DE102009025270B4

DE102009025270B4 - Bildanzeigegerät und entsprechendes Betriebsverfahren

Info

Publication number: DE102009025270B4
Application number: DE102009025270A
Authority: DE
Inventors: Hans-Günther NUSSECK; Heiko Schaich
Original assignee: Eyevis Gesellschaft fuer Projektions und Grossbildtechnik mbH
Current assignee: Eye Abwicklungs GmbH
Priority date: 2009-06-17
Filing date: 2009-06-17
Publication date: 2011-03-24
Anticipated expiration: 2029-06-18
Also published as: EP2443836A1; DE102009025270A1; WO2010145773A1

Abstract

Betriebsverfahren für ein Bildanzeigegerät (1), insbesondere für einen digitalen LED-Projektor, mit mehreren verschiedenfarbigen Lichtquellen (2, 3, 4), die durch Farbmischung ein farbiges Beleuchtungssignal erzeugen, wobei das Betriebsverfahren die folgenden Schritte aufweist:
a) Ansteuerung der einzelnen Lichtquellen (2, 3, 4) des Bildanzeigegeräts (1) mit vorgegebenen Farbwerten zur Erzeugung einer bestimmten Farbe des Beleuchtungssignals,
b) Überprüfung mindestens einer der verschiedenfarbigen Lichtquellen (2, 3, 4) auf eine Fehlfunktion,
c) Anpassung des vorgegebenen Farbwertes zumindest einer fehlerfreien Lichtquelle bei einer Erkennung einer Fehlfunktion einer der Lichtquellen (2, 3, 4),
d) Ansteuerung der einzelnen Lichtquellen (2, 3, 4) mit den angepassten Farbwerten zur Kompensation der erkannten Fehlfunktion,
dadurch gekennzeichnet,
e) dass die Farbwerte der nicht ausgefallenen Lichtquellen (2, 3, 4) bei einer Fehlfunktion einer der Lichtquellen (2, 3, 4) angehoben werden, um ein farblich verfälschtes, aber zumindest sichtbares Beleuchtungssignal zu erzeugen und dadurch einen Informationsverlust zu vermeiden, und...

Description

Die Erfindung betrifft ein Betriebsverfahren für ein Bildanzeigegerät, insbesondere für einen digitalen LED-Projektor. Weiterhin umfasst die Erfindung ein entsprechendes Bildanzeigegerät.
Aus US 6 683 657 B1 ist ein Digitalprojektor bekannt, der als bildgebendes Element ein Mikrospiegelfeld aufweist, das auch als Digital Mirror Device (DMD) bezeichnet wird. Als Lichtquelle dient hierbei eine herkömmliche Lampe, die breitbandig Licht abstrahlt. Die Erzeugung der gewünschten Farben erfolgt bei diesem bekannten Digitalprojektor durch ein rotierendes Farbrad, das jeweils einen bestimmten Spektralbereich des von der Lampe abgestrahlten Lichts zu dem Mikrospiegelfeld durchlässt, von wo das Licht dann mittels einer Projektionsoptik auf einen Projektionsschirm projiziert wird.
Die hierbei verwendeten Lampen besitzen jedoch nur eine beschränkte Lebensdauer und können auch innerhalb der projektierten Lebensdauer aus statistischen Gründen vorzeitig ausfallen. Ein derartiger Funktionsausfall der Lampe führt dann auch zu einem vollständigen Funktionsausfall des gesamten Digitalprojektors.
Es ist deshalb aus dem Stand der Technik weiterhin bekannt, die Lampe redundant auszubilden, indem beispielsweise eine Reservelampe vorgehalten wird, die beim Funktionsausfall der im normalen Betrieb verwendeten Lampe eine Fortsetzung des Projektionsbetriebs gewährleisten kann.
Es ist weiterhin bekannt, in einem derartigen Digitalprojektor anstelle einer breitbandig emittierenden Lampe als Lichtquellen Leuchtdioden zu verwenden, die schmalbandig Licht in den Grundfarben (z. B. rot, grün, blau) eines Farbsystems (z. B. RGB-Farbsystem) emittieren, so dass die gewünschte Farbe des Beleuchtungssignals durch eine Farbmischung erzeugt wird. Vorteilhaft an der Verwendung von Leuchtdioden als Lichtquellen ist zunächst die Tatsache, dass auf das vorstehend erwähnte Farbrad verzichtet werden kann.
Nachteilig an der Verwendung von Leuchtdioden ist jedoch die Tatsache, dass bei einem Funktionsausfall einer der Leuchtdioden keine Bilder mehr angezeigt werden, die ausschließlich die Farbe der ausgefallenen Leuchtdiode enthalten. Wenn zum Beispiel in einer Prozessleitwarte ein wichtiger Anzeigewert oder ein Betriebszustand in roter Farbe angezeigt werden soll und die rote Leuchtdiode ausgefallen ist, so bleibt die entsprechende Anzeige für einen Betrachter unsichtbar. Bei den herkömmlichen digitalen LED-Projektoren besteht also die Gefahr eines Informationsverlusts beim Ausfall einer Leuchtdiode.
