专利名称：自动调整投影电视接收机内的光栅的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明与背投电视接收机有关，具体地说，与调整背投电视接收机中的光栅几何形状有关。
随着家庭影院系统的出现，日益希望电视接收机具有大的显示器。标准的直接观看电视接收机的显示器通常是一个玻璃的阴极射线管(CRT)。由于重量和成本上的考虑，CRT通常最大尺寸为40英寸(按对角线测量)。虽然这个尺寸是相当大的，但对于家庭影院系统来说却可以说是最小的。因此，尺寸再大的显示器由投影电视接收机提供，在其中图像在一个投影装置内形成后再投影到一个较远的屏幕上。
基本上有两种投影电视接收机，即投影装置与显示屏在物理上是分开的正投电视接收机和投影装置与显示屏安装在一个机壳内的背投电视接收机。不论是哪种情况，投影装置通常包括三个单色的投影器，用来形成红、绿、蓝三基色的图像。这些图像然后在显示屏上会聚在一起。
图1示出了在一个典型的背投电视接收机10内的平面图，投影装置12形成图像，该图象由透镜装置14聚焦。图像通过内部反光镜16反射到显示屏18上。如图2所示，投影装置12最好由三个可以是阴极射线管的投影器12.1、12.2和12.3形成，图像由三个相应的透镜14.1、14.2和14.3从那里聚焦到显示屏18上。从图2可见，这些投影器中只有一个(即投影器12.2)相对于屏幕18处在最佳位置。因而，来自其他投影器12.1和12.3的图像调整成使它们与来自投影器12.2的图像会聚。虽然这会聚可以由投影电视接收机用户在目视下执行，但已经开发了一些系统可以自动执行这个过程。
颁发给Tsujihara等人的美国专利4,857,998揭示了这样一种系统，在显示屏的左侧中央和下侧中央配置有光传感器。为每个投影管10显示一个由一条用于左侧中央传感器的水平线和一条用于下侧中央传感器的垂直线组成的测试图案。每个投影管的会聚调整到传感器检测到测试图案处于恰当的位置。
颁发给Kawashima等人的美国专利5,898,465揭示了另一种自动调整投影电视接收机内的会聚的系统，与Tsujihara等人的相比，除了左侧中央和下侧中央的传感器外，这种系统还包括一个上侧中央传感器和一个右侧中央传感器。对于每个CRT，显示两个测试图案，将从每个传感器得到的信号进行比较。所得到的误差信号用来实现会聚。
虽然Tsujihara等人和Kawashima等人充分考虑了会聚三个CRT的光栅，但都没有牵涉到所产生的光栅的几何形状。
本发明的目的是提供一种自动调整投影电视接收机内的光栅的几何形状和定位的方法和设备。这个目的在一种调整背投电视接收机内的光栅的对中的方法中得到实现，所述方法包括下列步骤在背投电视接收机内的显示屏以外，将光传感器安装在显示屏的左、右两侧；显示一个由光栅中心调整图案组成的测试图案；以及根据位于显示屏左、右两侧的光传感器的输出调整光栅的对中。这样就可保证CRT给出的光栅显示在显示屏上对中。
在这种方法的一个具体实施例中，调整步骤包括将对中控制设置为一个极值；测量左、右两侧光传感器产生的输出电压；通过确定这两个输出电压之差的绝对值计算对中误差；递增地将对中控制调整离开所述的极值；以及重复所述测量、计算和递增地调整的步骤，直到对中误差为最小值。这使光栅可以从一侧累接地移动，最后达到显示屏的中央。
本发明的目的也在一种调整背投电视接收机内的光栅的宽度的方法中得到实现，所述方法包括下列步骤在背投电视接收机内的显示屏以外将光传感器安装在显示屏的左、右两侧；显示一个由光栅投影图案组成的测试图案；以及根据位于显示屏左、右两侧的光传感器的输出调整光栅的宽度。这种方法保证了光栅始终具有适当的显示宽度。
