一種用于醫療顯示器的背光控制系統和控制方法與流程

本發明屬于醫療顯示器技術領域，尤其是一種用于醫療顯示器的背光控制系統和控制方法。

背景技術：

顯示器滿足了人們生活、工作中對畫面顯示的需求。顯示器使用的場景不同，則對圖像顯示的要求不同、對顯示的圖像所采用的校正方法不同。

醫療顯示器是一種專門用于醫療領域的專業顯示器，與其他顯示器相比，它有自己不同的特點：亮度高、分辨率高、穩定性高以及滿足醫學數字圖像通信標準DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine，醫學數字成像和通信)第14部分的灰度顯示標準函數等等。如：診斷類顯示器用于顯示灰階圖像，往往要求高分辨率、高對比度、高亮度、及經過DICOM校正；手術室用顯示器面向內窺鏡等前端成像設備，用于顯示手術輔助信息等彩色圖像，要求分辨率適中、亮度一般，及經過GAMMA(伽馬)校正。

一幅醫學灰階圖像可能被印在膠片上，也有可能存儲在電腦主機上被不同的電子顯示設備顯示，如何確保一幅醫學灰階圖像在不同的設備上顯示出來，且使顯示出的信息和效果都一樣，這就需要一個統一的標準。為此，1984年，由美國放射學會(ACR)和國際電氣制造業協會(NEMA)組成的醫學數字圖像和通訊標準聯合委員會，推出了“醫學數字圖像通訊標準”，簡稱DICOM標準。DICOM標準的第14部分給出了一個“灰度標準顯示函數”(GSDF)，該函數依據人眼的視覺特性，給出了一個醫療顯示器的亮度與JND指數之間的對應關系。

為了達到圖像亮度要求，醫療顯示器背光系統需使用大量大功率發光元件，因此，背光系統占顯示器的絕大部分功率消耗。為了節能降耗，現一般都是從背光上入手，想辦法降低背光的亮度。有一種技術將背光劃分成多個區域，每個區域的背光亮度根據對應區域所需顯示的圖像亮度進行自動調節。這種方法能夠通過降低背光亮度達到節能的效果，但背光亮度降低后，圖像整體亮度也降低了，用戶看到的圖像效果變差，部分圖像細節也會損失。

技術實現要素：

本發明所解決的技術問題在于提供一種用于醫療顯示器的背光控制系統和控制方法，背光控制系統包括傳感器模塊及其外圍電路、主芯片、DDR控制器模塊、電源轉換模塊和輸出控制模塊，通過傳感器模塊探測使用人員是否在感應范圍內，從而控制主芯片對醫療顯示器的液晶屏輸出高電平或低電平，實現了對醫療顯示器背光的節能控制，有效延緩顯示器在亮度、對比度上的衰弱，同時保證醫療圖像的最佳顯示。

實現本發明目的的技術解決方案為：

一種用于醫療顯示器的背光控制系統，包括：

傳感器模塊及其外圍電路，用于采集人體運動紅外信號，并將信號傳輸至主芯片；

主芯片，用于接收并處理傳感器模塊傳輸來的人體運動紅外信號，獲得人體運動紅外數據，并將該信號和數據傳輸給DDR控制器模塊，并控制電源轉換模塊向顯示器輸出所需電壓；

DDR控制器模塊，用于存儲人體運動紅外信號和人體運動紅外數據；

電源轉換模塊，用于將輸入電壓轉換為主芯片和醫療顯示器的液晶屏所需電壓并輸出；

輸出控制模塊，用于輸出液晶屏驅動信號和背光控制信號；

所述電源轉換模塊、DDR控制器模塊、輸出控制模塊和傳感器模塊及其外圍電路均與主芯片相連，電源轉換模塊和輸出控制模塊均與醫療顯示器的液晶屏相連。

進一步的，本發明的用于醫療顯示器的背光控制系統，所述主芯片為BIS0001芯片。

進一步的，本發明的用于醫療顯示器的背光控制系統，所述傳感器模塊包括熱釋電紅外傳感器。

進一步的，本發明的用于醫療顯示器的背光控制系統，所述熱釋電紅外傳感器設置有光學系統。

進一步的，本發明的用于醫療顯示器的背光控制系統，所述光學系統為菲涅爾透鏡。

進一步的，本發明的用于醫療顯示器的背光控制系統，所述傳感器模塊的外圍電路包括放大電路、濾波電路、信號處理電路和接口電路，所述放大電路、濾波電路、信號處理電路和接口電路均與傳感器模塊相連。

