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TWI412871B - 具有自動調整投影亮度功能的投影裝置及方法 - Google Patents

具有自動調整投影亮度功能的投影裝置及方法 Download PDF

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TWI412871B TW099136649A TW99136649A TWI412871B TW I412871 B TWI412871 B TW I412871B TW 099136649 A TW099136649 A TW 099136649A TW 99136649 A TW99136649 A TW 99136649A TW I412871 B TWI412871 B TW I412871B
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ying xiong Huang
Hsing Chu Wu
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Description

具有自動調整投影亮度功能的投影裝置及方法
本發明涉及一種具有自動調整投影亮度功能的投影裝置及方法。
現有技術下，針對投影儀投影亮度問題的解決都是利用在投影儀投影過程中，獲取光源所發出的部分有效光線，針對該有效光線進行處理，根據處理的結果來調整光源的亮度，從而改善投影儀投影亮度的問題。然而，獲取光源的部分有效光線，會直接導致光能量的損耗，從而間接影響投影儀的投影亮度。
本發明的主要目的在於提供一種具有自動調整投影亮度功能的投影裝置及方法，通過一偏振分光鏡透射部分光線至一光學感測器來調整投影的亮度，從而解決上述的問題。
本發明提供一種具有自動調整投影亮度功能的投影裝置，該投影裝置包括有光源、電源、影像顯示器、鏡頭模組，該電源用於向光源進行供電，該鏡頭模組用於對影像顯示器提供的圖像進行投影；該投影裝置還包括：偏振分光鏡，用於接收光源投射來的光線，並反射部分光線至影像顯示器，透射部分光線；光線檢測單元，用於偵測透射來的光線對應的數位值，並將其與一預設值比 較，根據比較結果產生一控制信號；電源控制器，用於根據該控制信號控制電源來調整光源的亮度，直至該透射的部分光線對應的數位值達到預設值。
本發明還提供一種具有自動調整投影亮度功能的投影裝置，該投影裝置包括有三種不同顏色的光源結構、電源、三個影像顯示器、三個偏振分光鏡、一鏡頭模組及一合光元件，該合光元件用於將三個影像顯示器所提供的影像合成至鏡頭模組進行投影；該三個偏振分光鏡，用於分別接收光源結構投射來的光線，並反射部分光線至影像顯示器，透射部分光線；該投影裝置還包括：光線檢測單元，用於分別偵測透射來的光線對應的數位值，並將其與一預設值比較，根據比較結果產生對應的控制信號；電源控制器，用於分別根據對應的控制信號控制電源的輸出來調整三種不同顏色的光源機構投射出來的光線亮度，直至該三個偏振分光鏡分別透射出的部分光線對應的數位值達到預設值。
本發明還提供一種投影裝置自動調整投影亮度的方法，該投影裝置包括有光源、電源、影像顯示器、鏡頭模組、偏振分光鏡、光線檢測單元及電源控制器，該方法包括以下步驟：偏振分光鏡接收光源投射來的光線，並反射部分光線至影像顯示器，透射部分光線；光線檢測單元偵測透射來的光線對應的數位值，並將其與一預設值比較，根據比較結果產生一控制信號；電源控制器根據該控制信號控制電源的輸出來調整光源的亮度，直至該透射的部分光線對應的數位值達到預設值。
本發明的具有自動調整投影亮度功能的投影裝置，通過利用一偏 振分光鏡將光源投射來的光線中很少的一部分進行透射，光學感測器通過感測該透射的光線來調整投影亮度，從而既可以避免光損耗，也可以解決投影亮度的問題。
1，1a‧‧‧投影裝置
101‧‧‧光線檢測單元
80‧‧‧控制模組
81‧‧‧類比/數位轉換器
82‧‧‧比較器
70‧‧‧信號處理模組
72‧‧‧濾波器
