TWI447508B - 投影裝置以及用於判斷一光點於投影畫面之位置之定位方法 - Google Patents

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Description

投影裝置以及用於判斷一光點於投影畫面之位置之定位方法
本發明係關於一種投影裝置及用於該投影裝置之定位方法。更詳細地說，本發明係一種用於判斷一光點於一投影畫面之一位置之投影裝置及其定位方法。
近年來，由於投影裝置的畫質逐漸提升，製造成本降低，體積的小型化，不論是企業、個人或是家庭對於投影裝置的使用率均已逐漸增加。例如，在企業界及學術界上，當使用者應用電腦進行簡報時，通常會將電腦連接至投影裝置，並透過投影裝置於一投影幕上投射出一顯示畫面。
此外，當使用者進行簡報時，通常會使用一雷射筆，藉由雷射筆輸出之光點，於投影裝置投射之顯示畫面中，指示目前簡報所述之內容。因此，為了提升投影裝置的使用價值，習知具備互動功能之投影裝置即利用一電荷耦合元件(Charge-coupled Device；CCD)來接收雷射筆輸出之光點，隨後藉由電荷耦合元件，判斷該光點於投影裝置投射之顯示畫面的位置，並產生一判斷結果。最後，投影裝置即可將雷射筆輸出之光點之位置，輸出至與投影裝置連接之電腦。如此一來，使用者將可透過雷射筆進行電腦之操作。
然，由於電荷耦合元件係為一種二維位置感應器，其需搭配另一鏡頭才能接收雷射筆輸出之光點。故投影裝置製造廠商在製作具備互動功能之投影裝置時，除了原本用於投射顯示畫面之鏡頭外，更需增加接收雷射筆輸出之光點的另一鏡頭，這將大幅增加投影裝置的體積，從而使得投影裝置製造廠商無法以小型化之背投式(rear projection type)投影裝置或前投式(front projection type)投影設備為基礎，來進行具備互動功能之投影裝置的製作。
有鑑於此，要如何製作具備互動功能且體積小型化之投影裝置，以解決電荷耦合元件造成具備互動功能之投影裝置的設計限制，乃為現今業界亟需解決之問題。
本發明之一目的在於提供一種用於判斷一光點於一投影畫面之一位置的投影裝置，其包含一鏡頭、一光檢測器、一光導引模組以及一處理電路。該處理電路電性連接至該光檢測器。該光源模組用以輸出一投射光源。該光導引模組具有複數個反射鏡，該等反射鏡形成具有2n ×2m 個畫素之一陣列。該光導引模組透過該鏡頭接收該光點，並將該光點導引至該光檢測器。該光檢測器自該光導引模組接收該光點，並於一檢測週期中，根據該光點輸出一檢測訊號至該處理電路。該處理電路隨即根據該檢測訊號判斷該光點於該投影畫面之位置。
本發明之另一目的在於提供一種用於判斷一光點於一投影畫面之一位置之定位方法，其係適用於前段所述之投影裝置。該定位方法包含下列步驟：(a)產生一檢測週期；(b)於該檢測週期中，暫止該投射光源之投射；(c)透過該鏡頭接收該光點，並將該光點傳送至該光導引模組；(d)於接收該光點後，將該光點轉送至該光檢測器；(e)根據該光點輸出一檢測訊號至該處理電路；以及(f)根據該檢測訊號判斷該光點於該投影畫面之位置。
本發明之又一目的在於提供用以於一檢測週期判斷一光點於一投影畫面之一位置之定位方法，其係適用於前段所述之投影裝置。該定位方法包含下列步驟：(a)於該檢測週期中，暫止該投射光源之投射；(b)開啟該等反射鏡；(c)根據一第一方向，將該陣列劃分為至少一第一區域以及至少一第二區域；(d)開啟該至少一第一區域之反射鏡；(e)關閉該至少一第二區域之反射鏡；(f)根據一第二方向，將該陣列劃分為至少一第三區域以及至少一第四區域，其中該第一方向係正交於該第二方向；(g)開啟該至少一第三區域之反射鏡；(h)關閉該至少一第四區域之反射鏡；以及(i)根據該至少一第一區域、該至少一第二區域、該至少一第三區域以及該至少一第四區域其中之二，測定該光點於該投影畫面之位置。
本發明之再一目的在於提供用以於一檢測週期判斷一光點於一投影畫面之一位置之另一定位方法，其係適用於前段所述之投影裝置。該定位方法包含下列步驟：(a)於該檢測週期中，暫止該投射光源之投射；(b)開啟該等反射鏡；(c)根據一第一方向，將該陣列劃分為至少一第一區域以及至少一第二區域；(d)開啟該至少一第一區域之反射鏡；(e)關閉該至少一第二區域之反射鏡；(f)根據該至少一第一區域以及該至少一第二區域其中之一，測定該光點於該第一方向之一位置；(g)根據該光點於該第一方向之位置以及一第二方向，將該至少一第一區域以及該至少一第二區域其中之一劃分為至少一第三區域以及至少一第四區域，其中該第一方向係正交於該第二方向；(h)開啟該至少一第三區域之反射鏡；(i)關閉該至少一第四區域之反射鏡；(j)根據該至少一第三區域以及該至少一第四區域其中之一，測定該光點於該第二方向之一位置；以及(k)根據該光點於該第一方向之位置以及於該第二方向之位置，測定該光點於該投影畫面之位置。
