CN110956910A - 投影装置及其投影方法 - Google Patents

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Abstract

一种投影装置及其投影方法。投影装置包括画面更新率转换晶片、空间光调变电路以及控制电路。画面更新率转换晶片对第一视频信号进行画面更新率转换而产生第二视频信号。控制电路耦接画面更新率转换晶片以及空间光调变电路，依据第二视频信号的画面更新率调整空间光调变电路所产生的投影影像的解析度以及画面更新率。

Description

投影装置及其投影方法
技术领域
本发明是有关于一种显示装置，且特别是有关于一种投影装置及其投影方法。
背景技术
投影机为一种用于产生大尺寸画面的显示装置。投影机的成像原理是将光源模块所产生的照明光束借由光阀(light valve)转换成影像光束，再将影像光束通过投影镜头投射到荧幕或墙面上以形成影像。随着投影技术的进步及制造成本的降低，投影机的使用已从商业用途逐渐拓展至家庭用途。
在目前的4K投影机中，仅能接收解析度1080P、画面更新率60Hz的影像信号，且在4K投影机的架构下，解析度1080P、画面更新率60Hz的影像信号从影像源(例如电脑，computer)输入4K投影机到转换为输出信号至光阀的时间区间将产生83.2毫秒(ms)的延迟时间，如此将导致投影画面出现延迟的现象，而影响到4K投影机的使用品质。例如当4K投影机用于显示游戏画面，投影画面的延迟现象将导致玩家无法针对游戏内容的事件立即地进行反应，而影响到游戏的游玩品质。
“背景技术”段落只是用来帮助了解本发明内容，因此在“背景技术”段落所揭露的内容可能包含一些没有构成本领域技术人员所知道的已知技术。在“背景技术”段落所揭露的内容，不代表该内容或者本发明一个或多个实施例所要解决的问题，也不代表在本发明申请前已被本领域技术人员所知晓或认知。
发明内容
本发明提供一种影装置及其投影方法，可有效改善投影画面的延迟现象，而提高投影装置的使用品质。
本发明的其他目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。
为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明的一实施例提供一种投影装置，其包括画面更新率转换晶片、空间光调变电路以及控制电路。画面更新率转换晶片对第一视频信号进行画面更新率转换而产生第二视频信号。控制电路耦接画面更新率转换晶片以及空间光调变电路，依据第二视频信号的画面更新率调整空间光调变电路所产生的投影影像的解析度以及画面更新率。
本发明还提供一种投影装置的投影方法，投影装置包括空间光调变电路，投影装置的投影方法包括下列步骤。判断视频信号的画面更新率。依据视频信号的画面更新率控制空间光调变电路所产生的投影影像的解析度以及画面更新率。
基于上述，本发明的实施例依据视频信号的画面更新率控制空间光调变电路所产生的投影影像的解析度以及画面更新率，以视投影装置的应用情形降低投影画面的延迟时间，而可有效提高投影装置的使用品质。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1是依照本发明的实施例的一种投影装置的示意图。
图2是依照本发明另一实施例的一种投影装置的示意图。
图3是依照本发明的实施例的调整投影影像的解析度以及画面更新率的示意图。
图4是依照本发明的实施例的投影装置的投影方法的流程图。
图5是依照本发明另一实施例的投影装置的投影方法的流程图。
具体实施方式
有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的优选实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。
图1是依照本发明的实施例的一种投影装置的示意图，请参照图1。投影装置100包括画面更新率转换晶片102、控制电路104以及空间光调变电路106，控制电路104耦接画面更新率转换晶片102以及空间光调变电路106。耦接定义为电连接。画面更新率转换晶片102可例如以MSD6A838晶片(制造商为晨星半导体股份有限公司MStar Semiconductor,Inc.)来实施，然不以此为限，其具有处理解析度1080P(1920×1080像素)、240Hz的视频信号的能力。画面更新率转换晶片102可对视频信号(第一视频信号)S1进行画面更新率的转换而产生视频信号(第二视频信号)S2，其中视频信号S2的画面更新率可等于或小于视频信号S1的画面更新率，例如视频信号S1可例如为解析度1080P、画面更新率240Hz的视频信号，而视频信号S2可例如为解析度1080P、画面更新率240Hz的视频信号或者解析度1080P、画面更新率60Hz的视频信号，然不以此为限。
