專(zhuān)利名稱(chēng)：圖像實(shí)時(shí)校正的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)顯示在顯示裝置上的圖像的光輸出和/或顏色作實(shí)時(shí)校正的系統(tǒng)和方法，其中顯示裝置的顯示區(qū)域其亮度與電壓特性有關(guān)，這取決于顯示裝置的溫度與老化程度，顯示裝置的例子有液晶顯示(LCD)裝置，等離子體裝置，陰極射線(xiàn)管(CRT)，電子顯示裝置，背投影系統(tǒng)。
它尤其適用于，但不僅僅適用于沿一給定視軸進(jìn)行觀察的透射類(lèi)液晶顯示裝置。譬如，尤其是計(jì)算機(jī)屏幕和如飛機(jī)的運(yùn)輸工具的儀表板。
尤其是，例如，當(dāng)許多液晶顯示屏放在一起形成一個(gè)或多個(gè)圖像，就希望每個(gè)液晶顯示屏的外觀相同。
背景技術(shù)：
目前，液晶顯示器常裝有調(diào)節(jié)反差的裝置，這種調(diào)節(jié)在開(kāi)始顯示前進(jìn)行，在顯示過(guò)程中反差不再調(diào)節(jié)。
JP-8292129描述了一種分開(kāi)的測(cè)量裝置，它只在測(cè)量時(shí)才接上顯示器。這種用來(lái)測(cè)量顯示器光亮的傳感器具有任何一種光學(xué)系統(tǒng)，一個(gè)光圈和一根裝在顯示器表面上的光纖，在所有從顯示器表面發(fā)射的光束中，只有對(duì)應(yīng)于最佳觀察角度的光線(xiàn)才會(huì)被傳感器元件接收，所述的傳感器不允許緊湊和集成，傳感器較高，原因是為了傳感器元件只接收對(duì)應(yīng)于最佳觀察角度的光線(xiàn)，傳感器元件必須放在離光圈，因而離屏幕較遠(yuǎn)的地方。傳感器還遮蓋相當(dāng)大面。該傳感器不是為實(shí)時(shí)應(yīng)用以及屏幕顯示而設(shè)計(jì)的，比如它不適用移動(dòng)電話(huà)顯示器。
對(duì)有些應(yīng)用，希望能有一種測(cè)量裝置能一直伴隨顯示裝置，因而能持續(xù)測(cè)量光輸出，從而持續(xù)校正顯示圖像的光輸出和/或顏色。
從EP-0313331中得知有一種裝置可控制液晶顯示裝置在實(shí)際使用過(guò)程中的亮度和反差，一定的光量由發(fā)光二級(jí)管產(chǎn)生并通過(guò)液晶顯示屏發(fā)射。在顯示板的另一面，通過(guò)顯示屏的光被傳感器接收，產(chǎn)生一個(gè)代表接收光的相應(yīng)信號(hào)，該信號(hào)被實(shí)時(shí)監(jiān)控，并用來(lái)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)顯示屏的灰度級(jí)。發(fā)光電二極管和傳感器被放在液晶顯示屏的相對(duì)兩面，外面覆蓋光屏蔽材料，該光屏蔽材料不僅可以使觀察者看不到屏幕上該部分產(chǎn)生的光，也可以使環(huán)境光線(xiàn)照不到傳感器上。這種方法的缺點(diǎn)是不能進(jìn)行改進(jìn)以應(yīng)用于現(xiàn)有的屏幕，而且，被覆蓋的測(cè)試象素對(duì)環(huán)境光沒(méi)有問(wèn)題，但遮蔽了液晶顯示屏太多。
US-5162785和DE-4129846也描述了一個(gè)使液晶顯示屏反差最佳化的裝置。液晶顯示屏包含一個(gè)顯示區(qū)域和一個(gè)分開(kāi)的測(cè)試區(qū)域，傳感器探測(cè)測(cè)試區(qū)域，傳感器和測(cè)試區(qū)域二者通過(guò)光學(xué)掩模與環(huán)境光相隔離。
US-5490005描述了一種放在顯示裝置的自身光源(LED)上的光傳感器。其第一個(gè)缺點(diǎn)是不適用于商用液晶顯示屏。另一個(gè)缺點(diǎn)是反饋環(huán)路沒(méi)有加進(jìn)用作有效圖像內(nèi)容的背光，因此這種結(jié)構(gòu)不十分精確，它不能測(cè)定所有圖像決定因素(如液晶顯示屏本身、背光、濾光片、溫度等)的整個(gè)結(jié)果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是克服上述缺點(diǎn)。
該目標(biāo)通過(guò)本發(fā)明的方法和系統(tǒng)而達(dá)到。
