CN101753848B - 亮度调整装置及亮度调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭露一种亮度调整装置及亮度调整方法，其中亮度调整装置包括光模块、传感器与数字影像处理器。传感器可感测一影像信息；数字影像处理器可处理此影像信息并从中撷取一亮度值，进而基于亮度值调节光模块的发光亮度。

Description

亮度调整装置及亮度调整方法

技术领域

本发明是有关于一种电子装置，且特别是有关于一种亮度调整装置及其应用。

背景技术

近年来由于工商发达、社会进步，相对提供的产品亦主要针对便利、确实、经济实惠为主旨，因此，当前开发的产品亦比以往更加进步，而得以贡献社会。

实物投影机(Document Camera)可在任何亮度环境下使用，利用传感器的自动曝光(Auto Exposure，AE)来调整影像整体的亮度，使输出的影像不会因为使用环境光源的差异，造成输出影像过亮或过暗。

传感器的自动曝光功能是利用传感器撷取影像信息，再经过数字影像处理器(DSP)运算，针对运算的结果来调整传感器的曝光时间(Exposure time)或RGB增益值(Gain)。曝光时间增加会使影像亮度增加，RGB增益值增加时也会使影像亮度增加。

当传感器曝光时间增加时，会使传感器输出的动态影像反应速度(Framerate，FPS)变慢，造成输出动态影像会有残影的现象。

当传感器RGB增益值增加时，会使传感器输出的噪声也同时放大，造成输出影像的噪声增加严重，即信号/噪声比增加。

一般的实物投影机都配有光模块(Light module)，来当作环境光源不足时的辅助光源，而使用者在使用时都是发现影像输出已经很暗时才会开启光模块。

当输出影像很暗时，传感器的曝光时间与RGB增益值以调整至最大值，其动态影像的反应速度最慢、噪声严重。

当输出影像很暗开启光模块装置时，因传感器的曝光时间与RGB增益值已达到极值，再调整自动曝光时需要花费一些等待时间。

一般的实物投影机的光模块不具有调整亮度的功能，故当开启光模块时有可能光模块亮度加上环境光源亮度过亮的情况，传感器的曝光时间与RGB增益值已调整至最小值，造成输出影像过亮的情形。

由此可见，上述现有的产品，显然仍存在不便与缺陷，而有待加以进一步改进。为了解决上述问题，相关领域莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的方式被发展完成。因此，如何能更有效率地调整亮度，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前相关领域亟需改进的目标。

发明内容

因此，本发明的一目的是在提供一种实物投影机、亮度调整方法及亮度调整装置。

依据本发明一实施例，一种亮度调整装置包括光模块、传感器与数字影像处理器。传感器可自一待显示对象感测一影像信息；数字影像处理器可处理此影像信息并从中撷取一亮度值，进而基于亮度值调节光模块的发光亮度；在本实施例中，亮度调整装置的数字影像处理器可透过脉波宽度调变的方式去调节光模块的发光亮度。该数字影像处理器包含：一判断单元，用以判断该亮度值是否落于一预定亮度范围内，其中该预定亮度范围具有一预定亮度上限与一预定亮度下限；一控制单元，为一脉波宽度调变单元，用以发送至少一脉波给该光模块，以使该光模块基于该脉波的宽度来调整该发光亮度，其中当该亮度值不在该预定亮度范围内时，该判断单元进而判断该亮度值是否超过该预定亮度上限，当该亮度值未超过该预定亮度上限时，该控制单元逐步增加该光模块的发光亮度，直到该判断单元判定该亮度值高于该预定亮度下限为止，当该亮度值超过该预定亮度上限时，该判断单元进而判断该光模块是否开启，当该光模块开启时，该控制单元逐步降低该光模块的发光亮度，直到在该光模块未关闭时该判断单元判定该亮度值低于该预定亮度上限为止，而当该亮度值在该预定亮度范围内时，则该控制单元停止调节该光模块的发光亮度；以及一影像输出单元，用以将该处理过的影像信息输出给一投影装置，以使该投影装置将该待显示对象的一影像投射出来。

