CN1760969A - 具自动对位功能的显示装置及其自动对位系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具自动对位功能的显示装置及其自动对位系统，其适用于一电子设备，用以对位该电子设备。该自动对位系统包含：一信号发射装置，用以发送一对位信号；数个信号接收装置，其设置于该电子设备上，用以接收该对位信号并产生一感测信号；一控制装置，其与该数个信号接收装置相连接，用以接收该感测信号，利用三角测量法取得该电子设备与该信号发射装置的位置与方向，以及产生一控制信号；以及一定位调整机构，其连接于该控制装置，用以根据该控制信号而调整该电子设备对正于该信号发射装置。

Description

具自动对位功能的显示装置及其自动对位系统

技术领域

本发明涉及一种对位系统，尤指一种应用于显示装置的自动对位系统。

背景技术

显示装置为重要的影像输出设备，它的作用就是将一信号源所发出的影像信号经处理后转换成光信号，并以文字及/或图形显示出来。显示装置依据制造材料和技术的不同可分为阴极射线管显示器(CRT)、液晶显示器(LCD)、电浆显示器(PDP)、有机发光二极管显示器(OLED)以及场致发光显示器(ELD)等类型。

现今的显示装置皆有视角方面的限制，而且显示装置容易受到摆设空间以及使用者坐卧角度等因素影响，以致使用者无法容易地正面面对显示装置(亦即无法达到最佳视角)，如此将造成使用者观看的不便，尤其是目前相当流行的平面型液晶显示器，更容易因视角的问题于视觉上产生色差以及明暗不均的情形，间接地影响到观看品质。因此，为了达到最佳观看品质，传统的显示装置大多装设有可旋转或俯仰的机构，以供使用者调整显示装置，然而这些设计大多单纯地以被动的型式存在，不具备动力辅助，需要使用者手动调整且无自动对正使用者的功能，因此使用上极为不便。

为改善手动调整的不便，美国专利证号第5,250,888号披露利用9个光学传感器来协助显示装置对位的设计，但该设计仍存在着成本高、对位方向有所限制以及使用不便等缺点。请参阅图1，其为公知显示装置的对位系统结构示意图。该显示装置的对位系统将9个光学传感器S1～S9以共线排列的方式设置于显示装置11的内部，并让这些光学传感器S1～S9的感测部面向显示装置11的正面，而显示装置11正面的中间位置则设置有一透镜13，该透镜13与光学传感器S1～S9面对面，并将信号发射源12所发出的光学信号聚焦后传送至该光学传感器S1～S9上。于光学传感器S1～S9感测到光学信号后，其中将会有某一光学传感器所感测到的信号强度最强，找到信号最强的光学传感器后再利用显示装置11的旋转机构来左右旋转显示装置11，直到感测信号最强的光学传感器正向面对该信号发射源12。

由于显示装置的对位系统使用9个共线排列的光学传感器S1～S9来感测光学信号，再比较各个光学传感器S1～S9所接收到信号强弱的差异，以决定信号发射源12的位置以及所需调整的左右旋转角度，此设计并不能测量出信号发射源12的垂直高度以及前后距离，因此无法全方向地调整显示装置的对位。

美国专利证号第6,007,038号揭示使用两按键或一摇杆输入上下、左右指令以控制与调整显示装置对位。然而，由于使用者需持续按压按键或摇动摇杆才能控制显示装置改变的幅度，因此不只会造成电力的浪费与引起不必要的屏幕转动，而且不易精确对位且操作不便。

美国专利证号第6,131,874号揭示使用昂贵摄影机对正使用者的五官以及利用单摆测定与地面角度的设计，以调整显示装置高低倾斜角。但此设计仍无法调整左右旋转或远近，亦无法处理多使用者共同观看一显示装置的情形。

美国专利证号第6,633,276号揭示一驱动机构镶嵌在显示装置幕后的四个可伸缩支架，以调整显示装置的对位。然而此技术的调整幅度有限，而且使用者仍需持续按压按键或摇动摇杆才能控制显示装置改变的幅度，因此不只会造成电力的浪费与引起不必要的屏幕转动，而且不易精确对位且操作不便。