一種用于醫療顯示器的背光控制方法，包括以下步驟：

步驟1：傳感器模塊探測在感應范圍內是否有使用人員，并將該探測結果傳輸至主芯片，若探測到感應范圍內有使用人員，則轉到步驟2，若探測到感應范圍內無使用人員，則轉到步驟4；

步驟2：主芯片控制電源轉換模塊向醫療顯示器的液晶屏輸出高電平，液晶屏正常工作，同時主芯片開啟延時模式；

步驟3：若使用人員一直在傳感器模塊感應范圍內，則主芯片保持輸出高電平，當使用人員離開傳感器模塊感應范圍時，主芯片設置延時時間并開始延時計時，延時計時結束時，主芯片控制電源轉換模塊關閉高電平并向液晶屏輸出低電平，轉到步驟1；

步驟4：主芯片控制電源轉換模塊向液晶屏輸出低電平，液晶屏進入待機狀態，同時主芯片設置傳感器封鎖時間并開始計時，在封鎖時間內，傳感器模塊不進行探測，封鎖時間計時結束時，轉到步驟1。

進一步的，本發明的用于醫療顯示器的背光控制方法，步驟3中的延時時間為10秒。

進一步的，本發明的用于醫療顯示器的背光控制方法，步驟4中的封鎖時間為10秒。

本發明采用以上技術方案與現有技術相比，具有以下技術效果：

1、本發明的背光控制系統采用傳感器模塊采集數據并控制主芯片的電平輸出，實現了對醫療顯示器背光的節能控制；

2、本發明的背光控制方法采用傳感器封鎖時間，實現了傳感器感應和封鎖間隔工作，能夠有效抑制負載切換過程中產生的干擾；

3、本發明的背光控制方法采用主芯片延時模式，實現了傳感器感應的重復觸發；

4、本發明的背光控制方法能夠有效延緩醫療顯示器在亮度和對比度上的衰弱，有助于醫療圖像的最佳顯示。

附圖說明

圖1是本發明的用于醫療顯示器的背光控制系統的結構示意圖；

圖2是本發明的用于醫療顯示器的背光控制系統的主芯片原理圖；

圖3是本發明的用于醫療顯示器的背光控制系統的背光控制原理圖；

具體實施方式

下面詳細描述本發明的實施方式，所述實施方式的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施方式是示例性的，僅用于解釋本發明，而不能解釋為對本發明的限制。

一種用于醫療顯示器的背光控制系統，其結構如圖1所示，包括傳感器模塊及其外圍電路、主芯片、DDR控制器模塊、電源轉換模塊和輸出控制模塊，所述電源轉換模塊、DDR控制器模塊、輸出控制模塊和傳感器模塊及其外圍電路均與主芯片相連，電源轉換模塊和輸出控制模塊均與醫療顯示器的液晶屏相連。其中：

傳感器模塊及其外圍電路，用于采集人體運動紅外信號，并將信號傳輸至主芯片。傳感器模塊包括熱釋電紅外傳感器，所述熱釋電紅外傳感器設置有光學系統，光學系統為菲涅爾透鏡，可以將人體輻射的紅外線聚焦到熱釋電紅外探測元上，同時也產生交替變化的紅外輻射高靈敏區和盲區，以適應熱釋電紅外傳感器要求信號不斷變化的特性。熱釋電紅外傳感器是本發明方法中的核心器件，它可以把人體的運動紅外信號轉換為電信號以供熱釋電紅外傳感器模塊外圍電路使用。