依据本发明另一实施例，一种亮度调整方法包括下列步骤：首先，自一待显示对象感测一影像信息；接着，处理该影像信息并从中撷取一亮度值，进而基于该亮度值调节一光模块的发光亮度，在本实施例可透过脉波宽度调变的方式去调光；并且将该处理过的影像信息输出给一投影装置，以使该投影装置将一影像投射出来。其中基于该亮度值调节该光模块的发光亮度还包含：判断该亮度值是否落于一预定亮度范围内，其中该预定亮度范围具有一预定亮度上限与一预定亮度下限；当该亮度值不在该预定亮度范围内时，逐步调节该光模块的发光亮度，以使该亮度值逐步逼近该预定亮度范围，其中当该亮度值在该预定亮度范围内时，停止调节该光模块的发光亮度；当该亮度值不在该预定亮度范围内时，判断该亮度值是否超过该预定亮度上限；当该亮度值未超过该预定亮度上限时，逐步增加该光模块的发光亮度，直到该亮度值高于该预定亮度下限为止；当该亮度值超过该预定亮度上限时，判断该光模块是否开启；以及当该光模块开启时，逐步降低该光模块的发光亮度，直到在该光模块未关闭时该亮度值低于该预定亮度上限为止；

依据本发明又一实施例，一种实物投影机包括光模块、传感器、数字影像处理器与影像输出单元。传感器可以自一待显示对象感测一影像信息；数字影像处理器可处理该影像信息并从中撷取一亮度值，进而基于该亮度值调节该光模块之发光亮度。影像输出单元可将该处理过的影像信息输出给一投影装置，以使该投影装置将该待显示对象的影像投射出来。在本实施例中，实物投影机的数字影像处理器可透过脉波宽度调变的方式去调节光模块的发光亮度。

综上所述，本发明的技术方案与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。通过上述技术方案，可达到相当的技术进步，并具有产业上的广泛利用价值，其具有下列优点：

(1)光模块具有自动调整光源亮度(依照环境光源亮度)功能；以及

(2)具有自动侦测环境光源亮度开关光模块装置，不需要另外增加光源传感器；

(3)低照度环境使用可提高动态影像反应速度(Frame rate)；

(4)低照度环境使用可降地噪声(Noise)的产生；

(5)具有省电效果；

(6)透过脉波宽度调变方式去调光可延长光模块寿命。

以下将以实施例对上述的说明以及接下来的实施方式做详细的描述，并对本发明的技术方案提供更进一步的解释。

附图说明

为让本发明的上述和其它目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的说明如下：

图1是依照本发明一实施例的一种亮度调整装置的方块图；以及

图2是依照本发明另一实施例的一种亮度调整方法的流程图。

【主要组件符号说明】

100：亮度调整装置        134：控制单元

110：光模块              135：数据库

120：传感器              140：影像输出单元

130：数字影像处理器      150：投影装置

131：影像转换单元        160：待显示对象

132：数据撷取单元        200：亮度调整方法

133：判断单元            201～210：步骤

具体实施方式

为了使本发明的叙述更加详尽与完备，可参照所附的附图及以下所述各种实施例，附图中相同的号码代表相同或相似的组件。另一方面，众所周知的组件与步骤并未描述于实施例中，以避免对本发明造成不必要的限制。

本发明的一技术方案是一种亮度调整装置，其可适用于实物投影机，或是广泛地运用在相关的技术环节。本技术方案的主要是在数字影像处理器中的自动曝光的调整参数部份改为调整光模块的亮度，取消调整曝光时间与RGB增益值的参数，如此可不需要改变曝光时间与RGB增益值的参数，即可不会有在低照度环境使用时反应速度变慢与噪声增加的情形。以下将搭配图1来说明此一亮度调整装置的具体实施方式。

图1是依照本发明一实施例的一种亮度调整装置100的方块图。如图所示，亮度调整装置100包括光模块110、传感器120与数字影像处理器130。传感器120可自待显示对象160感测一影像信息；数字影像处理器130处理该影像信息并从中撷取一亮度值，进而基于亮度值调节光模块110的发光亮度。

另外，亮度调整装置100可包含影像输出单元140。在结构上，影像输出单元140与投影装置150电性连接。在使用时，影像输出单元140可将该处理过的影像信息输出给投影装置150，以使投影装置150将待显示对象160的影像投射出来。

