专利名称：具有多个光电传感器的视频投影显示器的制作方法
技术领域：
本发明涉及视频投影显示器领域，具体地说，本发明涉及对于由投射光照产生的光电传感器信号的测量。
图1为一个视频投影显示器的简化前视图。
图2为包含本发明特征的一个视频图象投影显示装置的简化方框示意图。
图3A表示在一个时序周期中产生的各个电流。
图3B表示在同一时序周期内一个传感检测器的输出信号。
图4A表示一个示例性自动调定过程。
图4B和4C表示各个光电传感器信号和输出信号202。
图5表示一个示例性环境光照标定过程。
图6表示一个示例性传感器标定过程。
图7表示一个示例性传感器阈值标定过程。
图8A和8B为表示本发明传感检测器设置方式的简化示意图。
图9为表示本发明数控电流源的一个简化示意图。
详细描述图1表示一个视频投影显示装置的前视图。该投影显示器包括多个阴极射线管，它们具有投影到屏幕700上的多个光栅扫描图象。一个机壳支承和围绕着屏幕700，并且形成一个图象显示区域800，该区域略小于屏幕。屏幕700用虚线表示，以表示隐藏在机壳C内的一个边缘区域，当以过扫描模式工作时，所说边缘区域能够被光栅扫描图象辐照到，如区域0S所示。多个光电传感器设置在隐藏的边缘区域以内、可视区域800以外与屏幕700周边相邻的位置。在图1中表示了8个传感器，它们分别位于屏幕边缘角上和中心位置。因此，利用这些传感器位置，有可能测量一个以电子方式产生的检测图形，例如峰值视频值块M，以确定图象宽度和高度以及某些几何误差，例如旋转、弯曲、梯形、枕形等，从而使所显示的多个图象在整个屏幕上对准相互重叠。测量是对三种颜色的投影图象中每一种在水平和垂直两个方向上进行的，因而可以获得至少48个测量值。
下面参照图2解释测量和对准系统的工作方式，图2以方框图形式表示光栅扫描视频投影显示器的一部分。在图2中，三个阴极射线管R、G和B形成光栅扫描单色图象，这些图象通过各自的透镜系统会聚，并在屏幕700上形成一个显示图象800。图中每个阴极射线管具有四个线圈组，这些线圈组产生水平和垂直偏转，以及水平和垂直会聚。水平偏转线圈组由一个水平偏转放大器600驱动，垂直偏转线圈组由一个垂直偏转放大器650驱动。水平和垂直偏转放大器都由偏转波形信号驱动，这些偏转波形信号的幅值和波形都经由数据总线951加以控制，并与所选择的、用于显示的信号源同步。示例性绿色通道水平和垂直会聚线圈615和665分别由放大器610和660驱动，会聚校正波形信号分别传输到这些放大器中。可以认为校正波形信号GHC和GVC代表DC和AC会聚信号，例如静态和动态会聚。但是，通过例如将所有测量位置地址改变相同值或偏移量以移动整个光栅和实现视在静态会聚或中心效果有助于这些功能属性。类似地，通过改变特定测量位置的地址可以产生动态会聚效果。绿色通道的校正波形信号GHC和GVC是由示例性数模转换器311和312产生的，所说转换器将从存储器550读取的数字值转换(为模拟信号)。
一个输入显示信号选择器借助于总线951在两个信号源IP1和IP2之间选择例如一个广播视频信号和一个SVGA计算机生成的显示信号。从显示视频选择器得出的视频显示信号RGB和所电子产生的消息信息，例如用户控制信息、显示调定和对准信号以及响应从经由总线302和951连接的控制器301、900和950发出的命令产生的消息可以在在屏显示发生器500上结合在一起。在自动灵敏度标定或会聚调整过程中，控制器900通过数据总线302向控制器301发送命令，控制器301指示视频发生器310产生一个示例性绿色通道标定视频测试信号AV，该信号包括一个示例性黑电平信号，该电平信号包含具有预定视频幅值的一个矩形块M。控制器900和301还通过确定水平和垂直发生时序将块M定位在扫描显示光栅范围内，或者通过移动扫描光栅，或移动包含所说标记块M的扫描光栅的一部分来定位块M以使之辐照示例性传感器S1。绿色通通道测试信号AV从IC300中输出，并在放大器510中与来自在屏显示发生器500的绿色通道输出信号结合在一起。于是，来自放大器510的输出信号传送到示例性绿色阴极射线管GCRT，并且可以包含显示源视频信号和／或产生的OSD信号和／或产生的IC300标定视频测试信号AV。
控制器301还执行存储在程序存储器308中的程序，其中包括各种算法。为了便于最初的设置调整，控制器301向数据总线303输出一个数字字D，所说总线与一个可控电流源250相连。该数字字D表示由电流源250产生并传送到传感器S1-8和传感检测器275的一个特定电流。
为了便于调整和对准三种颜色的图象，如上所述产生一个调定块M，并传送到示例性绿色CRT。在图1中所示测试模式中，块M接近传感器S1，如上所述，通过在以一个过扫描光栅投影的视频信号中定时发生的所说标记块，或者通过定位扫描光栅使得标记块M照射传感器S1可以辐照每个传感器。利用某些显示信号输入，例如计算机显示格式信号，可以利用几乎全部扫描区域进行信号显示，因此可以完全不使用过扫描光栅工作模式。在使用计算机显示格式信号的工作过程中，光栅过扫描限制到额定的很小百分比，例如1％。所以在这些基本为零的过扫描条件下通过块M的光栅定位可以辐照示例性传感器S1。很清楚，利用视频信号时序和光栅定位结合有利于实现辐照单个传感器。
