CN104883549B - 扫描投影机及其扫描影像的同步方法 - Google Patents

Abstract

一种扫描投影机及扫描影像的同步方法，其中，扫描投影机包括扫描模块、检测器以及控制器。扫描模块用以针对投影面进行扫描动作，检测器检测扫描模块的位置状态来产生回授信号。控制器接收回授信号以及影像同步信号。回授信号具有多个第一脉冲，影像同步信号具有分别与第一脉冲相对应的多个第二脉冲。控制器依据分别计算第一脉冲与相对应的第二脉冲间的时间差以产生时间差分布。控制器并依据时间差分布进行同步校正。

Description

扫描投影机及其扫描影像的同步方法

技术领域

本发明涉及一种扫描投影机，特别是涉及一种扫描投影机的扫描影像的同步调整方法。

背景技术

随着电子科技的进步，通过投影装置来进行画面显示，以达到讯息的表达与传递的手段，已成为一种受欢迎的趋势。根据目前的技术，投影装置可采用不同的投影方法来投出影像，其中，扫描投影是通过扫描模块带动影像光束于投影面上来回扫描以产生投影影像的投影方法，扫描投影是现今投影装置逐渐发展的方向。

以下请参照图1A以及图1B，图1A及图1B分别绘示扫描投影机进行扫描动作的状态示意图。当扫描投影机针对投影面101进行投影影像的扫描动作时，扫描投影机的扫描模块带动影像光束依据扫描轨迹102在投影面101进行扫描动作。由于扫描模块所进行的扫描动作，其所采用以进行同步的位置是随机的，因此，如图1A，当扫描模块与扫描影像之间的同步位置是正确的，显示像素DP1～DPM就可以成一直线的正确的被排列在投影面101的同一显示行上，相对的，如图1B，当扫描模块与扫描影像之间的同步位置是不正确的，显示像素DP1～DPM就会杂乱的被排列在投影面101的多个显示行上。

在现有技术领域中，扫描模块与扫描影像之间的同步动作是通过使用者在显示画面发生错乱时以手动的方式进行调整，严重降低使用上的便利性。

发明内容

本发明提供一种扫描投影机，可快速且准确的进行其扫描模块扫描动作与扫描影像之间的同步调整。

本发明还提供一种扫描影像的同步方法，可快速且准确的进行扫描动作与扫描影像之间的同步调整。

本发明的扫描投影机包括扫描模块、检测器以及控制器。扫描模块用以针对投影面进行扫描动作，检测器则耦接扫描模块，以检测扫描模块的位置状态来产生回授信号。控制器耦接检测器，并接收回授信号以及影像同步信号。回授信号具有多个第一脉冲，影像同步信号具有分别与第一脉冲相对应的多个第二脉冲。控制器依据分别计算第一脉冲与相对应的第二脉冲间的时间差以产生时间差分布。控制器并依据时间差分布进行同步校正。

在本发明的一实施例中，上述的控制器计算各第一脉冲的第一特征点与对应的各第二脉冲的第二特征点间的时间差来产生时间差分布。

在本发明的一实施例中，上述的第一特征点为各第一脉冲的上升缘或下降缘，第二特征点为各第二脉冲的上升缘或下降缘。

在本发明的一实施例中，上述的时间差分布包括对应多个时间差值的多个脉冲数量。

在本发明的一实施例中，上述的控制器依据脉冲数量中最大者对应的时间差值来获得同步偏移值。

在本发明的一实施例中，上述的控制器依据该步偏移值进行同步校正。

本发明还提供一种扫描影像的同步方法，包括：检测扫描模块的位置状态以产生回授信号，回授信号具有多个第一脉冲；并且，接收具有多个第二脉冲的影像同步信号；分别计算第一脉冲与相对应的第二脉冲间的时间差以产生时间差分布；以及，依据时间差分布进行同步校正。

基于上述，本发明接收扫描模块所回传的回授信号以及影像同步信号，通过计算回授信号以及影像同步信号的多个脉冲的时间差，再通过上述的时间差的分布状况来得出同步偏移值。如此一来，可简单的通过所获得的同步偏移值来进行同步校正，使扫描投影机得以显示正常的画面。

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1A及图1B分别绘示扫描投影机进行扫描动作时的同步状态及不同步状态示意图。

