CN107402465A - 一种过驱动查找表的建立方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种过驱动查找表的建立方法，针对当前液晶空间光调制器中建立过驱动查找表过程繁琐，需要进行大量实验对不同目标相位、终到相位之间的驱动时间进行测量，及存储过驱动查找表占用过多的内存空间，影响液晶调制器的响应速度等问题，提出并实现该建立方法。有效地解决了构建过驱动表实验操作繁琐的问题，且在过驱动表的查找过程实现了实时、快捷等功能，提高了液晶空间调制器系统的响应速度，更适用于工程化应用。

Description

一种过驱动查找表的建立方法

技术领域

本发明涉及光束控制的技术领域，具体的涉及一种过驱动查找表的计算方法，主要用于快速建立过驱动查找表。

背景技术

光束控制技术是指对激光光束方向精确控制的技术，它具有精确、灵巧、紧凑、保密性强等优点，在航空航天、通信、光信息处理与存储、生物医学和军事等诸多领域有着广泛的应用背景。传统的光束偏转系统依靠机械装置改变光轴方向，实现光束偏转，其结构与控制复杂，不利于微型化。而下一代航天器、卫星要求跟瞄装置必须具备体积小、重量轻、功耗小、光束方向控制精度极高、保密性强、控制灵活等特点，这种需求使探索非机械、纯电控的新型光束偏转技术的研究不断取得新进展。

新型光束偏转技术能够实现激光光束方向的可编程控制。液晶作为新型空间光调制器，其分子具有电控双折射效应，通过控制电压的改变、双折射率的变化可以调制辐射光波的相位分布，利用基于液晶的光束偏转技术可以建立无机械、低功耗、小型和轻量光束敏捷精确控制系统。液晶作为新型光束控制系统的核心器件，其响应速度慢是影响液晶系统工程化的关键问题。提高液晶器件响应速度的方法主要有快速响应液晶材料的合成及新型材料和先进驱动方式。通过改进材料的方法使液晶空间光调制器的响应速度得到了明显的提高，但通过改进材料的方法来提高响应速度潜力越来越有限。过驱动方法则可以在现有材料的基础上进一步提高响应速度，减小误差。

过驱动是指使用比正常驱动更大的电压差来驱动液晶分子，使其快速到达目标位相。该方法最早由吴诗聪在1988年提出，即瞬态向列效应。之后国内外对过驱动技术在显示领域的应用开展大量的研究，使得应用于显示领域的过驱动技术日益成熟，但将过驱动应用于位相调制器还很少见。在过驱动技术中，确定了开始相位和目标相位，就需要精确的确定过驱动时间。过驱动矩阵优化主要集中在通过更简单的方式获得过驱动表和更简单的数据处理过程来实现过驱动查表过程。传统的查找表算法，首先确定初始电压和目标电压，然后设置过驱动电压，看测量出的响应曲线是否是最佳的曲线，如果不是，再调节，直至找到最佳的过驱动电压为止。这种方法能够得到较精准的过驱动电压查找表，但是其缺点在于工作量大，每两个相位之间都要不断调整，而且在两个较接近的相位之间很难做出判断。

PWM方式驱动的液晶器件中，电压值可以通过调整PWM占空比来调整。开始相位和目的相位确定后，可测出正常驱动响应时间，由此计算出液晶参数。然后施加最高电压为过驱动电压，可以获得从该开始相位上升到其他所有相位的过驱动时间；同理施加最低电压为0，可以获得从该开始相位下降到其他所有相位的过驱动时间，这样仅测试两条过驱动曲线即可获取该相位点到所有目标相位的过驱动时间，这样就大大的减小了建立过驱动查找表的工作量。

发明内容

本发明设计一种过驱动查找表的建立方法，解决了传统过驱动表建立过程繁琐、实验操作重复、计算量大的问题；实现快速计算过驱动表，提高构建驱动表效率；通过对过驱动表进行优化，有效地提高了驱动表建立的精确性，提高系统的可维护性和扩展性。

本发明采用的技术方案为：一种过驱动查找表的建立方法，该方法包括如下步骤：

步骤一、对液晶光栅进行液晶相位响应测试时，采用PWM方式，将驱动电压占空比分为255份，从0开始缓慢增加到255，在固定的终到液晶驱动电压的情况下，分别对液晶响应相位上升、下降过程测量一条最大范围的时间相位响应曲线；

