TW201828694A - 色輪相位補償方法及應用其之投影機 - Google Patents

Abstract

色輪相位補償方法包括以下步驟。首先，提供投影機，投影機包括偵測器、色輪、驅動器及控制器。然後，在畫面的更新頻率為第一更新頻率時，控制器決定驅動器的一第一驅動訊號與一第一參考訊號之間的第一時間差。然後，當畫面更新頻率為一第二更新頻率時，控制器決定第二驅動訊號與第二參考訊號之間的第二時間差。然後，控制器依據公式△θ=ω₀ S _w0-ω₁ S _w1，計算相位補償值△θ，其中ω₀表示色輪在第一更新頻率時的第一角速度，ω₁表示色輪在第二更新頻率時的第二角速度，S_w0表示第一時間差，而S_w1表示第二時間差。然後，控制器將相位補償值調整至0。

Description

色輪相位補償方法及應用其之投影機

本發明是有關於一種色輪相位補償方法及應用其之投影機，且特別是有關於一種可補償相位差的色輪相位補償方法及應用其之投影機。

投影機用以投射一畫面於一外部屏幕上。投影機以一定的更新頻率(refresh frequency)顯示畫面，例如當更新頻率為60Hz時表示每隔1/60秒更新畫面一次。然而，當改變更新頻率時，往往因為投影機的電子元件本身的時間延遲而導致在控制色輪的轉動角度量難免會有偏差，如此將導致顯示畫面失真，例如產生色偏或顯示畫面的色彩並非預期色彩。

因此，本發明提出一種色輪相位補償方法及應用其之投影機，可改善習知問題。

根據本發明之一實施例，提出一種色輪相位補償方法。色輪相位補償方法包括以下步驟。提供一投影機，投影機用 以投射出一畫面且包括一第一偵測器、一色輪、一驅動器及一控制器，驅動器用以驅動色輪轉動；在畫面的更新頻率為第一更新頻率時，控制器決定驅動器的一第一驅動訊號與一第一參考訊號之間的一第一時間差，其中第一驅動訊號係由第一偵測器獲得；回應畫面的更新頻率調整至一第二更新頻率，控制器決定一第二驅動訊號與一第二參考訊號之間的一第二時間差，其中第二驅動訊號係由第一偵測器獲得；控制器依據下式(1)計算一相位補償值△θ，其中ω₀表示色輪在第一更新頻率時的一第一角速度，ω₁表示色輪在第二更新頻率時的一第二角速度，S_w0表示第一時間差，而S_w1表示第二時間差，△θ=ω₀ S _w0-ω₁ S _w1......(1)；以及，控制器將相位補償值調整至0。

根據本發明之另一實施例，提出一種投影機。投影機用以投射一畫面且包括一第一偵測器、一色輪、一驅動器及一控制器。驅動器用以驅動色輪轉動。控制器用以操作在：在畫面的更新頻率為第一更新頻率時，決定驅動器的一第一驅動訊號與一第一參考訊號之間的一第一時間差，其中第一驅動訊號係由第一偵測器獲得；回應畫面的更新頻率調整至一第二更新頻率，決定一第二驅動訊號與一第二參考訊號之間的一第二時間差，其中第二驅動訊號係由第一偵測器獲得；依據下式(1)計算一相位補償值△θ，其中ω₀表示色輪在第一更新頻率時的一第一角速度，ω₁表示色輪在第二更新頻率時的一第二角速度，S_w0表示第一時間差，而S_w1表示第二時間差，△θ=ω₀ S _w0-ω₁ S _w1.........(1)；以及，將相 位補償值調整至0。