举例来说，影像输出单元140可为一数字模拟转换器用于将数字的影像信息转换成模拟信号，以便于提供给投影装置150；投影装置150可为单枪投影机或类似装置。

在本实施例中，传感器120可为光传感器、影像传感器或类似组件，内含有CCD或CMOS。传感器120所感测的影像信息为RGB格式的影像信息，数字影像处理器130包含影像转换单元131与数据撷取单元132。影像转换单元131可将RGB格式的影像信息转换成YUV格式的影像信息；数据撷取单元132可自YUV格式的影像信息中撷取亮度值(Y value)。

在其它实施例中，影像转换单元131可将RGB格式的影像信息转换成YCbCr格式的影像信息；数据撷取单元132可自YCbCr格式的影像信息中撷取亮度值(Y value)。

为了让影像输出的亮度能保持稳定，不会有过亮或过暗的问题产生，数字影像处理器130可包含判断单元133与控制单元134。判断单元133可判断亮度值是否落于一预定亮度范围内。当亮度值不在预定亮度范围内时，控制单元134可逐步调节光模块110的发光亮度，以使亮度值逐步逼近预定亮度范围。当亮度值落在预定亮度范围内时，代表投影装置150所投影的影像的亮度能保持稳定，不会有过亮或过暗的问题产生，于是控制单元134可停止调节光模块110的发光亮度。

此一预定亮度范围具有一预定亮度上限与一预定亮度下限，当亮度值不在预定亮度范围内时，判断单元133进而判断亮度值是否超过预定亮度上限；当亮度值未超过预定亮度上限时，控制单元134逐步增加光模块110的发光亮度，直到判断单元133判定亮度值高于预定亮度下限为止。藉此，亮度值可被调整至落于预定亮度范围内，使得影像输出的亮度能保持稳定。

当亮度值超过预定亮度上限时，判断单元133进而判断光模块110是否开启；当光模块110开启时，控制单元134逐步降低光模块110的发光亮度，直到在光模块110未关闭时判断单元133判定亮度值低于预定亮度上限为止。藉此，亮度值可被调整至落于预定亮度范围内，使得影像输出的亮度能保持稳定。

若光模块110发光亮度一直被降低而导致光模块110关闭时，或是在亮度值超过预定亮度上限时，光模块110却已关闭，均代表超出自动光源调整设定的能力，则亮度调整装置100相应地关闭。

上述的“预定亮度范围”及其“预定亮度上限”和“预定亮度下限”可由设计者或其它人员视实际应用弹性调整其数值。实务上，预定亮度范围可取决于一适当的环境光源亮度，使得投影装置150所投影的影像不会太亮也不会太暗。举例来说，此一适当的环境光源亮度预定亮度所对应的目标亮度值为100勒克斯(流明/平方米)，可以取该目标亮度值的±10％作为预定亮度范围，于是预定亮度上限为110勒克斯、预定亮度下限为90勒克斯，预定亮度范围从110勒克斯到90勒克斯之间。

在本实施例中，控制单元134可为一脉波宽度调变单元。该脉波宽度调变单元可发送至少一脉波给光模块110，以使光模块基于脉波的宽度来调整光模块110的发光亮度。

或者或再者，数字影像处理器130可包含数据库135。数据库135可储存一内建表，内建表记载一预定亮度范围与该预定亮度范围所对应的脉波的宽度。判断单元133可判断亮度值是否落于预定亮度范围内。当该亮度值不在该预定亮度范围内时，控制单元134可根据内建表发送脉波给光模块110，以使光模块110基于脉波的宽度来调整其发光亮度，藉以使该亮度值落在该预定亮度范围内。

在其它实施例中，控制单元134可采用电流控制方式去调整光模块110的发光亮度，熟悉此项技术者可视当时需要弹性选择之。

如上所述的影像转换单元131、数据撷取单元132、判断单元133与控制单元134等，其具体实施方式可为软件、硬件与/或轫体。举例来说，若以执行速度及精确性为首要考虑，则该些单元基本上可选用硬件与/或轫体为主；若以设计弹性为首要考虑，则该些单元基本上可选用软件为主；或者，该些单元可同时采用软件、硬件及轫体协同作业。应了解到，以上所举的这些例子并没有所谓孰优孰劣之分，亦并非用以限制本发明，熟悉此项技术者当视当时需要，弹性选择该等单元的具体实施方式。

