1306538 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種對焦方法及對焦系統，特 一種投影機自動對焦方法及對m 曰 【先前技術】 如圖1、2所不，為習知―種運用於投影機的自動對焦 裝置與方法（發明專利公告第426812號），該自動對焦^ 法所知用的-對焦裝置包含一影像感測器（、一與該影像感 測器1電連接的數位訊號處理器2、-與該數位訊號處理琴 2電連接的微處理器3、—與該微處理器3電連接的步進馬 達4’及-可被該步進馬達4驅動的投射鏡頭$。該投射鏡 ^可將—影像投射於—屏幕（圖未示）上，該影像感測 A 1可感測該影像的光線並將該影像轉換為一影像訊號（ 圖未不）’ 3亥數位訊號處理g 2可據波、壓縮及編石馬該影像 H该微處理^ 3可根據處理後的影像訊號來執行訊號 ㈣程序與輪出—控制訊號，該步進馬達4可根該據㈣ 訊號來調整該投射鏡頭5的焦距。 該自動對焦方法的實際執行步驟如下： 一、 先將該投射鏡頭5的焦距調整至最短（即該影像 2成像於無限遠處），則，該投射鏡頭5投射出的影像經該 影像感測器' 1⑤測與該數位訊號處王里$ 2處理後，該微處 理器3可接收到一影像感測值，此影像感測值可儲存於一 暫存器（圖未示）。 二、 驅動該步進馬達4調大該投射鏡頭5的焦距，使 1306538 該投射鏡頭5投射出另一影像。 三、該投射鏡頭5投射出的另—旦 感測與該數位訊號處理器2處理 ^心亥影像感測器] 到-最新的影像感測值，並將 ⑼處理1" 3可接收 個影像感測值進行比對。若的影像感測值與上— 個影像感測值，則將最新的;:=像感測值強於上-驟二：相反地，若該最新的值儲存’並再進行步 測值，則驅使該投射鏡頭5 個知像感 的焦距位置上。—個影像感測值所對應 如此，在多次地重覆進行步驟二、 可比對得到-最強的影像感测值辑理器3 對應的焦距即為該投射鏡頭5的正確^強的影像感測值所 雖然’此種自動對焦方法利用該對隹 影像感測值的強弱，最線可 "後也比對 ,s 、了找出该投射鏡頭5的正確隹跖 ，但疋，在貫際自動對焦時 ，、、、距 具有以下的缺失： 上種自動對焦裝置與方法卻 4 了使顧處理器3可精準地比對出最新的旦、 感測值與上-個影像感測值的強弱差異，該對 :採用高階的-(電荷輕合感光元件)或 :元件作為該影像感测^，以期該影像感測 = 往往會導㈣對焦二像感測器1 投射_此5^==；；須先㈣步進馬達4帶動該 焦距取短處’則麦，再多次地重覆進行 1306538 最新的影像感消]值與上一個影像感測值的比對 =對到最新的影像錢值是弱於上—個影像㈣值時= 二使綱鏡碩5返回上一個影像感測值所對應的正確隹 立置上’因此’在實際操作上，該步進馬達4 動該投射制5,才能使該投射鏡頭 — 罢L ,, 夕期W正確的焦距位 ，如此’不僅對焦速度慢而耗時，更需多次㈣料 進馬達4移動該投射鏡頭5，而造成能源m 〜 【發明内容】 因此’本發明之—目的，即在提供一種 投影機自動對焦方法。 、们 本發明之另-目的，即在提供—種製造成本低 速度快的投影機自動對焦系統。 ’… 本發明投影機自動對焦方法，包含：⑷使-投影鏡 頭將-影像投射至一屏幕上’該投影鏡頭與該屏幕之間是 間隔一投影距離。⑻使該影像的-第-訊號沿一第—傳 遞方向牙過-第-聚焦透鏡與—半穿透/半反射鏡，而傳遞 至一，像感測單元’該半穿透/半反射鏡與該第-傳遞方向 之間是夾，呈45度的固定夾角。