TWI511114B

TWI511114B - 投影機的光源控制方法

Info

Publication number: TWI511114B
Application number: TW099108759A
Authority: TW
Inventors: Chia Cheng Lai; Yao Hung Lai; Chia Chuan Lee
Original assignee: Himax Display Inc; Himax Tech Ltd
Priority date: 2010-03-24
Filing date: 2010-03-24
Publication date: 2015-12-01
Also published as: TW201133455A

Description

投影機的光源控制方法

本發明是有關於一種光源控制方法，且特別是有關於一種投影機的光源控制方法。

投影裝置可將影像投影於一較大的螢幕上，以方便更多的人同時觀看到螢幕上所顯示的內容。因此，常應用於公司、學校等公共場合。再者，隨著家用顯示產品朝向大尺寸發展的趨勢，投影裝置也逐漸普及於一般家庭中，而成為一種在現代生活中日常的電子產品。

隨著科技的進步，各類電子產品皆朝向高速、高效能、且輕薄短小的趨勢發展。在這趨勢之下，微型投影機(pico projector，或稱mini projector)已漸漸成為未來個人數位市場的主流。一般來說，微型投影機的光源是採用發光二極體(light emitting diode)或其他固態光源，以提高微型投影機所需的流明(Lumen)，進而增加微型投影機投影出來的影像之亮度。微型投影機做成成品後，微型投影機含電池的尺寸大約與一般市面上的行動電話相近。甚至，微型投影機可整合至行動電話之中。因此，微型投影機具有可隨身攜帶且無使用場地限制的優點。

然而，由於投影機需要持續的光源才能夠進行投影，使得作為光源的發光二極體須持續的發光。並且，在發光二極體持續發光狀態下，電池的電力亦被持續的消耗。一般而言，在微型投影機運作時，光源所消耗的電力約佔整個微型投影機系統的70%~90%，也就是說，微型投影機的光源為整個微型投影機系統最耗電的部份，並且光源的耗電量決定了微型投影機以電池作為電力時的使用時間。

本發明提供一種投影機的光源控制方法，可在灰階分佈低於一灰階時，關閉光源模組所提供的全部色彩或部份色彩，以節省電力的消耗。

本發明提出一種投影機的光源控制方法，其包括下列步驟：接收一畫面期間的畫面資料；依據畫面資料進行資料分析，以取得畫面資料中的多個色彩的灰階分佈；依據這些色彩的灰階分佈，在畫面期間中決定是否關閉投影機的多個色彩光源的全部或部份。

本發明亦提出一種投影機的光源控制方法，其包括下列步驟：接收一畫面期間的畫面資料；依據畫面資料進行資料分析，以取得畫面資料中的多個色彩的灰階分佈；依據這些色彩的灰階分佈，在畫面期間中決定是否關閉投影機的色彩光源。

基於上述，本發明的投影機的光源控制方法，依據多個色彩光源的灰階分佈，決定是否關閉光源模組所提供的光源。並且，依據畫面資料的平均亮度調整畫面資料的資料增益及色彩光源的工作週期大小。藉此，在維持顯示效果的前提下，可避免漏光的發生以提高畫面的純度，並且可節省電力的消耗。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1為依據本發明一實施例的投影機的系統示意圖。請參照圖1，投影機100包括驅動模組110、光源模組120及液晶面板130，其中液晶面板130可以為矽基液晶(Liquid Crystal On Silicon，LCOS)面板，並且投影機100可以為一微型投影機。驅動模組110接收視訊信號VS，並依據視訊信號VS所傳送的畫面資料，產生驅動電壓VDR至液晶面板，以及產生驅動信號SDR至光源模組120。液晶面板130依據驅動電壓VDR排列液晶，並且光源模組120依據驅動信號SDR提供光源至液晶面板130。液晶面板130藉由反射/透射光源模組120所提供的光源，將光線投射至目標(如布幕或牆壁)以顯示影像。

以現今技術而言，矽基液晶面板大致可分為CF-LCOS及CS-LCOS。CF-LCOS會在液晶面板130上形成彩色濾光片(color filter,CF)，透過彩色濾光片顯示不同的色彩，亦即提供空間性的混光，以顯示彩色影像，並且光源模組120可對應地只提供白色光作為光源。另外，CS-LCOS則不會在液晶面板130上形成彩色濾光片，並且利用色序(Color Sequential,CS)法實現時間性的混光，以顯示彩色影像，在此光源模組120則可對應地在不同時間提供不同色彩的光源(如紅色光、藍色光及綠色光)。其中，白色光、紅色光、藍色光及綠色光可以利用對應色彩的發光二極體發光來提供。