每个传感器产生一电子流，它能够以与入射到其上的照度基本成线性关系传导。但是，在各个传感器处的照度由于多种原因可能会有很大的变化，例如，每个CRT的荧光亮度可能是不同的，在三种单色图象之间可能有透镜和光路差别。随着各个CRT老化，荧光亮度下降，此外随着时间推移，灰尘可能沉积在投影光路上，从而减小了在传感器处的照度。引起传感器电流变化的其它原因包括各个传感器之间的灵敏度和它们固有的光谱灵敏度的变化。例如，一个硅传感器，其灵敏度在蓝光较低，在绿光和红光光谱增大，而在近红外区域达到最大。因此，可以理解，每个传感器都可以传导差别相当大的光生电流。所以，为了能够实现稳定、可重复的测量，必须分别测量这些传感器的电流变化和为每一个传感器及针对每一种光照颜色设定一个检测阈值。因此，在确定与照度成正比的传感器峰值电流之后，可以将各个传感器检测阈值存储起来以便其后在每个传感器电流的恒定幅值点，例如大约50％幅值点检测受到光照或未受到光照的传感器。
参见图2，视频信号发生器310在控制逻辑301控制下产生具有初始非峰值视频值并位于基本黑色或黑色电平背景上的一个示例性绿色视频块M。具有非峰值视频值的类似视频块可以在每种颜色的通道中产生，当它们同时产生并重叠在屏幕上时生成一个位于基本上黑色背景上的白色图象块。于是，由视频发生器310产生一个示例性绿色块M，并通过放大器510传送到绿色CRT。所说视频发生器310由微控制器301控制，以在一个水平和垂直屏幕位置产生所说绿色块M，使得一个特定的传感器，例如传感器S1，被从块M发出的绿光照射。传感器受到照射导致产生光电流Isen，如图2所示。
可取的是，利用图2所示的本发明控制环路100补偿、标定和测量所述的完全不同的光生传感器电流。在图2的电路方框200中绘出了传感检测器275，并且在图8A和图4B中更详细地加以表示。简单地说，由一个数控电流源250产生一个基准电流Iref。基准电流同时传送到示例性光电传感器S1和传感检测器275。在传感器没有受到光照时，传感器S1表现出高阻抗，进而从基准电流Iref中分流一个可以忽略不计的电流Isen。因此，基准电流Iref的大部分作为电流Isw传送到传感检测器275。电流Isw偏置检测器275，使得输出状态为低，该状态用于表示未受辐照或未受光照的传感器。当传感器S1受到光照时，光生电荷使得该传感器表现为低阻抗，并且从基准电流Iref中分流出更大的电流Isen，从而从传感检测器275中分出电流Isw。在特定的照度下，传感器S1从传感检测器275中分出足够的电流以使其截止，并且呈现标称电源电压的高电位，该电位用于表示被辐照或受到光照的传感器。传感检测器275的输出是正极性脉冲信号202，该输出传送到数字会聚集成电路STV2050。对脉冲信号202的上升沿进行采样，该采样信号使得水平和垂直计数器停止所产生的计数，该计数确定了受到光照传感器出现在测量矩阵中的位置。
可取的是，通过有控制地提高基准电流Iref直至传感检测器275转换到指示传感器照度丧失为止来测量所说传感器电流。使得检测器275指示传感器照度丧失的基准电流值表征入射到传感器上的照度。因此，可以将这个电流作为一个传感器和颜色特定阈值进行处理和存储。对于不同的传感器和不同的颜色，所存储的基准电流值是不同的，但是当照度值下降到所测得的Isen转换值的一半时，同样都会造成检测器转换。
图3A中表示在一个时间周期序列，例如TV帧周期中产生的各个电流，而图3B表示在相同周期内传感检测器的输出信号。开始时，在周期t1，基准电流Iref受到由控制逻辑301响应微控制器900产生的数字字D1的控制。数字字D1的输出值等于255，该值导致基准电流Iref为最小值。此外，在时间周期t1，示例性传感器S1没有受到光照，如果存在电流Isen，也是由暗电流或漏电流效应产生的。因此，处于最小值的基准电流Iref大部分被传感检测器275作为电流Isw传导，这使得输出信号202呈现低电压或基本为零的电压状态，进而指示一个未受光照的传感器。在时间周期t2，产生视频块M，并位于照射传感器S1的位置，使得产生或传导一个光生电流Isen。于是，基准电流Iref在光电传感器S1与传感检测器275之间分流。但是，传感器电流Isen2的电流量大于电流Iref，因此检测器275缺乏使之转换状态的电流。故而，输出信号202呈现高电压电位，控制逻辑301对其进行采样，并通过总线302向微控制器900指示存在传感器照度。由于所检测照度的缘故，在时间周期t3微控制器900指令控制器301输出一个新的数字字D2，这使得基准电流增大到Iref3。但是，即使基准电流增大，传感器电流Isen仍不足以提高检测器275的电流，如Isw3所示，进而检测器输出202继续指示一个受到光照的传感器。控制逻辑301检测指示受到光照传感器的输出信号202，并借助于微控制器900产生另一个电流控制字D4，它将基准电流增大到Iref4值。这个增大的基准电流足以支持传感器S1和检测器275，因此，检测器发生转换，输出信号202呈现基本为零电压的状态，该状态向逻辑301和微控制器900表示传感器S1现在未受光照。从而通过逐渐增大基准电流，降低了传感器信号检测器的灵敏度。并达到一个值Iref4，该值表示最大传感器照度。将电流值Iref4减半，并作为Iref5存储在存储器305中，以备在其后当用一个示例性绿标记块M辐照时测量示例性传感器S1的过程中使用。当由于灰尘阻挡变得阴暗或CRT输出减弱而使得传感器照度降低到大约一半强度时，基准电流减半以利于传感器检测。