在这种方法的一个具体实施例中，调整步骤包括将光栅的宽度控制设置为一个最大值；测量左、右两侧光传感器产生的输出电压；通过确定这两个输出电压的和来计算宽度误差；递增地减小宽度控制；以及重复所述测量、计算和递增地减小的步骤，直到宽度误差等于最小值。在这个实施例中，光栅得到调整，使它从最宽逐步减小到恰当宽度。
本发明的目的也在一种调整背投电视接收机内的光栅的线性的方法中得到实现，所述方法包括下列步骤在背投电视接收机内的显示屏以外将光传感器安装在显示屏上、下两侧；显示一个由光栅投影图案组成的测试图案；以及根据位于显示屏上下两侧的光传感器的输出调整光栅的线性。这种方法因此保证了光栅在显示屏的垂直方向上对中。
在这种方法的一个具体实施例中，调整步骤包括将线性控制设置为一个极值；测量上、下两侧光传感器产生的输出电压；通过确定这两个输出电压之差的绝对值来计算线性误差；递增地将线性控制调整离开所述极值；以及重复所述测量、计算和递增地调整的步骤，直到该线性误差等于最小值。
本发明的目的还在一种调整背投电视接收机内的光栅的高度的方法中得到实现，所述方法包括下列步骤在背投电视接收机内的显示屏以外将光传感器安装在显示屏的上、下两侧；显示一个由光栅投影图案组成的测试图案；以及根据位于显示屏上、下两侧的光传感器的输出调整光栅的高度。采用这种方法，可以保证光栅的高度具有适当的大小。
在这种方法的一个具体实施例中，调整步骤包括将光栅的高度控制设置为最大值；测量上、下两侧光传感器产生的输出电压；通过确定这两个输出电压的和计算高度误差；递增地减小高度控制；以及重复所述测量、计算和递增地减小的步骤，直到高度误差等于最小值。
最后，本发明的目的在一种用于调整背投电视接收机内的光栅几何形状的设备中得到实现，所述背投电视接收机具有一个接收电视信号的输入端、一个处理所接收的电视信号和形成各彩色视频信号和偏转控制信号的视频处理电路、按所述偏转信号投射与所述彩色视频信号相应的光信号的彩色视频信号投影器，和一个使所述光信号投影在其上的显示屏，其中所述视频信号处理电路包括用于接收控制信号以便控制由所述彩色视频信号投影器中的至少一个投影器形成的光栅的对中、高度、宽度和线性的控制输入装置，所述设备的特征是它包括一个耦合到视频信号处理电路上的图案发生器，用来将所选的测试图案加到所述视频信号处理电路上，所述测试图案包括一个对中调整图案和一个光栅投影图案；在背投电视接收机内的显示屏以外安装在显示屏左、右两侧和上、下两侧的多个光传感器；一个选择来自所述多个光传感器中的一个光传感器的输出信号的传感器输出选择器；一个对所选的光传感器输出信号进行数字变换的模数变换器；一个控制器，所述控制器具有一个被耦合用来接收经数字变换的传感器输出信号的输入端、一个被耦合到所述传感器输出选择器上用于选择传感器输出信号之一的第一输出端、一个耦合到所述视频信号处理电路上用来使所述视频信号处理电路处理来自所述图案发生器的测试图案的第二输出端、一个耦合到所述图案发生器上的用来选择所述测试图案之一的第三输出端，和一个耦合到所述视频信号处理电路的控制输入装置上用来控制由所述一个彩色视频信号投影器产生的光栅的对中、高度、宽度和线性的第四输出端，其中所述控制器执行以下功能将光栅的高度和宽度控制分别设置为各自的最大值；显示一个由光栅投影图案组成的第一测试图案；测量和存储从所述光传感器得到的最大输出；显示一个由中心调整图案组成的第二测试图案；根据位于显示屏左、右两侧的光传感器的输出调整光栅的对中；显示该第一测试图案；根据位于显示屏左、右两侧的光传感器的输出调整光栅的宽度；根据位于显示屏上、下两侧的光传感器的输出调整光栅的高度；根据位于显示屏上、下两侧的光传感器的输出调整光栅的线性；以及根据位于显示屏上、下两侧的光传感器的输出重新调整光栅的高度。
