CN107102505A - 一种投影机光源系统、控制方法和投影机装置 - Google Patents
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Abstract
本发明关于一种投影机光源系统、控制方法和投影机装置。光源系统包括光源组件、荧光色轮组件、光电传感器和控制单元。该光源系统可以通过光传感器监测光源经过荧光色轮后各色光的光强度变化，当荧光色轮因长期使用、高温劣化或灰尘沾染等原因造成配色关系变化时，控制单元根据光电传感器的电学信号的情况对光源组件的发光状态进行调制，避免因色轮受损产生的光源系统色偏问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种光源系统及其控制方法，尤其涉及包含该光源系统及其控制方法的投影机装置。
背景技术
现有技术中，激光投影机使用荧光轮进行光色的转化并混合以获得所需的白光，然而长期在激光光源照射和高温的环境下工作，会导致荧光轮的部分区域出现劣化的坏点，或因长期使用导致灰尘沾染荧光轮，使得光源光线经过荧光轮后，各色段光的强度及混合的比例关系发生变化，造成投影出的画面出现色彩异常的问题，降低了投影机使用的寿命。
目前主要的解决方案分为避免荧光轮劣化的测量温度法和避免荧光轮烧毁的测量转速法。
测量温度法中，当发现荧光轮附近的温度过高时，启动特殊循环的空气通道，将冷却过的空气导向荧光轮对其进行冷却，降低长期高温使用造成荧光轮劣化的几率，延长荧光轮寿命；测量转速法中，当发现荧光轮停止转动或低速转动时，自动关闭激光光源，避免荧光轮被烧毁。上述两类方法并不能在荧光轮发生劣化、损伤或沾染灰尘时，克服色偏对投影画面的影响。
发明内容
因此，本发明为了解决上述原因造成投影机寿命较短的问题，提供一种光源系统及其控制方法，以及使用该光源系统及其控制方法的投影机装置。
为达到上述目的，本发明提供一种投影机光源系统，该投影机光源系统包括光源组件、荧光轮组件、光电传感器以及控制单元。
其中该光源组件发出第一光束至该荧光轮组件，该第一光束经过该荧光轮组件后为第二光束。光电传感器设置在该第二光束的光路上，用以检测经由该荧光轮组件的该第二光束的光强度，该光电传感器依据该第二光束的光强度形成电学信号。
控制单元获取该电学信号，依据所述的电学信号的信号值与控制单元中的信号参考值确定第一异常时间段，其中第一异常时间段包含若干个子时间段。因为荧光轮组件为圆形的转轮，可以根据电学信号的变化周期，将第一异常时间段拓展到每个周期之中，记作异常时间。该控制单元在光源系统的时间处于异常时间时，改变该光源组件的发光状态或阻止该第二光束传送至投影区域，当系统时间不处于异常时间时，再重新恢复光源系统的状态。
在实际应用中，改变光源组件的发光状态的方式可包括关闭光源或调整光源的发光亮度。
在实际应用中，阻止该第二光束传送至投影区域的方式可包括控制数字微镜不翻动或利用挡板阻挡光束的传播路径。
在实际应用中，该电学信号在每个周期内，根据不同颜色的光在传感器上产生的信号差异会产生不同的信号参考值。不同的颜色或光源寿命状态下的信号参考值，可为出厂设置值或开机时检测该电学信号后的设定值。
在实际应用中，该第一异常时间段包括至少一第二异常时间段和至少一第三异常时间段；其中定义该电学信号的信号值偏离其所对应的信号参考值的时间段为第二异常时间段；定义为了使光源系统满足配色关系，而在其他颜色的光所对应的信号参考值所在的时间段内，对该第二异常时间段进行色偏补偿的时间段为第三异常时间段。
在实际应用中，当存在多个第二异常时间段分别位于不同的信号参考值所对应的时间段内，则该控制单元定义其中最长的一第二异常时间段为第二异常时间段；同时该控制单元在选取第三异常时间段时，用该第三异常时间段分别覆盖原来较短的各第二异常时间段，从而将异常时间占据总时间的比例降到最低，保证光源系统的使用效果。
在实际应用中，该至少一第二异常时间段与该至少一第三异常时间段在生成后具有确定的双向对应关系，避免第三异常时间段在光电传感器的检测中被认定为新的荧光轮组件异常，生成新的色偏补偿关系，导致异常时间被循环放大，最终导致光源系统无法正常工作。
在实际应用中，当该荧光轮组件中各色区占荧光轮组件的扇区面积为非均匀分布时，该控制单元根据比例关系对该第三异常时间段的长度做相应的放缩，以保证配色关系的平衡。
