專利名稱：具自動對位功能的顯示裝置及其自動對位系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種對位系統，尤指一種應用于顯示裝置的自動對位系統。
背景技術：
顯示裝置為重要的影像輸出設備，它的作用就是將一信號源所發出的影像信號經處理后轉換成光信號，并以文字及/或圖形顯示出來。顯示裝置依據制造材料和技術的不同可分為陰極射線管顯示器(CRT)、液晶顯示器(LCD)、電漿顯示器(PDP)、有機發光二極管顯示器(OLED)以及場致發光顯示器(ELD)等類型。
現今的顯示裝置皆有視角方面的限制，而且顯示裝置容易受到擺設空間以及使用者坐臥角度等因素影響，以致使用者無法容易地正面面對顯示裝置(亦即無法達到最佳視角)，如此將造成使用者觀看的不便，尤其是目前相當流行的平面型液晶顯示器，更容易因視角的問題于視覺上產生色差以及明暗不均的情形，間接地影響到觀看品質。因此，為了達到最佳觀看品質，傳統的顯示裝置大多裝設有可旋轉或俯仰的機構，以供使用者調整顯示裝置，然而這些設計大多單純地以被動的型式存在，不具備動力輔助，需要使用者手動調整且無自動對正使用者的功能，因此使用上極為不便。
為改善手動調整的不便，美國專利證號第5,250,888號披露利用9個光學傳感器來協助顯示裝置對位的設計，但該設計仍存在著成本高、對位方向有所限制以及使用不便等缺點。請參閱圖1，其為公知顯示裝置的對位系統結構示意圖。該顯示裝置的對位系統將9個光學傳感器S1～S9以共線排列的方式設置于顯示裝置11的內部，并讓這些光學傳感器S1～S9的感測部面向顯示裝置11的正面，而顯示裝置11正面的中間位置則設置有一透鏡13，該透鏡13與光學傳感器S1～S9面對面，并將信號發射源12所發出的光學信號聚焦后傳送至該光學傳感器S1～S9上。于光學傳感器S1～S9感測到光學信號后，其中將會有某一光學傳感器所感測到的信號強度最強，找到信號最強的光學傳感器后再利用顯示裝置11的旋轉機構來左右旋轉顯示裝置11，直到感測信號最強的光學傳感器正向面對該信號發射源12。
由于顯示裝置的對位系統使用9個共線排列的光學傳感器S1～S9來感測光學信號，再比較各個光學傳感器S1～S9所接收到信號強弱的差異，以決定信號發射源12的位置以及所需調整的左右旋轉角度，此設計并不能測量出信號發射源12的垂直高度以及前后距離，因此無法全方向地調整顯示裝置的對位。
美國專利證號第6,007,038號揭示使用兩按鍵或一搖桿輸入上下、左右指令以控制與調整顯示裝置對位。然而，由于使用者需持續按壓按鍵或搖動搖桿才能控制顯示裝置改變的幅度，因此不只會造成電力的浪費與引起不必要的屏幕轉動，而且不易精確對位且操作不便。
美國專利證號第6,131,874號揭示使用昂貴攝影機對正使用者的五官以及利用單擺測定與地面角度的設計，以調整顯示裝置高低傾斜角。但此設計仍無法調整左右旋轉或遠近，亦無法處理多使用者共同觀看一顯示裝置的情形。
美國專利證號第6,633,276號揭示一驅動機構鑲嵌在顯示裝置幕后的四個可伸縮支架，以調整顯示裝置的對位。然而此技術的調整幅度有限，而且使用者仍需持續按壓按鍵或搖動搖桿才能控制顯示裝置改變的幅度，因此不只會造成電力的浪費與引起不必要的屏幕轉動，而且不易精確對位且操作不便。
因此，如何發展一種可改善上述公知技術缺陷的自動對位系統，以及達到顯示裝置自動追蹤對位的目的，實為目前迫切需要解決的問題。
發明內容
本發明的主要目的在于提供一種自動對位系統，以用于改善傳統對位系統需持續按壓按鍵或搖動搖桿來調整顯示裝置改變幅度所造成的電力浪費、操作不便以及不易精確對位等缺點。另外，也可解決使用昂貴攝影機以及多個傳感器的高成本以及調整角度受限等問題。
本發明的另一目的在于提供一種自動對位系統，以利用一信號發射源所發射的對位信號，達到顯示裝置自動追蹤該信號源以及對位的功能。
