰阶值，以及灰阶值匹配的第二亮度值进行比较，从而能够及时发现光源异常，保障投影显示画面的质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中一种激光投影光源结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的激光投影系统的结构示意图；

图3A为本发明实施例一提供的一种激光投影光源控制方法的流程示意图；

图3B为本发明实施例一提供的又一种激光投影光源控制方法的流程示意图；

图4为本发明实施例一提供的获取用于显示待显示画面的光束的第一亮度值方法的流程图；

图5为本发明实施例一提供的光源光束的传输过程示意图；

图6为本发明实施例一提供的获取待显示画面的灰阶值方法的流程图；

图7为本发明实施例二提供的激光投影光源控制装置的结构示意图；

图8为本发明实施例二提供的又一激光投影光源控制装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

图2为本发明提供的激光投影系统的结构示意图，请参照图2，激光投影系统中包括激光器101、光束处理单元102、数字微镜芯片103、DMD图像处理单元104、投影镜头105以及激光投影屏幕106，光束处理单元102对激光器101产生的激光光束进行处理得到光源光束，例如，光束处理单元102对激光器101产生的激光光束进行光束整形、将激光光束与荧光光束进行混合处理等得到光源光束，光源光束照射至数字微镜芯片103（DMD），DMD103根据DMD图像处理单元对待显示图像的处理结果（例如待显示图像中各个像素的特征值），对DMD103内部的各个反射镜进行控制，以使各个反射镜旋转不同的角度，进行旋转后的各个反射镜将光源光束反射至投影镜头，投影镜头将接收到的光束投影至激光投影屏幕106，并在激光投影屏幕上呈现视频信号对应的图像。

图3A为本发明提供的激光投影光源控制方法的流程图，应用于图2所示的激光投影系统，该方法可以包括：

S201、获取用于显示待显示画面的光束的第一亮度值，待显示画面为在激光投影屏幕中显示的任意一个画面；

S203、获取待显示画面的灰阶值、以及灰阶值匹配的第二亮度值；

S204、比较第一亮度值和第二亮度值，是否在第一阈值范围内。

若否，执行步骤S205，

如是，则对下一幅待显示画面重新执行上述方法过程。

S205、关闭激光器。

在本发明实施例中，可以通过激光投影屏幕播放图片、视频等，当通过激光投影屏幕播放视频或连续画面时，针对视频或连续画面中的每一帧（每一个画面），均进行通过S201-S205所示的方法进行处理，由于实时对待显示画面的最优亮度值和获取的光路中的实际亮度值相比较，如果超过阈值范围，可以及时发现光源异常，从而及时采取措施，保障设备安全。

进一步地，由于激光为高能光源，一旦发生部件比较严重的损坏，比如，荧光轮被击穿，则无法进行荧光转换，造成激光泄露，造成严重的安全隐患，同时无法正常显示画面色彩，为避免这种情况，上述方法S201-S205中还包括：步骤S202、判断第一亮度值是否大于第二阈值；

若是，则执行S205；

若否，则执行S203-S205；

如图3B所示。

以及，上述图3A和图3B所示的流程方法中，在步骤S205、关闭激光器之后，还可以包括提示警示信息，用于告知用户或维修人员，设备故障。

以及，需要说明的，在图3A所示的流程方法中，步骤S201和步骤S203可以互换顺序，并不影响最终的比较判断结果。

从而，可以在发生激光器严重的异常情况时，能够快速关闭激光器，采取保护措施。

在上述方法步骤中，第一阈值可以通过设计人员根据光衰情况实际设定，第二阈值范围可以参考激光器正常功率对应的亮度流明数设定。

本发明实施例中的光源可以为单色激光投影光源、也可以为双色激光投影光源，在单色激光投影光源中，激光器发出蓝色激光，通过波长转换装置可以将该蓝色激光转化出红色荧光和绿色荧光，然后将该蓝色激光、红色荧光以及绿色荧光的混合光作为光源光束，在双色激光投影光源中，激光器发出蓝色激光和红色激光，通过波长转换装置将该蓝色激光转化出绿色荧光，然后将该蓝色激光、红色激光以及绿色荧光的混合光作为光源光束。

