投影机的制作方法

本发明与投影机有关，尤其是关于一种具有测距功能并可自动根据投影面的几何特征与表面起伏变化调整投影画面的投影机。

背景技术：

随着科技进步，投影机的体积不断缩小且其提供的功能愈来愈强大。一般而言，使用者通常会通过投影机将画面投影至较为平坦且几何形状方正的投影面(例如投影布幕或墙壁)上，以达到较为理想的投影效果。

然而，受到环境上的限制，使用者有时候难以顺利找到理想的物体作为投影面，就只能退而求其次选择表面凹凸不平或形状不规则的物体作为投影面。由于传统的投影机无法自动根据投影面的几何特征及表面起伏变化来调整投影画面，导致表面凹凸不平或形状不规则的投影面所显示的画面容易出现扭曲或变形的现象，亟待克服。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提出一种投影机，以有效解决先前技术所遭遇到的上述种种问题。

本发明提供一种投影机，包含：

光源，当该投影机启动测距功能对待测物进行测距时，该光源于第一时间发出第一光线，且该第一光线的波长位于红外线波长范围内；

空间光调变器，用以接收该第一光学并将该第一光线转换成第二光线，且该第二光线的波长位于红外线波长范围内；

镜头，用以于第二时间将该第二光线射向该待测物，该待测物反射该第二光线而形成射向该投影机的第三光线，且该第三光线的波长位于红外线波长范围内；

红外线接收器，用以于第三时间接收该第三光线；以及

运算单元，分别耦接该光源及该红外线接收器，用以根据该第一时间、该第二时间、该第三时间及光速得到该待测物与该投影机之间的第一距离，以根据该第一距离调整该投影机投影的投影画面

其中，当该投影机关闭测距功能时，该光源可发出可见光线以供投影之用且该红外线接收器可接收来自红外线遥控器的红外线遥控讯号。

较佳的，该投影机还包含壳体，该光源、该空间光调变器及该运算单元设置于该壳体内且该镜头与该红外线接收器分别设置于该壳体上。

较佳的，该镜头与该红外线接收器相邻设置于该壳体上的同一侧。

较佳的，该运算单元先将该第三时间减去该第一时间得到总时间长度，将该第三时间减去该第二时间得到第一时间长度，再将该总时间长度减去该第一时间长度得到第二时间长度，再将该第二时间长度乘以光速以得到该待测物与该投影机之间的该第一距离。

较佳的，该待测物包含n个待测区域，n为大于1的正整数，该第二光线对应于该n个待测区域中的第一待测区域并由该第一待测区域反射该第二光线而形成该第三光线，且该第一距离为该第一待测区域与该投影机之间的距离。

较佳的，当该投影机启动测距功能时，该光源还会于第四时间发出第四光线并由该空间光调变器将该第四光线转换成第五光线，该第四光线及该第五光线的波长位于红外线波长范围内且该第五光线对应于该n个待测区域中的第k待测区域，该镜头于第五时间将该第五光线射向该第k待测区域并由该第k待测区域反射该第五光线而形成射向该投影机的第六光线，该红外线接收器于第六时间接收到该第六光线，该运算单元根据该第四时间、该第五时间、该第六时间及光速得到该第k待测区域与该投影机之间的第k距离，k为大于1且小于或等于n的正整数。

较佳的，当该运算单元分别得到该投影机与该n个待测区域中的该第一待测区域～第n待测区域之间的该第一距离～第n距离时，该运算单元根据该第一距离～该第n距离得到该待测物的表面起伏变化并据以调整该投影机的投影参数，以使该投影机根据调整后的该投影参数投影画面于该待测物时，该画面能因应该待测物的该表面起伏变化而不会扭曲或变形。

本发明还提供一种投影机，包含：

光源，当该投影机启动测距功能对待测物进行测距时，若该待测物包含n个待测区域，n为大于1的正整数，该光源于第一时间发出n个第一光线，该n个第一光线分别对应于该n个待测区域，且该n个第一光线的波长位于红外线波长范围内；

空间光调变器，用以分别将该n个第一光线转换为n个第二光线，且该n个第二光线的波长位于红外线波长范围内；

镜头，用以于第二时间将该n个第二光线相对应地射向该待测物的该n个待测区域，并由该待测物的该n个待测区域分别反射对应的该n个第二光线而形成射向该投影机的n个第三光线，且该n个第三光线的波长位于红外线波长范围内；