因此，如何发展一种可改善上述公知技术缺陷的自动对位系统，以及达到显示装置自动追踪对位的目的，实为目前迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种自动对位系统，以用于改善传统对位系统需持续按压按键或摇动摇杆来调整显示装置改变幅度所造成的电力浪费、操作不便以及不易精确对位等缺点。另外，也可解决使用昂贵摄影机以及多个传感器的高成本以及调整角度受限等问题。

本发明的另一目的在于提供一种自动对位系统，以利用一信号发射源所发射的对位信号，达到显示装置自动追踪该信号源以及对位的功能。

为达上述目的，本发明的一较广义实施样态为提供一种自动对位系统，其适用于一电子设备，用以对位该电子设备。该自动对位系统包含：一信号发射装置，用以发送一对位信号；数个信号接收装置，其设置于该电子设备上，用以接收该对位信号并产生一感测信号；一控制装置，其与该数个信号接收装置相连接，用以接收该感测信号，利用三角测量法取得该电子设备与该信号发射装置的位置与方向，以及产生一控制信号；以及一定位调整机构，其连接于该控制装置，用以根据该控制信号而调整该电子设备对正于该信号发射装置。

所述的自动对位系统，其中该电子设备为显示装置、冷气机、摄影机、照相机、投影机或探照装置，而该显示装置为阴极射线管显示器、液晶显示器、电浆显示器、有机发光二极管显示器或场致发光显示器。

所述的自动对位系统，其中该数个信号接收装置包含三个传感器构成，该三个传感器设置于该电子设备的相同平面但不共线的位置。

所述的自动对位系统，其中该控制装置包括：一信号输入/输出单元，其与该数个信号接收装置相连接，用以接收该数个信号接收装置所传送的该感测信号；一信号处理单元，其与该信号输入/输出单元相连接，用以接收该信号输入/输出单元所传送的该感测信号，利用三角测量法取得该信号发射装置与该电子设备的相对位置与方向，并产生该控制信号；以及一驱动单元，其与该信号处理单元相连接，用以接收该控制信号，并根据该控制信号而驱动该定位调整机构调整该电子设备对正于该信号发射装置。

所述的自动对位系统，其中该控制装置包括一记忆单元，其与该信号处理单元相连接，用以储存调整与设定的资料，而该定位调整机构包括一俯仰驱动器与一旋转驱动器，其中该俯仰驱动器调整该电子设备的俯仰角度，而该旋转驱动器则调整该电子设备的左右旋转角度。

所述的自动对位系统，其中该定位调整机构包括一升降驱动器，以使该电子设备于垂直方向调整，其中驱动器为步进马达或交/直流马达，而该定位调整机构包括一机械手臂或滑轨，用以受该控制装置的控制，使该电子装置相对于该信号发射装置前后移动。

所述的自动对位系统，其中该控制装置包括一回授单元，其连接于该信号处理单元以及该定位调整机构间，以利用闭路负回馈控制的方式，控制该电子设备对位。

所述的自动对位系统，其中该数个信号接收装置包含四个传感器构成，其中三个该传感器设置于相同平面但不共线的位置，而第四个传感器则与该三个传感器位于不同平面，以用于取得该电子设备与该信号发射装置的相对距离。

所述的自动对位系统，其中该信号发射装置为整合该电子装置控制功能的遥控器，而所发送的该对位信号为电磁波、可见光、不可见光或超音波信号。

为达上述目的，本发明的另一较广义实施样态为提供一种具自动对位功能的显示装置，其至少包含：一显示装置本体；一信号发射装置，用以发送一对位信号；数个信号接收装置，其设置于该显示装置本体上，用以接收该对位信号并产生一感测信号；一控制装置，其与该数个信号接收装置相连接，用以接收该感测信号，利用三角测量法取得该显示装置与该信号发射装置的位置与方向，以及产生一控制信号；以及一定位调整机构，其连接于该控制装置，用以根据该控制信号而调整该显示装置对正于该信号发射装置。

