CN1667454A - 使用光缆来为色彩控制反馈进行采样 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种照明系统和方法。光在混和腔内被混和。光从混和腔通过光缆被传输到色彩传感器。所传输的光被色彩传感器采样。基于来自由色彩传感器对所传输的光的采样信息来控制混和腔内的光的色彩。

Description

使用光缆来为色彩控制反馈进行采样
技术领域
本发明涉及光混和，更具体而言，涉及使用光缆来为色彩控制反馈进行采样。
背景技术
光混和被用来由基色产生所期望的色彩。例如可以在混和腔中使用红、绿和蓝(RGB)发光二极管(LED)来产生所期望的合成色彩。使用光混和腔来确保充分混和RGB LED，以使得眼睛感知到所期望的合成色彩。如果混和不完全，那么眼睛可能在混和腔的表面上看到不同色彩的斑点。
混和腔有许多用途。例如，带合适的导光板的混和腔可以被用作液晶显示器(LCD)的背光。在此情况下，为确保整个LCD上色彩和亮度的一致性，色彩的充分混和是非常重要的。通常，LCD的背光要求在所有的显示区域上是一种色彩点。例如，该色彩点为白色D65色彩点。可以在混和腔的整个表面上使用扩散剂来改善色彩和亮度的一致性。
例如，还可以使用混和腔来提供室内照明。在此情况下，在混和腔内进行色彩混和不像在为LCD提供背光的情况下那么重要。可以对混和腔的表面增加透镜，以聚集光并为室内照明。在此情况下，如果对LED光源的直接观察导致看到红、绿和/或蓝色斑点，而只要从所有表面反射的光能够将三色源散射成一种合成的色彩，通常就不认为是一种缺陷。
当使用要求精确的色彩混和的混和腔时，获得关于所产生的色彩的反馈可能是所期望的。这可以通过例如使用位于光腔内的光传感器来实现。但是，亮度可能导致光传感器的饱和。或者，可以将光传感器置于光腔之外；但是，在此情况下，环境光有时可能影响所获得的色彩反馈的质量。
发明内容
根据本发明的一个实施例，光在混和腔内被混和。光从混和腔通过光缆传输到色彩传感器。所传输的光被色彩传感器采样。基于来自由色彩传感器对所传输的光的采样信息来控制混和腔内的光的色彩和亮度。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施例的光腔的简化框图，将光缆用于该光腔来向反馈传感器传输光。
图2是根据本发明的一个实施例用作反馈传感器的色彩传感器的简化框图。
图3图示了根据本发明的一个实施例的色彩控制的操作。
具体实施方式
图1示出了用于混和色彩的混和腔10。在混和腔10内，红色发光二极管(LED)14提供红光，绿色发光二极管(LED)15提供绿光，并且蓝色发光二极管(LED)16提供蓝光。(多个)LED驱动器27通过使用红色控制信号41来控制红色LED 14的亮度。(多个)LED驱动器27通过使用绿色控制信号42来控制绿色LED 15的亮度。(多个)LED驱动器27通过使用蓝色控制信号43来控制蓝色LED 16的亮度。
色彩控制块26向(多个)LED驱动器27提供红色脉宽调制(PWM)信号31、绿色PWM信号32和蓝色PWM信号33。例如，红色PWM信号31、绿色PWM信号32和蓝色PWM信号33每个都向(多个)LED驱动器27提供八位数字值。(多个)LED驱动器27使用红色PWM信号31、绿色PWM信号32和蓝色PWM信号33来分别产生红色控制信号41、绿色控制信号42和蓝色控制信号43。使用八位的值是示例性的，因为所使用的位数将根据应用而变化。
色彩控制26存储经由端口20接收到的所请求的红色值(RREQ)、所请求的绿色值(GREQ)和所请求的蓝色值(BREQ)。所请求的值的格式可以是例如直接的RGB值、CIE Y，x，y、CIE Y，u，V或CIE XYZ。色彩控制块26基于存储在控制块26内的红色控制值(RCON)来产生红色PWM信号31。色彩控制块26基于存储在控制块26内的绿色控制值(GCON)来产生绿色PWM信号32。色彩控制块26基于存储在控制块26内的蓝色控制值(BCON)来产生蓝色PWM信号33。
