CN102854722A - 投影装置及其光源调整方法 - Google Patents

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Abstract

一种投影装置，包括数字微镜元件、光源、镜头、光电转换元件、判断元件及调整模块。当数字微镜元件切换至第一操作状态时，数字微镜元件将光源发出的光束反射至镜头。当数字微镜元件切换至第二操作状态时，数字微镜元件将光束反射至光电转换元件。光电转换元件依据光束的光强度产生信号值。判断元件电连接光电转换元件并用以比较信号值与预定值。若信号值小于预定值，判断元件产生驱动信号值。调整模块电连接于判断元件并耦接于光源。驱动信号值用以驱动调整模块依次沿多个轴线调整光源的位置。此外，还提出一种光源调整方法。

Description

投影装置及其光源调整方法
技术领域
本发明涉及一种光学装置及其光源调整方法，且特别涉及一种投影装置及其光源调整方法。
背景技术
投影装置为一种用以产生大尺寸画面的显示装置。投影装置的成像原理是将光源所产生的照明光束通过光阀转换成影像光束，再将影像光束通过镜头投射到屏幕上以形成影像。随着投影技术的进步以及制造成本的降低，投影装置的使用已从商业用途逐渐拓展至家庭用途。
详细而言，投影装置在运作时，光源到成像元件的光路需正确，方可使得光线投射至成像元件时产生的照亮区域与成像元件重合，以使成像元件中的影像能透过镜头模块而完整地投射于屏幕上。若光源在定位上出现误差将造成亮度衰减及成像质量均匀度不佳等问题。即使在组装时对光源进行准确的定位，灯泡的灯心仍会因为使用时间的增加而渐渐偏移原本的中心位置，造成投影画面变暗。典型的投影装置针对照明***并无调整机制，其光源多以固定在光机的方式加以配置，一旦组装后即锁附固定无法再做调整。而使光学质量无法最佳化。
中国台湾公告专利I267606揭露一种通过螺丝及弹簧将光源组装于灯座的结构。中国台湾公告专利579452揭露一种投影装置，其数字微镜元件(digital micro mirror device，DMD)可将光线反射至光传感器，以控制光源射出的光量。中国台湾新型专利582494揭露一种用以调整光源投射角度及焦距的装置。中国台湾公开专利200702891揭露一种投影装置，根据预储的增益功率数据对应的使用时间，对灯泡施以相对应的功率的电能，以使灯泡保持一定的亮度。美国专利6909560揭露一种投影装置镜头调整机构，利用齿轮、蜗杆及凸轮等构件对镜头进行调整。
发明内容
本发明提出一种投影装置，其光源的位置便于被调整以维持良好的亮度表现。
本发明提出一种光源调整方法，便于调整投影装置的光源的位置以维持良好的亮度表现。
本发明的其它目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。
为达上述之一或部分或全部目的或是其它目的，本发明的实施例提供一种投影装置，包括数字微镜元件、光源、镜头、光电转换元件、判断元件及调整模块。数字微镜元件用于切换至第一操作状态或第二操作状态。光源发出光束至数字微镜元件。当数字微镜元件切换至第一操作状态时，数字微镜元件将光束反射至镜头。当数字微镜元件切换至第二操作状态时，数字微镜元件将光束反射至光电转换元件。光电转换元件依据光源发出的光束的光强度对应产生信号值。判断元件电连接于光电转换元件，并用以比较信号值与预定值。若信号值小于预定值，判断元件产生驱动信号值。调整模块电连接于判断元件，并耦接于光源。驱动信号值用以驱动调整模块依次沿多个轴线调整光源的位置。