本發(fā)明提供了一種通過(guò)光學(xué)反饋，對(duì)顯示在顯示裝置上的圖像的光輸出和/或顏色作實(shí)時(shí)校正的系統(tǒng)。光輸出包括背光，反差和/或亮度，按照本發(fā)明的系統(tǒng)包括-顯示裝置，它包含用以顯示圖像的有效顯示區(qū)域，成象裝置，如液晶顯示裝置中的透射或反射液晶顯示裝置或陰極射線(xiàn)管中的磷，和驅(qū)動(dòng)成象裝置的電子驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，-光學(xué)傳感器單元，包含光圈和有光軸的光傳感器，可對(duì)成象裝置的有效顯示區(qū)域有代表性部分的光輸出進(jìn)行光學(xué)測(cè)量，由此產(chǎn)生光學(xué)測(cè)量信號(hào)，-反饋系統(tǒng)，接收光學(xué)測(cè)量信號(hào)，由此控制電子驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。光傳感器的光圈有一個(gè)接收角，使傳感器接收到的光的至少50％來(lái)自在光傳感器光軸15°內(nèi)傳輸?shù)墓?這表示傳感器的接收角是30°)，換句話(huà)說(shuō)，傳感器的接收角應(yīng)當(dāng)是這樣的，即使得用來(lái)控制從顯示區(qū)域以30°或更小的所對(duì)接收角發(fā)射或反射的光量與用來(lái)控制從顯示區(qū)域以大于30°的所對(duì)接收角發(fā)射或反射的光量之比為X∶1，這里X是1或更大。在有些情況下，具有這樣的接收角是有利的，即，使光傳感器接收的光的至少60％，或至少70％或至少75％來(lái)自在光傳感器光軸15°內(nèi)傳輸?shù)墓狻?br> 本發(fā)明的另一方面是提供了一種對(duì)顯示在顯示裝置中圖像的光輸出和/或顏色進(jìn)行實(shí)時(shí)校正的系統(tǒng)，它包括-顯示裝置，包含顯示圖像的有效顯示區(qū)域，成象裝置，如液晶顯示裝置中的透射或反射液晶顯示屏或陰極身線(xiàn)管中的磷，以及驅(qū)動(dòng)成象裝置的電子驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，-光傳感器單元，包含光圈和具有光軸的光傳感器，可對(duì)成象裝置有效顯示區(qū)域的有代表性的部分的光輸出進(jìn)行光學(xué)測(cè)量，從而產(chǎn)生光測(cè)量信號(hào)，以及-反饋系統(tǒng)，接收光測(cè)量信號(hào)的，并依此控制電子驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，光傳感器單元的光圈有一個(gè)接收角，使傳感器接收到的光在與光傳感器光軸的夾角等于或大于10°時(shí)衰減至少25％，夾角等于或大于20°時(shí)衰減至少55％，夾角等于或大于35°時(shí)衰減至少85％。
按照本發(fā)明的系統(tǒng)可被實(shí)時(shí)地用于主要應(yīng)用的顯示過(guò)程中，盡管可用測(cè)試圖象，但不是必需的，測(cè)量時(shí)不會(huì)干擾主要應(yīng)用。
光學(xué)測(cè)量是非微分的，即環(huán)境光和由有效顯示區(qū)域發(fā)出的實(shí)際光線(xiàn)不是分別測(cè)量的。直射的環(huán)境光是不測(cè)量的，且它對(duì)測(cè)量也無(wú)多大影響。間接的環(huán)境光(即由顯示器反射的環(huán)境光)對(duì)電子顯示器的總的亮度輸出有貢獻(xiàn)，因而將被測(cè)量。
在需要調(diào)整顯示相對(duì)于環(huán)境光的亮度的情況中，本發(fā)明可以與一個(gè)單獨(dú)的環(huán)境光傳感器相結(jié)合，此時(shí)，按照本發(fā)明的系統(tǒng)測(cè)量屏幕亮度，而環(huán)境光傳感器測(cè)量環(huán)境光。因而就可以按照兩者差異的一定比例調(diào)整顯示器的亮度。
較佳地，光學(xué)測(cè)量是亮度測(cè)量。光輸出校正就可以包含亮度和/或反差校正，光學(xué)測(cè)量也可以是顏色測(cè)量，此時(shí)可以進(jìn)行顏色校正。
反饋系統(tǒng)最好包含一個(gè)比較器/放大器，用于對(duì)光測(cè)量信號(hào)，測(cè)量到的亮度或顏色值與參考值進(jìn)行比較，并包含一個(gè)調(diào)整器，用于調(diào)整背光控制和/或視頻反差控制和/或視頻亮度控制和/或色溫，從而減小參考值與測(cè)量值之差，使該差值盡可能接近零。
本發(fā)明的光傳感器單元最好包含一根連接光圈與光傳感器的光導(dǎo)。該光導(dǎo)可以是比如光管或光纖。
成象裝置的有效顯示區(qū)域的有代表性部分最好小于總有效顯示區(qū)域面積的10％，小于0.1％更好，小于0.01％更加好。
按照較佳實(shí)施例，光傳感器的光圈罩住部分有效顯示區(qū)域，而光傳感器本身不會(huì)遮蔽有效顯示區(qū)域的任何部分。從顯示裝置有效顯示區(qū)域正面輸出的光持續(xù)被測(cè)量，而具有最小的被觀察圖像覆蓋。光傳感器可以放在顯示區(qū)域的后面或一邊，因此要求屏幕區(qū)域上方的高度最好小于5mm，所以，為避免測(cè)量期間受環(huán)境光影響所需要的光圈與光傳感器之間的距離不是由屏幕外的距離造成的。
