投影装置以及投影装置的控制方法与流程

1.本发明是有关于一种投影装置以及投影装置的控制方法。


背景技术：

2.近来以发光二极管(light-emitting diode,led)和激光二极管(laser diode)等固态光源为主的投影装置渐渐在市场上占有一席之地。一般而言，这些固态光源的激发光会被投影装置中的波长转换模块上的波长转换材料转换而产生不同颜色的转换光。且为了满足色彩表现的需求，在投影装置的后段光路上会放置一滤光模块(filter module)，波长转换模块上的转换光经过滤光模块后时序性地滤出预定的色光。这些色光经由光阀的调变将影像光束投影至外界。
3.一般而言，由于波长转换模块的波长转换元件上存在着波长转换区域与非转换区域的交界，当激发光入射此交界区域附近，而有部分激发光位于波长转换区域，部分激发光位于非转换区域时，此状态一般称为辐区(spoke)状态，会出现画面异色现象(也就是显示的影像的颜色不正确的问题)。这是由于波长转换元件持续转动，所以此时入射波长转换区域与非转换区域的激发光比例会随时间而变化，如此出射波长转换元件的光束会形成强度不稳定的转换光与非转换光。因此，当波长转换元件转到辐区状态时，投影装置内处于运作中的光阀均会暂时关闭(off)，以避免画面产生异色。然而，如此一来，将使得投影装置会损失显示画面的亮度。
4.另外，为了提升投影装置的色彩更新率，以降低由于人眼视觉感知中的断色现象(color break issue)的产生，进而实现更顺畅的观赏品质，已知的投影装置所采取的技术手段多为提高波长转换元件的转数以及增加波长转换元件上的波长转换区域与非转换区域的分区数量。但如此一来，增加波长转换区域与非转换区域的分区数量的同时也会增加通过辐区状态的频率，因此，为使显示画面保持一定的亮度，投影装置的色彩更新率与波长转换区域与非转换区域的数量也须受到一定的限制。
[0005]“背景技术”段落只是用来帮助了解本

技术实现要素：
，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所属技术领域中的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，在本发明申请前已被所属技术领域中的技术人员所知晓或认知。
发明内容
[0006]
本发明提供一种投影装置，能够提供具有良好品质的显示画面。
[0007]
本发明提供一种投影装置的控制方法，能够使投影装置具有良好品质的显示画面。
[0008]
本发明可消除投影装置在辐区(spoke)状态时会出现画面异色的现象，并提升光阀使用效率，以达到提高亮度的效果。此外，提高投影装置的色彩更新率并降低断色现象的产生。波长转换模块的转动是无需与光源以及光阀同步。投影装置可提供符合dci-p3、
bt2020规范的蓝色色点，进而实现更顺畅的观赏品质。
[0009]
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。
[0010]
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出一种投影装置，投影装置包括：照明系统、第一光阀与第二光阀，照明系统用于提供照明光束，且照明系统包括：第一激光光源以及第二激光光源。第一激光光源在多个第一时段中提供第一激光光束。第二激光光源在多个第二时段中提供第二激光光束，其中第一激光光束与第二激光光束具有不同的主波长，其中投影装置的色彩更新率为多个第一时段与多个第二时段彼此交替进行的次数，且色彩更新率的范围介于60赫兹至6000赫兹之间。第一激光光束以及第二激光光束在离开照明系统时分别形成第一色光与第二色光，且第一光阀与第二光阀位于第一色光的传递路径上，第一光阀与第二光阀的其中一者位于第二色光的传递路径上。
[0011]
