CN1939053B - 投影系统以及在投影装置中的操作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供投影装置的热管理。采用固态光源来形成投影装置，所述固态光源具有相关联或集成的传感器来监测所述固态光源的一区域的热状态。所述传感器被设置为输出表示所监测区域的热状态的信号。在各种实施例中，还设置有控制器以至少部分地基于所述信号表示的所述区域的热状态而有条件地启动一个或更多个热管理动作。

Description

投影系统以及在投影装置中的操作方法
技术领域
本发明涉及投影系统以及在投影装置中的操作方法。
背景技术
历史上，采用高强度放电灯来设计投影系统的投影引擎。这些现有技术的投影引擎/系统存在许多缺点。例如，通常灯的寿命相对较短，并且在初期使用之后亮度降低。此外，在投影引擎/系统首次启动时，存在等待灯预热的可观时间段。在该时间段，不能得到图像或者可以得到的图像质量很差。
因此，对于大规模开发和制造采用固态光源的投影引擎和投影系统已经非常关注。这种投影引擎/系统通常在较轻程度上具有上述缺点。然而，仍然必须解决这些问题。
发明内容
本发明一方面包括一种投影系统，该投影系统包括：固态光源；传感器，该传感器连接到所述固态光源或者与所述固态光源集成为一体，用于监测所述固态光源的一区域的热状态，并输出表示所监测区域的热状态的信号；控制器，该控制器连接到所述传感器，用于至少部分地基于所述信号表示的所述区域的热状态而有条件地启动一个或更多个热管理动作，以及驱动电路，该驱动电路连接到所述固态光源，以通过多于一个级别的驱动电压或电流来驱动所述固态光源，并且，所述控制器连接到所述驱动电路以至少部分地基于所述信号表示的热状态而影响所述驱动电路的工作，包括指示所述驱动电路通过从所述多于一个级别的驱动电压或电流中选择的一个来驱动所述固态光源。
本发明另一方面包括一种在投影装置中的操作方法，该操作方法包括以下步骤：通过集成在所述投影装置的固态光源的一区域内或者与该区域连接的传感器来监测所述固态光源的所述区域的热状态，并输出表示所监测区域的热状态的信号；以及至少部分地基于所述信号表示的所述区域的热状态而有条件地启动一个或更多个热管理动作，包括影响连接到所述固态光源的驱动电路的工作，所述驱动电路适于通过多于一个级别的电压或电流来驱动所述固态光源，所述影响驱动电路的工作包括至少部分地基于所述信号表示的热状态来指示所述驱动电路通过从所述多于一个级别的驱动电压或电流中选择的一个来驱动所述固态光源。
附图说明
下面将通过附图来描述本发明的实施例，在附图中相同的附图标记表示相似的部件，在附图中：
图1表示根据本发明一个实施例的投影引擎/系统的框图；
图2表示根据本发明另一实施例的另一投影引擎/系统的框图；并且
图3表示根据本发明又一实施例的又一投影引擎/系统的框图。
具体实施方式
本发明的实施例包括但不限于热管理的投影引擎和投影系统。
在以下描述中，将描述本发明的实施例的各种方面。然而，对于本领域人员很明显，可以利用所述方面中的仅仅一部分或全部来实践其他的实施例。为了说明的目的，阐述了具体数量、材料和构造以提供对实施例的彻底理解。然而，对于本领域人员很明显，无需具体的细节即可实践其他的实施例。在其他情况下，为了不会使描述模糊而省去或简化公知的特征。
将按照最有助于理解实施例的方式来将各种操作依次描述为多个离散的操作，但是不应将描述的顺序理解为意味着这些操作必定依赖于顺序。特别地，这些操作不需要按说明的顺序进行。
重复使用短语“在一个实施例中”。该短语一般不表示同一实施例，但是也可以表示同一实施例。术语“包含”、“具有”和“包括”是同义的，除非上下文另有指示。
图1表示根据本发明一个实施例的投影引擎(其可以是投影系统的一部分)100的框图。如图所示，对于该实施例，投影引擎/系统100包括光源102、光阀104、投影透镜106，它们如图所示地相互光学连接。此外，对于该实施例，投影引擎/系统100包括热连接到光源102的传感器112和主动冷却装置116，如图所示。此外，对于该实施例，投影引擎/系统100包括如图所示地电连接到光源102和光阀104的处理器，以及如图所示地电连接到传感器112和主动冷却装置116的热管理控制器114。
光源102用于提供大量基色光束。在各种实施例中，基色光束包括红色、蓝色和绿色光束。在替代实施例中，可以取而代之地提供其他基色光束。