下面将结合附图对本发明进行说明，从中可以看到本发明的以上以其他一些目的和优点，在这些附图中图1为示出一个典型的背投电视接收机的平面图；图2例示了在图1所示的背投电视接收机中三个CRT之间的关系；图3示出了采用本发明的图1所示背投电视接收机的原理方框图；图4A例示了背投电视接收机光栅投影图案尺寸为最大时的内部情况，而图4B例示了光栅投影图案尺寸为最佳的情况；图5A例示了投影电视接收机光栅中心调整图案偏向一侧的内部情况，而图5B例示了光栅中心调整图案位置正确的情况；图6示出了调整背投电视接收机的光栅几何形状的过程的流程图；以及图7A示出了调整图6的流程图内所用的光栅中心调整图案的对中的子程序的流程图，图7B示出了调整光栅投影图案的宽度的子程序的流程图，图7C示出了调整光栅投影图案的高度的子程序的流程图，而图7D示出了调整光栅投影图案的线性的子程序的流程图。
如图3所示，典型的背投电视接收机包括一个电视信号源，例如天线100。天线100接到一个可调谐到特定电视信号的调谐器102上。所接收的电视信号加到视频信号处理电路104上，视频信号处理电路104产生同步信号送至偏转信号发生器106和红、绿、蓝三基色的独立彩色视频信号送至阴极射线管。为简明起见，只示出了绿色阴极射线管12.2。偏转信号发生器106产生供安装在阴极射线管12.2上的偏转单元108用的偏转信号。来自阴极射线管12.2的光由透镜14.2聚焦，投射到显示屏16上。显示屏16具有背投电视接收机用户可看得见的可视区20。偏转信号发生器106可以有分别供红、绿、蓝阴极射线管(未示出)用的单独输出(未示出)。或者，也可以是红、绿、蓝阴极射线管各用各的偏转信号发生器。如在该技术领域所知，偏转信号发生器包括一些控制所得到的光栅的对中、宽度、高度和线性的控制输入端。
为了调整光栅的几何形状，背投电视接收机还包括光传感器S1、S2、S3和S4，安装在显示屏16上可视区20外。这些光传感器分别处在可视区20的上侧中央、下侧中央、左侧中央和右侧中央。这些光传感器虽然处在可视区外，但仍能得到来自阴极射线管12.2的光的照射。这些光传感器的输出端接到传感器选择器110上，传感器选择器110根据控制信号将这些传感器输出信号中的一个信号加到模数变换器112上。经数字化的传感器输出信号然后加到微处理器114上。
微处理器114控制调谐器102的调谐和在视频信号处理电路104内执行的视频处理。此外，微处理器114在光栅需要调整时将一个控制信号加到测试图案发生器116上使之产生两个视频图案中的一个图案，并命令视频信号处理电路104显示所选的视频图案。为了调整光栅，微处理器114将适当的控制信号加到偏转信号发生器106的控制输入端上。
图6示出了微处理器114在调整光栅中执行的过程的流程图。在投影电视接收机用户例如从屏幕上的菜单选项选择了“光栅调整”时，过程就在步骤200启动。在步骤202，微处理器114将给偏转信号发生器106的高度和宽度控制设置为它们各自的最大值。在步骤204，微处理器114命令测试图案发生器116产生例如在图4A所示的光栅投影图案118。微处理器114在步骤206通过使传感器选择器110相继地切换到传感器S1、S2、S3和S4然后测量和存储A/D变换器112的相应输出，从而来测量所得到的最大传感器输出VIMAX、V2MAX、V3MAX和V4MAX。