CN110967905B - 投影机、具有投影机的电子装置以及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种投影机，其可包含一发光装置、一绕射光学元件以及一可切换式漫射器。该发光装置用来产生一激光。该可切换式漫射器通过一控制信号来控制，以漫射或散射接收到的光，或者不漫射或散射该接收到的光，其中该激光穿透该绕射光学元件以及该可切换式漫射器以产生该投影机的一输出影像。

Description

投影机、具有投影机的电子装置以及控制方法
技术领域
本发明涉及一投影机，尤其涉及一种具有绕射光学元件的投影机。
背景技术
为了取得三维影像，一电子装置可使用一投影机将一特殊图样投影至一周围区域，并且使用摄影机来提取具有该特殊图样的影像，且提取到的影像通过一处理器来分析，以取得该影像的深度信息。另外，为了识别提取到的影像的内容，该电子装置可另使用一光照明器来增加环境光以使得提取到的影像更清晰。然而，设定该电子装置中的该投影机以及该光照明器可能会增加设计负担以及制造成本。
发明内容
因此，本发明的一目的在于提供一种投影机，其能被控制来充当(serve as)一图样投影机或该光照明器，以解决上述问题。
依据本发明一实施例，一投影机包含一发光装置、一绕射光学元件(diffractionoptical element,DOE)以及一可切换式漫射器(switchable diffuser)。该发光装置用来产生一激光。该可切换式漫射器通过一控制信号来控制，以漫射(diffuse)或散射(scatter)接收到的光、或者不漫射或散射该接收到的光，其中该激光穿透该绕射光学元件以及该可切换式漫射器以产生该投影机的一输出影像。
依据本发明另一实施例，一电子装置包含一投影机以及一摄影机(camera)模块。该投影机包含一发光装置、一绕射光学元件以及一可切换式漫射器。该发光装置用来产生一激光。该可切换式漫射器通过一控制信号来控制，以漫射或散射接收到的光、或者不漫射或散射该接收到的光，其中该激光穿透该绕射光学元件以及该可切换式漫射器以产生该投影机的一输出影像至一周围环境。该摄影机模块用来提取该周围环境的区域以产生影像数据。
依据本发明另一实施例，本发明提供一种投影机的控制方法，其中该投影机包含一发光装置、一绕射光学元件以及一可切换式漫射器，且该控制方法包含：接收一控制信号以控制该可切换式漫射器操作在一第一模式或一第二模式；当该可切换式漫射器被控制操作在该第一模式时，该可切换式漫射器不会漫射或散射接收到的光；以及当该可切换式漫射器被控制操作在该第二模式时，该可切换式漫射器漫射或散射该接收到的光。
附图说明
图1为依据本发明一第一实施例的一投影机的示意图。
图2为依据本发明一实施例的该投影机的一第一模式以及一第二模式的示意图。
图3为依据本发明一实施例的一可切换式漫射器的示意图。
图4为依据本发明一第二实施例的一投影机的示意图。
图5为依据本发明一第三实施例的一投影机的示意图。
图6示出本发明一实施例中的一绕射光学元件以及一透镜模块。
图7为依据本发明一第四实施例的一投影机的示意图。
图8为依据本发明一实施例的一电子装置的示意图。
图9为依据本发明另一实施例的一电子装置的示意图。
图10为依据本发明一实施例的一投影机的控制方法的流程图。
附图标记说明：
100、400、500、700 投影机
110、410、510、710 发光装置
120、420、520、720 绕射光学元件
130、430、530、730 可切换式漫射器
540、740 透镜模块
Vc 控制信号
210 物体
202、204 输出影像
610 第一基板
620 凸透镜
630 间隔物
650 第二基板
800、900 电子装置
810、910 投影机
830 摄影机模块
840 处理器
920 液晶显示面板
1000、1002、1004、
1006、1008、1010 步骤
具体实施方式
图1为依据本发明一第一实施例的投影机100的示意图。如图1所示，投影机100包含一发光装置110、一绕射光学元件120以及一可切换式漫射器130。在本实施例中，发光装置110可为一激光二极管或一垂直共振腔表面发射型激光器(vertical-cavity surface-emitting laser,VCSEL)，绕射光学元件120可被视为一图样产生器，且绕射光学元件120可被压印(imprinted)在一基板的表面上，且可切换式漫射器130通过一控制信号Vc来控制是否充当一漫射器。
