CN106773491B - 色轮相位补偿方法及应用其的投影机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种色轮相位补偿方法及投影机，该方法包括以下步骤：首先，提供投影机，投影机包括侦测器、色轮、驱动器及控制器。然后，在画面的更新频率为第一更新频率时，控制器决定驱动器的一第一驱动讯号与一第一参考讯号之间的第一时间差。然后，当画面更新频率为一第二更新频率时，控制器决定第二驱动讯号与第二参考讯号之间的第二时间差。然后，控制器依据公式Δθ＝ω₀S_w0‑ω₁S_w1，计算相位补偿值Δθ，其中ω₀表示色轮在第一更新频率时的第一角速度，ω₁表示色轮在第二更新频率时的第二角速度，S_w0表示第一时间差，而S_w1表示第二时间差。然后，控制器将相位补偿值调整至0。

Description

色轮相位补偿方法及应用其的投影机

技术领域

本发明是有关于一种色轮相位补偿方法及应用其的投影机，且特别是有关于一种可补偿相位差的色轮相位补偿方法及应用其的投影机。

背景技术

投影机用以投射画面于外部屏幕上。投影机以一定的更新频率(refreshfrequency)显示画面，例如当更新频率为60Hz时表示每隔1/60秒更新画面一次。然而，当改变更新频率时，往往因为投影机的电子元件本身的时间延迟而导致在控制色轮的转动角度量难免会有偏差，如此将导致显示画面失真，例如产生色偏或显示画面的色彩并非预期色彩。

因此，有必要设计一种新型的色轮相位补偿方法及投影机，以克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提出一种色轮相位补偿方法及应用其的投影机，可改善习知问题。

为达到上述目的，本发明提供一种投影机的色轮相位补偿方法，该方法包括：提供一投影机，该投影机用以投射出画面,该投影机包括第一侦测器、色轮、驱动器及控制器，该驱动器用以驱动该色轮转动；在该画面的更新频率为第一更新频率时，该控制器决定该驱动器的第一驱动讯号与第一参考讯号之间的第一时间差，其中该第一驱动讯号由该第一侦测器获得；回应该画面的更新频率调整至第二更新频率，该控制器决定第二驱动讯号与第二参考讯号之间的第二时间差，其中该第二驱动讯号由该第一侦测器获得；该控制器依据下式(1)计算相位补偿值Δθ，其中ω₀表示该色轮在该第一更新频率时的第一角速度，ω₁表示该色轮在该第二更新频率时的第二角速度，Sw0表示该第一时间差，而Sw1表示该第二时间差；

Δθ＝ω₀S_w0-ω₁S_w1..................................................(1)

该控制器将该相位补偿值调整至0。

较佳的，在该控制器将该相位补偿值调整至0的步骤包括：调整该第二时间差的值，直到该相位补偿值为0。

较佳的，在该控制器决定该驱动器的该第一驱动讯号与该第一参考讯号之间的该第一时间差的步骤前；该色轮相位补偿方法还包括：对该驱动器的多个第一原始驱动讯号进行除频，以获得多个该第一驱动讯号，其中相邻两该第一驱动讯号之间的周期表示该驱动器转一圈的周期。

较佳的，在该控制器决定该驱动器的该第二驱动讯号与该第二参考讯号之间的该第二时间差的步骤前；该色轮相位补偿方法还包括：对该驱动器的多个第二原始驱动讯号进行除频，以获得多个该第二驱动讯号，其中相邻两该第二驱动讯号之间的周期表示该驱动器转一圈的周期。

较佳的，该第一侦测器为反向电动势侦测器，该第一驱动讯号及该第二驱动讯号为该驱动器运转时的反向电动势的讯号。

较佳的，该第一参考讯号及该第二参考讯号为与该投影机电性连接的电子装置对该画面的同步讯号。

较佳的，该投影机还包括第二侦测器及配置在该色轮上的标记元件，该第二侦测器用以侦测该色轮转动时该标记元件转动一圈的周期；其中相邻两该第一参考讯号之间的周期以及相邻两该第二参考讯号之间的周期表示该标记元件转动一圈的周期。