圖2為圖1的驅動模組的系統示意圖。請參照圖1及圖2，驅動模組110包括圖框速率控制(Frame Rate Control)單元210、資料分析單元220、增益控制器230、伽瑪修正單元240、資料控制器250及光源控制器260。圖框速率控制單元210接收視訊信號VS所傳送的畫面資料，並且依據圖框速率控制法產生顯示資料DS至資料控制器250。資料分析單元220接收視訊信號VS所傳送的畫面資料並分析畫面資料，並且將分析結果RA傳送至增益控制器230。

增益控制器230依據分析結果RA輸出資料增益G1至伽瑪(gamma)修正單元240，並且依據分析結果RA輸出光源增益G2至光源控制器260。伽瑪修正單元240依據資料增益G1提供多個伽瑪電壓VG給資料控制器250，其中這些伽瑪電壓VG分別對應一灰階值。資料控制器250則依據顯示資料DS選擇輸出一個伽瑪電壓VG作為驅動電壓VDR。光源控制器260依據光源增益G2產生驅動信號SDR，並且光源控制器260會依據光源模組所提供的色彩光源的數目提供對應數目的驅動信號SDR。換言之，若液晶面板130為CF-LCOS，則光源模組120會提供白色光，因此光源控制器260則對應地產生一個驅動信號SDR來驅動白色發光二極體進行發光。另外，若液晶面板 130為CS-LCOS，則光源模組120可於不同時間提供紅色光、藍色光及綠色光，因此光源控制器260會對應地產生三個驅動信號SDR，以分別控制紅色發光二極體、藍色發光二極體及綠色發光二極體於不同時間發光。

進一步來說，當資料分析單元220接收到一個畫面期間的畫面資料時，資料分析單元220會分析畫面資料以取得三原色(即紅、藍及綠)的灰階分佈作為分析結果RA。接著，增益控制器230依據三原色的灰階分佈，決定是否關閉光源模組120所提供的光源。以CS-LCOS液晶面板為例，當三原色中的其一色彩(例如紅色)的灰階分佈的灰階平均值小於或等於一臨界值時，表示該畫面幾乎沒有該色彩成分，因此在顯示該畫面時可以關閉此色彩的色彩光源(例如紅色光)；反之，當此色彩的灰階分佈的灰階平均值大於臨界值時，則對應的開啟此色彩的色彩光源。其中，臨界值一般為較低的灰階值(例如灰階值15)，然而臨界值可依據實際電路設計及不用使用習慣而不同，在此則不以此為限。因此，可以節省光源的功耗。

此外，除了依據各色彩的灰階平均值來判斷是否關閉對應的色彩光源外，增益控制器230亦可依據各色彩的灰階是否分佈低於或等於臨界範圍來判斷是否關閉對應的色彩光源。換言之，當某一色彩的灰階分佈低於或等於一臨界範圍時，則關閉對應此色彩的色彩光源；反之，當此色彩的灰階分佈跨越臨界範圍(亦即此色彩的灰階分佈不僅低於等於臨界範圍，亦超出於臨界範圍)時，則開啟對應此色彩的色彩光源。其中，色彩光源的開啟或關閉可透過設定光源增益G2來完成。

圖3為依據本發明一實施例的紅色畫面的驅動波形示意圖。請參照圖2及圖3，資料分析單元220會在畫面期間P_F 接收到一筆紅色畫面的多個畫面資料，並且將得三原色的灰階分佈傳送至增益控制器230。並且，在紅色畫面中，由於在此藍色及綠色的參雜較少或沒有參雜，因此藍色及綠色的灰階平均值會小於臨界值，或者藍色及綠色的灰階分別會低於或等於臨界範圍。因此，增益控制器230關閉在藍色子畫面期間P_B 及綠色子畫面期間P_G 所提供的藍色光及綠色光，而只保留紅色子畫面期間P_R 所提供的紅色光。依據上述，若資料分析單元220接收到純色畫面(例如純紅色、純綠、純藍、純黃、純紫、純青或純黑)或接近純色的畫面時，則資料分析單元220透過增益控制器230關閉紅色光、綠色光及藍色光中的部份或全部。