（C)使該影像的一第二訊 號沿一第二傳遞方向穿過-第二聚焦透鏡，而經-反射鏡 反射至』半牙透/半反射鏡’進而反射至該影像感測單元， 該反射鏡與該半穿透/半反射鏡之間沿—垂直於該第一傳遞 方向：橫方向是間隔-固定間隔距離，該反射鏡可在—第 -狀悲與第—狀態之間轉動，當該反射鏡在該第一狀態 時’該反射鏡是平行於該半穿透/半反射鏡。（D)使該反射 1306538 鏡從該第—狀態轉動—轉換夹角至該第二狀態，而使該第 ^二訊_步沿該第—傳遞方向傳遞至該影像感測單元 而元全重豐。⑻根據該轉換夹角與該固定間隔距離計算 麵距離，該投影距離是等於該轉換夾角兩倍角的餘切 值 固定間隔距離。⑺調整該投影鏡頭的-隹距至 匹配該投影距離。 本發明投影機自動掛隹备& f “、、糸統，該投影機具有一投影鏡 頭’及-可調整該投影鏡頭的—焦距的 影鏡頭與一屏幕之間 $逹忒技 * 投影距離，該投影鏡頭可將一 如像#又衫至s亥屏幕上，令自^ 1 / ^ DX動對焦系統包含一影像感測單元 、一第一聚焦透鏡、—丰孪、彳乎兀 _ . 穿透+反射鏡、一第二聚焦透鏡 、一反射鏡、一轉動單元，及_ — 透鏡是却·詈^M、處理早兀。该第一聚焦 透U於该屏幕與該影像感測單元之間，該 鏡與該影像之間可界定出— X .、、、透 第一傳遞方向。該半穿透/本应 射鏡是設置於該影像感㈨ ^ t ，、5亥第一聚焦透鏡之間，該半 =物鏡與該第—傳遞方向之一 夾角，該影像的-笫—壬Μ⑨的固疋 α k可沿該第—傳遞方向穿過哕篦 聚焦透鏡與該半穿透/车e U Π牙迺该弟一 。，第：反射鏡，而傳遞至該影像感測單元 忒第一聚焦透鏡是與該第—平兀 隹诱浐盥庙 承焦透鏡+行設置，該第二聚 “鏡與《像之間可界 说 該半穿透/半反射鏡之心Μ方向。該反射鏡與 向是間隔-固定間隔距離，傳遞方向的檢方 傳遞方向穿過該第二聚隹 、·-5凡唬可沿該第二 鏡可在-第-狀態而傳遞至該反射鏡，該反射 、狀恕之間轉動，當該反射鏡在該 1306538 狀’ά錢射鏡是平行於該半穿透/半反射# $轉 動早元是與該反射鏡遠接反射鏡。该軲 轉動-轉換丈… ，而可驅動該反射鏡從該第一狀態 感測單元、亨轉動… 令央處理單元是與該影像 鏡將兮第-Γ早 調焦步進馬達電連接，當該反射 半反:鏡::r射至該半穿透/半反射鏡，而經該半穿透/ 處理單元可號反射至該影像感測單元上時，該中央 全重遇…二―、二訊號在該影像❹i單元上是否完 測單元上未完全重A時，—爾該影像感 η 寸该中央處理單元可持續地.驅使該轉 ^動歧射鏡，以改變該轉換夹角的角度值，當該中 晶匆理早凡判斷該第―、二訊號在該影像感測單元上完全重 t時’該中央處理單元可停止驅使該轉動單元轉動該反射鏡 备且’ Μ央處理單元可計算出該投影距離是等於該轉 角兩倍角的餘切值乘上《定間隔距離，財央處理單元可 根據該投影距離’㈣動該調焦步進馬達㈣該投影鏡頭的 焦距至匹配該投影距離。 【實施方式】 有關本發明之前述及其他技術内容、特點與功效，在 X下配&參考圖式之一較佳實施例的詳細說明中，將可清 的明白。 β走 參閱圖3、4’為本發明投影機自動對焦方法的較佳實 施例所採用的一對焦系統100,及與該自動對焦方法、該^ 焦系統100搭配的一投影機200。該投影機2〇〇具有一投影 鏡頭210,及一可調整該投影鏡頭21〇的一焦距的調焦步進 I3〇6538 …達220，3亥投影鏡頭210與一屏幕3〇〇之間是間隔一投影 ^離該投影鏡頭21〇可將-影像23〇投影至該屏幕: 上。 