Aus DE 10 2005 061 204 A1 ist ein Bildanzeigegerät bekannt, bei dem ebenfalls das Licht mehrerer verschiedenfarbiger Leuchtdioden gemischt wird, um einen bestimmten Farbeindruck zu erzeugen. Darüber hinaus ist aus dieser Druckschrift bekannt, dass Intensitätsschwankungen der einzelnen Leuchtdioden erfasst werden, die beispielsweise in Abhängigkeit von der Temperatur oder der Betriebsdauer auftreten können. In Abhängigkeit von den so ermittelten Intensitätsschwankungen der einzelnen Leuchtdioden werden dann die Steuersignale für die einzelnen Leuchtdioden entsprechend angepasst, um einen möglichst unverfälschten Farbeindruck zu erzeugen. Die Anpassung der Farbwerte der einzelnen Leuchtdioden hat hierbei allerdings nicht den Zweck, einen Informationsverlust zu vermeiden, wenn eine Leuchtdiode ausfällt.
Ferner ist zum Stand der Technik noch hinzuweisen auf WO 2009/073041 A1 .
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, derartige Informationsverluste beim Ausfall einer oder mehrerer der Leuchtdioden zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes Betriebsverfahren und ein entsprechendes erfindungsgemäßes Bildanzeigegerät gemäß den Nebenansprüchen gelöst.
Die Erfindung umfasst die allgemeine technische Lehre, die verschiedenfarbigen Lichtquellen (z. B. Leuchtdioden, Laser) auf einen Funktionsausfall hin zu überprüfen und die Farbe der ausgefallenen Lichtquelle beim Funktionsausfall durch die Farbe einer funktionsfähigen Lichtquelle zu ersetzen. Falls beispielsweise drei Leuchtdioden in den Grundfarben Rot, Grün und Blau des RGB-Farbsystems vorhanden sind und die rote Leuchtdiode ausfällt, so kann bei der Wiedergabe eines monochromen roten Signals ein Informationsverlust vermieden werden, indem die grüne Leuchtdiode und/oder die blaue Leuchtdiode angesteuert werden, um ein farblich verfälschtes, aber zumindest sichtbares Signal zu erzeugen.
Das erfindungsgemäße Betriebsverfahren sieht zunächst in herkömmlicher Weise vor, dass die einzelnen verschiedenfarbigen Lichtquellen (z. B. Leuchtdioden) des Bildanzeigegeräts mit vorgegebenen Farbwerten zur Erzeugung einer bestimmten Farbe des Beleuchtungssignals angesteuert werden, was an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist und deshalb nicht näher beschrieben werden muss. Die Erfindung sieht also ebenfalls vor, dass sich die Farbe des Beleuchtungssignals durch eine Farbmischung aus den Lichtsignalen der verschiedenfarbigen Lichtquellen (z. B. Leuchtdioden) ergibt. Die resultierende Farbe des Beleuchtungssignals kann dabei eingestellt werden, indem die Farbwerte der einzelnen verschiedenfarbigen Lichtquellen entsprechend eingestellt werden.
Darüber hinaus sieht das erfindungsgemäße Betriebsverfahren jedoch vor, dass die verschiedenfarbigen Lichtquellen im normalen Projektionsbetrieb auf eine Fehlfunktion hin überprüft werden. Diese Überprüfung kann im laufenden Projektionsbetrieb beispielsweise in bestimmten Zeitabständen oder auch kontinuierlich durchgeführt werden.
Falls die Überprüfung nun eine Fehlfunktion zumindest einer der Lichtquellen ergibt, so wird der Farbwert zumindest einer der fehlerfreien Lichtquellen entsprechend angepasst, um trotz des Funktionsausfalls eine zwar farbverfälschte, aber zumindest sichtbare Anzeige sicherzustellen. Falls beispielsweise in einer sicherheitsrelevanten Prozessleitwarte ein roter Pfeil dargestellt werden soll und die rote Lichtquelle ausgefallen ist, so kann der Pfeil dann beispielsweise in grüner Farbe, in blauer Farbe oder in einer Mischfarbe aus Grün und Blau dargestellt werden, wenn die grüne Lichtquelle und die blaue Lichtquelle noch funktionsfähig sind.
Die einzelnen Lichtquellen werden dann mit den entsprechend angepassten Farbwerten angesteuert, um die Fehlfunktion zu kompensieren und einen Informationsverlust zu vermeiden.
Weiterhin besteht im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit, dass bei einem Funktionsausfall einer der verschiedenfarbigen Lichtquellen zumindest eine der verbliebenen funktionsfähigen Lichtquellen blinkt. Falls beispielsweise die rote Lichtquelle ausgefallen ist, so können die blaue Lichtquelle und/oder die grüne Lichtquelle blinken, um den Funktionsausfall deutlich zu machen.
Zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit der einzelnen Lichtquellen bestehen im Rahmen der Erfindung verschiedene Möglichkeiten, von denen nachfolgend einige kurz beschrieben werden.
Eine Möglichkeit zur Erkennung einer Fehlfunktion der Lichtquellen besteht darin, eine Betriebsgröße (z. B. elektrischer Strom, Temperatur) der Lichtquellen zu messen und in Abhängigkeit von der gemessenen Betriebsgröße auf die Funktionsfähigkeit der Lichtquelle zu schließen.
Beispielsweise ist ein Funktionsausfall einer Leuchtdiode in der Regel mit einem entsprechenden Stromabfall verbunden, was anhand des zeitlichen Verlaufs des elektrischen Stroms die Erkennung eines Funktionsausfalls ermöglicht.
Darüber hinaus führt ein Funktionsausfall einer Lichtquelle in der Regel auch zu einem Abfall der Betriebstemperatur der jeweiligen Lichtquelle, so dass sich anhand des zeitlichen Verlaufs der Betriebstemperatur auf eine Fehlfunktion schließen lässt.
