CN104883521A - 投影装置与投影方法 - Google Patents

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Abstract

本发明披露了一种投影装置与投影方法。该投影装置，包括一微机电反射镜模块以及一控制单元。微机电反射镜模块用以带动一影像光束于一成像区域沿一第一方向及一第二方向进行扫描。控制单元电性连接至微机电反射镜模块，并用以根据影像光束投影至成像区域于第二方向上的位置，输出具有对应的脉冲宽度的驱动讯号。

Description

投影装置与投影方法
技术领域
本发明涉及一种投影装置与投影方法，特别是涉及一种具有微机电反射镜的投影装置与投影方法。
背景技术
近年来，微型投影装置由于结合了移动投影需求，并可进一步地广泛应用于家庭、商务、旅行、游戏、移动等各种生活领域上，因此已是目前投影装置领域中颇受瞩目的发展技术。一般而言，微型投影装置泛指重量1公斤以下的可携式投影机。另一方面，应用了微机电系统技术（Micro-Electro-Mechanical System,MEMS）所制作的二维镜片元件系统，由于具有体积小、重量轻、功耗低、性能稳定等优点，因此亦被应用于微型投影装置中，并作为投影装置的影像扫瞄投影的驱动元件。
然而，由于利用微机电系统技术的二维镜片元件系统结构十分精密，而易使二维镜片系统于水平方向和垂直方向上的运动互相影响，因此当一影像光束经由微机电镜片而被投影在成像区域中时，将可能会使扫描投影出来的画面产生形变。
发明内容
本发明提供一种投影装置与投影方法，其可消除影像画面的形变。
本发明的投影装置包括一微机电反射镜模块以及一控制单元。微机电反射镜模块用以带动一影像光束于一成像区域沿一第一方向及一第二方向进行扫描。控制单元电性连接至微机电反射镜，并用以根据影像光束投影至成像区域于第二方向上的位置，输出具有对应的脉冲宽度的一驱动讯号。其中，驱动讯号用以控制微机电反射镜模块带动影像光束于成像区域沿第一方向扫描的一扫描张角。
本发明的投影方法包括下列步骤。驱动一微机电反射镜模块以带动一影像光束于一成像区域沿一第一方向及一第二方向进行扫描。根据影像光束投影至成像区域于第二方向上的位置，输出具有对应的脉冲宽度的一驱动讯号。其中，驱动讯号用以控制微机电反射镜模块带动影像光束于成像区域沿第一方向扫描的一扫描张角。
在本发明的一实施例中，上述的驱动讯号的脉冲宽度随着影像光束在成像区域中的投影于第二方向上的位置变化而呈现周期性变化。
在本发明的一实施例中，当影像光束投影至第二方向上的位置自成像区域于第二方向上的一边缘位置处移动至成像区域于第二方向上的一中央位置时，上述的驱动讯号的脉冲宽度递减。
在本发明的一实施例中，当影像光束投影至第二方向上的一边缘位置时，上述的驱动讯号具有一第一脉冲宽度，当影像光束投影至第二方向上的一中央位置时，驱动讯号具有一第二脉冲宽度，且第一脉冲宽度大于第二脉冲宽度。
基于上述，本发明的实施例的投影装置与投影方法通过使驱动讯号具有不同的脉冲宽度以控制反射镜的摆动幅度，进而控制当影像光束投影至成像区域的不同位置时，影像光束的扫描张角，进而消除影像画面的形变。
为使本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并结合附图详细说明如下。
附图说明
图1是本发明一实施例的投影装置的架构示意图。
图2是图1的微机电反射镜模块的示意图。
图3A是影像光束投影至成像区域时的水平扫描张角对驱动频率的关系示意图。
图3B是影像光束投影至成像区域时的垂直投影位置对水平扫描张角的关系示意图。
图3C是根据具有相同脉冲宽度的驱动讯号所投影出的影像画面示意图。
图3D是本发明一实施例的驱动讯号的不同脉冲宽度的示意图。
图4A是本发明一实施例的投影方法的流程图。
图4B是本发明实施例的影像光束投影至成像区域时的垂直投影位置对驱动讯号的脉冲宽度比例的关系示意图。
图4C是本发明实施例的影像光束投影至成像区域时的影像画面示意图。
附图符号说明
70：               影像光束