為達上述目的，本發明的一較廣義實施樣態為提供一種自動對位系統，其適用于一電子設備，用以對位該電子設備。該自動對位系統包含一信號發射裝置，用以發送一對位信號；數個信號接收裝置，其設置于該電子設備上，用以接收該對位信號并產生一感測信號；一控制裝置，其與該數個信號接收裝置相連接，用以接收該感測信號，利用三角測量法取得該電子設備與該信號發射裝置的位置與方向，以及產生一控制信號；以及一定位調整機構，其連接于該控制裝置，用以根據該控制信號而調整該電子設備對正于該信號發射裝置。
所述的自動對位系統，其中該電子設備為顯示裝置、冷氣機、攝影機、照相機、投影機或探照裝置，而該顯示裝置為陰極射線管顯示器、液晶顯示器、電漿顯示器、有機發光二極管顯示器或場致發光顯示器。
所述的自動對位系統，其中該數個信號接收裝置包含三個傳感器構成，該三個傳感器設置于該電子設備的相同平面但不共線的位置。
所述的自動對位系統，其中該控制裝置包括一信號輸入/輸出單元，其與該數個信號接收裝置相連接，用以接收該數個信號接收裝置所傳送的該感測信號；一信號處理單元，其與該信號輸入/輸出單元相連接，用以接收該信號輸入/輸出單元所傳送的該感測信號，利用三角測量法取得該信號發射裝置與該電子設備的相對位置與方向，并產生該控制信號；以及一驅動單元，其與該信號處理單元相連接，用以接收該控制信號，并根據該控制信號而驅動該定位調整機構調整該電子設備對正于該信號發射裝置。
所述的自動對位系統，其中該控制裝置包括一記憶單元，其與該信號處理單元相連接，用以儲存調整與設定的資料，而該定位調整機構包括一俯仰驅動器與一旋轉驅動器，其中該俯仰驅動器調整該電子設備的俯仰角度，而該旋轉驅動器則調整該電子設備的左右旋轉角度。
所述的自動對位系統，其中該定位調整機構包括一升降驅動器，以使該電子設備于垂直方向調整，其中驅動器為步進馬達或交/直流馬達，而該定位調整機構包括一機械手臂或滑軌，用以受該控制裝置的控制，使該電子裝置相對于該信號發射裝置前后移動。
所述的自動對位系統，其中該控制裝置包括一回授單元，其連接于該信號處理單元以及該定位調整機構間，以利用閉路負回饋控制的方式，控制該電子設備對位。
所述的自動對位系統，其中該數個信號接收裝置包含四個傳感器構成，其中三個該傳感器設置于相同平面但不共線的位置，而第四個傳感器則與該三個傳感器位于不同平面，以用于取得該電子設備與該信號發射裝置的相對距離。
所述的自動對位系統，其中該信號發射裝置為整合該電子裝置控制功能的遙控器，而所發送的該對位信號為電磁波、可見光、不可見光或超音波信號。
為達上述目的，本發明的另一較廣義實施樣態為提供一種具自動對位功能的顯示裝置，其至少包含一顯示裝置本體；一信號發射裝置，用以發送一對位信號；數個信號接收裝置，其設置于該顯示裝置本體上，用以接收該對位信號并產生一感測信號；一控制裝置，其與該數個信號接收裝置相連接，用以接收該感測信號，利用三角測量法取得該顯示裝置與該信號發射裝置的位置與方向，以及產生一控制信號；以及一定位調整機構，其連接于該控制裝置，用以根據該控制信號而調整該顯示裝置對正于該信號發射裝置。
所述的具自動對位功能的顯示裝置，其中該數個信號接收裝置包含三個傳感器構成，該三個傳感器設置于該顯示裝置的相同平面但不共線的位置。
所述的具自動對位功能的顯示裝置，其中該控制裝置包括一信號輸入/輸出單元，其與該數個信號接收裝置相連接，用以接收該數個信號接收裝置所傳送的該感測信號；一信號處理單元，其與該信號輸入/輸出單元相連接，用以接收該信號輸入/輸出單元所傳送的該感測信號，利用三角測量法取得該信號發射裝置與顯示裝置的相對位置與方向，并產生該控制信號；以及一驅動單元，其與該信號處理單元相連接，用以接收該控制信號，并根據該控制信號而驅動該定位調整機構調整該顯示裝置對正于該信號發射裝置。
所述的具自動對位功能的顯示裝置，其中該定位調整機構包括一俯仰驅動器以及一旋轉驅動器，其中該俯仰驅動器調整該顯示裝置的俯仰角度，而該旋轉驅動器則調整該顯示裝置的左右旋轉角度。