为达到上述目的，本发明还提供一种投影机，用以投射画面，该投影机包括：第一侦测器；色轮；驱动器，用以驱动该色轮转动；控制器，用以操作：在该画面的更新频率为第一更新频率时，决定该驱动器的第一驱动讯号与第一参考讯号之间的第一时间差，其中该第一驱动讯号由该第一侦测器获得；回应该画面的更新频率调整至第二更新频率，决定第二驱动讯号与第二参考讯号之间的第二时间差，其中该第二驱动讯号由该第一侦测器获得；依据下式(1)计算相位补偿值Δθ，其中ω₀表示该色轮在该第一更新频率时的第一角速度，ω₁表示该色轮在该第二更新频率时的第二角速度，Sw0表示该第一时间差，而Sw1表示该第二时间差；

Δθ＝ω₀S_w0-ω₁S_w1..................................................(1)

将该相位补偿值调整至0。

较佳的，该控制器还用以操作：在决定该驱动器的该第一驱动讯号与该第一参考讯号之间的该第一时间差的步骤前，对该驱动器的多个第一原始驱动讯号进行除频，以获得多个该第一驱动讯号，其中相邻两该第一驱动讯号之间的周期表示该驱动器转一圈的周期。

较佳的，该控制器还用以操作：在决定该驱动器的该第二驱动讯号与该第二参考讯号之间的该第二时间差的步骤前，对该驱动器的多个第二原始驱动讯号进行除频，以获得多个该第二驱动讯号，其中相邻两该第二驱动讯号之间的周期表示该驱动器转一圈的周期。

与现有技术相比，本发明提供的投影机的色轮相位补偿方法及应用其的投影机，可避免或者减小控制色轮的转动角度量时存在的偏差，避免或改善显示画面失真问题。

为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：

附图说明

图1绘示依照本发明实施例的投影机的功能方块图。

图2绘示依照本发明实施例的色轮相位补偿方法的流程图。

图3绘示依照本发明实施例的在第一更新频率时的第一驱动讯号及第一参考讯号的示意图。

图4绘示依照本发明实施例的在第二更新频率时的第二驱动讯号及第二参考讯号的示意图。

图5绘示依照本发明实施例的在第一更新频率时的第一参考讯号及第一色轮讯号的示意图。

图6绘示依照本发明实施例的在第二更新频率时的第二参考讯号及第二色轮讯号的示意图。

具体实施方式

为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。

在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定的元件。所属领域中具有通常知识者应可理解，制造商可能会用不同的名词来称呼同一个元件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及权利要求当中所提及的「包括」为开放式的用语，故应解释成「包括但不限定于」。

请参照图1及图2，图1绘示依照本发明一实施例的投影机100的功能方块图，图2绘示依照本发明一实施例的色轮相位补偿方法的流程图。

在步骤S110中，如图1所示，提供投影机100。投影机100包括光源110、标记元件120、色轮130、转轴140、驱动器150、第一侦测器160、控制器170、第二侦测器180及系统电路190。

光源110可发出光线L1穿过色轮110，然后经由光路(未绘示)上的光学元件(未绘示)后往外投射出画面。标记元件120可配置在连接于色轮130的转轴140上。标记元件120例如是光吸收器，如红外光吸收器，其可吸收第二侦测器180发出的光线L2。色轮130与转轴140彼此固定，而驱动器150连接转轴140，使在驱动器150的驱动下，转轴140可带动色轮130连动。驱动器150例如是马达模组。第二侦测器180例如是光侦测器(Optical sensor)。第二侦测器180与标记元件120可沿转轴140的同一径向配置，使当转轴140每转动一圈时，第二侦测器180与标记元件120沿径向相对应。在另一实施例中，第二侦测器180例如是霍尔效应感测器(Hall Sensor)。

第二侦测器180持续朝转轴140方向发出光线L2，如红外光。当光线L2入射至标记元件120以外的部分时，光线L2可自转轴140反射回第二侦测器180。但当光线L2入射至标记元件120时会被标记元件120吸收而不会反射回第二侦测器180。当第二侦测器180未收到光线L2的反射时，可发出脉冲讯号(如后图5的第一色轮讯号S0及图6的第二色轮讯号S1)。换言之，当标记元件120每转一圈，第二侦测器180就发出一脉冲讯号。通过此设计，第二侦测器180可侦测色轮130转动时标记元件120转动一圈的周期，此等同于色轮130转一圈的周期。控制器170依据此些脉冲讯号的时间差可计算出色轮130的转速、周期等运转资讯。

在步骤S120中，请同时参考图3，其绘示依照本发明一实施例的在第一更新频率f0时的第一驱动讯号P0及第一参考讯号V0的示意图。在画面的更新频率为第一更新频率f0时，控制器170侦测驱动器150的第一驱动讯号P0与第一参考讯号V0之间的第一时间差Sw0。