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出一种投影装置的控制方法，适于控制上述的投影装置，投影装置的控制方法包括下列步骤。在多个第一时段中，控制第一激光光源提供第一激光光束，第一激光光束在离开照明系统时形成第一色光，且第一光阀与第二光阀位于第一色光的传递路径上。在多个第二时段中，控制第二激光光源提供第二激光光束，其中第一激光光束与第二激光光束具有不同的主波长，第二激光光束在离开照明系统时形成第二色光，第一光阀与第二光阀的其中一者位于第二色光的传递路径上，且投影装置的色彩更新率为多个第一时段与多个第二时段彼此交替进行的次数，色彩更新率的范围介于60赫兹至6000赫兹之间。
[0012]
基于上述，本发明的实施例至少具有以下其中一个优点或功效。在本发明的实施例中，投影装置通过第一激光光源以及第二激光光源的设置，即能在不同时段形成所需色光，并能避免产生辐区(spoke)状态所致的画面异色现象，而可维持显示画面的亮度。并且，在本发明的实施例中，投影装置以及投影装置的控制方法亦可简单而不受限地透过切换第一激光光源以及第二激光光源的开启或关闭状态，即可提升投影装置的色彩更新率，并能借以消除断色现象的产生，进而实现更顺畅的观赏品质。
[0013]
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
[0014]
图1a是本发明一实施例的一种投影装置的架构示意图。
[0015]
图1b是图1a的波长转换模块的示意图。
[0016]
图1c是图1a的一种光扩散元件的示意图。
[0017]
图1d是图1a的第一色光入射第一光阀以及第二光阀的光路示意图。
[0018]
图1e是图1a的第一色光入射第二光阀的光路示意图。
[0019]
图1f是图1a的第一激光光源、第二激光光源、第一光阀以及第二光阀在不同时段中的一种时序示意图。
[0020]
图1g是图1a的第一激光光源、第二激光光源、第一光阀以及第二光阀在不同时段中的另一种时序示意图。
[0021]
图2是图1a的另一种光扩散元件的示意图。
[0022]
图3a是本发明一实施例的另一种投影装置的架构示意图。
[0023]
图3b是图3a的第一激光光源、第二激光光源、第三激光光源、第一光阀以及第二光阀在不同时段中的一种时序示意图。
[0024]
图3c是图3a的第一激光光源、第二激光光源、第三激光光源、第一光阀以及第二光阀在不同时段中的另一种时序示意图。
具体实施方式
[0025]
有关本发明之前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图之一较佳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。
[0026]
图1a是本发明一实施例的一种投影装置的架构示意图。图1b是图1a的波长转换模块的示意图。图1c是图1a的一种光扩散元件的示意图。图1d是图1a的第一色光入射第一光阀以及第二光阀的光路示意图。图1e是图1a的第一色光入射第二光阀的光路示意图。图1f是图1a的第一激光光源、第二激光光源、第一光阀以及第二光阀在不同时段中的一种时序示意图。图1g是图1a的第一激光光源、第二激光光源、第一光阀以及第二光阀在不同时段中的另一种时序示意图。请参照图1a至图1e，投影装置200包括照明系统100、光阀模块210以及投影镜头220。照明系统100适于提供照明光束70。光阀模块210设置于照明光束70的传递路径上，适于将照明光束70转换为影像光束80。投影镜头220设置于影像光束80的传递路径上，适于将影像光束80投射出投影装置200。如图1d与图1e所示，在本实施例中，光阀模块210中包括第一光阀211以及第二光阀212。举例而言，在本实施例中，光阀模块210中的第一光阀211以及第二光阀212可为数字微镜元件(digital micro-mirror device,dmd)或是硅基液晶面板(liquid-crystal-on-silicon panel,lcos panel)。然而，在其他实施例中，其亦可以是穿透式液晶面板或其他光束调变器。
[0027]