110：              光源模块
120：              微机电反射镜模块
122：              反射镜
130：              控制单元
IA：               成像区域
IM：               影像画面
L、U：             边缘位置
M：                中央位置
SX、SY：           驱动讯号
T：                周期
W1、W2、W3：       脉冲宽度
P1、H1、D1、D2：   方向
X、Y：             轴
S410、S420：       步骤
具体实施方式
图1是本发明一实施例的投影装置的架构示意图。图2是图1的微机电反射镜模块的示意图。请参照图1与图2，本实施例的投影装置包括一光源模块110、一微机电反射镜模块120以及一控制单元130。微机电反射镜模块120包含一反射镜122，其中反射镜122为可二维摆动的反射镜。控制单元130电性连接至光源模块110与微机电反射镜模块120，并输出一驱动讯号SX(或驱动讯号SY)至微机电反射镜模块120，以驱动微机电反射镜模块120内的反射镜122以X轴（或Y轴）为轴进行摆动，并使光源模块110所提供的一影像光束70经由微机电反射镜模块120被投影至成像区域IA内的不同位置上。
具体而言，在本实施例中，反射镜122以X轴为轴进行的摆动例如能使影像光束70于成像区域IA中的投影点沿成像区域IA的水平方向H1扫描，而反射镜122以Y轴为轴进行的摆动例如能使影像光束70于成像区域IA中的投影点沿成像区域IA的垂直方向P1扫描，进而于成像区域IA中扫描出影像画面IM，但本发明不以此为限。然而，由于利用微机电系统技术制作的微机电反射镜模块120结构十分精密，而易使反射镜122以X轴和Y轴为轴进行的摆动互相影响，因此当影像光束70经由微机电反射镜模块120而被投影在成像区域IA中时，将可能会使扫描投影出来的影像画面IM产生形变。以下将结合图3A至图3C进行进一步的说明。
图3A是影像光束投影至成像区域时的水平扫描张角对驱动频率的关系示意图。图3B是图3A的影像光束投影至成像区域时的垂直投影位置对水平扫描张角的关系示意图。图3C是根据具有相同脉冲宽度的驱动讯号所投影出的影像画面示意图。请参照图3A与图3B，在图3A中，控制单元130以具有相同脉冲宽度的驱动讯号SX驱动微机电反射镜模块120，以使反射镜122以X轴为轴进行摆动。进一步而言，由于反射镜122以X轴和Y轴为轴进行的摆动会互相影响，当影像光束70经由微机电反射镜模块120被投影至成像区域IA内沿垂直方向P1上的不同位置时，影像光束70于成像区域IA内的水平方向H1的扫描张角会不一致。举例而言，如图3A与图3B所示，当驱动讯号SX的驱动频率为24000赫兹(Hz)，且影像光束70投影至垂直方向P1上的一边缘位置L、U时，其于成像区域IA内的水平方向H1的扫描张角为36度，而当影像光束70投影至垂直方向P1上的一中央位置M时，其于成像区域IA内的水平方向H1的扫描张角为38度。如此一来，如图3C所示，将会使影像光束70扫描投影出来的影像画面IM的边缘产生弧形形变。应注意的是，上述的角度数值范围皆仅是做为例示说明，其并非用以限定本发明。
如上所述可知，当控制单元130以具有相同脉冲宽度的驱动讯号SX驱动微机电反射镜模块120时，由于当影像光束70投影至成像区域IA的垂直方向P1上的不同位置时，影像光束70于成像区域IA的水平方向H1上的投影扫描张角会不一致，而会使影像光束70投影出的影像画面IM的边缘产生弧形形变（如图3C所示）。因此，本发明实施例提出通过控制单元130对驱动讯号SX进行脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation,PWM），以控制微机电反射镜模块120的反射镜122以X轴为轴进行摆动的摆动幅度，进而达到控制影像光束70于成像区域IA的水平方向H1上的扫描张角的效果，以避免影像光束70投影出的影像画面IM的边缘产生弧形形变。以下将结合图3D进行进一步的说明。