人一自動對焦系統100是裝設於該投影機200上，並包 3 影像感測單元10、一第一聚焦透鏡20、一半穿透/半 射鏡3〇、-第二聚焦透鏡40、-反射鏡50、一轉動單元 ’及—中央處理單元70。 該影像感測單A 10’在本實施例中，是為低階的電荷 5 感光元件（CCD，Charge Coupled Device )。 該m透鏡2Q是設置於該屏幕·與該影像感剛 中之間’該第一聚焦透鏡20與該影像230之間可界定 —第一傳遞方向I。 違半牙透/半反射鏡3Q是設置於該影像感測單元^與 μ弟一聚焦透鏡2〇 間， 忒丰牙透/+反射鏡30與該第— I 間是夾—度的固定夹角[該影像230 弟Μ 231可沿該第-傳遞方向I穿過該第一聚焦透 Γ〇〇與該半穿透/半反射鏡％，㈣遞至該影像感測單元 ^第—聚焦透鏡4G是與該第—聚焦透鏡2G平行設置 ’該第二聚焦透鏡40與該影像23〇之間可界定出一第二傳 遞方向Π。 該反射鏡5G的巾心與該半穿透/枝射鏡30的中心之 間沿-垂直於該第一傳遞方向j的橫方向χ間隔一固定間 隔距離W，該影像23G的—第二訊號加可沿該第二傳遞 10 1306538 方向π穿過該第二聚隹读鈐 ^ \、、透鏡，4〇而傳遞至該反射 反射鏡5。可在—第一狀態（見圖4)與—第二狀態（見圖二 ?)之間轉動，當該反射鏡5。在該第一狀態時， 疋50平行於該半穿透/半反射鏡30。 鏡 該轉動單元60包括一與該反射鏡5〇連接的 ，及-可驅動該轉動件61轉動的步進馬“2 : 中，該轉動件6丨是為一種減 貫珑例 構，料進馬Κ 種減速例如多級的齿輪減速機 、2可驅動該轉動件61帶動該反射鏡50從 6亥弟一狀態（見圖4 ) M + 铽 琴第1離“）轉動一轉換夾角Θ (見圖6、8)至 遠弟一狀滤（見圖6、8 )。 节牛處理早""70包括一同時與該影像感測單元10、 電連接的影像處理器71、-與該轉… :=ΓΓ72、一與該角度記錄器72電連接的距 Γ : 一同時與該距離換算器73、該調焦步進馬 達220電連接的焦距謂整控制器74。 … -J=50轉動至該第二狀態(見圖6、8)將該第 ==反射至該半穿透/半反射鏡Μ，而經該半穿透/半 ，^像卢將該第二訊^ 232反射至該影像感測單元10上時 口只心像處理器7 2可判斷 _ _ ^ 像感測單元上1()是否完全"、加、232在該影 感測單元貫施例中，當該影像 影像感測單元10上有 广71即可㈣出該 話說，在兮反奸： 素(PiXel)感光，換句 一#能< η 弟狀遽（見圖4)轉動至該第 -心圖6、8)的過程中，該影像處理器71可隨時得 1306538 '知該影像感測單元10不同 第一、_却咕。 像常感先狀恶，顯然地，备兮 將有”二广31、232完全重疊時’該影像感測單元10上 少數目的像素感光’如此，該影像=上 較該影像感測單S 1()上的感光像素數 $错由比 該第# 夕养即可判斷 會田—㈣231、232在該影像感測單元上Π)是否… :此外，照該步進馬· 62的規格得知每-脈“ ㈣）可驅動該轉動件61轉動的角度， 7 根據該轉動件61轉動的角度， ：己錄"72 -狀恶（見圖4)轉動至該第二狀態（見圖6、”時，誃 轉換夾角β的角度大小。 、 參閱圖5,利用上述的對焦系統1〇〇 (見圖4)，本發明 投影機自動對焦方法的較佳實施例是包含以下步驟： 步驟—：參閱圖6，使該投影鏡頭21〇將該影像23〇投 射^該屏幕300上’此時，該投影鏡頭210與該屏幕3〇〇之 間疋間隔未知大小的該投影距離D。 步驟二：參閱圖6，使該影像23〇的第—訊號231沿該 第—傳遞方向I穿過該第一聚焦透鏡2〇與該半穿透/半反射 鏡3 0，而傳遞至該影像感測單元i 〇。 