CN115941919A - 白平衡控制装置、控制方法及激光显示设备 - Google Patents

Abstract

本公开涉及激光技术领域，提供了一种白平衡控制装置、控制方法及激光显示设备。该白平衡控制装置包括：采样组件，用于对激光光源进行采样，得到采样光源；第一光电感应器件，用于对采样光源进行光电感应，得到第一感应数据；第二光电感应器件，用于对采样光源进行光电感应，得到第二感应数据，其中，第二光电感应器件与第一光电感应器件具有不同的光谱响应曲线；控制器，与第一光电感应器件和第二光电感应器件连接，用于根据第一感应数据、第二感应数据和预先存储的校准系数获取激光光源的波长和功率，以根据三基色激光光源的波长和功率调整三基色激光光源的驱动电流，实现白平衡控制。

Description

白平衡控制装置、控制方法及激光显示设备

技术领域

本公开涉及激光技术领域，尤其涉及一种白平衡控制装置、控制方法及激光显示设备。

背景技术

相关技术中，使用三基色窄光谱的激光作为激光显示的光源，可以使得激光显示的色域得到极大的扩展，色饱和度获得极大的提高。但是，受到器件差异、老化速度不同、温度不同等因素的影响，三基色激光光源的波长、带宽、功率均可能发生漂移，进而使得合成白光的色坐标发生漂移，从而导致激光显示的画面发生偏色。

为了保持激光光源的色坐标的稳定，可以在光路中增加一个三色的滤色片式光传感器对光源发出的三基色光功率进行探测，并依据测量功率进行反馈控制，保持光源的色坐标稳定。但是由于激光是线状光谱，波长漂移对光源色坐标有很大的影响，但是传感器不能很好的探测光源的波长漂移，因此导致传统光反馈控制方案的白平衡控制效果并不理想。

发明内容

有鉴于此，本公开实施例提供了一种白平衡控制装置、控制方法及激光显示设备，以解决现有技术中传感器不能探测光源的波长漂移的问题。

为实现上述目的，本公开采用的技术方案是：

一方面，本公开实施例提供一种白平衡控制装置，该白平衡控制装置包括：采样组件，用于对激光光源进行采样，得到采样光源；第一光电感应器件，用于对采样光源进行光电感应，得到第一感应数据；第二光电感应器件，用于对采样光源进行光电感应，得到第二感应数据，其中，第二光电感应器件与第一光电感应器件具有不同的光谱响应曲线；控制器，与第一光电感应器件和第二光电感应器件连接，用于根据第一感应数据、第二感应数据和预先存储的校准系数获取激光光源的波长和功率，以根据三基色激光光源的波长和功率调整三基色激光光源的驱动电流，实现白平衡控制。

在一个实施例中，采样组件包括半反半透镜或者散射透镜。

在一个实施例中，第一光电感应器件和第二光电感应器件为具有不同光谱响应峰值的光电探测器。

在一个实施例中，第一光电感应器件和第二光电感应器件包括一个光电探测器和一个热电探测器。

另一方面，本公开实施例提供一种应用上述技术方案中的白平衡控制装置的白平衡控制方法，该白平衡控制方法包括：获取采用第一光电感应器件对当前采样光源进行感应得到的第一感应数据，其中，当前采样光源由采样组件对当前激光光源进行采样得到；获取采用第二光电感应器件对当前采样光源进行感应得到的第二感应数据，其中，第二光电感应器件和第一光电感应器件具有不同的光谱响应曲线；根据第一感应数据和第二感应数据和预先校准得到的校准系数获取当前采样光源的波长与功率；根据三基色激光光源的波长和功率调整三基色激光光源的驱动电流，实现白平衡控制。

在一个实施例中，获取采用第一光电感应器件对当前采样光源进行感应得到的第一感应数据之前，方法还包括：采用采样组件对当前激光光源进行采样。

在一个实施例中，根据第一感应数据和第二感应数据和预先校准得到的校准系数获取当前采样光源的波长与功率之前，方法还包括：分别采用第一光电感应器件和第二光电感应器件对可调波长的激光光源进行感应，得到第一校准感应数据和第二校准感应数据；根据第一校准感应数据和第二校准感应数据生成光谱响应曲线和校准系数。

在一个实施例中，根据三基色激光光源的波长和功率调整三基色激光光源的驱动电流，包括：根据色彩混合定理计算各个基色激光光源在对应基色激光光源的波长下的功率比值，并根据功率比值调整驱动电流。

在一个实施例中，根据功率比值调整驱动电流，包括：根据三基色激光光源的波长和功率，确定三基色激光光源产生的激光的色温和色坐标；根据色温，确定目标色域的标准色坐标；根据色坐标以及目标色域的标准色坐标，调节三基色激光光源的驱动电流，以使得三基色激光光源产生的激光形成目标白光。