在各种实施例中，光源102包括固态光源。更具体地，在一些实施例中，光源102包括发光二极管(LED)，而在其他实施例中，光源102包括激光二极管。
光阀104用于选择性地将基色光束导向投影透镜106。可以采用宽范围的光阀(包括但不限于数字微镜装置)来实现这些部件。
投影透镜106将聚焦的基色光束投影到一表面上。同样，可采用宽范围的投影透镜来实现投影透镜106。
传感器112用于监测一个或更多个光源102的一个或更多个区域或位置的一个或更多个热状态。在各种实施例中，传感器112是外部传感器，但被布置为邻近其监测的区域/位置。在其他实施例中，例如在光源102是固态光源的情况下，传感器112在所关注区域/位置处与光源集成为一体。通常但并非一定地，它们集成为一体以监测固态光源的多个关键接点的热状态。
传感器112被设计为输出表示其所监测的相应区域/位置的热状态的信号。在各种实施例中，输出信号可以是模拟信号，并且可以采用模数转换器将该信号转换为数字信号。
主动冷却装置116用于主动冷却光源102。在各种实施例中，主动冷却装置116可以是能够以各种速度工作从而提供各种速率的气流来冷却光源102的风扇。在其他实施例中，主动冷却装置116可以是能够以各种级别工作从而提供各种速率的除热来冷却光源102的TE(热电)冷却器。在另一些实施例中，主动冷却装置116可以是具有管和泵的、能够以各种级别工作从而提供各种速率的流体流来冷却光源102的液体冷却装置。
热管理控制器114用于至少部分地基于传感器112输出的信号来控制主动冷却装置116的工作。通常，热管理控制器114被设计为使主动冷却装置116在光源的热状态超过上端工作阈值时对光源102进行较多冷却、并在光源的热状态低于下端工作阈值时对光源102进行较少冷却。在各种实施例中，当传感器表示当前工作状态远离理想的设定点时，可以采用附加的阈值以进一步增大或减小冷却级别。
在各种实施例中，可以对阈值和响应性进行设计以实现多个系统目标中的一个或更多个。这些系统目标可以包括但不限于延长固态光源的使用寿命、降低系统声音、增加或最大化亮度等等。
阈值和响应性是取决于应用的，即，它们取决于光源的热特性和主动冷却装置的冷却能力。可以根据经验来确定针对光源和主动冷却装置的特定组合的阈值和响应性。
仍参照图1，处理器108用于控制光源102和光阀104，从而基于接收到的图像的像素数据来投影图像。在一些实施例中，例如可以从外部计算/媒体装置或者集成TV调谐器来提供像素数据(例如通过输入接口来提供)。可以采用宽范围的通用或专用处理器来实现处理器108。
在各种实施例中，可以将处理器108和热管理控制器114组合起来。
在各种实施例中，投影系统100是投影器。在其他实施例中，投影系统100是投影电视。
图2表示根据本发明另一实施例的另一投影引擎/系统的框图。与引擎/系统100相似，如上所述，引擎/系统200包括相互光学连接的光源102、光阀104和投影透镜106，以及热连接到光源102的传感器112。同样，引擎/系统200包括电连接到传感器112和光源102/光阀104的热管理控制器124和处理器108。
然而，与引擎/系统100的热管理控制器114不同，引擎/系统200的热管理控制器124电连接到光源102的驱动电路。此外，热管理控制器124被设计为通过使光源102的驱动电路改变其施加以驱动光源102的电压或电流的量、从而管理光源102的热状态。在各种实施例中，热管理控制器124可以向光源102的驱动电路指示该驱动电路应该改变的电压或电流的量。
与图1的实施例一样，热管理控制器124至少部分地基于传感器112输出的信号所表示的热状态来管理光源102的热状态。同样，热管理控制器124可以对热状态进行管理以实现一个或更多个前述系统目标。
图3表示根据本发明又一实施例的又一投影引擎/系统的框图。引擎/系统300是引擎/系统100和引擎/系统200的联合体。即，与引擎/系统100和200相似，引擎/系统300包括相互光学连接的光源102、光阀104和投影透镜106，以及热连接到光源102的传感器112，如上所述。同样，引擎/系统300包括分别电连接到传感器112和光源102/光阀104的热管理控制器134和处理器108。此外，引擎/系统300包括电连接到热管理控制器134的主动冷却装置116，该热管理控制器134还电连接到光源102的驱动电路。