Ferner besteht noch die Möglichkeit, die Funktionsfähigkeit der einzelnen verschiedenfarbigen Lichtquellen mittels eines Farbsensors zu überprüfen, der im Strahlengang der Lichtquellen angeordnet ist und bei herkömmlichen Digitalprojektoren beispielsweise zum Weißpunktabgleich eingesetzt wird. Falls beispielsweise eine rote Leuchtdiode ausgefallen ist, so erscheint das Beleuchtungssignal in der komplementären Farbe Grün, was von dem Farbsensor erfasst wird und auf einen Ausfall der roten Leuchtdiode schließen lässt. Im Rahmen der Erfindung lassen sich beispielsweise Farbsensoren verwenden, die als Ausgangssignal einen Farbeindruck ausgeben. Es ist jedoch alternativ auch möglich, dass der Farbsensor die Spektralanteile des Beleuchtungssignals misst und beispielsweise die RGB-Farbwerte ausgibt.
Die Erfindung ist jedoch hinsichtlich der Überprüfung der Funktionsfähigkeit der einzelnen Lichtquellen nicht auf die vorstehend genannten Beispiele beschränkt. Vielmehr kann die Funktionsfähigkeit der einzelnen Lichtquellen auch in anderer Weise überprüft werden.
Vorstehend wurde kurz erwähnt, dass bei einem Funktionsausfall einer der verschiedenfarbigen Lichtquellen die Farbwerte der verbliebenen funktionsfähigen Lichtquellen angepasst werden. Hierzu werden die Farbwerte dieser funktionsfähigen Lichtquellen vorzugsweise angehoben, so dass die verbliebenen funktionsfähigen Lichtquellen vorzugsweise stärker leuchten oder zumindest nicht dunkel bleiben.
Darüber hinaus werden die Farbwerte der verbliebenen funktionsfähigen Lichtquellen auch bei einer Fehlfunktion einer Lichtquelle vorzugsweise nur dann angepasst, wenn die vorgegebenen Farbwerte ohne die fehlerbedingte Anpassung im Wesentlichen nur die ausgefallene Lichtquelle ansteuern. Falls nämlich eine Mischfarbe dargestellt werden soll, so führt ein Funktionsausfall einer der verschiedenfarbigen Lichtquellen nur zu einer Farbverfälschung, nicht dagegen zu einem Informationsverlust. In diesem Fall ist dann auch keine Anpassung der Farbwerte erforderlich. Dies ist nur dann der Fall, wenn die aktuell abzubildende Farbe mit der Farbe der ausgefallenen Lichtquelle identisch oder hinsichtlich ihrer Wellenlänge sehr ähnlich ist.
Weiterhin ist zu erwähnen, dass die Erfindung hinsichtlich des Typs der verschiedenfarbigen Lichtquellen nicht auf Leuchtdioden beschränkt ist. So sind beispielsweise auch Laser-Projektoren bekannt, bei denen als Lichtquellen verschiedenfarbige Laser verwendet werden.
Ferner ist zu erwähnen, dass es sich bei dem verwendeten Farbsystem zur Farbmischung des Beleuchtungssignals nicht notwendigerweise um ein RGB-Farbsystem handeln muss. Es ist vielmehr auch denkbar, dass im Rahmen der Erfindung ein anderes Farbsystem verwendet wird, wie beispielsweise das CMYK-Farbsystem (CMYK: Cyan, Magenta, Yellow, Key=Black).
Bei einem Einsatz der Erfindung im Rahmen eines Digitalprojektors wird das eigentliche Bild vorzugsweise durch einen digitalen Bildwandler erzeugt, der von dem Beleuchtungssignal beleuchtet wird und entsprechend dem gewünschten Bild mit einem digitalen Bildsignal angesteuert wird.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem Bildwandler um das bereits eingangs zum Stand der Technik erwähnte Mikrospiegelfeld, das auch als Digital Micro Mirror Device (DMD) bezeichnet wird und aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt ist, so dass hinsichtlich des Aufbaus und der Funktionsweise des DMD keine weitere Erläuterung erforderlich ist.
Alternativ besteht jedoch die Möglichkeit, dass der Bildwandler ein Liquid-Crystal-Display (LCD) aufweist. Die Erfindung ist jedoch hinsichtlich des Typs des verwendeten digitalen Bildwandlers nicht auf die beiden vorstehend genannten Typen (DMD und LCD) beschränkt, sondern grundsätzlich auch mit anderen Typen von Bildwandlern realisierbar.
Ferner sieht die Erfindung vorzugsweise vor, dass das von dem Bildwandler erzeugte Bild mittels einer Projektionsoptik auf einen Projektionsschirm projiziert wird. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Projektionsschirm um einen Rückprojektionsschirm, d. h. die Projektion und die Betrachtung erfolgen hierbei von entgegengesetzten Seiten des Rückprojektionsschirms. Es besteht jedoch im Rahmen der Erfindung alternativ auch die Möglichkeit, dass Betrachtung und Projektion des Bildes von derselben Seite des Projektionsschirms erfolgen.
Bei der vorstehend kurz erwähnten Verwendung eines Farbsensors wird das von den Lichtquellen erzeugte Beleuchtungssignal vorzugsweise durch einen Strahlteiler in zwei Teilstrahlen aufgeteilt, wobei der eine Teilstrahl auf den Bildwandler gerichtet wird, während der andere Teilstrahl auf den Farbsensor gerichtet wird. Derartige Strahlteiler sind an sich aus dem Stand der Technik bekannt und müssen deshalb nicht näher beschrieben werden.
