掃描式投影系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是有關(guān)于一種投影系統(tǒng)，且特別是有關(guān)于一種掃描式投影系統(tǒng)可產(chǎn)生亮度均勻(uniform brightness)的畫面。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著投影技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)在投影機(jī)的設(shè)計(jì)有逐漸輕薄短小的趨勢(shì)。因此，在市面上已經(jīng)可以見(jiàn)到微型投影機(jī)(Pico projector)的應(yīng)用。微型投影機(jī)可通過(guò)不同的投影技術(shù)系統(tǒng)來(lái)產(chǎn)生投影影像。其中，通過(guò)掃瞄鏡的擺動(dòng)帶動(dòng)投影光束于投影面上來(lái)回掃描以產(chǎn)生影像的投影技術(shù)系統(tǒng)就屬于一種掃描式投影系統(tǒng)。
[0003]請(qǐng)參照?qǐng)D1A，其所繪示為現(xiàn)有掃描式投影系統(tǒng)的示意圖。掃描式投影系統(tǒng)100中的激光模塊(laser module) 151包括多個(gè)顏色的激光光源122?124。激光光源122?124各自發(fā)出的光束經(jīng)由光學(xué)對(duì)準(zhǔn)元件(optical alignment elements) 155后組合成為混光激光束(combined laser beam) 154。接著,混光激光束154照射于掃貓鏡模塊152而投射于投影面140上。其中，激光光源122?124分別發(fā)射出紅色光束、綠色光束、藍(lán)色光束；掃瞄鏡模塊152包括微機(jī)電系統(tǒng)(Micro-Electro-Mechanical System)掃貓鏡,簡(jiǎn)稱為MEMS掃貓鏡。
[0004]另外，控制電路153輸出影像信號(hào)V至激光模塊151以及輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)D至掃瞄鏡模塊152。
[0005]如圖1A所示，驅(qū)動(dòng)信號(hào)D控制掃瞄鏡模塊152擺動(dòng)，使得混光激光束154的投影點(diǎn)于投影面140上持續(xù)地進(jìn)行由左至右，再由右至左，并且逐漸由上往下的掃描過(guò)程。而投影面140的左上角可視為掃瞄過(guò)程的起點(diǎn)，右下角可視為掃瞄過(guò)程的終點(diǎn)。而影像信號(hào)V控制激光模塊151于對(duì)應(yīng)的掃描位置產(chǎn)生具有對(duì)應(yīng)的影像設(shè)定的混光激光束154，且于一個(gè)掃瞄過(guò)程結(jié)束之后，可在投影面140呈現(xiàn)一個(gè)畫面(frame)。之后，再次回到掃瞄過(guò)程的起點(diǎn)(例如左上角)進(jìn)行下一個(gè)掃瞄過(guò)程，以呈現(xiàn)下一個(gè)畫面。
[0006]舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)投影面140的畫面率(frame rate)為60時(shí),代表一秒鐘會(huì)有60個(gè)掃瞄過(guò)程，而投影面140會(huì)連續(xù)出現(xiàn)60個(gè)畫面。
[0007]請(qǐng)參照?qǐng)D1B，其所繪示為現(xiàn)有掃描式投影系統(tǒng)的擺動(dòng)狀態(tài)示意圖。驅(qū)動(dòng)信號(hào)D包括快軸驅(qū)動(dòng)信號(hào)以及慢軸驅(qū)動(dòng)信號(hào)。其中，快軸驅(qū)動(dòng)信號(hào)用以控制掃瞄鏡模塊152的快軸擺動(dòng)(例如水平掃描方向(X方向)擺動(dòng))，使掃瞄鏡模塊152產(chǎn)生共振頻率擺動(dòng)，并形成類似弦波的周期擺動(dòng)。相對(duì)地，慢軸驅(qū)動(dòng)信號(hào)用以控制掃瞄鏡模塊152的慢軸擺動(dòng)(例如垂直掃描方向(Y方向)擺動(dòng))，使掃貓鏡模塊152形成類似鋸齒波的周期擺動(dòng)。