红外线接收器，用以接收该n个第三光线，该红外线接收器接收该第三光线的时间为第三时间，则该n个待测区域对应n个第三时间；以及

运算单元，分别耦接该光源及该红外线接收器，用以根据对应于同一待测区域的第一时间、第二时间和第三时间得到该待测区域与该投影机之间的距离，进而得到对应该n个待测区域的n个距离，以根据该n个距离调整该投影机投影的投影画面；

其中，当该投影机关闭测距功能时，该光源可发出可见光线以供投影之用且该红外线接收器可接收来自红外线遥控器的红外线遥控讯号。

较佳的，该运算单元先将该第三时间减去该第一时间得到总时间长度，将该第三时间减去该第二时间得到第一时间长度，再将该总时间长度减去该第一时间长度得到第二时间长度，再将该第二时间长度乘以光速以得到该待测物与该投影机之间的该第一距离。

较佳的，当该运算单元分别得到该待测物的该n个待测区域与该投影机之间的该n个距离时，该运算单元根据该n个距离得到该待测物的表面起伏变化并据以调整该投影机的投影参数，致使该投影机根据调整后的该投影参数投影画面于该待测物时，该画面能因应该待测物的该表面起伏变化而不会扭曲或变形。

相较于先前技术，本发明的投影机不需额外设置其他组件即可执行测距功能来分别测得投影机与投影面上的各个不同区域的距离，进而推估出投影面的几何特征与表面起伏变化并据以相对应地自动调整投影机的投影参数。因此，即使投影面不够理想(例如表面凹凸不平或形状不规则)，当投影机根据调整后的投影参数将影像投影至投影面时，投影面所显示的画面能因应投影面的几何特征与表面起伏变化而尽量维持画面的完整，故能有效避免先前技术中的投影面所显示的画面出现扭曲或变形的现象。

关于本发明的优点与精神可以藉由以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。

附图说明

图1为根据本发明的较佳具体实施例中的投影机的示意图。

图2为本发明的投影机对待测物进行测距的示意图。

图3为待测物包含多个待测区域的实施例。

图4a至图4c分别为投影机在不同时间下分别发出光线至待测物上的相对应的待测区域。

图5为待测物包含多个待测区域的另一实施例。

具体实施方式

为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。

根据本发明的具体实施例为一种投影机。于此实施例中，本发明的投影机不需额外设置其他组件即可启动测距功能来分别测得投影机与投影面(亦即待测物)的不同区域之间的距离，进而推估出投影面的几何特征与表面起伏变化并据以相对应调整投影机的投影参数，致使本发明的投影机根据已调整后的投影参数将影像投影至投影面时，投影面所显示的投影画面即能因应投影面的几何特征与表面起伏变化作出相对应的调整，故能有效维持投影画面的完整性，而不会如同先前技术一样出现扭曲或变形的现象。

请参照图1及图2，图1为根据本发明的较佳具体实施例中的投影机的示意图；图2为本发明的投影机对待测物进行测距的示意图。

如图1所示，投影机1的镜头12与红外线接收器14均设置于壳体18上，并且镜头12与红外线接收器14相邻设置于壳体18上的同一侧。当投影机1尚未启动其测距功能而运作于投影功能时，镜头12用以发出投影光线至投影面上，而红外线接收器14则用以接收来自红外线遥控器rm的红外线遥控讯号srm。也就是说，镜头12与红外线接收器14实际上均为投影机1原本即已设置的必要组件。

如图2所示，投影机1可包含光源10、空间光调变器(spatiallightmodulator)slm、镜头12、红外线接收器14、运算单元16、数字图像处理芯片17及壳体18。其中，光源10、空间光调变器slm、运算单元16及数字图像处理芯片17均设置于壳体18内；镜头12与红外线接收器14相邻设置于壳体18上的同一侧；运算单元16分别耦接光源10及红外线接收器14。