本發明之更一目的在於提供用以於一檢測週期判斷一光點於一投影畫面之一位置之又一定位方法，其係適用於前段所述之投影裝置。該定位方法包含下列步驟：(a)於該檢測週期中，暫止該投射光源之投射；(b)於該檢測週期中，傳送複數個開關訊號；(c)因應該等開關訊號，各該反射鏡依一時序進行一開關動作；(d)因應各該反射鏡之開關動作，使該光檢測器產生複數個脈衝訊號，並傳送該等脈衝訊號；以及(e)因應該等脈衝訊號，判斷該光點於該投影畫面之位置。
綜上所述，本發明之投影裝置以及判斷一光點於該投影裝置之一投影畫面之一位置的方法，可透過一光導引模組以形成該投影畫面，並判斷光點於投影畫面上的位置。詳細而言，本發明係直接透過光導引模組之複數個反射鏡元件形成投影畫面，並利用該等反射鏡元件判斷光點於投影畫面之位置。與習知之具備互動功能之投影裝置相較之下，本發明之投影裝置可省略電荷耦合元件，並直接利用投影裝置本身即具有的必要元件來判斷光點於投影畫面之位置。如此一來，本發明之投影裝置不但具有可小型化設計之優點，更可以省去電荷耦合元件所需之成本，進一步減少生產成本。
在參閱圖式及隨後描述之實施方式後，所屬技術領域具有通常知識者便可瞭解本發明之其它目的、優點以及本發明之技術手段及實施態樣。
以下將透過實施方式來解釋本發明內容，本發明係關於一種用於判斷一光點於一投影畫面之一位置之投影裝置及其定位方法。投影裝置可以是數位光處理(Digital Light Processing；DLP)投影顯示器或是液晶(Liquid Crystal Display；LCD)投影顯示器等具有投影顯示功能之設備。需說明者，關於實施方式之說明僅為闡釋本發明之目的，而非用以直接限制本發明，同時，以下實施例及圖式中，與本發明非直接相關之元件均已省略而未繪示；且圖式中各元件間之尺寸關係僅為求容易瞭解，非用以限制實際比例。
本發明之第一實施例如第1圖所示，係為一種投影系統1，其包含一投影裝置10、一雷射筆11以及一投影幕13。投影裝置10則可以是一背投影投影顯示器或一前投影投影顯示器。該投影裝置10包含一鏡頭101、一光導引模組103、一光檢測器105、一光源模組107以及一處理電路109。光源模組107包含一燈泡107a以及一色輪(Color Wheel) 107b。光導引模組103包含一稜鏡組(TIR-Prism) 103a、一數位微型反射鏡元件(Digital Micromirror Device；DMD) 103b、一分光鏡103c以及一集光柱103d。
燈泡107a用以產生並輸出投射光源102(如圖所示之實線)。色輪107b具有一紅色區段、一藍色區段、一綠色區段以及一黑色區段，分別用以改變投射光源102之波長，並藉由一固定週期之轉動，依序切換紅色區段、藍色區段、綠色區段以及黑色區段。當投射光源102經過色輪107b之紅色區段、藍色區段以及綠色區段時，則光源模組107將輸出不同波長之投射光源102，即為投影裝置10之一開啟週期。當投射光源102被色輪107b之黑色區段阻擋時，則光源模組107不輸出投射光源102，即為投影裝置10之一檢測週期。綜上所述，透過依序切換紅色區段、藍色區段、綠色區段以及黑色區段之色輪107b，投影裝置10將週期性地於開啟週期以及檢測週期之間進行切換。
於投影裝置10之開啟週期內，鏡頭101會藉由光導引模組103接收投射光源102，並於投影幕13上顯示一投影畫面。使用者透過雷射筆11，則可於投影幕13顯示之投影畫面上，形成一具有紅外線光(Infrared ray；IR ray) 104(如圖所示之虛線)之光點。於投影裝置10之關閉週期內，光導引模組103將透過鏡頭101接收紅外線光104，並將紅外線光104導引至光檢測器105。
隨後，當光檢測器105自光導引模組103接收到紅外線光104，將根據紅外線光104，輸出一檢測訊號106至處理電路109。需特別說明的是，檢測訊號106係由複數個脈衝訊號組成。最後，處理電路109即根據檢測訊號106，判斷具有紅外線光104之光點於投影幕13顯示之投影畫面上的位置。
