帶檢測裝置的投影顯示器用調光方法、裝置及該投影顯示器的製作方法

2023-09-22 19:46:45

專利名稱：帶檢測裝置的投影顯示器用調光方法、裝置及該投影顯示器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種投影顯示器用調光方法及裝置；特別是一種光感應式投影顯示器用調光方法、裝置，以及該投影顯示器。
背景技術：
目前在重建動態影像數據時，常見的顯示器不外乎陰極射線管(CRT)顯示器、液晶顯示器(LCD)、等離子顯示器等固定尺寸的顯示器、以及非固定尺寸的投影顯示器。對於40時以下的家用尺寸，無論從價格還是佔用體積的角度考慮，目前都以液晶顯示器與等離子顯示器等平面顯示器較佔市場優勢。另一方面，在需要將影像數據放大至較大區域觀賞時，固定尺寸的平面顯示裝置隨面板面積增大，出現瑕疵的機率倍增，產品合格率迅速下降，因此製造成本大幅度提升；並且當製造地在亞洲而欲銷往歐洲或美洲時，隨著產品尺寸的增大，運輸成本與運輸過程的損壞率也急劇倍增。與之相反，投影顯示器僅需改變屏幕與機箱的大小，無論電路板還是光機本身尺寸均未明顯增大，因此在大尺寸的顯示領域，仍以投影顯示器為主。
此外，隨著消費者個人意識的提升，因家庭布置而有特殊尺寸需求時，液晶顯示器或等離子顯示器不可能為消費者量身定做特定尺寸產品，而投影顯示器則僅需裁切屏幕與機箱大小，並在安裝時進行調校，即可輕鬆滿足消費者的需求，沒有任何困難。所以展望未來，投影顯示器仍有相當的發展空間。
進一步考慮，目前投影顯示器中常用的光源，是以高壓放電燈泡為主。其結構如圖1所示，系在燈泡殼體10中充有氣體水銀、金屬氧化物、金屬滷化物或鈉元素等，並藉由在兩電極12間施加上萬伏特的高壓啟動，以激勵電子躍遷發光。
但由於高壓會使電極中的分子游離，電極在長期使用下將逐漸遭侵蝕而變短，兩電極間距隨之增長，若僅施加固定的啟動電壓，將使可積聚於電極尖端的電荷減少，形成於電極間的電場減弱，當距離超過一預定值後，燈泡將無法再被點亮而報廢。即使讓啟動電壓從一開始就增高，也會因同時讓侵蝕電極的效應增強而造成不必要的電能損耗，而且也未必能延長使用壽命。
因此，如圖2所示的第448702號臺灣發明專利公開了一種高壓放電燈控制裝置，其以一檢流裝置23檢測流經高壓放電燈泡22的電流量，當測量值因電極間距加大而使電流降低至預定數值以下時，則反饋至處理裝置24以增高電源21的啟始電壓。也即，在燈泡剛被啟用、電極間距較短時，僅施加一較低的高壓作為啟動電壓；等燈泡工作至接近其使用壽命時，再施加一較高的高壓啟動，以確保燈泡仍能被正確點亮，從而有效增長燈泡的使用壽命。
但是，在投影顯示器的產品中，並不是只有作為光源的燈泡會影響投出的影像亮度；相反，所有光束行經的光路組件，均有一透光(或反光)率存在，該數值通常也會因長期暴露於紫外光或受熱等因素而漸趨劣化。換言之，單純保持燈泡發光強度在一特定範圍，仍無法保證觀看者獲得的投射影像亮度達到預期效果。
因此，如何在經過一段時間後，正確測量此時可顯示的照度，並且調節該照度至預期的明亮程度，甚至在燈泡或中間的光路組件已經老化至不堪使用時，預先警示提醒使用者進行更換保養等維修作業，確保影像呈現的明亮度符合預期要求，無疑是值得深入研究的。