举例来说，第一侦测器160例如是反向电动势侦测器，其可侦测驱动器150转动时的反向电动势零交越点(Back EMF Zero crossing)(本文称为第一原始驱动讯号P0’)。第一侦测器160可装配在驱动器150外部，或配置在驱动器150内部，或与驱动器150整合成单一部件。依据驱动器150的构造而定，在色轮130转一圈的周期中，第一侦测器160可产生多个(两个以上)的第一原始驱动讯号P0’(讯号形式类似图3所示的脉冲形式)。本实施例的控制器170可对此些第一原始驱动讯号P0’进行除频，以获得多个第一驱动讯号P0，其中相邻两第一驱动讯号P0之间的周期T0表示受驱动的色轮130)转一圈的周期，如图3所示。

此外，第一参考讯号V0可以是影像同步讯号(V-sync)或控制器170内部所产生的初始讯号(sequence start)等，其中影像同步讯号可来自于与投影机100电性连接的外部电子装置，如电脑等，即第一参考讯号V0可为与投影机100电性连接的电子装置对画面的同步讯号。此外，第一参考讯号V0也可以是标记元件120或色轮130转动一圈的周期，如后图5的第一色轮讯号S0。

在步骤S130中，请同时参考图4，其绘示依照本发明实施例的在第二更新频率f1时的第二驱动讯号P1及第二参考讯号V1的示意图。控制器170回应画面的更新频率调整至第二更新频率f1，侦测第二驱动讯号P1与第二参考讯号V1之间的第二时间差Sw1。此外，画面更新频率可由使用者手动改变设定或基于画面本身的预设值而调整。

在画面更新频率调整后，第一侦测器160可侦测驱动器150转动时的反向电动势零交越点(本文称为第二原始驱动讯号P1’)。依据驱动器150的构造而定，在色轮130转一圈的周期中，第一侦测器160可产生多个(两个以上)的第二原始驱动讯号P1’(讯号形式类似图4所示的脉冲形式)。本实施例的控制器170可对此些第二原始驱动讯号P1’进行除频，以获得多个第二驱动讯号P1，其中相邻两第二驱动讯号P1之间的周期T1表示受驱动的色轮130转一圈的周期，如图4所示。此外，第二参考讯号V1可类似第一参考讯号V0，于此不再赘述。或者，第二参考讯号V1也可以是标记元件120或色轮130转动一圈的周期，如后图6的第二色轮讯号S1。第一次取的第一参考讯号V0与第二次取的第二参考讯号V1例如是属于同一讯号种类。

在步骤S140中，控制器170可依据下式(1)计算而得到一相位补偿值Δθ，其中ω₀表示色轮130在第一更新频率f0时的第一角速度，而ω₁表示色轮130在第二更新频率f1时的第二角速度。第一角速度ω₀及第二角速度ω₁可由控制器170(驱动器150的转速可由控制器170控制，因此可由控制器170得知角速度)得知，例如可由图5的第一色轮讯号S0获得第一角速度ω₀，而由图6的第二色轮讯号S1获得第二角速度ω₁。

Δθ＝ω₀S_w0-ω₁S_w1...............................(1)

在步骤S150中，控制器170将相位补偿值Δθ调整至0或接近0。例如，控制器170可调整第二时间差Sw1的值，直到相位补偿值Δθ为0。当相位补偿值Δθ调整至等于0或接近0时，色轮130在第一更新频率f0及第二更新频率f1时的实际转动角度不变或几乎不变，可减少投影机100投射出的显示画面的失真度。

此外，式(1)的相位补偿值Δθ可采用下式(2)～(7)推得，以下进一步举例说明。

请参照图5及图6，图5绘示依照本发明实施例的在第一更新频率f0时的第一参考讯号V0及第一色轮讯号S0的示意图，而图6绘示依照本发明实施例的在第二更新频率f1时的第二参考讯号V1及第二色轮讯号S1的示意图。

在控制上，即使画面更新频率由第一更新频率f0变换至第二更新频率f1，仍希望对于同一画面而言，色轮130在第一更新频率f0及第二更新频率f1时的转动角度是不变的，如下式(2)所示。式(2)中，θ_0,f0为控制器170依据图5的数个第一色轮讯号S0所计算出的色轮130的第一转动角度，而θ_1,f1为控制器170依据图6的数个第二色轮讯号S1所计算出的色轮130的第二转动角度。

θ_0,f0＝θ_1,f1.......................................................(2)