图4A表示一个示例性自动调定过程，其从步骤10开始。在步骤100对于进入的不需要的光照评价所有传感器。如图5详细表示的，进行调整以补偿不需要的虚假传感器光照，如果这种调整是成功的，能够使自动调定继续到步骤200。但是，如果不需要的传感器光照超过补偿范围，则终止调定过程，并在步骤675产生一个在屏显示信息，要求停止测试，并建议通过减少室内照明或关闭窗帘来减小显示屏幕的环境光照。
在图6中详细表示的步骤200，测试这些传感器以确定它们被示例性标记块M辐照的性能。如果测试再次成功，自动调定过程继续进行到图7详细表示的步骤400。但是，如果每个传感器都没有响应标记块M的辐照，则结束调定过程，并产生一个在屏显示信息，建议结束测试，并建议通过减小室内光或关闭窗帘来减小显示屏的环境光照。
因此，在补偿了不需要的传感器照度之后，对于每个位置和每种颜色在步骤400测量各个传感器的灵敏度。如果在步骤400测量再次失败，则终止该自动调定过程，并给出一个OSD信息，以指示该失败和建议可能的补救方式。如果步骤400成功完成，则该自动过程进行到步骤600，在这个步骤测量电子生成的模式信号，以使图象能够对准。
图4B表示在各种条件下产生的光电传感器信号。信号100表示由光电传感器不需要的照度所产生的通常为恒定幅值的信号，并用虚线表示以表明上述信号始终存在，所需要的光电传感器信号响应，例如信号200和400叠加在其上。图4C表示在与图4B同一时间轴上的检测器275输出信号202。在图4A中菱形框100所示的控制过程中，调整检测阈值使得环境光产生的信号，即图4B中所示的信号100小到不超过阈值101，AMBI．SENS．VAL。因此，检测器275不产生输出信号202，如图4C所示。
图4B所示信号200表示由例如绿色光照产生的所需要的光电传感器信号。所表示的信号200其幅值不足以超过阈值信号100，因此使环境光照检测无效也使得对绿色光照传感器的检测无效。在图4A的菱形框200中，测试传感器以确定它是否被示例性标记块M辐照。于是，该标记视频信号幅值，用AMP．INC表示，增大到使传感器信号超过阈值101并产生如图4C所示的相应输出信号202的一个值。
图4B中的信号400表示由例如蓝色光照产生的需要的光电传感器信号。传感器信号显然超过了阈值101，于是图4A中菱形框400所示过程接着确定传感器信号峰值，该峰值等于使检测无效所需的基准电流。将这个峰值幅值减半并作为蓝色光检测电平或阈值存储起来。
图5表示一个示例性调整过程，该过程检测是否存在不需要的传感器照度，并自动调整传感器检测阈值以逐渐补偿环境光照，直到检测不到不需要的照度。因此环境光补偿量设定了对于每个传感器位置和颜色组合可用的最大补偿范围。环境光照校正从步骤110利用所产生的空白光栅开始，并在步骤120将传感检测器灵敏度设定为最大值。在图2和图9所示的示例性检测器中，可以将灵敏度或转换阈值设定为由控制器301产生的数字字D确定的255个值中任意一个。当数字字值为255时灵敏度最大，并使得电流Iref最小。因此，当使用空白光栅时，不产生视频块M，所有的光照传感器都一定是被不需要的光照射的。在步骤130加入一个延迟以便在步骤140实施对光照传感器的检测，并在一个显示帧周期内报告以汇总到微机900。如果步骤140的测试结果为是，则传感器受到不需要的光辐照，在步骤150减小传感检测器的灵敏度。控制器301响应来自通过总线302相连的微机900的指令，输出一个数字字D新值。在步骤160进行测试以确定降低的灵敏度是否大于零。如果在步骤160得到的结果为是，则进入循环过程165，该过程继续降低检测器灵敏度，直到对于光照传感器的测试140的结果为否，即表明已经补偿了不需要的传感器光照的影响或使之为零为止。如果在步骤140得到否的结果，则在步骤170将使环境光检测无效的灵敏度值AMBI．SENS存储起来。在步骤140得到否的结果还使得在步骤175测试所说灵敏度值以确定该值是否小于一个预定值n。如果在步骤175得到否的结果，则产生一个在屏显示信息，告知环境光照具有足够高的强度，这个强度可能导致无法进行后续的调定。例如，蓝光传感器信号电平可能超过余下的灵敏度控制范围，或者相反，绿光传感器信号的幅值可能太小以致于不超过环境光无效阈值。因此建议使用减小的环境光照重新开始该自动过程。但是，虽然OSD建议信息是响应步骤175的结果“否”产生的，但是如图所示环境光照补偿测试是在步骤185，例如借助于一个OSD信息完成的，并且该自动过程继续进行以在步骤210启动标记块亮度标定。