此外，針對例如LCD投影顯示器，其中的紅色、綠色和藍色晶胞本身的老化速率也不相同，換言之，經過例如三年的使用後，對於同樣光源所發出的紅、綠、藍各色光束，在途經LCD光機而接受空間信號調製時，所受到的光衰減程度各不相同，也造成顯示畫面的色彩飽和度偏離原先預設的理想狀況；如何正確解析各色晶胞的老化程度，分別針對各色晶胞施加對應其老化程度的補償信號，確保預定的色彩飽和度，也是值得投注心力的目標。
另如圖3所示的第95102229號臺灣發明專利申請案，業已提出在投影顯示器3中加裝一光檢測裝置34，藉以擷取使用者以例如一雷射二極體光筆(圖中未示)或發光二極體指示器投射於顯示屏33的信號的結構設計；若能以與此相同的結構，達成更進一步的功效，則可更進一步提高該產品的競爭力。

發明內容
本發明要解決的技術問題之一是，提供一種可確保投射光束照度的方法。
本發明要解決的另一技術問題是，提供一種可在投影顯示器需維修保養時提供警示的方法。
本發明要解決的再一技術問題是，提供一種可調整投影顯示器投射光束照度的裝置。
本發明要解決的又一技術問題是，提供一種可確保投影顯示器投射光束照度的裝置。
本發明要解決的更一技術問題是，提供一種可確保投影顯示器色彩飽和度的裝置。
本發明要解決的還一技術問題是，提供一種可確保投影光束照度的投影顯示器。
本發明要解決的另一技術問題是，提供一種在需要維修保養時，能提供警示的投影顯示器。
本發明要解決的又一技術問題是，提供一種可確保顯示器色彩飽和度的投影顯示器。
按照本發明提供的帶檢測裝置的投影顯示器用調光方法，其中所述投影顯示器包括一具有一高壓放電燈泡的光源、一以一激勵信號驅動所述光源發光的處理裝置、一調製來自所述光源所發光束的光機、一供將來自所述光機調製光束投射其上的顯示屏及一輸出信號至所述處理裝置的光檢測裝置，所述方法包括下列步驟a)由所述處理裝置激勵所述光源發光；b)以所述光檢測裝置擷取來自所述光源所發的光束，並轉換為一測量信號輸出至所述處理裝置；c)將來自所述光檢測裝置的測量信號與一預定數值比較，並在所述測量信號低於所述預定數值時，增強所述激勵信號。
本發明帶檢測裝置的投影顯示器用調光方法還具有如下附屬技術特徵該方法還包括於所述步驟b)之前，由所述處理裝置輸出一預定校準數據信號至所述光機的步驟d)。所述步驟b)的所述光檢測裝置擷取所述顯示屏上的所述調製光束照度。
所述步驟c)還包括在增強所述激勵信號前，檢驗所述測量信號與所述預定數值差距是否高於一警示門檻的次步驟c1)，及當所述差距大於所述警示門檻時，發出一警示的一次步驟c2)。
按照本發明提供的帶檢測裝置的投影顯示器用調光裝置，其中所述投影顯示器包括一具有一高壓放電燈泡的光源、一輸出一激勵信號驅動所述光源發光的電源、一調製來自所述光源所發光束的光機、一供將來自所述光機調製光束投射其上的顯示屏及一光檢測裝置，該調光裝置用於控制一高壓放電燈泡的發光強度，其包括一介於所述電源及所述光源之間的調整電路；及一用於接收來自所述光檢測裝置擷取所述光源所發光束而轉換出的一測量信號、將所述測量信號與一預定數值比較、並在所述測量信號低於所述預定數值時輸出一控制信號至所述調整電路，藉以選擇由所述電源驅動所述光源的激勵信號的處理裝置。
按照本發明提供的投影顯示器，包括一具有一高壓放電燈泡的光源；一調製來自所述光源所發光束的光機；一供將來自所述光機調製光束投射其上的顯示屏；一擷取來自所述光源所發光束並轉換為測量信號輸出的光檢測裝置；及一以一激勵信號驅動所述光源發光、並接收來自所述光檢測裝置測量信號、且在將所述測量信號與一預定數值比較而發現所述測量信號低於所述預定數值時增強所述激勵信號的處理裝置。