在实际应用过程中，根据需要在激光投影屏幕中显示的待显示画面，DMD控制其内部的多个反射镜进行旋转，使得光源光束中的一部分会被反射至镜头，用于在激光投影屏幕中显示待显示画面。获取用于显示待显示画面的第一亮度值后，判断该第一亮度值是否大于第二阈值，该第二阈值为对用户有害的最大亮度值，在实际应用过程中，可以根据实际需要设置该第二阈值的大小，若判断第一亮度值大于第二阈值，说明激光器产生的激光可能出现异常，使得激光投影屏幕中显示的画面的亮度值对用户有害，为了保证用户安全，直接将激光器关闭。

若判断第一亮度值不大于第二阈值，为了判断激光投影屏幕中的画面显示效果能否达到最优的显示，及时发现激光光源的异常，此处所说的异常，包括但不限于，严重的光衰，色温变化，亮度异常。通过获取待显示画面的灰阶值，并根据灰阶值，获取该灰阶值匹配的第二亮度值，该第二亮度值为当画面的灰阶值为该灰阶值时，使得画面显示效果最优的亮度值。由于用于显示待显示画面的光束的第一亮度值与光源光束的亮度值具有一定的比例关系，因此，比较第一亮度值和第二亮度值，是否在第一阈值范围内，若否，则说明光源照明存在异常，已经无法满足正常显示高质量的投影图像画面，表现已经劣化，无法保障投影显示画面质量，此时可关闭激光器，并发出警示，通知用户或者维修人员及时检查系统故障。

本发明实施例提供的激光投影光源控制方法，针对即将在激光投影屏幕中显示的任意一个待显示画面，获取用于显示待显示画面的光束的第一亮度值，获取待显示画面的灰阶值、以及灰阶值匹配的第二亮度值，该第二亮度值为在该灰阶值下，使得画面显示效果最优的亮度值，比较第一亮度值和第二亮度值，若不在第一阈值范围内，则关闭激光器。以及，在获取第二亮度值之前，通过对第一亮度值首先判断是否超过第二阈值，确定激光器是否发生重大激光泄露问题，能够避免严重的安全问题。

上述方法中，由于针对任意一个待显示画面均执行上述过程，能够针对任意一个待显示画面，实时检测到激光光源的异常，及时关闭激光器，减少激光光源异常带来的画质骤降，甚至高能激光泄露带来的安全隐患。

在一具体实施中，可以通过多种可行的方式获取用于显示待显示画面的光束的第一亮度值（图3实施例中的S201），下面，通过图4所示实施例对S201的一种可行的实现方式进行详细说明，具体的，请参照图4所示的实施例。

图4为本发明提供的获取用于显示待显示画面的光束的第一亮度值方法的流程图，该方法的执行主体为亮度调节装置，请参照图4，该方法可以包括：

S301、获取光源光束通过至少一个反射单元反射至光吸收单元的光束的亮度值；

S302、根据反射单元的个数、反射至光吸收单元的光束的亮度值、光源光束的亮度值，获取第一亮度值。

在图4所示的实施例中，反射单元可以为DMD中的多个反射镜（反射单元）中的任意一个，在DMD中可以包括多个光吸收单元，由于DMD中的多个反射镜以阵列方式排列，所以，一个光吸收单元可以接收DMD中的部分反射单元的反射光。

在本发明中，可以在任意一个光吸收单元处设置光传感器，该光传感器可以采集反射至光吸收单元处的光束，并获取采集得到反射至光吸收单元的光束的亮度值，下面，结合图5，对该种可行的实现方式进行详细说明。

图5为本发明提供的光源光束的传输过程示意图，请参照图5，光源401将光源光束照射至反射单元，各个反射单元进行不同角度的旋转以对光源光束进行反射，在图5中，反射单元402-1将光源光束反射至光吸收单元403，设置早光吸收单元处理的光传感器可以采集到反射至光吸收单元403的光束，反射单元402-2将光源光束反射至镜头405，反射至镜头405的光束用于显示待显示画面；需要说明的是，在实际应用过程中，DMD中包括极多个反射单元，反射镜的个数通常与待显示的画面的分辨率有关，通常为了正常还原画面像素，DMD中的反射镜个数对应待显示画面的像素个数。在图5中，为了便于描述，仅示意出2个反射单元。

在实际应用过程中，反射至光吸收单元的光束可能包含激光和荧光，可选的，光传感器可以仅采集光束中的一种单色光（单色激光或单色荧光），获取采集得到的单色光的亮度值，并根据单色光的亮度值计算反射至光吸收单元的光束的亮度值。