詳細地說，光導引模組103之數位微型反射鏡元件103b具有複數個反射鏡(圖未繪示)，而數位微型反射鏡元件103b更於檢測週期中使前述反射鏡進行一空間調變行程；其中，該空間調變行程係使前述反射鏡進行數種特定的空間調變，而該空間調變行程將於下文詳述。該等反射鏡具有2n ×2m 個畫素之一陣列，其中n及m皆為一正整數。檢測訊號106則由n+m+1個位元構成，並對應至前述2n ×2m 個畫素其中之一。處理電路109則電性連接數位微型反射鏡元件103b，用以控制數位微型反射鏡元件103b之反射鏡的開與關。據此，投影裝置10將得以經由數位微型反射鏡元件103b之反射鏡的開與關，導引投射光源102至鏡頭101，並於投影幕13上顯示投影畫面；同樣地，投影裝置10亦將經由數位微型反射鏡元件103b之反射鏡的開與關，導引紅外線光104至光檢測器105，並輸出檢測訊號106，俾處理電路109根據檢測訊號106，判斷具有紅外線光104之光點於投影幕13顯示之投影畫面上的位置。
本發明之第二實施例如第2圖所示，係為另一種投影系統2，其包含一投影裝置20、一雷射筆11以及一投影幕13。需特別說明的是，於第二實施例中，除了光源模組201之外，其餘描述大多第一實施例相同，故在此不再贅述。第二實施例所述之投影裝置20亦可以是一背投影投影顯示器或一前投影顯示器，其光源模組201包含複數個發光二極體201a、201b、201c以及一控制單元201d。
於本實施例中，發光二極體201a、201b、201c分別為紅色發光二極體201a、藍色發光二極體201b以及綠色發光二極體201c。控制單元201d則用以控制發光二極體201a、201b、201c之開與關。當控制單元201d依序開啟紅色發光二極體201a、藍色發光二極體201b以及綠色發光二極體201c，將使得光源模組201輸出不同波長之投射光源102，即為投影裝置20之一開啟週期。當控制單元201d關閉發光二極體201a、201b、201c時，則光源模組201將不輸出投射光源102，即為投影裝置20之一檢測週期。綜上所述，透過依序開啟與關閉發光二極體201a、201b、201c，投影裝置20將週期性地於開啟週期以及檢測週期之間進行切換。
在此需特別說明的是，本發明並不限定藉由紅色發光二極體201a、藍色發光二極體201b以及綠色發光二極體201c，使得光源模組201輸出不同波長之投射光源102。所屬技術領域具有通常知識者亦可直接藉由具有可轉換波長功能之單一發光二極體或是具有相同功能之任何其它發光體，使得光源模組201輸出不同波長之投射光源102，故在此不再贅述。
以下段落將透過第3A圖至第3B圖、第4A圖至第4E圖以及5A圖至第5E圖說明第一實施例以及第二實施例所述之投影裝置10、20判斷具有紅外線光104之光點於投影幕13顯示之投影畫面上的位置之不同實施態樣。
如第3A圖所示，其為光導引模組103之數位微型反射鏡元件103b之示意圖，其具有16個反射鏡，該等反射鏡將形成具有22 ×22 個畫素之一陣列。而具有紅外線光104之光點將於投影裝置10、20之檢測週期時，投射至數位微型反射鏡元件103b之其中之一反射鏡。第3B圖則繪示數位微型反射鏡元件103b之各反射鏡所對應之檢測訊號106。於第一實施例以及第二實施例中，數位微型反射鏡元件103b係由16個反射鏡形成具有22 ×22 個畫素之一陣列，據此，檢測訊號106將由5個脈衝訊號形成，進而構成具有5個位元的訊號。
需特別說明的是，本發明並不限定數位微型反射鏡元件103b需由16個反射鏡形成具有22 ×22 個畫素之陣列。所屬技術領域具有通常知識者亦可以於數位微型反射鏡元件103b中配置不同數量的反射鏡，例如由256個反射鏡形成具有24 ×24 個畫素之陣列，以達成數位微型反射鏡元件103b之功能，此時，具有由256個反射鏡形成具有24 ×24 個畫素之陣列的數位微型反射鏡元件103b的投影裝置10、20中，將具有由9個脈衝訊號形成的檢測訊號106，並進而構成具有9個位元的訊號。
第4A圖至第4E圖則繪示第一實施例以及第二實施例所述之投影裝置10、20之數位微型反射鏡元件103b於檢測週期中進行一空間調變行程，並用以判斷紅外線光104之光點於投影幕13顯示之投影畫面上的位置之其中一種實施態樣。如第4A圖所示，處理電路109將於檢測週期所進行的空間調變行程中，輸出一第一開關訊號110，以開啟數位微型反射鏡元件103b中，陣列4之所有反射鏡(斜線部份)，此時光檢測器105將透過數位微型反射鏡元件103b中，陣列4之反射鏡，檢測到具有紅外線光104之光點，並輸出具有高準位之一第一脈衝訊號至處理電路109。據此，處理電路109將判斷具有紅外線光104之光點係位於陣列4中。
