CN102681317B - 场序彩色立体投影机的光源装置及其光源控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种场序彩色立体投影机的光源装置及其光源控制方法。所述光源装置包括一发光模块及一控制模块。所述发光模块包括数个半导体发光单元。所述控制模块电连接所述发光模块，用以控制所述半导体发光单元选择性地发光以周期地产生数个色段及一遮黑段，所述遮黑段的无色部分是由所述控制模块关闭所述半导体发光单元而产生，其中所述半导体发光单元的总驱动功率等于所述发光模块的额定功率。因此，本发明解决背景技术中光源在遮黑段中仍持续发光而造成能量浪费的问题，并能提高色段的驱动功率，以改善投影影像的质量。

Description

场序彩色立体投影机的光源装置及其光源控制方法

技术领域

本发明涉及一种光源装置及光源控制方法，特别是涉及一种安装在场序彩色立体投影机中的光源装置及其光源控制方法。

背景技术

场序彩色立体投影机利用交替投影左、右眼影像，并撘配立体眼镜上的液晶交替切换，以使使用者的左、右眼能正确地对应接收左、右眼影像以达到立体影像的效果。目前液晶反应时间约2ms，因此顺序投影的影像间需有2ms的间隔，以避免左、右眼影像相互干扰。目前的投影机中，光源多采用卤素灯泡，以持续提供白炽光。投影机可利用色轮上形成遮黑区域，以遮挡光线，避免光线被投射出去；投影机亦可借由控制数字微镜器件(DigitalMicromirror Device，DMD)来达到避免光线在立体眼镜的液晶切换时，光线被投射出去的效果。无论何者，光源在此液晶切换期间内均持续消耗能量，造成不必要的浪费。

此外，基于电源管理目的，光源多具有额定功率，在一周期时间内消耗固定的能量。因为公知投影机的光源在前述液晶切换期间内仍持续消耗能量，所以整体有效用来投影的能量下降，造成投影影像亮度不足。并且公知立体眼镜多有色偏的问题，若以DMD调整各色光的相对投影亮度以改善色偏情形，将再降低有效用来投影的能量效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：为了弥补现有技术的不足，提供一种光源装置，安装在一场序彩色立体投影机中，借由在无需发光的时候关闭半导体发光单元，以避免浪费，且节省的能量可用来提升投影亮度或改善色偏。

本发明的光源装置采用以下技术方案：

所述光源装置包括一发光模块及一控制模块。所述发光模块包括数个半导体发光单元，用以分别发射不同色光。所述控制模块电连接所述发光模块，用以控制所述数个半导体发光单元选择性地发光以周期地产生数个色段及一遮黑段，所述遮黑段的无色部分是由所述控制模块关闭所述数个半导体发光单元而产生。其中，所述发光模块具有一额定功率，所述数个半导体发光单元的总驱动功率等于所述额定功率。因此，所述光源装置能利用所述发光模块于所述遮黑段中节省的能量，用来提升投影亮度或改善色偏，而不会超过额定功率。

本发明的光源控制方法采用以下技术方案：

所述光源控制方法安装在一场序彩色立体投影机中的光源装置，所述光源装置包括一控制模块及一发光模块，所述发光模块电连接所述控制模块并包括数个半导体发光单元，例如本发明的光源装置。所述光源控制方法在无需发光的时候关闭半导体发光单元，以避免浪费，且节省的能量可用来提升投影亮度或改善色偏。

本发明的光源控制方法包括：利用所述控制模块控制所述数个半导体发光单元选择性地发光以周期地产生数个色段，其中所述发光模块具有一额定功率，所述数个半导体发光单元的总驱动功率等于所述额定功率；以及利用所述控制模块关闭所述数个半导体发光单元，配合所述数个色段以周期地产生一遮黑段的无色部分。同样地，所述光源控制方法能利用所述发光模块在所述遮黑段中节省的能量，用来提升投影亮度或改善色偏，而不会超过额定功率。

