CN101825835A - 微型投影机及其光源调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及微型投影机领域，公开了一种微型投影机及其光源调整方法。本发明中，通过光传感器感知工作环境的亮度，并相应地调整光源的亮度，可以在基本保持显示效果的前提下降低耗电量。可以通过改变光源电流或改变光源负载时间来实现光源亮度的调整，光源光功率或光源负载时间的最大减少量应当限制在20％以内。

Description

微型投影机及其光源调整方法

技术领域

本发明涉及微型投影机领域，特别涉及微型投影机的驱动技术。

背景技术

微型投影机是一种类似烟盒大小的便携装置，它利用光源所发出的一定光量的光，将光调制器之类的显示装置中产生的图像放大投射到前方屏幕。

把这样的微型投影机应用到手机之类的移动设备的时候，因为电池容量的限制，使用时间会受到限制。为了增加移动设备的使用时间，可以采用加大电池容量的办法，不过这种办法会导致移动设备体积和重量的增加。

另一种办法是减少移动设备各部件的耗电量。在各部件中，作为微型投影机中核心部件的光学引擎耗电量很大，如何减少光学引擎的耗电量非常重要。特别是那些使用液晶的光学引擎，其光源的耗电量相当大，所以须采取降低耗电量的手段。

目前的微型投影机光源的亮度可以以手动的方式调整，调整结束后会一直保持固定的亮度，直到下一次被调整。本发明的发明人发现，微型投影机经常会被移动到不同的场景下工作，而不同的场景下环境光亮度很可能是不同的，如果光学引擎以相同的亮度工作在不同的场景，会引起宝贵的电力被浪费的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微型投影机及其光源调整方法，在保证显示效果的前提下降低耗电量。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种微型投影机，包括：

光调制器，用于产生影象画面；

多个光源，用于照射光调制器；

光传感器，用于感应工作环境的亮度；

驱动装置，用于驱动光源和光调制器，根据光传感器所感知的亮度调整光源的亮度。

本发明的实施方式还提供了一种微型投影机的光源调整方法，包括以下步骤：

感应微型投影机工作环境的亮度；

根据所感应的工作环境亮度调整光源的亮度。

本发明实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于：

通过光传感器感知工作环境的亮度，并相应地调整光源的亮度，可以在基本保持显示效果的前提下降低耗电量。

进一步地，将光源光功率的最大减少量限制在20％以内，可以保证显示效果不会被显著地影响。

进一步地，将光源负载时间的最大减少量限制在20％以内，投射影像不会模糊到可以被人眼识别出的程度。

进一步地，使用激光或LED光源，便于光源亮度的调整。

附图说明

图1是根据本发明设计的微型投影机的驱动装置的简略图；

图2是根据本发明设计的微型投影机构造的简略图；

图3是场时序驱动方法的简略图；

图4是本发明第一实施方式中场时序示意图；

图5是本发明第二实施方式中场时序示意图；

图6是本发明第三实施方式中光源调整方法流程示意图；

图7是本发明第四实施方式中光源调整方法流程示意图。

具体实施方式

在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，本领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。

本发明第一实施方式涉及一种微型投影机。图2是根据本发明设计的微型投影机的构造简略图。

如图2所示，光源(10)照射的光利用集光透镜(20)集光入射到光调制器(60)，光调制器(60)把入射的固定量的光通过调整透过率或反射率，来达到最终输出影像画面的作用。光调制器形成的影像通过投射透镜(70)扩大投射到屏幕(50)，使用户看到屏幕上形成的影像画面。此外，光传感器捕捉微型投影机工作时的周边环境亮度，传递给驱动装置。驱动装置根据上述亮度信息调节光源的光输出量。

微型投影机投射的影像成像在屏幕上，用户观看屏幕反射的成像画面，所以工作时周边环境的亮度会影响影像画面的质量。这是因为微型投影机投射的光到达屏幕之前受到周边环境光的干扰，对比度下降。所以周边环境亮度越高，投射光的亮度也应当越高，这样才能清楚地看到屏幕反射的影像画面。

同样道理，在周边环境较暗的场所，投射光的亮度即使不高，用户也可以清楚地看到屏幕反射的影像。所以微型投影机的光输出量要是可以随着周边环境的亮度而改变，就可以降低整体电力消耗。

图1是根据本发明设计的微型投影机的驱动装置构造简略图。

微型投影机的驱动装置(30)由图像处理器，控制集成电路(IntegratedCircuit，简称“IC”)，光源驱动器(Light Source Driver)构成。

影像帧通过图像处理器输入到控制IC，控制IC起着和视频处理器一样的作用。控制IC把输入的影像帧送到光调制器(60)制作影像，同时也控制光源驱动器以达到上述影像帧和光源发光的同步。

光传感器的作用是探测周边环境光的亮度，并把探测值发送到控制IC。光传感器一般使用光敏二极管(Photo Diode)，光敏二极管是把射入的光转换为电信号的元件，射入到光敏二极管的光量会随着周边环境的亮度而变化，流过该光敏二极管的电流也随之变化，从而可以从该电流的大小判断周边亮度。可以理解，也可以使用其它类型的光传感器来感应工作环境的亮度，例如光电池、光敏三级管等等。