在步骤208，微处理器114命令测试图案发生器116撤去光栅投影图案118，在步骤210，给出例如如图5A所示的中心调整图案120。在步骤212，微处理器114调整投影电视接收机的对中。在步骤214，微处理器命令测试图案发生器116撤去中心调整图案120，在步骤216，重新给出光栅投影图案118。微处理器114于是调整宽度(步骤218)、高度(步骤220)和线性(步骤222)。应指出的是，在调整线性中，光栅的高度可能要受到影响。因而，在步骤224重复高度调整子程序。在步骤226，微处理器114命令测试图案发生器116撤去光栅投影图案，于是过程在步骤228结束。
图7A-7D分别示出了调整中心、宽度、高度和线性的子程序。为了控制对中，图6的步骤212，如图7A所示，在步骤300启动中心控制子程序。在步骤302，微处理器114通过控制传感器选择器110分别测量传感器S3和S4的输出电压VS3和VS4。微处理器114然后使用公式CE＝|VS4-VS3|计算对中误差CE。如果CE不等于(或小于)第一预定最小值MIN1，则微处理器114就调整加到偏转信号发生器106上的对中控制信号。然后，重复执行步骤302、304、306和308，直到CE等于或小于MIN1。于是，在步骤310，微处理器114重新将高度和宽度控制设置回它们的原来值。于是，这个子程序就在步骤312结束。
为了控制宽度，图6的步骤218，如图7B所示，在步骤320启动宽度控制子程序。在步骤322，微处理器114测量传感器电压VS3和VS4，在步骤324，微处理器114使用公式WE＝VS4+VS3计算宽度误差WE。在步骤326，如果WE不等于(或小于)第二预定最小值MIN2，则就在步骤328，微处理器114调整加到偏转信号发生器106的宽度控制输入端的控制信号。微处理器114于是重复步骤322、324、326和328直到宽度误差WE等于(或小于)MIN2，于是这个子程序就在步骤330结束。图5A示出了中心调整图案向右偏移过多的情况，而图5B示出了中心调整图案处在正确位置的情况。
为了控制高度，图6中的步骤220，如图7C所示，在步骤340启动这个子程序，在步骤342，微处理器114测量传感器S1和S2的输出电压VS1和VS2。在步骤344，微处理器114使用公式HE＝VS2+VS1计算高度误差HE。如果，在步骤346，高度误差不小于(或等于)第三预定最小值MIN3，则就在步骤348微处理器114调整加到偏转信号发生器106的宽度控制输入端上的控制信号，然后重复步骤342，344、346和348，直到高度误差HE小于或等于MIN3。于是，这个子程序就在步骤350结束。
为了控制线性(即，光栅垂直方向的对中)，图6中的步骤222，如图7D所示，在步骤360启动这个子程序。在步骤362，微处理器114测量传感器电压VS1和VS2，在步骤364，微处理器114使用公式LE＝|VS2-VS1|计算线性误差LE。在步骤366，如果线性误差LE不小于或等于第四预定最小值MIN4，则就在步骤368微处理器114调整加到偏转信号发生器106的线性控制输入端上的控制信号，再重复步骤362、364、366和368，直到线性误差LE小于或等于MIN4。这个子程序在步骤370结束。
对于熟悉该技术领域的人员来说，对在这里所揭示的结构的各种变更和修改是自明的。然而，应指出的是，以上所说明的实施例只是例示性的而不是对发明的限制。所有这些并不背离本发明的精神实质的修改都应包括在所附权利要求书给出的本发明的专利保护范围之内。
权利要求