步骤二、对时间相位响应曲线进行曲线拟合，分别获得时间连续的液晶响应的上升、下降的拟合曲线；

步骤三、计算过驱动查找表，实现任意目标、终到相位之间液晶响应时间测试；

步骤四、优化过驱动表通过选择恰当的位相量化步长对上升、下降曲线进行实验测量，比对拟合曲线，对拟合曲线进行修正，建立更为精确的过驱动表。

进一步地，液晶相位响应测试过程包括：

1)采用DSP处理方式，控制占空比从0跳变到255，对液晶调制相位随时间变化的上升响应过程曲线进行测量；

2)控制占空比从255跳变到0，对液晶调制相位随时间变化的下降响应过程进行测量。

进一步地，根据公式(1)：

式中，为调制相位的初始相位，为调制相位的目标相位，t₀为相位为时所对应的响应时间，τ为时间常数，为初始相位与目标相位之间的任意调制相位，当初始相位和目标相位确定后，实现分别对实验测量得到的液晶调制相位的上升、下降的响应曲线进行拟合。

进一步地，计算过驱动查找表，根据拟合得到时间-相位关系的曲线，可以计算出在相位测量区间内，从任意目标相位到任意终到相位过程所需要的驱动时间，构建过驱动查找表。

进一步地，优化过驱动表包括：

1)将连续位相值通过舍入的方式变为分散的位相级，选择恰当的位相量化步长；

2)对初始相位到每个位相级的响应时间进行测量；

3)忽略由于量化引入的误差，在各个量化步长的区间内，对拟合曲线进行矫正。

本发明的原理在于：如图3所示，共包括四个部分：测试液晶相位响应曲线、曲线拟合、计算过驱动查找表、驱动表优化。

各部分连接关系：其特征在于对液晶光栅进行响应测试时，在一定的驱动电压下获得液晶相位偏转与驱动电压的曲线，在固定的终到液晶驱动电压的情况下，只需要对液晶响应相位上升、下降过程测量一条最大范围的时间相位响应曲线即可，有效的减少了实验操作步骤。控制调制占空比，分别测量出占空比从0-255，255-0的两条相位-时间曲线。对曲线进行拟合，分别获得时间连续的液晶响应相位的上升、下降的曲线。最终实现任意目标、终到相位之间液晶响应过驱动表的计算。具体结构如下：

测试液晶相位响应曲线：通过调整PWM占空比来调整电压值。开始相位和目标相位确定后，可测出正常驱动响应时间，然后施加最高电压为过驱动电压，可以获得从该开始相位上升到其他所有相位的过驱动时间；同理施加最低电压为0，可以获得从该开始相位下降到其他所有相位的过驱动时间，这样仅测试两条过驱动曲线即可获取该相位点到所有目标相位的过驱动时间。采用PWM方式，将控制驱动电压占空比分为255，从0开始缓慢增加到255，获得一条液晶相位与电压关系的曲线，得到一定电压下液晶相位调制的区间范围。采用DSP对系统进行处理，控制占空比从0跳变到255，实测出液晶调制相位随时间的上升变化曲线；控制占空比从255跳变到0，实测出液晶调制相位随时间的下降的变化曲线。

曲线拟合：根据实测过驱动响应相位-时间曲线，拟合出液晶调制相位上升、下降阶段的时间参数。计算过驱动查找表：根据拟合得到时间-相位关系的曲线，由公式(1)其中为液晶调制的初始相位，调制的终到相位，τ为所求的响应时间参数，可以计算出从一个目标相位到任意终到相位过程中所需要的驱动时间，完成过驱动查找表的计算。

优化过驱动表：将连续位相值通过舍入的方式变为分散的位相级，选择恰当的位相量化步长，对初始相位到每个位相级的响应时间进行测量，忽略由于量化引入的误差，在各个量化步长的区间内，对拟合曲线进行矫正。

本发明与现有系统相比具有如下优点：

(1)同当前液晶响应测量相比，该发明PWM控制占空比的方式对驱动电压进行控制，有效的解决了对驱动电压实时、有效的控制，提高了系统的响应速度。加最高电压为过驱动电压，可以获得从该开始相位上升到其他所有相位的过驱动时间；施加最低电压为0，获得从该开始相位下降到其他所有相位的过驱动时间，仅测试两条过驱动曲线即可获取该相位点到所有目标相位的过驱动时间，实现系统对过驱动表全部数据的测量，减少了实验操作量，提高系统的效率。

(2)同当前过驱动表的建立方法相比，该发明通过实测液晶响应曲线与拟合曲线相结合，既保证所有数据的记录，又能够保证数据的准确性。

(3)在过驱动表的优化方法上，该发明将连续的位相值通过舍入的方式变为分散的位相级，通过选择恰当的位相量化步长，可以忽略由于量化引入的误差，在各个量化步长的区间内，对拟合曲线进行矫正，提高拟合曲线的准确性，保证过驱动表的精确性和实用性。