具体而言，如图1a所示，在本实施例中，照明系统100用于提供照明光束70，且照明系统100包括：第一激光光源110b1、第二激光光源110b2、波长转换模块120、合光元件130、光扩散元件140以及光均匀化元件150。进一步而言，如图1f与图1g所示，在本实施例中，画面时间t代表两个画面时间，影像画面im的单个画面时间包括一个第一时段t1与一个第二时段t2。第一激光光源110b1在第一时段t1中提供第一激光光束50b1。第二激光光源110b2在第二时段t2中提供第二激光光束50b2。举例而言，第一激光光源110b1与第二激光光源110b2皆为蓝光激光光源，而第一激光光束50b1与第二激光光束50b2皆为蓝光激光光束，但第一激光光束50b1的主波长约为445纳米，而第一激光光束50b1的主波长约为462纳米。也就是说，在本实施例中，第一激光光束50b1与第二激光光束50b2具有不同的主波长。并且，由于第一激光光束50b1的主波长小于第二激光光束50b2的主波长，因此波长较短的第一激光光束50b1较易激发波长转换模块120的波长转换材料而用于作为激发光，而人眼对长波长的第二激光光束50b2感受较佳，因此第二激光光束50b2用于形成照明光束70的蓝光部分，以使照明光束70具有良好的色彩表现。
[0028]
以下将针对第一激光光束50b1与第二激光光束50b2形成照明光束70的过程进行进一步解说。
[0029]
具体而言，如图1a所示，在本实施例中，合光元件130位于第一激光光束50b1的传
递路径，合光元件130位于第一激光光源110b1与波长转换模块120之间。举例而言，在本实施例中，合光元件130例如为具有黄光反射作用的分色镜(dichroic mirror with yellow reflection)，而可让蓝光穿透，而对黄光提供反射作用。因此，合光元件130可让蓝色的第一激光光束50b1穿透，如此一来，第一激光光源110b1的第一激光光束50b1可经由穿透合光元件130而传递至波长转换模块120。
[0030]
进一步而言，如图1a至图1b所示，在本实施例中，波长转换模块120位于第一激光光束50b1的传递路径上，并适于转动。举例而言，在本实施例中，波长转换模块120的转动频率的范围介于60赫兹至180赫兹之间。并且，如图1b所示，在本实施例中，波长转换模块120具有波长转换材料，且波长转换材料形成为o型环状(o-ring)，进而形成波长转换模块120的环状波长转换区wr。此外，波长转换模块120例如具有转盘，在转盘表面上具有反射涂层或者转盘表面本身具有反射功能，且波长转换材料涂布或贴附于转盘表面上。由于波长转换材料所在的区域形成环状，因此波长转换模块120的旋转也无需与第一激光光源110b1与第二激光光源110b2的开关时间或光阀模块210状态的切换时间同步。如此，在第一激光光束50b1被提供的第一时段t1中，第一激光光束50b1可经由通过波长转换模块120的环状波长转换区wr而形成第一色光60y。举例而言，在本实施例中，波长转换材料包括可激发出黄色光束的荧光粉，故第一激光光束50b1转换成第一色光60y为黄光。之后，如图1a所示，在本实施例中，第一色光60y可被反射且传递至合光元件130处，并再经由合光元件130反射至光均匀化元件150。
[0031]
另一方面，如图1a所示，在本实施例中，第二激光光源110b2提供的第二激光光束50b2则可经由反射元件re而被传递至光扩散元件140以及合光元件130处。更详细而言，如图1a所示，在本实施例中，光扩散元件140位于第二激光光束50b2的传递路径上以及位于第二激光光源110b2与光均匀化元件150之间。举例而言，在本实施例中，光扩散元件140可位于第二激光光源110b2与合光元件130之间或位于合光元件130与光均匀化元件150之间，只要第二激光光束50b2在被传递至光均匀化元件150之前能通过光扩散元件140即可。并且，在本实施例中，光扩散元件140适于转动，而适于降低或消除激光光斑(laser speckle)的现象。举例而言，如图1c所示，在本实施例中，光扩散元件140可为圆形，并适于绕一轴心转动，但本发明不局限于此。如此，第二激光光束50b2被提供的第二时段t2中，第二激光光束50b2可通过光扩散元件140以及合光元件130而形成蓝色的第二色光70b，且第二色光70b可再被传递至光均匀化元件150。