在得到反射至光吸收单元的光束的亮度值后，亮度调节装置根据反射单元的个数、反射至光吸收单元的光束的亮度值、光源光束的亮度值，获取第一亮度值，具体的，可以通过如下公式一获取第一亮度值：

公式一；

其中，为第一亮度值，N为反射单元的个数，X为光源光束的亮度值，M为反射至光吸收单元的光束的亮度值，P为光源光束传输至镜头的光损耗系数，通常为一固定值。

示例性的，假设光源光束的亮度值为X=10，DMD中第一光吸收单元可以接收N=10个反射镜的反射光，在第一光吸收单元处设置光传感器，假设光传感器采集得到的光的亮度值为M=10，从反射镜到镜头的光损耗系数为P=10%，则根据公式一计算得到的第一亮度值为：

在上述过程中，由于光源光束中的一部分光束被反射至光光吸收单元，另一部分光束被反射至镜头，被反射至镜头的光束为用于显示待显示画面的光束，因此，可以通过反射至光吸收单元处的光束的亮度计算得到反射至镜头的光束的亮度，通过在光吸收单元处设置光传感器，获取用于显示待显示画面的光束的亮度，由于光吸收单元处的光为无用光，在光吸收单元处设置光传感器不会影响光的正常传输，更不会对传输至镜头的光束造成任何影响。

在上述任一实施例的基础上，可以通过多种可行的方式实现图2所示实施例中的S203，下面，通过图6所示实施例对S203中的获取待显示画面的灰阶值的一种可行的实现方式进行详细说明，具体的，请参照图6所示的实施例。

图6为本发明提供的获取待显示画面的灰阶值方法的流程图，该方法可以包括：

S501、获取待显示画面，并将待显示画面转换为灰度图像；

S502、获取灰度图像中的各像素的灰阶值；

S503、获取各像素灰阶值的平均值，将各像素灰阶值的平均值作为画面的灰阶值。

在该种可行的实现方式中，在实际使用过程中，由于画面包括的像素点较多，为了获取画面灰阶值的计算量，可以获取灰度图像中部分像素的灰阶值，例如，仅获取灰度图像中偶数行和偶数列的像素的灰阶值，并将偶数行和偶数列中的像素的灰阶值的平均值作为画面的灰阶值。

在上述任一实施例的基础上，可以通过如下公式二获取灰阶值匹配的第二亮度的值：

公式二；

其中，为第二亮度值，H为画面的灰阶值，K为画面的位数，为预设的调节系数，Z为预设的调节比例，Z大于1，且小于1。

在实际应用过程中，通常画面的位数为8位、10位等，可以根据实际需要设置调节系数和调节比例Z，可选的，可以为2.2、或者2.4等，Z可以为1.2、或者1.3等。

实施例二

图7为本发明实施例二提供的激光投影显示装置的结构示意图，该装置应用于激光投影，请参照图7，该装置可以包括：

第一获取模块701，用于获取用于显示待显示画面的光束的第一亮度值，待显示画面为在激光投影屏幕中显示的任意一个画面；

第二获取模块704，获取待显示画面的灰阶值、以及灰阶值匹配的第二亮度值；

判断模块702，用于比较判断第一亮度值和第二亮度值是否在第一阈值范围内；

关闭模块703，用于在所述判断模块判断第一亮度值与第二亮度值不在阈值范围内时，关闭所述激光器。

以及，判断模块702，还用于比较判断第一亮度值大于第二阈值，关闭模块703，还具体用于若第一亮度值大于第二阈值，则直接关闭激光器。

以及，图8为本发明实施例二提供的又一激光投影显示装置的结构示意图，在图7所示实施例的基础上，请参照图8，第一获取模块701可以包括第一获取单元7011和第二获取单元7012，其中，