本发明的另一技术方案是一种亮度调整方法，其可应用在实物投影机，或是广泛地运用在相关的技术环节。此一亮度调整方法可包含下列步骤：

a.感测一影像信息；

b.处理该影像信息并从中撷取一亮度值，进而基于该亮度值调节一光模块之发光亮度；

c.将该处理过的影像信息输出给一投影装置，以使投影装置将一影像投射出来。

在步骤a所感测的影像信息为一RGB格式的影像信息；在步骤b中，可将RGB格式的影像信息转换成YUV格式的影像信息，并且自YUV格式的影像信息中撷取亮度值(Y value)。

为了让影像输出的亮度能保持稳定，不会有过亮或过暗的问题产生，在步骤b中，可判断亮度值是否落于一预定亮度范围内；当亮度值不在预定亮度范围内时，逐步调节光模块的发光亮度，以使亮度值逐步逼近预定亮度范围其中当亮度值在预定亮度范围内时，停止调节光模块的发光亮度。

关于逐步调节光模块的发光亮度的方式，可透过脉波宽度调变来实现。在本实施例中，可发送至少一脉波给光模块，以使光模块基于脉波的宽度来调整其发光亮度。

或者，在步骤b中，可预载一内建表，该内建表记录一预定亮度范围与该预定亮度范围所对应的脉波的宽度；接着，判断亮度值是否落于预定亮度范围内；当亮度值不在预定亮度范围内时，根据内建表发送脉波给光模块，以使光模块基于脉波的宽度来调整其发光亮度。

为了对本亮度调整方法作更详细的阐述，请参照图2，图2是依照本发明另一实施例的一种亮度调整方法200的流程图。如图所示，亮度调整方法200包含下列步骤201～210(应了解到，在本实施例中所提及的步骤，除特别叙明其顺序者外，均可依实际需要调整其前后顺序，甚至可同时或部分同时执行)。

在步骤201感测一影像信息，进而处理该影像信息并从中撷取一亮度值(Yvalue)。在步骤202判断亮度值是否落于一预定亮度范围内，预定亮度范围从一预定亮度上限到一预定亮度下限。当亮度值不在预定亮度范围内时，在步骤203进而判断亮度值是否超过预定亮度上限。当亮度值未超过预定亮度上限时，在步骤204逐步增加光模块之发光亮度，直到步骤205判定亮度值高于预定亮度下限为止。藉此，亮度值可被调整至落于预定亮度范围内，使得影像输出的亮度能保持稳定，不会有过亮或过暗的问题产生。

至于一个能级的大小可由设计者或其它人员视实际应用弹性调整其数值。

当亮度值超过预定亮度上限时，在步骤206进而判断光模块是否开启；当光模块开启时，在步骤207逐步降低光模块的发光亮度；若步骤209判定光模块尚未关闭时，在步骤207持续地逐步降低光模块的发光亮度，直到步骤208判定亮度值低于预定亮度上限为止。

在步骤204中，所谓逐步增加光模块的发光亮度，是每次提高一个能级(level)去提升光模块的发光亮度以后，就进入步骤205，再回到步骤204；同样的在步骤207中，所谓逐步降低光模块的发光亮度，是每次提高一个能级去提升光模块的发光亮度以后，就进入步骤209、208，再回到步骤207。关于一个能级的大小可由设计者或其它人员视实际应用弹性调整其数值。

若步骤207一直降低光模块发光亮度而导致光模块关闭时，或是在亮度值超过预定亮度上限时，在步骤206光模块110却已关闭时，均代表超出自动光源调整设定的能力，在步骤210相应地停止执行亮度调整方法200。

在亮度调整方法200中，上述的“预定亮度范围”及其“预定亮度上限”和“预定亮度下限”可由设计者或其它人员视实际应用弹性调整其数值。实务上，预定亮度范围可取决于一适当的环境光源亮度，使得投影的影像不会太亮也不会太暗。举例来说，此一适当的环境光源亮度预定亮度所对应的目标亮度值为100勒克斯(流明/平方米)，可以取该目标亮度值的±10％作为预定亮度范围，于是预定亮度上限为110勒克斯、预定亮度下限为90勒克斯，预定亮度范围从110勒克斯到90勒克斯之间。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定的范围为准。