为达上述之一或部分或全部目的或是其它目的，本发明的实施例提供一种光源调整方法，用以调整投影装置的光源的位置。首先，提供数字微镜元件及光电转换元件，其中数字微镜元件用于切换至第一操作状态或第二操作状态，当数字微镜元件切换至第一操作状态时，数字微镜元件将光源发出的光束反射至镜头，当数字微镜元件切换至第二操作状态时，数字微镜元件将光束反射至光电转换元件。接着，将数字微镜元件切换至第二操作状态。由光电转换元件依据光束的光强度产生信号值。由判断元件比较信号值与预定值。若信号值小于预定值，由判断元件产生驱动信号值，以驱动调整模块依次沿多个轴线调整光源的位置。
基于上述，在本发明的上述实施例中，数字微镜元件可将光源发出的光束反射至光电转换元件，且光电转换元件依据光束的光强度产生信号值。由此，可比较信号值与预定值的大小，以决定是否驱动调整模块依次沿多个轴线对光源的位置进行调整，使投影装置的光源维持良好的亮度表现。
在本发明中，上述的实施例中，光电转换元件依据光束的光强度所产生的信号值，例如为电压、电流信号值。但不限于此，在本领域技术人员可轻易实施的手段皆可实施于本发明中。
为让本发明上述特征和优点能更明显易懂，下文特举多个实施例，并配合附图，作详细说明如下。
附图说明
图1为本发明实施例的投影装置的方块图。
图2为图1的数字微镜元件、镜头及光电转换元件的立体图。
图3为图1的调整模块的立体图。
图4为图2的光积分柱的前视图。
图5为图2的光积分柱的剖视图。
图6为图1的光源的调整方法的流程图。
图7为图3的调整模块的操作流程图。
【主要元件符号说明】
100：投影装置
110：数字微镜元件
120：光源
130：镜头
140：光电转换元件
150：判断元件
160：调整模块
162：座体
164a：第一架体
164b：第二架体
164c：第三架体
166a：第一致动元件
166b：第二致动元件
166c：第三致动元件
170：显示元件
180：光积分柱
A1：第一轴线
A2：第二轴线
A3：第三轴线
D1：第一方向
D2：第二方向
D3：第三方向
D4：第四方向
D5：第五方向
D6：第六方向
L：光束
R：区域
S1：电压信号值
S2：驱动信号值
X：长轴
Y：短轴
Z：中轴
具体实施方式
有关本发明的前述及其它技术内容、特点与功效，在以下配合附图的多个实施例的详细说明中，将可清楚呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明，而非用来限制本发明。
图1为本发明实施例的投影装置的方块图。图2为图1的数字微镜元件、镜头及光电转换元件的立体图。请参考图1及图2，本实施例的投影装置100包括数字微镜元件110、光源120、镜头130、光电转换元件140、判断元件150及调整模块160。光源120发出光束L至数字微镜元件110，且数字微镜元件110可切换至第一操作状态或第二操作状态。上述第一操作状态例如为投影状态，上述第二操作状态例如为光源调整状态。当投影装置100执行投影功能时，数字微镜元件110处于第一操作状态而将光束L反射至镜头130以进行投影。当使用者欲对光源120进行调整时，可将数字微镜元件110切换至第二操作状态。
承上述，当数字微镜元件110切换至第二操作状态时，数字微镜元件110会将光束L反射至光电转换元件140。接着，光电转换元件140会依据光束L的光强度产生电压信号值S1。判断元件150电连接于光电转换元件140且用以比较电压信号值S1与一预定值。若电压信号值S1小于所述预定值，则判断元件150会产生驱动信号值S2。调整模块160电连接于判断元件150且耦接于光源120。驱动信号值S2可驱动调整模块160依次沿多个轴线调整光源120的位置。使用者可依光源120的种类定义出适当的预定值，本发明不对预定值的大小加以限制。另外，在本发明中，光电转换元件依据光束的光强度所产生的信号值，例如为电压、电流信号值；但不以此为限制。