為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

100‧‧‧投影機

110‧‧‧光源

120‧‧‧標記元件

130‧‧‧色輪

140‧‧‧轉軸

150‧‧‧驅動器

160‧‧‧第一偵測器

170‧‧‧控制器

180‧‧‧第二偵測器

△θ‧‧‧相位補償值

θ_0,f0‧‧‧第一轉動角度

θ_1,f1‧‧‧第二轉動角度

θ _p0,f0‧‧‧第三轉動角度

θ _p1,f1‧‧‧第四轉動角度

f₀‧‧‧第一更新頻率

f₁‧‧‧第二更新頻率

P₀‧‧‧第一驅動訊號

P₀’‧‧‧第一原始驅動訊號

P₁‧‧‧第二驅動訊號

P₁’‧‧‧第二原始驅動訊號

S_w0‧‧‧第一時間差

S_w1‧‧‧第二時間差

S₀‧‧‧第一色輪訊號

S₁‧‧‧第二色輪訊號

S110~S150‧‧‧步驟

T₀、T₁‧‧‧周期

t _w0、t _w1‧‧‧時間差

t _s 、t _c ‧‧‧訊號延遲時間差

V₀‧‧‧第一參考訊號

V₁‧‧‧第二參考訊號

ω₁‧‧‧第一角速度

ω₂‧‧‧第二角速度

第1圖繪示依照本發明一實施例之投影機的功能方塊圖。

第2圖繪示依照本發明一實施例之色輪相位補償方法的流程圖。

第3圖繪示依照本發明一實施例之在第一更新頻率時的第一驅動訊號及第一參考訊號的示意圖。

第4圖繪示依照本發明一實施例之在第二更新頻率時的第二驅動訊號及第二參考訊號的示意圖。

第5圖繪示依照本發明一實施例之在第一更新頻率時的第一參考訊號及第一色輪訊號的示意圖。

第6圖繪示依照本發明一實施例之在第二更新頻率時的第二參考訊號及第二色輪訊號的示意圖。

請參照第1及2圖，第1圖繪示依照本發明一實施例之投影機100的功能方塊圖，第2圖繪示依照本發明一實施例之色輪相位補償方法的流程圖。

在步驟S110中，如第1圖所示，提供一投影機100。投影機100包括光源110、標記元件120、色輪130、轉軸140、 驅動器150、第一偵測器160、控制器170、第二偵測器180及系統電路190。

光源110可發出光線L1穿過色輪110，然後經由一光路(未繪示)上的光學元件(未繪示)後往外投射出一畫面。標記元件120可配置在連接於色輪130的轉軸140上。標記元件120例如是光吸收器，如紅外光吸收器，其可吸收第二偵測器180發出的光線L2。色輪130與轉軸140彼此固定，而驅動器150連接轉軸140，使在驅動器150的驅動下，轉軸140可帶動色輪130連動。驅動器150例如是馬達模組。第二偵測器180例如是光偵測器(Optical sensor)。第二偵測器180與標記元件120可沿轉軸140的同一徑向配置，使當轉軸140每轉動一圈時，第二偵測器180與標記元件120沿徑向相對應。在另一實施例中，第二偵測器180例如是霍爾效應感測器(Hall Sensor)。

第二偵測器180持續朝轉軸140方向發出光線L2，如紅外光。當光線L2入射至標記元件120以外的部分時，光線L2可自轉軸140反射回第二偵測器180。但當光線L2入射至標記元件120時會被標記元件120吸收而不會反射回第二偵測器180。當第二偵測器180未收到光線L2的反射時，可發出一脈衝訊號(如後第5圖之第一色輪訊號S₀及第6圖之第二色輪訊號S₁)。換言之，當標記元件120每轉一圈，第二偵測器180就發出一脈衝訊號。透過此設計，第二偵測器180可偵測色輪130轉動時標記元件120轉動一圈的週期，此等同於色輪130轉一圈的週期。控 制器170依據此些脈衝訊號的時間差可計算出色輪130的轉速、週期等運轉資訊。

在步驟S120中，請同時參考第3圖，其繪示依照本發明一實施例之在第一更新頻率f₀時的第一驅動訊號P₀及第一參考訊號V₀的示意圖。在畫面的更新頻率為第一更新頻率f₀時，控制器170偵測驅動器150的第一驅動訊號P₀與第一參考訊號V₀之間的第一時間差S_w0。

舉例來說，第一偵測器160例如是反向電動勢偵測器，其可偵測驅動器150轉動時的反向電動勢零交越點(Back EMF Zero crossing)(本文稱為第一原始驅動訊號P₀’)。第一偵測器160可裝配在驅動器150外部，或配置在驅動器150內部，或與驅動器150整合成單一部件。依據驅動器150的構造而定，在色輪130轉一圈的週期中，第一偵測器160可產生二個以上的第一原始驅動訊號P₀’(訊號形式類似第3圖所示的脈衝形式)。本實施例的控制器170可對此些第一原始驅動訊號P₀’進行除頻，讓相鄰二第一驅動訊號P₀之間的周期T₀表示受驅動的色輪130轉一圈的週期，如第3圖所示。