又一方面，本公开实施例提供一种激光显示设备，包括激光光源、光机与投影镜头和上述技术方案中的白平衡控制装置；其中，激光光源产生的激光经过采样组件采样后部分进入光机与投影镜头。

本公开实施例与现有技术相比存在的有益效果是：预先对双光电感应器件进行校准，得到校准系数，再根据校准系数和双光电感应器件对采样光源的响应信号确定三基色激光光源的波长和功率，从而可以根据三基色激光光源的波长和功率调整三基色激光光源的驱动电流，实现激光显示的白平衡控制，相比较现有技术，不仅可以对激光光源的功率进行探测，还可以探测激光光源的波长漂移，从而可以提高激光显示的白平衡控制的控制精度。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本公开实施例提供的白平衡控制装置的结构示意图；

图2是本公开实施例的校准过程的光谱响应曲线的示意图；

图3是本公开实施例的三基色激光光源的波长和功率的示意图；

图4是本公开实施例的三基色激光光源的输出激光的波长和功率的示意图；

图5是本公开实施例提供的白平衡控制方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本公开所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本公开进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本公开，并不用于限定本公开。

下面将结合附图详细说明根据本公开实施例的白平衡控制装置、控制方法及激光显示设备。

图1是本公开实施例提供的白平衡控制装置的结构示意图；下面结合图1来描述本公开实施例提供的白平衡控制方法。

如图1所示，本公开实施例提供一种白平衡控制装置，该白平衡控制装置包括：

采样组件102，用于对激光光源进行采样，得到采样光源。

具体地，采样组件用于对激光光源发发射的激光进行采样。在本公开实施例中，激光光源发出的激光通过采样组件后，大部分光功率进入光机与投影镜头，小部分光功率到达第一光电感应器件和第二光电感应器件。

第一光电感应器件105，用于对采样光源进行光电感应，得到第一感应数据。

第二光电感应器件106，用于对采样光源进行光电感应，得到第二感应数据，其中，第二光电感应器件与第一光电感应器件具有不同的光谱响应曲线。

具体地，光谱响应曲线可以表征光电感应器件对不同波长的分辨能力。第一感应数据和第二感应数据均为探测器响应信号，其从光电感应器件输出后进入控制器。

控制器104，与第一光电感应器件和第二光电感应器件连接，用于根据第一感应数据、第二感应数据和预先存储的校准系数获取激光光源的波长和功率，以根据三基色激光光源的波长和功率调整三基色激光光源的驱动电流，实现白平衡控制。

具体地，控制器具有校准与控制功能，其可以存储第一光电感应器件和第二光电感应器件的校准系数，并根据这些校准数据计算激光光源发射基色光的波长和功率，以及对激光光源进行光功率的反馈控制。预先对第一光电感应器件和第二光电感应器件进行校准，可以得到第一光电感应器件和第二光电感应器件的校准系数。在校准流程中，可以利用已知的窄带基色激光照射第一光电感应器件和第二光电感应器件，分别记录第一光电感应器件和第二光电感应器件的响应信号。已知的窄带基色激光是单一颜色的可调波长的光源。分别记录不同波长下的光电感应器件的响应信号，即可以得到光电感应器件在不同波长的激光光源照射下的不同响应信号，从而形成该光电感应器件的光谱响应曲线。

根据第一光电感应器件的照射激光的波长和响应信号可以形成如图2所示的第一光谱响应曲线η1，根据第二光电感应器件的照射激光的波长和响应信号可以形成如图2所示的第二光谱响应曲线η2。根据第一光谱响应曲线η1和第二光谱响应曲线η2即可以生成查找表或者校准系数。

在校准流程结束后，将得到的校准系数存储在控制器中，即可以在后续的激光显示的白平衡控制流程中基于该校准系数进行激光显示的白平衡控制。

在本公开实施例中，激光显示系统进行工作前首先进入白平衡控制流程，如图3所示，激光光源顺次发射三基色光，即B(蓝)、G(绿)和R(红)，并在每次发射单基色光时，通过采样组件与双光电感应器件获得两个光电感应器件对采样光源的响应值。随后，控制器根据校准过程所生成的校准系数，通过两个光电感应器件的响应值之比计算出当前基色光的波长与功率。依次测量激光光源所发射的三基色光的波长与功率后，根据色度学原理与显示系统的目标色域，调节三基色光的驱动电流进而调节三基色光的功率，得到如图4所示的三基色激光光源发射的激光，实现对目标白场的色坐标控制。