圖1其為公知顯示裝置的對位系統結構示意圖。
圖2其為本發明自動對位系統較佳實施例的結構示意圖。
圖3其為本發明自動對位系統的控制裝置電路方塊圖。
圖4(a)，其為圖3所示的定位調整機構的較佳實施例結構示意圖。
圖4(b)，其為圖3所示的定位調整機構的另一較佳實施例結構示意圖。
其中，附圖標記說明如下11顯示裝置 12信號發射源13透鏡 S1～S9光學傳感器21信號發射裝置 22信號接收裝置23定位驅動機構 24控制裝置211信號發射開關241信號輸入/輸出單元242信號處理單元243記憶單元244驅動單元245回授單元231俯仰驅動器 232旋轉驅動器233升降驅動器具體實施方式
體現本發明特征與優點的一些典型實施例將在后段的說明中詳細敘述。應理解的是本發明能夠在不同的態樣上具有各種的變化，其皆不脫離本發明的范圍，且其中的說明及圖標在本質上當作說明之用，而非用以限制本發明。
本發明是關于一種自動對位系統，其應用于顯示裝置上，以自動調整顯示裝置對正于使用者。請參閱圖2，其為本發明自動對位系統較佳實施例的結構示意圖。如圖2所示，本發明的自動對位系統主要包含一信號發射裝置21、數個信號接收裝置22、一定位調整機構23以及一控制裝置(未標示于圖2)。其中，信號發射裝置21上具有一信號發射開關211，以用于產生與發送一對位信號。數個信號接收裝置22設置于顯示裝置的相同平面但不共線處，且以至少三個傳感器為佳，但不以此為限。信號接收裝置22用以接收信號發射裝置21所發出的對位信號，當該信號接收裝置22接收到該對位信號后，信號接收裝置22便對應地產生一感測信號并傳送至控制裝置。
請參閱圖3，其為本發明自動對位系統的控制裝置電路方塊圖。如圖3所示，控制裝置24連接于數個信號接收裝置22以及定位調整機構23間，以用于接收信號接收裝置22所傳送的感測信號，利用三角測量法取得信號發射裝置21與顯示裝置的相對位置與方向，并產生一控制信號驅動定位調整機構23，借以調整該顯示裝置追蹤以及對位于信號發射裝置21。于一示范性的實施例中，該控制裝置24包括一信號輸入/輸出單元241、一信號處理單元242、一記憶單元243以及一驅動單元244。其中，該信號輸入/輸出單元241與該數個信號接收裝置22相連接，以用于接收該數個信號接收裝置22所傳送的感測信號，并將該感測信號傳送至信號處理單元242處理。信號處理單元242根據該感測信號以三角測量法取得信號發射裝置21與顯示裝置的相對位置與方向，根據顯示裝置原旋轉與俯仰角度計算出所需調整的位置與角度差異值，并產生一控制信號傳送至驅動單元244或將調整數據儲存于記憶單元243。驅動單元244于接收到該控制信號后，便驅動定位調整機構23調整顯示裝置對正于信號發射裝置21，以消除對位前后的位置與角度差異值，借此可達到實質上對正使用者的目的。
請參閱圖4(a)，其為圖3所示的定位調整機構的較佳實施例結構示意圖。如圖4(a)所示，該定位調整機構23包括一俯仰驅動器231以及一旋轉驅動器232，其中該俯仰驅動器231可調整該顯示裝置的俯仰角度，而該旋轉驅動器232則可調整該顯示裝置的左右旋轉角度。請參閱圖4(b)，其為圖3所示的定位調整機構的另一較佳實施例結構示意圖。該定位調整機構23也可增設其它調整方向的驅動器，例如一升降驅動器233，其可配合齒條等傳動機構(未標示)，以使該顯示裝置得于垂直方向調整。另外，定位調整機構23也可增設一機械手臂或滑軌(未標示)，并通過控制裝置24的控制，使顯示裝置得相對于信號發射裝置21前后移動。
于一些實施例中，驅動器231～233可使用步進馬達、交/直流馬達或其它可控制激活與停止的旋轉調整機制。當驅動器231～233使用一般的交/直流馬達時，由于無法利用步進馬達的步進功能來準確調整顯示裝置旋轉角度及俯仰位置，而且除了步進馬達外，一般的交/直流馬達都可能會有使定位調整機構23調整過度的問題，為了克服這個問題，如圖3所示，可于控制裝置24中增設一回授系統245，使其連接于信號處理單元242以及定位調整機構23間，并配合角度測量感應器(未標示)，以閉路負回饋控制的方式，確保顯示裝置對位的準確度。