隨後，如第4B圖所示，處理電路109即根據第一方向(即X方向)，將陣列4劃分為一第一區域4a以及一第二區域4b。接著處理電路109將輸出一第二開關訊號112，以開啟數位微型反射鏡元件103b中，第一區域4a之反射鏡(斜線部份)，並關閉第二區域4b之反射鏡(空白部份)。此時，光檢測器105將透過數位微型反射鏡元件103b中，第一區域4a之反射鏡，檢測到具有紅外線光104之光點，並輸出具有高準位之一第二脈衝訊號至處理電路109。據此，處理電路109將判斷具有紅外線光104之光點係位於第一區域4a中。
接著，如第4C圖所示，處理電路109再進一步根據第一方向(即X方向)，將具有紅外線光104之光點所在之第一區域4a劃分為另一第一區域4a1以及另一第二區域4a2。接著處理電路109將輸出一第三開關訊號114，以開啟數位微型反射鏡元件103b中，第一區域4a1之反射鏡(斜線部份)，並關閉第二區域4a2之反射鏡(空白部份)。此時，因具有紅外線光104之光點位於數位微型反射鏡元件103b之第二區域4a2，使得光檢測器105無法檢測到具有紅外線光104之光點，光檢測器105將輸出具有低準位之一第三脈衝訊號至處理電路109。據此，處理電路109將判斷具有紅外線光104之光點係位於第二區域4a2中。
再如第4D圖所示，處理電路109將根據與第一方向正交之第二方向(即Y方向)，將具有紅外線光104之光點所在之第二區域4a2劃分為一第三區域4c以及一第四區域4d。接著處理電路109將輸出一第四開關訊號116，以開啟數位微型反射鏡元件103b中，第三區域4c之反射鏡(斜線部份)，並關閉第四區域4d之反射鏡(空白部份)。此時，因具有紅外線光104之光點位於數位微型反射鏡元件103b之第四區域4d，使得光檢測器105無法檢測到具有紅外線光104之光點，光檢測器105將輸出具有低準位之一第四脈衝訊號至處理電路109。據此，處理電路109將判斷具有紅外線光104之光點係位於第四區域4d中。
隨後，如第4E圖所示，處理電路109進一步根據第二方向(即Y方向)，將具有紅外線光104之光點所在之第四區域4d劃分為另一第三區域4d1以及另一第四區域4d2。接著處理電路109將輸出一第五開關訊號118，以開啟數位微型反射鏡元件103b中，第三區域4d1之反射鏡(斜線部份)，並關閉第四區域4d2之反射鏡(空白部份)。此時，光檢測器105將透過數位微型反射鏡元件103b中，第三區域4d1之反射鏡，檢測到具有紅外線光104之光點，並輸出具有高準位之一第五脈衝訊號至處理電路109。據此，處理電路109將判斷具有紅外線光104之光點係位於第三區域4d1中。
綜上所述，前述各反射鏡將於空間調變行程中，依處理電路109輸出之第一開關訊號110、第二開關訊號112、第三開關訊號114、第四開關訊號116以及第五開關訊號118之時序，進行一系列的開關動作。光檢測器105將依序產生具有高準位「1」之第一脈衝訊號、具有高準位「1」之第二脈衝訊號、具有低準位「0」之第三脈衝訊號、具有低準位「0」之第四脈衝訊號以及具有高準位「1」之第五脈衝訊號；亦即具有5個位元「11001」之檢測訊號160。最後，處理電路109即將具有5個位元「11001」之檢測訊號160，對應至22 ×22 個畫素其中之一，並據以判斷具有紅外線光104之光點於投影幕13顯示之投影畫面上的位置。
需特別說明的是，於第4A圖至第4E圖繪示之實施態樣中，具有紅外線光104之光點於投影幕13顯示之投影畫面上的位置係為第二區域4a2重疊於第三區域4d1之一位置。依據不同的情況，具有紅外線光104之光點於投影幕13顯示之投影畫面上的位置亦可能為第二區域4a2重疊於第四區域4d2之一位置；第一區域4a重疊於第三區域4c之一位置或是第一區域4a重疊於第四區域4d之一位置等，故在此不再贅述。
第5A圖至第5E圖則繪示第一實施例以及第二實施例所述之投影裝置10、20之數位微型反射鏡元件103b於檢測週期中進行一空間調變行程之另一種實施態樣。詳細來說，處理電路109將依序輸出之第一開關訊號110、第二開關訊號112、第三開關訊號114、第四開關訊號116以及第五開關訊號118；數位微型反射鏡元件103b之所有反射鏡將依前述複數個開關訊號之一時序進行一開關動作。