投射到屏幕的影像的亮度全取决于光源(10)射出的光量。特别对于微型投影机来说，光源体积要小、输出光量要高。激光光源和发光二级管(LightEmitting Diode，简称“LED”)光源就是此类光源。两者都是小体积低耗电、输出高光量的光源。激光有着更高的能效比，LED则有着价格低廉的优点。

本发明各实施方式中的光源是R.G.B三原色LED或者激光。现有技术中使用的高压汞灯或荧光灯作为光源，但高压汞灯或荧光灯很难调整光量，不太适用本发明。激光或LED的光量容易调整，适用于本发明。

光调制器(60)是指将入射的光线进行选择性通过、阻断或改变光径来形成影像图片的元件。光调制器(60)的典型实例有数字微镜器件(DigitalMicromirror Device，简称“DMD”)、液晶显示(Liquid Crystal Display，简称“LCD”)元件、硅基液晶(Liquid Crystal On Silicon，简称“LCOS”)等等。

DMD是用在数字光处理(Digital Light Processing，简称“DLP”)投影机的元件，它利用场时序(field sequential)的驱动方式，使用与像素数量一样多的矩阵形态排列的数码镜(DIGITAL MIRROR)。DLP是指从光源照射出的光用数码镜来调节光径，并用隔板反射来达到渐变(Gradation)或形成图象的投影仪。

液晶显示元件(LCD)是指选择性地开/关液晶来形成图象的元件。使用LCD元件的投影机中，有直视型(direct-view)、投射型以及反射型。直视型投影是液晶显示元件后面的背景光通过LCD面板形成图象并可以直接观察的方式；投射型投影是将通过液晶显示元件形成的图象利用投射透镜放大后投射到屏幕，观察从屏幕反射的图象的方式；反射型与投射型的结构基本相同，区别之处在于，反射型在LCD下面基板上设有反射膜，反射的光线被放大投射到屏幕上。

LCOS属于反射型液晶显示，它将以往液晶显示端的两面基板中的下方基板由透明的玻璃改为硅基板，从而用反射型方式运作。

上述的光调制器分为单色型和彩色型。单色型为了能体现色彩，在三原色上各安装一个光调制器，从而需要三个光调制器。单色型光调制器有着结构比较简单的优点。

彩色型光调制器只使用一个光调制器，它采用把时间分成三等分的场时序的驱动方法，所以不需要3个单色光调制器，但是结构复杂、制作比较困难。因为只用到一个光调制器、整体的光学引擎体积会变小，所以很适合用于本发明各实施方式中的微型投影机。

本发明实施方式中的微型投影机驱动装置适用于上述所有光调制器。

图3是场时序驱动方式的简略图。如图3所示，场时序驱动方式是把帧时间(Frame time)3等分，分成各Red(红)/Green(绿)/Blue(蓝)的子帧，在各子帧的时间中分别驱动不同颜色数据的显示方式。

这种驱动方式像动画片一样，用快速的帧速率显示多个画面，利用残影达到连续流畅的效果。利用色相中3个原色以快速的帧速率观看，就能体现出混合色。

在图3中帧区间分成三个子帧，但是R/G/B的三区间和子帧并不一致，而是有着t时间的间距。

间距t是光调制器把存贮器中以前帧的影像删除，把新帧的对应各原色的影像数据保存到存贮器的时间。在子帧区间内，除了上述的时间t，就是实际把各对应三原色制作成影像的时间，本发明实施方式中把这段时间叫做负载(Duty)。

光调制器只在负载区间制造影像，所以光源要协同负载区间发光。在t区间发出的光因为会降低影像的对比度，所以要阻断。

如图3所示，负载区间的四边形的高是光功率。所以在负载区间输出的光量和图4中表示负载的四边形面积成比例。就是说负载区间越宽光功率越大，光输出的量会增加，反之会减少。一般来说，R/G/B三个负载各要加载整个帧时间的30％，3个t的区间之和要达到整个帧时间的10％左右。

本实施方式中，光调制器以场时序方式驱动，驱动装置通过改变光源的负载时间长短来调整光源的亮度，在时序上如图4所示，图4中斜线阴影的区域是时间上被缩减后的负载。

改变负载减少光量的情况下最大减少20％为好，这是因为减少20％以上时投射的影像会模糊到人眼可以识别的程度。周边环境完全变暗时R/G/B各色的负载会成帧区间的24％。负载减少意味着对R/G/B各色的光源工作时间(on time)减少，每个原色的负载由全帧时间的30％减少到24％。随之耗电会减少20％左右。

本发明第二实施方式涉及一种微型投影机。第二实施方式与第一实施方式基本相同，区别主要在于：

在第一实施方式中，驱动装置通过改变光源的负载时间长短来调整光源的亮度。

然而在第二实施方式中，驱动装置通过改变光源的输入电流大小来调整光源的亮度。输入电流大小直接决定了光功率的大小。在时序上如图5所示，图5中斜线阴影的区域是光功率被降低后的负载。