根据上述技术方案，本发明的光源装置及其光源控制方法至少具有下列优点及有益效果：本发明的光源装置及其光源控制方法能避免不必要的发光所造成的浪费，例如避免在立体眼镜液晶切换期间内不必要的发光，从而能将节省的能量用来提升投影亮度或改善色偏；也就是说，本发明的光源装置及其光源控制方法能充分利用发光能量，提升有效用来投影的能量效率。

关于本发明的优点与精神可以借由以下的发明详述及附图得到进一步的了解。

附图说明

图1是本发明的实施例的光源装置，安装在场序彩色立体投影机中的示意图；

图2是发光模块发光时序及驱动电流分布图；

图3是本发明的实施例的光源控制方法的流程图。

其中，附图标记说明如下：

具体实施方式

请参考图1，图1是本发明的实施例的光源装置12，安装在场序彩色立体投影机1中的示意图。场序彩色立体投影机1还包括混光元件14、DMD 16及数个透镜18、20。光源装置12包括发光模块122及控制模块124。光源装置12产生所需的色光，进入混光元件14，再经透镜18投射在DMD 16上，经由DMD 16调制光线以通过透镜20投影至屏幕22上。在本实施例中，发光模块122包括三个半导体发光单元1222、1224、1226，在本实施例中分别为红光发光二极管1222、绿光发光二极管1224及蓝光发光二极管1226，用以分别发射红光、绿光及蓝光；但在实作上半导体发光单元的设置数量及所发射的色光，均依产品设计而定，本发明不以此为限。控制模块124电连接发光模块122，用以控制半导体发光单元1222、1224、1226选择性地发光。

场序彩色立体投影技术主要利用交错投影左、右眼视频帧(video frame)在屏幕22上，使得使用者能借助立体眼镜观看以产生立体影像的视觉效果。因此，控制模块124控制半导体发光单元1222、1224、1226周期性发光以形成视频帧。请参考图2，图2是发光模块122发光时序及驱动电流分布图。其中，图2绘示出两个发光周期，也就是两个视频帧的时间长度，在本实施例中，以120Hz的帧频为例，单一视频帧的时间长度约为8.33mm，一个3D视频帧包括两个视频帧，故其时间长度约为16.7ms；另外，图2中以水平虚线表示发光模块122在其额定功率下的平均驱动电流。控制模块124控制半导体发光单元1222、1224、1226选择性地发光以周期地产生数个色段1222a、1224a、1226a、1228a及遮黑段1230。所述色段分别为红色段1222a，由红光发光二极管1222单独发光形成、绿色段1224a，由绿光发光二极管1224单独发光形成、蓝色段1226a，由蓝光发光二极管1226单独发光形成、以及白色段1228a，由红光发光二极管1222、绿光发光二极管1224及蓝光发光二极管1226同时发光形成。遮黑段1230包括无色部分1230a及1230b及同步信号1228b。遮黑段1230的无色部分1230a、1230b是由控制模块124关闭半导体发光单元1222、1224、1226而产生。同步信号1228b作为与场序彩色立体投影机1撘配使用的立体眼镜的液晶切换的触发信号，以使左、右眼视频帧能被正确地接收，在本实施例中，同步信号1228b是由控制模块124控制半导体发光单元1222、1224、1226同时发光而产生，即产生白光，但本发明不以此为限。补充说明的是，在本实施例中，前述各色段1222a、1224a、1226a、1228a的排列顺序不以此为限；并且遮黑段1230原则上是位在视频帧之间，故以视频帧顺序整体而言，其位置自可定义位在视频帧的前端或末端，不再赘述。