如第5A圖所示，數位微型反射鏡元件103b將因應第一開關訊號110，開啟陣列5之所有反射鏡(斜線部份)，此時光檢測器105將透過數位微型反射鏡元件103b中，陣列5之反射鏡，檢測到具有紅外線光104之光點，並取得具有高準位之一第一脈衝訊號。
隨後，如第5B圖所示，陣列5將因應第二開關訊號112，依第一方向(即X方向)，被劃分為一第一區域5a1以及一第二區域5b1；數位微型反射鏡元件103b則因應第二開關訊號112，開啟第一區域5a1之反射鏡(斜線部份)，並關閉第二區域5b1之反射鏡(空白部份)。此時，光檢測器105將透過數位微型反射鏡元件103b中，第一區域5a1之反射鏡，檢測到具有紅外線光104之光點，並取得具有高準位之一第二脈衝訊號。
接著，如第5C圖所示，陣列5將因應第三開關訊號114，依第一方向(即X方向)，被劃分為另一第一區域5a2以及另一第二區域5b2；數位微型反射鏡元件103b則因應第二開關訊號112，開啟第一區域5a2之反射鏡(斜線部份)，並關閉第二區域5b2之反射鏡(空白部份)。此時，因具有紅外線光104之光點位於數位微型反射鏡元件103b之第二區域5b2，使得光檢測器105無法檢測到具有紅外線光104之光點，據此，光檢測器105將取得具有低準位之一第三脈衝訊號。
再如第5D圖所示，陣列5將因應第四開關訊號116，依與第一方向正交之第二方向(即Y方向)，被劃分為一第三區域5c1以及一第四區域5d1；數位微型反射鏡元件103b則因應第四開關訊號116，開啟第三區域5c1之反射鏡(斜線部份)，並關閉第四區域5d1之反射鏡(空白部份)。此時，因具有紅外線光104之光點位於數位微型反射鏡元件103b之第四區域5d1，使得光檢測器105無法檢測到具有紅外線光104之光點，據此，光檢測器105將取得具有低準位之一第四脈衝訊號。
隨後，如第5E圖所示，陣列5將因應第五開關訊號118，依第二方向(即Y方向)，被劃分為另一第三區域5c2以及另一第四區域5d2；數位微型反射鏡元件103b則因應第五開關訊號118，開啟第三區域5c2之反射鏡(斜線部份)，並關閉第四區域5d2之反射鏡(空白部份)。此時，光檢測器105將透過數位微型反射鏡元件103b中，第三區域5c2之反射鏡，檢測到具有紅外線光104之光點，並取得具有高準位之一第五脈衝訊號。
綜上所述，光檢測器105將依序取得具有高準位「1」之第一脈衝訊號、具有高準位「1」之第二脈衝訊號、具有低準位「0」之第三脈衝訊號、具有低準位「0」之第四脈衝訊號以及具有高準位「1」之第五脈衝訊號；亦即具有5個位元「11001」之檢測訊號160。隨後，光檢測器105將具有5個位元「11001」之檢測訊號160輸出至處理電路109。最後，處理電路109即將具有5個位元「11001」之檢測訊號160，對應至22 ×22 個畫素其中之一，並據以判斷具有紅外線光104之光點於投影幕13顯示之投影畫面上的位置。
需特別說明的是，於第5A圖至第5E圖繪示之實施態樣中，具有紅外線光104之光點於投影幕13顯示之投影畫面上的位置係為第二區域5b2重疊於第三區域5c2之一位置。依據不同的情況，具有紅外線光104之光點於投影幕13顯示之投影畫面上的位置亦可能為第二區域5b2重疊於第四區域5d2之一位置；第一區域5a2重疊於第三區域5c2之一位置或是第一區域5a2重疊於第四區域5d2之一位置等，故在此不再贅述。
本發明之第三實施例如第6圖所示，係為一種用於判斷一光點於一投影畫面之一位置之方法。本發明之方法適用於一投影裝置，例如前述第一實施例以及第二實施例所述之投影裝置10、20。投影裝置則包含一鏡頭、一光導引模組、一光檢測器、一處理電路以及用以產生一投射光源之一光源模組。
第三實施例之用於判斷一光點於一投影畫面之一位置的方法包含下列步驟。首先，於步驟601中，於開啟週期中輸出投射光源。接著，於步驟603中，藉由光導引模組以及鏡頭接收投射光源，以形成投影畫面。隨後，於步驟605中，暫止產生投射光源，以產生檢測週期。再執行步驟607，於檢測週期中，透過鏡頭接收光點，並將光點傳至光導引模組。於步驟609中，光點被接收後，將被轉送至光檢測器。接著，於步驟611中，根據光點輸出一檢測訊號至處理電路。最後，於步驟613中，根據檢測訊號判斷光點於投影畫面之位置。
除了上述步驟，本發明之用於判斷一光點於一投影畫面之一位置的方法亦能執行第一實施例以及第二實施例所描述之操作及功能，所屬技術領域具有通常知識者可直接瞭解本發明之用於判斷一光點於一投影畫面之一位置的方法如何基於上述第一實施例以及第二實施例以執行此等操作及功能，故在此不再贅述。
