CN201986084U - 一种激光背投显示图像的颜色及信号检测平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种激光背投显示图像的颜色及信号检测平台，包括存有背投显示检测软件及数据分析软件的控制装置、五轴伺服运动机构、数字视频信号发生器以及分光辐照亮度计，其中，五轴伺服运动机构与控制装置进行通讯连接，数字视频信号发生器的输出端接有待测激光背投显示器，控制装置的控制端分别与分光辐照亮度计及数字视频信号发生器相连；分光辐照亮度计以及待测激光背投显示器置于五轴伺服运动机构上。本实用新型能够实现整个测试过程的全自动化测量，减少了人工参与测试的程度，可提供极高的测试精度，本实用新型结构简单，适用各种应用场合。

Description

一种激光背投显示图像的颜色及信号检测平台

技术领域

本实用新型涉及一种激光图像的颜色及信号检测装置，具体的说是一种激光背投显示图像的颜色及信号检测平台。

背景技术

激光背投显示的目的是产生高质量的显示图像，因此图像质量是背投显示系统中最受关注的参数。如何利用统一的表征参数与测试手段公正的评价背投显示的图像质量是本行业制造者和使用者都关心的问题。背投显示技术涉及多系统技术的集成，因此在表征参数上也涉及诸多领域。大致上可以将背投显示检测技术分成三大类：电学参数的检测、光学参数的检测以及其他物理结构参数的检测。各国为了使背投显示产品有一个较为统一的检测方法，制定了各种标准，其中常见标准有：美国国家标准局制订的美国标准(ANSI)、国际照明学会的光度色度标准(CIE)，电子工业协会标准(EIA)、美国国家信息显示实验室标准(NIDL)等。我国在激光显示背投产品的测量方法及技术参数要求上也制定了相应的行业标准。投影显示的基本测试项目包括光输出与对比度测试、颜色测试、分辨率测试、时间响应测试、画面几何测试、以及其他参数测试几种。

现有的颜色及信号检测平台有的功能单一，不能同时检测所有技术参数，不能实现自动化测量，需要人工干预，由于人为干扰因素，使测量结果误差较大；也有功能较为全面的检测平台，但结构复杂，操作繁琐，成本极高，普及率低。

实用新型内容

针对现有技术中存在的或者功能单一，测量结果误差较大，或者功能较为全面、但结构复杂，操作繁琐等上述不足之处，本实用新型要解决的技术问题是提供一种功能全面，自动化程度高且成本低的激光背投显示图像的颜色及信号检测平台。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

本实用新型激光背投显示图像的颜色及信号检测平台包括存有背投显示检测软件及数据分析软件的控制装置、五轴伺服运动机构、数字视频信号发生器以及分光辐照亮度计，其中，五轴伺服运动机构与控制装置进行通讯连接，数字视频信号发生器的输出端接有待测激光背投显示器，控制装置的控制端分别与分光辐照亮度计及数字视频信号发生器相连；分光辐照亮度计以及待测激光背投显示器置于五轴伺服运动机构上。

所述5轴伺服运动机构包括运动控制卡、X轴伺服驱动器、Y轴伺服驱动器、Z轴伺服驱动器、A轴伺服驱动器以及B轴伺服驱动器，其中运动控制卡的输入端与计算机进行通信连接，运动控制卡的输出端分别通过X轴伺服驱动器、Y轴伺服驱动器、Z轴伺服驱动器、A轴伺服驱动器以及B轴伺服驱动器接至X轴、Y轴、Z轴、A轴以及B轴伺服电机。

或者本实用新型激光背投显示图像的颜色及信号检测平台包括存有背投显示检测软件及数据分析软件的控制装置、五轴伺服运动机构、数字视频信号发生器以及分光辐照亮度计，其中，五轴伺服运动机构与控制装置进行通讯连接；分光辐照亮度计的输出端与数字视频信号发生器的输入端相连；数字视频信号发生器的输出端接有待测激光背投显示器；分光辐照亮度计以及待测激光背投显示器置于五轴伺服运动机构上。