屏幕上測(cè)量的區(qū)域由有效顯示區(qū)域的許多有效象素組成，屏幕上測(cè)量的有效象素面積最好不大于6mm×4mm，比如說(shuō)手機(jī)屏幕，有效顯示區(qū)域的典型尺寸是50mm×80mm(第三代手機(jī))，6mm×4mm的測(cè)量區(qū)域只占有效顯示區(qū)域的0.6％，有效顯示區(qū)域?yàn)?459mm×1844mm(12.1英寸屏幕)的屏幕，6mm×4mm的測(cè)量區(qū)域只占該有效顯示區(qū)域的0.0005％。
無(wú)需專(zhuān)門(mén)測(cè)試象素，在有效顯示區(qū)域內(nèi)的任何象素皆可用來(lái)作光學(xué)測(cè)量?？梢詣澇鲆粔K測(cè)試片，疊加在傳感器觀測(cè)的有效象素上，或者傳感器可以觀測(cè)一部分實(shí)際有效圖象，這使該系統(tǒng)經(jīng)過(guò)改型，應(yīng)用于現(xiàn)有任何顯示裝置中，它可以與標(biāo)準(zhǔn)顯示器如AM-LCD(有效矩陣液晶顯示)進(jìn)行組合，而無(wú)需專(zhuān)用光源或背景照明。而且顯示裝置的組成部分如屏幕可以很方便地更換。
光學(xué)傳感器單元的外殼放在有效顯示區(qū)域上方的距離最好小于0.5cm。
本發(fā)明還提供了一種通過(guò)光學(xué)反饋，對(duì)顯示在顯示裝置上圖像的光輸出和/或顏色進(jìn)行實(shí)時(shí)校正的方法，該方法包含以下步驟-將圖像顯示在顯示裝置的有效顯示區(qū)域上。
-對(duì)有效顯示區(qū)域的代表性部分發(fā)出的光作光學(xué)測(cè)量，從而產(chǎn)生光測(cè)量信號(hào)，和-按照光測(cè)量信號(hào)控制有效顯示區(qū)域的圖像顯示，作光學(xué)測(cè)量的步驟還包括這樣選擇光，使得用來(lái)控制的以30°或以下所對(duì)接收角從顯示區(qū)域發(fā)射或反射的光量與以30°以上所對(duì)接收角從顯示區(qū)域發(fā)射或反射的光量之比為X∶1，這里X為1或更大。
在按照本發(fā)明的方法中，還包括以下步驟-將圖像顯示在顯示裝置的有效顯示區(qū)域上，-對(duì)有效顯示區(qū)域的代表性部分發(fā)出光件光學(xué)測(cè)量，從而產(chǎn)生光測(cè)量信號(hào)，和-按照光測(cè)量信號(hào)控制有效顯示區(qū)域的圖像顯示，-作光學(xué)測(cè)量的步驟還包含在控制步驟中使用的選擇光，以與有效顯示區(qū)域法線(xiàn)呈等于或大于10°的夾角傳送的光的衰減至少25％，夾角等于或大于20°的光衰減至少55％，夾角等于或大于35°的光衰減至少85％。
用本發(fā)明的方法，從顯示裝置中可以獲得受控光輸出和/或正確的絕對(duì)亮度和顏色(Y，x，y)讀數(shù)。
校正圖象的方法可實(shí)時(shí)應(yīng)用，即與顯示同時(shí)進(jìn)行。該方法無(wú)須外界介入，即無(wú)須用戶(hù)輸入指令。
所作的光學(xué)測(cè)量最好是亮度測(cè)量，此時(shí)，光輸出校正可包含亮度和/或反差校正。另外，所作的光學(xué)測(cè)量也可以是顏色測(cè)量，此時(shí)，光輸出校正包含顯示圖象的顏色校正。
按照光學(xué)測(cè)量信號(hào)控制圖像的顯示最好是這樣完成的，將測(cè)量信號(hào)與參考信號(hào)進(jìn)行比較，調(diào)整背景光控制器和/或視頻反差控制和/或視頻高度控制和/或色溫，從而減小參考值與測(cè)量信號(hào)之差值，并盡可能使該差值減為零。
作光學(xué)測(cè)量的步驟最好還包含將有效顯示區(qū)域發(fā)射的光從在該區(qū)域中向該區(qū)域外發(fā)送出去的步驟。
本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)通過(guò)下文的描述，并結(jié)合附圖將變得顯而易見(jiàn)，附圖通過(guò)舉例說(shuō)明發(fā)明的原理。
附圖簡(jiǎn)述

圖1A是設(shè)置有按照本發(fā)明光傳感器的部分液晶顯示屏的俯視圖，圖1B是其正視圖。
圖2表示按照本發(fā)明的光傳感器單元的第一個(gè)實(shí)施例，該單元包含由不同的PMMA組裝的光導(dǎo)。
圖3表示按照本發(fā)明的光傳感器單元的第二個(gè)實(shí)施例，該單元包含由光纖制成的光導(dǎo)。
圖4表示按照本發(fā)明的光傳感器單元的第三個(gè)實(shí)施例，該單元包含由單片PMMA制成的光導(dǎo)。