本發明之第四實施例如第7圖所示，係為一種用於一檢測週期判斷一光點於一投影畫面之一位置之定位方法。本發明之定位方法適用於一投影裝置，例如前述第一實施例以及第二實施例所述之投影裝置10、20。投影裝置則包含一光導引模組、一光檢測器以及用以產生一投射光源之一光源模組。光導引模組則用以轉送光點並具有複數個反射鏡，該等反射鏡形成具有2n ×2m 個畫素之一陣列，投影畫面則對應至該陣列。
第四實施例之用於一檢測週期判斷一光點於一投影畫面之一位置的定位方法包含下列步驟。首先，執行步驟701，於檢測週期中，傳送複數個開關訊號。之後，於步驟703中，因應該等開關訊號，使各反射鏡依一時序進行一開關動作。接著，於步驟705中，將因應各反射鏡之開關動作，使該光檢測器產生複數個脈衝訊號，並傳送前述脈衝訊號。最後，於步驟707中，則因應前述脈衝訊號，判斷光點於投影畫面之位置。
以下段落將透過第8A圖至第8B圖說明第四實施例中，定位方法如何藉由反射鏡依時序進行之開關動作，判斷具有紅外線光之光點於投影畫面上的位置之不同實施態樣。
第8A圖即為第四實施例中，定位方法藉由反射鏡依時序進行之開關動作，判斷具有紅外線光之光點於投影畫面上的位置之其中一種實施態樣之流程圖。首先，執行步驟801a，於檢測週期中，開啟反射鏡。接著，於步驟803a中，根據第一方向，將陣列劃分為至少一第一區域以及至少一第二區域。隨後，於步驟805a中，開啟至少一第一區域之反射鏡。再執行步驟807a，關閉至少一第二區域之反射鏡。
於步驟809a中，根據正交於第一方向之第二方向，將陣列劃分為至少一第三區域以及至少一第四區域。接著，於步驟811a中，開啟至少一第三區域之反射鏡。隨後，於步驟813a中，關閉至少一第四區域之反射鏡。最後，於步驟815a中，根據至少一第一區域、至少一第二區域、至少一第三區域以及至少一第四區域其中之二，測定光點於投影畫面之位置。
第8B圖即為第四實施例中，定位方法藉由反射鏡依時序進行之開關動作，判斷具有紅外線光之光點於投影畫面上的位置之另外一種實施態樣之流程圖。首先，執行步驟801b，於檢測週期中，開啟反射鏡。接著，於步驟803b中，根據第一方向，將陣列劃分為至少一第一區域以及至少一第二區域。隨後，於步驟805b中，開啟至少一第一區域之反射鏡。再執行步驟807b，關閉至少一第二區域之反射鏡。於步驟809b中，即根據前述至少一第一區域以及至少一第二區域其中之一，測定光點於第一方向之一位置。
於步驟811b中，根據光點於第一方向之位置，將前述至少一第一區域以及至少一第二區域其中之一設定成一目標區域。之後，於步驟813b中，根據正交於第一方向之第二方向，將目標區域劃分為至少一第三區域以及至少一第四區域。接著，於步驟815b中，開啟至少一第三區域之反射鏡。隨後，於步驟817b中，關閉至少一第四區域之反射鏡。再於步驟819b中，根據前述至少一第三區域以及至少一第四區域其中之一，測定光點於第二方向之一位置。最後，於步驟821b中，即根據光點於第一方向之位置以及第二方向之位置，測定該光點於投影畫面之位置。
除了上述步驟，本發明之用於一檢測週期判斷一光點於一投影畫面之一位置的定位方法亦能執行第一實施例以及第二實施例所描述之操作及功能，所屬技術領域具有通常知識者可直接瞭解本發明之定位方法如何基於上述第一實施例以及第二實施例以執行此等操作及功能，故在此不再贅述。
綜上所述，本發明之投影裝置以及定位方法係透過數位微型反射鏡元件之開關動作，以形成投影畫面並測定一光點於一投影畫面之位置。如此一來，將可直接利用投影裝置本身即具有的元件判斷光點於投影畫面之位置。據此，本發明與習知之具備互動功能之投影裝置相較之下，不但具有可小型化設計之優點，更可以省去電荷耦合元件所需之成本，以減少生產成本。
上述之實施例僅用來例舉本發明之實施態樣，以及闡釋本發明之技術特徵，並非用來限制本發明之範疇。任何熟悉此技術者可輕易完成之改變或均等性之安排均屬於本發明所主張之範圍，本發明之權利範圍應以申請專利範圍為準。
1、2．．．投影系統
10、20．．．投影裝置
11．．．雷射筆
13．．．投影幕
101．．．鏡頭
102．．．投射光源
103．．．光導引模組
103a．．．稜鏡組
103b．．．數位微型反射鏡元件
103c．．．分光鏡
103d．．．集光柱
104．．．紅外線光
105．．．光檢測器
106．．．檢測訊號
107．．．光源模組
107a．．．燈泡
107b．．．色輪
109．．．處理電路