所述5轴伺服运动机构包括运动控制卡、X轴伺服驱动器、Y轴伺服驱动器、Z轴伺服驱动器、A轴伺服驱动器以及B轴伺服驱动器，其中运动控制卡的输入端与计算机进行通信连接，运动控制卡的输出端分别通过X轴伺服驱动器、Y轴伺服驱动器、Z轴伺服驱动器、A轴伺服驱动器以及B轴伺服驱动器接至X轴、Y轴、Z轴、A轴以及B轴伺服电机。

本实用新型具有以下有益效果及优点：

1.本实用新型按国家标准，进行激光背投显示产品光度参数、色度参数、清晰度参数及其他参数进行全面定量测试，能够实现整个测试过程的全自动化测量，减少了人工参与测试的程度，可提供极高的测试精度；

2.本实用新型结构简单，由软件控制操作流程，易于掌握，成本低，适用各种应用场合。

附图说明

图1为本实用新型电气结构示意图(一)；

图2为本实用新型电气结构示意图(二)；

图3为实用新型五轴伺服运动机构结构图；

图4为光学性能测试用灰度值示意图；

图5为光学性能测试位置示意图；

图6A为彩色会聚测试图之一；

图6B为彩色会聚测试图之二；

图7为TV畸变测量图；

图8为梯形失真测量图。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，本实用新型激光背投显示图像的颜色及信号检测平台包括存有背投显示检测软件及数据分析软件的控制装置、五轴伺服运动机构、数字视频信号发生器以及分光辐照亮度计，其中，五轴伺服运动机构与控制装置进行通讯连接，数字视频信号发生器的输出端接有待测激光背投显示器，控制装置的控制端分别与分光辐照亮度计及数字视频信号发生器相连；分光辐照亮度计以及待测激光背投显示器置于五轴伺服运动机构上。

本实施例中，控制装置采用工业计算机，其内部存有激光显示检测软件及CS-S10W数据分析软件，激光显示检测软件包括运动参数设置分光辐照亮度计参数设置、数字视频信号发生器参数设置、激光背投电视参数测量、输出测试报告几部分；CS-S10W数据分析软件为柯尼卡美能达提供，集成大量的数据管理、分析、评估方式，提供多种光谱曲线、光谱数据、色度坐标显示，基于光谱数据列表的四则运算和函数处理，多种模式选择，多种色空间模式测量，平均测量、间隔测量、用户校正、读取保存文件、文件夹管理、新建、保存、读取用户自定义模板、图表化数据、观察者/光源设置、色彩属性评估、文件夹数据统计、箱型容差设置、多点显示设置、不均匀显示、对比度显示、多边形容差设置。

分光辐照亮度计为CS2000，由柯尼卡美能达提供，可进行色彩参数的测试。在可调测试角功能下，CS2000可进行高达100,000∶1的对比测试；数字视频信号发生器为DVSG，罗德与施瓦茨公司的一款紧凑型设备，适用于平板电视和投影设备的研发和质检，DVSG预装了科尼卡美能达的CS-S10w分析软件，支持科尼卡美能达CS200和CS2000等消费电子产品制造商普遍使用的色彩分析仪/光谱仪。CS200/CS2000所记录的测试数据将会直接显示在的显示屏上。数字视频信号发生器DVSG经过HDMI接口输出无压缩的测试图卡，其优异的信号质量可以作为理想的参考源。

如图3所示，五轴运伺服运动机构包括运动控制卡、X轴伺服驱动器、Y轴伺服驱动器、Z轴伺服驱动器、A轴伺服驱动器以及B轴伺服驱动器，其中运动控制卡的输入端与计算机进行通信连接，运动控制卡的输出端分别通过X轴伺服驱动器、Y轴伺服驱动器、Z轴伺服驱动器、A轴伺服驱动器以及B轴伺服驱动器接至X轴、Y轴、Z轴、A轴以及B轴伺服电机。X、Y、Z轴为直线轴，A、B为旋转轴，X轴行程2米，定位精度0.1mm，Y轴行程2米，定位精度0.1mm，Z轴行程1.5米，定位精度0.1mm，A轴行程±90度，定位精度0.1度，B轴行程±90度，定位精度0.1度。