于一些實施例中，為了增加顯示裝置可以調整的方向與位置，顯示裝置可以設置四個信號接收裝置22，其中三個信號接收裝置22位于相同平面但不共線的位置，而第四個信號接收裝置22則與該三個信號接收裝置22位于不同平面，利用第四個信號接收裝置22所接收的對位信號，控制裝置24的信號處理單元242便可取得顯示裝置與信號發射裝置21的相對距離，配合定位調整機構23所增設的驅動器、機械手臂或滑軌，便可以調整顯示裝置與信號發射裝置21間的相對距離。
此外，使用者通常會習慣坐或躺于某些固定的位置，為方便使用者的使用與操作，本發明的自動對位系統也可以將代表這些特定位置的資料先設定儲存于控制裝置24的記憶單元243中，當信號發射裝置21受使用者控制而發送對位信號時，自動對位系統便會依據設定值調整至定位，借此顯示裝置便可以快速地依個人需求調整至習慣的視角。另外，由于使用者的目視位置與信號發射裝置21發送對位信號的位置可能會有些許差異，為修正與補償此種差異，也可于控制裝置24的記憶單元243內先設定儲存需修正或補償的距離與角度，當信號發射裝置21發送對位信號后，自動對位系統便會依照信號發射裝置21的位置與角度以及需修正或補償的距離與角度來調整顯示裝置，借此便可以使顯示裝置盡可能地對正于使用者的目視位置或習慣的視角。
本發明的自動對位系統也可適用于其它需要調整方向與位置的電子設備，例如冷氣機、攝影機、照相機、投影機、監視器以及探照裝置等，但不以此為限。此外，顯示裝置可為陰極射線管顯示器(CRT)、液晶顯示器(LCD)、電漿顯示器(PDP)、有機發光二極管顯示器(OLED)以及場致發光顯示器(ELD)，但不以此為限。信號發射裝置21可以是獨立的遙控器，亦或是整合顯示裝置控制功能的遙控器，以方便使用者使用與操控。另外，信號發射裝置所發送的對位信號可以為電磁波、可見光、不可見光以及超音波或其它信號。
綜上所述，本發明的自動對位系統主要將數個不共線的信號接收裝置設置于顯示裝置上，并利用“三角測量法”測量信號源的方向、位置與距離，再通過定位調整機構調整顯示裝置對正于信號源，以達到自動調整對位的目的。本發明的自動對位系統不需要任何特殊指令，也不需要持續按壓信號源以控制顯示裝置調整的幅度，因此不會造成電力的浪費。另外，使用者只要按一次信號發射開關，顯示裝置便會自動追蹤信號源的位置與方向并調整對正于信號源，因此顯示裝置不會產生不必要的轉動，而且操作方便且可以準確地定位。此外，利用三角測量的技術不只可以改善公知對位系統無法測量顯示裝置與信號源的相對位置、方向與距離等資料的缺點，達到全方向對位的功能，且同時可以減少傳感器的使用數量，降低自動對位系統的成本。
本發明由熟知此技術的人士所做的各種修飾，皆不脫離如所附權利要求所欲保護的范圍。
權利要求
1.一種自動對位系統，其適用于一電子設備，用以對位該電子設備，其包含一信號發射裝置，用以發送一對位信號；數個信號接收裝置，其設置于該電子設備上，用以接收該對位信號并產生一感測信號；一控制裝置，其與該數個信號接收裝置相連接，用以接收該感測信號，利用三角測量法取得該電子設備與該信號發射裝置的位置與方向，以及產生一控制信號；以及一定位調整機構，其連接于該控制裝置，用以根據該控制信號而調整該電子設備對正于該信號發射裝置。
2.如權利要求1所述的自動對位系統，其中該電子設備為顯示裝置、冷氣機、攝影機、照相機、投影機或探照裝置，而該顯示裝置為陰極射線管顯示器、液晶顯示器、電漿顯示器、有機發光二極管顯示器或場致發光顯示器。
3.如權利要求1所述的自動對位系統，其中該數個信號接收裝置包含三個傳感器構成，該三個傳感器設置于該電子設備的相同平面但不共線的位置。