当投影机1尚未启动其测距功能而运作于投影功能时，光源10用以发出可见光线以供投影之用，而空间光调变器slm用以将光源10发出的光线调变为投影光线。也就是说，光源10与空间光调变器slm实际上均为投影机1原本即已设置的必要组件。于实际应用中，空间光调变器slm与运算单元16可同时设置于数字图像处理芯片17上或各自独立设置，并且数字图像处理芯片17上还可额外设置其他必要组件(例如内存、图像处理单元等)，并无特定的限制。

当投影机1启动测距功能对待测物ob进行测距时，于第一时间t1下，光源10会发出第一光线l1，且第一光线l1的波长位于红外线波长范围内。举例而言，第一光线l1的波长可介于760奈米(nm)至1毫米(mm)之间，并且较佳为940奈米(nm)或介于850至860奈米(nm)之间，但不以此为限。

当光源10所发出的第一光线l1射至空间光调变器slm时，空间光调变器slm会接收第一光线l1并将第一光线l1转换成第二光线l2，且第二光线l2的波长亦位于红外线波长范围内。举例而言，第二光线l2的波长可介于760奈米(nm)至1毫米(mm)之间，并且较佳为940奈米(nm)或介于850至860奈米(nm)之间，但不以此为限。

于实际应用中，设置于投影机1内的空间光调变器slm可以是数字微反射镜装置(digitalmicro-mirrordevice,dmd)、液晶投影装置或任何采用其他投影机制的投影装置，但不以此为限。举例而言，若空间光调变器slm为液晶投影装置，则光源10所发出的第一光线(红外线)l1进入液晶投影装置后再进入镜头12，亦可应用本发明。此外，在光源10与空间光调变器slm之间亦可设置有光学组件，例如透镜组等，使得光源10所发出的第一光线l1可先通过光学组件后再射至空间光调变器slm，但亦不以此为限。

当空间光调变器slm的第二光线l2传送至镜头12时，于第二时间t2下，镜头12会将第二光线l2射向待测物ob。需说明的是，假设光源10发出第一光线l1的第一时间t1与镜头12将第二光线l2射向待测物ob的第二时间t2之间的时间差为第一时间长度，则第一时间长度可以是已知的固定时间长度，或是运算单元16可通过定时器(图未示)分别测得第一时间t1与第二时间t2并将第二时间t2减去第一时间t1后得到第一时间长度。

当镜头12发出的第二光线l2传送至待测物ob时，待测物ob会反射第二光线l2而形成射向投影机1的第三光线l3，且第三光线l3的波长亦位于红外线波长范围内。举例而言，第三光线l3的波长可介于760奈米(nm)至1毫米(mm)之间，并且较佳为940奈米(nm)或介于850至860奈米(nm)之间，但不以此为限。

当待测物ob所反射的第三光线l3传送至投影机1时，于第三时间t3下，红外线接收器14会接收到第三光线l3，再由运算单元16根据第一时间t1、第二时间t2、第三时间t3及光速得到待测物ob与投影机1之间的第一距离d1。

需说明的是，假设镜头12发出第二光线l2的第二时间t2与红外线接收器14接收到第三光线l3的第三时间t3之间的时间差为第二时间长度，则运算单元16可先通过定时器(图未示)分别测得光源10发出第一光线l1的第一时间t1与红外线接收器14接收到第三光线l3的第三时间t3，并将第三时间t3减去第一时间t1而得到总时间长度。若第一时间长度为已知，则运算单元16会将总时间长度减去已知的第一时间长度，即可顺利求出第二时间t2与第三时间t3之间的第二时间长度。最后，运算单元16即可根据第二时间长度与光速得到待测物ob与投影机1之间的第一距离d1。

于实际应用中，投影机1可视需要在投影模式与测距模式之间进行切换，并且此切换可由系统自动进行或由用户手动设定。此外，光源10所发出的第一光线l1及待测物ob所反射的第三光线l3亦可与遥控器所发出的红外线遥控讯号分别对应于不同的红外线波长范围，藉以使得待测物ob所反射的第三光线l3能与遥控器所发出的红外线遥控讯号相互区隔，而不会造成误判的情事发生。