在本实施例中，在每一个发光周期中，即每一个视频帧中，红色段1222a、绿色段1224a及蓝色段1226a的时间长度各为整个视频帧的时间长度的1/5，约为1.67ms；遮黑段1230的时间长度为立体眼镜液晶切换的时间长度，以目前液晶技术而言，液晶反应时间约为2ms；白色段1228a的时间长度则为整个视频帧的时间长度扣除前述时间长度，约为1.33ms。如图2所示，在本实施例中，因在遮黑段1230期间内，无投影需求，故除了产生同步信号1228b外，半导体发光单元1222、1224、1226均呈关闭状态以节省能量，此节省的能量即可用来产生白色段1228a；整体而言，白色段1228a的时间长度约占视频帧的时间长度的16％(1.33/8.33)，故约可提高亮度10.6％((100％-33％)×16％)。此外，因为一般立体眼镜有偏黄问题，故在遮黑段1230期间内节省的能量亦可用来调整色温以改善色偏问题。在实作上，使蓝光发光二极管1226的驱动功率大于红光发光二极管1222的驱动功率且大于绿光发光二极管1224的驱动功率，以降低色温，改善色偏问题，也可再提高亮度(即提高白色段1228a的驱动电流)。

补充说明的是，图2虽以白色段1228a及各别由单一半导体发光单元形成的色段1222a、1224a、1226a为例，但本发明不以此为限，例如二个半导体发光单元重叠(overlap)形成的混合色段，从而形成更多色段。此外，半导体发光单元1222、1224、1226的总驱动功率等于发光模块122的额定功率，故本发明的光源装置12利用在遮黑段1230期间内节省的能量以提升投影亮度并改善色偏，而未增加场序彩色立体投影机1的电力负担，即能以经济的方式改善或解决背景技术的浪费能量、色偏等问题。

请参考图3，图3是本发明的实施例的光源控制方法的流程图。所述光源控制方法用于安装在场序彩色立体投影机中的光源装置；为便于说明，以前述实施例的场序彩色立体投影机1及光源装置12为例，故其结构已如前述，不再赘述；惟在实作上，本发明的光源控制方法可适用的光源装置不以前述实施例为限。

如图3所示，所述光源控制方法在场色序立体投影机1接收到包括连续的视频帧的视频信号后，首先判断是否为3D视频信号，如步骤S110所示。若在步骤S110中判断为是，则依视频帧的分色需求以产生所需色段及配合立体眼镜液晶切换的遮黑段。进一步来说，所述光源控制方法以控制模块124控制数个半导体发光单元1222、1224、1226选择性地发光以周期地产生数个色段1222a、1224a、1226a及1228a，如步骤S112所示；并且，所述光源控制方法亦利用控制模块124关闭半导体发光单元1222、1224、1226，配合色段1222a、1224a、1226a及1228a以周期地产生遮黑段1230的无色部分1230a、1230b，如步骤S114所示。换句话说，在每一个发光周期中，即每一个视频帧中，包括色段1222a、1224a、1226a及1228a及遮黑段1230，其中在本实施例中，遮黑段1230还包括同步信号1228b，其是由控制模块124控制半导体发光单元1222、1224、1226同时发光而产生。发光模块122产生的色段1222a、1224a、1226a及1228a及遮黑段1230的顺序可参考图2。接着，所述光源控制方法经由DMD 16调制在各色段1222a、1224a、1226a及1228a中产生的色光以形成子视频帧，投影至屏幕22上，从而组合成单一视频帧，如步骤S116所示。至此完成单一视频帧的投影工作，接续的视频帧亦由步骤S112、S114、S116以分别实现单一视频帧投影工作，不再赘述。

补充说明的是，在本实施例中，半导体发光单元1222、1224、1226分别为红光发光二极管1222、绿光发光二极管1224及蓝光发光二极管1226，各别发光相同时间长度以形成红色段1222a、绿色段1224a及蓝色段1226a，但本发明不以此为限。并且白色段1228a是由控制模块124控制半导体发光单元1222、1224、1226同时发光而产生；遮黑段1230则持续一段液晶反应时间。关于各色段1222a、1224a、1226a及1228a及遮黑段1230的时间长度，请参考前文说明，不再赘述。另外，若在步骤S110中判断为否，则依视频帧的分色需求以产生所需色段，而无需前述的遮黑段1230，如步骤S118所示，并进行一般子视频帧形成工作，并进行投影工作，如步骤S116所示；此可依公知投影方法实现，不另赘述。