但是，如果当循环过程165连续地降低了检测器灵敏度时在步骤140连续得到是的测试结果，并且最终在步骤160得到否的测试结果，则表明例如数字字D等于零。由于使用最低的检测器灵敏度，所以会持续检测光照传感器，因此不需要的光照过大并且超过补偿范围，于是该自动过程在步骤180终止。在步骤190产生一个在屏信息，建议使用者必须减小入射屏幕光照，以便能够进行自动调定。
图6表示用于判定传感检测器是否能够检测到由三种显示颜色中每一种所产生和显示的标记块M产生的传感器信号的一个示例性过程。该过程从步骤210开始，在步骤220将传感检测器灵敏度设定为所说值AMBI．ILL，并在图5所示的步骤165中存储起来。以预定视频幅值，例如12级产生一个示例性标记块M。在一个绿色CRT上显示标记块M，并将其定位在显示器表面，使得当投射时能够照射到一个传感器，例如传感器1。在步骤230施加例如一个显示帧周期以便能够有时间检测光照传感器。如果以隔行扫描方式扫描所说CRT显示器，可以在具有显示帧周期的两个隔行扫描半帧任意一个中检测标记块M，所以能够在步骤230在任意一个显示半帧中对标记块M进行传感器检测。在步骤240进行测试以检测一个光照传感器，如果结果为否，则在步骤250使亮度或标记块M的视频幅值从初始预定值开始增大。在步骤260检测标记块幅值是否小于15，如果结果为是，则由循环过程265返回到延迟步骤230。于是循环265将标记块M的视频幅值逐次增大一个幅值控制级，直至检测出传感器1受到光照，和在步骤240得到是的结果。如果该传感器受到光照，则在步骤270将相应的亮度，或标记块幅值作为BRI．VAL存储起来。
但是，如果光照传感器测试240继续得到否的测试结果，则视频幅值最终在测试步骤260将达到最大值，BRI．VAL将等于15。因此，在测试步骤260得到否的结果将导致该自动标定过程在步骤360终止，并且在步骤370产生一个在屏显示信息，指示必须减小入射到屏幕外表面上的照度，以使得能够重新启动该自动过程。
如果在步骤240检测出传感器1受到光照，则在步骤280进行下一步测试以确定是否已经评价了全部8个传感器位置。在步骤280得到否的结果导致在步骤290将标记块M在CRT表面重新定位以使之辐照示例性传感器2。在步骤300将标记块M的视频幅值设定为预定的示例性幅值12，并且在延迟步骤230重新加入光照传感器检测循环265。因此对于传感器位置1循环265执行各个步骤直至在步骤240得到是的测试结果以检测到一个光照传感器，或者直至达到视频幅值最大值，并在步骤260得到否的测试结果，从而如上所述终止该标定过程。如果在步骤240得到的测试结果为是，则进入第二个循环过程285，其中在步骤270存储对应于传感器位置2至8的标记块M的视频幅值。
当已经确定了对应于8个传感器位置的标记块幅值并且存储起来之后，在步骤280得到是的测试结果导致在步骤310执行颜色选择测试。由于在步骤310用绿色CRT开始的过程在步骤320得到是绿色(GYES)的测试结果，所以终止绿色标记显示并在一个红色CRT上产生、显示和定位一个红色标记以辐照传感器位置1。在步骤300将标记视频幅值设定为预定的示例性幅值12，持续执行循环265和285，在步骤270存储对应于8个红色传感器位置中每一个的幅值。因此，在传感器计数步骤280得到的测试结果是导致在步骤310得到是红色(RYES)的测试结果，这个结果使得在步骤320终止红色标记块显示，和在一个蓝色CRT上产生、显示和定位一个蓝色标记以辐照传感器位置1。在步骤300再次设定标记视频幅值并连续执行循环265和285，在步骤270存储对应于8个蓝色传感器位置中每一个的幅值。当完成对第8个传感器的检测之后，在步骤280得到是的测试结果，在颜色选择测试步骤310得到是蓝色(B YES)的测试结果。于是在步骤340指示出已经成功地完成了对于所有颜色和传感器位置的亮度或视频幅值的测试，以及可以在步骤410开始传感器灵敏度标定。总之，图5所示过程的完成就是通过设定能够排除不需要的光照的光照传感器检测灵敏度值补偿了不需要的显示器表面光照。图6中所示的过程表明，利用防止对外来光的虚假测量所需的灵敏度值，每个传感器都能受到以各种颜色产生的标记的辐照。
利用图7中所示的示例性传感器标定过程测量并存储上述的十分不同的光生传感器电流。简单地说，图7所示的过程确定每个传感器输出信号的最大值，然后设定一个灵敏度值、或检测器转换阈值，这个值使得能够在每个传感器信号峰值的基本一半值处实施检测。传感器灵敏度标定从步骤410和420开始，检测器灵敏度设定为在步骤165确定和存储的值AMBI．SENS。产生一个绿色标记块M，其具有从步骤270读取的上述确定的视频幅值BRI．VAL。标记块M定位在绿色CRT上，从而当投射时辐照传感器位置1。由于上述的理由，加入一个延迟430，以提供检测在隔行扫描系统的各个半帧中出现的光照传感器状态的时间。