圖5表示圖4中的光導(dǎo)，該光導(dǎo)上涂有反射層。
圖6表示圖4中的光導(dǎo)，該光導(dǎo)的一部分涂有反射層，并有一個(gè)外殼將環(huán)境光隔開(kāi)。
圖7表示測(cè)量方法，可以測(cè)量光導(dǎo)中光衰減與角度的關(guān)系。
圖8表示如何測(cè)量光導(dǎo)中光衰減與垂直角度的關(guān)系。
圖9表示如何測(cè)量光導(dǎo)中光衰減與水平角度的關(guān)系。
圖10A和圖10B表示在圖7至圖9的測(cè)量中，光導(dǎo)中光衰減與垂直和水平角度的關(guān)系。
在其他附圖中，相同的數(shù)字指相同或類(lèi)似的元件。
實(shí)施例的描述本發(fā)明將針對(duì)具體實(shí)施例并參考某些附圖加以說(shuō)明，但本發(fā)明并不局限于此，而以權(quán)利要求書(shū)為準(zhǔn)，所用附圖是示意性的，而并非限制性的。在下文中，傳感器的接收角是指進(jìn)入傳感器的極端光線(xiàn)所對(duì)的角。光軸和極端光線(xiàn)之間的夾角通常是接收角的一半。
圖1A和圖1B分別表示設(shè)置有按照本發(fā)明光傳感器單元10的液晶顯示器一部分的俯視圖和正視圖。
液晶顯示器1包含液晶顯示屏(LCD屏)2和電子驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)4，以驅(qū)動(dòng)LCD屏2產(chǎn)生并顯示圖像。顯示器1有一個(gè)將圖像顯示在其上的有效顯示區(qū)域6，LCD屏2裝在LCD玻璃框8中。
按照本發(fā)明，顯示裝置1含有光傳感器單元10，可對(duì)來(lái)自L(fǎng)CD屏2有代表性部分的光輸出作光學(xué)測(cè)量。從這些測(cè)量中產(chǎn)生光測(cè)量信號(hào)11。
反饋系統(tǒng)12接收光測(cè)量信號(hào)11，并根據(jù)這些信號(hào)控制電子驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)4。
有幾種方法可以制造光傳感器單元10，在所有情況下，光傳感器單元10永久地或臨時(shí)裝在(或毗鄰)有效顯示區(qū)域6上。整個(gè)光傳感器單元10可以一起校正，也可以互相交換。
典型地，光傳感器單元10有一個(gè)進(jìn)光平面或光圈21，以及一個(gè)出光平面23。它也可以有內(nèi)反射面。進(jìn)光面21最好與有效顯示區(qū)域6固定接觸，以防環(huán)境光進(jìn)入。若該接觸面不是密閉的，必須采用一附加的環(huán)境光傳感器，以補(bǔ)償環(huán)境光量。
光傳感器單元10最好在有效顯示區(qū)域上豎起的距離D不足5mm。
按照第一個(gè)實(shí)施例，如圖2所示，光傳感器單元10包含光圈21和光電二極管22，中間是光導(dǎo)34，其材料可以是塊狀的PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)結(jié)構(gòu)14，16，18，20，其中一個(gè)連接光圈21作采光，一個(gè)連接出光平面23。PMMA是一種透明(透射率大于90％)的，硬的和剛性的材料，專(zhuān)業(yè)人員可能會(huì)想到采用其他材料，比方說(shuō)玻璃。
塊狀PMMA結(jié)構(gòu)14，16，18，20采用內(nèi)全反射的方式引導(dǎo)光束，PMMA結(jié)構(gòu)14和18使光束偏轉(zhuǎn)90°，圖2表示兩路光線(xiàn)24，26的大致路徑。
PMMA結(jié)構(gòu)14和18的斜面部分最好是涂以金屬28，起反射鏡的作用。其他表面不需要涂以金屬，利用內(nèi)全反射讓光通過(guò)PMMA結(jié)構(gòu)。
在不同的PMMA結(jié)構(gòu)14，16，18和20之間是空氣間隙。在這些交界面上，雜散光(不是由顯示器發(fā)射的)會(huì)進(jìn)入光導(dǎo)34。
第一個(gè)實(shí)施例的缺點(diǎn)是較復(fù)雜的，不易實(shí)施。而且，雜散光或環(huán)境光可以進(jìn)入光導(dǎo)34。從而損害了被測(cè)光輸出的信噪比。
圖3表示按照本發(fā)明的光傳感器單元10的第二個(gè)實(shí)施例，它采用的是光纖。光傳感器單元10包含光圈21和光傳感器22，其間是光纖束32。光纖最好裝在一起或束在一起(比如粘結(jié))，端面拋光，以便只在有限角度內(nèi)接受光線(xiàn)(如權(quán)利要求書(shū)中所述)。