本發明的投影顯示器還具有如下附屬技術特徵還包括一電源及一位於所述電源和所述光源之間、並受所述處理裝置調控的調整電路，藉此提供所述激勵信號。
在本發明給出的一種優選實施例中，所述光檢測裝置為一電耦合組件攝影機。
所述光檢測裝置朝向所述顯示屏，藉此擷取所述顯示屏的照度。
還包括一介於所述光機與所述顯示屏之間，供在一容許來自所述光機的調製光束投射至所述顯示屏的投射狀態與一將所述調製光束改變路徑朝向入射至所述光檢測裝置的校準位置間切換的切換裝置。
在本發明給出的另一種優選實施例中，所述光檢測裝置為一光電池。
按照本發明提供的投影顯示器調光方法、裝置及該投影顯示器，由於通過擷取光源所發光束的強度，反饋調整激勵信號而控制光源的發光，不僅可確保投射光束的照度，並且在光源已經接近無法增強的極限時，無論是光路組件老化或光源老化，均可提供預警，完全解決上述所有技術問題。


圖1是現有投影機用的高壓放電燈泡的結構示意圖；圖2是第448702號臺灣發明專利的結構方框圖；圖3是第95102229號臺灣發明專利申請的結構透視示意圖；圖4是現有投影機的結構示意圖；圖5是本發明投影顯示器第一優選實施例的結構示意圖；圖6是本發明帶檢測裝置的投影顯示器用調光方法的第一優選實施例的流程圖；圖7是本發明投影顯示器的第二優選實施例的結構示意圖。
主要組件符號說明3、4、4』…投影顯示器 9…電源10…殼體12…電極21…電源 22、300、400、400』…高壓放電燈泡23…檢流裝置 24、31、41、41』…處理裝置30、40、40』…光源32、42、42』…光機33、43、43』…顯示屏 34、44…光感測裝置44』…光電池 45…記憶裝置46…調整電路 47』…切換裝置50～58…步驟
具體實施例方式有關本發明的前述及其它技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖給出的優選實施例的詳細說明中，將可清楚地呈現。
目前常見的投影顯示器，例如LCOS、LCD或DLP投影顯示器等，如圖4所示，均包括一光源30、處理裝置31、光機32及一顯示屏33。其中光源30均具有一高壓放電燈泡300；處理裝置31則可輸出一激勵信號驅動該光源30發光；光機32由所接收之一影像數據信號驅動，調製來自該光源30的光束，使光機32中各晶胞位置所投射出的光強弱對應於影像數據信號；顯示屏33是供把來自光機32調製光束投射於其上，以呈現對應於該影像數據信號的影像數據。
按照本發明提供的帶檢測裝置的投影顯示器，參見圖5，作為本發明的第一優選實施例，與現有技術相比，該投影顯示器4增加了一光檢測裝置44。在本優選例中，光檢測裝置44針對顯示屏43的光強度進行檢測，並將檢測信號輸出至處理裝置41的電耦合組件(CCD)攝影機。
本發明投影顯示器用調光方法的第一優選實施例如圖6所示，系先於步驟50由處理裝置41控制電源狀態而激勵所述高壓放電燈泡400發光；處理裝置41則於步驟51輸出一預定校準數據信號至光機42，讓光機42以預訂調製條件，例如讓光束完全通過而投射至顯示屏43上。並於步驟52以光檢測裝置44擷取來自該光源40所發、照射至顯示屏43的光束強度，而轉換為一測量信號輸出至處理裝置41。