测量参数包括光度参数、色度参数、清晰度参数以及其他参数，，其中光度参数包括光学性能参数、输出光亮度、对比度、照度均匀度、可视角及亮度均匀性与视角关系；色度参数包括色度坐标及相关色温、色度误差、色度不均匀性、色域覆盖率；清晰度参数包括固有分辨率、投影图像的清晰度、彩色汇聚误差；其他参数包括像素缺陷、TV畸变和梯形失真。

在进行各类参数测量时，首先数字视频信号发生器在控制装置的控制下发出符合要求测试图片，然后激光背投显示器1以及分光辐照亮度计2的放置由控制装置输出控制信号，使承载激光背投显示器1的五轴运伺服运动机构运行到指定位置，最后分光辐照亮度计2将测得的光学性能参数返回至控制装置，由其内部运行的CS-S10W数据分析软件读取后，再由激光显示检测软件进行光学分析，得到相应的参数测量报告。

1.光学性能测量

投影显示系统的光学性能测试应在暗室环境下进行，一般在屏幕上，来自非激光显示背投产品的光照度应小于激光显示背投产品光照度的1％，一般来说，暗室环境照度应在5lx以下，并且在所有的测试数据中，都要减去这一环境光的照度值。调整激光背投显示器的亮度、对比度、使其尽可能大，同时保证能够在屏幕上同时清晰显示0％、5％、10％、15％、85％、95％以及100％8个灰度图。8个灰度图如图4所示。

如图5所示，分光辐照亮度计2垂直激光背投显示器1的幕屏，并使投影图像在屏幕的上下左右对称。测量时，应保证分光辐照亮度计2的探头同时接收5×5个像素，光学测量值应该为像素中透光和不透光部分的平均值。

2.色度坐标及相关色温测量

激光背投显示器的色度坐标，是指激光背投显示器在投射白场信号以及红绿蓝单色信号时，其投影图像的颜色坐标值。其中红绿蓝三基色坐标决定了激光显示背投产品显示颜色的纯度，也决定了激光显示背投产品所能显示颜色范围的大小。白场色度坐标决定了激光显示背投产品显示图像的色调，也就是说决定了激光显示背投产品在白场信号下的色温。色度坐标及白场色温可以用CS-2000分光辐照亮度计直接测得，我国规定投影屏幕中心点的测量值作为激光显示背投产品的色坐标值和色温值。由于激光显示背投产品的色度坐标和色温可以构成不同颜色风格的显示图像，不同厂家有不同的色温偏好，这些参数应该由生产厂家自身进行规定。

3.彩色汇聚误差测量

彩色会聚误差，或称为重合误差，是指三片式投影系统中，红、绿、蓝三个像素点的重合误差。会聚误差的度量是以像素点本身的大小作为度量单位的。测量时输入如图所示的网格图像，图像底色为黑色，网格线为一个像素宽度的白色亮线。然后用放大镜观测水平垂直交叉点上的三基色重合误差。测量前首先测量任一像素在屏幕上的宽度D，然后测量交叉点附近红和蓝相对绿色的偏移距离，如图所示。测量结果用偏移量相对像素宽度D的倍数来表示，即会聚误差为

$x=\frac{L}{D}$

其中：L为图6A、6B中a、b、c、d中的任意值。比如a的大小为像素大小的1/2，则红色会聚误差为1/2像素。

4.畸变和梯形失真测量

投影图像的畸变直观的表现就是矩形图像的变形上。在背投影中投影图像中矩形边框的变形量称为TV畸变，图中虚线矩形框为无畸变的图像。如图7所示，实线框为实际的投影图像。设实线框中上下、左右边缘中心距离为EF和GH，则水平方向的TV畸变为

${\mathrm{TV}}_{D_H}=\frac{\left|\mathrm{AD}\right|-\left|\mathrm{EF}\right|}{\left|\mathrm{EF}\right|}\×100\%$