1.一种调整背投电视接收机内的光栅的对中的方法，所述方法包括下列步骤在背投电视接收机内的显示屏以外将光传感器安装在显示屏左、右两侧；显示一个由光栅中心调整图案组成的测试图案；以及根据位于显示屏左、右两侧的光传感器的输出调整光栅的对中。
2.如在权利要求1中所述的调整对中的方法，其中所述调整步骤包括将对中控制设置为一个极值；测量左、右两侧光传感器产生的输出电压；通过确定这两个输出电压之差的绝对值计算对中误差；递增地将对中控制调整离开所述极值；以及重复所述测量、计算和递增地调整的步骤，直到对中误差为最小值。
3.一种调整背投电视接收机内的光栅的宽度的方法，所述方法包括下列步骤在背投电视接收机内的显示屏以外将光传感器安装在显示屏左、右两侧；显示一个由光栅投影图案组成的测试图案；以及根据位于显示屏左、右两侧的光传感器的输出调整光栅的宽度。
4.如在权利要求3中所述的调整宽度的方法，其中所述调整步骤包括将光栅的宽度控制设置为最大值；测量左、右两侧光传感器产生的输出电压；通过确定这两个输出电压的和来计算宽度误差；递增地减小宽度控制；以及重复所述测量、计算和递增地减小的步骤，直到宽度误差等于最小值。
5.一种调整背投电视接收机内的光栅的线性的方法，所述方法包括下列步骤在背投电视接收机内的显示屏以外将光传感器安装在显示屏上、下两侧；显示一个由光栅投影图案组成的测试图案；以及根据位于显示屏上下两侧的光传感器的输出调整光栅的线性。
6.如在权利要求5中所述的调整线性的方法，其中所述调整步骤包括将线性控制设置为一个极值；测量上、下两侧光传感器产生的输出电压；通过确定这两个输出电压之差的绝对值计算线性误差；递增地将线性控制调整离开所述极值；以及重复所述测量、计算和递增地调整的步骤，直到线性误差等于最小值。
7.一种调整背投电视接收机内的光栅的高度的方法，所述方法包括下列步骤在背投电视接收机内的显示屏以外将光传感器安装在显示屏上、下两侧；显示一个由光栅投影图案组成的测试图案；以及根据位于显示屏上、下两侧的光传感器的输出调整光栅的高度。
8.如在权利要求7中所述的调整高度的方法，其中所述调整步骤包括将光栅的高度控制设置为一个最大值；测量上、下两侧光传感器产生的输出电压；通过确定这两个输出电压的和来计算高度误差；递增地减小高度控制；以及重复所述测量、计算和递增地减小的步骤，直到高度误差等于最小值。
9.一种调整背投电视接收机内的光栅的几何形状的方法，所述方法包括下列步骤在背投电视接收机内的显示屏以外将光传感器安装在显示屏左、右两侧和上、下两侧；将光栅的高度和宽度控制分别设置为各自的最大值；显示一个由光栅投影图案组成的第一测试图案；测量和存储从这些光传感器得到的最大输出；显示一个由中心调整图案组成的第二测试图案；根据位于显示屏左、右两侧的光传感器的输出调整光栅的对中；显示该第一测试图案；根据位于显示屏左、右两侧的光传感器的输出调整光栅的宽度；根据位于显示屏上、下两侧的光传感器的输出调整光栅的高度；根据位于显示屏上、下两侧的光传感器的输出调整光栅的线性；以及根据位于显示屏上、下两侧的光传感器的输出重新调整光栅的高度。
10.如在权利要求9中所要求的调整光栅的几何形状的方法，其中所述调整对中的步骤包括将对中控制设置为一个极值；测量左、右两侧光传感器产生的输出电压；通过确定这两个输出电压之差的绝对值计算对中误差；递增地将对中控制调整离开所述极值；以及重复所述测量、计算和递增地调整的步骤，直到对中误差为最小值。
11.如在权利要求10中所要求的调整光栅的几何形状的方法，其中所述调整宽度的步骤包括将光栅的宽度控制设置为最大值；测量左、右两侧光传感器产生的输出电压；通过确定这两个输出电压的和计算宽度误差；递增地减小宽度控制；以及重复所述测量、计算和递增地减小的步骤，直到宽度误差等于最小值。