由於光檢測裝置44所檢測的投射光束強度，即代表從燈泡400的發光狀態、以及經由各光路組件到顯示屏43的整體光吸收狀態的總和，因此由處理裝置41於步驟53將光檢測裝置44所提供的檢測信號與一預定數值比較，獲得兩者的差距，並據此分析顯示屏43上所呈現的光束亮度是否不足而需提升該照度。如果亮度已經符合標準而無需增強，則直接進入步驟58，完成調光、結束校準，可以開始放映節目。
相反，若顯示屏43上的光束亮度不足，則進一步在步驟54判斷顯示屏43上所呈現的光束亮度是否已經達到一個預定警示門檻，如果仍高於該門檻，表示投射光束亮度雖不足，但仍未達到需警示的程度，則在步驟55單純由處理裝置41控制介於電源9與燈泡400間的調整電路46而增強激勵信號，提升燈泡400的亮度；並重複上述步驟，直到亮度足夠為止。
反之，則代表燈泡400壽命將達到使用壽命，或者光路組件已經過度老化，以致透光度即將劣化至無法補償的程度；因此必須於步驟56發出警示，提醒使用者儘快更換燈泡400或對光路組件維修保養。隨後，於步驟57判斷目前所施加於燈泡400的電能是否已達上限；倘若此時仍有上調空間，則也進入步驟55，加強燈泡400的發光；若已達上限則直接進入步驟58終止校準。
當然，本領域的普通技術人員很容易理解，上述步驟51、52、53三者並無因果關係，即使先進行步驟53的檢測，隨後才點亮燈泡400或驅動光機42；或是先驅動光機42再點燈400或檢測，均可實施。此外，也可設置一記憶裝置45，供儲存前次使用時的激勵信號大小，這樣使每次開機都可以從前次的最終使用狀態開始調光。
另一方面，若欲降低成本，本發明的光檢測裝置並不是必須選用攝影機，而可採用如圖7第二優選實施例的光電池44』之類的組件，且檢測的標的也不限於顯示屏43』，而可提前在光機42』與顯示屏43』之間設置一切換裝置47』，切換裝置47』在圖中虛線的投射狀態位置時，並不妨礙光束的投射路徑，而允許來自該光機42』的調製光束投射至該顯示屏43』；若切換至實線所示的校準位置，將會把調製光束的路徑改變，朝入射至光電池44』的方向前進，同樣可以順利檢測得到燈泡的發光狀態數據而反饋控制發光強度。
此外，如以液晶板作為光機中的空間調製模塊時，為補償其紅、綠、藍三色晶胞老化程度不同所造成色彩飽和度問題，也可選擇以例如彩色攝影機作為光檢測裝置，並分別記錄三種色彩各自呈現照度的衰減情況，以在輪流呈現各色光的畫面時，分別給予燈泡不同強度的激勵信號，從而讓光源發光亮度以不同程度增強，預先補償目前呈現色光的衰減，藉以保持預定的色彩飽和度。
根據上述內容，可藉助這種反饋控制的設計，隨時根據需求調整投影顯示器的投射光束照度、確保投射光束照度在理想狀態、並且在投影顯示器需維修保養時可提供警示，甚至確保顯示器老化後的色彩飽和度，從而解決本發明所欲解決的所有技術問題。
上述優選實施例僅供說明本發明之用，而並非對本發明的限制。本領域的普通技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍內指引下，還可做出各種變形和變換，因此所有等同技術方案皆屬於本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種帶檢測裝置的投影顯示器用調光方法，其中所述投影顯示器包括一具有一高壓放電燈泡的光源、一以一激勵信號驅動所述光源發光的處理裝置、一調製來自所述光源所發光束的光機、一供將來自所述光機調製光束投射其上的顯示屏及一輸出信號至所述處理裝置的光檢測裝置，所述方法包括下列步驟a)由所述處理裝置激勵所述光源發光；b)以所述光檢測裝置擷取來自所述光源所發的光束，並轉換為一測量信號輸出至所述處理裝置；及c)將來自所述光檢測裝置的測量信號與一預定數值比較，並在所述測量信號低於所述預定數值時，增強所述激勵信號。