步驟三：參閱圖6，使該影像23〇的第二訊號232沿該 第二傳遞方向I[穿過該第二聚焦透鏡40,而經該反射鏡反 射至該半穿透/半反射鏡3〇，進而被該半穿透/半反射鏡％ 反射至該影像感測單元1 0。 步驟四：參閱圖4、6、8，使該步進馬達62驅動該轉 動件61帶動該反射鏡50從該第一狀態轉動該轉換夾角g至 12 1306538 3亥弟—狀恕，而使該第一、二訊號231、232门 傳遞方向I侓说石兮里 32同步沿該第一 …傳遞至该影像感測單元10而完全重疊。 在本實施例中，如圖6、7 且 的過程中，每告射鏡5〇轉動 、 ""㈣Μ Θ增加—預定大小的肖度值Γ彻 如 ），該影像處理器71藉由比較爷旦彡俊 又 的感光像素數目…。 …象感剛單元1〇上 亨數目的多暴，即可判斷該第一、 ⑶在該影像感測單元1〇上是否完全重::1、 器71判斷該第一、二訊號23 象處理 上未完全旁晶卩士 , 在。亥衫像感測單元1〇 續地!£使，：…亥影像處理器71可發出-控制訊號而持 ..虞使❹進馬達62帶動該轉動件幻轉 ，以繼續增加該轉換夾角Θ的角度值。 Α ’、兄5〇 隨著該轉換央角Θ的逐漸增大，該第二訊號攻 y朝该第-訊號231移動’則曰 ^ Ω v, L y所不，當該轉換 又角θ增加至射以、的角度糾，該反射鏡5q可沿帅 方向X將該第二訊號232反射至該半穿透/半反射鏡30上; :使該第-、二訊號23卜232同步沿該第—傳遞方向工傳 、至该影像感測單元10上’如此’該影像感測單元10上的 感光像素數目將為最少，該影像處理胃71即可判斷該第— '二訊號23卜232在該影像感測單元1〇上完全重憂^此時 ’该影像處理器71會停止驅動該步進馬達62，而’該角度 π己錄盗72則會記錄此時的轉換夹角g的角度值。 步驟五：參閱圖8’根據該轉換夾角0與該固定間隔距 離W計算該投影距離d。 由圖8中可知，90度減掉該固定夹角α會等於9〇度減 13 Ϊ306538 掉該轉換夹角，與該第二訊號232的一反射“（即9〇 — a 9〇一 θ —点）’同時該固定夾角α已知是等於45度（即 Θ1)，因此，即可知該反射“是等於45度減 掉該轉換夾角0(即方=— Ρ 45 Θ )，如此，由於該第二訊號 入射角亦會等於該反射角石，則由圖8所示的幾何 關係中可知’該投影距離D將會科㈣換夹肖Θ兩倍角 的餘切值乘上該固定間隔距離w (即Dm”"二加2 (45 — 0 ) x w = c〇t2 θ χ w)。 /在本實施例t ’該距_算器73是㈣有上述的換算 關係式’則當該角度記錄器72將該轉換夾角Θ的數值輸入 该距離換算器73時，該距離換算器73即可根據上述的換算 關係式而計算出該投影距離D。 上 ---—八，TV % W U U的一焦距至匹 …亥技衫距離D。在本實施例中，該焦距調整控制器μ可 内建-成像關係式（例如17物距+ 1/像距=1/焦距），如此 ’由於該投影距離D (像距）已知，而物”㈣定（已知 值）’因此，該焦距調整控制器74可根據該投影距離D，而 计异出該投影鏡頭21〇匹配於該投影距離D的焦距，如此 该焦距δ周整控制器74可根據該投影距離D，而驅動該調 焦步進馬達22◦調整該投影鏡頭21()的焦距至匹配該投影距 離D。 影像即可清晰地成像 藉此，該投影鏡頭2 1 〇投射出的 於s亥屏幕300上。 經由以上的說明 可再將本發明的優點歸納如下： 14 1306538 一、本發明影像感測單元10的作 二訊號23 1、232，以供該影像處理器