在上述配置方式之下，数字微镜元件110将光源120发出的光束L反射至光电转换元件140，且光电转换元件140依据光束L的光强度产生电压信号值S1。由此，可比较电压信号值S1与所述预定值的大小，以决定是否驱动调整模块160依次沿多个轴线对光源120的位置进行调整，使投影装置100的光源120维持良好的亮度表现。
图3为图1的调整模块的立体图。请参考图3，上述多个轴线包括第一轴线A1、第二轴线A2及第三轴线A3，第一轴线A1垂直于第二轴线A2，第三轴线A3垂直于第一轴线A1及第二轴线A2，调整模块160沿第一轴线A1、第二轴线A2及第三轴线A3调整光源120(标示于图1)的位置。详细而言，调整模块160包括座体162、第一架体164a、第二架体164b、第三架体164c、第一致动元件166a、第二致动元件166b及第三致动元件166c，并通过这些构件的操作而对光源120的位置进行调整，以下对此做进一步的说明。
第一架体164a沿第三轴线A3可动地连接于座体162，第二架体164b沿第一轴线A1可动地连接于第一架体164a，第三架体164c沿第二轴线A2可动地连接于第二架体164b，且光源120固定于第三架体164c。为使图式较为清楚，图3未示出光源120，光源120例如是固定于图3的第三架体164c的区域R。第一致动元件166a耦接于第一架体164a，驱动信号值S2(标示于图1)用以驱动第一致动元件166a操作，而带动第一架体164a沿第三轴线A3相对于座体162移动，以调整光源120在第三轴线A3上的位置。第二致动元件166b耦接于第二架体164b，驱动信号值S2用以驱动第二致动元件166b操作，而带动第二架体164b沿第一轴线A1相对于第一架体164a移动，以调整光源120在第一轴线A1上的位置。第三致动元件166c耦接于第三架体164c，驱动信号值S2用以驱动第三致动元件166c操作，而带动第三架体164c沿第二轴线A2相对于第二架体164b移动，以调整光源120在第二轴线A2上的位置。
本实施例的第一致动元件166a、第二致动元件166b及第三致动元件166c例如皆为马达，且通过齿轮及蜗杆等构件来带动第一架体164a、第二架体164b及第三架体164c操作，然而本发明不限于此，第一致动元件166a、第二致动元件166b及第三致动元件166c可为其它适当种类的致动元件，且可通过其它适当的方式带动第一架体164a、第二架体164b及第三架体164c操作。
在本实施例中，可依据光源120照射的光束的光强度对于第一轴线A1、第二轴线A2及第三轴线A3的敏感度，来决定第一致动元件166a、第二致动元件166b及第三致动元件166c的操作顺序。举例来说，若光源120沿第一轴线A1、第二轴线A2及第三轴线A3移动相同距离，分别会造成电压信号值S1(标示于图1)产生第一电压信号值改变量(即原位置造成的电压信号值与移动后位置造成的电压信号值，两者间的改变量)、第二电压信号值改变量及第三电压信号值改变量，且第一电压信号值改变量大于第二电压信号值改变量，第二电压信号值改变量大于第三电压信号值改变量，则驱动信号值S2(标示于图1)先驱动第二致动元件166b沿第一轴线A1调整光源120的位置，接着驱动第三致动元件166c沿第二轴线A2调整光源120的位置，最后驱动第一致动元件166a沿第三轴线A3调整光源120的位置。
换言之，在上述驱动方式下，是先沿影响光源120光强度最显著的轴线(第一轴线A1)进行调整，然后才依次沿影响光源120光强度较不显著的轴线(第二轴线A2及第三轴线A3)进行调整，以提升调整的效率。图4为图2的光积分柱的前视图。图5为图2的光积分柱的剖视图。请参考图2至图5，举例而言，在本发明中，投影装置100的光积分柱180为了配合数字微镜元件110的尺寸，在长轴X的尺寸及在短轴Y的尺寸会有所不同。影响光源120光强度最显著的第一轴线A1可以是对应于光积分柱180的短轴Y，而第二轴线A2可以是对应于光积分柱180的长轴X，且影响光源120光强度最不显著的第三轴线A3可以是对应于光积分柱180的中轴Z，然而本发明并不限于此。上述依次沿第一轴线A1、第二轴线A2及第三轴线A3调整光源120的位置，等同于依次沿光积分柱180的短轴Y、长轴X及中轴Z调整光源120的位置。