控制电路104用于依据视频信号S2的画面更新率调整空间光调变电路106所产生的投影影像L3的解析度以及画面更新率，以对应使用者的使用需求来调整投影装置100的投影模式。举例来说，当使用者欲以较高的解析度来观赏投影画面时，画面更新率转换晶片102可将视频信号S1转换为具有较低画面更新率的视频信号S2，例如将视频信号S1转换为解析度1080P、画面更新率60Hz的视频信号S2。控制电路104可依据视频信号S2的画面更新率来判断视频信号S2是属于具有较低画面更新率(第一预设画面更新率)的视频信号或是具有较高画面更新率(第二预设画面更新率)的视频信号，控制电路104当判断出视频信号S2的画面更新率等于第一预设画面更新率时，控制电路104依据视频信号S2投影具有高解析度以及较低画面更新率的影像画面，例如解析度4K2K(4096×2160像素)、画面更新率60Hz的影像画面。
类似地，当使用者欲以较高的画面更新率来观赏投影画面时，画面更新率转换晶片102可将视频信号S1转换为具有较高画面更新率(第二预设画面更新率)的视频信号S2，例如将视频信号S1转换为解析度1080P、画面更新率240Hz的视频信号S2。控制电路104当判断出视频信号S2的画面更新率等于第二预设画面更新率时，控制电路104可依据视频信号S2投影具有较低解析度以及高画面更新率的影像画面，例如解析度1080P、画面更新率240Hz的影像画面。由于画面更新率转换晶片102以及控制电路104皆具有处理高画面更新率(例如240Hz)的视频信号的能力，因此可大幅地缩减投影装置100依据视频信号S1产生投影影像L3所需的时间，投影装置100在对画面更新率要求较高的应用情形下，例如显示游戏画面的应用情形下，可有效地改善画面延迟的情形，避免影响到游戏的游玩品质。
如此透过控制电路104依据视频信号S2的画面更新率调整空间光调变电路106所产生的投影影像L3的解析度以及画面更新率，可对应使用者的使用需求来调整投影装置100的投影模式，而有效增加投影装置的使用方式。
图2是依照本发明另一实施例的一种投影装置的示意图，请参照图2。在本实施例中，控制电路104可包括控制晶片202、图像处理电路204以及图像处理电路206，空间光调变电路106则可包括空间调制器208以及光学致动器210。控制晶片202耦接画面更新率转换晶片102、图像处理电路204、图像处理电路206以及光学致动器210，图像处理电路204以及图像处理电路206更耦接空间调制器208。控制晶片202例如是现场可程式化逻辑闸阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)，举例而言以德州仪器(TexasInstruments,TI)制造的XPR3821晶片来实施，然不以此为限，其也具有处理解析度1080P(1920×1080像素)、240Hz的视频信号的能力。控制晶片202可将视频信号S2分割为子视频信号(第一子视频信号)S21以及子视频信号(第二子视频信号)S22，并将其分别传送给图像处理电路204以及图像处理电路206，以使图像处理电路204以及图像处理电路206分别依据子视频S21信号以及子视频信号S22产生影像信号(第一影像信号)SD1以及影像信号(第二影像信号)SD2给空间调制器208。图像处理电路204以及图像处理电路206例如是德州仪器制造的DDP4422芯片来实施，然不以此为限。举例而言，当使用者欲以较高的画面更新率来观赏投影画面时，影像信号SD1包括解析度(960×1080像素)、画面更新率240Hz，影像信号SD2包括解析度(960×1080像素)、画面更新率240Hz。影像信号SD1与影像信号SD2传递至空间调制器208，例如空间调制器208可呈现1920×1080像素的影像，因此影像信号SD1对应空间调制器208的左边区域(960×1080)，影像信号SD2对应空间调制器208的右边区域(960×1080)。
因此，空间调制器208可依据影像信号SD1以及影像信号SD2对照明光束L1进行调制，而产生调制光束L2。空间调制器208可例如为液晶覆硅板(Liquid Crystal On Siliconpanel，LCoS panel)、数字微镜元件(Digital Micro-mirror Device,DMD)等反射式光调变器，亦或是透光液晶面板(Transparent Liquid Crystal Panel)，电光调变器(Electro-Optical Modulator)、磁光调变器(Maganeto-Optic modulator)、声光调变器(Acousto-Optic Modulator，AOM)等穿透式光调变器，然不以此为限。