图3D是本发明一实施例的驱动讯号的不同脉冲宽度的示意图。举例而言，请参照图3D，脉冲宽度W1的占空比（Mark-Space Ratio）为驱动讯号SX的周期T的50%，而脉冲宽度W2的占空比为驱动讯号SX的周期T的40%，脉冲宽度W3的占空比为驱动讯号SX的周期T的30%。具体而言，假设当脉冲宽度W1的占空比为驱动讯号SX的周期T的50%时，影像光束70于成像区域IA的水平方向H1上的扫描张角为100%，则当脉冲宽度W2的占空比为驱动讯号SX的周期T的40%时，影像光束70于成像区域IA的水平方向H1上的扫描张角则为80%，而当脉冲宽度W3的占空比为驱动讯号SX的周期T的30%时，影像光束70于成像区域IA的水平方向H1上的扫描张角则为60%。换言之，控制单元130将可藉由对驱动讯号SX进行脉冲宽度调制来调整影像光束70于成像区域IA的水平方向H1上的扫描张角，进而消除影像画面IM的形变。以下将结合图4A至图4C来对本实施例的投影方法的详细步骤做进一步的说明。应注意的是，上述的角度数值范围皆仅是做为例示说明，其并非用以限定本发明。
图4A是本发明一实施例的投影方法的流程图。请参照图1、图2及图4A，在本实施例中，投影方法例如可利用图1的投影装置来执行。以下并结合投影装置的各构件及模块以对本实施例的投影方法的详细步骤进行进一步的描述。首先，执行步骤S410，驱动微机电反射镜模块120以带动影像光束70于成像区域IA沿第一方向D1及第二方向D2进行扫描。其中，第一方向D1在本实施例中例如与水平方向H1平行，第二方向D2在本实施例中例如与垂直方向P1平行（本实施例的各方向关系绘示于图4C中）。接着，执行步骤S420，根据影像光束70投影至成像区域IA于第二方向D2上的位置，控制单元130输出具有对应的脉冲宽度的驱动讯号SX，以控制微机电反射镜模块120带动影像光束70于成像区域IA沿第一方向D1扫描的扫描张角。具体而言，于步骤S420中，当影像光束70投影至成像区域IA于第二方向D2上的第一位置时，控制单元130输出具有对应的第一脉冲宽度的驱动讯号SX，以控制微机电反射镜模块120带动影像光束70于成像区域IA沿第一方向D1具有第一扫描张角；当影像光束70投影至成像区域IA于第二方向D2上的第二位置时，控制单元130输出具有对应的第二脉冲宽度的驱动讯号SX，以控制微机电反射镜模块120带动影像光束70于成像区域IA沿第一方向D1具有第二扫描张角。其中，第一脉冲宽度不同于第二脉冲宽度，且第一扫描张角不同于第二扫描张角。以下将结合图4B至图4C来对本实施例的投影方法的详细步骤做进一步的说明。
图4B是本发明实施例的影像光束投影至成像区域时的垂直投影位置对驱动讯号的脉冲宽度比例的关系示意图。图4C是本发明实施例的影像光束投影至成像区域时的影像画面示意图。进一步而言，如图4B及图4C所示，驱动讯号SX的脉冲宽度的占空比随着影像光束70在成像区域IA中的投影于第二方向D2上的位置变化而呈现周期性变化。更详细而言，在此，周期性变化的定义为当影像光束70投影至第二方向D2上的投影位置(例如垂直投影位置)自成像区域IA于第二方向D2上的边缘位置U处移动至成像区域IA于第二方向D2上的中央位置M时，驱动讯号SX的脉冲宽度递减，而当影像光束70投影至第二方向D2上的投影位置自成像区域IA于第二方向D2上的中央位置M处移动至成像区域IA于第二方向D2上的边缘位置L时，驱动讯号SX的脉冲宽度递增。反之亦然。换言之，当影像光束70往返投影至成像区域IA的第二方向D2上的不同位置U、M、L时，驱动讯号SX的脉冲宽度亦会随之递减或递增，而呈现周期性的变化。