所述的具自动对位功能的显示装置，其中该数个信号接收装置包含三个传感器构成，该三个传感器设置于该显示装置的相同平面但不共线的位置。

所述的具自动对位功能的显示装置，其中该控制装置包括：一信号输入/输出单元，其与该数个信号接收装置相连接，用以接收该数个信号接收装置所传送的该感测信号；一信号处理单元，其与该信号输入/输出单元相连接，用以接收该信号输入/输出单元所传送的该感测信号，利用三角测量法取得该信号发射装置与显示装置的相对位置与方向，并产生该控制信号；以及一驱动单元，其与该信号处理单元相连接，用以接收该控制信号，并根据该控制信号而驱动该定位调整机构调整该显示装置对正于该信号发射装置。

所述的具自动对位功能的显示装置，其中该定位调整机构包括一俯仰驱动器以及一旋转驱动器，其中该俯仰驱动器调整该显示装置的俯仰角度，而该旋转驱动器则调整该显示装置的左右旋转角度。

附图说明

图1：其为公知显示装置的对位系统结构示意图。

图2：其为本发明自动对位系统较佳实施例的结构示意图。

图3：其为本发明自动对位系统的控制装置电路方块图。

图4(a)，其为图3所示的定位调整机构的较佳实施例结构示意图。

图4(b)，其为图3所示的定位调整机构的另一较佳实施例结构示意图。

其中，附图标记说明如下：

11：显示装置                 12：信号发射源

13：透镜                     S₁～S₉：光学传感器

21：信号发射装置             22：信号接收装置

23：定位驱动机构             24：控制装置

211：信号发射开关            241：信号输入/输出单元

242：信号处理单元            243：记忆单元

244：驱动单元                245：回授单元

231：俯仰驱动器              232：旋转驱动器

233：升降驱动器

具体实施方式

体现本发明特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的态样上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图标在本质上当作说明之用，而非用以限制本发明。

本发明是关于一种自动对位系统，其应用于显示装置上，以自动调整显示装置对正于使用者。请参阅图2，其为本发明自动对位系统较佳实施例的结构示意图。如图2所示，本发明的自动对位系统主要包含一信号发射装置21、数个信号接收装置22、一定位调整机构23以及一控制装置(未标示于图2)。其中，信号发射装置21上具有一信号发射开关211，以用于产生与发送一对位信号。数个信号接收装置22设置于显示装置的相同平面但不共线处，且以至少三个传感器为佳，但不以此为限。信号接收装置22用以接收信号发射装置21所发出的对位信号，当该信号接收装置22接收到该对位信号后，信号接收装置22便对应地产生一感测信号并传送至控制装置。

请参阅图3，其为本发明自动对位系统的控制装置电路方块图。如图3所示，控制装置24连接于数个信号接收装置22以及定位调整机构23间，以用于接收信号接收装置22所传送的感测信号，利用三角测量法取得信号发射装置21与显示装置的相对位置与方向，并产生一控制信号驱动定位调整机构23，借以调整该显示装置追踪以及对位于信号发射装置21。于一示范性的实施例中，该控制装置24包括一信号输入/输出单元241、一信号处理单元242、一记忆单元243以及一驱动单元244。其中，该信号输入/输出单元241与该数个信号接收装置22相连接，以用于接收该数个信号接收装置22所传送的感测信号，并将该感测信号传送至信号处理单元242处理。信号处理单元242根据该感测信号以三角测量法取得信号发射装置21与显示装置的相对位置与方向，根据显示装置原旋转与俯仰角度计算出所需调整的位置与角度差异值，并产生一控制信号传送至驱动单元244或将调整数据储存于记忆单元243。驱动单元244于接收到该控制信号后，便驱动定位调整机构23调整显示装置对正于信号发射装置21，以消除对位前后的位置与角度差异值，借此可达到实质上对正使用者的目的。

请参阅图4(a)，其为图3所示的定位调整机构的较佳实施例结构示意图。如图4(a)所示，该定位调整机构23包括一俯仰驱动器231以及一旋转驱动器232，其中该俯仰驱动器231可调整该显示装置的俯仰角度，而该旋转驱动器232则可调整该显示装置的左右旋转角度。请参阅图4(b)，其为图3所示的定位调整机构的另一较佳实施例结构示意图。该定位调整机构23也可增设其它调整方向的驱动器，例如一升降驱动器233，其可配合齿条等传动机构(未标示)，以使该显示装置得于垂直方向调整。另外，定位调整机构23也可增设一机械手臂或滑轨(未标示)，并通过控制装置24的控制，使显示装置得相对于信号发射装置21前后移动。