在投影机100的操作中，基于可切换式漫射器130的操作，投影机100能选择性地操作为一图样产生器或一均匀照明器。一并参考图1与图2，当投影机100需要充当该图样产生器(第一模式)时，发光装置110开始产生一红外激光，且该红外激光穿透绕射光学元件120以产生具有绕射光学元件120的特殊图样的一影像，且可切换式漫射器130通过控制信号Vc来控制操作为一透明板以允许该影像穿透，且投影机100所产生的输出影像202被投影在一周围环境中的一物体210上。在投影机100的该第一模式中，因为可切换式漫射器130不会漫射或散射可切换式漫射器130所接收到的光，投影机100的输出影像202可具有绕射光学元件120的该特殊图样(例如图2中的(a)所示的小点)。在其他情况下，当投影机100需要充当该均匀照明器(第二模式)时，发光装置110开始产生该红外激光，且该红外激光穿透绕射光学元件120以产生具有该特殊图样的一影像，且可切换式漫射器130通过控制信号Vc来控制操作为漫射器以漫射或散射可切换式漫射器130所接收到的光，以使得投影机100的输出影像204为均匀的照明。在投影机100的该第二模式中，因为可切换式漫射器130漫射或散射可切换式漫射器130所接收到的光，投影机100的输出影像204不会具有绕射光学元件120的该特殊图样(例如图2中的(b))。
当投影机100操作在该第一模式时，投影机100可充当该图样产生器以将具有该特殊图样的输出影像202投影至物体210，且具有输出影像202于其上的物体210能被一摄影机模块提取以取得三维影像。当投影机100操作在该第二模式时，投影机100可充当该照明器以增加环境光(例如物体210的亮度)以使得被提取的影像更清晰。因此，由于投影机100能被控制充当该图样产生器或该照明器，具有投影机100的电子装置的设计可以更简单且更有弹性，且其制造成本可低于相关技术中具有分别的图样产生器与照明器的电子装置。
在本实施例中，可切换式漫射器130可通过图3所示的液晶装置来实施。本实施例中，可切换式漫射器130具有两个基板以及一液晶层，且可切换式漫射器130的模式可通过施加在这两个基板间的电压差来控制。例如，若可切换式漫射器130一般是透明的，则可切换式漫射器130在这两个基板之间没有电压差时可操作为该透明板(第一模式)，且可切换式漫射器130在这两个基板之间具有一适当的电压差时可操作为该漫射器(第二模式)。又例如，若可切换式漫射器130一般是不透明的，则可切换式漫射器130在这两个基板之间具有一适当的电压差时可操作为该透明板(第一模式)，且可切换式漫射器130在这两个基板之间没有电压差时可操作为该漫射器(第二模式)。
图3所示的可切换式漫射器130只是为了说明的目的，并非本发明的限制。只要可切换式漫射器130能选择性地充当该漫射器，可切换式漫射器130可通过其他元件(诸如一高分子复合材料(polymer composite)、电湿润(electrowetting)或电泳(electrophoresis)元件)来实施。
图4为依据本发明一第二实施例的投影机400的示意图。如图4所示，投影机400包含一发光装置410、一绕射光学元件420以及一可切换式漫射器430。在本实施例中，发光装置410可为一激光二极管或一垂直共振腔表面发射型激光器，绕射光学元件420可被视为一图样产生器，且可切换式漫射器430通过一控制信号Vc来控制是否充当一漫射器。
在投影机400的操作中，基于可切换式漫射器430的操作，投影机400能选择性地操作为一图样产生器或一均匀照明器。投影机400与图1所示的投影机100类似，且投影机400与100之间的差异仅在于绕射光学元件420与可切换式漫射器430的位置。由于本领域技术人员在阅读第1至3图的实施例后应了解投影机400的操作，相关细节在此不赘述。
图5为依据本发明一第三实施例的投影机500的示意图。如图5所示，投影机500包含一发光装置510、一绕射光学元件520、一可切换式漫射器530以及一透镜模块540。在本实施例中，发光装置510可为一激光二极管或一垂直共振腔表面发射型激光器，绕射光学元件520可被视为一图样产生器，且可切换式漫射器530通过一控制信号Vc来控制是否充当一漫射器。