举例而言，假设光源10所发出的第一光线l1及待测物ob所反射的第三光线l3对应于第一红外线波长范围且遥控器所发出的红外线遥控讯号对应于第二红外线波长范围，其中第一红外线波长范围不同于第二红外线波长范围。当投影机1运作于测距模式时，设定红外线接收器14仅接收对应于第一红外线波长范围的第三光线l3，因此，当投影机1对待测物ob进行测距时，即可有效避免待测物ob所反射的第三光线l3受到遥控器所发出的红外线遥控讯号的干扰。

上述实施例叙述投影机1在待测物ob仅包含有单一个待测区域时如何测得待测物ob与投影机1之间的第一距离d1。于另一实施例中，待测物ob亦可包含有多个待测区域，例如图3所示的待测物ob总共包含有25个待测区域r1～r25，但不以此为限。

请同时参照图2与图4a，假设图2中的投影机1的镜头12所发出的第二光线l2对应于该25个待测区域r1～r25中的第一待测区域r1而被射至第一待测区域r1，则第二光线l2会被第一待测区域r1反射而形成第三光线l3，且待测物ob与投影机1之间的第一距离d1实际上即为待测物ob上的第一待测区域r1与投影机1之间的距离。

请同时参照图2与图4b，当投影机1启动测距功能时，由于待测物ob总共包含有25个待测区域r1～r25，因此，当投影机1测得第一待测区域r1与投影机1之间的第一距离d1后，还需量测其他待测区域(亦即第二待测区域r2～第二十五待测区域r25)与投影机1之间的距离，才能得到足够数据去求出待测物ob的表面起伏变化与几何特征。

于第四时间t4下，光源10会发出第四光线l4并由空间光调变器slm将第四光线l4转换为第五光线l5并传送至镜头12，再由镜头12于第五时间t5下将第五光线l5射向待测物ob。假设图2中的投影机1的镜头12所发出的第五光线l5对应于待测物ob的该25个待测区域r1～r25中的第二待测区域r2，则镜头12将第五光线l5射至第二待测区域r2，且第五光线l5会被第二待测区域r2反射而形成第六光线l6射向该投影机1。于第六时间t6下，红外线接收器14接收到第六光线l6，并由运算单元16根据第四时间t4、第五时间t5、第六时间t6及光速得到第二待测区域r2与投影机1之间的第二距离d2。

实际上，第四光线l4、第五光线l5及第六光线l6的波长均位于红外线波长范围内。举例而言，第四光线l4、第五光线l5及第六光线l6的波长可介于760奈米(nm)至1毫米(mm)之间，并且较佳为940奈米(nm)或介于850至860奈米(nm)之间，但不以此为限。

需要特别说明的是，该第四时间t4可以与该第一时间t1为相同的时间，即光源10同时发出多个第一光线l1，该多个第一光线l1用于测定不同的待测区域，当待测物ob总共包含有25个待测区域r1～r25时，光源10同时发出25个第一光线l1，以测定该25个待测区域r1～r25分别至投影机1之间的距离，即第一距离至第二十五距离。具体而言，当投影机1启动测距功能对待测物进行测距时，若待测物ob包含25个待测区域，光源10于第一时间t1发出25个第一光线，该25个第一光线分别对应于该25个待测区域r1～r25，且该25个第一光线的波长位于红外线波长范围内；空间光调变器slm分别将该25个第一光线转换为25个第二光线l2，且该25个第二光线l2的波长位于红外线波长范围内；镜头12于第二时间t2将该25个第二光线l2相对应地射向该待测物的该25个待测区域r1～r25，并由待测物ob的该25个待测区域r1～r25分别反射对应的该25个第二光线l2而形成射向该投影机的25个第三光线l3，且该25个第三光线l3的波长位于红外线波长范围内；红外线接收器14接收该25个第三光线l3，红外线接收器14接收该第三光线l3的时间为第三时间t3，则该25个待测区域r1～r25对应25个第三时间t3，包括第一子第三时间、第二子第三时间、…、第二十五第三时间；运算单元16根据对应于同一待测区域的第一时间t1、第二时间t2和第三时间t3得到该待测区域与投影机1之间的距离，则该25个待测区域r1～r25对应25个距离，即第一距离至第二十五距离，以根据该25个距离调整该投影机投影的投影画面。