4.如權利要求3所述的自動對位系統，其中該控制裝置包括一信號輸入/輸出單元，其與該數個信號接收裝置相連接，用以接收該數個信號接收裝置所傳送的該感測信號；一信號處理單元，其與該信號輸入/輸出單元相連接，用以接收該信號輸入/輸出單元所傳送的該感測信號，利用三角測量法取得該信號發射裝置與該電子設備的相對位置與方向，并產生該控制信號；以及一驅動單元，其與該信號處理單元相連接，用以接收該控制信號，并根據該控制信號而驅動該定位調整機構調整該電子設備對正于該信號發射裝置。
5.如權利要求4所述的自動對位系統，其中該控制裝置包括一記憶單元，其與該信號處理單元相連接，用以儲存調整與設定的資料，而該定位調整機構包括一俯仰驅動器與一旋轉驅動器，其中該俯仰驅動器調整該電子設備的俯仰角度，而該旋轉驅動器則調整該電子設備的左右旋轉角度。
6.如權利要求5所述的自動對位系統，其中該定位調整機構包括一升降驅動器，以使該電子設備于垂直方向調整，其中驅動器為步進馬達或交/直流馬達，而該定位調整機構包括一機械手臂或滑軌，用以受該控制裝置的控制，使該電子裝置相對于該信號發射裝置前后移動。
7.如權利要求6所述的自動對位系統，其中該控制裝置包括一回授單元，其連接于該信號處理單元以及該定位調整機構間，以利用閉路負回饋控制的方式，控制該電子設備對位。
8.如權利要求1所述的自動對位系統，其中該數個信號接收裝置包含四個傳感器構成，其中三個該傳感器設置于相同平面但不共線的位置，而第四個傳感器則與該三個傳感器位于不同平面，以用于取得該電子設備與該信號發射裝置的相對距離。
9.如權利要求1所述的自動對位系統，其中該信號發射裝置為整合該電子裝置控制功能的遙控器，而所發送的該對位信號為電磁波、可見光、不可見光或超音波信號。
10.一種具自動對位功能的顯示裝置，其包含一顯示裝置本體；一信號發射裝置，用以發送一對位信號；數個信號接收裝置，其設置于該顯示裝置本體上，用以接收該對位信號并產生一感測信號；一控制裝置，其與該數個信號接收裝置相連接，用以接收該感測信號，利用三角測量法取得該顯示裝置與該信號發射裝置的位置與方向，以及產生一控制信號；以及一定位調整機構，其連接于該控制裝置，用以根據該控制信號而調整該顯示裝置對正于該信號發射裝置。
11.如權利要求10所述的具自動對位功能的顯示裝置，其中該數個信號接收裝置包含三個傳感器構成，該三個傳感器設置于該顯示裝置的相同平面但不共線的位置。
12.如權利要求11所述的具自動對位功能的顯示裝置，其中該控制裝置包括一信號輸入/輸出單元，其與該數個信號接收裝置相連接，用以接收該數個信號接收裝置所傳送的該感測信號；一信號處理單元，其與該信號輸入/輸出單元相連接，用以接收該信號輸入/輸出單元所傳送的該感測信號，利用三角測量法取得該信號發射裝置與顯示裝置的相對位置與方向，并產生該控制信號；以及一驅動單元，其與該信號處理單元相連接，用以接收該控制信號，并根據該控制信號而驅動該定位調整機構調整該顯示裝置對正于該信號發射裝置。
13.如權利要求12所述的具自動對位功能的顯示裝置，其中該定位調整機構包括一俯仰驅動器以及一旋轉驅動器，其中該俯仰驅動器調整該顯示裝置的俯仰角度，而該旋轉驅動器則調整該顯示裝置的左右旋轉角度。
全文摘要
本發明涉及一種具自動對位功能的顯示裝置及其自動對位系統，其適用于一電子設備，用以對位該電子設備。該自動對位系統包含一信號發射裝置，用以發送一對位信號；數個信號接收裝置，其設置于該電子設備上，用以接收該對位信號并產生一感測信號；一控制裝置，其與該數個信號接收裝置相連接，用以接收該感測信號，利用三角測量法取得該電子設備與該信號發射裝置的位置與方向，以及產生一控制信號；以及一定位調整機構，其連接于該控制裝置，用以根據該控制信號而調整該電子設備對正于該信號發射裝置。
文檔編號F16M11/12GK1760969SQ20041008500
公開日2006年4月19日 申請日期2004年10月13日 優先權日2004年10月13日
發明者賴怡吉 申請人:宏碁股份有限公司