CN110858052A - 投影仪亮度调节***及亮度调节方法 - Google Patents

投影仪亮度调节***及亮度调节方法 Download PDF

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Abstract

本发明的投影仪亮度调节***包括光线感应模块、主控模块和亮度输出模块，所述光线感应模块用于感应环境光的亮度，所述主控模块记录所述光线感应模块的采集值与亮度输出模块的比例关系，所述主控模块根据该比例关系计算出达到最佳视觉效果时所述亮度输出模块的输出值，并控制所述亮度输出模块的输出值改变投影仪的亮度。本发明可以实现自动调节投影仪的亮度，使得产品更自动化和智能化，具有很好的用户体验。

Description

投影仪亮度调节***及亮度调节方法
技术领域
本发明属于光学设备技术领域，特别是涉及一种投影仪亮度调节***及亮度调节方法。
背景技术
目前市面上大多数的投影仪亮度调节***产品都缺少亮度自动调节的功能，当外部环境的光照强度发生变化时，需要人为通过按遥控器，或者按按键去调节投影仪的亮度，以达到最佳的投射效果。这种操作往往比较麻烦，并且可能由于机器本身投射的亮度较低，当将其放到一个外部光照强度很强的环境中时，很难辨析出投射的画面，寻找菜单下的每个项目。或者由于机器本身投射的亮度较高，当将其放到一个外部光照强度很弱的环境中时，其投射出来的画面很刺眼，可能会对人眼造成伤害。
因此，实有必要提供一种投影仪亮度调节***及亮度调节方法以解决上述问题。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种投影仪亮度调节***及亮度调节方法，以解决现有技术中画面亮度无法自动调节，不能适应环境变化的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种投影仪亮度调节***，包括光线感应模块、主控模块和亮度输出模块，所述光线感应模块用于感应环境光的亮度，所述主控模块记录所述光线感应模块的采集值与亮度输出模块的比例关系，所述主控模块根据该比例关系计算出达到最佳视觉效果时所述亮度输出模块的输出值，并控制所述亮度输出模块的输出值改变投影仪的亮度。
优选的，所述光线感应模块包括多个光线感应器，所述光线感应模块的采集值为多个所述光线感应器的采集平均值。
优选的，所述亮度输出模块为电源恒流板，所述主控模块控制所述电源恒流板输出电流给光源从而改变投影仪的亮度。
优选的，所述投影仪包括投影镜头，所述投影镜头上设置有摄像头，所述投影仪亮度调节***还包括与该摄像头相连的图像采集处理模块，所述图像采集处理模块记录并处理所述摄像头拍摄的图片，并将处理结果输入所述主控模块，所述主控模块内存储有预存的图片模型及图片模型与电源恒流板的输出值的比例关系。
优选的，所述主控模块对比所述摄像头拍摄的图片与所述主控模块内预存的图片模型，得到实际电流值，根据所述主控模块记录的比例关系计算出的亮度输出模块的输出值为理论电流值，所述主控模块比较所述理论电流值和所述实际电流值的大小，并相应控制调节所述亮度输出模块的输出电流值。
优选的，所述主控模块记录多个光线感应器的采集平均值与达到最佳视觉效果时电光晶体上的电压值的比例关系。
优选的，所述亮度输出模块为设置在所述投影镜头内的光调制器，所述光调制器内设置有光电晶体，所述主控模块通过控制施加在所述光电晶体上的电压调节投影仪的亮度。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种亮度调节方法，包括如下步骤：
计算出要达到最佳的视觉效果时亮度输出模块对应的输出值，并调节亮度输出模块的输出值从而改变投影仪的亮度。
优选的，所述亮度输出模块为电源恒流板，所述主控模块计算出要达到最佳的视觉效果时的电流值，并控制所述电源恒流板输出的电流值。
优选的，包括如下步骤：
获取当前时刻摄像头拍摄的图片并根据主控模块内存储的图像模型计算出此时实际电流大小ix；
获取当前时刻多个光线感应器的采集平均值，并根据所述主控模块内存储的比例关系计算出要达到最佳的视觉效果时的理论电流值iy；
主控模块调节所述实际电流ix达到理论电流值iy。
优选的，包括如下步骤：
计算出多个光线感应器的采集平均值与光电晶体上的电压值的比例关系并记录在所述主控模块内；