本实施例的光源120例如为高压汞灯，然而本发明不限于此，在其它实施例中，光源可为其它适当的发光元件。本实施例的光电转换元件140例如为光敏电阻(photo-sensitive resistor)、光电二极管(Photo Diode)或光敏晶体管(photo-transistor)，然而本发明不限于此，在其它实施例中，亦可采用其它适当的光电转换元件。此外，如图1所示，本实施例的投影装置100还包括显示元件170，显示元件170电连接于光电转换元件140，并依据电压信号值S1显示光源120的亮度值，以利使用者得知光源120当前的亮度表现。
以下通过图1的投影装置100说明本发明实施例的光源调整方法。图6为图1的光源的调整方法的流程图。请参考图1及图6，首先，提供数字微镜元件110及光电转换元件140(步骤S602)，其中数字微镜元件110可切换至第一操作状态或第二操作状态，当数字微镜元件110切换至第一操作状态时，数字微镜元件110将光源120发出的光束L反射至镜头130，当数字微镜元件110切换至第二操作状态时，数字微镜元件110将光束L反射至光电转换元件140。接着，将数字微镜元件110切换至第二操作状态(步骤S604)。由光电转换元件140依据光束L的光强度产生电压信号值S1(步骤S606)。由判断元件150比较电压信号值S1与预定值(步骤S608)。若电压信号值S1小于预定值，由判断元件150产生驱动信号值S2，以驱动调整模块160依次沿多个轴线调整光源120的位置(步骤S610)。
请参考图3，如前所述，可依据光源120的光强度对于第一轴线A1、第二轴线A2及第三轴线A3的敏感度，来决定第一致动元件166a、第二致动元件166b及第三致动元件166c的操作顺序，以先沿影响光源120光强度最显著的轴线进行调整，然后才依次沿影响光源120光强度较不显著的轴线进行调整，以提升调整的效率。比较光源120的光强度对于第一轴线A1、第二轴线A2及第三轴线A3的敏感度的方法例如为，驱动光源120分别沿第一轴线A1、第二轴线A2及第三轴线A3移动相同的距离，并分别测量电压信号值S1的变化，而获得分别对应于第一轴线A1、第二轴线A2及第三轴线A3的第一电压信号值改变量、第二电压信号值改变量及第三电压信号值改变量。接着，比较第一电压信号值改变量、第二电压信号值改变量及第三电压信号值改变量，以比较光源120的光强度对于第一轴线A1、第二轴线A2及第三轴线A3的敏感度。
举例来说，若第一电压信号值改变量大于第二电压信号值改变量，且第二电压信号值改变量大于第三电压信号值改变量，则代表影响光源120光强度最显著的轴线为第一轴线A1，影响光源120光强度次显著的轴线为第二轴线A2，影响光源120光强度最不显著的轴线为第三轴线A3。由此，可决定调整光源120的顺序为依次沿第一轴线A1、第二轴线A2及第三轴线A3进行调整，以下详细说明调整模块160依此顺序操作的流程。
图7为图3的调整模块的操作流程图。请参考图1、图3及图7，首先，驱动光源120沿平行第一轴线A1的第一方向D1移动(步骤S702)。若电压信号值S1随着光源120沿第一方向D1的移动而渐增，则继续驱动光源120沿第一方向D1移动，直到光源120亮度达到最大值(步骤S704)而完成在第一轴线A1的调整。若电压信号值S1并未随着光源120沿第一方向D1的移动而渐增，则驱动光源120沿反向于第一方向D1的第二方向D2移动，直到光源120亮度达到最大值(步骤S706)而完成在第一轴线A1的调整。若第二致动元件166b为马达，则可由马达的正转或反转来驱动光源120沿第一方向D1或第二方向D2移动。