〇亥衫像感測早元1 〇採用低陪的ρ ρ Ή々甘/ L 不州低丨白的cxd或其他低階的感光元件 即足敷使用，如此’相較於習知技術必須採用高階的咖
或其他局階的感光元件作為該影像感測器丨，本發明可有效 降低該對焦系統100整體的製造成本。 本么明可s十算出该投影距離D，並根據該投影距離 D’而驅動該調焦步進馬達22()直接將該投影鏡頭…的焦 距调整至匹於該投影距離D ’換句話說，該難步進馬達 220僅需驅動該投影鏡頭训移動—次，即可使該投影鏡頭 21〇直接移動到正確的焦距位置上，因此，相較習知技術必 須多次移動該投射鏡頭5，本發明不僅對焦速度快，更可節 省能源。
用僅在於接收該第一 Ή判斷該第—、二 訊號231、232是否完令會愚，而ml 疋货兀王重邊，而非如習知的影像感測器 必須精確地比對出前、後影像感測值的強弱差異，因此 歸納上述，本發明之投影機自動對焦方法及對焦系統 ’不僅整體製造成本低，更可有效率地完成對焦動作，故 確實能達到發明之目的。 准以上所述者’僅為本發明之較佳實施例而已，當不 能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利 範圍及發明說明内容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍 屬本發明專利涵蓋之範圍内。 15 !3〇6538 【圖式簡單說明】 立圖1是習知—種運於投影機的自動對 示 思圖； …、裝置的配置 圖2是該自動對焦裝置的自動對焦流程圖. 圖3是本發明之投影機自動對焦方法— 合使用的一投影機的立體外觀示意圖，/ .較佳實施例 圖4是該較佳實施例所採用的」 隹> 示意圖，說明該自動對焦系統 …、系统的配 死的—反射鏡是在一s 圖5是該較佳實施例的自 勒斟焦流程圖； 圖ό是一類似圖4的視圖， 狀態，且，該投影機所投射出 ^于鏡是在一第 未完全重臺； [影像的—第―、二訊 圖7是一平面示意圖，說明該影像— 該自動對焦系統的一影像感測單_ — —讯號— , 义上未完全重疊； 圖8是一類似圖6的視圖， s兄明5玄反射鏡是在句：筮 狀態，且，該影像的第一、二却& 兄疋在肩弟. 、, π歲已完全重疊；及 圖9疋一顏似圖7的韻_ J視圖，說明該影像的第一、二- 號在該影像感測單元上已完全重& 16 1306538
【主要元件符號說明】 1……… -影像感測器 7 1 …_ ，…影像處理器 2 ·;...... •數位訊號處理器 72… …·角度§己錄益 3 ........ •微處理器 73 …距離換算器 4......' •步進馬達 7 * *». •…焦距調整控制 5 投射鏡頭 I …' 第一傳遞方向 2 0 0 '投影機 Π…， •…第二傳遞方向 210-*·· •投影鏡頭 X…… •…橫方向 220 … •調焦步進馬達 a..... …·固定夾角 2 3 0 ..... •影像 θ ·..· …·轉換夹角 23 1 ··.· •第一訊號 β ·：· •…反射角 232 •，… •第二訊號 D…… …·投影距離 3 00*.，·. •屏幕 ..... …·固定間隔距離 1 00…… 對焦系統 1 0 ' *4 *' * •影像感測單元 2 0…… •第一聚焦透鏡 3 0 ...... •半穿透/半反射鏡 40 ****** '第二聚焦透鏡 5 0…… •反射鏡 60 轉動單元 61…… •轉動件 6 2…… •步進馬達 7〇 . •中央處理單元 17