更具体而言，如图4B及图4C所示，当影像光束70投影至第二方向D2上的边缘位置L、U时，驱动讯号SX具有一第一脉冲宽度，且第一脉冲宽度的占空比为驱动讯号SX的周期T的50%，当影像光束70投影至第二方向D2上的中央位置M时，驱动讯号SX具有一第二脉冲宽度，而第二脉冲宽度的占空比为驱动讯号SX的周期T的48%。换言之，在本实施例中，第一脉冲宽度大于第二脉冲宽度。如此一来，如图4C所示，将可使当影像光束70投影至第二方向D2上的中央位置M时，其于成像区域IA内的水平方向H1的扫描张角得以缩减，进而消除了影像画面IM的边缘所产生的弧形形变。应注意的是，上述的角度数值范围皆仅是做为例示说明，其并非用以限定本发明。
综上所述，本发明的实施例的投影装置与投影方法通过根据影像光束投影至成像区域的不同位置，输出具有对应的脉冲宽度的驱动讯号，以控制微机电反射镜模块的反射镜的摆动幅度，进而控制影像光束投影至成像区域的不同位置时具有对应的扫描张角，进而消除影像画面的形变。
虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围是以本发明的权利要求为准。

Claims (10)

1.一种投影装置，包括：
一微机电反射镜模块，用以带动一影像光束于一成像区域沿一第一方向及一第二方向进行扫描；以及
一控制单元，电性连接至该微机电反射镜模块，并用以根据该影像光束投影至该成像区域于该第二方向上的位置，输出具有对应的脉冲宽度的一驱动讯号，
其中，该驱动讯号用以控制该微机电反射镜模块带动该影像光束于该成像区域沿该第一方向扫描的一扫描张角。
2.如权利要求1所述的投影装置，其中
当该影像光束投影至该成像区域于该第二方向上的一第一位置时，该控制单元输出具有一第一脉冲宽度的该驱动讯号，且该影像光束于该成像区域沿该第一方向具有一第一扫描张角；
当该影像光束投影至该成像区域于该第二方向上的一第二位置时，该控制单元输出具有一第二脉冲宽度的该驱动讯号，且该影像光束于该成像区域沿该第一方向具有一第二扫描张角；
其中，该第一脉冲宽度不同于该第二脉冲宽度，且该第一扫描张角不同于该第二扫描张角。
3.如权利要求1所述的投影装置，其中该驱动讯号的脉冲宽度随着该影像光束在该成像区域中的投影于该第二方向上的位置变化而呈现周期性变化。
4.如权利要求1所述的投影装置，其中当该影像光束投影至该第二方向上的位置自该成像区域于该第二方向上的一边缘位置处移动至该成像区域于该第二方向上的一中央位置时，该驱动讯号的脉冲宽度递减。
5.如权利要求1所述的投影装置，其中当该影像光束投影至该第二方向上的一边缘位置时，该驱动讯号具有一第一脉冲宽度，当该影像光束投影至该第二方向上的一中央位置时，该驱动讯号具有一第二脉冲宽度，且该第一脉冲宽度大于该第二脉冲宽度。
6.一种投影方法，包括：
驱动一微机电反射镜模块以带动一影像光束于一成像区域沿一第一方向及一第二方向进行扫描；以及
根据该影像光束投影至该成像区域于该第二方向上的位置，输出具有对应的脉冲宽度的一驱动讯号，
其中，该驱动讯号用以控制该微机电反射镜模块带动该影像光束于该成像区域沿该第一方向扫描的一扫描张角。
7.如权利要求6所述的投影方法，其中
当该影像光束投影至该成像区域于该第二方向上的一第一位置时，该控制单元输出具有一第一脉冲宽度的该驱动讯号，且该影像光束于该成像区域沿该第一方向具有一第一扫描张角；
当该影像光束投影至该成像区域于该第二方向上的一第二位置时，该控制单元输出具有一第二脉冲宽度的该驱动讯号，且该影像光束于该成像区域沿该第一方向具有一第二扫描张角；
其中，该第一脉冲宽度不同于该第二脉冲宽度，且该第一扫描张角不同于该第二扫描张角。
8.如权利要求6所述的投影方法，其中该驱动讯号的脉冲宽度随着该影像光束在该成像区域中的投影于该第二方向上的位置变化而呈现周期性变化。
9.如权利要求6所述的投影方法，其中当该影像光束投影至该第二方向上的位置自该成像区域于该第二方向上的一边缘位置处移动至该成像区域于该第二方向上的一中央位置时，该驱动讯号的脉冲宽度递减。
10.如权利要求6所述的投影方法，其中当该影像光束投影至该第二方向上的一边缘位置时，该驱动讯号具有一第一脉冲宽度，当该影像光束投影至该第二方向上的一中央位置时，该驱动讯号具有一第二脉冲宽度，且该第一脉冲宽度大于该第二脉冲宽度。
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