基于嵌入式激光顯示手持式測量儀的設(shè)計

摘要：為實現(xiàn)激光顯示光色性能的精確檢測，具體了解激光顯示是否合乎相應(yīng)的要求，從而達(dá)到修正設(shè)計的目的。利用激光波長固定的特點，基于ATmega128單片機(jī)設(shè)計并實現(xiàn)了一種專門針對激光顯示光色性能的新型測試系統(tǒng)，從而實現(xiàn)了光通量、照度均勻度、色度均勻度、對比度等主要光色性能的測試。與目前各類檢測系統(tǒng)相比，本測量儀采用獨(dú)特的測試方法，精度高。系統(tǒng)驗證結(jié)果證明，該單點測試系統(tǒng)可以低成本地實現(xiàn)光色性能的便攜式且高精度測量，并可以移動地實現(xiàn)光通量、照度均勻度、色度均勻度、對比度等主要光色性能的精確測試。
關(guān)鍵詞：激光顯示；單片機(jī)；ATmage128；光色性能；手持終端

0 引言
激光顯示是以紅、綠、藍(lán)(RGB)三基色激光為光源的顯示技術(shù)，可以最真實地再現(xiàn)客觀世界豐富、艷麗的色彩，提供更具震撼的表現(xiàn)力。我國激光顯示研發(fā)的最終目標(biāo)是在未來的幾年內(nèi)將激光顯示技術(shù)推向產(chǎn)業(yè)化。在這樣的背景下，激光顯示系統(tǒng)的光色性能的檢測也顯得越發(fā)重要。然而，目前的各類光色性能的檢測系統(tǒng)以及各類色度照度計，其測量目標(biāo)主要還是針對具有較寬光譜范圍的非相干光源，同時存在成本昂貴、檢測精度不高的缺點。
本文針對顯示用激光光源波長固定的特點，在獲得精確被測光源對應(yīng)的光電流值的情況下，只要給出被測光源的特定波長相對應(yīng)的光電轉(zhuǎn)換裝置的光電轉(zhuǎn)換系數(shù)，就能獲得精確的被測光源的光功率分布，進(jìn)而獲得該被測光的光色性能的光通量、對比度、均勻度等參數(shù)。基于上述理論，本文結(jié)合單片機(jī)設(shè)計了激光顯示的手持式光色性能測量系統(tǒng)，從而實現(xiàn)了激光投影系統(tǒng)的光色性能測量，成本低，精度高；由于是手持式設(shè)備，更易于攜帶，而且也適用于更多的場合。

1 測試原理
本測試裝置采用顏色傳感器感應(yīng)投影激光投影屏幕的光電流，此時只要得到輸出光電流與所述被測光的光功率分布的轉(zhuǎn)換系數(shù)，就可以得到被測光的光功率，并由光功率通過相應(yīng)的公式計算出相應(yīng)激光投影的光色性能參數(shù)。
測量時，轉(zhuǎn)換系數(shù)是在光色性能測量之前事先被確定的，并被記錄在一個表格中。方法是利用光功率計測量出被測激光的光功率，再用該激光照射光電轉(zhuǎn)換裝置，讀出該光電轉(zhuǎn)換裝置的輸出數(shù)字電壓值；接著，基于已知的波長位置光的光功率分布，就能計算出各個波長位置的光所對應(yīng)的光電轉(zhuǎn)換裝置的輸出光電流與各波長位置的光功率分布之間的轉(zhuǎn)換系數(shù)。限于篇幅，這里只列出被測光的光功率分布計算公式：

在對激光顯示的光色性能進(jìn)行測量的過程中，根據(jù)被測光的特定波長，通過查找該表格，即可以選擇對應(yīng)的光電轉(zhuǎn)換系數(shù)。

2 測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
如圖1所示，本測試系統(tǒng)設(shè)計為九個單元，下面將對九個單元分別做出介紹。

中央處理單元U1是整個測試系統(tǒng)的核心，其芯片的選擇將影響到整個系統(tǒng)的性能。經(jīng)過比較，ATmega128單片機(jī)具有先進(jìn)的RISC結(jié)構(gòu)，133條指令，大多數(shù)可以在一個時鐘周期內(nèi)完成；具有128 KB在線可重復(fù)編程FLASH，4 KB E2PROM以及4 KB的內(nèi)部SRAM；32×8位通用工作寄存器；全靜態(tài)工作，工作于16 MHz時，性能高達(dá)16 MIPS。綜上所述，考慮到ATmage128功能強(qiáng)、成本低、速度快、接口多的特點，選擇其作為中央處理單元U1，來輸出光電轉(zhuǎn)換裝置的控制信號和讀取該光電轉(zhuǎn)換裝置U4輸出的被測光所對應(yīng)的各光電流值，并根據(jù)光電流值及該光電轉(zhuǎn)換裝置的光電轉(zhuǎn)換系數(shù)計算光色性能的各測試參數(shù)和將參數(shù)結(jié)果送到顯示單元。