Neben dem vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Betriebsverfahren umfasst die Erfindung auch ein neuartiges Bildanzeigegerät, insbesondere einen digitalen LED-Projektor, der zur Ausführung dieses Betriebsverfahrens geeignet ist. Hierzu weist das erfindungsgemäße Bildanzeigegerät eine Steuereinheit auf, welche die einzelnen Lichtquellen mit vorgegebenen Farbwerten ansteuert, um eine gewünschte Farbe des Beleuchtungssignals zu erreichen, was an sich auch bei herkömmlichen Projektoren der Fall ist. Vorzugsweise ist hierbei in der Steuereinheit jeder der Lichtquellen eine separate Spannungsversorgung und Ansteuereinheit zugeordnet, so dass sich der Ausfall einer Spannungsversorgung bzw. Ansteuereinheit nur auf die zugehörige Lichtquelle auswirkt, wohingegen die restlichen Lichtquellen weiterhin funktionieren.
Darüber hinaus weist das erfindungsgemäße Bildanzeigegerät eine Fehlerdetektionseinheit auf, welche mindestens eine der Lichtquellen auf eine mögliche Fehlfunktion hin überprüft, um dann die bereits vorstehend beschriebenen Maßnahmen zur Vermeidung eines Informationsverlusts ergreifen zu können.
Bei einer Detektion eines Funktionsverlustes einer der Lichtquellen durch die Fehlerdetektionseinheit verändert die Steuereinheit dann die Farbwerte der verbliebenen funktionsfähigen Lichtquellen, um den Funktionsverlust zu vermeiden.
Technisch gesehen ist es so, dass die Farben in einer zeitlichen Abfolge verarbeitet werden. Bei einem RGB-Farbsystem werden die verschiedenfarbigen Lichtquellen (z. B. Leuchtdioden) für Rot, Grün und Blau nacheinander kurz angeschaltet und dann über den Bildwandler (z. B. DMD) die Mikrospiegel entsprechend für diese Farbe moduliert. Wenn jetzt eine der verschiedenfarbigen Lichtquellen ausfällt (zum Beispiel Rot), dann kann die grüne Lichtquelle technisch zu dem Zeitpunkt aktiviert werden, an dem eigentlich die rote Lichtquelle angeschaltet wäre.
Die Fehlerdetektionseinheit weist vorzugsweise eine Messeinheit auf, um mindestens eine Betriebsgröße der einzelnen Lichtquellen zu messen, so dass die Fehlerdetektionseinheit in Abhängigkeit von der gemessenen Betriebsgröße (z. B. elektrischer Strom, Betriebstemperatur) eine mögliche Fehlfunktion ermittelt.
Beispielsweise kann die Messeinheit jeweils ein Strommessgerät für die einzelnen Lichtquellen aufweisen, wobei die einzelnen Strommessgeräte den elektrischen Strom messen, den die einzelnen Lichtquellen ziehen.
Weiterhin besteht die Möglichkeit, dass die Messeinheit jeweils ein Temperaturmessgerät für die einzelnen Lichtquellen aufweist, wobei die einzelnen Temperaturmessgeräte die Betriebstemperatur der einzelnen Lichtquellen messen.
Schließlich besteht noch die Möglichkeit, dass die Messeinheit den bereits eingangs erwähnten Farbsensor aufweist, der die Farbzusammensetzung des Beleuchtungssignals misst und daraus einen Funktionsausfall einer der Lichtquellen erkennen kann.
Die vorstehend erwähnten Möglichkeiten zur Detektion eines Funktionsausfalls einer der verschiedenfarbigen Lichtquellen können wahlweise alleine oder in Kombination miteinander eingesetzt werden.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine vereinfachte schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen digitalen LED-Projektors,
2 eine Variante eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Detektion eines Funktionsausfalls einer der Leuchtdioden, wobei der elektrische Strom ausgewertet wird,
3 eine Abwandlung des Fehlerdetektionsverfahrens gemäß 2, wobei die Betriebstemperatur der Leuchtdioden ausgewertet wird,
4 eine Abwandlung des Fehlerdetektionsverfahrens gemäß 2, wobei die Farbzusammensetzung des Beleuchtungssignals mittels eines Farbsensors gemessen wird, sowie
5 das erfindungsgemäße Betriebsverfahren zur Vermeidung eines Informationsverlustes bei einem Ausfall einer der Leuchtdioden.
1 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung eines digitalen LED-Projektors 1, der weitgehend herkömmlich ausgebildet ist und deshalb nachfolgend nur kurz beschrieben wird.
Der LED-Projektor 1 weist als Lichtquelle drei Leuchtdioden 2, 3, 4 auf, die Licht in den drei Grundfarben Rot, Grün, Blau des RGB-Farbsystems abstrahlen, wobei sich die Intensität des von den drei Leuchtdioden 2, 3, 4 entsprechend vorgegebenen Farbwerten einstellen lässt, um durch Farbmischung ein Beleuchtungssignal mit der gewünschten Farbe zu erzeugen.
Im Strahlengang hinter den Leuchtdioden 2, 3, 4 sind eine Diffusoroptik 5 und ein Strahlteiler 6 angeordnet.