該實(shí)施例的缺點(diǎn)是以較小半徑彎曲光纖束常常行不通，因此，光傳感器單元10延伸到顯示器1的顯示區(qū)域6以外的距離D就很大，而且，存在漏光，尤其是在光纖彎曲90°以上的表面上更是如此。環(huán)境光會(huì)進(jìn)入光導(dǎo)34，當(dāng)然通過(guò)直接或間接地在光纖束表面加上遮光材料可以很容易地加以限制，“直接”的意思是遮光材料與光纖束不分開(kāi)，比如在光纖束上放阻尼金屬?！伴g接”的意思是遮光材料與光纖束是分開(kāi)的，比如，將內(nèi)部裝有阻尼金屬的可移動(dòng)軟管放在光纖束的四周。
圖4-圖6表示按照本發(fā)明的光傳感器單元第三較佳實(shí)施例，在此實(shí)施例中，光傳感器單元10包含由一塊PMMA制成的光導(dǎo)34，光傳感器單元10還包含一個(gè)位于光導(dǎo)34一端的光圈21，位于光導(dǎo)34另一端的發(fā)光二級(jí)管22或類(lèi)似器件，光導(dǎo)34具有非均勻截面，以便將光集中到出光平面23上。
光線(xiàn)通過(guò)內(nèi)全反射在光導(dǎo)34內(nèi)傳送，在反射區(qū)域28，30，光線(xiàn)偏轉(zhuǎn)90°，反射區(qū)域例如可以金屬化成一面反射鏡，就跟第一個(gè)實(shí)施例一樣。光導(dǎo)34的結(jié)構(gòu)是剛性的，且易于制造。
在改良結(jié)構(gòu)中(見(jiàn)圖5)，除了進(jìn)光(光圈21)或出光(出光平面23)區(qū)域外，在光導(dǎo)34的外表面直接或間接(即不分開(kāi)或可分開(kāi))地涂以反射涂層36。反射涂層材料36的反射系數(shù)是0.9或以下，光導(dǎo)34表面的涂層材料不會(huì)滲透到其中。
此時(shí)，環(huán)境光就可以排拆在外。同時(shí)，該結(jié)構(gòu)也形成了非常窄的接收角以與有效顯示區(qū)域6法線(xiàn)成較寬的角度進(jìn)入光導(dǎo)34的光線(xiàn)，即虛線(xiàn)38表示的光線(xiàn)，較以與有效顯示區(qū)域6法線(xiàn)成較窄角度進(jìn)入光導(dǎo)的光線(xiàn)，即點(diǎn)線(xiàn)40表示的光線(xiàn)將被反射并衰減得更多(原因是反射系數(shù)為0.9或更小)。
如圖6所示，該結(jié)構(gòu)還可以進(jìn)一步改進(jìn)以改變接受角，通過(guò)有選擇性地省略光導(dǎo)34表面的反射層36，在該裝置沒(méi)有受環(huán)境光照射的地方(比如有顯示器外殼42罩著的地方)，以與光導(dǎo)34光軸(或與有效顯示區(qū)域6的法線(xiàn))成較大夾角傳送的光線(xiàn)，可以從光傳感器單元10射出，而環(huán)境光卻不能進(jìn)入光導(dǎo)34。
以這種方式，以與有效顯示區(qū)域6法線(xiàn)成較大夾角進(jìn)入光導(dǎo)34的光線(xiàn)，如虛線(xiàn)38代表的光線(xiàn)將被進(jìn)一步衰減，甚至被允許從光導(dǎo)34出射，以與有效顯示區(qū)域6法線(xiàn)成較小夾角進(jìn)入光導(dǎo)34的光線(xiàn)，如點(diǎn)線(xiàn)40表示的光線(xiàn)將被較少地衰減，且僅在出光平面23和光電二極管傳感器22的水平上離開(kāi)光導(dǎo)34。因此，光導(dǎo)34作為光線(xiàn)射入角的函數(shù)，有很大選擇性。這意味著光導(dǎo)34認(rèn)識(shí)窄的接收角。
通過(guò)本發(fā)明光傳感器單元10的較小接收角，就避免了環(huán)境光進(jìn)入發(fā)光電二極管傳感器22，從而不必遮蔽環(huán)境光，因而可以一個(gè)象素接一個(gè)象素進(jìn)行測(cè)量。以與LCD屏幕成小角度從LCD屏幕發(fā)出的光并不會(huì)進(jìn)入傳感器，以偏離表面法線(xiàn)的角度從LCD屏幕發(fā)出的光在亮度和顏色上常發(fā)生畸變。
為了測(cè)量光傳感器單元10的接收角特性，采用了下文描述的測(cè)試條件和設(shè)備。暗室46中放置了具有白色均勻光輸出的光源44，如LS-65-GF/PS型霍夫曼光源。將本發(fā)明的光導(dǎo)34放置成其光圈21在它前面，在第一種情況下，進(jìn)入光圈21的光，方向垂直于光圈21。較好的測(cè)量方法要求光源44與光圈21之間的距離D應(yīng)等于或大于光導(dǎo)34光圈表面寬度c的50倍。這樣就限制了進(jìn)入光導(dǎo)的光的角度擴(kuò)散。比如。光圈21的寬度c是3mm，光源44與光圈21之間的距離可以是17cm，這樣，絕大部分入射光垂直于光傳感器單元10的入口，在出光平面23離開(kāi)光導(dǎo)34的光被發(fā)光電二極管22捕獲。測(cè)得的光通過(guò)光-電壓轉(zhuǎn)換線(xiàn)路47(線(xiàn)性線(xiàn)路)被轉(zhuǎn)換成電壓，該電壓用數(shù)字電壓表48(比如菲利浦PM2525型)進(jìn)行測(cè)量。提供了一個(gè)平臺(tái)，其中一部分可以繞垂直軸沿平臺(tái)表面進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，用一個(gè)量角器(未表示)，比如Helios提供的，測(cè)量平臺(tái)旋轉(zhuǎn)部分的旋轉(zhuǎn)。