在步骤440进行测试以确定一个传感器是否受到光照，显然由于在步骤420将初始灵敏度设定为AMBI．SENS，即排除检测外来光的最高灵敏度值，传感器1应当看到绿色标记块M，并检测出受到其辐照。在步骤440得到是的结果导致在步骤450减小所说灵敏度值，即当前的AMBI．SENS。在步骤460测试这个减小的灵敏度值以判定这个值是否大于零，由此指示还没有超过灵敏度控制范围。在步骤460得到是的结果使得进入循环过程465，该循环包括步骤430、440、450和460，这些步骤循环重复，直至在步骤440检测出一个未受光照的传感器和得到否的测试结果。但是，可以经过整个循环465而没有检测到未受光照的传感器状态，直至在步骤460得到否的检测结果，指示已经达到灵敏度范围极限。在步骤460得到否的结果表明在步骤470标定过程已经失败，并导致在步骤475产生一个在屏显示信息，该信息指示外来的入射屏幕照度仍然太大以致于无法进行自动调定。
如上所述，循环465连续地减小灵敏度，直至检测到一个未受光照的传感器和在步骤440得到否的测试结果。在步骤445将引起未受光照状态的灵敏度值减半并保存。在存储50％灵敏度值之后，在步骤480进行测试以确定当前的传感器位置是否为8。在步骤480开始执行一个传感器位置循环485，该循环中包括步骤490、500、循环465和步骤445。由于步骤420在传感器位置1在绿色通道启动该过程，在步骤480得到的否测试结果导致在步骤490将标记块M移动到传感器位置2。在步骤500，从存储器中读取(步骤270)这个标记块位置和颜色的视频幅值，并将其应用于该标记块。将检测器灵敏度恢复到在步骤165保存的值AMBI．SENS，并在延迟步骤430开始执行循环465。如上所述，循环465反复进行直到在步骤440检测到一个未受光照的传感器，或在步骤460指示达到了灵敏度极限值。它是假定达到一种未受光照传感器状态，并且在步骤440得到否的测试结果导致绿色传感器位置2的相应灵敏度值减半并在步骤445保存。因此在设定传感器位置2的50％值之后，灵敏度循环465和传感器定位循环485都完成了，而在步骤480得到否的测试结果导致开始传感器位置3的循环485。于是循环465和485重复执行直至在步骤480获得是的测试结果，该结果指示当前的传感器位置为8，表明所有绿色通道传感器都已经标定完毕。
在步骤480得到是的结果使得在步骤510开始进行颜色测试，在这个步骤测试所标定的当前颜色，在这个示例性绿色过程中获得是绿色(G YES)的测试结果。在步骤510获得的是绿色(G YES)结果导致在步骤520从绿色标记块阶段转换为红色标记块阶段，利用定位在红色CRT上的红色标记块辐照传感器位置1。在步骤500将红色标记块的视频幅值设定为位置1值(在步骤270保存的值)，并将检测器灵敏度恢复到在步骤165保存的AMBI．SENS值。在步骤500对红色标记块参数初始化之后，在延迟步骤430开始重复调整循环465。如上所述，反复执行循环465直到在步骤440检测到一个未受光照的传感器，或在步骤460指示达到灵敏度极限值。假定达到了一个未受光照传感器状态，并且在步骤440得到否的测试结果导致将红色传感器位置1的相应灵敏度值减半和在步骤445加以保存。因此在建立传感器位置1的50％值之后，灵敏度循环465和传感器定位循环485都结束，并且在步骤480得到否的测试结果。循环485再次执行，在步骤490将标记块M移动到传感器位置2，并在步骤500设定环境灵敏度和红色位置2的标记块亮度值。循环465和485再次重复执行直至在步骤480得到是的测试结果，该结果指示当前的传感器位置是8，表明红色通道标定结束。
在步骤480得到的是结果导致步骤510的开始，在该步骤判定当前正在标定的颜色，结果为是红色(R．YES)，该结果又使得在步骤530从红色标记块阶段转换到蓝色标记块阶段，用定位在蓝色CRT上的蓝色标记块辐照传感器位置1。在步骤500将对应于位置1的蓝色标记块参数初始化，并从延迟步骤430开始重复调整循环465。如上所述，循环465和485反复执行，并且连续地确定当用蓝色CRT辐照时每个传感器位置的50％灵敏度值。但是，由于蓝光辐照引起的传感器电流明显大于红光或绿光，所以可以利用比红光或绿光更大的控制级增量更加迅速地完成对蓝光辐照传感器的标定。在步骤480再次获得是的测试结果，指示完成了8个传感器位置的测试，并在颜色测试步骤510得到是蓝色(B．YES)的结果，该结果又表明在步骤540已经成功地完成了对于每种显示器颜色下所有传感器位置的传感器灵敏度标定。在步骤550开始会聚模式边缘检测。
如参照图2所述，基准电流Iref分流或分配为传感检测器275电流Isw和示例性传感器S1电流Isens。当光照射到传感器上时基准电流Iref的大部分都由传感器传导。但是随着控制过程(60、70、130和140)逐渐增大电流，达到一个值，使得能够满足传感器电流需求，并且剩余电流足以使检测器275发生转换，在步骤70产生否的结果，指示该传感器未受光照。该传感器仍然受到光照，但是控制过程现在已经建立了峰值传感器电流并导致传感检测器发生转换。所以，在步骤70得到的否结果导致开始一个测试，以确定在步骤60的所说阈值或基准电流是否设定为最小值，即启动过程的条件。如果在步骤80得到否的测试结果，则在步骤60所产生的、并引起检测器转换的电流响应步骤85减小或减半。