光源的输出量可以通过较少输入的电流量来降低，周边环境完全变暗时光功率最大减少20％为好，和负载一样，要是减少最超过20％投射影像的模糊就会达到人眼可以识别的程度。

在本发明的其它实施方式中，还可以同时改变光源的负载时间长短和光源的输入电流大小，此时光源的负载时间长短和光源的输入电流大小的调整幅度要更谨慎地控制，以免出现投射影像的亮度降低过度的情况。

本发明第三实施方式涉及一种微型投影机的光源调整方法，其流程如图6所示。

在步骤601中，微型投影机通过光传感器感应当前工作环境的亮度。

此后进入步骤602，根据测得的亮度计算光源的目标负载值。具体地说是工作环境越暗目标负载值越低，但两者之间并不一定是线性关系，并且光源负载时间的最大减少量为额定负载时间的20％，这样投射影像不会模糊到可以被人眼识别出的程度。

此后进入步骤603，将光源的负载调整为目标负载值。此后回到步骤601进行下一个周期的调整。

步骤602和步骤603实现了根据所感应的工作环境亮度调整光源的亮度，即通过改变光源的负载时间长短来调整光源的亮度。

本实施方式是与第一实施方式相对应的方法实施方式，本实施方式可与第一实施方式互相配合实施。第一实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式中。

本发明第四实施方式涉及一种微型投影机的光源调整方法，其流程如图7所示。

在步骤701中，微型投影机通过光传感器感应工作环境的亮度。

此后进入步骤702，根据测得的亮度计算光源的目标电流值。具体地说是工作环境越暗目标电流值越低，但两者之间并不一定是线性关系，并且光源光功率的最大减少量为额定光功率的20％，这样投射影像不会模糊到可以被人眼识别出的程度。

此后进入步骤703，将光源的电流调整为目标电流值。此后回到步骤701进行下一个周期的调整。

步骤702和步骤703实现了根据所感应的工作环境亮度调整光源的亮度，即通过改变光源的电流大小来调整光源的亮度。

本实施方式是与第二实施方式相对应的方法实施方式，本实施方式可与第二实施方式互相配合实施。第二实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第二实施方式中。

本发明的方法实施方式可以以软件、硬件、固件等等方式实现。不管本发明是以软件、硬件、还是固件方式实现，指令代码都可以存储在任何类型的计算机可访问的存储器中(例如永久的或者可修改的，易失性的或者非易失性的，固态的或者非固态的，固定的或者可是换的介质等等)。同样，存储器可以例如是可编程阵列逻辑(Programmable Array Logic，简称“PAL”)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称“RAM”)、可编程只读存储器(Programmable Read Only Memory，简称“PROM”)、只读存储器(Read-Only Memory，简称“ROM”)、电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable ROM，简称“EEPROM”)、磁盘、光盘、数字通用光盘(Digital Versatile Disc，简称“DVD”)等等。

虽然通过参照本发明的某些优选实施例，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (14)

1.一种微型投影机，其特征在于，包括：

光调制器，用于产生影象画面；

多个光源，用于照射所述光调制器；

光传感器，用于感应工作环境的亮度；

驱动装置，用于驱动所述光源和光调制器，根据所述光传感器所感知的亮度调整所述光源的亮度。

2.根据权利要求1所述的微型投影机，其特征在于，所述驱动装置通过改变所述光源的输入电流大小来调整所述光源的亮度。

3.根据权利要求2所述的微型投影机，其特征在于，所述光源光功率的最大减少量为额定光功率的20％。

4.根据权利要求1所述的微型投影机，其特征在于，所述光调制器以场时序方式驱动。

5.根据权利要求4所述的微型投影机，其特征在于，所述驱动装置通过改变所述光源的负载时间长短来调整所述光源的亮度。

6.根据权利要求5所述的微型投影机，其特征在于，所述光源负载时间的最大减少量为额定负载时间的20％。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的微型投影机，其特征在于，所述光传感器为光敏二极管。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的微型投影机，其特征在于，所述光调制器是以下之一：

液晶显示元件、数字微镜器件、硅基液晶。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的微型投影机，其特征在于，所述光源包括激光光源或发光二级管光源。

10.一种微型投影机的光源调整方法，其特征在于，包括以下步骤：

感应微型投影机工作环境的亮度；

根据所感应的工作环境亮度调整光源的亮度。

11.根据权利要求10所述的微型投影机的光源调整方法，其特征在于，所述调整光源的亮度的步骤中，通过改变所述光源的输入电流大小来调整所述光源的亮度。

12.根据权利要求11所述的微型投影机的光源调整方法，其特征在于，所述光源光功率的最大减少量为额定光功率的20％。

13.根据权利要求10所述的微型投影机的光源调整方法，其特征在于，通过改变所述光源的负载时间长短来调整所述光源的亮度。

14.根据权利要求13所述的微型投影机的光源调整方法，其特征在于，所述光源负载时间的最大减少量为额定负载时间的20％。

Images