于一些实施例中，驱动器231～233可使用步进马达、交/直流马达或其它可控制激活与停止的旋转调整机制。当驱动器231～233使用一般的交/直流马达时，由于无法利用步进马达的步进功能来准确调整显示装置旋转角度及俯仰位置，而且除了步进马达外，一般的交/直流马达都可能会有使定位调整机构23调整过度的问题，为了克服这个问题，如图3所示，可于控制装置24中增设一回授系统245，使其连接于信号处理单元242以及定位调整机构23间，并配合角度测量感应器(未标示)，以闭路负回馈控制的方式，确保显示装置对位的准确度。

于一些实施例中，为了增加显示装置可以调整的方向与位置，显示装置可以设置四个信号接收装置22，其中三个信号接收装置22位于相同平面但不共线的位置，而第四个信号接收装置22则与该三个信号接收装置22位于不同平面，利用第四个信号接收装置22所接收的对位信号，控制装置24的信号处理单元242便可取得显示装置与信号发射装置21的相对距离，配合定位调整机构23所增设的驱动器、机械手臂或滑轨，便可以调整显示装置与信号发射装置21间的相对距离。

此外，使用者通常会习惯坐或躺于某些固定的位置，为方便使用者的使用与操作，本发明的自动对位系统也可以将代表这些特定位置的资料先设定储存于控制装置24的记忆单元243中，当信号发射装置21受使用者控制而发送对位信号时，自动对位系统便会依据设定值调整至定位，借此显示装置便可以快速地依个人需求调整至习惯的视角。另外，由于使用者的目视位置与信号发射装置21发送对位信号的位置可能会有些许差异，为修正与补偿此种差异，也可于控制装置24的记忆单元243内先设定储存需修正或补偿的距离与角度，当信号发射装置21发送对位信号后，自动对位系统便会依照信号发射装置21的位置与角度以及需修正或补偿的距离与角度来调整显示装置，借此便可以使显示装置尽可能地对正于使用者的目视位置或习惯的视角。

本发明的自动对位系统也可适用于其它需要调整方向与位置的电子设备，例如冷气机、摄影机、照相机、投影机、监视器以及探照装置等，但不以此为限。此外，显示装置可为阴极射线管显示器(CRT)、液晶显示器(LCD)、电浆显示器(PDP)、有机发光二极管显示器(OLED)以及场致发光显示器(ELD)，但不以此为限。信号发射装置21可以是独立的遥控器，亦或是整合显示装置控制功能的遥控器，以方便使用者使用与操控。另外，信号发射装置所发送的对位信号可以为电磁波、可见光、不可见光以及超音波或其它信号。

综上所述，本发明的自动对位系统主要将数个不共线的信号接收装置设置于显示装置上，并利用“三角测量法”测量信号源的方向、位置与距离，再通过定位调整机构调整显示装置对正于信号源，以达到自动调整对位的目的。本发明的自动对位系统不需要任何特殊指令，也不需要持续按压信号源以控制显示装置调整的幅度，因此不会造成电力的浪费。另外，使用者只要按一次信号发射开关，显示装置便会自动追踪信号源的位置与方向并调整对正于信号源，因此显示装置不会产生不必要的转动，而且操作方便且可以准确地定位。此外，利用三角测量的技术不只可以改善公知对位系统无法测量显示装置与信号源的相对位置、方向与距离等资料的缺点，达到全方向对位的功能，且同时可以减少传感器的使用数量，降低自动对位系统的成本。

本发明由熟知此技术的人士所做的各种修饰，皆不脱离如所附权利要求所欲保护的范围。

Claims (13)