在已经减小了阈值或基准电流之后，检测器275发生转换以在步骤70指示检测到一个受到光照的传感器。在步骤70得到的是结果在步骤130对步骤85的结果进行测试。由于在步骤85使电流Iref递减以建立检测器转换阈值电流Ithr，在步骤130得到是的测试结果，并在步骤150保存标称减半的峰值电流值Ithr。在步骤160进行测试以确定是否重复该标定过程，如果结果为是，则循环至步骤20，如果结果为否，则结束该标定过程。因此，该传感器自动标定过程产生对应于检测器转换阈值电流Ithr的数字值，并且将相应于每个传感器位置和颜色的值都保存起来。将传感器峰值电流值减半有利于建立转换阈值，这个阈值对于各个传感器位置和颜色来说基本是相同的，因而使得在后续的偏转信号处理过程中可能产生的传感器脉冲宽度检测变化量最小。
图8A表示一个传感检测器，该传感检测器包括一个电流源晶体管Q2，该晶体管带有一个数控发射极电路，该电路表示为电阻R1，其连接在发射极与正电源之间。下面参照图9描述其中所示的数控发射极电路，其中还包括图8A所示的检测器。但是简单地说，可以将电阻R1设定为200欧姆与50千欧姆之间的双相关值。因此电阻R1和晶体管Q2基极的电位确定了在晶体管集电极产生的基准电流Iref的幅值。恒值电流Iref被分流为电流Isen和电流Isw，前者通过一个铁氧体电感器FB1传导到一个光电传感器S1，例如一个光电晶体管，后者传导到一个NPN晶体管Q3的基极。晶体管Q3的基极通过一个电容器C1接地，所说电容器与铁氧体电感器FB1构成一个低通滤波器以衰减由例如水平扫描频率信号或高压电弧元件产生的高频能量，这个高频能量有可能引起错误的电路操作或元件损坏。晶体管Q3的发射极接地，集电极与NPN晶体管Q4的发射极相连以构成一个共射放大器(cascode connected amplifier)。由电阻R2和R3构成的一个分压器在晶体管Q4的基极施加偏压。电阻R2与正电源相连，电阻R3接地，当晶体管Q4的基极发射器节点不导通时这些电阻的节点在晶体管Q2和Q4的基极施加2伏特的偏压。晶体管Q4的集电极产生一个输出信号202以传送到一个数字会聚集成电路，例如STV2050型集成电路中，所说输出信号指示出传感器S1的光照状态，即受到光照或未受光照。
图8A所示的传感检测器按照下述方式工作。基准电流Iref分流形成传感器电流Isen和检测器电流或转换电流Isw。当传感器S1未受光照时，它表现为显著的阻抗，因此电流Isen小到可以忽略不计，其中例如漏电流和暗电流。因此，由于电流Isen极小，电流Iref的大部分都流到晶体管Q3的基极成为电流Isw。电流Isw使得晶体管Q3导通和饱和，迫使集电极呈现标称地电位Vcesat，大约50毫伏。所以，晶体管Q4的发射极通过晶体管Q3饱和的集电极发射极结名义上接地，并且晶体管Q4导通使得集电极处于标称100毫伏的电位或(Q3Vcesat+Q4Vcesat)。晶体管Q4的集电极产生输出信号202，其中标称零伏特值表示一种未受光照传感器状态，而标称电源电压表示一个受到光照的传感器。
随着晶体管Q3达到饱和，由于电阻分压器R2和R3的作用，晶体管Q4的发射极基极电位从标称2伏特降低到大约0．7伏特，该电压由晶体管Q4的基极发射极结电压和晶体管Q3的饱和电压形成。由于电流源晶体管Q2的基极与共射晶体管(cascode transistor)Q4相连，如图8A中bb所示，晶体管Q2基极的偏压也减小到标称0．7伏特。晶体管Q2基极电位的这个变化导致恒定电流Iref增大约三倍。
当传感器S1受到光照时，它产生或吸收正比于入射照度的电流，因此传感器电流Isen急剧增大。由于基准电流Iref是恒定的，光照传感器的电流(Isen)从晶体管Q3的基极电流(Isw)中分流得到，从而导致晶体管截止。当晶体管Q3截止时，晶体管Q4也截止，导致集电极上升到电源电压，产生标称值为3伏特的输出信号202，该信号指示一个受到光照的传感器。如上所述，当晶体管Q3和Q4截止时，电流源晶体管Q2的基极偏压回复为由电阻分压器(R2和R3)确定的电位，结果使得恒定电流Iref的幅值下降大约66％。因此，基准电流Iref的减小通过建立较低的、用于终止检测和指示传感器关断或未受光照状态的转换阈值有利地维持或保持了光照传感器状态。总之，这种可取的传感器信号检测器使得能够在由预定基准电流Iref表征和由电阻器R1或数字字D设定的传感器信号幅值范围内进行检测。此外这种可取的反馈连接提供一个传感器关断或未受光照检测阈值，该阈值对于任意预定的基准电流值Iref都具有基本恒定的百分比值。所以具有迟滞性的检测器提供由电流Iref设定的一个第一检测电平，和从变化的基准电流得到的一个第二检测电平。因此具有反馈的检测器防止了对于传感器S1不连续或不规则的边缘辐照转换输出信号202的状态和在数字会聚集成电路内产生多个错误测量值。