在本公开实施例中，根据测量得到的激光光源发射的三基色光的波长和功率为各基色光的波长与功率相对值，根据色彩混合定理可以计算各基色光在此刻中心波长下的功率比值，基于该功率比值进行调整，即可以实现激光显示的白平衡控制。

在本公开实施例中，采样组件可以采用半反半透镜或者散射透镜。具体地，半反半透镜指的是透射率和反射率各为50％的透镜。散射透镜指的是具有光散射能力的透镜。

在本公开实施例中，第一光电感应器件和第二光电感应器件具有不同的光谱响应曲线，即第一光电感应器件和第二光电感应器件对于相同波长的光的分辨能力不同。

光电感应器件可以为光电探测器。光电探测器的工作原理是将光辐射的作用视为所含光子与物质内部电子的直接作用。在本公开实施例中，在第一光电感应器件和第二光电感应器件均为光电探测器时，第一光电感应器件和第二光电感应器件具有不同光谱响应峰值。

此外，光电感应器件还可以为热电探测器。热电探测器的工作原理是在光辐射作用下使得承受物质升温，由于温度的变化而造成承受物质的电学特性发生变化。

在本公开实施例中，第一光电感应器件和第二光电感应器件中的一个可以为光电探测器，另一个可以为热电探测器。

如图1所示，本公开实施例还提供一种激光显示设备，包括激光光源101、光机与投影镜头103和上述技术方案中的白平衡控制装置；其中，激光光源产生的激光经过采样组件采样后部分进入光机与投影镜头。

如图5所示，本公开实施例提供一种应用上述技术方案中的白平衡控制装置的白平衡控制方法，该白平衡控制方法包括：

步骤S501，获取采用第一光电感应器件对当前采样光源进行感应得到的第一感应数据，其中，当前采样光源由采样组件对当前激光光源进行采样得到。

步骤S502，获取采用第二光电感应器件对当前采样光源进行感应得到的第二感应数据，其中，第二光电感应器件和第一光电感应器件具有不同的光谱响应曲线。

步骤S503，根据第一感应数据和第二感应数据和预先校准得到的校准系数获取当前采样光源的波长与功率。

具体地，根据校准过程所生成的校准系数，根据第一感应数据和第二感应数据的比值可以计算出当前基色光的波长与功率。

步骤S504，根据三基色激光光源的波长和功率调整三基色激光光源的驱动电流，实现白平衡控制。

具体地，依次测量激光光源所发射的三基色光的波长与功率后，根据色度学原理与显示系统的目标色域，调节三基色光的驱动电流进而调节三基色光的功率，实现对目标白场的色坐标控制。

在本公开实施例的技术方案中，通过存储第一光电感应器件和第二光电感应器件的校准系数，并根据这些校准数据计算激光光源发射基色光的波长和功率，可以对激光光源进行光功率的反馈控制。

在步骤S501之前，可以采用采样组件对当前激光光源进行采样。具体地，采样组件用于对激光光源发发射的激光进行采样。在本公开实施例中，激光光源发出的激光通过采样组件后，大部分光功率进入光机与投影镜头，小部分光功率到达第一光电感应器件和第二光电感应器件。

在步骤S503之前，可以对第一光电感应器件和第二光电感应器件进行校准，其校准过程包括：分别采用第一光电感应器件和第二光电感应器件对可调波长的激光光源进行感应，得到第一校准感应数据和第二校准感应数据；根据第一校准感应数据和第二校准感应数据生成光谱响应曲线和校准系数。

具体地，光谱响应曲线可以表征光电感应器件对不同波长的分辨能力。第一校准感应数据和第二校准感应数据均为探测器响应信号。

激光显示系统进行工作前首先进入白平衡控制流程，激光光源顺次发射三基色光，并在每次发射单基色光时，通过采样组件与双光电感应器件获得两个光电感应器件对采样光源的响应值。随后，控制器根据校准过程所生成的校准系数，通过两个光电感应器件的响应值之比计算出当前基色光的波长与功率。依次测量激光光源所发射的三基色光的波长与功率后，根据色度学原理与显示系统的目标色域，调节三基色光的驱动电流进而调节三基色光的功率，实现对目标白场的色坐标控制。

在本公开实施例中，根据测量得到的激光光源发射的三基色光的波长和功率为各基色光的波长与功率相对值，根据色彩混合定理可以计算各基色光在此刻中心波长下的功率比值，基于该功率比值进行调整，即可以实现激光显示的白平衡控制。

在步骤S504中，根据色彩混合定理计算各个基色激光光源在对应基色激光光源的波长下的功率比值，并根据功率比值调整驱动电流。

进一步地，在步骤S504中，根据三基色激光光源的波长和功率，确定三基色激光光源产生的激光的色温和色坐标；根据色温，确定目标色域的标准色坐标；根据色坐标以及目标色域的标准色坐标，调节三基色激光光源的驱动电流，以使得三基色激光光源产生的激光形成目标白光。