[0032]
更具体而言，如图1f所示，在本实施例中，光均匀化元件150位于照明光束70的第一色光60y与第二色光70b的传递路径上。在本实施例中，光均匀化元件150包括一积分柱，但本发明不局限于此。更详细而言，如图1a所示，第一色光60y与第二色光70b是时序性地产生。当照明光束70的第一色光60y与第二色光70b传递至光均匀化元件150时，光均匀化元件150可使照明光束70均匀化，并使其传递至光阀模块210。照明光束70包括时序地传递的第一色光60y以及第二色光70b。
[0033]
也就是说，如图1a、图1d与图1e所示，在本实施例中，第一色光60y与第二色光70b时序性地离开照明系统100时，第一色光60y与第二色光70b会分别被传递到光阀模块210中的对应的光阀处。
[0034]
更详细而言，如图1d与图1e所示，光阀模块210还包括分光元件dm，分光元件dm位
于第一色光60y与第二色光70b的传递路径上。如图1d所示，在第一时段t1中，第一色光60y被传递至分光元件dm后，第一色光60y通过分光元件dm而分别形成第三色光71与第四色光72。如此，如图1d所示，第三色光71传递至第一光阀211，而第四色光72传递至第二光阀212。在本实施例中，分光元件dm例如为具有绿光反射作用的分色镜(dichroic mirror with green reflection)，而可让蓝光以及红光穿透，而对绿光提供反射作用，因此，在本实施例中，第三色光71例如为绿光，而第四色光72例如为红光。但本发明不局限于此。在另一未绘示的实施例中，亦可借由改变分色元件的光学作用，例如使分色元件为具有红光反射作用的分色镜，而可让蓝光以及绿光穿透，而对红光提供反射作用，本发明不局限于此。
[0035]
另一方面，在第二时段t2中，第二色光70b被传递至第一光阀211与第二光阀212的其中一者上。如图1e所示，在本实施例中，第二色光70b可穿透分光元件dm后被传递至第二光阀212。如此一来，第一光阀211与第二光阀212可用于将对应的第二色光70b、第三色光71与第四色光72分别时序地转换成多个影像光束80b、80g、80r。并且，投影镜头220位于所述多个影像光束80b、80g、80r的传递路径上，且适于将所述多个影像光束80b、80g、80r投影至一屏幕(未绘示)上，以形成影像画面im。并且，由于第一光阀211与第二光阀212能将对应的第二色光70b、第三色光71与第四色光72转换成不同颜色的影像光束80b、80g、80r，这些来自第一光阀211与第二光阀212的影像光束80b、80g、80r所被投影出的影像画面im便能够成为彩色画面。
[0036]
更进一步而言，如图1f与图1g所示，投影装置200所投影出的影像画面im的色彩更新率可依据切换第一激光光源110b1以及第二激光光源110b2的开启或关闭状态的次数而定(图示中黑色区块代表关闭)，当第一激光光源110b1以及第二激光光源110b2彼此交替开启的次数越多时，投影装置200所投影出的影像画面im的色彩更新率则越高(如图1g所示)。也就是说，投影装置200所投影出的影像画面im的色彩更新率可视为多个第一时段t1与多个第二时段t2彼此交替进行的次数。多个第一时段t1与多个第二时段t2彼此交替进行的次数对应于第一激光光源110b1以及第二激光光源110b2彼此交替开启与关闭的次数。
[0037]
一般而言，人眼视觉暂留的时间为1/16秒，所以投影装置200的色彩更新率以及屏幕更新率须大于16hz。然而，在本实施例中，由于第一激光光源110b1以及第二激光光源110b2具有可瞬间开关的特性，因此如图1f与图1g所示，本实施例的投影装置200的色彩更新率的范围可扩充至60赫兹至6000赫兹之间，且在提升色彩更新率的同时，由于波长转换模块120是以环状的波长转换区域的形式设置，因此也不会有辐区(spoke)状态所致的画面异色现象的产生，因此投影装置200不需在第一光阀211与第二光阀212的运作途中时关闭第一光阀211与第二光阀212，因而可维持显示画面的亮度。