在投影机500的操作中，基于可切换式漫射器530的操作，投影机500能选择性地操作为一图样产生器或一均匀照明器。投影机500与图1所示的投影机100类似，且投影机500与100之间的差异仅在于投影机500还具有位于发光装置510与绕射光学元件520之间的透镜模块540。由于本领域技术人员在阅读第1至3图的实施例后应了解投影机500的操作，相关细节在此不赘述。
在图5所示的实施例中，绕射光学元件以及透镜模块540可被制造在一起，例如，绕射光学元件520可被压印在透镜模块540的一基板的表面上。图6示出本发明一实施例中的绕射光学元件520以及透镜模块540。如图6所示，透镜模块540包含一第一基板610、压印在第一基板610表面上的一凸透镜620、一第二基板650、一间隔物630，其中绕射光学元件520可被压印在第二基板650的表面上(例如上表面与下表面中的任一者)。
图7为依据本发明一第四实施例的投影机700的示意图。如图7所示，投影机700包含一发光装置710、一绕射光学元件720、一可切换式漫射器730以及一透镜模块740。在本实施例中，发光装置710可为一激光二极管或一垂直共振腔表面发射型激光器，绕射光学元件720可被视为一图样产生器，且可切换式漫射器730通过一控制信号Vc来控制是否充当一漫射器。
在投影机700的操作中，基于可切换式漫射器730的操作，投影机700能选择性地操作为一图样产生器或一均匀照明器。投影机700与图5所示的投影机500类似，且投影机700与500之间的差异仅在于绕射光学元件720与可切换式漫射器730的位置。由于本领域技术人员在阅读第1至3图与图5的实施例后应了解投影机700的操作，相关细节在此不赘述。
在其他实施例中，该透镜模块可与该可切换式漫射器一同制造，例如，图7所示的透镜模块740可被制造在可切换式漫射器730的一基板的表面上，或者，图1所示的可切换式漫射器130可具有一透镜模块制造于其上。
图8为依据本发明一实施例的电子装置800的示意图。如图8所示，电子装置800为一智能手机，且电子装置800包含一投影机810、一摄影机模块830以及一处理器840。在本实施例中，投影机810可为投影机100、400、500与700中的任一者，且嵌(embedded)在电子装置800的背侧，且投影机810用来投影一红外输出影像(其可具有该特殊图样或不具有该特殊图样)至一周围环境的区域。接着，摄影机模块830提取该周围环境的区域以产生影像数据。最后，当该红外输出影像具有该特殊图样时(第一模式)，处理器840分析该影像数据以取得该影像数据的深度信息以产生一三维影像，而当该红外输出影像充当该均匀照明时(第二模式)，处理器840则不会分析该影像数据以取得该影像数据的深度信息。
在一实施例中，投影机810在该第一模式前可被控制操作在该第二模式。尤其是，投影机810可被控制来投影该均匀照明以使该物体变亮，且处理器840可识别摄影机模块830所提取到的影像数据中的该物体；接着投影机810被控制来投影具有该特殊图样的输出影像以供处理器840分析该影像数据，以取得该影像数据的深度信息。在另一实施例中，投影机810可被控制为交替地操作在该第一模式以及第二模式。
在图8所示的实施例中，投影机810嵌在电子装置800的背侧。然而，在图9所示的另一实施例中，该投影机位于该电子装置的正面，且该投影机可与一液晶显示面板整合在一起。如图9所示，电子装置900包含至少一投影机910以及一液晶显示面板920，其中投影机910可为投影机100、400、500与700中的任一者，且投影机910的可切换式漫射器通过该液晶显示面板的一部分来实施。
图10为依据本发明一实施例的一投影机的控制方法的流程图。参考图1至图10，其工作流程如下：
步骤1000：流程开始。
步骤1002：接收一控制信号以控制该可切换式漫射器操作在一第一模式或一第二模式；若该可切换式漫射器操作在该第一模式，流程进入步骤1004；且若该可切换式漫射器操作在该第二模式，流程进入步骤1008。
步骤1004：控制该可切换式漫射器不要漫射或散射所接收到的光。
步骤1006：投影具有该特殊图样的该输出影像以供该三维影像的产生之用。
步骤1008：控制该可切换式漫射器漫射或散射所接收到的光。
步骤1010：投影该输出影像使其充当该均匀照明。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请权利要求范围所做的均等变化与修饰，均应属本发明的涵盖范围。

Claims (13)

1.一投影机，包含：