主控模块通过调节施加在电光晶体上的电压改变电光晶体的折射率从而使投射画面达到最佳视觉效果。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明的投影仪亮度调节***包括光线感应模块、主控模块和亮度输出模块，所述光线感应模块用于感应环境光的亮度，所述主控模块记录所述光线感应模块的采集值与亮度输出模块的比例关系，所述主控模块根据该比例关系计算出达到最佳视觉效果时所述亮度输出模块的输出值，并控制所述亮度输出模块的输出值改变投影仪的亮度。本发明可以实现自动调节投影仪的亮度，使得产品更自动化和智能化，具有很好的用户体验。
附图说明
图1是本发明投影仪亮度调节***第一种实施方式的结构示意图；
图2是本发明投影仪亮度调节***第一种实施方式控制***的电路图；
图3是本发明投影仪亮度调节***第二种实施方式的结构示意图；
图4是本发明投影仪亮度调节***第二种实施方式控制***的电路图；
图5是本发明投影仪亮度调节***第三种实施方式的结构示意图；
图6是本发明投影仪亮度调节***第三种实施方式控制***的电路图。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种投影仪亮度调节***及亮度调节方法，以解决现有技术中画面亮度无法自动调节，不能适应环境变化的问题。下面结合具体实施方式进行说明。
实施例一
如图1和图2所示，本发明投影仪亮度调节***应用于投影仪，在亮度调节过程配合投影仪的投影镜头、外界投影界面和环境光进行亮度检测和调节。
本发明投影仪亮度调节***包括光线感应模块、主控模块和亮度输出模块的。其中主控模块设置在投影仪的主板上，主控模块为单片机MUC(微控制单元，MicrocontrollerUnit)，其通过控制改变亮度输出模块的输出值改变投影仪的亮度。亮度输出模块为电源恒流板，其可以在主控模块的控制下输出恒流电源供给光源，从而实现亮度的控制。该光源可以是激光光源、LED光源、UV光源等。
本实施方式以在一个封闭的房间内进行测试为例进行说明，当然，这仅为了方便说明而采取的一个测试环境，在实际应用过程中，也可以在其他环境下使用。为了方便检测，环境光采用一个外界检测光源充当，在本实施方式中外界检测光源为功率可调的电灯，为封闭房间内除投影仪以外的唯一光源。本实施方式的投影界面为墙面，在可选择的其他实施方式中也可以为投影屏幕等。
光线感应模块包括多个光线感应器(light-sensor)，该光线感应器分别感应外界检测光源即电灯发出的亮度。多个光线感应器分别检测房间内的亮度值并将结果输入主控模块。本发明的投影仪亮度调节***在实验室中预先检测出出多个光线感应器的采集平均值与亮度输出模块达到最佳视觉效果时的输出值的比例关系并通过芯片记录在主控模块内。
在实验室中关于比例关系的计算过程为：设光线感应器的数量为n，
设当电灯的功率为W1时，n个光线感应器所采集到的亮度分别为L1，L2，L3…Ln，那么其采集的亮度平均值为(L1+L2+L3)/n，设为L1v，这时通过手动调节投影仪的投射亮度，使其刚好达到最佳视觉效果，用示波器测试出这时电源恒流板输出的电流值为i1。其中对投射亮度的调节可以采用按键，也可以采用遥控的方式。
当电灯的功率为W2时，n个光线感应器所采集到的亮度平均值为L2v，通过手动调节投影仪的投射亮度，使其刚好达到最佳视觉效果，测试出这时电源恒流板输出的电流值为i2。
……
同理，当电灯的功率为Wm时，n个光线感应器所采集到的亮度平均值为Lmv，通过手动调节投影仪的投射亮度，使其刚好达到最佳视觉效果，测试出这时电源恒流板输出的电流值为im。
将以上的数据进行记录，计算出电灯的功率W和n个光线感应器所采集到的亮度平均值为Lv存在正比关系，即Lv＝K1*W，K1为一个比例常数。同时Lv和电流值i也存在正比的关系，即Lv＝K2*i，K2为一个比例常数，将该关系式烧录到主板上面的单片机MCU。当光源采用激光光源时，该电流值i为激光光源的电流值。
如图2所示，在实际使用过程中，当光线感应模块上面的光线感应器所采集到的亮度平均值Lv时，其将这个值通过I2C协议传输给主控模块，然后主控模块根据关系式Lv＝K2*i，计算出若要达到最佳的视觉效果时电流值i，从而进一步通过LD-CS，LD-SCK，LD-MOSI，LD-MISO信号控制电源恒流板上面的数字控制电位计DCP，控制LED恒流驱动控制器LM342X输出电流值为i的恒流电压提供给激光器，从而实现自动调节亮度的目的。
实施例二
参照图3至图4所示，为本发明的第二种实施方式，其与第一种实施方式的原理大致相同，区别在于，在本实施方式中，投影镜头上还设置有摄像头，所述控制***还包括与该摄像头相连的图像采集处理模块，图像采集处理模块记录并处理摄像头拍摄的图片，并将处理结果输入主控模块，主控模块内储存有图片模型以及图片模型与电源恒流板的输出值的比例关系。具体在本实施方式中，图像采集处理模块为图像采集处理芯片。
