受视频控制的检测器灵敏度的制作方法

专利名称：受视频控制的检测器灵敏度的制作方法
技术领域：
本发明涉及视频投影显示器的领域，特别涉及处理光栅感测信号。
背景技术：
在投影视频显示器中，几何光栅失真产生于阴极射线显示管的物理放置。通过使用具有弯曲凹入的荧光粉表面以及光投影路径中的固有放大率的阴极射线管加剧了这种光栅失真。投影图像由需要在观看屏上互相对准的三个扫描光栅组成。这三个投影图像的精确重叠需要调整多个波形，以补偿几何失真并促成这三个投影图像的叠合。然而，在制造期间，多个波形的手动调准是费力的，并且不使用复杂的测试设备可能会妨碍用户位置处的设置。自动会聚系统通过使用外围显示屏位置处的光栅边缘测量来确定光栅大小和会聚而简化了制造调准并使得用户位置调整容易。这种自动会聚系统依赖于传感器，所述传感器位于屏幕边缘位置、被所投影的设置标记(setup marker)M照亮。每个传感器处的照明强度可能因为如在名称为“Opto Sensor Signal CurrentDetector”的美国专利第6,392,612号中讨论的很多原因而变化，所述美国专利通过引用而被合并于此。因此，为了避免从被微弱或较差地照亮的传感器产生不稳定的信号，以传感器信号检测阈值的形式施加不同的检测灵敏度量是有利的。为了减少调准时间，需要加速的序列，其中，根据所投影的设置标记图像的颜色可控地选择检测灵敏度差。

发明内容
一种用于在投影视频显示器中设置光传感器检测灵敏度的方法包括以下步骤依次产生不同颜色的视频信号，以便利用该视频信号的图像照亮传感器。响应于该视频信号，自动选择各个检测阈值。依次检测超过各个检测阈值的传感器信号。耦接检测到的传感器信号，以便自动调整投影视频显示器。在对应的发明电路配置中，为了自动调准而产生的视频信号被耦接到视频放大器，所述视频放大器包括被配置为共射共基放大器(cascade amplifier)并耦接到显示设备的第一和第二晶体管。时间常数网络耦接到第一和第二晶体管，用于响应于视频信号而逐渐形成控制电压。第三晶体管响应控制电压，并且响应于视频信号的存在与不存在而在导通和非导通之间切换。


图1是投影视频显示器的简化前视图。
图2是用于根据所投影的视频图像颜色来控制传感器信号检测阈值的发明配置的示意图。
图3A-G示出在图2所示的发明配置中各种位置处的波形信号。
具体实施例方式
图1图示了视频投影显示装置的前视图。该投影显示器包括具有被投影到屏幕700上的光栅扫描图像的多个阴极射线管。壳体C支撑和环绕屏幕700，并且提供略小于屏幕的画面显示区域800。屏幕700被以虚线示出，以指示如区域OS所指示的、被遮蔽在壳体C中并且在以过扫描模式操作时可用光栅扫描图像照亮的边缘区域。光传感器S位于在被隐藏的边缘区域中并在可视区域800外部的屏幕700的外围附近。然而，光栅扫描图像也可以被投影为在屏幕或者未被悬挂在壳体内或部分地被壳体遮蔽的表面上产生画面显示。这种画面显示方法被称为前投影显示。在前投影配置中，光传感器如先前所述的那样定位，但是位于靠近屏幕外围的未被遮蔽的位置处。将进行描述的自动会聚校正系统的操作可同等地应用于前显示投影或后显示投影。
在图1中示出8个传感器，其位于屏幕边缘的角落和中心处。对于这些传感器位置，有可能测量电子地生成的测试图案、例如视频块M，以确定画面宽度和高度以及某些几何误差，例如旋转、弯曲、梯形、枕形等，由此调准所显示的图像，以便在整个屏幕区域上将其互相叠合。在这三个所投影的彩色图像的每一个中，在水平和垂直两个方向上进行测量，从而生成至少48个测量值。