[0008]如圖1B所示，時(shí)間點(diǎn)t0為第一畫面(framel)的掃瞄過(guò)程的起點(diǎn)?？燧S擺動(dòng)的二個(gè)波谷代表掃瞄鏡模塊152于水平掃描方向擺動(dòng)一個(gè)往返，慢軸擺動(dòng)的二個(gè)波谷代表掃瞄鏡模塊152于垂直掃描方向擺動(dòng)一個(gè)往返。因此，在時(shí)間點(diǎn)t0至?xí)r間點(diǎn)t2之間，投影面140上呈現(xiàn)第一畫面(framel)。而時(shí)間點(diǎn)tl為掃瞄過(guò)程的終點(diǎn)，時(shí)間點(diǎn)tl至?xí)r間點(diǎn)t2為由第一畫面(framel)掃貓過(guò)程的終點(diǎn)回到第二畫面(frame2)掃貓過(guò)程的起點(diǎn)所耗費(fèi)的時(shí)間。
[0009]同理，在時(shí)間點(diǎn)t2至?xí)r間點(diǎn)t3之間，投影面140上呈現(xiàn)第二畫面(frame2);在時(shí)間點(diǎn)t3至?xí)r間點(diǎn)t4之間，投影面140上呈現(xiàn)第三畫面(frame3)。
[0010]另外，由圖1B可知，現(xiàn)有的快軸驅(qū)動(dòng)信號(hào)一般用以驅(qū)動(dòng)掃瞄鏡模塊152產(chǎn)生共振頻率擺動(dòng)以作為快軸擺動(dòng)(水平掃描方向擺動(dòng))，使掃瞄鏡模塊152產(chǎn)生類似弦波的快軸擺動(dòng)狀態(tài)。然而，此類似弦波的快軸擺動(dòng)狀態(tài)會(huì)使混光激光束154在投影面140上產(chǎn)生非等速掃動(dòng)，并導(dǎo)致每個(gè)投影點(diǎn)的間距不一致，而使得畫面的亮度不均勻。
[0011]具體而言，如圖2所示，在投影面140水平掃描方向的左右二側(cè)區(qū)域242、244的投影點(diǎn)間距較密集，所以畫面亮度較高。另外，在投影面140水平掃描方向的中間區(qū)域投影點(diǎn)間距較稀疏，所以畫面亮度較低。換句話說(shuō)，整個(gè)畫面的亮度會(huì)呈現(xiàn)畫面左右二側(cè)區(qū)域的亮度較高，畫面中間區(qū)域較低的情況。
[0012]另外，由圖1B可知,現(xiàn)有的慢軸驅(qū)動(dòng)信號(hào)為鋸齒波函數(shù)(sawtooth wave)用以控制掃瞄鏡模塊152產(chǎn)生類似鋸齒波的周期擺動(dòng)。然而，由于掃瞄鏡模塊152的物理特性，當(dāng)利用鋸齒波函數(shù)來(lái)驅(qū)動(dòng)掃貓鏡模塊152慢軸擺動(dòng)(垂直掃描方向擺動(dòng))時(shí)，也會(huì)使掃貓鏡模塊152產(chǎn)生抖動(dòng)，并造成畫面的亮度不均勻。
[0013]具體而言，由于掃瞄鏡模塊152的特性，慢軸驅(qū)動(dòng)信號(hào)無(wú)法理想地控制掃瞄鏡模塊152在垂直掃描方向等速擺動(dòng)，而是會(huì)產(chǎn)生些微的抖動(dòng)。由于掃瞄鏡模塊152垂直掃描方向擺動(dòng)無(wú)法理想地維持在等速，因此在擺動(dòng)速度變慢時(shí)，會(huì)造成上下二條掃描線(scanline)間距太短，而成為亮線。如圖3所示，若掃瞄鏡模塊152于對(duì)應(yīng)特定區(qū)域342的垂直掃描方向擺動(dòng)速度變慢，則在投影面140的特定區(qū)域342內(nèi)的掃描線會(huì)過(guò)于密集而產(chǎn)生亮線。
[0014]當(dāng)掃描式投影系統(tǒng)在投影面上所呈現(xiàn)的畫面中，左右二區(qū)域亮度較高且畫面中間出現(xiàn)亮線，將使得使用者的眼睛不舒服，觀感不佳。