1.一种自动对位系统，其适用于一电子设备，用以对位该电子设备，其包含：

一信号发射装置，用以发送一对位信号；

数个信号接收装置，其设置于该电子设备上，用以接收该对位信号并产生一感测信号；

一控制装置，其与该数个信号接收装置相连接，用以接收该感测信号，利用三角测量法取得该电子设备与该信号发射装置的位置与方向，以及产生一控制信号；以及

一定位调整机构，其连接于该控制装置，用以根据该控制信号而调整该电子设备对正于该信号发射装置。

2.如权利要求1所述的自动对位系统，其中该电子设备为显示装置、冷气机、摄影机、照相机、投影机或探照装置，而该显示装置为阴极射线管显示器、液晶显示器、电浆显示器、有机发光二极管显示器或场致发光显示器。

3.如权利要求1所述的自动对位系统，其中该数个信号接收装置包含三个传感器构成，该三个传感器设置于该电子设备的相同平面但不共线的位置。

4.如权利要求3所述的自动对位系统，其中该控制装置包括：

一信号输入/输出单元，其与该数个信号接收装置相连接，用以接收该数个信号接收装置所传送的该感测信号；

一信号处理单元，其与该信号输入/输出单元相连接，用以接收该信号输入/输出单元所传送的该感测信号，利用三角测量法取得该信号发射装置与该电子设备的相对位置与方向，并产生该控制信号；以及

一驱动单元，其与该信号处理单元相连接，用以接收该控制信号，并根据该控制信号而驱动该定位调整机构调整该电子设备对正于该信号发射装置。

5.如权利要求4所述的自动对位系统，其中该控制装置包括一记忆单元，其与该信号处理单元相连接，用以储存调整与设定的资料，而该定位调整机构包括一俯仰驱动器与一旋转驱动器，其中该俯仰驱动器调整该电子设备的俯仰角度，而该旋转驱动器则调整该电子设备的左右旋转角度。

6.如权利要求5所述的自动对位系统，其中该定位调整机构包括一升降驱动器，以使该电子设备于垂直方向调整，其中驱动器为步进马达或交/直流马达，而该定位调整机构包括一机械手臂或滑轨，用以受该控制装置的控制，使该电子装置相对于该信号发射装置前后移动。

7.如权利要求6所述的自动对位系统，其中该控制装置包括一回授单元，其连接于该信号处理单元以及该定位调整机构间，以利用闭路负回馈控制的方式，控制该电子设备对位。

8.如权利要求1所述的自动对位系统，其中该数个信号接收装置包含四个传感器构成，其中三个该传感器设置于相同平面但不共线的位置，而第四个传感器则与该三个传感器位于不同平面，以用于取得该电子设备与该信号发射装置的相对距离。

9.如权利要求1所述的自动对位系统，其中该信号发射装置为整合该电子装置控制功能的遥控器，而所发送的该对位信号为电磁波、可见光、不可见光或超音波信号。

10.一种具自动对位功能的显示装置，其包含：

一显示装置本体；

一信号发射装置，用以发送一对位信号；

数个信号接收装置，其设置于该显示装置本体上，用以接收该对位信号并产生一感测信号；

一控制装置，其与该数个信号接收装置相连接，用以接收该感测信号，利用三角测量法取得该显示装置与该信号发射装置的位置与方向，以及产生一控制信号；以及

一定位调整机构，其连接于该控制装置，用以根据该控制信号而调整该显示装置对正于该信号发射装置。

11.如权利要求10所述的具自动对位功能的显示装置，其中该数个信号接收装置包含三个传感器构成，该三个传感器设置于该显示装置的相同平面但不共线的位置。

12.如权利要求11所述的具自动对位功能的显示装置，其中该控制装置包括：

一信号输入/输出单元，其与该数个信号接收装置相连接，用以接收该数个信号接收装置所传送的该感测信号；

一信号处理单元，其与该信号输入/输出单元相连接，用以接收该信号输入/输出单元所传送的该感测信号，利用三角测量法取得该信号发射装置与显示装置的相对位置与方向，并产生该控制信号；以及

一驱动单元，其与该信号处理单元相连接，用以接收该控制信号，并根据该控制信号而驱动该定位调整机构调整该显示装置对正于该信号发射装置。

13.如权利要求12所述的具自动对位功能的显示装置，其中该定位调整机构包括一俯仰驱动器以及一旋转驱动器，其中该俯仰驱动器调整该显示装置的俯仰角度，而该旋转驱动器则调整该显示装置的左右旋转角度。

Images