如圖3所示，由於液晶排列需要反應時間(如R1及R2)，假設在綠色子畫面期間P_G 提供綠色光時，液晶尚未回復至常態(亦即液晶仍有透光率)，些微的綠色光會透過液晶而傳送出去，因此會造成漏光現象，而使得紅色畫面的純度降低。依據上述，當關閉藍色光及綠色光後，畫面仍可正常顯示，並且可防止漏光現象及提高畫面的純度。再者，可節省點亮綠色發光二極體及藍色發光二極體所需的電力。

請再參照圖2，以CF-LCOS液晶面板為例，當三原色的灰階分佈的灰階平均值小於或等於臨界值時(亦即畫面為純黑或者接近純黑)，則關閉白色光。反之，當三原色的灰階分佈的灰階平均值大於臨界值時，開啟白色光。或者，當三原色的灰階分佈低於或等於臨界範圍時，關閉白色光。反之，當三原色其一色彩的灰階分佈跨越臨界範圍時，開啟白色光。

此外，本發明的驅動模組110可關閉光源模組120所提供的色彩光源，並且可依據畫面資料調整色彩光源的工作週期。請參照圖2，當資料分析單元220在畫面期間接收到畫面資料，資料分析單元220會分析畫面資料以取得畫面資料的平均亮度作為分析結果RA。並且，增益控制器230會依據平均亮度，在畫面期間中調整顯示資料所對應的驅動電壓的大小及光源的工作週期大小。以CS-LCOS液晶面板而言，增益控制器230會調整三原色光的工作週期大小。以CF-LCOS液晶面板而言，增益控制器230會調整白色光的工作週期大小。

進一步來說，當畫面資料的平均亮度大於亮度參考值時，依據平均亮度與亮度參考值的差距降低顯示資料所對應的驅動電壓的大小。當平均亮度小於亮度參考值時，依據該平均亮度與亮度參考值的差距提高顯示資料所對應的驅動電壓的大小，並對應的減少光源的工作週期的大小。其中，亮度參考值可以為中間亮度值，但不以為限。

舉例來說，當平均亮度值為亮度參考值的一半(即1/2)時，增益控制器230會透過資料增益G1調整伽瑪修正單元240所輸出的伽瑪電壓VG。以255灰階為例，對應灰階值為1的端點會輸出灰階值為2的伽瑪電壓，對應灰階值為2的端點會輸出灰階值為4的伽瑪電壓，其餘則以此類推。並且，由於伽瑪修正單元240最高輸出灰階值為255的伽瑪電壓VG，因此對應灰階值為128及更高者的端點，則只會輸出灰階值為255的伽瑪電壓VG。

另一方面，當平均亮度值為亮度參考值的兩倍時，增益控制器230會透過資料增益G1調整伽瑪修正單元240所輸出的伽瑪電壓VG。以255灰階為例，對應灰階值為1的端點會輸出為灰階值為0.5的伽瑪電壓，對應灰階值為2的端點會輸出為灰階值為1的伽瑪電壓，其餘則以此類推。

依據上述，可將資料增益G1、顯示資料DS及驅動電壓VDR間的關係彙整為一曲線圖。圖4為依據本發明一實施例的輸入灰階值與輸出灰階值的曲線圖。請參照圖4，曲線410為資料增益G1為1的輸入灰階值與輸出灰階值的關係曲線，曲線420為資料增益G1為2的輸入灰階值與輸出灰階值的關係曲線，曲線430為資料增益G1為0.5的輸入灰階值與輸出灰階值的關係曲線。其中，輸入灰階值為顯示資料DS的灰階值，輸出灰階值為驅動電壓VDR所對應的灰階值。

並且，當資料增益大於1(亦即畫面資料的平均亮度大於亮度參考值)時，可對應的減少光源的工作週期的小大。以CS-LCOS液晶面板為例，增益控制器230可透過光源增益G2同步調整三原色光的工作週期大小。請參照圖3，在此以對應紅色光的工作脈波310為例，工作脈波310的上升緣311會依據光源增益G2的大小而移動，也就是說，上升緣311的觸發時間可依據光源增益G2進行調整。並且，工作脈波310的下降緣312會固定於紅色子畫面期間P_R 的終止時間。