垂直方向的TV畸变为：

${\mathrm{TV}}_{D_V}=\frac{\left|\mathrm{AB}\right|-\left|\mathrm{GH}\right|}{\left|\mathrm{GH}\right|}\×100\%$

在激光背投显示器中，另一种畸变称为梯形失真。引起梯形失真的主要原因是激光背投显示器的光轴和投影屏幕不垂直或激光背投显示器中图像芯片和投影镜头不垂直。梯形畸变是指原本矩形的图像通过光学系统投影后，产生上大下小或上小下大的梯形图像，如图8所示，假如投影图像的四边长度分别为AB，BC，CD，DA，

则水平方向的梯形畸变为：

$T_H=\frac{|\mathrm{AD}-\mathrm{BC}|}{|\mathrm{AD}+\mathrm{BC}|}\×100\%$

垂直方向的梯形畸变为：

$T_H=\frac{|\mathrm{AB}-\mathrm{DC}|}{|\mathrm{AB}+\mathrm{DC}|}\×100\%$

实施例2

与实施例1的不同之处在于：本实用新型激光背投显示图像的颜色及信号检测平台包括存有背投显示检测软件及数据分析软件的控制装置、五轴伺服运动机构、数字视频信号发生器以及分光辐照亮度计，其中，五轴伺服运动机构与控制装置进行通讯连接；分光辐照亮度计的输出端与数字视频信号发生器的输入端相连；数字视频信号发生器的输出端接有待测激光背投显示器；分光辐照亮度计以及待测激光背投显示器置于五轴伺服运动机构上。

上述结构可以采用部分手动控制，通过部分人工参与实现各参数的测量。由人工控通过控制装置将五轴伺服运动机构运行到指定位置，数字视频信号发生器中存有数据分析软件，通过人工操作实现全部测量过程。

Claims (4)

1.一种激光背投显示图像的颜色及信号检测平台，其特征在于：包括存有背投显示检测软件及数据分析软件的控制装置、五轴伺服运动机构、数字视频信号发生器以及分光辐照亮度计，其中，五轴伺服运动机构与控制装置进行通讯连接，数字视频信号发生器的输出端接有待测激光背投显示器，控制装置的控制端分别与分光辐照亮度计及数字视频信号发生器相连；分光辐照亮度计以及待测激光背投显示器置于五轴伺服运动机构上。

2.按权利要求1所述的激光背投显示图像的颜色及信号检测平台，其特征在于：所述5轴伺服运动机构包括运动控制卡、X轴伺服驱动器、Y轴伺服驱动器、Z轴伺服驱动器、A轴伺服驱动器以及B轴伺服驱动器，其中运动控制卡的输入端与计算机进行通信连接，运动控制卡的输出端分别通过X轴伺服驱动器、Y轴伺服驱动器、Z轴伺服驱动器、A轴伺服驱动器以及B轴伺服驱动器接至X轴、Y轴、Z轴、A轴以及B轴伺服电机。

3.一种激光背投显示图像的颜色及信号检测平台，其特征在于：包括存有背投显示检测软件及数据分析软件的控制装置、五轴伺服运动机构、数字视频信号发生器以及分光辐照亮度计，其中，五轴伺服运动机构与控制装置进行通讯连接；分光辐照亮度计的输出端与数字视频信号发生器的输入端相连；数字视频信号发生器的输出端接有待测激光背投显示器；分光辐照亮度计以及待测激光背投显示器置于五轴伺服运动机构上。

4.按权利要求3所述的激光背投显示图像的颜色及信号检测平台，其特征在于：所述5轴伺服运动机构包括运动控制卡、X轴伺服驱动器、Y轴伺服驱动器、Z轴伺服驱动器、A轴伺服驱动器以及B轴伺服驱动器，其中运动控制卡的输入端与计算机进行通信连接，运动控制卡的输出端分别通过X轴伺服驱动器、Y轴伺服驱动器、Z轴伺服驱动器、A轴伺服驱动器以及B轴伺服驱动器接至X轴、Y轴、Z轴、A轴以及B轴伺服电机。

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