此外，第一參考訊號V₀可以是影像同步訊號(V-sync)或控制器170內部所產生之初始訊號(sequence start)等，其中影像同步訊號可來自於與投影機100電性連接的外部電子裝置，如電腦等。此外，第一參考訊號V₀也可以是標記元件120或色輪130轉動一圈的週期，如後第5圖之第一色輪訊號S₀。

在步驟S130中，請同時參考第4圖，其繪示依照本發明一實施例之在第二更新頻率f₁時的第二驅動訊號P₁及第二參考訊號V₁的示意圖。控制器170回應畫面的更新頻率調整至第二更新頻率f₁，偵測第二驅動訊號P₁與第二參考訊號V₁之間的一第二時間差S_w1。此外，畫面更新頻率可由使用者手動改變設定或基於畫面本身的預設值而調整。

在畫面更新頻率調整後，第一偵測器160可偵測驅動器150轉動時的反向電動勢零交越點(本文稱為第二原始驅動訊號P₁’)。依據驅動器150的構造而定，在色輪130轉一圈的週期中，第一偵測器160可產生二個以上的第二原始驅動訊號P₁’(訊號形式類似第4圖所示的脈衝形式)。本實施例的控制器170可對此些第二原始驅動訊號P₁’進行除頻，讓相鄰二第二驅動訊號P₁之間的周期T₁表示受驅動的色輪130轉一圈的週期，如第4圖所示。此外，第二參考訊號V₁可類似第一參考訊號V₀，於此不再贅述。或者，第二參考訊號V₁也可以是標記元件120或色輪130轉動一圈的週期，如後第6圖之第二色輪訊號S₁。第一次取的第一參考訊號V₀與第二次取的第二參考訊號V₁例如是屬於同一訊號種類。

在步驟S140中，控制器170可依據下式(1)計算而得到一相位補償值△θ，其中ω₀表示色輪130在第一更新頻率f₀時的一第一角速度，而ω₁表示色輪130在第二更新頻率f₁時的第二角速度。第一角速度ω₁及第二角速度ω₂可由控制器170(驅動 器150的轉速可由控制器170控制，因此可由控制器170得知角速度)得知，例如可由第5圖之第一色輪訊號S₀獲得第一角速度ω₁，而由第6圖之第二色輪訊號S₁獲得第二角速度ω₂。

△θ=ω₀ S _w0-ω₁ S _w1...............................(1)

在步驟S150中，控制器170將相位補償值△θ調整至0或接近0。例如，控制器170可調整第二時間差S_w1的值，直到相位補償值△θ為0。當相位補償值△θ調整至等於0或接近0時，色輪130在第一更新頻率f₀及第二更新頻率f₁時的實際轉動角度不變或幾乎不變，可減少投影機100投射出的顯示畫面的失真度。

此外，式(1)的相位補償值△θ可採用下式(2)~(7)推得，以下進一步舉例說明。

請參照第5及6圖，第5圖繪示依照本發明一實施例之在第一更新頻率f₀時的第一參考訊號V₀及第一色輪訊號S₀的示意圖，而第6圖繪示依照本發明一實施例之在第二更新頻率f₁時的第二參考訊號V₁及第二色輪訊號S₁的示意圖。

在控制上，即使畫面更新頻率由第一更新頻率f₀變換至第二更新頻率f₁，仍希望對於同一畫面而言，色輪130在第一更新頻率f₀及第二更新頻率f₁時的轉動角度是不變的，如下式(2)所示。式(2)中，θ_0,f0係控制器170依據第5圖的數個第一色輪訊號S₀所計算出的色輪130的第一轉動角度，而θ_1,f1係控制器170依據第6圖的數個第二色輪訊號S₁所計算出的色輪130的第二轉 動角度。

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

第一轉動角度θ_0,f0等於w ₀(t _wo +t _s +t _c )，而第二轉動角度θ_1,f1等於w ₁(t _w1+t _s +t _c )，據此可改寫式(2)為下式(3)。

w ₀(t _wo +t _s +t _c )=w ₁(t _w1+t _s +t _c )........................(3)

在式(3)中，請同時參考第5圖，t _w0表示第一參考訊號V₀與第一色輪訊號S₀的時間差。請同時參考第6圖，t _w1表示第二參考訊號V₁與第二色輪訊號S₁的時間差。t _s 表示第二偵測器180的訊號延遲時間差，而t _c 表示系統電路190的訊號延遲時間差。第一色輪訊號S₀及第二色輪訊號S₁可由第二偵測器180測得。第5圖之第一色輪訊號S₀及第6圖之第二色輪訊號S₁為控制器170在收到第二偵測器180的發出訊號後才呈現出的訊號分佈，其無可避免地包含了第二偵測器180與控制器170在傳輸過程間可能發生的任何訊號延遲因素，如訊號延遲時間差t _s 及t _c 的延遲因素。