通过光缆17来获得混和腔10内的光的色彩反馈。例如，光缆17是光纤缆线。或者，光缆17是与外部环境光屏蔽或未屏蔽的任何类型的光导或光板。光缆17可以使用塑料、玻璃或其他的一种光学透射材料形成，并且可以是允许光以能够进行充分色彩检测的足够亮度来传播并到达色彩传感器19的任何形状或大小。光缆17可以被置于混和腔10内的任何位置。优选的是将光缆17安装在混和腔10内这样的位置处，其中在该位置处，来自所有LED的光在混和腔10内充分地混和，以提供精确的反馈。例如，可以在混和腔10的选定位置处做出一个小孔。光缆17被置于该孔中并用光学透明和可透射的环氧树脂粘接。
在混和腔10之外的位置屏蔽光缆17以消除环境光干扰。当在光缆17内传输光时，这提供了非常好的色彩控制和分辨率。
光缆17内的光通过可选的中性密度滤光器29被提供给色彩传感器19。可以不要中性密度滤光器29或将其置于照明系统的其他地方。或者，可以使用单个或多个色彩滤光器，以代替中性密度滤光器29。例如，如果在没有滤光器时色彩传感器19只有红色通道饱和，则可以使用红色滤光器。例如在色彩传感器19的红、绿和蓝色通道全都饱和时使用中性密度滤光。
例如，使用透明环氧树脂18来将光缆17相对于色彩传感器19定位，以及/或者安装或粘接到色彩传感器19。围绕色彩传感器19以及光缆17和色彩传感器19之间的接合部的不透明环氧树脂24，消除了在光缆17和色彩传感器19接合处的环境光干扰。虽然示出了一根光缆17，但是本领域普通技术人员将理解到在某些应用中，通过在混和腔10内的位置上布置附加的光缆，并使用所述附加光缆，利用附加的光传感器来提供附加的色彩反馈，可以获得附加的反馈分辨率。
色彩传感器19产生三个单独的输出电压(Vout)：Vout(R)信号11、Vout(G)信号12和Vout(B)信号13。Vout(R)信号11是指示从混和腔10内检测到的成比例的红色分量的模拟信号。例如，Vout(R)信号11是0到3伏特之间的DC电压。Vout(G)信号12是指示从混和腔10内检测到的成比例的绿色分量的模拟信号。例如，Vout(G)信号12是0到3伏特之间的DC电压。Vout(B)信号13是指示从混和腔10内检测到的成比例的蓝色分量的模拟信号。例如，Vout(B)信号13是0到3伏特之间的DC电压。所有这些实施细节都是示例性的，因为可以使用其他色彩和其他电压值和/或其他信号类型，本领域普通技术人员将理解这一点。
信号调节模数转换(ADC)块25接收Vout(R)信号11、Vout(G)信号12和Vout(B)信号13。Vout(R)信号11、Vout(G)信号12和Vout(B)信号13中的每个都用低通滤波器来滤波，该低通滤波器去除高频噪声并为Vout(R)信号11、Vout(G)信号12和Vout(B)信号13中的每个提供平均幅值。所得到的信号被放大并且随后进行模数转换。
信号调节模数转换(ADC)块25产生被测量的红色强度(RMEAS)值21、被测量的绿色强度(GMEAS)值22和被测量的蓝色强度(BMEAS)值23。例如，所测量的红色强度(RMEAS)值21是八位宽的值，其是Vout(R)信号11的平均幅值的数字表示。对于更高的分辨率，所测量的红色强度(RMEAS)值21可以不止八位宽。例如，将RMEAS值21串行传输到色彩控制块26。例如，所测量的绿色强度(GMEAS)值22是八位宽的值，其是Vout(G)信号12的平均幅值的数字表示。对于更高的分辨率，所测量的绿色强度(GMEAS)值22可以不止八位宽。例如，将GMEAS值22串行传输到色彩控制块26。例如，所测量的蓝色强度(BMEAS)值23是八位宽的值，其是Vout(B)信号13的平均幅值的数字表示。对于更高的分辨率，所测量的蓝色强度(BMEAS)值23可以不止八位宽。例如，将BMEAS值23串行传输到色彩控制块26。