在实际应用中，该电学信号的信号值相对其所对应的信号参考值，允许不大于30％的偏离，可以避免因电压的波动或光源寿命的衰减导致的偏离信号参考值，同时在此范围内的色偏移不易被人眼的视觉所察觉。此外还可以设置随着光源寿命变化的信号参考值表单，在光源系统使用一定时间后选择新的信号参考值作为参考的标准。
在实际应用中，该电学信号为电流信号。
为达到上述目的，本发明还提供一种投影机光源系统，包含上述的投影机光源系统。
为达到上述目的，本发明另提供一种投影机光源系统的控制方法，包括以下步骤：
步骤A:投影机开启时，控制单元读取信号参考值；
步骤B:该控制单元获取并处理电学信号，当电学信号的信号值偏离信号参考值时，产生至少一第二异常时间段；
步骤C:该控制单元根据配色光学产生至少一第三异常时间段，将该至少一第二异常时间段与至少一第三异常时间段合并记作第一异常时间段，并将该电学信号每个周期中对应于该第一异常时间段的时间，记作异常时间；
步骤D:当光源系统处于异常时间时，该控制单元改变该光源组件的发光状态，或该控制单元阻止该第二光束传送至投影区域。
与现有技术相比，本发明公开了一种投影机光源系统、控制方法和投影机装置。当荧光色轮因长期在激光光源照射或高温的环境下工作导致部分区域出现坏点以及因长期使用导致灰尘沾染时，控制单元通过比较光学传感器的电学信号的信号值与信号参考值，标记出造成光源系统色彩异常的时间段，并在该时间段内改变光源组件的发光状态，或阻止光束传送至投影区域，从而解决因色轮组件的缺陷造成的投影画面色彩异常的问题，保证光源系统的配色关系及显示效果，延长色轮组件及投影机的使用寿命。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1为本发明一实施例的光源系统工作原理的示意图；
图2A、图2B、图2C和图2D是本发明的荧光轮组件的结构示意图；
图3A、图3B、图3C和图3D分别为图2A、图2B、图2C和图2D对应的电学信号时序图；
图4为本发明光源系统的控制方法的流程图。
具体实施方式
图1为本发明的投影仪光源系统100的工作原理示意图，该光源系统100包括光源组件10、荧光轮组件20、光电传感器30和控制单元40,光源组件10发射第一光束L1至荧光轮组件20，荧光轮组件20将该第一光束L1转换为不同颜色的第二光束L2，光电传感器30检测第二光束L2的光强度变化，控制单元40接收传感器30生成的电学信号，并将该电学信号的信号值与预先存储的信号参考值进行比较，当该电学信号的信号值偏离该信号参考值时，控制单元40改变光源组件10的发光状态或阻止该第二光束L2传送至投影区域，以克服光源系统100中荧光轮组件20上的缺陷造成的色偏问题。
在本发明的一具体实施例中，此光源系统100的光源组件10为一紫外激光二极管或紫外LED发光二极管。图2A所示为图1中荧光轮组件20的示意图，包括可将第一光束L1转换为蓝光的光色转换材料区21和可将第一光束L1转换为黄光的光色转换材料区22。当光电传感器30接收到第二光束L2时，光电传感器30将第二光束L2的光强度转换为可被控制单元40识别的电学信号，并发送给控制单元40进行处理。
图3A为本实施例中的光电传感器的电学信号时序图，当图2A中所示的荧光轮组件20的蓝色光转换材料区21内包含一缺陷点25时，第一光束L1照射到缺陷点25上，产生第二光束L2的光强度会发生减弱，此时光电传感器30产生的电学信号会出现一个偏离信号参考值IB的时间段t2，记作第二异常时间段，为了实现混合光的配色关系，控制单元40在其互补色光的黄色光转换材料区22的信号参考值IY所在的时间段内选择恰当长度的时间段t3，记作第三异常时间段，对第二异常时间段进行色偏补偿。第二异常时间段t2和第三异常时间段t3合记作第一异常时间段t1。控制单元40在第一异常时间段t1，及之后的每个周期对应于该第一异常时间段的时间内，关闭光源组件10，于该异常时间段之外再重新点亮光源组件10。
所述第二异常时间段t2与第三异常时间段t3具有双向的对应关系。如果第二异常时间段t2与第三异常时间段t3不具有双向对应的对应关系，会导致第三异常子时间段t3在光电传感器的检测时被认为是出现新的异常，进而生成新的色偏补偿对应关系，导致异常时间的被循环放大，最终导致光源系统100无法正常工作。