[0015]另外，除了上述因擺動(dòng)狀態(tài)特性或驅(qū)動(dòng)信號(hào)特性而造成掃瞄鏡模塊152帶動(dòng)混光激光束154在投影面140上掃描的投影點(diǎn)位置的疏密分布不均勻外，在混光激光束154透射至投影面140的光學(xué)路徑中，亦會(huì)因光學(xué)路徑上的其他光學(xué)元件的影響，而使混光激光束154的投射方向產(chǎn)生偏移，亦即使投影面上的投影點(diǎn)的位置產(chǎn)生偏移，使投影面上的投影點(diǎn)位置的疏密分布不均勻，造成投影面上所呈現(xiàn)的畫面亮度不均勻的現(xiàn)象。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]本發(fā)明的目的在于提出一種掃描式投影系統(tǒng)用以產(chǎn)生亮度均勻的畫面。
[0017]本發(fā)明有關(guān)于一種掃描式投影系統(tǒng)，用以在一投影面上呈現(xiàn)一畫面，該掃描式投影系統(tǒng)包括:一掃描鏡模塊，接收一驅(qū)動(dòng)信號(hào)而產(chǎn)生擺動(dòng)，用以帶動(dòng)一混光激光束于該投影面上掃描，并在該投影面上產(chǎn)生多個(gè)投影點(diǎn)；一控制單元，包括一權(quán)重對(duì)照單元，用以根據(jù)一位置與權(quán)重對(duì)照關(guān)系將一影像信號(hào)轉(zhuǎn)換為一補(bǔ)償影像信號(hào)；一激光模塊，用以接收該補(bǔ)償影像信號(hào)并產(chǎn)生該混光激光束；其中，該權(quán)重對(duì)照單元根據(jù)所述多個(gè)投影點(diǎn)的位置參照該位置與權(quán)重對(duì)照關(guān)系而得出對(duì)應(yīng)所述多個(gè)投影點(diǎn)的多個(gè)權(quán)重，并根據(jù)所述多個(gè)投影點(diǎn)的位置將該影像信號(hào)乘上對(duì)應(yīng)的所述多個(gè)權(quán)重而輸出該補(bǔ)償影像信號(hào)。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1A所繪示為現(xiàn)有掃描式投影系統(tǒng)的示意圖。
[0019]圖1B所繪示為現(xiàn)有掃描式投影系統(tǒng)的擺動(dòng)狀態(tài)示意圖。
[0020]圖2與圖3所繪示為現(xiàn)有掃描式投影系統(tǒng)在投影面上呈現(xiàn)的畫面示意圖。
[0021]圖4所繪示為本發(fā)明掃描式投影系統(tǒng)的示意圖。
[0022]圖5所繪示為水平位置與水平權(quán)重對(duì)照關(guān)系以及畫面示意圖。
[0023]圖6A所繪示為掃瞄鏡模塊垂直掃描方向(Y)擺動(dòng)的擺動(dòng)反饋信號(hào)示意圖。
[0024]圖6B所繪示為垂直位置與垂直權(quán)重對(duì)照關(guān)系以及畫面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0026]請(qǐng)參照?qǐng)D4，其所繪示為本發(fā)明掃描式投影系統(tǒng)的示意圖。掃描式投影系統(tǒng)400中的激光模塊451包括多個(gè)顏色的激光光源422?424。激光光源422?424各自發(fā)出的光束經(jīng)由光學(xué)對(duì)準(zhǔn)元件455后組合成為混光激光束454。接著，混光激光束454照射于掃瞄鏡模塊452而投射于投影面440上。其中，激光光源422?424分別用以發(fā)射出紅色光束、綠色光束、藍(lán)色光束；掃瞄鏡模塊452包括MEMS掃瞄鏡。
[0027]另外，控制單元460輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)D至掃瞄鏡模塊452以驅(qū)動(dòng)掃瞄鏡模塊452擺動(dòng)，并可接收偵測(cè)掃瞄鏡模塊452擺動(dòng)狀態(tài)所產(chǎn)生的擺動(dòng)反饋信號(hào)S。同理，驅(qū)動(dòng)信號(hào)D中包括快軸驅(qū)動(dòng)信號(hào)以及慢軸驅(qū)動(dòng)信號(hào)。另外，控制電路460中包括一權(quán)重對(duì)照單元(weightmapping unit)462,用以產(chǎn)生位置與權(quán)重對(duì)照關(guān)系?？