图8A的方框275A表示提供不同检测器阈值的另一种电路结构。方框275A中的电路如图中波浪线所示断开节点bb插入连接在晶体管Q2的基极上。该替换阈值结构按照下述方式工作。电阻R2a和R3a构成一个分压器，其在电流源晶体管Q2的基极上施加大约2伏特的偏压。一个晶体管Q2a构成由晶体管Q4集电极电位启动的一个开关。当传感器S1未受光照时，晶体管Q4导通，其集电极基本处于地电位，这使得晶体管Q2a导通，电阻R3b与电阻R3a并联。因此，施加在晶体管Q2基极上的偏压在标称0．7伏特与2伏特之间变化。较低的基极电压产生一个光照检测阈值电流，而较高的电压减小所说检测阈值电流以维持具有减小照度的检测状态。
图8B中表示另一种传感检测器，其功能如下所述。一个PNP晶体管Q2用作一个可控电流源Iref。晶体管Q2的发射极经由一个可变电阻R1与正电源+V相连。在图9中更加详细地表示了由晶体管Q2和可变电阻R1构成的可控电流源。晶体管Q2的基极与由电阻R2和R3构成的一个分压器相连，其中电阻R2与正电源+V相连，电阻R3接地或者与电源+V的返回端相连。分压器电阻之间的节点还与一个NPN晶体管Q4的基极相连，晶体管Q4与一个NPN晶体管Q3以共射方式连接。
电流源晶体管Q2的集电极经由一个电感器FB1，例如一个铁氧体扼流圈与一个光电传感器件S1(例如一个光电晶体管)的集电极相连。光电传感器S1的发射极接地，所说基极部分是暴露的以接受如标记块M所示的入射光照。晶体管Q2的集电极还与一个二极管电路相连，其中二极管D1与一对串联连接的二极管D2和D3并联。二极管D1的阴极与二极管D2的阳极相连，二极管D1的阳极与二极管D3的阴极相连。二极管D3的阴极接地，二极管D1的阴极与晶体管Q2的集电极相连。此外，晶体管Q2的集电极还通过电阻R6与PNP晶体管Q5的基极相连，晶体管Q5与PNP晶体管Q6构成一个微分放大器。因此，如参照图3A所述，电流Iref在传感器S1与二极管电路D1、D2和D3之间分流。当传感器Q1未受光照时，电流Iref变为电流Isw，通过串联的二极管D2和D3流入接地点。二极管D1通常是反向偏压的，并且对于不利的瞬间影响如电弧、电弧干扰等提供了一条接地的保护路径。电流Isw在二极管电路D1、D2和D3上产生大约1．2伏特的电压，所说二极管电路与晶体管Q5的基极相连。晶体管Q5的集电极接地，发射极与晶体管Q6的发射极相连，晶体管Q6通过电阻R9与正电源+V相连。晶体管Q6的基极与构成一个分压器的电阻R7和R8的节点相连，其中电阻R7与正电源+V相连，电阻R8接地。因此，电阻R7和R8在晶体管Q6的基极上施加大约0．3伏特的偏压。由于晶体管Q5和Q6构成一个微分放大器，晶体管Q5的基极保持在1．2伏特，约0．3伏特的基极偏压使得晶体管Q6导通，晶体管Q5截止。因此，经由电阻R9从正电源+V输出的电流在集电极负载电阻R10与共射晶体管Q3的基极之间分流。由于晶体管Q3的基极发射器阻抗大大小于负载电阻R10的值，集电极电流大部分通过晶体管Q3的基极流入接地点，晶体管Q3导通和饱和。因此，当晶体管Q3饱和时，晶体管Q4的发射极电位在地电位之上几个毫伏，并且响应2伏特的标称基极偏压，晶体管Q4导通和饱和。所以，电流流过电阻R4，晶体管Q4的集电极呈现2×Vcesat的电位，或者大约为50毫伏。此外，晶体管Q4的集电极产生检测器输出信号202，该信号传送到示例性会聚集成电路STV2050的控制器301。
当晶体管Q3和Q4饱和时，晶体管Q4的基极呈现[Vbe(Q4)+Vcesat(Q3)]的电位或者大约为0．65伏特。因此，由电流源晶体管Q2产生的电流增大，并保持在标称电流(3．3V-0．7v-0．6v)／R1。
当传感器Q1受到光照时，产生光生电流或处于导通状态，使得电流Isen增加，电流Isw减小。在某些传感器Q1照度下，从串联二极管D2和D3中转移出足够的电流Isens，导通状态停止，结果晶体管Q5的基极具有传感器Q1集电极的电压。因此，晶体管Q5的基极具有比晶体管Q6基极更低的电位，这使得该晶体管对发生转换。晶体管Q5导通并使来自电阻R9的电流流入接地点，而晶体管Q6截止，消除了来自共射晶体管Q3的基极电流，晶体管Q3与晶体管Q4一起截止。然后，晶体管Q4的集电极上升到电源电位+V，输出信号202具有正电位，指示一种受到光照传感器状态。当晶体管Q3和Q4截止时，晶体管Q2基极的电位上升到大约2伏特，如由电阻R2和R3所设定的。于是，晶体管Q2的基极发射极电位的变化使得基准电流Iref减小到大约三分之一，从而防止了传感器Q1在大约3至1范围内的不连续或不规则边缘光照来回转换输出信号202的状态。此外，由电容器C1、电阻R5和晶体管Q7构成的一个微分器的作用将一个正的瞬变施加到晶体管Q6的基极，这使得该晶体管保持截止和在由该微分器时间常数所确定的时期内防止晶体管对发生再次转换。