第一转动角度θ_0,f0等于w₀(t_wo+t_s+t_c)，而第二转动角度θ_1,f1等于w₁(t_w1+t_s+t_c)，据此可改写式(2)为下式(3)。

w₀(t_wo+t_s+t_c)＝w₁(t_w1+t_s+t_c)........................(3)

在式(3)中，请同时参考图5，t_w0表示第一参考讯号V0与第一色轮讯号S0的时间差。请同时参考图6，t_w1表示第二参考讯号V1与第二色轮讯号S1的时间差。t_s表示第二侦测器180的讯号延迟时间差，而t_c表示系统电路190的讯号延迟时间差。第一色轮讯号S0及第二色轮讯号S1可由第二侦测器180测得。图5的第一色轮讯号S0及图6的第二色轮讯号S1为控制器170在收到第二侦测器180的发出讯号后才呈现出的讯号分布，其无可避免地包含了第二侦测器180与控制器170在传输过程间可能发生的任何讯号延迟因素，如讯号延迟时间差t_s及t_c的延迟因素。

上式(3)可改写成下式(4)，以获得Δθ＝(w₀-w₁)(t_s+t_c)。讯号延迟时间差t_s及t_c会导致控制器170控制色轮130转动时的角度偏差，致使光线L1经过偏差的色轮130后投射出一失真画面。因此，当画面更新频率由第一更新频率f0变换至第二更新频率f1时，若能将(w₀-w₁)(t_s+t_c)调整至0或接近0，则能避免或改善失真问题。

(w₁t_w1-w₀t_w0)＝Δθ＝(w₀-w₁)(t_s+t_c)..........(4)

然而，控制器170并无法获知讯号延迟时间差t_s及t_c，因此也无法通过上式(4)计算出相位补偿值Δθ。不过，在本发明实施例中可通过驱动器150的驱动讯号(如第一驱动讯号P0及第二驱动讯号P1)获得可控制的相位补偿值Δθ，如下进一步说明。

如下式(5)所示，θ_p0,f0系控制器170依据图3的数个第一驱动讯号P0所计算出的转轴140的第三转动角度(等同于色轮130的转动角度)，而θ_p1,f1系控制器170依据图4的数个第二驱动讯号P1所计算出的转轴140的第四转动角度(等同于色轮130的转动角度)。

θ_p0,f0＝θ_p1,f1......................................................(5)

转轴140的第三转动角度θ_p0,f0等于w₀(t_w0+S_w0)，而转轴140的第四转动角度θ_p1,f1等于w₁(t_w1+S_w1)，据此可将式(5)改写成下式(6)，而式(6)可进一步改写成下式(7)。

w₀(t_w0+S_w0)＝w₁(t_w1+S_w1)...........................(6)

(w₁t_w1-w₀t_w0)＝Δθ＝ω₀S_w0-ω₁S_w1..............(7)

在比较上式(7)及上式(4)后，可得知上式(1)的Δθ＝ω₀S_w0-ω₁S_w1，其中的相位补偿值ω₀S_w0-ω₁S_w1与讯号延迟时间差t_s及t_c无关，再加上第一角速度ω₀、第二角速度ω₁、第一时间差Sw0及第二时间差Sw1的数值可通过前述方式得知，因此控制器170能通过调整第一时间差S_w0或第二时间差S_w1，而将上式(1)的相位补偿值Δθ调整至0或接近0。换言之，相较于式(4)的相位补偿值Δθ＝(w₀-w₁)(t_s+t_c)，式(1)的相位补偿值Δθ＝ω₀S_w0-ω₁S_w1可控制的，因此控制器170能通过调整式(1)的相位补偿值Δθ而改善现有技术的失真问题。本发明实施例的调整方式例如是通过软体调整或通过讯号控制方式调整，因此能快速地将式(1)的相位补偿值Δθ调整至0或接近0。

特别地，当投影机100包含数个色轮时，其投影画面对于色轮的转动角度偏差量更为敏感。由于本发明实施例的式(1)的相位补偿值Δθ可控制的，因此即使投影机100包含多个色轮，仍能快速地调整式(1)的相位补偿值Δθ，而能避免投影画面色彩的失真或改善投影画面色彩的失真度，使投影机100如同具有高精度分光系统的投影装置。此外，在一实施例中，亦可依据图3的数个第一驱动讯号P0及图4的数个第二驱动讯号P1计算得知色轮130的运转资讯，如转速、周期等，此资讯可提供给控制器170作为其它控制之用，不限于只能由第二侦测器180的色轮讯号得知。在另一实施例中，控制器170可比对图3及图4的驱动讯号与图5及图6的色轮讯号，以评估或校正第二侦测器180的侦测精度。