刂茊卧?60根據(jù)位置與權(quán)重對(duì)照關(guān)系找出對(duì)應(yīng)投影點(diǎn)位置的權(quán)重，用以將影像信號(hào)V轉(zhuǎn)換為補(bǔ)償影像信號(hào)Vc，并輸出補(bǔ)償影像信號(hào)Vc至激光模塊451，以控制激光模塊151于對(duì)應(yīng)的投影點(diǎn)位置產(chǎn)生具有對(duì)應(yīng)的影像設(shè)定的混光激光束154。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，權(quán)重對(duì)照單元462可根據(jù)偵測(cè)投影面440上的各投影點(diǎn)位置，例如使用紅外線照相技術(shù)偵測(cè)投影面440上的各投影點(diǎn)位置，來(lái)仿真掃瞄鏡模塊452帶動(dòng)混光激光束454在投影面440上的掃描軌跡，并據(jù)以估計(jì)出每個(gè)投影點(diǎn)的位置及其之間的間距。另外，權(quán)重對(duì)照單元462根據(jù)每個(gè)投影點(diǎn)之間的疏密關(guān)系，來(lái)獲得位置與權(quán)重的對(duì)照關(guān)系。在另一實(shí)施例中，權(quán)重對(duì)照單元462亦可根據(jù)擺動(dòng)反饋信號(hào)S來(lái)仿真掃瞄鏡模塊452擺動(dòng)的軌跡，并據(jù)以估計(jì)出每個(gè)投影點(diǎn)的位置及其之間的間距，進(jìn)而獲得位置與權(quán)重對(duì)照關(guān)系。
[0029]以下分別針對(duì)投影點(diǎn)的水平位置及垂直位置的疏密關(guān)系及其位置與權(quán)重對(duì)照關(guān)系進(jìn)行說(shuō)明。然而，本發(fā)明并不以此為限。在另一實(shí)施例中，亦可同時(shí)考慮水平位置及垂直位置的疏密關(guān)系來(lái)產(chǎn)生位置與權(quán)重對(duì)照關(guān)系，使每個(gè)投影點(diǎn)的位置可根據(jù)位置與權(quán)重對(duì)照關(guān)系得出對(duì)應(yīng)的權(quán)重，以同時(shí)補(bǔ)償水平位置及垂直位置的疏密關(guān)系。
[0030]請(qǐng)參照?qǐng)D5，其所繪示為水平位置與水平權(quán)重對(duì)照關(guān)系以及畫面示意圖?；旧?，每個(gè)投影點(diǎn)之間越疏，則權(quán)重越高；每個(gè)投影點(diǎn)之間越密，則權(quán)重越低。
[0031]因此，以圖5為例，水平權(quán)重Wl大于水平權(quán)重W2，水平權(quán)重W2大于水平權(quán)重W3，水平權(quán)重W3大于水平權(quán)重W4。同理，水平權(quán)重Wl大于水平權(quán)重W2’，水平權(quán)重W2’大于水平權(quán)重W3’，水平權(quán)重W3’大于水平權(quán)重W4’。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，每個(gè)權(quán)重可根據(jù)每個(gè)投影點(diǎn)之間的疏密關(guān)系而給予對(duì)應(yīng)的權(quán)重。在另一實(shí)施例中，由于水平掃描方向(X)擺動(dòng)速度具有對(duì)稱關(guān)系，因此亦可設(shè)定水平權(quán)重W2等于水平權(quán)重W2’，水平權(quán)重W3等于水平權(quán)重W3 ’，水平權(quán)重W4等于水平權(quán)重W4’。
[0032]另外，權(quán)重對(duì)照單元462根據(jù)位置與權(quán)重對(duì)照關(guān)系找出對(duì)應(yīng)投影點(diǎn)位置的權(quán)重，并將影像信號(hào)V乘上對(duì)應(yīng)的權(quán)重后，轉(zhuǎn)換為補(bǔ)償影像信號(hào)Vc。在本發(fā)明實(shí)施例中，權(quán)重例如是對(duì)應(yīng)于影像信號(hào)V的亮度權(quán)重。如圖5所示，在投影面440水平掃描方向的左右二側(cè)區(qū)域的投影點(diǎn)間距較密