在本发明的第二具体实施例中，此光源系统的光源组件10为一紫外激光二极管或紫外LED发光二极管。图2B所示为图1中荧光轮组件20的示意图，包括可将第一光束L1转换为蓝光的光色转换材料区21、可将第一光束L1转换为绿光的光色转换材料区23和可将第一光束L1转换为红光的光色转换材料区24。当光电传感器30接收到第二光束L2时，光电传感器30将第二光束L2的光强度转换为可被控制单元40识别的电学信号，并发送给控制单元40进行处理。
图3B为本实施例中的光电传感器的电学信号时序图，当图2B中所示的荧光轮组件20的蓝色光转换材料区21内包含一缺陷点25时，第一光束L1照射到缺陷点25上，会导致第二光束L2的光强度发生减弱，此时光电传感器30产生的电学信号会出现一个偏离信号参考值IB的时间段t2，记作第二异常时间段，为了实现光源系统的配色关系，控制单元40在绿色光转换材料区对应的23绿光的信号参考值IG的时间区间内选择恰当长度的时间段t3-1，同时在红色光转换材料区24对应的红光的信号参考值IR的时间区间内选择恰当长度的时间段t3-2，将t3-1和t3-2共同记作第三异常时间段，对第二异常时间段进行色偏补偿。时间段t2、t3-1和t3-2合记作第一异常时间段t1。控制单元40在第一异常时间段t1，及之后的每个周期对应于该第一异常时间段的时间内，关闭光源组件10，于该异常时间段之外再重新点亮光源组件10。
在本发明的第三具体实施例中，此光源系统的光源组件10为一蓝色激光器或蓝色LED发光二极管。图2C所示为图1中荧光轮组件20的示意图，包括可让第一光束L1穿过的中空部分211和可将第一光束L1转换为黄光的光色转换材料区22。当光电传感器30接收到第二光束L2时，光电传感器30将第二光束L2的光强度转换为可被控制单元40识别的电流信号，并发送给控制单元40进行处理。
图3C为本实施例中的光电传感器的电学信号时序图，当图2C中所示的荧光轮组件20的黄色光转换材料区22内包含一缺陷点25时，光电传感器30产生的电学信号会出现一个偏离信号参考值IY的时间段t2，记作第二异常时间段；为了实现光源系统的配色关系，控制单元40在荧光轮组件20的中空区211对应的时间段内选择恰当时长的时间段t3，记作第三异常时间段，对第二异常时间段进行色偏补偿。时间段t2和t3合记作第一异常时间段t1。控制单元40在第一异常时间段t1，及之后的每个周期对应于该第一异常时间段的时间内，关闭光源组件10，于该异常时间段之外再重新点亮光源组件10，或于第二异常时间段t2内，提高蓝色激光器的发光亮度。
在本发明的第四具体实施例中，图2D所示为图1中荧光轮组件20的示意图，包括可将第一光束L1转换为蓝光的光色转换材料区21和可将第一光束L1转换为黄光的光色转换材料区22，且区域21与区域22的比例关系为1:2。当光电传感器30接收到第二光束L2时，光电传感器30将第二光束L2的光强度转换为可被控制单元识别的电学信号，并发送给控制单元40进行处理。
图3D为本实施例中的光电传感器的电学信号时序图，当图2D中所示的荧光轮组件20的蓝色光转换材料区21内具有第一缺陷点251，同时在黄色光转换材料区22内具有第二缺陷点252时，光电传感器30产生的电学信号会出现分别偏离信号参考值IB和信号参考值IY的两个第二异常子时间段t2-1和t2-2。为了实现光源系统的配色关系，控制单元40会分别生成两个第三异常子时间段t3-1和t3-2，对第二异常时间段进行色偏补偿，此外还因为区域21与区域22面积不相等，可以根据比例关系调整两个第三异常子时间段t3-1和t3-2的长度，根据前述的荧光轮组件的比例关系，t3-1的长度为t2-1的两倍，t3-2的长度为t2-2的二分之一。将四个子时间段t2-1、t2-2、t3-1和t3-2合记作第一异常时间段t1，控制单元40在第一异常时间段t1以及之后的每个周期对应于该第一异常时间段的时间内，关闭光源组件10，于该异常时间段之外再重新点亮光源组件10。
值得注意的是，根据前述的色偏补偿方法，在本实施例中，一个周期内会出现四个子异常时间段，大大降低了光源的发光时间，导致光源系统投影出的画面偏暗或影响投影机的使用效果，可以考虑对色偏补偿方法进一步优化：
本实施例中同时出现荧光轮组件不均匀分布和具有两个第二异常时间段，控制单元40定义两个第二异常子时间段t2-1和t2-2中等效异常时间较长的一个第二异常时间段t2-1为第二异常时间段t2，控制单元40在选取第三异常时间段时，用满足光源系统配色关系的第三异常时间段t3覆盖原来较短的第二异常子时间段t2-2，从而将异常时间占据总时间的比例降到最低，保证光源系统的光照亮度。