71‧‧‧放大器
60‧‧‧光學感測器
31‧‧‧影像顯示器
90‧‧‧電源控制器
20‧‧‧電源
10‧‧‧光源
33‧‧‧偏振分光鏡
32‧‧‧鏡頭模組
40‧‧‧色輪結構
10a‧‧‧光源1
10b‧‧‧光源2
10c‧‧‧光源3
102a‧‧‧光源結構1
102b‧‧‧光源結構2
102c‧‧‧光源結構3
40a‧‧‧色輪結構1
40b‧‧‧色輪結構2
40c‧‧‧色輪結構3
31a‧‧‧影像顯示器1
31b‧‧‧影像顯示器2
31c‧‧‧影像顯示器3
60a‧‧‧光學感測器1
60b‧‧‧光學感測器2
60c‧‧‧光學感測器3
50‧‧‧合光元件
33a‧‧‧偏振分光鏡1
33b‧‧‧偏振分光鏡2
33c‧‧‧偏振分光鏡3
圖1係本發明的具有自動調整投影亮度功能的投影裝置的第一示意圖；圖2係本發明的具有自動調整投影亮度功能的投影裝置的第二示意圖；圖3係本發明的具有自動調整投影亮度功能的投影裝置的第三示意圖；圖4係本發明的投影裝置自動調整投影亮度的方法流程圖。
如圖1所示，為具有自動調整投影亮度功能的投影裝置1，該投影裝置1包括一光源10、一電源20、一電源控制器90、一光線檢測單元101、一影像顯示器31、一鏡頭模組32及一偏振分光鏡(PBS，Polarization Beam Splitter)33。該電源20用於通過電源控制器90對光源10進行供電，以控制光源10發光。在本實施方式中，電源20經電源控制器90輸出的電壓或功率不同會導致光源所發出的光線的亮度不同。
該偏振分光鏡33用於將入射的光線經由內部結構反射光線至影像顯示器31及透射部分光線。該影像顯示器31用於提供圖像。該鏡頭模組32用於將影像顯示器31提供的圖像進行投影。
該光源10用於向偏振分光鏡33投射一光線L1。該偏振分光鏡33將投射來的光線L1的部分光線L3反射至影像顯示器31，並透射出另外部分光線L2。該影像顯示器31反射產生一光線L4至鏡頭模組32。該鏡頭模組32根據影像顯示器31投射來的光線L4投射影像。在本實施方式中，該影像顯示器31為反射式矽基液晶顯示器(LCOS，Liquid Crystal on Silicon)。
該光線檢測單元101用於偵測透射來的光線L2對應的數位值，並將其與一預設值比較，根據比較結果產生一控制信號。
在本實施方式中，該光線檢測單元101包括一光學感測器60、一信號處理模組70及一控制模組80。該光學感測器60用於感測透射來的光線L2，產生一感測信號。在本實施方式中，該光學感測器60為微機電系統(MEMS，Micro Electro Mechanical System)光學感測器。該光源為LED白光光源或白熾燈泡等發出無顏色的光。在其他實施方式中，該光源10也可為發光二極體或鐳射二極體等各種光源。
該信號處理模組70包括一放大器71及一濾波器72。該放大器71用於對光學感測器60所產生的感測信號進行放大。該濾波器72用於對放大後的感測信號進行過濾產生一類比信號。
該控制模組80包括一模擬/數位轉換器81及比較器82。該類比/數位轉換器81用於將濾波器72產生的類比信號轉換為一數位信號。該比較器82將該數位信號與一預設值進行比較，根據比較的結果產生一控制信號。
該電源控制器90用於根據該控制模組80所產生的控制信號控制電源20的輸出來調整光源10的照射亮度，直至光線L2對應的數位值達到預設值。在本實施方式中，該電源控制器90可根據脈寬調製(PWM，Pulse-Width Modulation)設置一些週期性的脈衝信號來控制電源20開啟或關閉光源10，從而控制光源10所發出的光線的亮度。在其他實施方式中，該電源控制器90也可採用無段式調光的方式來調整光源10所發出的光線的強度。
如圖2所示，在本發明的第二實施方式中，該投影裝置1還包括一色輪結構40。該色輪結構40可旋轉的設置於光源10與偏振分光鏡33之間，用於使得光源10發出的白色光線透過該色輪結構40投射出非白色的顏色光線至偏振分光鏡33。該非白色的顏色光線的顏色與色輪結構40中所設置的彩色濾光片的顏色有關。在本實施方式中，該色輪結構40設置有三種顏色的濾光片分別為紅色濾光片、綠色濾光片及藍色濾光片，該三種顏色的濾光片在色輪結構40旋轉過程中，依次與光源10對準，從而使得光源10投射出的光線透過該色輪結構40後依次投射出紅綠藍三種顏色光線至偏振分光鏡33。