光導(dǎo)34裝在平臺(tái)可旋轉(zhuǎn)部分，可使光導(dǎo)34在與光源44和光圈21的連線(xiàn)平行的平面中旋轉(zhuǎn)。對(duì)準(zhǔn)后，光源44裝在平臺(tái)的非旋轉(zhuǎn)部分，不過(guò)光導(dǎo)34也可以裝在平臺(tái)的固定部分，光源44可以裝在平臺(tái)的可旋轉(zhuǎn)部分。
以0°進(jìn)行測(cè)量表示進(jìn)入光導(dǎo)34的光沿與光源44光軸平行的方向傳送。在此位置，光學(xué)系統(tǒng)的光輸入最大。以90°進(jìn)行測(cè)量表示進(jìn)入光導(dǎo)34的光垂直于光源44的光軸。在此位置，光學(xué)系統(tǒng)的光輸入最小。注意以角度a°進(jìn)行測(cè)量是指接收角為2a°，因?yàn)槭墙邮战鞘菢O端光線(xiàn)所對(duì)著的角。
適當(dāng)?shù)臏y(cè)量方法如下所述，轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)部分每次旋轉(zhuǎn)1°(繞e點(diǎn)，參見(jiàn)圖8)直到達(dá)到15°，用量角器來(lái)測(cè)量，然后每次旋轉(zhuǎn)5°，直到達(dá)到50°。最后每次旋轉(zhuǎn)10°，直到達(dá)到90°，在每次一步，記下相應(yīng)的測(cè)量電壓。
由于角度是二維的，光學(xué)系統(tǒng)的進(jìn)光位置最好也是沿垂直方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)(參見(jiàn)圖9)，旋轉(zhuǎn)次數(shù)量取決于光學(xué)傳感器單元10的對(duì)稱(chēng)性。
由于光導(dǎo)34通常具有對(duì)稱(chēng)性，所獲得的曲線(xiàn)(圖10A和圖10B)可以沿0°鏡象映射，每次測(cè)量皆在暗室內(nèi)進(jìn)行，所以沒(méi)有外部光的影響。環(huán)境溫度通常選擇為適宜LCD的操作，比如25℃，圖10A和10B分別表示水平和垂直旋轉(zhuǎn)所確定的特性的測(cè)量結(jié)果。采用線(xiàn)性?xún)?nèi)插法，電壓測(cè)量值變換為百分比數(shù)值，圖中曲線(xiàn)表示狹窄特性。
考慮水平特性時(shí)，當(dāng)V％下降到在0°接收光的50％時(shí)，角度大約為15°，對(duì)應(yīng)以35°到達(dá)的光線(xiàn)，只接收到光的約10％。
垂直特性的曲線(xiàn)與水平特性的曲線(xiàn)無(wú)實(shí)質(zhì)差別。
如曲線(xiàn)圖所示，本發(fā)明的光導(dǎo)的接收角是這樣的，使與光軸成10°或以上角度(20°接收角)達(dá)到的光被變減至少25％，角度為20°或以上(接收角40°)的光衰減至少55％，角度為35°或以上(接收角為70°)的光衰減至少85％。
于是發(fā)現(xiàn)光學(xué)測(cè)量的步驟可以包含在控制步驟中使用的對(duì)光的選擇，使以與有效顯示區(qū)域法線(xiàn)呈等于或大于10°的夾角傳送的光衰減至少25％，角度等于或大于20°的光衰減至少55％，夾角大于或等于35°的光衰減至少85％。
兩個(gè)角度間曲線(xiàn)下方的面積給出了在這兩個(gè)角度間可接受的光量值，本發(fā)明的一個(gè)方面是減少來(lái)自遠(yuǎn)離顯示區(qū)域法線(xiàn)的角度的光的作用(因?yàn)樯{(diào)和/或亮度會(huì)發(fā)生畸變)。因此，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，以與顯示區(qū)域法線(xiàn)呈15°或以下的角度傳送的接收光量同以與顯示區(qū)域法線(xiàn)呈大于15°角度傳送的接收光量之比為X∶1，這里X≥1，光導(dǎo)的光圈和長(zhǎng)度的物理安排提供對(duì)大出射角度的光的排除。