图2绘示本发明一实施例的扫描投影机的示意图。

图3绘示扫描投影机的回授信号FED与影像同步信号HSYNC对应扫描轨迹的示意图。

图4绘示扫描投影机的回授信号FED与影像同步信号HSYNC的波形关系图。

图5绘示本发明实施例的脉冲时间差分布的示意图。

图6绘示本发明一实施例的扫描影像的同步方法的流程图。

附图符号说明

200：扫描投影机

210：扫描模块

220：检测器

230：控制器

270：光源模块

FED：回授信号

IMG：影像信号

301、101：投影面

302、102：扫描轨迹

DP1～DPM：显示像素

IP1～IP3：影像产生起始点

RE1～RE3、RS1～RS3：上升缘

TP1～TP3：转折点

HSYNC：影像同步信号

PC：时间宽度

L1～L3：水平扫描线

TD：设定值

PF1～PF6、PH1～PH6：脉冲

510～550：长条

S610～S640：步骤

具体实施方式

请参照图2，图2绘示本发明一实施例的扫描投影机200的示意图。扫描投影机200包括扫描模块210、检测器220、控制器230以及光源模块270。光源模块270用以产生一影像光束。扫描模块210用以带动影像光束于一投影面上进行扫描动作，以将影像光束投射于投影面上的多个投影位置，并藉以在投影面上显示图像。其中，扫描模块210可包含一二轴扫描镜或二个单轴扫描镜，通过扫描镜的摆动以带动影像光束于投影面上扫描。扫描模块210可为一微机电装置（Micro Electro Mechanical Systems,MEMS）。

检测器220耦接至扫描模块210，检测器220可检测扫描模块210的摆动位置状态来产生回授信号FED。举例来说，当扫描模块210的摆动位置状态改变时，扫描模块210所对应的等效电容的电容值会随之变更。也就是说，扫描模块210可以通过检测扫描模块210的等效电容的电容值的变化，来产生扫描模块210的摆动位置状态的回授信号FED。除了通过检测扫描模块210的等效电容的电容值的变化来产生扫描模块210的摆动位置状态的回授信号之外，亦可使用其他的检测方法。本发明并不限定产生扫描模块210的摆动位置状态的回授信号的检测方法。

以下请同步参照图2以及图3，其中图3绘示扫描投影机的回授信号FED与影像同步信号HSYNC对应扫描轨迹302的示意图。当扫描模块210于投影面301上依据扫描轨迹302进行扫描动作时，检测器220会依据扫描模块210的周期性摆动而产生周期性的回授信号FED。其中，回授信号FED具有多个脉冲，且每个脉冲的上升缘RE1～RE3分别对应到扫描轨迹302的多个转折点TP1～TP3。换句话说，回授信号FED的每个脉冲的上升缘分别代表对应的扫描线的扫描起始点。以图3所示的扫描轨迹302为例，回授信号FED的每个脉冲的上升缘RE1～RE3分别代表对应的水平扫描线L1～L3的扫描起始点。

请参照图2以及图3，控制器230耦接至检测器220以及光源模块270。控制器230接收检测器220所产生的回授信号FED，并接收影像同步信号HSYNC。在此，影像同步信号HSYNC是控制器230用以对应扫描位置提供影像信号IMG至光源模块270的同步信号。由于扫描投影机200是通过扫描模块210带动影像光束于投影面上依据扫描轨迹302进行扫描，因此在扫描过程中，控制器230会对应扫描轨迹302上的多个投影位置提供对应的影像信号IMG至光源模块270，使光源模块270产生对应的影像光束。影像同步信号HSYNC是一个固定的周期性信号，同样地具有多个脉冲。影像同步信号HSYNC的周期相当于回授信号FED的周期。并且，影像同步信号HSYNC的每个脉冲的上升缘分别代表对应的扫描线的影像产生起始点。以图3所示的扫描轨迹302为例，影像同步信号HSYNC的每个脉冲的上升缘RS1～RS3分别代表对应的水平扫描线L1～L3的影像产生起始点IP1～IP3。

由于在扫描过程中，当扫描模块210带动影像光束扫描至靠近扫描轨迹302的多个转折点时，扫描模块210的扫描速度及扫描位置相对于扫描轨迹302的中间扫描位置会产生不平均的变化，而使靠近转折点部分的影像产生变形，因此一般会舍弃靠近转折点部分的影像投影。为了避开转折点位置，控制器230会设定一时间延迟TD作为启动影像同步信号HSYNC的依据，以进行回授信号FED与影像同步信号HSYNC的信号同步。具体而言，控制器230会先任意选定回授信号FED其中之一的脉冲上升缘为信号同步基准，接着待由上述脉冲上升缘经过上述设定的时间延迟TD后，启动影像同步信号HSYNC。在理想状态下，一旦回授信号FED与影像同步信号HSYNC经过信号同步之后，由于回授信号FED与影像同步信号HSYNC皆为固定的周期信号，因此其彼此对应的脉冲上升缘之间会具有固定的时间延迟TD。