一发光装置，用来产生一激光；
一绕射光学元件；以及
一可切换式漫射器，其中该可切换式漫射器通过一控制信号来控制，以漫射或散射接收到的光、或者不漫射或散射该接收到的光；
其中该激光穿透该绕射光学元件以及该可切换式漫射器以产生该投影机的一输出影像，
其中该可切换式漫射器通过该控制信号来控制，以具有一第一模式或一第二模式，且若该可切换式漫射器操作在该第一模式，该接收到的光直接地穿透该可切换式漫射器而不会被该可切换式漫射器漫射或散射；而若该可切换式漫射器操作在该第二模式，该可切换式漫射器漫射或散射该接收到的光，并且该投影机被控制为交替地操作在该第一模式以及该第二模式，
其中该绕射光学元件具有一特定图样，且若该可切换式漫射器操作在该第一模式，该投影机的该输出影像具有该特定图样，以供一处理器分析一影像数据，以取得该影像数据的深度信息；以及若该可切换式漫射器操作在该第二模式，该投影机的该输出影像充当均匀的照明。
2.如权利要求1所述的投影机，其中该激光穿透该绕射光学元件以产生一影像，且该影像穿透该可切换式漫射器以产生该投影机的该输出影像。
3.如权利要求2所述的投影机，还包含位于该发光装置与该绕射光学元件之间的一透镜模块。
4.如权利要求1所述的投影机，其中该激光穿透该可切换式漫射器以产生一影像，且该影像穿透该绕射光学元件以产生该投影机的该输出影像。
5.如权利要求4所述的投影机，还包含位于该发光装置与该可切换式漫射器之间的一透镜模块。
6.如权利要求1所述的投影机，还包含：
一透镜模块，其中该绕射光学元件压印在该透镜模块的一基板的表面上。
7.如权利要求1所述的投影机，其中该可切换式漫射器通过一液晶、一高分子复合材料、电湿润或电泳元件来实施。
8.如权利要求1所述的投影机，其中该投影机建置在具有一液晶显示面板的一电子装置中，且该液晶显示面板的一部分充当该可切换式漫射器。
9.一种电子装置，包含：
一投影机，包含：
一发光装置，用来产生一激光；
一绕射光学元件；以及
一可切换式漫射器，其中该可切换式漫射器通过一控制信号来控制，以漫射或散射接收到的光、或者不漫射或散射该接收到的光；其中该激光穿透该绕射光学元件以及该可切换式漫射器以产生该投影机的一输出影像至一周围环境；以及
一摄影机模块，用来提取该周围环境的区域以产生影像数据，
其中该可切换式漫射器通过该控制信号来控制，以具有一第一模式或一第二模式，且若该可切换式漫射器操作在该第一模式，该接收到的光直接地穿透该可切换式漫射器而不会被该可切换式漫射器漫射或散射；而若该可切换式漫射器操作在该第二模式，该可切换式漫射器漫射或散射该接收到的光，并且该投影机被控制为交替地操作在该第一模式以及该第二模式，
其中该绕射光学元件具有一特定图样，且若该可切换式漫射器操作在该第一模式，该投影机的该输出影像具有该特定图样；以及若该可切换式漫射器操作在该第二模式，该投影机的该输出影像充当均匀的照明，
该电子装置还包含：
一处理器，耦接至该摄影机模块，其中若该可切换式漫射器操作在该第一模式，该处理器分析该影像数据以取得该影像数据的深度信息。
10.如权利要求9所述的电子装置，其中若该可切换式漫射器操作在该第二模式，该处理器不会被设置来取得该影像数据的该深度信息。
11.如权利要求9所述的电子装置，还包含：
一液晶显示面板，其中该液晶显示面板的一部分充当该可切换式漫射器。
12.一种投影机的控制方法，其中该投影机包含一发光装置、一绕射光学元件以及一可切换式漫射器，且该控制方法包含：
接收一控制信号以控制该可切换式漫射器操作在一第一模式或一第二模式；
当该可切换式漫射器被控制操作在该第一模式时，该可切换式漫射器不会漫射或散射接收到的光，并且该投影机的一输出影像具有一特定图样，以供一处理器分析一影像数据，以取得该影像数据的深度信息；以及
当该可切换式漫射器被控制操作在该第二模式时，该可切换式漫射器漫射或散射该接收到的光，
其中该投影机被控制为交替地操作在该第一模式以及该第二模式。
13.如权利要求12所述的控制方法，其中该绕射光学元件具有一特定图样，一激光穿透该绕射光学元件以及该可切换式漫射器以产生该投影机的一输出影像，且该控制方法还包含：
当该可切换式漫射器操作在该第一模式，产生该投影机的该输出影像，其具有该特定图样；以及
当该可切换式漫射器操作在该第二模式，该投影机的该输出影像充当均匀的照明。
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