图9表示一个数控电流源，例如图2中方框250所示的部分，或者图8A和8B中所示的可变电阻R1。如图9所示，该数控电流源与图8A所示和所述的传感检测器相连。一个数字控制字D由控制器301产生，并且包含8个并行的数据信号D0-D7，分别表示从最低位到最高位。各个数据位分别通过串联连接的电阻R1、R3、R5、R7、R10、R13、R16和R19与相应的PNP晶体管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7和Q8的基极相连。晶体管的发射极与一个正电源+V相连，各个集电极通过一个电阻与一个PNP晶体管电流源Q9的发射极相连。因此，晶体管Q9产生的电流由发射极电阻R22和数字选择电阻电路的并联组合控制。选择集电极电阻R2、R4、R6、R8和R9、R11和R12、R14和R15、R17和R18、R20和R21，使之具有按照二倍顺序增大的电阻值。例如，电阻R20和R21的并联组合具有大约400欧姆的电阻值，电阻组合R17和R18的电阻值大约为800欧姆。因此，数字字D0-D7可以选择200欧姆与51．1千欧姆之间的电阻值，在200欧姆时，所有晶体管导通，在51．1千欧姆时，由于存在电阻R22，所有晶体管截止。数字字D0-D7的电压值为0和3．3伏特，当数据位电压值为0伏时出现电阻选择，而当数据位电压值为3．3伏特时没有电阻选择。
如以上参照图8A所述，恒定电流源晶体管Q9产生一个集电极电流Iref，该电流在传感器S1与转换晶体管Q10之间分流，当传感器S1受到光照时，分流的电流流入传感器S1，当传感器未受光照时，该电流流入转换晶体管Q10。但是，如上所述，传感器照度在不同的传感器与颜色之间存在很大的变化，所以传感器电流Isen也如此。因此，为了对于每个传感器组合建立固定的转换点，要求确定、保存和使用每个传感器各自的基准电流。此外，如以上参照图8A所述，由于采用共射连接的晶体管Q10和Q11产生的本发明转换迟滞性有利地改变了数字确定的基准电流，以确保对于传感器信号一致的传感或检测。简单地说，可以结合考虑数字确定的基准电流和传感器检测转换迟滞性以将传感器光照阈值定位在传感器信号峰值的大约一半处，该阈值使得传感器截止，或者借助于有利的迟滞性动态地将未受光照阈值设定为传感器光照阈值的三分之一。因此，在大约一半的传感器幅值，能够始终保持检测器导通，并且大大抑制了传感器光照不完全性，进而防止了传感检测器输出信号202发生不需要的转换。
权利要求
1.一种投影电视显示装置，其特征在于具有为投影而形成的一个图象(M)的一个显示器(CRT)；用于接收所说投影图象(M)的一个显示屏(700)；设置在与所说显示屏(700)边缘相邻位置处的多个光电传感器(S1-S8)，每个光电传感器响应所说投影图象(M)的照度产生一个输出信号(Isen)；具有可控检测阈值(Iref)的一个检测器(275)，其与所说光电传感器(S1-S8)相连，用于产生一个信号(202)，当由所说多个光电传感器(S1-S8)中每一个产生的所说输出信号(Isen)大于所说检测阈值(Iref)时，该输出信号处于一种第一状态，当由所说多个光电传感器(S1-S8)中每一个产生的所说输出信号(Isen)小于所说检测阈值(Iref)时，该输出信号处于一种第二状态；与所说显示器(CRT)和所说检测器(275)相连的一个控制器(301／900)，其用于为由所说多个光电传感器(S1-S8)中每一个产生的所说输出信号(Isen)设定所说的检测阈值(Iref)，并且响应具有所说第一状态的所说信号(202)，所说控制器(301／900)在所说显示器(CRT)上移动所说图象(M)以依序光照所说多个光电传感器(S1-S8)中的其它传感器。
2.如权利要求1所述的投影电视显示装置，其特征在于所说多个光电传感器(S1-S8)是并联连接的。
3.如权利要求1所述的投影电视显示装置，其特征在于所说多个光电传感器(S1-S8)是光电晶体管。
4.如权利要求1所述的投影电视显示装置，其特征在于对于所说多个光电传感器(S1-S8)中每一个特定的所说检测阈值(Iref)用一个数字字(D)来表征。
5.如权利要求4所述的投影电视显示装置，其特征在于对于所说多个光电传感器(S1-S8)中每一个特定的所说检测阈值(Iref)是从一个数字存储器(305)中读取的。
6.如权利要求1所述的投影电视显示装置，其特征在于对于所说多个光电传感器(S1-S8)中每一个特定的所说检测阈值(Iref)是由一个数模转换器(250)产生的。
全文摘要
一种投影电视显示装置包括具有为投影而形成的一个图象(M)的一个显示器(CRT)和用于接收所说投影图象(M)的一个显示屏(700)。设置在与所说显示屏(700)边缘相邻位置处的多个光电传感器(S1－S8),每个光电传感器响应所说投影图象(M)的照度产生一个输出信号(Isen)。具有可控检测阈值(Iref)的一个检测器(275)与所说光电传感器(S1－S8)相连,用于产生一个信号(202)。与所说显示器(CRT)和所说检测器(275)相连的一个控制器(301/900)用于为由所说多个光电传感器(S1－S8)中每一个产生的所说输出信号(Isen)设定所说的检测阈值(Iref)。
文档编号H04N9/64GK1292522SQ0011994
公开日2001年4月25日 申请日期2000年6月30日 优先权日1999年6月30日
发明者J·B·乔治 申请人:汤姆森许可公司