附图说明

图1是本发明的过驱动方法的原理图；

图2是本发明的过驱动系统结构框图；

图3是本发明的一种建立过驱动查找表方法的流程图；

图4是本发明的过驱动相位响应上升过程的拟合曲线图；

图5是本发明的过驱动相位响应下降过程的拟合曲线图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明。

如图1所示，过驱动是指使用比正常驱动更大的电压差来驱动液晶分子，使其快速到达目标位相。虚线为在正常电压下液晶器件的响应过程，在t₃时刻才到达目标相位实线为在过驱动条件下的相位响应，t₂时刻就可以到达相位然后再切回正常电压，相位将一直保持在相位从到的时间由原来的t₃时刻缩短到t₂时刻。

如图2所示，过驱动的实现就是对输入的电压进行处理后再输出新电压，新电压使液晶分子偏转加快，从而达到提高液晶响应速度的目的。液晶驱动电路驱动引擎接受当前帧数据，同时从帧缓存器中读取前一帧数据，将这两帧数据进行比较，通过查取过驱动值表选取一个预设定的过驱动量并输入到驱动电路，实现驱动电压输入。在处理完当前帧的同时将该帧数据存储在帧缓存器中来覆盖前一帧的数据，用来处理下一帧的数据，以此类推。

如图3所示，一种建立过驱动查找表方法的流程图，采用PWM方式，将控制驱动电压占空比分为255，从0开始缓慢增加到255，最终在一定的驱动电压下获得一条液晶相位偏转与驱动电压的曲线，在固定的终到液晶驱动电压的情况下，分别对液晶响应相位上升、下降过程测量一条最大范围的时间相位响应曲线。之后，对时间相位响应曲线拟合，分别获得时间连续的液晶响应的上升、下降的拟合曲线。计算过驱动查找表实现任意占空比之间液晶响应时间测试。通过选择恰当的位相量化步长，对过驱动表进行优化，比对拟合曲线，对拟合曲线进行修正，建立更为精确的过驱动表。

如图4所示，过驱动相位响应上升过程的拟合曲线图。实线为上升响应过程中，实验测量相位-时间响应曲线，虚线为拟合曲线。

如图5所示，过驱动相位响应下降过程的拟合曲线图。实线为下降响应过程中，实验测量相位-时间响应去曲线，虚线为拟合曲线。

Claims (5)

1.一种过驱动查找表的建立方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

步骤一、对液晶光栅进行液晶相位响应测试时，采用PWM方式，将驱动电压占空比分为255份，从0开始缓慢增加到255，在固定的终到液晶驱动电压的情况下，分别对液晶响应相位上升、下降过程测量一条最大范围的时间相位响应曲线；

步骤二、对时间相位响应曲线进行曲线拟合，分别获得时间连续的液晶响应的上升、下降的拟合曲线；

步骤三、计算过驱动查找表实现任意目标、终到相位之间液晶响应时间测试；

步骤四、优化过驱动表，通过选择恰当的位相量化步长对上升、下降曲线进行实验测量，比对拟合曲线，对拟合曲线进行修正，建立更为精确的过驱动表。

2.根据权利要求1所述的一种过驱动查找表的建立方法，其特征在于：液晶相位响应测试过程包括：

1)采用DSP处理方式，控制占空比从0跳变到255，对液晶调制相位随时间变化的上升响应过程曲线进行测量；

2)控制占空比从255跳变到0，对液晶调制相位随时间变化的下降响应过程进行测量。

3.根据权利要求1所述的一种过驱动查找表的建立方法，其特征在于：根据公式(1)：

式中，为调制相位的初始相位，为调制相位的目标相位，t₀为相位为时所对应的响应时间，τ为时间常数，为初始相位与目标相位之间的任意调制相位，当初始相位和目标相位确定后，实现分别对实验测量得到的液晶调制相位的上升、下降的响应曲线进行拟合。

4.根据权利要求1所述的一种过驱动查找表的建立方法，其特征在于：计算过驱动查找表根据拟合得到时间-相位关系的曲线，可以计算出在相位测量区间内，从任意目标相位到任意终到相位过程所需要的驱动时间，构建过驱动查找表。

5.根据权利要求1所述的一种过驱动查找表的建立方法，其特征在于：优化过驱动表包括：

1)将连续位相值通过舍入的方式变为分散的位相级，选择恰当的位相量化步长；

2)对初始相位到每个位相级的响应时间进行测量；

3)忽略由于量化引入的误差，在各个量化步长的区间内，对拟合曲线进行矫正。