12.如在权利要求11中所要求的调整光栅的几何形状的方法，其中所述调整高度的步骤包括将光栅的高度控制设置为最大值；测量上、下两侧光传感器产生的输出电压；通过确定这两个输出电压的和来计算高度误差；递增地减小高度控制；以及重复所述测量、计算和递增地减小的步骤，直到高度误差等于最小值。
13.如在权利要求12中所要求的调整光栅的几何形状的方法，其中所述调整线性的步骤包括将线性控制设置为一个极值；测量上、下两侧光传感器产生的输出电压；通过确定这两个输出电压之差的绝对值计算线性误差；递增地将对中控制调离所述极值；以及重复所述测量、计算和递增地调整的步骤，直到线性误差等于最小值。
14.一种调整背投电视接收机内的光栅几何形状的设备，所述背投电视接收机具有一个接收电视信号的输入端、一个处理所接收的电视信号和形成各彩色视频信号和偏转控制信号的视频处理电路、按所述偏转信号投射与所述彩色视频信号相应的光信号的彩色视频信号投影器，和一个使所述光信号投影于其上的显示屏，其中所述视频信号处理电路包括用于接收控制信号以便控制由所述彩色视频信号投影器中的至少一个投影器形成的光栅的对中、高度、宽度和线性的控制输入装置，所述设备的特征是它包括一个耦合到视频信号处理电路上的图案发生器，用来将所选的测试图案加到所述视频信号处理电路上，所述测试图案包括一个对中调整图案和一个光栅投影图案；在背投电视接收机内的显示屏以外安装在显示屏左、右两侧和上、下两侧的多个光传感器；一个选择来自所述多个光传感器中的一个光传感器的输出信号的传感器输出选择器；一个对所选的光传感器输出信号进行数字变换的模数变换器；一个控制器，所述控制器具有一个被耦合用来接收经数字变换的传感器输出信号的输入端、一个被耦合到所述传感器输出选择器上用于选择传感器输出信号之一的第一输出端、一个耦合到所述视频信号处理电路上的用来使所述视频信号处理电路处理来自所述图案发生器的测试图案的第二输出端、一个耦合到所述测试图案发生器上的用来选择所述测试图案之一的第三输出端，和一个接到所述视频信号处理电路的控制输入装置上用来控制由所述一个彩色视频信号投影器产生的光栅的对中、高度、宽度和线性的第四输出端，其中所述控制器执行以下功能将光栅的高度和宽度控制分别设置为各自的最大值；显示一个由光栅投影图案组成的第一测试图案；测量和存储从所述光传感器得到的最大输出；显示一个由中心调整图案组成的第二测试图案；根据位于显示屏左、右两侧的光传感器的输出调整光栅的对中；显示该第一测试图案；根据位于显示屏左、右两侧的光传感器的输出调整光栅的宽度；根据位于显示屏上、下两侧的光传感器的输出调整光栅的高度。根据位于显示屏上、下两侧的光传感器的输出调整光栅的线性；以及根据位于显示屏上、下两侧的光传感器的输出重新调整光栅的高度。
全文摘要
本发明所提出的自动调整背投电视接收机的光栅几何形状的方法和设备检测分别配置在显示屏上显示屏的可视区外上、下两侧和左、右两侧的各个光学传感器的输出，并根据这些传感器响应在显示屏上显示的测试光栅图案的输出，调整投影电视接收机所投射的光栅的对中、宽度、高度和线性。
文档编号H04N17/00GK1636411SQ03804224
公开日2005年7月6日 申请日期2003年2月14日 优先权日2002年2月20日
发明者Z·A·萨姆曼, L·H·怀特斯德 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司