201．．．光源模組
201a．．．紅色發光二極體
201b．．．藍色發光二極體
201c．．．綠色發光二極體
201d．．．控制單元
4、5．．．陣列
4a、4a1．．．第一區域
4b、4a2．．．第二區域
4c、4d1．．．第三區域
4d、4d2．．．第四區域
5a1、5a2．．．第一區域
5b1、5b2．．．第二區域
5c1、5c2．．．第三區域
5d1、5d2．．．第四區域
第1圖係為本發明第一實施例之投影系統之示意圖；
第2圖係為本發明第二實施例之投影系統之示意圖；
第3A圖至第3B圖、第4A圖至第4E圖以及5A圖至第5E圖圖係為第一實施例以及第二實施例之實施態樣之示意圖；
第6圖係為本發明第三實施例之方法之流程圖；
第7圖係為本發明第四實施例之定位方法之流程圖；以及
第8A圖至第8B圖係為第四實施例之實施態樣之流程圖。
1．．．投影系統
10．．．投影裝置
11．．．雷射筆
13．．．投影幕
101．．．鏡頭
102．．．投射光源
103．．．光導引模組
103a．．．稜鏡組
103b．．．數位微型反射鏡元件
103c．．．分光鏡
103d．．．集光柱
104．．．紅外線光
105．．．光檢測器
106．．．檢測訊號
107．．．光源模組
107a．．．燈泡
107b．．．色輪
109．．．處理電路

Claims (23)

  1. 一種投影裝置，用於判斷一光點於一投影畫面之一位置，該投影裝置包含：一鏡頭；一光檢測器；一光導引模組，用以透過該鏡頭接收該光點，並將該光點導引至該光檢測器；以及一處理電路，電性連接該光檢測器；其中，該光導引模組係於一檢測週期中進行一空間調變行程，該光檢測器自該光導引模組接收該光點，並於該檢測週期中，根據該光點輸出一檢測訊號至該處理電路，俾該處理電路根據該光檢測器在該空間調變行程中檢測到之該檢測訊號，判斷該光點於該投影畫面之位置。
  2. 如請求項1所述之投影裝置，更包含：一光源模組，用以輸出一投射光源；其中，該光導引模組將該投射光源轉化為該投影畫面，而該鏡頭係於該光導引模組接收該投影畫面後，投射該投影畫面。
  3. 如請求項2所述之投影裝置，其中該光源模組更包含：一燈泡，用以產生該投射光源；以及一色輪(Color Wheel)；其中，當該色輪於該檢測週期阻擋該投射光源時，該光檢測器自該光導引模組接收該光點，並根據該光點輸出該檢測訊號至該處理電路，俾該處理電路根據該檢測訊號判斷該 光點於該投影畫面之位置。
  4. 如請求項3所述之投影裝置，其中該色輪更包含一紅色區段、一藍色區段、一綠色區段以及一黑色區段，該投射光源係由該黑色區段阻擋之，該檢測週期係藉由該黑色區段產生之。
  5. 如請求項2所述之投影裝置，其中該光源模組更包含：至少一發光二極體，用以產生該投射光源；以及一控制單元，用以控制該至少一發光二極體之一開關；其中，當該控制單元關閉該至少一發光二極體時，該光檢測器自該光導引模組接收該光點，並根據該光點輸出該檢測訊號至該處理電路，俾該處理電路根據該檢測訊號判斷該光點於該投影畫面之位置。
  6. 如請求項1所述之投影裝置，其中該光導引模組包含一稜鏡組(TIR-Prism)、一數位微型反射鏡元件(Digital Micromirror Device；DMD)及一分光鏡，其中該數位微型反射鏡元件係於該檢測週期中進行該空間調變行程。
  7. 如請求項1所述之投影裝置，其中該檢測訊號係由複數個脈衝訊號所組成。
  8. 一種用於判斷一光點於一投影畫面之一位置之定位方法，適用於一投影裝置，該投影裝置包含一鏡頭、一光導引模組、一光檢測器、一處理電路以及一光源模組，該光源模組用以產生一投射光源，該定位方法包含下列步驟：產生一檢測週期；於該檢測週期中，暫止該投射光源之投射；透過該鏡頭接收該光點，並將該光點傳送至該光導引模 組；於接收該光點後，將該光點轉送至該光檢測器；根據該光點輸出一檢測訊號至該處理電路；以及根據該檢測訊號判斷該光點於該投影畫面之位置。
  9. 如請求項8所述之定位方法，其中於該檢測週期中，暫止該投射光源之投射之步驟更包含進行一空間調變行程，俾根據於該空間調變行程中檢測到之該檢測訊號，判斷該光點於該投影畫面之位置。
  10. 如請求項8所述之定位方法，更包含下列步驟：產生一開啟週期；於該開啟週期中輸出該投射光源；以及藉由該光導引模組以及該鏡頭接收該投射光源以形成該投影畫面。