Der Strahlteiler 6 teilt das einfallende Beleuchtungssignal in zwei Teilstrahlen auf, wobei der eine Teilstrahl auf einen digitalen Bildwandler 7 in Form eines Digital-Mirror-Device (DMD) gelenkt wird, während der andere Teilstrahl über eine Diffusoroptik 8 auf einen Farbsensor 9 gelenkt wird.
Der digitale Bildwandler 7 erzeugt das eigentliche Bild, das dann über eine Projektionsoptik 10 auf einen Projektionsschirm 11 projiziert wird.
Die Ansteuerung der Leuchtdioden 2, 3, 4 erfolgt durch ein Steuergerät 12 entsprechend der gewünschten Farbe des Beleuchtungssignals.
Darüber hinaus weist der erfindungsgemäße LED-Projektor 1 eine Fehlerdetektionseinheit 13 auf, die einen Funktionsausfall der Leuchtdioden 2, 3, 4 erkennen kann.
Zum Einen berücksichtigt die Fehlerdetektionseinheit 13 hierbei den elektrischen Strom iR, iG, iB der einzelnen Leuchtdioden 2, 3, 4, wobei die elektrischen Ströme iR, iG, iB von jeweils einem Strommessgerät 14, 15, 16 gemessen wird. Die Fehlerdetektionseinheit 13 kann dann anhand eines plötzlichen Abfalls des elektrischen Stroms iR, iG bzw. iB erkennen, dass die zugehörige Leuchtdiode 2, 3 bzw. 4 ausgefallen ist.
Zum Anderen kann die Fehlerdetektionseinheit 13 die Betriebstemperatur TR, TG, TB der einzelnen Leuchtdioden 2, 3, 4 messen. Hierzu weist der erfindungsgemäße LED-Projektor 1 drei elektrische Thermometer 17, 18, 19 auf, welche die Betriebstemperatur TR, TG bzw. TB der einzelnen Leuchtdioden 2, 3 bzw. 4 messen. Die Fehlerdetektionseinheit 13 kann dann anhand eines Temperaturabfalls erkennen, dass die zugehörige Leuchtdiode 2, 3 bzw. 4 ausgefallen ist.
Darüber hinaus wertet die Fehlerdetektionseinheit 13 noch die Ausgangssignale des Farbsensors 9 aus, um einen Funktionsausfall der Leuchtdioden 2, 3, 4 erkennen zu können. Falls beispielsweise die rote Leuchtdiode 2 ausgefallen ist, so erscheint das von dem Farbsensor 9 gemessene Lichtsignal grünstichig, was die Fehlerdetektionseinheit 13 anhand des Ausgangssignals des Farbsensors 9 erkennt.
Bei einem Ausfall einer oder mehrerer der Leuchtdioden 2, 3, 4 gibt die Fehlerdetektionseinheit 13 ein entsprechendes Signal an das Steuergerät 12, das dann die Farbwerte der verbliebenen funktionsfähigen Leuchtdioden 3, 4 entsprechend anhebt, um einen Informationsverlust zu vermeiden.
Im Folgenden wird nun anhand des Flussdiagramms gemäß 2 erläutert, wie die Fehlerdetektionseinheit 13 arbeitet.
In einem ersten Schritt S1 wird zunächst der mittlere elektrische Strom iR gemessen, der von der roten Leuchtdiode 2 gezogen wird.
In einem nächsten Schritt S2 wird dann überprüft, ob der elektrische Strom iR einen vorgegebenen Grenzwert iR_GRENZ unterschreitet.
Falls dies der Fall ist, so kann davon ausgegangen werden, dass die rote Leuchtdiode 2 ausgefallen ist, so dass in einem Schritt S3 ein entsprechendes Fehler-Flag für eine Fehlfunktion der roten Leuchtdiode 2 gesetzt wird.
Andernfalls wird dagegen in einem Schritt S4 der mittlere elektrische Strom iG gemessen, der von der grünen Leuchtdiode 3 gezogen wird.
Der gemessene elektrische Strom iG wird dann in einem Schritt S5 mit einem vorgegebenen Grenzwert iG_GRENZ verglichen.
Falls der elektrische Strom iG den vorgegebenen Grenzwert iG_GRENZ unterschreitet, so kann die Fehlerdetektionseinheit 13 davon ausgehen, dass die grüne Leuchtdiode 3 ausgefallen ist. In diesem Fall wird dann in einem Schritt S6 ein entsprechendes Fehler-Flag für eine Fehlfunktion der grünen Leuchtdiode 3 gesetzt.
Andernfalls wird in einem Schritt S7 der elektrische Strom iB gemessen, der von der blauen Leuchtdiode 4 gezogen wird.
Der gemessene elektrische Strom iB wird dann in einem Schritt S8 mit einem vorgegebenen Grenzwert iB_GRENZ verglichen, um einen Funktionsausfall der blauen Leuchtdiode 4 erkennen zu können.
Falls der Vergleich einen zu geringen elektrischen Strom iB ergibt, so wird in einem Schritt S9 ein Fehler-Flag für eine Fehlfunktion der blauen Leuchtdiode 4 gesetzt.
Im Folgenden wird nun anhand des Flussdiagramms gemäß 2 beschrieben, wie die Fehlerdetektionseinheit 13 eine Fehlfunktion der Leuchtdioden 2, 3, 4 auch anhand der Betriebstemperatur der Leuchtdioden 2, 3, 4 erkennen kann.
In einem ersten Schritt S1 wird hierzu zunächst die mittlere Betriebstemperatur TR der roten Leuchtdiode 2 gemessen.
