激光显示高稳定自动白平衡及色温控制系统的研制

来源 :中国计量大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:huonu
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随着时代的发展,科技的进步,激光显示凭借其高色饱和度、大色域、高分辨率、高亮度和色温可调等优点发展迅速,已经发展成为了新一代的激光显示技术。在激光显示技术中,激光显示的光源由三基色激光模块组成,在其使用过程中由于温度、老化等因素引起三基色光源光功率的变化,从而导致激光显示色温的变化。为了实现激光显示设备的自动白平衡以及色温的调整,研发高稳定自动白平衡及色温控制系统,研究光反馈环节信号的采集和滤波技术,保证信号的精确采集和电流的精确控制,研究光功率的PID综合调节系统,保证光源输出的稳定度。该系统以32位ARM内核处理STM32系统为硬件核心,具体包括:  1、白平衡激光功率解算模块。以经过校准的色度计测量激光显示设备投射在屏幕上白场的色坐标值为基准,输入光功率解算模块作为光机及光源系统的校正值并存储于每台显示设备的模块内部,利用内置算法自动解算在该光源耦合系统及光机投影系统下为达到预设白场色温所需的三基色光功率配比。  2、激光显示光源模组功率反馈控制系统。通过光机内部布置经过校准的光电二极管对入射光强进行实时测量,并记录该光源模组输出激光功率(P),以及该光源模组的前向电压(V)及正向电流(I),形成针对每个模组的PIV记录并实时监测每一模组的工作状态并对失效模组进行故障警告。  3、激光显示光源模组高稳定性功率控制系统。结合功率解算模块所测算的三基色功率配比和功率反馈系统测量的 PIV 参数设置优化的控制目标,以每一个光源模组的工作电流为控制变量,通过自整定 PID 电流控制实现激光功率的快速收敛并减小控制误差,保证动态调整过程中的稳定性,避免由于功率抖动引起的光源闪烁现象。在保证激光器寿命的前提下提高光源模组的利用率。  在整个论文中,需要解决的重大科学问题或关键技术是高精度的激光功率反馈的实现。为了保证激光显示光机的高光能利用率,激光功率反馈采样所需的光需要对光机效率影响尽可能小,同时还要降低三基色激光由于匀场不均匀性导致的测量误差。在高精度的激光功率反馈中,就需要将温度控制的非常稳定,同时对激光模组的电流电压进行监测,保证激光模组的正常工作,提高激光显示系统的稳定性。
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