在实验室中关于比例关系的计算过程为：设光线感应器的数量为n，
设当电灯的功率为W1时，这时通过手动调节投影仪的投射亮度，使其刚好达到最佳视觉效果，用示波器测试出这时电源恒流板输出的电流值为i1，n个光线感应器所采集到的平均亮度为L1v，同时投影仪镜头上的摄像头对投射画面进行拍照，设此时摄像头所拍摄的图片模型为X1。
当电灯的功率为W2时，这时通过手动调节投影仪的投射亮度，使其刚好达到最佳视觉效果，用示波器测试出这时电源恒流板输出的电流值为i2，n个光线感应器所采集到的平均亮度为L2v同时投影仪镜头上的摄像头对投射画面进行拍照，设此时摄像头所拍摄的图片模型为X2。
……
同理，当电灯的功率为Wm时，这时通过手动调节投影仪的投射亮度，使其刚好达到最佳视觉效果，用示波器测试出这时电源恒流板输出的电流值为im，n个光线感应器所采集到的平均亮度为Lmv，同时投影仪镜头上的摄像头对投射画面进行拍照，设此时摄像头所拍摄的图片模型为Xm。
将以上的数据进行记录，不难推出光线感应器所采集到的亮度平均值Lv和电流值i存在正比的关系，即Lv＝K12*i，K12为一个比例常数，将该关系式烧录到主板上面的单片机MCU。
同时将图片模型从X1到XM整合为一个图形库，并将其加载到图像采集处理芯片中，同时图片模型为X和电流值i也存在正比的关系，即X＝K3*i，K3为一个比例常数，并将该关系式烧录图像采集处理芯片中。
本实施方式的亮度调节方法的步骤为：
当图像采集处理模块的摄像头拍摄到投影仪投射的画面为X时，其将这个值通过I2C协议传输给图像采集处理芯片，图像采集处理芯片根据关系式X＝K3*i，计算出实际电流i值的大小(设为ix)并将这个值传输给单片机MCU，同时单片机MCU根据关系式Lv＝K2*i，计算出理论电流i值的大小(设为iy)，单片机内部将ix和iy进行比较。
如果ix小于iy，则其将通过LD-CS，LD-SCK，LD-MOSI，LD-MISO信号控制电源恒流板上面的数字控制电位计DCP，最终使控制LED恒流驱动控制器LM342X输出电流值增加iy-ix。
如果ix大于iy，则其将通过LD-CS，LD-SCK，LD-MOSI，LD-MISO信号控制电源恒流板上面的数字控制电位计DCP，最终使控制LED恒流驱动控制器LM342X输出电流值减小iy-ix。最终使投影仪投射出最佳视觉效果。
实施例三
参照图5到图6所示，为本发明第三种实施方式，其与前两种实施方式大致相同，区别在于，在本实施方式中，亮度输出模块为设置在投影镜头内的光调制器，光调制器内设置有光电晶体，所述主控模块通过控制施加在所述光电晶体上的电压调节投影仪的亮度。
根据电光调制器的原理，当调节加到电光晶体上的电压时便会引起电光调制器内的电光晶体的折射率N发生改变，将引起通过该晶体光波特性的变化，实现对光强度的调节。在实验室测试时预先计算出多个光线感应器的采集平均值与光电晶体上的电压值的比例关系并记录在所述主控模块内；
其中光线感应器的采集平均值与光电晶体上的电压值的比例关系的计算具体为：设光线感应器的数量为n，
设当电灯的功率为W1时，n个光线感应器所采集到的亮度分别为L1，L2，L3…Ln，那么其采集的亮度平均值为(L1+L2+L3)/n，设为L1v，这时通过调节镜头内电光调制器的电光晶体的折射率为N1，对应晶体上的电压为V1时，使其刚好达到最佳视觉效果。
设当电灯的功率为W2时，n个光线感应器所采集的亮度平均值为L2v，这时通过调节镜头内电光调制器的电光晶体的折射率为N2，对应晶体上的电压为V2时，使其刚好达到最佳视觉效果。
……
同理，设当电灯的功率为Wm时，n个光线感应器所采集的亮度平均值为Lmv，这时通过调节镜头内电光调制器的电光晶体的折射率为Nm，对应电光晶体上的电压为Vm时，使其刚好达到最佳视觉效果。
将以上的数据进行记录，不难推出电光晶体上的电压为Vp和光线感应器所采集的亮度平均值为Lv存在正比关系，即Vp＝K4*Lv，K4为一个比例常数。
具体在本实施方式中，亮度调节方法为：
主控模块通过调节施加在电光晶体上的电压改变电光晶体的折射率从而使投射画面达到最佳视觉效果，包括如下步骤：
当光照到亮度传感器内部的光电二极管PD上时，光电二极管PD产生反向光电流I，该电流信号经过运算放大器AMP之后变成电压信号，再经过模数转换器ADC之后变成数字信号经过I2C接口，该数字信号通过I2C协议进行传输给单片机MCU，MCU对该数字信号进行读取，从而得到亮度传感器测量的亮度值。