In einem weiteren Schritt S2 wird die gemessene Betriebstemperatur TR dann mit einem vorgegebenen Grenzwert TR_GRENZ verglichen.
Falls nun die gemessene Betriebstemperatur TR der roten Leuchtdiode 2 den vorgegebenen Grenzwert TR_GRENZ unterschreitet, so geht die Fehlerdetektionseinheit 13 in einem Schritt S3 davon aus, dass die rote Leuchtdiode 2 ausgefallen ist, woraufhin die Fehlerdetektionseinheit 13 ein Fehler-Flag setzt, das eine Fehlfunktion der roten Leuchtdiode 2 anzeigt.
Andernfalls wird dagegen in einem Schritt S4 die mittlere Betriebstemperatur TG der grünen Leuchtdiode 3 gemessen und anschließend in einem Schritt S5 mit einem vorgegebenen Grenzwert TG_GRENZ verglichen.
Falls der vorgegebene Grenzwert TG_GRENZ unterschritten wird, so schließt die Fehlerdetektionseinheit 13 auf eine Fehlfunktion der grünen Leuchtdiode 3 und setzt in einem Schritt S6 ein entsprechendes Fehler-Flag, das eine Fehlfunktion der grünen Leuchtdiode 3 anzeigt.
Andernfalls wird dagegen in einem Schritt S7 die mittlere Betriebstemperatur TB der blauen Leuchtdiode 4 gemessen und in einem Schritt S8 mit einem vorgegebenen Grenzwert TB_GRENZ verglichen.
Falls dieser Grenzwert TB_GRENZ unterschritten wird, so setzt die Fehlerdetektionseinheit 13 in einem Schritt S9 ein entsprechendes Fehler-Flag, das eine Fehlfunktion der blauen Leuchtdiode 4 anzeigt.
Im Folgenden wird nun unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm in 4 beschrieben, wie die Fehlerdetektionseinheit 13 eine Fehlfunktion der Leuchtdioden 2, 3 bzw. 4 auch anhand der Farbzusammensetzung des von dem Farbsensor 9 gemessenen Beleuchtungssignals ermitteln kann.
Hierzu wird zunächst in einem Schritt S1 der mittlere Farbanteil R der roten Leuchtdiode 2 gemessen und in einem Schritt S2 mit einem vorgegebenen Grenzwert R_GRENZ verglichen.
Falls der rote Farbanteil R den vorgegebenen Grenzwert R_GRENZ unterschreitet, so kann davon ausgegangen werden, dass die rote Leuchtdiode 2 ausgefallen ist, woraufhin die Fehlerdetektionseinheit 13 dann in einem Schritt S3 ein entsprechendes Fehler-Flag setzt, das eine Fehlfunktion der roten Leuchtdiode 2 anzeigt.
Andernfalls wird dagegen in einem Schritt S4 mittels des Farbsensors 9 der mittlere Farbanteil G der grünen Leuchtdiode 3 gemessen und in einem Schritt S5 mit einem vorgegebenen Grenzwert G_GRENZ verglichen.
Falls der grüne Farbanteil G zu gering ist, so wird in einem Schritt S6 ein entsprechendes Fehler-Flag gesetzt, das eine Fehlfunktion der grünen Leuchtdiode 3 anzeigt.
Andernfalls wird in einem Schritt S7 der mittlere Farbanteil B der blauen Leuchtdiode 4 gemessen und in einem Schritt S8 mit einem vorgegebenen Grenzwert B_GRENZ verglichen.
Falls der von dem Farbsensor 9 gemessene blaue Farbanteil B dauerhaft zu niedrig ist, so wird dann in einem Schritt S9 ein entsprechendes Fehler-Flag gesetzt, das eine Fehlfunktion der blauen Leuchtdiode 4 anzeigt.
Im Folgenden wird nun unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm in 5 der Normalbetrieb des LED-Projektors 1 erläutert.
In einem ersten Schritt S1 werden zunächst die aktuellen Farbwerte R, G, B ermittelt, mit denen die Leuchtdioden 2, 3, 4 angesteuert werden, wobei die aktuellen Farbwerte R, G, B von der Farbe des darzustellenden Bildes abhängen.
In einem nächsten Schritt S2 wird dann geprüft, ob das Fehler-Flag für die rote Leuchtdiode 2 gesetzt ist.
Falls dies nicht der Fall ist, so wird zu dem Schritt S5 übergegangen, wo die gleiche Prüfung für die grüne Leuchtdiode 3 durchgeführt wird.
Andernfalls wird in dem Schritt S3 überprüft, ob die aktuellen Farbwerte R, G, B anzeigen, dass ein rein rotes Signal dargestellt werden soll. Falls dies der Fall ist, so werden in dem Schritt S4 die Farbwerte G und B für die grüne bzw. blaue Leuchtdiode 3, 4 auf vorgegebene Not-Werte G_NOT bzw. B_NOT festgesetzt, um ein zwar farbverfälschtes, aber immerhin sichtbares Signal darzustellen.
Falls die Prüfung in dem Schritt S5 ergibt, dass kein Fehler-Flag für die grüne Leuchtdiode 3 gesetzt ist, so wird mit dem Schritt S8 fortgefahren, wo dieselbe Prüfung für die blaue Leuchtdiode 4 durchgeführt wird.
Andernfalls wird in dem Schritt S6 geprüft, ob ein rein grünes Signal dargestellt werden soll.