在名称为“Opto Sensor Signal Current Detector”的美国专利第6,392,612号中说明了测量和调准系统的操作，该美国专利通过引用而被合并于此。然而，简单地说，三个阴极射线管R、G和B形成光栅扫描单色图像，所述图像穿过各个透镜系统以便在显示屏700上会聚并形成单个显示图像800。每个阴极射线管配备有提供水平和垂直偏转以及水平和垂直会聚的4个线圈组。偏转线圈组由偏转波形信号驱动，所述偏转波形信号在幅度和波形上受到控制，并与被选择用于显示的信号源同步。示例绿色信道(channel)水平和垂直会聚线圈由会聚校正波形信号驱动，所述会聚校正波形信号可被视为代表DC和AC会聚信号、例如静止和动态会聚。然而，例如，可以通过利用相同的值或偏移量修正所有测量位置地址以便移动完整的光栅并获得明显的静止会聚或居中效果，来促成这些功能属性。类似地，可以通过修改特定测量位置的位置地址来产生动态会聚效果。用于绿色信道的校正波形信号的由转换从存储器读取的数字值的示例数字-模拟转换器产生。
视频显示信号RGB来源于用户选择的输入视频选择器、或者可被屏上显示产生器组合以进行显示的电子生成的视频信息如菜单或者设置信号。在自动灵敏度校准或会聚调准期间，视频产生器形成示例校准视频测试信号，其包括带有单色矩形块M的示例黑色电平信号，所述单色矩形块M具有预定的视频幅度值。包括块M的视频测试信号被例如耦接到特定阴极射线管的阴极，并且通过确定光栅中的水平和垂直定时而被自动定位，使得当被投影时，块M照亮示例传感器S1，如图1所示。
为了使这三种彩色图像的调整和调准较为容易，设置块M按照所描述的那样产生，并随之被耦接到每个CRT。在图1中，测试图案块M被示出为靠近传感器S1，并且如先前所述，可以通过以过扫描光栅投影的视频信号中的标记块的定时产生、或者通过定位扫描光栅使得标记块M照射(light)传感器S1来照亮每个传感器。每个传感器产生与入射照明强度成正比的实质上线性的光生成信号。然而，每个单独传感器处的照明强度可能发生显著变化，并且在现有的自动设置配置中，根据每种颜色亮度的信号输出电平、针对灵敏度来评估每个传感器，以确保所检测的块M的边缘对于每种颜色相似。在现有配置中，检测器灵敏度的调准需要大约5秒。此外，除了检测器灵敏度以外，显示标记块M的视频电平也能够针对每种颜色设置为特定值，以确保可以照射或照亮所有传感器。
后续的系统改进已经表明检测器灵敏度可被设置为根据相对荧光粉余辉时间(persistence)导出的固定的、颜色特定的恒定值。例如，因为蓝色荧光粉具有最少的余辉时间并且因此产生最亮的图像闪光，因此它需要最大地减小检测器灵敏度。反之，绿色荧光粉具有最长的余辉时间并且黯淡地闪光，因此需要最大的检测器灵敏度。红色荧光粉具有处于蓝色和绿色荧光粉的余辉时间之间的余辉时间，并且需要对应的中间检测器灵敏度。此外，已经发现标记亮度或标记视频电平调整可以提供足够的补偿范围以便对组件老化进行校正。由于该调准系统是微分式的(differential)并且对在颜色之间匹配的边缘检测不敏感，因此这一简化是有可能的。能够利用后续测量来重复对于每种颜色的边缘检测就足够了。
图2的电路配置示出了先前描述的有优势的传感器信号检测器，其中，对于每种颜色设置用于传感器信号检测的预定阈值。此外，颜色特定的阈值由又被耦接到每个阴极射线管的视频调准标记块信号M自动地选择。在图2中，屏幕外围的传感器S1-S8被示出为具有虚线块100中的并联连接。视频标记块M的投影图像被图示为入射到使得产生传感器信号Iill的传感器S1上。传感器信号Iill通过由串联连接的电阻器R1和耦接到信号地的电容器C1形成的低通滤波器耦接到在块200中示出的传感器放大器U1。