接着，驱动光源120沿平行第二轴线A2的第三方向D3移动(步骤S708)。若电压信号值S1随着光源120沿第三方向D3的移动而渐增，则继续驱动光源120沿第三方向D3移动，直到光源120亮度达到最大值(步骤S710)而完成在第二轴线A2的调整。若电压信号值S1并未随着光源120沿第三方向D3的移动而渐增，则驱动光源120沿反向于第三方向D3的第四方向D4移动，直到光源120亮度达到最大值(步骤S712)而完成在第二轴线A2的调整。若第三致动元件166c为马达，则可由马达的正转或反转来驱动光源120沿第三方向D3或第四方向D4移动。
最后，驱动光源120沿平行第三轴线A3的第五方向D5移动(步骤S714)。若电压信号值S1随着光源120沿第五方向D5的移动而渐增，则继续驱动光源120沿第五方向D5移动，直到光源120亮度达到最大值(步骤S716)而完成在第三轴线A3的调整。若电压信号值S1并未随着光源120沿第五方向D5的移动而渐增，则驱动光源120沿反向于第五方向D5的第六方向D6移动，直到光源120亮度达到最大值(步骤S718)而完成在第三轴线A3的调整。若第一致动元件166a为马达，则可由马达的正转或反转来驱动光源120沿第五方向D5或第六方向D6移动。此时已完成所有轴向的调整，若电压信号值S1已大于或等于预定值，则代表光源120由调整模块160的调整已达到良好的亮度表现。若电压信号值S1仍小于预定值，则使用者可选择更换光源120。
综上所述，在本发明的上述实施例中，数字微镜元件将光源发出的光束反射至光电转换元件，且光电转换元件依据光束的光强度产生电压信号值。由此，可比较电压信号值与预定值的大小，以决定是否驱动调整模块依次沿多个轴线对光源的位置进行调整，使投影装置的光源维持良好的亮度表现。此外，可先沿影响光源光强度最显著的轴线进行调整，然后才依次沿影响光源光强度较不显著的轴线进行调整，以提升调整的效率。
以上所述，仅为本发明的优选实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即所有依本发明权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修改，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。另外，本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所揭露的全部目的或优点或特点。此外，摘要和发明名称仅是用来辅助专利文件检索之用，并非用来限制本发明的权利范围。再者，说明书中提及的第一架体、第二架体、第三架体、第一致动元件、第二致动元件及第三致动元件等，仅用以表示元件的名称，并非用来限制元件数量上的上限或下限。

Claims (11)

1.一种投影装置，包括：
数字微镜元件，用于切换至第一操作状态或第二操作状态；
光源，发出光束至所述数字微镜元件；
镜头，当所述数字微镜元件切换至所述第一操作状态时，所述数字微镜元件将所述光束反射至所述镜头；
光电转换元件，当所述数字微镜元件切换至所述第二操作状态时，所述数字微镜元件将所述光束反射至所述光电转换元件，且所述光电转换元件依据所述光束的光强度产生信号值；
判断元件，电连接所述光电转换元件，并用以比较所述信号值与预定值，其中若所述信号值小于所述预定值，所述判断元件产生驱动信号值；以及
调整模块，电连接所述判断元件，并耦接所述光源，其中所述驱动信号值用以驱动所述调整模块依次沿多个轴线调整所述光源的位置。
2.如权利要求1所述的投影装置，其中这些轴线包括第一轴线、第二轴线及第三轴线，所述第一轴线垂直于所述第二轴线，所述第三轴线垂直于所述第一轴线及所述第二轴线。