上式(3)可改寫成下式(4)，以獲得△θ=(w ₀-w ₁)(t _s +t _c )。訊號延遲時間差t _s 及t _c 會導致控制器170控制色輪130轉動時的角度偏差，致使光線L1經過偏差的色輪130後投射出一失真畫面。因此，當畫面更新頻率由第一更新頻率f₀變換至第二更新頻率f₁時，若能將(w ₀-w ₁)(t _s +t _c )調整至0或接近0，則能避免或改善失真問題。

(w ₁ t _w1-w ₀ t _w0)=△θ=(w ₀-w ₁)(t _s +t _c )..........(4)

然而，控制器170並無法獲知訊號延遲時間差t _s 及t _c ，因此也無法透過上式(4)計算出相位補償值△θ。不過，在本發明一實施例中可透過驅動器150的驅動訊號(如第一驅動訊號P₀及第二驅動訊號P₁)獲得可控制的相位補償值△θ，如下進一步說明。

如下式(5)所示，θ _p0,f0係控制器170依據第3圖之數個第一驅動訊號P₀所計算出的轉軸140的第三轉動角度(等同於色輪130的轉動角度)，而θ _p1,f1係控制器170依據第4圖之數個第二驅動訊號P₁所計算出的轉軸140的第四轉動角度(等同於色輪130的轉動角度)。

θ _p0,f0=θ _p1,f1......................................................(5)

轉軸140的第三轉動角度θ _p0,f0等於w ₀(t _w0+S _w0)，而轉軸140的第四轉動角度θ _p1,f1等於w ₁(t _w1+S _w1)，據此可將式(5)改寫成下式(6)，而式(6)可進一步改寫成下式(7)。

w ₀(t _w0+S _w0)=w ₁(t _w1+S _w1)...........................(6)

(w ₁ t _w1-w ₀ t _w0)=△θ=ω₀ S _w0-ω₁ S _w1..............(7)

在比較上式(7)及上式(4)後，可得知上式(1)的△θ=ω₀ S _w0-ω₁ S _w1，其中的相位補償值ω₀ S _w0-ω₁ S _w1與訊號延遲時間差t _s 及t _c 無關，再加上第一角速度ω₀、第二角速度ω₁、第一時間差S_w0及第二時間差S_w1的數值可透過前述方式得知，因此控制器170能透過調整第一時間差S _w0或第二時間差S _w1，而將上式(1)的相位補償值△θ調整至0或接近0。換言之，相較於式(4)的相位 補償值△θ=(w ₀-w ₁)(t _s +t _c )，式(1)的相位補償值△θ=ω₀ S _w0-ω₁ S _w1係可控制的，因此控制器170能透過調整式(1)的相位補償值△θ而改善習知技術的失真問題。本發明實施例的調整方式例如是透過軟體調整或透過訊號控制方式調整，因此能快速地將式(1)的相位補償值△θ調整至0或接近0。

特別地，當投影機100包含數個色輪時，其投影畫面對於色輪的轉動角度偏差量更為敏感。由於本發明實施例之式(1)的相位補償值△θ係可控制的，因此即使投影機100包含多個色輪，仍能快速地調整式(1)的相位補償值△θ，而能避免投影畫面色彩的失真或改善投影畫面色彩的失真度，使投影機100如同具有高精度分光系統的投影裝置。此外，在一實施例中，亦可依據第3圖之數個第一驅動訊號P₀及第4圖之數個第二驅動訊號P₁計算得知色輪130的運轉資訊，如轉速、週期等，此資訊可提供給控制器170作為其它控制之用，不限於只能由第二偵測器180的色輪訊號得知。在另一實施例中，控制器170可比對第3及4圖的驅動訊號與第5及6圖的色輪訊號，以評估或校正第二偵測器180的偵測精度。

綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (10)