2.根據權利要求1所述的帶檢測裝置的投影顯示器用調光方法，其特徵在於還包括於所述步驟b)之前，由所述處理裝置輸出一預定校準數據信號至所述光機的步驟d)。
3.根據權利要求2所述的帶檢測裝置的投影顯示器用調光方法，其特徵在於所述步驟b)的所述光檢測裝置擷取所述顯示屏上的所述調製光束照度。
4.根據權利要求1所述的帶檢測裝置的投影顯示器用調光方法，其特徵在於所述步驟c)還包括在增強所述激勵信號前，檢驗所述測量信號與所述預定數值差距是否高於一警示門檻的次步驟c1)，及當所述差距大於所述警示門檻時，發出一警示的一次步驟c2)。
5.一種帶檢測裝置的投影顯示器用調光裝置，其中所述投影顯示器包括一具有一高壓放電燈泡的光源、一輸出一激勵信號驅動所述光源發光的電源、一調製來自所述光源所發光束的光機、一供將來自所述光機調製光束投射其上的顯示屏及一光檢測裝置，該調光裝置用於控制一高壓放電燈泡的發光強度，其包括一介於所述電源及所述光源之間的調整電路；及一用於接收來自所述光檢測裝置擷取所述光源所發光束而轉換出的一測量信號、將所述測量信號與一預定數值比較、並在所述測量信號低於所述預定數值時輸出一控制信號至所述調整電路，藉以選擇由所述電源驅動所述光源的激勵信號的處理裝置。
6.一種投影顯示器，包括一具有一高壓放電燈泡的光源；一調製來自所述光源所發光束的光機；一供將來自所述光機調製光束投射其上的顯示屏；一擷取來自所述光源所發光束並轉換為測量信號輸出的光檢測裝置；及一以一激勵信號驅動所述光源發光、並接收來自所述光檢測裝置測量信號、且在將所述測量信號與一預定數值比較而發現所述測量信號低於所述預定數值時增強所述激勵信號的處理裝置。
7.根據權利要求6所述的投影顯示器，其特徵在於還包括一電源及一位於所述電源和所述光源之間、並受所述處理裝置調控的調整電路，藉此提供所述激勵信號。
8.根據權利要求6所述的投影顯示器，其特徵在於所述光檢測裝置為一電耦合組件攝影機。
9.根據權利要求6所述的投影顯示器，其特徵在於所述光檢測裝置朝向所述顯示屏，藉此擷取所述顯示屏的照度。
10.根據權利要求6所述的投影顯示器，其特徵在於還包括一介於所述光機與所述顯示屏之間，供在一容許來自所述光機的調製光束投射至所述顯示屏的投射狀態與一將所述調製光束改變路徑朝向入射至所述光檢測裝置的校準位置間切換的切換裝置。
11.根據權利要求10所述的投影顯示器，其特徵在於所述光檢測裝置為一光電池。
全文摘要
一種投影顯示器用調光方法、裝置及該投影顯示器，在校準時先由光源投射出一測試光束，並藉由一光檢測裝置檢測該投射光束的照度，從而調整驅動該光源的電源，確保投影顯示器的整體照度符合預期需求，並且不必預先過度提高電源輸出，有效延長光源的使用壽命；並且該系統的硬體並未較現有結構增添複雜構件，從而在價格與結構方面，都具有良好競爭力，大幅度提升現有產品的功效。
文檔編號H04N5/74GK1862364SQ200610087498
公開日2006年11月15日 申請日期2006年6月13日 優先權日2006年6月13日
發明者張家榮, 溫俊裕, 莊嘉明, 張 誠 申請人:張家榮, 溫俊裕, 莊嘉明