外圍電路包括放大電路、濾波電路、信號處理電路和接口電路，所述放大電路、濾波電路、信號處理電路和接口電路均與傳感器模塊相連，外圍電路可接收熱釋電紅外傳感器發出的電信號并將該信號進行處理并發送至主芯片。

放大電路和濾波電路把熱釋電紅外傳感器輸出的微弱的電信號分別進行放大和濾波處理，信號處理電路對電信號進行延遲、比較處理并輸出給接口電路，接口電路將電信號以電平信號方式發到主芯片，通過主芯片的數據處理輸出控制信號，對顯示器背光進行控制，最終實現節能控制。

主芯片為BIS0001芯片，如圖2所示，BIS0001芯片由運算放大器、電壓比較器、狀態控制器、延遲時間定時器以及封鎖時間定時器等構成的數模混合專用集成電路。所述主芯片用于接收并處理傳感器模塊傳輸來的人體運動紅外信號，獲得人體運動紅外數據，并將該信號和數據傳輸給DDR控制器模塊，并控制電源轉換模塊向顯示器輸出所需電壓。

主芯片的工作過程為：首先，根據實際需要利用運算放大器OP1組成傳感信號預處理電路，將信號放大，然后耦合給運算放大器OP2，再進行第二級放大，同時將直流電位抬高為VM≈0.5VDD后，將輸出信號V2送到由比較器COP1和COP2組成的雙向鑒幅器，檢出有效觸發信號Vs。由于VH≈0.7VDD、VL≈0.3VDD，所以，當VDD＝5V時，可有效抑制±1V的噪聲干擾，提高系統的可靠性。COP3是一個條件比較器，當輸入電壓Vc<VR(VR≈0.2VDD)時，COP3輸出為低電平封住了與門U2，禁止觸發信號Vs向下級傳遞；而當Vc>VR時，COP3輸出為高電平，進入延時周期。當A端接“0”電平時，在Tx時間內任何V2的變化都被忽略，直至Tx時間結束，即所謂不可重復觸發工作方式。當Tx時間結束時，Vo下跳回低電平，同時啟動封鎖時間定時器而進入封鎖周期Ti。在Ti時間內，任何V2的變化都不能使Vo跳變為有效狀態，即高電平，可有效抑制負載切換過程中產生的各種干擾。

DDR控制器模塊，用于存儲人體運動紅外信號和人體運動紅外數據。

電源轉換模塊，用于將輸入電壓轉換為主芯片和醫療顯示器的液晶屏所需電壓并輸出。

輸出控制模塊，用于輸出液晶屏驅動信號和背光控制信號。

相應的，本發明還提出一種用于醫療顯示器的背光控制方法，如圖3所示，包括以下步驟：

步驟1：傳感器模塊探測在感應范圍內是否有使用人員，并將該探測結果傳輸至主芯片，若探測到感應范圍內有使用人員，則轉到步驟2，若探測到感應范圍內無使用人員，則轉到步驟4；

步驟2：主芯片控制電源轉換模塊向醫療顯示器的液晶屏輸出高電平，液晶屏正常工作，同時主芯片開啟延時模式；

步驟3：若使用人員一直在傳感器模塊感應范圍內，則主芯片保持輸出高電平，當使用人員離開傳感器模塊感應范圍時，主芯片設置延時時間10秒并開始延時計時，延時計時結束時，主芯片控制電源轉換模塊關閉高電平并向液晶屏輸出低電平，轉到步驟1；

步驟4：主芯片控制電源轉換模塊向液晶屏輸出低電平，液晶屏進入待機狀態，同時主芯片設置傳感器封鎖時間10秒并開始計時，在封鎖時間內，傳感器模塊不進行探測，封鎖時間計時結束時，轉到步驟1。

以上所述僅是本發明的部分實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進，這些改進應視為本發明的保護范圍。