在光线传感器运放AMP后面接一个电压转换芯片(DC to DC)，将从光电二极管PD转到运算放大器AMP之后变成电压值进行改变，从而得到调节镜头内电光调制器的电光晶体的电压值，该电压值将使电光晶体的折射率发生改变，进而使得出射光的强度发生改变。
对于电压转换芯片(DC to DC)的选择，设当光电二极管PD采集到的亮度值为Lv时，在运放AMP后面A点产生的电压值为Vk，若要将Vk转成Vp，则可选择放大比例系数为K4的电压转换芯片，此时的电压刚好满足使电光调制器内的电光晶体折射率变为N，最终投影出来的画面刚好达到最佳视觉效果。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明的投影仪亮度调节***包括光线感应模块、主控模块和亮度输出模块，所述光线感应模块用于感应环境光的亮度，所述主控模块记录所述光线感应模块的采集值与亮度输出模块的比例关系，所述主控模块根据该比例关系计算出达到最佳视觉效果时所述亮度输出模块的输出值，并控制所述亮度输出模块的输出值改变投影仪的亮度。本发明可以实现自动调节投影仪的亮度，使得产品更自动化和智能化，具有很好的用户体验。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (11)

1.一种投影仪亮度调节***，其特征在于，包括光线感应模块、主控模块和亮度输出模块，所述光线感应模块用于感应环境光的亮度，所述主控模块记录所述光线感应模块的采集值与亮度输出模块的比例关系，所述主控模块根据该比例关系计算出达到最佳视觉效果时所述亮度输出模块的输出值，并控制所述亮度输出模块的输出值改变投影仪的亮度。
2.根据权利要求1所述的投影仪亮度调节***，其特征在于，所述光线感应模块包括多个光线感应器，所述光线感应模块的采集值为多个所述光线感应器的采集平均值。
3.根据权利要求1所述的投影仪亮度调节***，其特征在于，所述亮度输出模块为电源恒流板，所述主控模块控制所述电源恒流板输出电流给光源从而改变投影仪的亮度。
4.根据权利要求3所述的投影仪亮度调节***，其特征在于，所述投影仪包括投影镜头，所述投影镜头上设置有摄像头，所述投影仪亮度调节***还包括与该摄像头相连的图像采集处理模块，所述图像采集处理模块记录并处理所述摄像头拍摄的图片，并将处理结果输入所述主控模块，所述主控模块内存储有预存的图片模型及图片模型与电源恒流板的输出值的比例关系。
5.根据权利要求4所述的投影仪亮度调节***，其特征在于，所述主控模块对比所述摄像头拍摄的图片与所述主控模块内预存的图片模型，得到实际电流值，根据所述主控模块记录的比例关系计算出的亮度输出模块的输出值为理论电流值，所述主控模块比较所述理论电流值和所述实际电流值的大小，并相应控制调节所述亮度输出模块的输出电流值。
6.根据权利要求2所述的投影仪亮度调节***，其特征在于，所述主控模块记录多个光线感应器的采集平均值与达到最佳视觉效果时电光晶体上的电压值的比例关系。
7.根据权利要求6所述的投影仪亮度调节***，其特征在于，所述投影仪包括投影镜头，所述亮度输出模块为设置在所述投影镜头内的光调制器，所述光调制器内设置有光电晶体，所述主控模块通过控制施加在所述光电晶体上的电压调节投影仪的亮度。
8.一种亮度调节方法，其特征在于，采用如权利要求1到7任意一项所述的投影仪亮度调节***，包括如下步骤：
计算出要达到最佳的视觉效果时对应的亮度输出模块的输出值，并调节亮度输出模块的输出值从而改变投影仪的亮度。
9.根据权利要求8所述的亮度调节方法，其特征在于，
所述亮度输出模块为电源恒流板，主控模块计算出要达到最佳的视觉效果时的电流值，并控制所述电源恒流板输出的电流值。
10.根据权利要求8所述的亮度调节方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取当前时刻摄像头拍摄的图片并根据主控模块内存储的图像模型计算出此时实际电流大小ix；
获取当前时刻多个光线感应器的采集平均值，并根据主控模块内存储的比例关系计算出要达到最佳的视觉效果时的理论电流值iy；
主控模块调节所述实际电流ix达到理论电流值iy。
11.根据权利要求8所述的亮度调节方法，其特征在于，包括如下步骤：
计算多个光线感应器的采集平均值与光电晶体上的电压值的比例关系并记录在主控模块内；
主控模块通过调节施加在电光晶体上的电压改变电光晶体的折射率从而使投射画面达到最佳视觉效果。
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