  11. 如請求項8所述之定位方法，其中產生該檢測週期之步驟更包含以下步驟：提供包含一紅色區段、一藍色區段、一綠色區段以及一黑色區段之一色輪；其中，該檢測週期係藉由該黑色區段遮斷該投射光源而產生。
  12. 如請求項8所述之定位方法，其中該光源模組具有至少一發光二極體，產生該檢測週期之步驟更包含以下步驟：關閉該至少一發光二極體；其中，該檢測週期係藉由關閉該至少一發光二極體而產生。
  13. 如請求項8所述之定位方法，其中該光導引模組包含一數位微型反射鏡元件及一分光鏡。
  14. 一種用以於一檢測週期判斷一光點於一投影畫面之一位置之定位方法，適用於一投影裝置，該投影裝置包含一光導引模組以及一光源模組，該光源模組用以產生一投射光源，該光導引模組用以轉送該光點並具有複數個反射鏡，該等反射鏡形成一陣列，該定位方法包含下列步驟：於該檢測週期中，暫止該投射光源之投射；開啟該等反射鏡；根據一第一方向，將該陣列劃分為至少一第一區域以及至少一第二區域；開啟該至少一第一區域之反射鏡；關閉該至少一第二區域之反射鏡；根據一第二方向，將該陣列劃分為至少一第三區域以及至少一第四區域，其中該第一方向係正交於該第二方向；開啟該至少一第三區域之反射鏡；關閉該至少一第四區域之反射鏡；以及根據該至少一第一區域、該至少一第二區域、該至少一第三區域以及該至少一第四區域其中之二，測定該光點於該投影畫面之位置。
  15. 如請求項14所述之定位方法，其中該光點於該投影畫面之位置實質上係為該至少一第一區域重疊於該至少一第三區域以及該至少一第四區域其中之一之一位置。
  16. 如請求項14所述之定位方法，其中該光點於該投影畫面之位 置實質上係為該至少一第二區域重疊於該至少一第三區域以及該至少一第四區域其中之一之一位置。
  17. 如請求項14所述之定位方法，其中該至少一第一區域實質上係分別與該至少一第三區域以及該至少一第四區域部份重疊，該至少一第二區域實質上係分別與該至少一第三區域以及該至少一第四區域部份重疊。
  18. 一種用以於一檢測週期判斷一光點於一投影畫面之一位置之定位方法，適用於一投影裝置，該投影裝置包含一光導引模組以及一光源模組，該光源模組用以產生一投射光源，該光導引模組用以轉送該光點並具有複數個反射鏡，該等反射鏡形成一陣列，該定位方法包含下列步驟：於該檢測週期中，暫止該投射光源之投射；開啟該等反射鏡；根據一第一方向，將該陣列劃分為至少一第一區域以及至少一第二區域；開啟該至少一第一區域之反射鏡；關閉該至少一第二區域之反射鏡；根據該至少一第一區域以及該至少一第二區域其中之一，測定該光點於該第一方向之一位置；根據該光點於該第一方向之位置以及一第二方向，將該至少一第一區域以及該至少一第二區域其中之一劃分為至少一第三區域以及至少一第四區域，其中該第一方向係正交於該第二方向；開啟該至少一第三區域之反射鏡； 關閉該至少一第四區域之反射鏡；根據該至少一第三區域以及該至少一第四區域其中之一，測定該光點於該第二方向之一位置；以及根據該光點於該第一方向之位置以及於該第二方向之位置，測定該光點於該投影畫面之位置。
  19. 如請求項18所述之定位方法，其中該光點於該投影畫面之位置實質上係為該至少一第一區域重疊於該至少一第三區域以及該至少一第四區域其中之一之一位置。
  20. 如請求項18所述之定位方法，其中該光點於該投影畫面之位置實質上係為該至少一第二區域重疊於該至少一第三區域以及該至少一第四區域其中之一之一位置。
  21. 一種用以於一檢測週期判斷一光點於一投影畫面之一位置之定位方法，適用於一投影裝置，該投影裝置包含一光導引模組、一光源模組以及一光檢測器，該光源模組用以產生一投射光源，該光導引模組用以轉送該光點並具有複數個反射鏡，該等反射鏡形成具有2n ×2m 個畫素之一陣列，該投影畫面係對應至該陣列，該定位方法包含下列步驟：於該檢測週期中，暫止該投射光源之投射；於該檢測週期中，傳送複數個開關訊號；因應該等開關訊號，各該反射鏡依一時序進行一開關動作；因應各該反射鏡之開關動作，使該光檢測器產生複數個脈衝訊號，並傳送該等脈衝訊號；以及因應該等脈衝訊號，判斷該光點於該投影畫面之位置。
  22. 如請求項21所述之定位方法，其中該等脈衝訊號形成一檢測訊號，該檢測訊號係由n+m+1個位元構成，並對應至該等2n ×2m 個畫素其中之一。
  23. 如請求項21所述之定位方法，其中該檢測訊號係為複數個二進位數值其中之一，該等二進位數值分別對應至該等2n ×2m 個畫素。
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