此外，控制晶片202还可依据视频信号S2的画面更新率控制光学致动器210的摆动方式，以调整调制光束L2的光路径，而将投影影像L3调整为具有较高解析度以及较低画面更新率的影像或将投影影像L3调整为具有较低解析度以及较高画面更新率的影像。详细来说，调整投影影像L3的解析度以及画面更新率的示意图可如图3所示，光学致动器210设置于空间调制器208与投影镜头302之间，照明光束L1经由空间调制器208调制而被转换为调制光束L2后，控制晶片202依据视频信号S2的画面更新率控制光学致动器210的摆动方式而产生投影影像L3，投影影像L3再透过投影镜头302被投影至投影目标(例如墙面或投影布幕)上而形成投影画面。
举例来说，当视频信号S2的画面更新率为60Hz时，控制晶片202控制光学致动器210往返式地摆动，以改变调制光束L2的光路径，进而改变投影影像L3被投射到投影目标上的位置，而达到观看者观看起来具有增加像素与影像边缘平滑的效果。如图3所示，当光学致动器210落在位置PA时，投影影像L3在投影目标上形成的投影图案I1，而当光学致动器210落在位置PB时，投影影像L3在投影目标上形成的投影图案I2，其中投影图案I1与投影图案I2可偏离距离D1，如此重叠多个位置相互偏离的投影图案并利用视觉暂留效应的原理将可达到像素增加及影像平滑的效果，而提高投影画面解析度。例如在每个图框期间适当地将位置相互偏离，将可达到4K解析度的效果。
又例如，当视频信号S2的画面更新率为240Hz时，控制晶片202控制光学致动器210停止摆动，此时调制光束L2的光路径不会再随光学致动器210的摆动改变，也就是说投影影像L3将以240Hz的画面更新率被投射到投影目标上的同一位置。相较于上述视频信号S2的画面更新率为60Hz时的情形，虽然投影影像L3的解析度未被提高，但投影影像L3的画面更新率将增为4倍。
借由本发明，可大幅地缩短投影装置200处理视频信号S1的时间，将影像画面的延迟时间缩短至14.6毫秒，而可满足投影装置100应用于显示如游戏画面等需要高画面更新率的需求。
图4是依照本发明的实施例的投影装置的投影方法的流程图。由上述实施例可知，投影装置的投影方法可至少包括下列步骤。首先，判断视频信号的画面更新率(步骤S402)，然后再依据视频信号的画面更新率控制空间光调变电路所产生的投影影像的解析度以及画面更新率(步骤S404)。例如可依据视频信号的画面更新率控制空间光调变电路将投影影像调整为具有第一解析度以及第一画面更新率或将投影影像调整为具有第二解析度以及第二画面更新率，其中第一解析度大于第二解析度，或者第一画面更新率小于第二画面更新率。
举例来说，如图5所示，可判断视频信号的画面更新率为第一预设画面更新率或第二预设画面更新率(步骤S502)，其中第一预设画面更新率小于第二预设画面更新率。若视频信号的画面更新率为第一预设画面更新率，控制电路控制空间光调变电路将投影影像调整为具有第一解析度以及第一画面更新率(步骤S504)。而若视频信号的画面更新率为第二预设画面更新率，控制电路控制空间光调变电路将投影影像调整为具有第二解析度以及第二画面更新率(步骤S506)。进一步来说，空间光调变电路可包括光学致动器，通过依据视频信号的画面更新率控制光学致动器的摆动，可将投影影像调整为具有第一解析度以及第一画面更新率或将投影影像调整为具有第二解析度以及第二画面更新率。其中，第一预设画面更新率以及第一画面更新率可例如为60Hz，第二预设画面更新率以及第二画面更新率可例如为240Hz，第一解析度可例如为4096×2160像素，而第二解析度可例如为1920×1080像素，然不以此为限。
综上所述，本发明的实施例利用控制电路依据视频信号的画面更新率调整空间光调变电路所产生的投影影像的解析度以及画面更新率，以对应使用者的使用需求来调整投影装置的投影模式，而有效增加投影装置的使用方式。
以上所述，仅为本发明的优选实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即所有依本发明权利要求书及发明说明内容所作的简单的等效变化与修该，皆仍属本发明专利覆盖的范围内。另外，本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所揭露的全部目的或优点或特点。此外，摘要和发明名称仅是用来辅助专利文件检索之用，并非用来限制本发明的权利范围。再者，说明书中提及的第一、第二…等，仅用于表示元件的名称，并非用来限制元件数量上的上限或下限。

Claims (13)

1.一种投影装置，其特征在于，所述投影装置包括：
画面更新率转换晶片，对第一视频信号进行画面更新率转换而产生第二视频信号；
空间光调变电路；以及
控制电路，耦接所述画面更新率转换晶片以及所述空间光调变电路，依据所述第二视频信号的画面更新率调整所述空间光调变电路所产生的投影影像的解析度以及画面更新率。