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。

Claims (9)

1.一种投影机的色轮相位补偿方法，其特征在于，包括：

提供一投影机，该投影机用以投射出画面,该投影机包括第一侦测器、色轮、驱动器及控制器，该驱动器用以驱动该色轮转动；

在该画面的更新频率为第一更新频率时，该控制器决定该驱动器的第一驱动讯号与第一参考讯号之间的第一时间差，其中该第一驱动讯号由该第一侦测器获得；

回应该画面的更新频率调整至第二更新频率，该控制器决定第二驱动讯号与第二参考讯号之间的第二时间差，其中该第二驱动讯号系由该第一侦测器获得；

该控制器依据下式(1)计算相位补偿值△θ，其中ω₀表示该色轮在该第一更新频率时的第一角速度，ω₁表示该色轮在该第二更新频率时的第二角速度，Sw0表示该第一时间差，而Sw1表示该第二时间差；

△θ＝ω₀S_w0-ω₁S_w1..................................................(1)

该控制器通过调整该第一时间差的值或者该第二时间差的值将该相位补偿值调整至0。

2.如权利要求1所述的色轮相位补偿方法，其特征在于，在该控制器决定该驱动器的该第一驱动讯号与该第一参考讯号之间的该第一时间差的步骤前；该色轮相位补偿方法还包括：

对该驱动器的多个第一原始驱动讯号进行除频，以获得多个该第一驱动讯号，其中相邻两该第一驱动讯号之间的周期表示该驱动器转一圈的周期。

3.如权利要求2所述的色轮相位补偿方法，其特征在于，在该控制器决定该驱动器的该第二驱动讯号与该第二参考讯号之间的该第二时间差的步骤前；该色轮相位补偿方法还包括：

对该驱动器的多个第二原始驱动讯号进行除频，以获得多个该第二驱动讯号，其中相邻两该第二驱动讯号之间的周期表示该驱动器转一圈的周期。

4.如权利要求1所述的色轮相位补偿方法，其特征在于，该第一侦测器为反向电动势侦测器，该第一驱动讯号及该第二驱动讯号为该驱动器运转时的反向电动势的讯号。

5.如权利要求1所述的色轮相位补偿方法，其特征在于，该第一参考讯号及该第二参考讯号为与该投影机电性连接的电子装置对该画面的同步讯号。

6.如权利要求1所述的色轮相位补偿方法，其特征在于，该投影机还包括第二侦测器及配置在该色轮上的标记元件，该第二侦测器用以侦测该色轮转动时该标记元件转动一圈的周期；其中相邻两该第一参考讯号之间的周期以及相邻两该第二参考讯号之间的周期表示该标记元件转动一圈的周期。

7.一种投影机，用以投射画面，其特征在于，该投影机包括：

第一侦测器；

色轮；

驱动器，用以驱动该色轮转动；

控制器，用以操作：

在该画面的更新频率为第一更新频率时，决定该驱动器的第一驱动讯号与第一参考讯号之间的第一时间差，其中该第一驱动讯号由该第一侦测器获得；

回应该画面的更新频率调整至第二更新频率，决定第二驱动讯号与第二参考讯号之间的第二时间差，其中该第二驱动讯号由该第一侦测器获得；

依据下式(1)计算相位补偿值△θ，其中ω₀表示该色轮在该第一更新频率时的第一角速度，ω₁表示该色轮在该第二更新频率时的第二角速度，Sw0表示该第一时间差，而Sw1表示该第二时间差；

△θ＝ω₀S_w0-ω₁S_w1..................................................(1)

通过调整该第一时间差的值或者该第二时间差的值将该相位补偿值调整至0。

8.如权利要求7所述的投影机，其特征在于，该控制器还用以操作：

在决定该驱动器的该第一驱动讯号与该第一参考讯号之间的该第一时间差的步骤前，对该驱动器的多个第一原始驱动讯号进行除频，以获得多个该第一驱动讯号，其中相邻两该第一驱动讯号之间的周期表示该驱动器转一圈的周期。

9.如权利要求8所述的投影机，其特征在于，该控制器还用以操作：

在决定该驱动器的该第二驱动讯号与该第二参考讯号之间的该第二时间差的步骤前，对该驱动器的多个第二原始驱动讯号进行除频，以获得多个该第二驱动讯号，其中相邻两该第二驱动讯号之间的周期表示该驱动器转一圈的周期。