例如对每个强度值使用单独的线路来进行对所测量的红色强度(RMEAS)值21、所测量的绿色强度(GMEAS)值22和所测量的蓝色强度(BMEAS)值23的串行传输，或者可以使用具有3线对1线的复用器或者其他3线对1线的选择器的单条串行线路来进行。或者，可以使用并行传输。
为了使噪声干扰最小化，色彩传感器19物理上靠近信号调节ADC块25。
图2是色彩传感器19的简化框图。色彩传感器19接收电源输入信号51和接地输入信号52。例如电源输入51为5.0伏特。色彩传感器19的增益和分辨率是基于应用的，并且色彩传感器19被设计为具有足够的增益和分辨率以在反馈中提供所期望的精度。
色彩传感器19基于来自光缆17的入射光53产生Vout(R)信号11、Vout(G)信号12和Vout(B)信号13。Vout(R)信号11由全都位于色彩传感器19内的光传感器57、放大器59和反馈电阻器58产生。光传感器57包括红色的集成色彩滤光器。光传感器57连接到电源输入信号51。
Vout(G)信号12由全都位于色彩传感器19内的光传感器60、放大器62和反馈电阻器61产生。光传感器60包括绿色的集成色彩滤光器。光传感器60连接到电源输入信号51。
Vout(B)信号13由全都位于色彩传感器19内的光传感器63、放大器65和反馈电阻器64产生。光传感器63包括蓝色的集成色彩滤光器。光传感器63连接到电源输入信号51。
色彩传感器19的增益和精度是基于应用的。色彩传感器19被设计为具有足够的增益和分辨率以在反馈中提供所期望的精度。通过在色彩传感器19和光缆17之间设置中性密度滤光器，或者通过在混和腔10内设置中性密度滤光器来对光缆17接收到的光进行滤光，可以避免色彩传感器19的饱和。还可以通过选择光缆17以使其直径减小，或者通过减少用来向色彩传感器19提供光的光纤的数量，来解决饱和的问题。作为替代或附加地，可以将光缆17安装到混和腔10内的这样的位置，其中在该位置处光被完全混和，但是光强足够低以防止色彩传感器19的饱和。
图2仅仅给出了色彩传感器19实施方式的一个示例。可选的其他实施方式可以由例如分立的光传感器和滤光器、或者在CMOS上集成的色彩传感器等等组成。
图3图示了控制块26的操作。色彩控制块26  以由例如硬件、固件和/或软件来实现。
在框71中，将RMEAS值21(在图1中示出)与所请求的红色值(RREQ)进行比较。如果所请求的红色值(RREQ)大于RMEAS值21，则在框72中增大红色控制值(RCON)。例如，将红色控制值(RCON)递增(increment)。
在框73中，将RMEAS值21(在图1中示出)与所请求的红色值(RREQ)进行比较。如果所请求的红色值(RREQ)小于RMEAS值21，则在框74中降低红色控制值(RCON)。例如，将红色控制值(RCON)递减(decrement)。
在框75中，将GMEAS值22(在图1中示出)与所请求的绿色值(GREQ)进行比较。如果所请求的绿色值(GREQ)大于GMEAS值22，则在框76中增大绿色控制值(GCON)。例如，将绿色控制值(GCON)递增。
在框77中，将GMEAS值22(在图1中示出)与所请求的绿色值(GREQ)进行比较。如果所请求的绿色值(GREQ)小于GMEAS值22，则在框78中降低绿色控制值(GCON)。例如，将绿色控制值(GCON)递减。
在框79中，将BMEAS值23(在图1中示出)与所请求的蓝色值(BREQ)进行比较。如果所请求的蓝色值(BREQ)大于BMEAS值23，则在框80中增大蓝色控制值(BCON)。例如，将蓝色控制值(BCON)递增。