2.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于，其中所述控制电路依据所述第二视频信号的画面更新率控制所述空间光调变电路将所述投影影像调整为具有第一解析度以及第一画面更新率或将所述投影影像调整为具有第二解析度以及第二画面更新率，其中所述第一解析度大于所述第二解析度，所述第一画面更新率小于所述第二画面更新率。
3.根据权利要求2所述的投影装置，其特征在于，其中所述控制电路判断所述第二视频信号的画面更新率为第一预设画面更新率或第二预设画面更新率，其中所述第一预设画面更新率小于所述第二预设画面更新率，若所述第二视频信号的画面更新率为所述第一预设画面更新率，所述控制电路控制所述空间光调变电路将所述投影影像调整为具有所述第一解析度以及所述第一画面更新率，若所述第二视频信号的画面更新率为所述第二预设画面更新率，所述控制电路控制所述空间光调变电路将所述投影影像调整为具有所述第二解析度以及所述第二画面更新率。
4.根据权利要求3所述的投影装置，其特征在于，其中所述第一预设画面更新率以及所述第一画面更新率为60Hz，所述第二预设画面更新率以及所述第二画面更新率为240Hz，所述第一解析度为4096×2160像素，所述第二解析度为1920×1080像素。
5.根据权利要求2所述的投影装置，其特征在于，所述空间光调变电路包括：
空间调制器，耦接所述控制电路，对光束进行调制，而产生调制光束；以及
光学致动器，耦接所述控制电路，所述控制电路依据所述第二视频信号的画面更新率控制所述光学致动器的摆动，以将所述投影影像调整为具有所述第一解析度以及所述第一画面更新率或将所述投影影像调整为具有所述第二解析度以及所述第二画面更新率。
6.根据权利要求5所述的投影装置，其特征在于，其中所述控制电路包括：
控制晶片，耦接所述画面更新率转换晶片，依据所述第二视频信号的画面更新率控制所述光学致动器的摆动，并将所述第二视频信号分割为第一子视频信号以及第二子视频信号；
第一图像处理电路，依据所述第一子视频信号产生第一影像信号；以及
第二图像处理电路，依据所述第一子视频信号产生第二影像信号，所述第一影像信号与所述第二影像信号用于传递至所述空间调制器。
7.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于，其中所述控制电路依据所述第二视频信号的画面更新率控制所述空间光调变电路将所述投影影像调整为具有第一解析度以及第一画面更新率或将所述投影影像调整为具有第二解析度以及第二画面更新率，其中所述第一画面更新率小于所述第二画面更新率。
8.一种投影装置的投影方法，所述投影装置包括空间光调变电路，其特征在于，包括：
判断视频信号的画面更新率；以及
依据所述视频信号的画面更新率控制所述空间光调变电路所产生的投影影像的解析度以及画面更新率。
9.根据权利要求8所述的投影方法，其特征在于，所述方法包括：
依据所述视频信号的画面更新率控制所述空间光调变电路将所述投影影像调整为具有第一解析度以及第一画面更新率或将所述投影影像调整为具有第二解析度以及第二画面更新率，其中所述第一解析度大于所述第二解析度，所述第一画面更新率小于所述第二画面更新率。
10.根据权利要求9所述的投影方法，其特征在于，所述方法包括：
判断所述视频信号的画面更新率为第一预设画面更新率或第二预设画面更新率，其中所述第一预设画面更新率小于所述第二预设画面更新率；
若所述视频信号的画面更新率为所述第一预设画面更新率，所述控制电路控制所述空间光调变电路将所述投影影像调整为具有所述第一解析度以及所述第一画面更新率；以及
若所述视频信号的画面更新率为所述第二预设画面更新率，所述控制电路控制所述空间光调变电路将所述投影影像调整为具有所述第二解析度以及所述第二画面更新率。
11.根据权利要求10所述的投影方法，其特征在于，其中所述第一预设画面更新率以及所述第一画面更新率为60Hz，所述第二预设画面更新率以及所述第二画面更新率为240Hz，所述第一解析度为4096×2160像素，所述第二解析度为1920×1080像素。
12.根据权利要求9所述的投影方法，其特征在于，所述空间光调变电路包括光学致动器，所述投影装置的投影方法包括：
依据所述视频信号的画面更新率控制所述光学致动器的摆动，以将所述投影影像调整为具有所述第一解析度以及所述第一画面更新率或将所述投影影像调整为具有所述第二解析度以及所述第二画面更新率。
13.根据权利要求8所述的投影方法，其特征在于，所述方法包括：
依据所述视频信号的画面更新率控制所述空间光调变电路将所述投影影像调整为具有第一解析度以及第一画面更新率或将所述投影影像调整为具有第二解析度以及第二画面更新率，其中所述第一画面更新率小于所述第二画面更新率。
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