以图3为例，对应水平扫描线L1的影像同步信号HSYNC的脉冲上升缘RS1及回授信号FED的脉冲上升缘RE1具有设定的时间延迟TD，因此水平扫描线L1的扫描起始点相当于转折点TP1，而水平扫描线L1从影像产生起始点IP1开始产生投影影像。换句话说，控制器230根据接收到影像同步信号HSYNC的脉冲上升缘RS1后，开始提供影像信号IMG至光源模块270。同理，对应其他水平扫描线L2、L3的影像同步信号HSYNC的脉冲上升缘RS2、RS3及其回授信号FED的脉冲上升缘RE2、RE2同样具有相同的时间延迟TD。

上述回授信号FED与影像同步信号HSYNC的信号同步可以利用一个相对高频的取样时钟信号来进行。上述高频的取样时钟信号一般由倍频器产生，例如，通过倍频器将回授信号FED倍频为N倍的高频取样时钟信号。然而，由于倍频器本身设计的限制，其仅可产生平均为N倍的高频取样时钟信号。换句话说，倍频器并无法产生固定N倍的高频取样时钟信号，且除了N倍的高频取样时钟信号外，亦可能产生(N+K)或(N-K)倍的高频取样时钟信号。如此，在进行回授信号FED与影像同步信号HSYNC的信号同步时，将无法确实产生固定的时间延迟TD，并使投影影像产生如图2的偏移状况。

请参阅图4，图4绘示扫描投影机的回授信号FED与影像同步信号HSYNC的波形关系图。于图4的例子中，倍频器将回授信号FED倍频为PC倍的高频取样时钟信号。回授信号FED及影像同步信号HSYNC的周期皆对应为PC个取样周期数，其中，取样周期数表示高频取样时钟信号的周期个数。如前所述，由于倍频器并无法产生固定N倍的高频取样时钟信号，因此若于进行回授信号FED与影像同步信号HSYNC的信号同步时，例如图4中的时间t0至时间t1之间，倍频器将回授信号FED倍频为PC+1倍的高频取样时钟信号，如此控制器30将根据PC+1倍的高频取样时钟信号来同步影像同步信号HSYNC。具体而言，假设时间延迟TD的设定值为TD个取样周期数，则控制器30于时间t0开始根据PC+1倍的高频取样时钟信号计算TD个取样周期数后，启动影像同步信号HSYNC。而在时间t1时，虽然实际上仅经过了一个回授信号FED的周期，即PC个取样周期数，然而控制器30会根据PC+1倍的高频取样时钟信号而误认为于时间t0开始已经过了PC+1个取样周期数，使下一个时间延迟产生偏移而变为TD-1个取样周期数。

为了减少上述同步偏移的问题，本发明提出一扫描影像的同步方法。以下请参照图6，图6绘示本发明一实施例的扫描影像的同步方法的流程图。在步骤S610，当扫描模块210针对投影面进行扫描动作时，检测扫描模块210的位置状态以产生回授信号，其中，回授信号具有多个第一脉冲。并且，在步骤S620中，接收具有多个第二脉冲的影像同步信号，并在步骤S630中，再分别计算第一脉冲与相对应的第二脉冲间的时间差以产生时间差分布。在步骤S640中，则依据时间差分布调整进行同步校正。

以图4为例，在本实施例步骤S630中，控制器230会分别计算回授信号FED的第一脉冲PF1～PF6与相对应的影像同步信号HSYNC的第二脉冲PH1～PH6间的时间差以产生时间差分布。换句话说，控制器230会分别计算第一脉冲PF1～PF6与相对应的影像同步信号HSYNC的第二脉冲PH1～PH6的上升缘间的时间差以产生时间差分布。当然，图4的回授信号FED以及影像同步信号HSYNC间关系仅只是一个范例，在实际的应用上，回授信号FED以及影像同步信号HSYNC5之间的关系所可能产生的变化并不只限于此种状况。

上述的脉冲间的时间差的变化会呈现一个高斯分布，请参照图5绘示的本发明实施例的脉冲时间差分布的示意图。其中，长条510～550分别对应不同时间差值的脉冲数量。举例来说，在依据图4的例子中，假设时间延迟TD的设定值为TD个取样周期数，长条510对应时间差值等于TD－1个取样周期数的脉冲数量；长条520对应时间差值等于TD个取样周期数的脉冲数量；长条530则对应时间差值等于TD－2个取样周期数的脉冲数量。

