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)?；谏鲜隼碚?，本文結(jié)合單片機設(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單片機具有先進的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128KB在線可重復(fù)編程FLASH，4KBE2PROM以及4KB的內(nèi)部SRAM,；32×8位通用工作寄存器,；全靜態(tài)工作,，工作于16MHz時,，性能高達16MIPS。綜上所述,，考慮到ATmage128功能強、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。

　　數(shù)據(jù)傳送單元U2采用RS232,，以將ATmega128中的數(shù)據(jù)傳送至PC,；由于AVR的USART本身并不是標準的RS232C接口，因此,，在電路上還需做一定的轉(zhuǎn)換才能與PC機通信,，主要應(yīng)解決兩個問題：其一是AVR的USART本身只配了TXD，RXD兩根信號線,；其二是AVR的USART本身的輸出是TTL／CMOS兼容的電平,，采用的是正邏輯。

　　因此,，利用MAX232為電平轉(zhuǎn)換芯片來設(shè)計電平邏輯轉(zhuǎn)換電路與PC機通信,。

　　程序下載接口U3采用ISP來用于ATmega128程序的下載。由于采用了ISP技術(shù),，所以,，在用器件實現(xiàn)預(yù)定功能時，省去了專門的編程設(shè)備對器件進行單獨編程的環(huán)節(jié),，從而簡化了設(shè)計過程,。而且在利用ISP技術(shù)進行功能修改時，能夠在不從系統(tǒng)中取下器件的情況下直接對芯片進行重新編程,，因而設(shè)計調(diào)整驗證十分方便,，可及時處理那些設(shè)計過程中無法預(yù)料的邏輯變動,，可大大縮短系統(tǒng)的設(shè)計與調(diào)試周期。

　　光電轉(zhuǎn)換裝置U4用于獲得被測光在測試點對應(yīng)的光電流值,。它采用圓筒狀結(jié)構(gòu),，圓筒頂部設(shè)置有漫光片(漫光片的作用是對探頭的光譜匹配進行修正),，數(shù)字光敏芯片S9706設(shè)置在圓筒底部,。由于S9706是高性能多波段感光芯片，可自動完成A／D轉(zhuǎn)換,，且最大可測光照度可調(diào),，因此，整個過程可得到簡化,。圖2為光電轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)圖。

　　顯示單元U5選用NOKIA5110點陣LCD,，體積小,，采用串口與單片機通信，串口速率高達4b／s,。

　　供電單元U6為U1,，U2，U4,，U5,，U7供電，它可將鋰電池3．7V電壓轉(zhuǎn)換到3．3V的工作電壓,。

　　U7為外部時鐘晶振,。考慮到ATmega128內(nèi)部時鐘晶振的不精確性,，故采用精確性好的4MHz外部時鐘晶振,。

　　普通無源按鍵U8，用于光源波長等數(shù)據(jù)的輸入,，是手持式測量裝置的輸入部分,。

　　中斷按鍵包括菜單按鍵，可與中央處理單元模塊普通I／O口相連,，用于一些參數(shù)的查看和功能的設(shè)置,；模式選擇按鍵MODE與中央處理單元模塊中斷輸入口相連，用于不同制式之間的切換選擇,；消除環(huán)境光干擾按鍵ZERO與中央處理單元中斷輸入口相連,，用于消除環(huán)境光的干擾；靜止按鍵HODE與中央處理單元中斷輸入口相連,，用于停止裝置的實時性,，靜止的顯示上次測試的結(jié)果,；菜單按鍵MENU與中央處理單元中斷輸入口相連，用于打開菜單,。測試系統(tǒng)電路如圖3所示。

　　3系統(tǒng)工作流程

　　軟件程序分為單片機ATmega128端和手持終端界面,；前者利用CVAVR用C編寫程序,，將光電轉(zhuǎn)換裝置輸入的光電流按照一定的算法進行處理，并顯示結(jié)果,。具體軟件流程圖如圖4所示,，其中例程1和例程2將同時進行。

　　手持測試裝置的界面采用C#編寫的圖形用戶界面,，是得到測試光色參數(shù)的直接途徑,，用戶通過按鍵選擇相應(yīng)參數(shù)進行測試后，其測試結(jié)果將顯示在相應(yīng)的表格里,。

　　4結(jié)語

　　本文設(shè)計了針對激光顯示的手持式測量儀,，并利用光源波長單一，漂移小等特點實現(xiàn)了激光顯示的高精度測量,，在參考標準精度為0．1％的情況下,，預(yù)計其精度可達到1％以下，此精度已遠遠高于國家要求的4％的標準,。

　　該測量儀克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足之處,，在測試前無需對光電轉(zhuǎn)換裝置的光譜靈敏度曲線與標準顏色匹配曲線進行擬合，這在很大程度上實現(xiàn)了低成本,。系統(tǒng)驗證結(jié)果證明,，該單點測試系統(tǒng)可以低成本實現(xiàn)光色性能的便攜式高精度測量，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,。