[0038]
如此一来，投影装置200通过第一激光光源110b1以及第二激光光源110b2的设置，即能在不同时段形成所需色光，并能避免产生辐区(spoke)状态所致的画面异色现象，而可维持显示画面的亮度。并且，在本发明的实施例中，投影装置200以及投影装置200的控制方法亦可简单而不受限地透过切换第一激光光源110b1以及第二激光光源110b2的开启或关闭状态，即可提升投影装置200的色彩更新率，并能借以消除断色现象的产生，进而实现更顺畅的观赏品质。
[0039]
另一方面，在图1的实施例中，控制光扩散元件140的运动的方法虽以控制光扩散元件140沿轴心转动为例示，但本发明不局限于此。在其他的实施例中，控制光扩散元件140
的运动的方法可依据光扩散元件140的类型而做对应的调整，任何所属领域中的技术人员在参照本发明之后，当可对其控制方式作适当的更动，而使其达到与光扩散元件140类似的效果，惟其仍应属于本发明的范畴内。以下将另举部分实施例作为说明。
[0040]
图2是图1a的另一种光扩散元件的示意图。图2的光扩散元件240与图1c的光扩散元件140类似，而差异如下所述。在本实施例中，光扩散元件240的形状不限于圆形，而可为矩形或其他的多边形形状。光扩散元件240适于沿至少一方向移动。举例而言，如图2所示，在本实施例中，光扩散元件240可沿第一方向d1或第二方向d2移动。如此，当光扩散元件240被应用至前述的照明系统100以及投影装置200时，亦可借由光扩散元件240的运动而使第二激光光束50b2的强度分布产生扩散改变，以降低或消除激光光斑的现象，进而使前述的照明系统100以及投影装置200能达到前述的效果与优点，在此就不再赘述。
[0041]
图3a是本发明一实施例的另一种投影装置的架构示意图。图3b是图3a的第一激光光源、第二激光光源、第三激光光源、第一光阀以及第二光阀在不同时段中的一种时序示意图。图3c是图3a的第一激光光源、第二激光光源、第三激光光源、第一光阀以及第二光阀在不同时段中的另一种时序示意图。图3a的投影装置200a与照明系统100a与图1a的投影装置200与照明系统100类似，而差异如下所述。请参照图3a至图3c，在本实施例中，投影装置200a的照明系统100a还包括一第三激光光源al，且第三激光光源al用于在第一时段t1中提供第三激光光束50r，第三激光光束50r的波段与第一色光60y的波段至少部分重叠。举例而言，在本实施例中，第三激光光源al例如为红光激光光源，第三激光光束50r为红光。第三激光光束50r的主波长例如为638纳米。
[0042]
具体而言，在本实施例中，合光元件130例如为具有绿橘光反射作用的分色镜(dmgo)，而可让蓝光以及红光穿透，并对绿橘光提供反射作用。此外，照明系统100a还包括一分色镜dmb，分色镜dmb位于第二激光光束50b2及第三激光光束50r的传递路径上，且在本实施例中，分色镜dmb例如为具有蓝光反射作用的分色镜，而可让红光穿透，并对蓝光提供反射作用。如此，如图3a所示，第二激光光源110b2的第二激光光束50b2仍可经由被分色镜dmb反射而传递至合光元件130。另一方面，如图3a所示，光扩散元件140也位于第三激光光束50r的传递路径上，如此，在第一时段t1中，第三激光光源al的第三激光光束50r也可通过穿透分色镜dmb以及光扩散元件140，并被传递至合光元件130，以形成第三色光70r。更详细而言，如图3a所示，在本实施例中，光扩散元件140位于第三激光光束50r的传递路径上以及位于第三激光光源al与光均匀化元件150之间。举例而言，在本实施例中，光扩散元件140可位于第三激光光源al与合光元件130之间或位于合光元件130与光均匀化元件150之间。
[0043]