在本实施例步骤S640中，根据图5的时间差分布关系，控制器230可依据脉冲数量中最大的长条510所对应的时间差值来判断同步动作是否正确，并可依据脉冲数量中最大的长条510对应的时间差值得出同步偏移值以进行同步校正。以图5为例，其最大的长条510所对应的时间差值为TD－1个取样周期数。由于最大的长条510所对应的时间差值不等于时间延迟TD的设定值(TD个取样周期数)，因此控制器230判断同步动作是不正确的，且需进行同步校正。在本发明一实施例中，控制器230可将时间延迟TD的设定值调整为最大的长条510所对应的时间差值以进行同步修正，使同步修正后最大的长条510所对应的时间差值等于时间延迟TD的原始设定值。以图5为例，控制器230可将时间延迟TD的设定值调整为最大的长条510所对应的时间差值，即为TD－1个取样周期数，以进行同步修正，如此同步修正后最大的长条所对应的时间差值将等于时间延迟TD的原始设定值，即为TD个取样周期数。如此将可以使回授信号FED与影像同步信号HSYNC的信号同步的时间延迟TD回到原始设定值，而避免过多的时间延迟产生偏移。

在另一方面，若当时间差分布中脉冲数量中最大的长条所对应的时间差值等于时间延迟TD的初始设定值时，则表示同步动作是正确并不需要校正。

此外，关于脉冲的时间差的计算，并非一定要针对相对应的两脉冲的上升缘间进行取样来计算时间差，也可以通过针对两脉冲的下降缘或其他具有可识别特征的特征点间进行取样以计算出时间差。

再者，在本发明一实施例中，控制器230亦可不需要产生时间差分布的分布图，控制器230可设置多的计数器来分别计算发生多个时间差值的脉冲数量，并利用比较器比较出所有计数器的计数结果的最大者，并查找出其所对应的时间差值。

综上所述，本发明利用计算扫描模块的回授信号以及影像同步信号间相对应脉冲的时间差，并利用对应各时间差值的脉冲数量来判断该如何校正同步误差。如此一来，扫描模块与扫描影像的同步校正可以即时且简单的被自动执行，大幅提升扫描投影机的使用效率。

Claims (7)

1.一种扫描投影机，包括：

一扫描模块，用以针对一投影面进行一扫描动作；

一检测器，耦接该扫描模块，用以检测该扫描模块的位置状态以产生一回授信号；以及

一控制器，耦接该检测器，用以接收该回授信号以及一影像同步信号，该回授信号具有多个第一脉冲，该影像同步信号具有分别与这些第一脉冲相对应的多个第二脉冲，

其中，该控制器依据分别计算这些第一脉冲与相对应的这些第二脉冲间的时间差以产生一时间差分布，该控制器并依据该时间差分布进行一同步校正，

其中，该时间差分布包括分别对应多个时间差值的多个脉冲数量，且该控制器依据这些脉冲数量中最大者对应的时间差值来获得一同步偏移值。

2.如权利要求1所述的扫描投影机，其中该控制器计算各该第一脉冲的一第一特征点与对应的各该第二脉冲的一第二特征点间的时间差来产生该时间差分布。

3.如权利要求2所述的扫描投影机，其中该第一特征点为各该第一脉冲的上升缘或下降缘，且该第二特征点为各该第二脉冲的上升缘或下降缘。

4.如权利要求1所述的扫描投影机，其中该控制器依据该同步偏移值进行该同步校正。

5.一种用于一扫描投影机的扫描影像的同步方法，其中该扫描投影机包含一扫描模块，包括：

检测该扫描模块的位置状态以产生一回授信号，该回授信号具有多个第一脉冲；

接收一影像同步信号，该影像同步信号具有多个第二脉冲；

分别计算这些第一脉冲与相对应的这些第二脉冲间的时间差以产生一时间差分布；以及

依据该时间差分布进行一同步校正，

其中，该时间差分布包括对应多个时间差值的多个脉冲数量，其中依据该时间差分布以迸行该同步校正的步骤包括：

依据这些脉冲数量中最大者对应的时间差值来获得一同步偏移值；以及

依据该同步偏移值迸行该同步校正。

6.如权利要求5所述的扫描影像的同步方法，其中分别计算这些第一脉冲与相对应的这些第二脉冲间的时间差以产生该时间差分布的步骤包括：

计算各该第一脉冲的一第一特征点与对应的各该第二脉冲的一第二特征点间的时间差来产生该时间差分布。

7.如权利要求6所述的扫描影像的同步方法，其中该第一特征点为各该第一脉冲的上升缘或下降缘，且该第二特征点为各该第二脉冲的上升缘或下降缘。