第一获取单元7011用于，获取光源光束通过至少一个反射单元反射至光吸收单元的光束的亮度值；

第二获取单元7012用于，根据反射单元的个数、反射至光吸收单元的光束的亮度值、光源光束的亮度值，获取第一亮度值。

可选的，第二获取单元7012具体可以用于：

根据如下公式一获取第一亮度值；

公式一

其中，为第一亮度值，N为反射单元的个数，X为光源光束的亮度值，M为反射至光吸收单元的光束的亮度值，P为光源光束传输至激光投影屏幕的光损耗系数。

在实际应用过程中，可选的，第二获取模块704具体可以用于：

获取待显示画面，并将待显示画面转换为灰度图像；

获取灰度图像中的各像素的灰阶值；

获取各像素灰阶值的平均值，将各像素灰阶值的平均值作为画面的灰阶值。

进一步的，第二获取模块704具体还可以用于：

根据下述公式二获取灰阶值匹配的第二亮度的值：

公式二；

其中，为第二亮度值，H为灰阶值，K为画面的位数，为预设的调节系数，Z为预设的调节比例，Z大于1，且小于1。

本发明实施例所示的装置可以执行上述图1-图6方法实施例所示的技术方案，其实现原理以及有益效果类似，此处不再进行赘述。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种激光投影光源控制方法，其特征在于，应用于激光投影，所述方法包括：

获取用于显示待显示画面的光束的第一亮度值，所述待显示画面为将在激光投影屏幕中显示的任意一个画面；

获取所述待显示画面的灰阶值、以及所述灰阶值匹配的第二亮度值，

比较所述第一亮度值和第二亮度值，

若不在第一阈值范围内，则关闭激光器。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取用于显示待显示画面的光束的第一亮度值，包括：

获取所述光源光束通过至少一个反射单元反射至光吸收单元的光束的亮度值；

根据反射单元的个数、反射至所述光吸收单元的光束的亮度值、所述光源光束的亮度值，获取所述第一亮度值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据反射单元的个数、反射至所述光吸收单元的光束的亮度值、所述光源光束的亮度值，获取所述第一亮度值，包括：

根据如下公式一获取所述第一亮度值；

公式一；

其中，所述为所述第一亮度值，所述N为所述反射单元的个数，所述X为所述光源光束的亮度值，所述M为反射至所述光吸收单元的光束的亮度值，所述P为所述光源光束传输至镜头的光损耗系数。

4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，获取所述待显示画面的灰阶值，包括：

获取所述待显示画面，并将所述待显示画面转换为灰度图像；

获取灰度图像中的各像素的灰阶值；

获取各像素灰阶值的平均值，将所述各像素灰阶值的平均值作为所述待显示画面的灰阶值。

5.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述获取所述灰阶值匹配的第二亮度的值，包括：

根据下述公式二获取所述灰阶值匹配的第二亮度的值：

公式二；

其中，所述为所述第二亮度值，所述H为所述灰阶值，所述K为所述画面的位数，所述为预设的调节系数，所述Z为预设的调节比例，所述Z大于1，且小于1。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述获取所述待显示画面的灰阶值、以及所述灰阶值匹配的第二亮度值之前还包括：

判断所述第一亮度值是否大于第二阈值；

若是，则直接关闭激光器。

7.一种激光投影光源控制装置，其特征在于，所述装置应用于激光投影，所述装置包括：

第一获取模块，用于获取用于显示待显示画面的光束的第一亮度值，所述待显示画面为在激光投影屏幕中显示的任意一个画面；

第二获取模块，获取所述待显示画面的灰阶值、以及所述灰阶值匹配的第二亮度值；

判断模块，用于比较判断所述第一亮度值和所述第二亮度值是否在第一阈值范围内；

关闭模块，用于在所述判断模块判断所述第一亮度值与第二亮度值不在阈值范围内时，关闭所述激光器。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一获取模块包括第一获取单元和第二获取单元，其中，

所述第一获取单元用于，获取光源光束通过至少一个反射单元反射至光吸收单元的光束的亮度值；

所述第二获取单元用于，根据反射单元的个数、反射至所述光吸收单元的光束的亮度值、所述光源光束的亮度值，获取所述第一亮度值。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第二获取单元具体用于：

根据如下公式一获取所述第一亮度值；

公式一

其中，所述为所述第一亮度值，所述N为所述反射单元的个数，所述X为所述光源光束的亮度值，所述M为反射至所述光吸收单元的光束的亮度值，所述P为所述光源光束传输至所述激光投影屏幕的光损耗系数。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述判断模块还具体用于比较判断所述第一亮度值大于所述第二阈值，

所述关闭模块还具体用于，若所述第一亮度值大于所述第二阈值，则直接关闭激光器。