在美国专利中请第09/657647号中提供了对传感器放大器U1的详细描述。然而，简单地说，使用微分放大器U1提供了对想要的传感器信号Iill的放大和对不想要的串扰信号分量的抑制。传感器信号Iill耦接到放大器U1的反相输入端，并且还经由电阻器R2耦接到非反相输入端。电阻器R3和R4形成从负电源到地的分压器，以便向非反相输入端提供偏置电压。电容器C2和电阻器R5的并联连接配置提供从放大器U1的输出端到反相输入端的反馈。从放大器U1经由串联连接的电容器C3和电阻器R6输出滤波和放大后的传感器信号Isen。
在块300中进行对滤波和放大后的传感器信号Isen的检测，这在通过引用而被合并于此的美国专利6,392,612中进行了详细描述。然而，简单地说，晶体管Q1和Q2形成共射共基放大器，其根据来自放大器U1的传感器信号Isen而在导通和非导通之间切换。信号Iref由晶体管Q3产生并被耦接到电阻器R6和晶体管Q1基极处的电阻器R7的连接点。信号Iref被选择为具有这样的值，以便通过信号Isw使晶体管Q1处于饱和导通，直到来自放大器U1的传感器信号Isen具有足够的幅度以减小信号Isw的幅度为止；以及使晶体管Q1不导通。这样，晶体管Q1形成具有导通/非导通、或者通过来自晶体管Q3集电极的信号Iref确定的传感器信号检测阈值的传感器信号检测器。此外，可以根据在块400中形成并耦接到晶体管Q3发射极的控制信号导出的视频来可选择地确定信号Iref，如将描述的那样。
当没有传感器被标记M照亮时，信号Isw将晶体管Q1导通，所述晶体管Q1又使晶体管Q2导通，并且集电极呈现名义地电位。在晶体管Q2的集电极处形成所检测的传感器信号，其中，名义上的0伏指示未被照射的传感器状态，而等于晶体管Q4的基极发射极电压的正电压代表被照射的传感器。晶体管Q4和Q5形成脉冲展宽滤波器，该滤波器确保几毫秒的所检测的最小传感器脉冲持续时间。从晶体管Q5的集电极输出所检测和展宽的传感器信号，作为用于耦接到未示出的自动化系统控制器的信号202。
在美国专利6,392,612中详细描述了图2的系统配置即块300的操作。然而，简单地说，晶体管Q1、Q2和Q3提供了具有多个可选择的检测阈值的传感器信号检测器，所述检测阈值还包括预定的检测关断阈值滞后量(hysteresis)。阈值信号Iref的幅度由电流源晶体管Q3的基极-发射极电压来确定。这又与将晶体管Q3的发射极耦接到正电源电压的发射极电阻器R11的值有关。在现有配置中，由数字-模拟转换器提供对阈值信号Iref的控制，所述模拟-数字转换器可被视为代表与发射极电阻器R11并联耦接的有效阻抗。以这一方式，所存储的数字阈值被转换为用于耦接到电流源晶体管的发射极的模拟值，以便提供各个传感器特定的检测阈值。
图2的块400示出了有助于通过可选择地控制加到电流源晶体管Q3的发射极上的信号来改变检测阈值电平的发明配置。此外，因为可以根据显示颜色而不是光栅传感器的空间位置来控制传感器检测阈值，所以由在自动调整期间生成的彩色视频标记块M可控地选择颜色特定的阈值。