本发明还提供一种包含上述投影机光源系统的投影机装置，包括光源系统100和数字微镜装置DMD。当光源系统处于异常时间时，还可以通过控制单元40控制该数字微镜装置DMD处于不翻转状态，阻断第二光束的光线投向投影区域，避免色偏图像影响视觉效果。
图4可为本发明的投影仪光源系统100的控制方法的流程图。该控制方法包括以下步骤：
步骤A(S100):投影机开启时，控制单元读取信号参考值；
步骤B(S200):该控制单元获取并处理电学信号，当电学信号的信号值偏离信号参考值时，产生至少一第二异常时间段；
步骤C(S300):该控制单元根据配色关系产生至少一第三异常时间段，将该至少一第二异常时间段与至少一第三异常时间段合并记作第一异常时间段，并将该电学信号每个周期中对应于该第一异常时间段的时间，记作异常时间；
步骤D(S400):当光源系统处于异常时间时，该控制单元改变该光源组件的发光状态，或该控制单元阻止该第二光束传送至投影区域。
上述投影机光源系统、投影机装置和控制方法可以有效的校正投影机画面的色偏移，提高投影仪的画面品质和用户体验，同时也提高了荧光轮的使用寿命。
当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种投影机光源系统，其特征在于：包括光源组件、荧光轮组件、光电传感器以及控制单元；
该光源组件发出第一光束至该荧光轮组件，该第一光束经过该荧光轮组件后为第二光束；
该光电传感器设置于该第二光束的光路上，依据该第二光束的光强度形成电学信号；
该控制单元获取该电学信号，依据该电学信号的信号值与信号参考值确定第一异常时间段，并将该电学信号在每个周期中对应于该第一异常时间段的时间记作异常时间；
该控制单元于该异常时间改变该光源组件的发光状态或阻止该第二光束传送至投影区域。
2.如权利要求1所述的投影机光源系统，其特征在于：该电学信号在每个周期内包含至少一信号参考值，该至少一信号参考值可为出厂设置值或开机时检测该电学信号后的设定值。
3.如权利要求1所述的投影机光源系统，其特征在于：该第一异常时间段包括至少一第二异常时间段和至少一第三异常时间段；其中
定义该电学信号的信号值偏离其所对应的信号参考值的时间段为第二异常时间段；
定义为了使光源系统满足配色关系，而在其他的信号参考值所对应的时间段内选取对该第二异常时间段进行色偏补偿的时间段为第三异常时间段。
4.如权利要求3所述的投影机光源系统，其特征在于：当存在多个第二异常时间段分别位于不同的信号参考值所对应的时间段内，则该控制单元定义其中最长的一第二异常时间段为第二异常时间段；同时
该控制单元选取至少一第三异常时间段，该至少一第三异常时间段需分别覆盖原来较短的各第二异常时间段。
5.如权利要求3所述的投影机光源系统，其特征在于：该至少一第二异常时间段与该至少一第三异常时间段生成后具有确定的双向对应关系。
6.如权利要求3所述的投影机光源系统，其特征在于：当该荧光轮组件中各色区占该荧光轮组件的扇区面积为非均匀分布时，该控制单元根据比例关系对该第三异常时间段的长度做相应的放缩调整。
7.如权利要求1所述的投影机光源系统，其特征在于：该荧光轮组件具有一中空的区域允许部分该第一光束穿过。
8.如权利要求1所述的投影机光源系统，其特征在于：该电学信号为电流信号。
9.一种投影机装置，其特征在于：包含权利要求1-8任一项所述的投影机光源系统。
10.一种投影机光源系统的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤A:投影机开启时，控制单元读取信号参考值；
步骤B:该控制单元获取并处理电学信号，当该电学信号的信号值偏离该信号参考值时，产生至少一第二异常时间段；
步骤C:该控制单元根据光源的配色关系产生至少一第三异常时间段，将该至少一第二异常时间段与该至少一第三异常时间段合并记作第一异常时间段，并将该电学信号每个周期中对应于该第一异常时间段的时间，记作异常时间；
步骤D:当光源系统处于该异常时间时，该控制单元改变该光源组件的发光状态，或该控制单元阻止该第二光束传送至投影区域。
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