再补充说明的是，不同的视频信号可能使用不同的分色需求，故在步骤S112中，可利用二个半导体发光单元重叠形成混合色段，以增加可提供色段的数目。若光源装置12的发光模块122具有更多的半导体发光单元，用以发射更多色的色光，则可形成的混合色段将更多样化。另外，所述光源控制方法控制半导体发光单元1222、1224、1226的总驱动功率等于发光模块122的额定功率，在遮黑段1230期间内所节省的能量即加入色段1222a、1224a、1226a及1228a，用来提升投影亮度；若所述光源控制方法在步骤S112中亦控制蓝光发光二极管1226的驱动功率大于红光发光二极管1222的驱动功率且大于绿光发光二极管1224的驱动功率，则可一并改善立体眼镜影像偏黄的色偏问题。其相关说明请参考前文，不再赘述。

根据上述技术方案，本发明的光源装置及其光源控制方法至少具有下列优点及有益效果：本发明的光源装置及其光源控制方法利用半导体发光单元在无需发光的时候关闭，以节省能量，故本发明的光源装置及其光源控制方法可保持总驱动功率不超过额定功率而利用此节省的能量则以提升投影亮度或改善色偏。换句话说，本发明的光源装置及其光源控制方法能充分利用发光能量，提升有效用来投影的能量效率，克服背景技术中浪费能量的缺点，还能提升投影亮度及改善色偏。

以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (8)

1.一种光源装置，安装在一场序彩色立体投影机中，其特征在于，所述光源装置包括：

一发光模块，包括数个半导体发光单元，用以分别发射不同色光，其中所述发光模块具有一额定功率，所述半导体发光单元的总驱动功率等于所述额定功率；以及

一控制模块，电连接所述发光模块，所述控制模块控制所述半导体发光单元选择性地发光以周期地产生数个色段及一遮黑段，所述遮黑段的无色部分是由所述控制模块关闭所述半导体发光单元而产生，所述遮黑段包括一同步信号，是由所述控制模块控制所述半导体发光单元同时发光而产生。

2.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于，所述半导体发光单元包括一红光发光二极管、一绿光发光二极管及一蓝光发光二极管。

3.如权利要求2所述的光源装置，其特征在于，所述蓝光发光二极管的驱动功率大于所述红光发光二极管的驱动功率且大于所述绿光发光二极管的驱动功率。

4.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于，所述色段包括一白色段。

5.一种光源控制方法，用于安装在一场序彩色立体投影机中的光源装置，所述光源装置包括一发光模块及一控制模块，所述发光模块电连接所述控制模块并包括数个半导体发光单元，其特征在于，所述光源控制方法包括：

利用所述控制模块控制所述半导体发光单元选择性地发光以周期地产生数个色段，其中所述发光模块具有一额定功率，所述半导体发光单元的总驱动功率等于所述额定功率；

利用所述控制模块关闭所述半导体发光单元，配合所述色段以周期地产生一遮黑段的无色部分；以及

在所述遮黑段内，利用所述控制模块控制所述半导体发光单元同时发光以产生一同步信号。

6.如权利要求5所述的光源控制方法，其特征在于，所述半导体发光单元包括一红光发光二极管、一绿光发光二极管及一蓝光发光二极管，所述蓝光发光二极管的驱动功率大于所述红光发光二极管的驱动功率且大于所述绿光发光二极管的驱动功率。

7.如权利要求5所述的光源控制方法，其特征在于，所述色段包括一白色段，所述光源控制方法还包括利用所述控制模块控制所述半导体发光单元同时发光以产生所述白色段。

8.如权利要求5所述的光源控制方法，其特征在于，所述遮黑段持绩一液晶反应时间。