此外，如图3a所示，在本实施例中，部分的第一色光60y(黄光)会被合光元件130反射而形成第四色光70g例如为绿光。如此，第二色光70b、第三色光70r、第四色光70g以及即可在经过光均匀化元件150后时序性地形成照明光束70，而再分别被传递到光阀模块210中的对应的光阀处，并借此形成彩色画面。照明光束70包括时序地传递的第二色光70b、第三色光70r以及第四色光70g。
[0044]
如此一来，照明系统100a借由第三激光光源al的配置，将能自由调整照明光束70中的红光比例，而能提升投影画面的红色色彩表现。此外，在本实施例中，由于照明系统100a与图1a的照明系统100a具有相同的第一激光光源110b1以及第二激光光源110b2的配置，因此投影装置200a能达到与前述的投影装置200类似的效果与优点，在此就不再赘述。
[0045]
如图3b与图3c所示，图3a的投影装置200a所投影出的影像画面im的色彩更新率可依据切换第一激光光源110b1、第二激光光源110b2以及第三激光光源al的开启或关闭状态的次数而定，第一激光光源110b1与第三激光光源al同时开启或关闭。此外，当第一激光光源110b1、第三激光光源al与第二激光光源110b2彼此交替开启的次数越多时，投影装置200a所投影出的影像画面im的色彩更新率则越高(如图3c所示)。也就是说，投影装置200a所投影出的影像画面im的色彩更新率可视为多个第一时段t1与多个第二时段t2彼此交替进行的次数。
[0046]
综上所述，本发明的实施例至少具有以下其中一个优点或功效。在本发明的实施例中，投影装置通过第一激光光源以及第二激光光源的设置，而可在使波长转换模块在设置环状的波长转换区域的情况下，即能在不同时段形成所需色光，并能避免产生辐区(spoke)状态所致的画面异色现象，而可维持显示画面的亮度。并且，在本发明的实施例中，投影装置以及投影装置的控制方法亦可简单而不受限地透过切换第一激光光源以及第二激光光源的开启或关闭状态，即可提升投影装置的色彩更新率，并能借以消除断色现象的产生，进而实现更顺畅的观赏品质。
[0047]
惟以上所述者，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施之范围，即凡依本发明权利要求书及发明内容所作之简单的等效变化与修改，皆仍属本发明专利涵盖之范围内。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之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，并非用来限制本发明之权利范围。此外，本说明书或权利要求书中提及的“第一”、“第二”等用语仅用以命名元件(element)的名称或区别不同实施例或范围，而并非用来限制元件数量上的上限或下限。
[0048]
附图标记说明：
[0049]
50b1：第一激光光束
[0050]
50b2：第二激光光束
[0051]
50r：第三激光光束
[0052]
60y：第一色光
[0053]
70：照明光束
[0054]
70b：第二色光
[0055]
71、70r：第三色光
[0056]
72、70g：第四色光
[0057]
80、80b、80g、80r：影像光束
[0058]
100、100a：照明系统
[0059]
110b1：第一激光光源
[0060]
110b2：第二激光光源
[0061]
120：波长转换模块
[0062]
130：合光元件
[0063]
140、240：光扩散元件
[0064]
150：光均匀化元件
[0065]
200、200a：投影装置
[0066]
210：光阀模块
[0067]
211：第一光阀
[0068]
212：第二光阀
[0069]
220：投影镜头
[0070]
al：第三激光光源
[0071]
d1：第一方向
[0072]
d2：第二方向
[0073]
dm：分光元件
[0074]
dmb：分色镜
[0075]
t：画面时间
[0076]
t1：第一时段
[0077]
t2：第二时段
[0078]
wr：环状波长转换区。