块400的操作如下。对于每种投影显示颜色，数字会聚系统的一部分在显示光栅中产生和定位视频标记块M，以便照亮每个传感器。在块400中，通过由到晶体管Q7的基极的电阻器R16和耦接到地的电阻器R17形成的分压器耦接来自数字会聚系统的示例红色标记M的视频信号Rv。晶体管Q7的发射极经由电阻器R18耦接到地，并且晶体管Q7被布置为与晶体管Q8的共射共基放大器的电流源部分。从耦接在正电源和地之间并由电阻器R20和R21形成的分压器经由电阻器R22给晶体管Q8的基极供电。晶体管Q8形成跨过电阻器R19的放大信号(402)，所述电阻器R19从集电极连接到与红色视频放大器U2相关联的独立正电源。晶体管Q7的集电极和晶体管Q8的发射极的连接点也经由串联连接的电阻器R23耦接到电容器C5和另一个电阻器R25的连接点，所述电容器C5连接到3.3伏的正电源，所述电阻器R25连接到PNP晶体管Q6的基极。晶体管Q6的基极也经由电阻器R25连接到正电源。晶体管Q6是饱和的开关，并且发射极连接到正电源，以及集电极将电流Ir经由电阻器R15提供给参考电流源晶体管Q3的发射极。
红色标记信号放大器的操作如下。共射共基晶体管Q7、Q8、Q10、Q11和相关联的电路被配置为具有射频滤波的共射共基视频驱动器，如通过引用而被合并于此的、名称为“Video Signal Driver Including A Cascode Transistor”的美国专利5,969,762中讨论的那样。由晶体管Q7和Q8形成的共射共基放大器具有大约为2的电压增益，并且形成经由放大器U2耦接到红色CRT的反相信号402，作为红色标记块信号M Rvout(408)。
输入信号Rv的实际幅度由4位的数字字确定，因此红色标记块信号Rv可以具有从0.0伏到1.6伏的范围内的幅度值，并且第一台阶在0伏处，15个剩余的值均匀地布置在0.6到1.6伏的范围内。在时间间隔t0.0-t0.5毫秒期间，如图3A所示，红色标记视频信号Rv为0伏，并且晶体管Q7不向晶体管Q8提供电流。晶体管Q8的发射极由于经过电阻器R23、R24和R25的电阻路径而呈现大约3.3伏的电位。此外，电容器C5经由电阻器R23、R24和R25被放电到0伏。例如，当输入具有Vr＝0.8伏的步长大小的示例红色标记信号时，0.72伏驱动晶体管Q7的基极，跨过电阻器R18出现大约0.12伏的电压。这一电压导致在电阻器R18中流动并通过电阻器R23给电容器C5充电的大约5.3毫安。当电容器C5已被充电使得晶体管Q8的发射极达到约1.65伏的电位时，晶体管Q8开启对电容器C5的进一步充电的箝位，并且使所述5.3毫安电流的大部分转移到电阻器R19。此箝位点是由因为分压电阻器R20和R21而导致的晶体管Q8基极处的2.25V的基极偏置确定的。所述5.3毫安电流的一小部分流过电阻器R24，并向晶体管Q6提供基极偏置。PNP晶体管Q6饱和到接近3.3伏的电源电压，并传导由电阻器R15的值确定的电流Ir。
视频标记图像M由包括多条相邻扫描线的较短的、对准的、发光的段组成。当标记视频脉冲结束时，晶体管Q7和Q8关断，并且电容器C5通过电阻器R24缓慢地放电到晶体管Q6的基极。然而，晶体管Q6在足够长的时间内保持导通，以便使从相邻的连续扫描线充电的附加电容器最少。对于限制对比度损失或剩余发光线上的视频脉冲的上升沿处的视频幅度，这是有必要的。当发光区域移动经过光传感器时，这种损失可能干扰准确的边缘检测。只有发光区域M的第一条线将全部充电能量释放到电容器C5，因而所述标记具有对比度损失，因此，自动化系统不使用发光标记的这一区域。
晶体管Q6的电流Ir与在电阻器R11中流动的电流Ig相加，并且流经晶体管Q3以形成电流Iref。由于标记M照亮了传感器，因此传感器电流Isen必须超过增大的电流Iref，以便使晶体管Q1失去基极偏置电流Isw，并且使晶体管Q1关断，由此指示被照射的传感器。这样，用于检测由检测器晶体管Q10检测的红色标记M图像的阈值被增大了电流Ir和Ig的总和。