一般而言，當光源增益G2為1時，工作脈波310的上升緣311與下降緣312間的距離會為紅色發光二極體的標準發光期間，其中標準發光期間可以等於或小於紅色子畫面期間P_R ，本領域通常知識者可依據實際設計需求自行調整。當光源增益G2降低時，上升緣311的觸發時間會對應地往下降緣312靠近。也就是說，紅色發光二極體的發光時間等於標準發光期間乘上光源增益G2。並且，由於在液晶排列至顯示位置的反應時間R1中，是為低亮度的區段，藉由調整工作脈波310的上升緣311可提升紅色色彩光源的使用率。綠色光及藍色光的工作週期的調整方式可參照紅色光的工作週期的調整方式，在此則不再贅述。

以CF-LCOS液晶面板為例，增益控制器230可透過光源增益G2同步調整白色光的工作週期大小。圖5為依據本發明一實施例的白色光的驅動波形圖。請參照圖5，在本實施例中，是透過調整白色光所對應的工作脈波510的上升緣的觸發時間來調整白色光的工作週期大小。並且，工作脈波510的下降緣512為觸發於畫面期間P_F 的終止時間。值得一提的是，上述依據畫面資料的平均亮度調整顯示資料所對應的驅動電壓的大小及色彩光源的工作週期大小的顯示效果可以下列函數表示：(1/G)×BL×(G^1/γ ×Data)^γ

其中，(1/G)為光源增益，G為資料增益，1/γ為伽瑪修正參數。並且，上述函數所表示的顯示效果與一般顯示效果(亦BL×(Data)^γ )相同。

依據上述，可彙整為一投影機的光源控制方法。圖6為依據本發明一實施例的光源控制方法的流程圖。請參照圖6，首先，於一畫面期間中接收一畫面資料(步驟S610)，並且依據此畫面資料進行資料分析，以取得畫面資料中的三原色的灰階分佈及畫面資料的平均亮度(步驟S620)。接著，依據三原色的灰階分佈，在此畫面期間中決定是否關閉投影機的光源模組所提供的色彩光源(步驟S630)。並且，依據平均亮度，在畫面期間中調整資料增益以調整顯示資料所對應的驅動電壓的大小，以及調整色彩光源的工作週期大小。各步驟的細節可參照上述說明得知，在此則不再贅述。

綜上所述，本發明的投影機的光源控制方法，可依據三原色的灰階分佈，在取得的畫面資料為純色畫面時關閉使用較少的色彩光源。並且，依據畫面資料的平均亮度調整顯示資料所對應的驅動電壓的大小及色彩光源的工作週期大小。藉此，在維持顯示效果的前提下，可避免漏光現象的發生，以此提高畫面的純度，並且降低電力的消耗。並且，可藉由調整工作脈波的上升緣調整色彩光源的工作週期，以提升色彩光源的使用率。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧投影機