3.如权利要求2所述的投影装置，其中所述光源沿所述第一轴线移动一距离造成所述信号值产生第一信号值改变量，所述光源沿所述第二轴线移动所述距离造成所述信号值产生第二信号值改变量，所述光源沿所述第三轴线移动所述距离造成所述信号值产生第三信号值改变量，若所述第一信号值改变量大于所述第二信号值改变量，且所述第二信号值改变量大于所述第三信号值改变量，则所述驱动信号值用以驱动所述调整模块依次沿所述第一轴线、所述第二轴线及所述第三轴线调整所述光源的位置。
4.如权利要求2所述的投影装置，其中所述调整模块包括：
座体；
第一架体，沿所述第三轴线可动地连接于所述座体；
第一致动元件，耦接于所述第一架体，其中所述驱动信号值用以驱动所述第一致动元件操作，而带动所述第一架体沿所述第三轴线相对于所述座体移动；
第二架体，沿所述第一轴线可动地连接于所述第一架体；
第二致动元件，耦接于所述第二架体，其中所述驱动信号值用以驱动所述第二致动元件操作，而带动所述第二架体沿所述第一轴线相对于所述第一架体移动；
第三架体，沿所述第二轴线可动地连接于所述第二架体，其中所述光源固定于所述第三架体；以及
第三致动元件，耦接于所述第三架体，其中所述驱动信号值用以驱动所述第三致动元件操作，而带动所述第三架体沿所述第二轴线相对于所述第二架体移动。
5.如权利要求1所述的投影装置，还包括显示元件，其中所述显示元件电连接于所述光电转换元件，并依据所述信号值显示所述光源的亮度值。
6.如权利要求1所述的投影装置，其中所述光源为高压汞灯。
7.如权利要求1所述的投影装置，其中所述光电转换元件为光敏电阻、光电二极管或光敏晶体管。
8.一种光源调整方法，用以调整投影装置的光源的位置，所述光源调整方法包括：
提供数字微镜元件及光电转换元件，所述数字微镜元件用于切换至第一操作状态或第二操作状态，当所述数字微镜元件切换至所述第一操作状态时，所述数字微镜元件将所述光源发出的光束反射至所述镜头，当所述数字微镜元件切换至所述第二操作状态时，所述数字微镜元件将所述光束反射至所述光电转换元件；
将所述数字微镜元件切换至所述第二操作状态；
由所述光电转换元件依据所述光束的光强度产生信号值；
由判断元件比较所述信号值与预定值；以及
若所述信号值小于所述预定值，由所述判断元件产生驱动信号值，以驱动调整模块依次沿多个轴线调整所述光源的位置。
9.如权利要求8所述的光源调整方法，其中这些轴线包括第一轴线、第二轴线及第三轴线，所述第一轴线垂直于所述第二轴线，所述第三轴线垂直于所述第一轴线及所述第二轴线。
10.如权利要求9所述的光源调整方法，其中驱动所述调整模块依次沿这些轴线调整所述光源的位置的步骤包括：
驱动所述光源沿所述第一轴线移动一距离，并测量所述信号值的变化，而得到第一信号值改变量；
驱动所述光源沿所述第二轴线移动所述距离，并测量所述信号值的变化，而得到第二信号值改变量；
驱动所述光源沿所述第三轴线移动所述距离，并测量所述信号值的变化，而得到第三信号值改变量；以及
比较所述第一信号值改变量、所述第二信号值改变量及所述第三信号值改变量，若所述第一信号值改变量大于所述第二信号值改变量，且所述第二信号值改变量大于所述第三信号值改变量，则依次沿所述第一轴线、所述第二轴线及所述第三轴线调整所述光源的位置。
11.如权利要求8所述的光源调整方法，其中沿这些轴线之一来调整所述光源的位置的步骤包括：
驱动所述光源沿平行所述轴线的第一方向移动；
若所述信号值随着所述光源沿所述第一方向的移动而渐增，则继续驱动所述光源沿所述第一方向移动；以及
若所述信号值随着所述光源沿所述第一方向的移动而渐减，则驱动所述光源沿反向于所述第一方向的第二方向移动。
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