雖然用較佳實(shí)施例顯示并描述了本發(fā)明，本領(lǐng)域?qū)I(yè)人員應(yīng)理解可以按照本發(fā)明的內(nèi)容和精神作各種更改。比如光傳感器單元的尺寸可以改變(更大或更小)。因此測(cè)量區(qū)域的尺寸也可以更大或更小，光傳感器的幾何形狀也可以改變。即使光傳感器單元的幾何形狀和/或尺寸改變了，但其離有效顯示區(qū)域的距離最好小于0.5cm，另外，用途可以稍有不同，比如，用帶適當(dāng)濾光片的傳感器依次或組合測(cè)量每種顏色的亮度，測(cè)量或穩(wěn)定色溫。色溫是由三原色，一般是紅、綠、藍(lán)的組合定義的。再比如，可以用該方法和裝置穩(wěn)定用上述系統(tǒng)測(cè)量的亮度的反差值，用第二個(gè)傳感器來(lái)測(cè)量環(huán)境光，這里它不是指向顯示器的有效區(qū)域，而是指向室內(nèi)環(huán)境或顯示器的非有效邊界，并且顯示出來(lái)的有效區(qū)域的圖像是按照光測(cè)量信號(hào)與環(huán)境光測(cè)量信號(hào)的組合進(jìn)行控制的。
權(quán)利要求
1.一種對(duì)顯示在顯示裝置(1)上圖像的光輸出和/或顏色作實(shí)時(shí)校正的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包含；-顯示器(1)，包含用于顯示圖像的有效顯示區(qū)域(6)，成象裝置(2)和用來(lái)驅(qū)動(dòng)成象裝置(2)的電子驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(4)，-光傳感器單元(10)，包含光圈(21)和具有光軸的光傳感器(22)，對(duì)成象裝置(2)的有效顯示區(qū)域(6)的代表性部分輸出的光作光學(xué)測(cè)量，并產(chǎn)生相應(yīng)的光測(cè)量信號(hào)(11)，-反饋系統(tǒng)(12)，接收光測(cè)量信號(hào)(11)，并依此控制電子驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(4)，其中光傳感器單元(10)的光圈(21)有一個(gè)接收角，使得由光傳感器(22)接收的光的至少50％，或者60％，或者70％，或者75％來(lái)自在光傳感器(22)光軸15°內(nèi)傳送的光。
2.一種對(duì)顯示在顯示裝置(1)上圖像的光輸出和/或顏色作實(shí)時(shí)校正的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包含；-顯示器(1)，包含顯示圖像的有效顯示區(qū)域(6)，成象裝置(2)和用來(lái)驅(qū)動(dòng)成象裝置(2)的電子驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(4)，-光傳感器單元(10)，包含光圈(21)和具有光軸的光傳感器(22)，對(duì)成象裝置(2)的有效顯示區(qū)域(6)的代表性部分輸出的光作光學(xué)測(cè)量，并產(chǎn)生相應(yīng)的光測(cè)量信號(hào)(11)，-反饋系統(tǒng)(12)，接收光測(cè)量信號(hào)(11)，并依此控制電子驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(4)，其中光傳感單元(10)的光圈(21)有一個(gè)接收角，使得以與光傳感器(22)光軸成這樣角度傳送的光線(xiàn)，角度等于或大于10°時(shí)衰減至少25％，角度等于或大于20°時(shí)衰減至少55％，角度等于或大于35°時(shí)減衰至少85％。
3.根據(jù)前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求的系統(tǒng)，其特征在于，光學(xué)測(cè)量是亮度測(cè)量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的系統(tǒng)，其特征在于，光輸出校正包含亮度和/或反差校正。
5.根據(jù)前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求的系統(tǒng)，其特征在于，光學(xué)傳感器單元(10)中還包含一個(gè)位于光圈(21)和光傳感器(22)之間的光導(dǎo)(34)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的系統(tǒng)，其特征在于，光導(dǎo)(34)是一根光管。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的系統(tǒng)，其特征在于，光管上涂有涂層，以屏蔽環(huán)境光。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的系統(tǒng)，其特征在于，涂層(36)不會(huì)滲透到光管的材料中。