具体地，激光显示需要进行白平衡控制，每种基色的波长和功率决定了三刺激值，进而决定了该基色和混色颜色的色温与色坐标。根据色温，即可以确定目标色域的标准色坐标，再根据色坐标以及目标色域的标准色坐标即可以调节三基色激光光源的驱动电流，从而进行激光显示的白平衡控制。

根据本公开实施例提供的白平衡控制装置、控制方法及激光显示设备，预先对双光电感应器件进行校准，得到校准系数，再根据校准系数和双光电感应器件对采样光源的响应信号确定三基色激光光源的波长和功率，从而可以根据三基色激光光源的波长和功率调整三基色激光光源的驱动电流，实现激光显示的白平衡控制，相比较现有技术，不仅可以对激光光源的功率进行探测，还可以探测激光光源的波长漂移，从而可以提高激光显示的白平衡控制的控制精度。

以上所述仅为本公开的较佳实施例而已，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种白平衡控制装置，其特征在于，所述控制装置包括：

采样组件，用于对激光光源进行采样，得到采样光源；

第一光电感应器件，用于对所述采样光源进行光电感应，得到第一感应数据；

第二光电感应器件，用于对所述采样光源进行光电感应，得到第二感应数据，其中，所述第二光电感应器件与所述第一光电感应器件具有不同的光谱响应曲线；

控制器，与所述第一光电感应器件和所述第二光电感应器件连接，用于根据所述第一感应数据、所述第二感应数据和预先存储的校准系数获取所述激光光源的波长和功率，以根据三基色激光光源的波长和功率调整所述三基色激光光源的驱动电流，实现白平衡控制。

2.根据权利要求1所述的白平衡控制装置，其特征在于，所述采样组件包括半反半透镜或者散射透镜。

3.根据权利要求1所述的白平衡控制装置，其特征在于，所述第一光电感应器件和所述第二光电感应器件为具有不同光谱响应峰值的光电探测器。

4.根据权利要求1所述的白平衡控制装置，其特征在于，所述第一光电感应器件和所述第二光电感应器件包括一个光电探测器和一个热电探测器。

5.一种应用权利要求1至4中任一项所述的白平衡控制装置的白平衡控制方法，其特征在于，所述白平衡控制方法包括：

获取采用第一光电感应器件对当前采样光源进行感应得到的第一感应数据，其中，当前采样光源由采样组件对当前激光光源进行采样得到；

获取采用第二光电感应器件对所述当前采样光源进行感应得到的第二感应数据，其中，所述第二光电感应器件和所述第一光电感应器件具有不同的光谱响应曲线；

根据所述第一感应数据和所述第二感应数据和预先校准得到的校准系数获取所述当前采样光源的波长与功率；

根据三基色激光光源的波长和功率调整三基色激光光源的驱动电流，实现白平衡控制。

6.根据权利要求5所述的白平衡控制方法，其特征在于，获取采用第一光电感应器件对当前采样光源进行感应得到的第一感应数据之前，所述方法还包括：

采用所述采样组件对当前激光光源进行采样。

7.根据权利要求5所述的白平衡控制方法，其特征在于，根据所述第一感应数据和所述第二感应数据和预先校准得到的校准系数获取所述当前采样光源的波长与功率之前，所述方法还包括：

分别采用第一光电感应器件和第二光电感应器件对可调波长的激光光源进行感应，得到第一校准感应数据和第二校准感应数据；

根据所述第一校准感应数据和所述第二校准感应数据生成光谱响应曲线和所述校准系数。

8.根据权利要求5所述的白平衡控制方法，其特征在于，根据三基色激光光源的波长和功率调整三基色激光光源的驱动电流，包括：

根据色彩混合定理计算各个基色激光光源在对应基色激光光源的波长下的功率比值，并根据所述功率比值调整所述驱动电流。

9.根据权利要求8所述的白平衡控制方法，其特征在于，根据所述功率比值调整所述驱动电流，包括：

根据三基色激光光源的波长和功率，确定三基色激光光源产生的激光的色温和色坐标；

根据所述色温，确定目标色域的标准色坐标；

根据所述色坐标以及所述目标色域的标准色坐标，调节所述三基色激光光源的驱动电流，以使得三基色激光光源产生的激光形成目标白光。

10.一种激光显示设备，其特征在于，包括激光光源、光机与投影镜头和根据权利要求1至4任一项所述的白平衡控制装置；其中，所述激光光源产生的激光经过采样组件采样后部分进入所述光机与投影镜头。

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