除了电阻器R14从晶体管Q9的集电极提供具有响应于红色标记视频信号而产生的大约4倍的幅度的电流Ib以外，包括晶体管Q9、Q10和Q11的蓝色标记信号放大器的操作与红色放大器的操作相同。
当不存在红色和蓝色视频信号Rv和Bv时，在晶体管Q3的发射极处没有附加的电流被求和，并且电流Iref基本等于Ig、即绿色检测器阈值。
图3A-G示出了有助于理解图2的发明配置的操作的各种波形。红色标记视频信号401、Rv在图3A中示出。红色信号Rv被电阻器R16和R17分压，导致大约91％的信号幅度被耦接到晶体管Q7的基极。在晶体管Q7的发射极处并且跨过电阻器R18，经分压的Rv信号是负的，并且一个基极发射极二极管压降在电阻器R18中产生电流。此电流还流经晶体管Q7和Q8以及电阻器R19，从而使电阻器R19两端的电压近似为电阻器R18两端的电压的两倍。此电压Rvout驱动红色视频反相放大器406和红色阴极射线管(CRT)。
在图3B中示出了晶体管Q7的集电极和晶体管Q8的发射极的连接点处的电压Vrcd(V红色检测)。在时间间隔t0.0-t0.5毫秒期间，红色标记视频信号Rv为0伏，并且由于电容器C5通过电阻器R24和R25以及晶体管Q6的基极发射极结的放电，电压Vrcd为3.3伏或接近3.3伏。晶体管Q8的基极发射极结被反向偏置，并且晶体管Q7不导通。在时间间隔t0.5-t1.5毫秒处，大约1伏的红色标记脉冲耦接到晶体管Q7，所述晶体管Q7导通，使得晶体管Q8的基极发射极结导通。随着晶体管Q8导通，电压Vrcd被箝位在大约1.65伏，即低于由分压电阻器R20和R21确定的2.25伏电压的一个基极发射极二极管压降。经由电阻器R23施加电压Vrcd，并且所述电压Vrcd将远离电源电压的电容器C5充电到3.3伏减去1.65伏的电压。此电容器电压经由电阻器R24耦接到PNP开关晶体管Q6的基极，从而使其导通和饱和，使得集电极电压基本处于在图3C中作为电压Vreddet(所检测到的红色V)的3.3伏的电源电压。
图3D示出了来自电流源晶体管Q3的集电极的阈值电流Iref。如先前所解释的那样，电流Iref是由在电阻器R11中流动的电流Ig、在电阻器R15中流动的电流Ir和在电阻器R14中流动的电流Ib的总和确定的。绿色阈值电流Ig始终存在，并且确定用于绿色图像测量的阈值电流Iref。通过由各个红色和蓝色标记视频信号Vr、Vb驱动的晶体管Q6或Q9的开关动作，红色和蓝色阈值电流Ir或Ib被分别与电流Ig相加。
阈值电流Iref在图3D中示出，并且在时间间隔t0.0-t0.5毫秒期间最初等于Ig。在时间间隔t0.5毫秒处，产生红色视频信号，并且该红色视频信号使晶体管Q6导通，并将阈值电流Iref增大了红色阈值电流Ir。图3E示出了由光传感器S1...S8的任一个中的光生电流确定的电流Isen。该传感器信号被放大器U1放大和转换为电压，并经由电容器C3而被AC耦合，以表现为跨过电阻器R6。驱动光检测开关晶体管Q1的基极电流Isw在图3F中示出。基极电流Isw是Iref和Isen的总和。在图3E中，在大约1毫秒处，标记M照亮传感器，并且电流Isen立刻超过阈值电流Iref，这使得电流Isw变为0并且关断晶体管Q1。然后，电流Iref经由电阻器R6流动以便给电容器C3充电。使用正反馈来减缓电容器C3的充电。通过晶体管Q3基极处的偏置改变，标记光脉冲被有效地扩展，这将阈值电流Ig、Ir和Ib减少大约1/3，从而提供检测器滞后量。在大约4毫秒之后，第二传感器由于绿色标记图像而被照射和检测到。注意，图3C的电压Vreddet已经返回其初始电平，图3D的电流Iref的值已经返回其初始电平，并且在光脉冲M期间，电流Iref被减小1/3。图3G示出了被提供给微计算机以促成自动调整的光检测脉冲V202。