110‧‧‧驅動模組

120‧‧‧光源模組

130‧‧‧液晶面板

VS‧‧‧視訊信號

SDR‧‧‧驅動信號

VDR‧‧‧驅動電壓

210‧‧‧圖框速度控制單元

220‧‧‧資料分析單元

230‧‧‧增益控制器

240‧‧‧伽瑪修正單元

250‧‧‧資料控制器

260‧‧‧光源控制器

RA‧‧‧分析結果

DS‧‧‧顯示資料

G1‧‧‧資料增益

G2‧‧‧光源增益

VG‧‧‧伽瑪電壓

P_F ‧‧‧畫面期間

P_R 、P_G 、P_B ‧‧‧子畫面期間

R1、R2‧‧‧液晶反應時間

310、510‧‧‧工作脈波

311、511‧‧‧上升緣

312、512‧‧‧下降緣

410、420、430‧‧‧曲線

S610、S620、S630、S640‧‧‧步驟

圖1為依據本發明一實施例的投影機的系統示意圖。

圖2為圖1的驅動模組的系統示意圖。

圖3為依據本發明一實施例的紅色畫面的驅動波形示意圖。

圖4為依據本發明一實施例的輸入灰階值與輸出灰階值的曲線圖。

圖5為依據本發明一實施例的白色光的驅動波形圖。

圖6為依據本發明一實施例的光源控制方法的流程圖。

S610、S620、S630、S640‧‧‧步驟

Claims

一種投影機的光源控制方法，包括：接收一畫面期間的一畫面資料；依據該畫面資料進行資料分析，以取得該畫面資料中的多個色彩的灰階分佈；以及依據該些色彩的灰階分佈，在該畫面期間中決定是否關閉該投影機的多個色彩光源的全部或部份，以決定是否不顯示對應該畫面資料的一畫面或該畫面中多個子畫面的對應的部分，其中，在該畫面期間，關閉的該些色彩光源不提供對應的色彩光。
如申請專利範圍第1項所述之投影機的光源控制方法，更包括：依據該畫面資料進行資料分析，以取得該畫面資料的一平均亮度；以及依據該平均亮度，在該畫面期間中調整該畫面資料的一資料增益及該些色彩光源的工作週期大小。
如申請專利範圍第2項所述之投影機的光源控制方法，其中”依據該平均亮度，在該畫面期間中調整該畫面資料的該資料增益及該些色彩光源的工作週期大小”的步驟包括：當該平均亮度大於一亮度參考值時，依據該平均亮度與該亮度參考值的差距降低該資料增益；以及當該平均亮度小於該亮度參考值時，依據該平均亮度與該亮度參考值的差距提高該資料增益，並對應的減少該些色彩光源的工作週期的大小。
如申請專利範圍第2項所述之投影機的光源控制方法，其中調整該些色彩光源的工作週期大小的步驟包括：調整該些色彩光源分別對應的一工作脈波的一上升緣的觸發時間。
如申請專利範圍第4項所述之投影機的光源控制方法，其中每一該些色彩光源所對應的該工作脈波的一下降緣為觸發於該畫面期間中每一該些色彩光源對應的一子畫面期間的一終止時間。
如申請專利範圍第1項所述之投影機的光源控制方法，其中”依據該些色彩的灰階分佈，在該畫面期間中決定是否關閉該投影機的多個色彩光源的全部或部份”的步驟包括：當該些色彩的一第一色彩的一灰階平均值小於或等於一臨界值時，關閉該些色彩光源中對應該第一色彩的一第一色彩光源；以及當該灰階平均值大於該臨界值時，開啟該第一色彩光源。
如申請專利範圍第1項所述之投影機的光源控制方法，其中”依據該些色彩的灰階分佈，在該畫面期間中決定是否關閉該投影機的多個色彩光源的全部或部份”的步驟包括：當該些色彩的一第一色彩的灰階分佈低於或等於一臨界範圍時，關閉該些色彩光源中對應該第一色彩的一第一色彩光源；以及當該第一色彩的灰階分佈跨越該臨界範圍時，開啟該第一色彩光源。
一種投影機的光源控制方法，包括：接收一畫面期間的一畫面資料；依據該畫面資料進行資料分析，以取得該畫面資料中的多個色彩的灰階分佈；以及依據該些色彩的灰階分佈，在該畫面期間中決定是否關閉該投影機的一光源，以決定是否不顯示對應該畫面資料的一畫面或該畫面中多個子畫面的對應的部分，其中，在該畫面期間，關閉的該些色彩光源不提供對應的色彩光。
如申請專利範圍第8項所述之投影機的光源控制方法，更包括：依據該畫面資料進行資料分析，以取得該畫面資料中的一平均亮度；以及依據該平均亮度，在該畫面期間中調整該畫面資料的一資料增益及該光源的工作週期大小。
如申請專利範圍第9項所述之投影機的光源控制方法，其中”依據該平均亮度，在該畫面期間中調整該畫面資料的該資料增益及該光源的工作週期大小”的步驟包括：當該平均亮度大於一亮度參考值時，依據該平均亮度與該亮度參考值的差距降低該資料增益；以及當該平均亮度小於該亮度參考值時，依據該平均亮度與該亮度參考值的差距提高該資料增益，並對應的減少該光源的工作週期的大小。
如申請專利範圍第9項所述之投影機的光源控制方法，其中調整該光源的工作週期大小的步驟包括：調整該光源所對應的一工作脈波的一上升緣的觸發時間。
如申請專利範圍第11項所述之投影機的光源控制方法，其中該光源所對應的該工作脈波的一下降緣為觸發於該畫面期間的一終止時間。
如申請專利範圍第8項所述之投影機的光源控制方法，其中”依據該些色彩的灰階分佈，在該畫面期間中決定是否關閉該投影機的該光源”的步驟包括：當該些色彩的灰階分佈的一灰階平均值小於或等於一臨界值時，關閉該光源；以及當該灰階平均值大於該臨界值時，開啟該光源。
如申請專利範圍第8項所述之投影機的光源控制方法，其中”依據該些色彩的灰階分佈，在該畫面期間中決定是否關閉該投影機的該光源”的步驟包括：當該些色彩的灰階分佈低於或等於一臨界範圍時，關閉該光源；以及當該些色彩其一的灰階分佈跨越該臨界範圍時，開啟該光源。