Claims (6)

1.一种亮度调整装置，其特征在于，至少包含：

一光模块；

一传感器，用以自一待显示对象感测一影像信息；

一数字影像处理器，用以处理该影像信息并从中撷取一亮度值，进而基于该亮度值调节该光模块的发光亮度，该数字影像处理器包含：

一判断单元，用以判断该亮度值是否落于一预定亮度范围内，其中该预定亮度范围具有一预定亮度上限与一预定亮度下限；

一控制单元，为一脉波宽度调变单元，用以发送至少一脉波给该光模块，以使该光模块基于该脉波的宽度来调整该发光亮度，其中当该亮度值不在该预定亮度范围内时，该判断单元进而判断该亮度值是否超过该预定亮度上限，当该亮度值未超过该预定亮度上限时，该控制单元逐步增加该光模块的发光亮度，直到该判断单元判定该亮度值高于该预定亮度下限为止，当该亮度值超过该预定亮度上限时，该判断单元进而判断该光模块是否开启，当该光模块开启时，该控制单元逐步降低该光模块的发光亮度，直到在该光模块未关闭时该判断单元判定该亮度值低于该预定亮度上限为止，而当该亮度值在该预定亮度范围内时，则该控制单元停止调节该光模块的发光亮度；以及

一影像输出单元，用以将该处理过的影像信息输出给一投影装置，以使该投影装置将该待显示对象的一影像投射出来。

2.根据权利要求1所述的亮度调整装置，其特征在于，该传感器所感测的影像信息为一RGB格式的影像信息，该数字影像处理器还包含：

一影像转换单元，用以将该RGB格式的影像信息转换成一YUV格式的影像信息；以及

一数据撷取单元，用以自该YUV格式的影像信息中撷取该亮度值。

3.根据权利要求2所述的亮度调整装置，其特征在于，该数字影像处理器还包含：

一数据库，用以储存一内建表，该内建表记录一预定亮度范围与该预定亮度范围所对应的脉波的宽度，

该控制单元更用以在当该亮度值不在该预定亮度范围内时，根据该内建表发送该脉波给该光模块，以使该光模块基于该脉波的该宽度来调整该发光亮度。

4.一种亮度调整方法，其特征在于，至少包含：

(a)自一待显示对象感测一影像信息；

(b)处理该影像信息并从中撷取一亮度值，进而基于该亮度值调节一光模块的发光亮度，其中基于该亮度值调节该光模块的发光亮度还包含：

判断该亮度值是否落于一预定亮度范围内，其中该预定亮度范围具有一预定亮度上限与一预定亮度下限；

当该亮度值不在该预定亮度范围内时，逐步调节该光模块的发光亮度，以使该亮度值逐步逼近该预定亮度范围，其中当该亮度值在该预定亮度范围内时，停止调节该光模块的发光亮度；

当该亮度值不在该预定亮度范围内时，判断该亮度值是否超过该预定亮度上限；

当该亮度值未超过该预定亮度上限时，逐步增加该光模块的发光亮度，直到该亮度值高于该预定亮度下限为止；

当该亮度值超过该预定亮度上限时，判断该光模块是否开启；以及

当该光模块开启时，逐步降低该光模块的发光亮度，直到在该光模块未关闭时该亮度值低于该预定亮度上限为止；以及

(c)将该处理过的影像信息输出给一投影装置，以使该投影装置将该待显示对象的一影像投射出来。

5.根据权利要求4所述的亮度调整方法，其特征在于，该影像信息为一RGB格式的影像信息，步骤(b)包含：

将该RGB格式的影像信息转换成一YUV格式的影像信息；以及

自该YUV格式的影像信息中撷取该亮度值。

6.根据权利要求4所述的亮度调整方法，其特征在于，步骤(b)还包含：

预载一内建表，该内建表记录一预定亮度范围与该预定亮度范围所对应的脉波的宽度；

判断该亮度值是否落于该预定亮度范围内；以及

当该亮度值不在该预定亮度范围内时，根据该内建表发送该脉波给该光模块，以使该光模块基于该脉波的该宽度来调整该发光亮度。

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