权利要求
1.一种用于在投影视频显示器中设置光传感器检测灵敏度的方法，包括以下步骤a)依次产生不同颜色的视频信号，以便以所述视频信号的视频图像照亮传感器；b)响应于所述视频信号而自动选择各个检测阈值；c)依次检测超过所述各个检测阈值的传感器信号；以及，d)耦接所述检测到的传感器信号，以便自动调整所述投影视频显示器。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述选择步骤包括对于每个所述视频信号，激活用于检测传感器信号的特定阈值。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述选择步骤包括处理每个所述视频信号，以选择颜色特定的检测阈值。
4.如权利要求2所述的方法，其中，所述激活步骤包括在所述两种颜色的视频信号不存在期间，选择第三颜色的检测阈值。
5.如权利要求2所述的方法，其中，所述选择步骤包括在所述产生步骤停止之后，将所述所选择的阈值维持一时间间隔。
6.一种用于显示设备的视频放大器，包括第一和第二晶体管，被配置为耦接到所述显示设备并响应视频信号的共射共基放大器；时间常数网络，耦接到所述第一和第二晶体管，用于响应于所述视频信号而逐渐形成控制电压；以及第三晶体管，响应所述控制电压，并且响应于所述视频信号的存在和不存在而在导通和非导通之间切换。
7.如权利要求6所述的视频放大器，其中，当所述视频信号存在于所述共射共基放大器中时，所述第三晶体管导通。
8.如权利要求6所述的视频放大器，其中，当所述共射共基放大器中的所述视频信号停止时，所述第三晶体管在预定间隔期间保持导通。
9.如权利要求6所述的视频放大器，其中，所述时间常数网络具有不同的充电和放电时间。
10.如权利要求6所述的视频放大器，其中，所述第三晶体管响应于所述视频信号的存在而产生预定的恒定电流。
11.一种具有使用至少一个光传感器进行的自动调整的投影显示设备，包括视频信号源，产生用于照亮所述光传感器的图像并形成传感器信号；检测器，耦接到所述传感器，并响应于减去某个信号值的所述传感器信号而产生输出信号；以及，阈值产生器，响应所述视频信号，用于设置所述检测器的检测阈值，其中，当所述传感器信号值超过响应于所述视频信号而产生的所述检测阈值时，所述检测器产生用于所述自动调整的输出信号，并且如果所述视频信号不存在，则所述阈值产生器根据第二视频信号呈现第二检测阈值。
12.如权利要求11所述的投影显示设备，其中，被耦接以进行自动调准的所述视频信号代表特定的彩色图像。
13.如权利要求11所述的投影显示设备，其中，当被由所述视频信号形成的彩色图像照亮时，所述阈值信号值使得能够检测所述光传感器信号。
14.如权利要求11所述的投影显示设备，其中，形成用于照亮所述光传感器的所述图像的所述视频信号代表位于光栅内以便在被投影时照亮传感器的标记块。
全文摘要
一种用于在投影视频显示器中设置光传感器检测灵敏度的方法，包括以下步骤依次产生不同颜色的视频信号，以便用该视频信号的视频图像照亮传感器。响应于视频信号而自动选择各个检测阈值。依次检测超过各个检测阈值的传感器信号。耦合检测到的传感器信号，以便自动调整投影视频显示器。
文档编号H04N9/28GK1843032SQ200480024573
公开日2006年10月4日 申请日期2004年8月19日 优先权日2003年8月25日
发明者约翰·B·乔治 申请人:汤姆森特许公司