当然，该第一时间t1与该第四时间t4可以不同，例如，该第四时间t4可以介于该第一时间t1和该第二时间t2之间，该第四时间t4可以等于该第二时间t2，该第四时间t4可以介于该第二时间t2和该第三时间t3，或者该第四时间t4可以等于该第三时间t3，或者该第四时间t4可以晚于该第三时间t3，具体由设计人员根据实际情况而定，其他待测区域的测定时间以此类推，在此不再赘述。

当投影机1启动测距功能依序测得待测物ob的第一待测区域r1与投影机1之间的第一距离d1以及待测物ob的第二待测区域r2与投影机1之间的第二距离d2后，投影机1会再依序进行待测物ob的其他待测区域r3～r25与投影机1之间的第三距离～二十五距离的量测。举例而言，如图4c所示，假设投影机1的镜头12所发出的光线ln对应于待测物ob的第二十五待测区域r25，则镜头12将光线ln射至第二十五待测区域r25。其余均可依此类推，于此不另行赘述。进一步的，投影机1进行待测物ob的待测区域与投影机1之间的距离时，可以按照第一待测区域r1、第二待测区域r2、第三待测区域r3…第二十五待测区域r25的顺序进行测量，直至分别获得25个待测区域r1～r25与投影机1之间的距离，但不以此为限。于其他实施例中，亦可以不按照上述顺序进行量测距离，以可分别获得25个待测区域r1～r25与投影机1之间的距离即可，在此不再赘述。

当运算单元16顺利测得投影机1与该25个待测区域r1～r25的第一距离d1～第二十五距离d25时，运算单元16即可根据第一距离d1～第二十五距离d25得到待测物ob的表面起伏变化与几何特征(例如几何形状、缺口等)并据以调整投影机1的投影参数。

举例而言，若对应于第一待测区域r1的第一距离d1较短，代表待测物ob的第一待测区域r1可能较为突起而相对较为靠近投影机1；若对应于第六待测区域r6的第六距离d6较长，代表待测物ob的第六待测区域r6可能较为凹陷而相对较为远离投影机1；若红外线接收器1未接收到待测物ob的某待测区域的反射光，则运算单元16可据以判定待测物ob在该待测区域可能有缺口存在。其余均可依此类推，于此不另行赘述。例如，可判断出待测物ob上部分区域较远，下部分区域较近；或者，当以待测物ob的中心点为准，待测物ob向外周围逐渐距离变大，即逐渐变远，则表明待测物ob呈球面。进一步的，运算单元16根据上述得到的待测物ob的表面起伏变化与几何特征(例如几何形状、缺口等)的资讯并据以调整投影机1的投影参数，具体是指：针对每个待测区域的光斑(即，多个第三光投射至待测物ob上的对应的待测区域所形成的光斑)的大小比例做矩阵转换，以使得转换后，每个待测区域里的光斑均是一样大，例如，当某一待测区域的光斑较预设光斑小时，可按比例放大至与预设光斑一样大，当某一待测区域的光斑较正常光斑大时，可按比例放大至与预设光斑一样大，在此不再赘述。

接着，当投影机1要将影像投影至待测物ob时，投影机1即可根据已调整后的投影参数来将影像投影至待测物ob，藉以使得待测物ob所显示的画面能够因应待测物ob的表面起伏变化与几何特征而尽量维持投影画面的完整性，以避免投影画面出现扭曲或变形的现象。

于实际应用中，待测物ob的几何形状并不以图3及图4a至图4c所示的正方形为限，亦可以是如图5所示的矩形，抑或是其他的规则或不规则的几何形状均可适用，并无特定的限制。此外，投影机1分别对待测物ob的多个待测区域进行测距的量测顺序、以及待测物ob所包含的多个待测区域的数量与几何形状均不以上述实施例为限，并无特定的限制。

相较于先前技术，本发明的投影机不需额外设置其他组件即可执行测距功能来分别测得投影机与投影面上的不同区域的距离，进而推估出投影面的几何特征与表面起伏变化，并据以相对应地自动调整投影机的投影参数，使得投影机根据调整后的投影参数将影像投影至投影面时，投影面所显示的画面能因应投影面的几何特征与表面起伏变化而尽量维持画面的完整性，故能有效避免先前技术中的投影面所显示的画面出现扭曲或变形的现象。

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。