如圖3所示，在本發明的第三實施方式中，該投影裝置1包括有三種不同顏色的光源結構102a、102b、102c、三個影像顯示器31a、31b、31c、三個光學感測器60a、60b、60c及合光元件50。在本實施方式中，該三種不同顏色的光源結構102a、102b、102c分別為紅色光源結構、綠色光源結構及藍色光源結構。該紅色光源結構由一白色光源及一包括紅色濾光片的色輪結構組成，該綠色 光源結構由一白色光源及一包括綠色濾光片的色輪結構組成，該藍色光源結構由一白色光源及一包括藍色濾光片的色輪結構組成。在另一實施方式中，該紅色光源結構為一紅色光源、該綠色光源結構為一綠色光源，該藍色光源結構為一藍色光源。
該三個白色光源10a、10b、10c分別投射光線至對應的色輪結構40a、40b、40c後透射出三種顏色光線L1至對應的偏振分光鏡33a、33b、33c。該偏振分光鏡33a、33b、33c分別將投射來的光線L1反射部分光線L3，透射部分光線L2。該光線L3分別垂直投射至對應的影像顯示器31a、31b、31c。該影像顯示器31a、31b、31c分別反射光線L4至一合光元件50。該合光元件50用於將三個影像顯示器31a、31b、31c投射來的影像畫面合成一體至鏡頭模組32來投射影像。該三個光學感測器60a、60b、60c用於分別感測透射來的光線L2，產生一感測信號。該信號處理模組70分別對該三個感測信號進行放大及過濾，產生類比信號。該控制模組80將該類比信號轉換為數位信號，並分別將該三個數位信號與預設的數位信號進行比較，根據比較的結果產生三個控制信號。該電源控制器90分別根據三個控制信號調整電源的功率或電壓等來調整三個白色光源10a、10b、10c的照射亮度，直至來自於白色光源10a、10b、10c中的透射光線L2對應的數位信號達到預設值。
如圖4所示，為本發明的投影裝置自動調整投影亮度的方法流程圖。
該光源10投射光線L1至偏振分光鏡33(步驟S701)。
該偏振分光鏡33反射部分光線L3至影像顯示器31，投射部分光線L2(步驟S702)。
該光線檢測單元101偵測透射來的光線L2對應的數位值，並將其與一預設值比較，根據比較結果產生一控制信號(步驟S703)。
該電源控制器90根據該控制信號控制電源20的輸出來調整光源10的照射亮度，直至光線L2對應的數位值達到預設值(步驟S704)。
1‧‧‧投影裝置
101‧‧‧光線檢測單元
80‧‧‧控制模組
81‧‧‧類比/數位轉換器
82‧‧‧比較器
70‧‧‧信號處理模組
72‧‧‧濾波器
71‧‧‧放大器
60‧‧‧光學感測器
31‧‧‧影像顯示器
90‧‧‧電源控制器
20‧‧‧電源
10‧‧‧光源
33‧‧‧偏振分光鏡
32‧‧‧鏡頭模組

Claims (10)

  1. 一種具有自動調整投影亮度功能的投影裝置，該投影裝置包括有光源、電源、影像顯示器、鏡頭模組，該電源用於向光源進行供電，該鏡頭模組用於對影像顯示器提供的圖像進行投影；其改良在於：該投影裝置還包括：偏振分光鏡，用於接收光源投射來的光線，並反射部分光線至影像顯示器，透射部分光線，其中，該透射的部分光線與反射的部分光線垂直；光線檢測單元包括光學感測器、信號處理模組及控制模組，該光學感測器用於感測透射來的光線，產生一感測信號，該信號處理模組包括放大器及濾波器，該放大器用於對光學感測器所產生的感測信號進行放大，該濾波器用於對放大後的感測信號進行過濾產生一類比信號，該控制模組包括類比/數位轉換器及比較器，該類比/數位轉換器用於將濾波器產生的類比信號轉換為一數位信號，該比較器將該數位信號與一預設值進行比較，根據比較的結果產生一控制信號；電源控制器，用於根據該控制信號控制電源來調整光源的亮度，直至該透射的部分光線對應的數位值達到預設值。