Falls dies der Fall ist, so werden die vorgegebenen Farbwerte R und B für die rote bzw. blaue Leuchtdiode 2 bzw. 4 auf vorgegebene Notwerte R_NOT bzw. B_NOT festgesetzt, um ein zwar farbverfälschtes, aber immerhin sichtbares Signal darzustellen.
Falls die Prüfung des blauen Fehler-Flags in dem Schritt S8 ergibt, dass die blaue Leuchtdiode 4 ausgefallen ist, so wird in einem folgenden Schritt S9 überprüft, ob ein rein blaues Signal dargestellt werden soll.
Falls dies der Fall ist, so werden die vorgegebenen Farbwerte R und G für die rote bzw. grüne Leuchtdiode 2 bzw. 3 in dem Schritt S10 auf vorgegebene Notwerte R_NOT bzw. G_NOT festgesetzt, um ein zwar farbverfälschtes, aber immerhin sichtbares Signal darzustellen.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen.
Bezugszeichenliste

1: LED-Projektor
2: Leuchtdiode
3: Leuchtdiode
4: Leuchtdiode
5: Diffusoroptik
6: Strahlteiler
7: Bildwandler
8: Diffusoroptik
9: Farbsensor
10: Projektionsoptik
11: Projektionsschirm
12: Steuergerät
13: Fehlerdetektionseinheit
14: Strommessgerät
15: Strommessgerät
16: Strommessgerät
17: Thermometer
18: Thermometer
19: Thermometer

Claims

Betriebsverfahren für ein Bildanzeigegerät (1), insbesondere für einen digitalen LED-Projektor, mit mehreren verschiedenfarbigen Lichtquellen (2, 3, 4), die durch Farbmischung ein farbiges Beleuchtungssignal erzeugen, wobei das Betriebsverfahren die folgenden Schritte aufweist: a) Ansteuerung der einzelnen Lichtquellen (2, 3, 4) des Bildanzeigegeräts (1) mit vorgegebenen Farbwerten zur Erzeugung einer bestimmten Farbe des Beleuchtungssignals, b) Überprüfung mindestens einer der verschiedenfarbigen Lichtquellen (2, 3, 4) auf eine Fehlfunktion, c) Anpassung des vorgegebenen Farbwertes zumindest einer fehlerfreien Lichtquelle bei einer Erkennung einer Fehlfunktion einer der Lichtquellen (2, 3, 4), d) Ansteuerung der einzelnen Lichtquellen (2, 3, 4) mit den angepassten Farbwerten zur Kompensation der erkannten Fehlfunktion, dadurch gekennzeichnet, e) dass die Farbwerte der nicht ausgefallenen Lichtquellen (2, 3, 4) bei einer Fehlfunktion einer der Lichtquellen (2, 3, 4) angehoben werden, um ein farblich verfälschtes, aber zumindest sichtbares Beleuchtungssignal zu erzeugen und dadurch einen Informationsverlust zu vermeiden, und f) dass die Farbwerte der nicht ausgefallenen Lichtquellen (2, 3, 4) bei einer Fehlfunktion nur dann angepasst werden, wenn die vorgegebenen Farbwerte ohne die fehlerbedingte Anpassung im Wesentlichen nur die ausgefallene Lichtquelle ansteuern.
Betriebsverfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Schritte zur Erkennung der Fehlfunktion: a) Messung mindestens einer Betriebsgröße (iR, iG, iB, TR, TG, TB, R, G, B) der einzelnen Lichtquellen (2, 3, 4), b) Erkennung einer Fehlfunktion der einzelnen Lichtquellen (2, 3, 4) in Abhängigkeit von der gemessenen Betriebsgröße (iR, iG, iB, TR, TG, TB, R, G, B) der jeweiligen Lichtquellen (2, 3, 4).
Betriebsverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Fehlererkennung gemessene Betriebsgröße (iR, iG, iB, TR, TG, TB, R, G, B) eine elektrische Betriebsgröße, insbesondere der von den einzelnen Lichtquellen (2, 3, 4) gezogene elektrische Strom, und/oder die Betriebstemperatur der Lichtquellen (2, 3, 4) ist.
Betriebsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass zur Erkennung einer Fehlfunktion der einzelnen Lichtquellen (2, 3, 4) die Farbzusammensetzung des Beleuchtungssignals mittels eines Farbsensors (9) gemessen wird, wobei der Farbsensor (9) im Strahlengang der Lichtquellen (2, 3, 4) angeordnet ist, und b) dass aus der gemessenen Farbzusammensetzung abgeleitet wird, ob eine Lichtquelle (2, 3, 4) ausgefallen ist und welche Lichtquelle (2, 3, 4) gegebenenfalls ausgefallen ist.
Betriebsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass die verschiedenfarbigen Lichtquellen (2, 3, 4) Leuchtdioden sind, und/oder b) dass die verschiedenfarbigen Lichtquellen (2, 3, 4) Licht in den Grundfarben (R, G, B) eines Farbsystems abgeben, und/oder c) dass das Farbsystem das RGB-Farbsystem mit den Grundfarben Rot, Grün und Blau ist.
Betriebsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Schritte: a) Beleuchten eines digitalen Bildwandlers (7) mit dem Beleuchtungssignal, und b) Ansteuern des digitalen Bildwandlers (7) mit einem digitalen Bildsignal zur Darstellung des gewünschten Bildes.
Betriebsverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, a) dass der Bildwandler (7) ein Digital-Micromirror-Device ist, das das Bild durch eine pixelabhängige Reflexion erzeugt, oder b) dass der Bildwandler ein Liquid-Chrystal-Display ist.
Betriebsverfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch folgenden Schritt: Projizieren des von dem Bildwandler (7) erzeugten Bildes auf einen Projektionsschirm (11).
Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, gekennzeichnet durch folgende Schritte: a) Aufteilen des Beleuchtungssignals durch einen Strahlteiler (6) in einen ersten Teilstrahl und einen zweiten Teilstrahl, b) Lenken des ersten Teilstrahls auf den digitalen Bildwandler (7), c) Lenken des zweiten Teilstrahls auf den Farbsensor (9).
Bildanzeigegerät (1), insbesondere digitaler LED-Projektor, mit a) mehreren verschiedenfarbigen Lichtquellen (2, 3, 4), die durch Farbmischung ein farbiges Beleuchtungssignal erzeugen, b) einer Fehlerdetektionseinheit (13), welche mindestens eine der Lichtquellen (2, 3, 4) auf eine mögliche Fehlfunktion hin überprüft, c) einer Steuereinheit (12), welche die einzelnen Lichtquellen (2, 3, 4) mit vorgegebenen Farbwerten ansteuert, um eine gewünschte Farbe des Beleuchtungssignals zu erreichen, d) wobei die Steuereinheit (12) mit der Fehlerdetektionseinheit (13) verbunden ist und den vorgegebenen Farbwert bei mindestens einer der funktionsfähigen Lichtquellen (2, 3, 4) anpasst, wenn die Fehlerdetektionseinheit eine Fehlfunktion einer der Lichtquellen (2, 3, 4) erkennt, dadurch gekennzeichnet, e) dass die Steuereinheit (12) die Farbwerte der nicht ausgefallenen Lichtquellen (2, 3, 4) bei einer Fehlfunktion einer der Lichtquellen (2, 3, 4) anhebt, um ein farblich verfälschtes, aber zumindest sichtbares Beleuchtungssignal zu erzeugen und dadurch einen Informationsverlust zu vermeiden, und f) dass die Steuereinheit (12) die Farbwerte der nicht ausgefallenen Lichtquellen (2, 3, 4) bei einer Fehlfunktion nur dann anpasst, wenn die vorgegebenen Farbwerte ohne die fehlerbedingte Anpassung im Wesentlichen nur die ausgefallene Lichtquelle ansteuern.
Bildanzeigegerät (1) nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine Messeinheit (14–19) zur Messung mindestens einer Betriebsgröße (iR, iG, iB, TR, TG, TB) der einzelnen Lichtquellen (2, 3, 4), wobei die Messeinheit (14–19) mit der Fehlerdetektionseinheit (13) verbunden ist, so dass die Fehlerdetektionseinheit (13) in Abhängigkeit von der gemessenen Betriebsgröße (iR, iG, iB, TR, TG, TB) eine mögliche Fehlfunktion ermittelt.
Bildanzeigegerät (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, a) dass die Messeinheit (14–16) jeweils ein Strommessgerät für die einzelnen Lichtquellen (2, 3, 4) aufweist, wobei die einzelnen Strommessgeräte (14–16) den elektrischen Strom (iR, iG, iB) der einzelnen Lichtquellen (2, 3, 4) messen, und/oder b) dass die Messeinheit (17–19) jeweils ein Temperaturmessgerät für die einzelnen Lichtquellen (2, 3, 4) aufweist, wobei die einzelnen Temperaturmessgeräte (17–19) die Betriebstemperatur (TR, TG, TB) der einzelnen Lichtquellen (2, 3, 4) messen, und/oder c) dass die Messeinheit einen Farbsensor (9) aufweist, der die Farbzusammensetzung des Beleuchtungssignals misst.
Bildanzeigegerät (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, a) dass die verschiedenfarbigen Lichtquellen (2, 3, 4) Leuchtdioden sind, und/oder b) dass die verschiedenfarbigen Lichtquellen (2, 3, 4) Licht in den Grundfarben eines Farbsystems abgeben, und/oder c) dass das Farbsystem das RGB-Farbsystem mit den Grundfarben Rot, Grün und Blau ist.
Bildanzeigegerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen digitalen Bildwandler (7), der von dem Beleuchtungssignal bestrahlt wird.
Bildanzeigegerät (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Bildwandler (7) ein Digital-Micromirror-Device oder ein Liquid-Chrystal-Display ist.
Bildanzeigegerät (1) nach Anspruch 14 oder 15, gekennzeichnet durch einen Strahlteiler (6), der im Strahlengang zwischen den Lichtquellen (2, 3, 4) und dem Bildwandler (7) angeordnet ist, wobei der Strahlteiler (6) einen Teil des Beleuchtungssignals auf den Bildwandler (7) und den restlichen Teil des Beleuchtungssignals auf den Farbsensor (9) lenkt.
Bildanzeigegerät (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 16, gekennzeichnet durch a) einen Projektionsschirm (11) und b) eine Projektionsoptik (10), die im Strahlengang zwischen dem Bildwandler (7) und dem Projektionsschirm (11) angeordnet ist und das von dem Bildwandler (7) erzeugte Bild auf den Projektionsschirm (11) projiziert.
Bildanzeigegerät (1) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Projektionsschirm (11) ein Rückprojektionsschirm ist, bei dem Projektion und Betrachtung von gegenüber liegenden Seiten des Rückprojektionsschirms erfolgen.