1. 一種投影機的色輪相位補償方法，包括：提供一投影機，該投影機用以投射出一畫面且包括一第一偵測器、一色輪、一驅動器及一控制器，該驅動器用以驅動該色輪轉動；在該畫面的更新頻率為該第一更新頻率時，該控制器決定該驅動器的一第一驅動訊號與一第一參考訊號之間的一第一時間差，其中該第一驅動訊號係由該第一偵測器獲得；回應該畫面的更新頻率調整至一第二更新頻率，該控制器決定一第二驅動訊號與一第二參考訊號之間的一第二時間差，其中該第二驅動訊號係由該第一偵測器獲得；該控制器依據下式(1)計算一相位補償值△θ，其中ω ₀表示該色輪在該第一更新頻率時的一第一角速度，ω ₁表示該色輪在該第二更新頻率時的一第二角速度，S _w0表示該第一時間差，而S _w1表示該第二時間差；△θ=ω ₀ S _w0-ω ₁ S _w1..................................................(1)該控制器將該相位補償值調整至0。
2. 如申請專利範圍第1項所述之色輪相位補償方法，其中在該控制器將該相位補償值調整至0之步驟包括：調整該第二時間差的值，直到該相位補償值為0。
3. 如申請專利範圍第1項所述之色輪相位補償方法，其中在該控制器決定該驅動器的該第一驅動訊號與該第一參考訊號之間的該第一時間差之步驟前；該色輪相位補償方法更包括：對該驅動器的複數個第一原始驅動訊號進行除頻，以獲得複數個該第一驅動訊號，其中相鄰二該第一驅動訊號之間的周期係表示受驅動之該色輪轉一圈的週期。
4. 如申請專利範圍第3項所述之色輪相位補償方法，其中在該控制器決定該驅動器的該第二驅動訊號與該第二參考訊號之間的該第二時間差之步驟前；該色輪相位補償方法更包括：對該驅動器的複數個第二原始驅動訊號進行除頻，以獲得複數個該第二驅動訊號，其中相鄰二該第二驅動訊號之間的周期係表示受驅動之該色輪轉一圈的週期。
5. 如申請專利範圍第1項所述之色輪相位補償方法，其中該第一偵測器係一反向電動勢偵測器，該第一驅動訊號及該第二驅動訊號係該驅動器運轉時的反向電動勢的訊號。
6. 如申請專利範圍第1項所述之色輪相位補償方法，其中該第一參考訊號及該第二參考訊號為一與該投影機電性連接之電子裝置對該畫面的同步訊號(V-Sync)。
7. 如申請專利範圍第1項所述之色輪相位補償方法，其中該投影機更包括一第二偵測器及一配置在該色輪上的標記元件，該第二偵測器用以偵測該色輪轉動時該標記元件轉動一圈的週期；其中相鄰二該第一參考訊號之間的周期以及係相鄰二該第二參考訊號之間的周期表示該標記元件轉動一圈的週期。
8. 一種投影機，用以投射一畫面，且包括：一第一偵測器；一色輪；一驅動器，用以驅動該色輪轉動；一控制器，用以操作在：在該畫面的更新頻率為該第一更新頻率時，決定該驅動器的一第一驅動訊號與一第一參考訊號之間的一第一時間差，其中該第一驅動訊號係由該第一偵測器獲得；回應該畫面的更新頻率調整至一第二更新頻率，決定一第二驅動訊號與一第二參考訊號之間的一第二時間差，其中該第二驅動訊號係由該第一偵測器獲得；依據下式(1)計算一相位補償值△θ，其中ω ₀表示該色輪在該第一更新頻率時的一第一角速度，ω ₁表示該色輪在該第二更新頻率時的一第二角速度，S _w0表示該第一時間差，而S _w1表示該第二時間差；△θ=ω ₀ S _w0-ω ₁ S _w1..................................................(1) 將該相位補償值調整至0。
9. 如申請專利範圍第8項所述之投影機，其中該控制器更用以操作在：在決定該驅動器的該第一驅動訊號與該第一參考訊號之間的該第一時間差之步驟前，對該驅動器的複數個第一原始驅動訊號進行除頻，以獲得複數個該第一驅動訊號，其中相鄰二該第一驅動訊號之間的周期係表示受驅動之該色輪轉一圈的週期。
10. 如申請專利範圍第9項所述之投影機，其中該控制器更用以操作在：在決定該驅動器的該第二驅動訊號與該第二參考訊號之間的該第二時間差之步驟前，對該驅動器的複數個第二原始驅動訊號進行除頻，以獲得複數個該第二驅動訊號，其中相鄰二該第二驅動訊號之間的周期係表示受驅動之該色輪轉一圈的週期。