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之具有自動調整投影亮度功能的投影裝置，其中，該投影裝置還包括一設置於光源與偏振分光鏡間的色輪結構，該色輪結構包括一系列顏色濾光片，在色輪機構旋轉過程中，該一系列的顏色濾光片依次與光源對準，使得光源透射 出來的光線透過該色輪結構後依次投射出不同顏色的光線至偏振分光鏡。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之具有自動調整投影亮度功能的投影裝置，其中，該光源為LED白光光源、白熾燈泡、發光二極體、或鐳射光源。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之具有自動調整投影亮度功能的投影裝置，其中，該光學感測器為微機電投影裝置光學感測器。
  5. 一種具有自動調整投影亮度功能的投影裝置，其改良在於：該投影裝置包括有三種不同顏色的光源結構、電源、三個影像顯示器、三個偏振分光鏡、一鏡頭模組及一合光元件，該合光元件用於將三個影像顯示器所提供的影像合成至鏡頭模組進行投影；該三個偏振分光鏡，用於分別接收光源結構投射來的光線，並反射部分光線至影像顯示器，透射部分光線，其中，該透射的部分光線與反射的部分光線垂直；該投影裝置還包括：光線檢測單元包括光學感測器、信號處理模組及控制模組，該光學感測器用於分別感測透射來的光線，產生一感測信號，該信號處理模組包括放大器及濾波器，該放大器用於分別對光學感測器所產生的感測信號進行放大，該濾波器用於分別對放大後的感測信號進行過濾產生一類比信號，該控制模組包括類比/數位轉換器及比較器，該類比/數位轉換器用於分別將濾波器產生的類比信號轉換為一數位信號，該比較器分別將該數位信號與一預設值進行比較，根據比較的結果產生一控制信號；電源控制器，用於分別根據對應的控制信號控制電源的輸出來調整三種不同顏色的光源機構投射出來的光線亮度，直至該三個偏 振分光鏡分別透射出的部分光線對應的數位值達到預設值。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之具有自動調整投影亮度功能的投影裝置，其中，該三種顏色的光源機構分別為紅色光源結構、綠色光源結構及藍色光源結構。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之具有自動調整投影亮度功能的投影裝置，其中，該紅色光源結構為一紅色光源，該綠色光源結構為一綠色光源及該藍色光源結構為一藍色光源。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之具有自動調整投影亮度功能的投影裝置，其中，該紅色光源結構由一白色光源及一包括紅色濾光片的色輪結構組成，該綠色光源結構由一白色光源及一包括綠色濾光片的色輪結構，該藍色光源結構由一白色光源及一包括藍色濾光片的色輪結構組成。
  9. 一種投影裝置自動調整投影亮度的方法，該投影裝置包括有光源、電源、影像顯示器、鏡頭模組、偏振分光鏡、光線檢測單元及電源控制器，其改良在於：該方法包括以下步驟：偏振分光鏡接收光源投射來的光線，並反射部分光線至影像顯示器，透射部分光線，其中，該透射的部分光線與反射的部分光線垂直；光線檢測單元感測透射來的光線，產生一感測信號，對所產生的感測信號進行放大，對放大後的感測信號進行過濾產生一類比信號，將產生的類比信號轉換為一數位信號，將該數位信號與一預設值進行比較，根據比較的結果產生一控制信號；電源控制器根據該控制信號控制電源的輸出來調整光源的亮度，直至該透射的部分光線對應的數位值達到預設值。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之投影裝置自動調整投影亮度的方法，其中，該投影裝置還包括一設置於光源與偏振分光鏡間的色輪結構，該方法還包括以下步驟：光源投射的白色光線經色輪結構後透射出帶顏色的光線至偏振分光鏡。
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