在框81中，将BMEAS值23(在图1中示出)与所请求的蓝色值(BREQ)进行比较。如果所请求的蓝色值(BREQ)小于BMEAS值23，则在框82中降低蓝色控制值(BCON)。例如，将蓝色控制值(BCON)递减。
以上讨论仅仅公开并描述了本发明的示例性方法和实施例。本领域的技术人员将理解到，可以以其他具体形式来实施本发明，而不偏离其精神和实质特点。因此，本发明的公开是对所附权利要求中提出的本发明的范围的解释而非限制。

Claims (20)

1.一种照明系统，包括：
混和光的混和腔；
安装到所述混和腔的光缆；
安装到所述光缆的色彩传感器，所述色彩传感器经由所述光缆从所述混和腔内对光进行采样；和
控制所述混和腔内的光的色彩的色彩控制器，所述色彩控制器使用来自所述色彩传感器的信息作为关于所述混和腔内的光的色彩的反馈。
2.如权利要求1所述的照明系统，其中在所述混和腔内，多种色彩的发光二极管产生被混和的所述光。
3.如权利要求1所述的照明系统，其中在所述混和腔内，多种色彩的发光二极管产生被混和的所述光，所述多种色彩包括红、绿和蓝。
4.如权利要求1所述的照明系统，其中通过基本光学透明并可透射的环氧树脂来将所述光缆安装到所述混和腔。
5.如权利要求1所述的照明系统，其中通过基本光学透明并可透射的环氧树脂来将所述光缆安装到所述色彩传感器，通过基本光学不透明的环氧树脂来屏蔽所得到的接合部。
6.如权利要求1所述的照明系统，其中色彩滤光器位于以下位置之一上：
在所述光缆和所述色彩传感器之间；
在所述混和腔内，以过滤所述光缆所接收到的光。
7.如权利要求1所述的照明系统，其中所述光缆是光纤缆线。
8.如权利要求1所述的照明系统，其中所述光缆是以下之一：
与外部环境光屏蔽的光导；
未与外部环境光屏蔽的光导；
与外部环境光屏蔽的光板；
未与外部环境光屏蔽的光板。
9.一种照明系统，包括：
用于混和光的混和装置；
用于感应光的色彩的传感器装置；
连接在所述混和装置和所述传感器装置之间的缆线装置，用于传输由所述混和装置所混和的光以由所述传感器装置来感应；和
用于控制由所述混和装置所混和的光的光色彩的控制装置，所述控制装置使用来自所述传感器装置的信息作为关于所述混和装置内的光色彩的反馈。
10.如权利要求9所述的照明系统，其中在所述混和装置内，多种色彩的发光二极管产生被混和的所述光。
11.如权利要求9所述的照明系统，其中在所述混和装置内，多种色彩的发光二极管产生被混和的所述光，所述多种色彩包括红、绿和蓝。
12.如权利要求9所述的照明系统，其中通过基本光学透明并可透射的环氧树脂来将所述缆线装置安装到所述混和装置。
13.如权利要求9所述的照明系统，其中通过基本光学透明并可透射的环氧树脂来将所述缆线装置安装到所述传感器装置，通过基本光学不透明的环氧树脂来屏蔽所得到的接合部。
14.如权利要求9所述的照明系统，其中中性密度滤光器位于所述缆线装置和所述传感器装置之间。
15.如权利要求9所述的照明系统，其中中性密度滤光器位于所述混和装置内，以过滤所述缆线装置所接收到的光。
16.如权利要求9所述的照明系统，其中所述缆线装置是光纤缆线。
17.一种方法，包括以下步骤：
在混和腔内混和光；
将光从所述混合腔通过光缆传输到色彩传感器；
由所述色彩传感器对所传输的光进行采样；以及
基于来自由所述色彩传感器对所传输的光的采样信息来控制所述混和腔内的光色彩。
18.如权利要求17所述的方法，另外还包括以下步骤：
由多种色彩的发光二极管在所述混和腔内产生光。
19.如权利要求17所述的方法，另外还包括以下步骤：
由多种色彩的发光二极管在所述混和腔内产生光，其中所述多种色彩包括红、绿和蓝。
20.如权利要求17所述的方法，其中从所述混和腔传输光的步骤，包括使所述光通过中性密度滤光器。
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