9.根據(jù)權(quán)利要求5的系統(tǒng)，其特征在于，光導(dǎo)(34)是一根光纖(32)。
10.根據(jù)前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求中的系統(tǒng)，其特征在于，成象裝置(2)的有效顯示區(qū)域(6)的代表性部分小于成象裝置(2)有效顯示區(qū)域(6)面積的1％，更好是小于0.1％，最好是小于0.01％。
11.根據(jù)前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求的系統(tǒng)，其特征在于，光傳感器單元(10)中的光圈(21)罩住一部分有效顯示區(qū)域(6)，而光傳感器(22)沒(méi)有罩住有效顯示區(qū)域(6)的任何部分。
12.根據(jù)前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求的系統(tǒng)，其特征在于，光傳感器單元位于有效顯示區(qū)域上方的距離5mm或以下。
13.一種對(duì)顯示在顯示裝置(1)上圖像的光輸出和/或顏色作實(shí)時(shí)校正的方法，其特征在于，包含-將圖像顯示在顯示裝置(1)的有效顯示區(qū)域(6)上，-對(duì)有效顯示區(qū)域(6)的代表性部分發(fā)出的光作光學(xué)測(cè)量，并產(chǎn)生相應(yīng)的光測(cè)量信號(hào)(11)，-按照光測(cè)量信號(hào)(11)，控制圖像在有效顯示區(qū)域(6)上的顯示，其中，作光學(xué)測(cè)量的步驟包含這樣選擇光，使得用來(lái)控制的以30°或以下的所對(duì)接收角從顯示區(qū)域發(fā)出或反射的光量與用來(lái)控制的以30°以上的所對(duì)接收角從顯示區(qū)域發(fā)出或反射的光量之比為X∶1，這里X為1或更大。
14.一種對(duì)顯示在顯示裝置(1)上圖像的光輸出和/或顏色作實(shí)時(shí)校正的方法，其特征在于，包含-將圖像顯示在顯示裝置(1)的有效顯示區(qū)域(6)上，-對(duì)有效顯示區(qū)域(6)的代表性部分發(fā)出的光作光學(xué)測(cè)量，并產(chǎn)生相應(yīng)的光測(cè)量信號(hào)(11)，一按照光測(cè)量信號(hào)(11)，控制圖像在有效顯示區(qū)域(6)上的顯示，其中作光學(xué)測(cè)量的步驟中包含使以與有效顯示區(qū)域(6)法線(xiàn)成角度大于或等于10°傳送的光衰減至少25％，以角度等于或大于20°傳送的光衰減至少55％，而以角度等于或大于35°傳送的光衰減至少85％。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14任何一項(xiàng)的方法，作亮度測(cè)量。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其特征在于，光輸出校正包含亮度和/或反差校正。
17.根據(jù)權(quán)利要求13至16中任何一項(xiàng)的方法，其特征在于，作光學(xué)測(cè)量的步驟包含將光從在有效顯示區(qū)域(6)內(nèi)發(fā)送至在有效顯示區(qū)域(6)外。
全文摘要
本發(fā)明涉及對(duì)顯示在顯示裝置上的圖像的光輸出和/或顏色作實(shí)時(shí)校正的系統(tǒng)和方法。系統(tǒng)包含顯示裝置(1)，包含顯示圖像的有效顯示區(qū)域(6)，成象裝置(2)和驅(qū)動(dòng)成象裝置(2)的電子驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(4)；光學(xué)傳感器單元(10)，包含光圈(21)和具有光軸的光傳感器(22)，對(duì)成象裝置(2)有效顯示區(qū)域(16)的代表性部分輸出的光作光學(xué)測(cè)量并由此產(chǎn)生光測(cè)量信號(hào)(11)；反饋系統(tǒng)(12)，接收光測(cè)量信號(hào)(11)，并依此控制電子驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(4)。光學(xué)傳感單元(10)的光圈(21)有一個(gè)接收角，以使被傳感器(22)接收的光的至少50％，或60％，或70％或75％來(lái)自在光傳感器(22)光軸15°內(nèi)傳送的光。
文檔編號(hào)G01M11/00GK1395230SQ0214057
公開(kāi)日2003年2月5日 申請(qǐng)日期2002年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月3日
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