对于该实施例，热管理控制器134被设计为通过选择性地管理主动冷却装置116进行的冷却量、以及由光源102的驱动电路施加以驱动光源102的电压或电流的量来管理光源102的热状态。
与图1至2的实施例一样，热管理控制器134可以至少部分地基于传感器112输出的信号所表示的热状态来管理光源102的热状态。同样，热管理控制器134可以对热状态进行管理以实现一个或更多个前述系统目标。热管理控制器134可以协力地或者接连地改变主动冷却装置和光源102的驱动电路的工作。
因此，从以上描述可以看到，已经描述了一种热管理投影引擎/系统。虽然根据前述实施例描述了本发明，但本领域技术人员将认识到本发明不限于所述实施例。可以在所附权利要求的精神和范围内通过修改和替代来实践其他实施例。因此，应该认为以上描述是说明性的而不是限制性的。

Claims (12)

1.一种投影系统，该投影系统包括：
固态光源；
传感器，该传感器连接到所述固态光源或者与所述固态光源集成为一体，用于监测所述固态光源的一区域的热状态，并输出表示所监测区域的热状态的信号；
控制器，该控制器连接到所述传感器，用于至少部分地基于所述信号表示的所述区域的热状态而有条件地启动一个或更多个热管理动作，以及
驱动电路，该驱动电路连接到所述固态光源以通过改变的驱动电压或电流的量来驱动所述固态光源，并且，所述控制器连接到所述驱动电路以至少部分地基于所述信号表示的热状态，通过向所述驱动电路指示改变所述驱动电压或电流的量，来管理所述固态光源的热状态，
其中，所述投影系统进一步包括热连接到所述固态光源的主动冷却装置，该主动冷却装置适于给所述固态光源施加多于一个级别的冷却，并且，所述控制器连接到所述主动冷却装置，以至少部分地基于所述信号表示的所述区域的热状态，通过改变所述主动冷却装置对所述固态光源的冷却量来管理所述固态光源的热状态。
2.根据权利要求1所述的投影系统，其中，所述固态光源包括从发光二极管和激光二极管中选择的一种。
3.根据权利要求1所述的投影系统，其中，所述主动冷却装置包括风扇，并且，所述控制器控制所述风扇的速度、改变被所述风扇驱动而通过所述固态光源的气流量。
4.根据权利要求1所述的投影系统，其中，所述主动冷却装置包括冷却管，并且，所述控制器控制所述冷却管的流速、改变通过所述固态光源的流体流量。
5.根据权利要求1所述的投影系统，其中，所述主动冷却装置包括热电冷却器，并且，所述控制器控制所述热电冷却器的工作级别、改变从所述固态光源除去的热量。
6.根据权利要求1所述的投影系统，其中，所述投影系统进一步包括：
处理器，该处理器连接到所述光源以控制所述光源来投影图像；以及
输入接口，该输入接口连接到所述处理器以利于向所述处理器输入图像的像素数据。
7.根据权利要求6所述的投影系统，其中，所述处理器包括所述控制器。
8.根据权利要求6所述的投影系统，其中，所述投影系统进一步包括连接到所述输入接口的电视调谐器。
9.一种在投影装置中的操作方法，该操作方法包括以下步骤：
通过集成在所述投影装置的固态光源的一区域内或者与该区域连接的传感器来监测所述固态光源的所述区域的热状态，并输出表示所监测区域的热状态的信号；以及
至少部分地基于所述信号表示的所述区域的热状态而有条件地启动多于一个热管理动作，包括影响连接到所述固态光源的驱动电路的工作，所述驱动电路适于通过改变的电压或电流的量来驱动所述固态光源，所述影响驱动电路的工作包括至少部分地基于所述信号表示的热状态来管理所述固态光源的热状态，
其中，所述有条件地启动多于一个热管理动作的步骤包括以下步骤：有条件地控制主动冷却装置，该主动冷却装置适于对所述固态光源施加多于一个级别的冷却，所述控制主动冷却装置包括至少部分地基于所述信号表示的所述区域的热状态，而控制所述主动冷却装置的工作以对所述固态光源施加从所述多于一个级别的冷却中选择的一个。
10.根据权利要求9所述的操作方法，其中，所述有条件地控制主动冷却装置的步骤包括以下步骤：控制风扇的速度，改变被所述风扇驱动而通过所述固态光源的气流量。
11.根据权利要求9所述的操作方法，其中，所述有条件地控制主动冷却装置的步骤包括以下步骤：控制热电冷却器的工作级别，改变从所述固态光源除去的热量。
12.根据权利要求9所述的操作方法，其中，所述有条件地控制主动冷却装置的步骤包括以下步骤：控制冷却管的流速，改变通过所述固态光源的流体流量。
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