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CN112399157A - 投影机及投影方法 - Google Patents

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CN112399157A CN201910751803.3A CN201910751803A CN112399157A CN 112399157 A CN112399157 A CN 112399157A CN 201910751803 A CN201910751803 A CN 201910751803A CN 112399157 A CN112399157 A CN 112399157A
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陈立明
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Abstract

本发明提出一种投影机及投影方法。投影机耦接显示卡并包括光源、光阀、镜头及处理器。所述光源提供照明光束。所述光阀根据控制信号将所述照明光束转换为影像光束。所述镜头将所述影像光束投射至所述投影机外以形成成像影像。所述处理器从所述显示卡接收输入影像信号，并根据所述输入影像信号的更新频率以产生对应所述输入影像信号的所述控制信号。当所述更新频率大于阈值时，所述成像影像具有第一分辨率。当所述更新频率小于所述阈值时，所述光阀执行像素偏移操作，使所述成像影像具有第二分辨率。所述第一分辨率小于所述第二分辨率。本发明提供的投影机及投影方法能通过单一投影机来提供高分辨率及高反应速度的影像。

Description

投影机及投影方法
技术领域
本发明是有关于一种投影机及投影方法，且特别是有关于一种具有多种投影模式的投影机及投影方法。
背景技术
随着科技的演进，高分辨率(例如，4K)的显示装置(例如，投影机)陆续被开发出来。通过高分辨率的投影机能大幅提高使用者的视觉体验。另一方面，随着游戏对经济及社会的影响力逐渐变大，电子竞技产业因此产生。对于电子竞技的应用而言，显示画面的分辨率高低不是主要考量，而显示装置的反应速度及画面正确性才是最重要的考量因素。然而，目前并无单一投影机能同时提供高分辨率及高反应速度的需求。
发明内容
有鉴于此，于此本发明提供一种投影机及投影方法，能通过单一投影机来提供高分辨率及高反应速度的影像。
本发明提出一种投影机，耦接到显示卡。所述投影机包括光源、光阀、镜头及处理器。所述光源用于提供照明光束。所述光阀配置于所述照明光束的传递路径上，用于根据控制信号将所述照明光束转换为影像光束。所述镜头配置于所述影像光束的传递路径上，用于将所述影像光束投射至所述投影机外以形成成像影像。所述处理器耦接到所述光阀，并从所述显示卡接收输入影像信号。所述处理器根据所述输入影像信号的更新频率(refreshrate)以产生对应所述输入影像信号的所述控制信号。当所述更新频率大于阈值时，所述成像影像具有第一分辨率。当所述更新频率小于所述阈值时，所述光阀执行像素偏移操作，以使所述成像影像具有第二分辨率，其中所述第一分辨率小于所述第二分辨率。
本发明提出一种投影方法，适用于投影机。所述投影机耦接到显示卡。所述投影机包括光源、光阀、镜头及处理器。所述处理器耦接到所述光阀。所述投影方法包括：借由所述光源提供照明光束；借由将所述光阀配置于所述照明光束的传递路径上，来根据控制信号将所述照明光束转换为影像光束；借由将所述镜头配置于所述影像光束的传递路径上，将所述影像光束投射至所述投影机外以形成成像影像；以及借由所述处理器从所述显示卡接收输入影像信号，并借由所述处理器根据所述输入影像信号的更新频率以产生对应所述输入影像信号的所述控制信号。当所述更新频率大于阈值时，所述成像影像具有第一分辨率。当所述更新频率小于所述阈值时，所述光阀执行像素偏移操作，以使所述成像影像具有第二分辨率，其中所述第一分辨率小于所述第二分辨率。
基于上述，本发明的投影机及投影方法通过投影机的处理器根据输入影像信号的更新频率以产生对应输入影像信号的控制信号。投影机的光阀根据控制信号将照明光束转换为影像光束，且投影机的镜头将影像光束投射至投影机外以形成成像影像。当更新频率大于阈值时，成像影像具有第一分辨率。当更新频率小于阈值时，光阀执行像素偏移操作，以使成像影像具有第二分辨率，其中第一分辨率小于第二分辨率。如此一来，可不提升光阀分辨率规格的情况下，依据判定结果来执行高画质成像或高更新率成像，以使相同规格的光阀达到更多元的效益。
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为根据本发明一实施例的投影机的方块图。
图2为根据本发明一实施例的分辨率上采样的范例示意图。
图3为根据本发明一实施例的像素偏移操作的范例示意图。
图4为根据本发明一实施例的投影方法的流程图。
具体实施方式
图1为根据本发明一实施例的投影机100的方块图。
请参照图1，投影机(projector)100耦接到显示卡(未绘示于图中)并包括光源110、光阀120、镜头(projection lens)130、处理器140、缓冲器150及储存装置160。显示卡指的是影像信号的来源，显示卡例如是设置于个人电脑或手提式电脑中，且借由个人电脑或手提式电脑耦接于投影机100。所谓耦接可定义为电信号或者是资料的传递。处理器140耦接到光阀120、缓冲器150及储存装置160。光源110提供照明光束L1。光阀120配置于照明光束L1的传递路径上，并根据处理器140的控制信号控制光阀120将照明光束L1转换为影像光束L2。镜头130配置于影像光束L2的传递路径上，并将影像光束L2投射至投影机100外以形成成像影像20。
光源110例如是灯泡、发光二极管(Light Emitting Diode，LED)、激光光源(LaserDiode,LD)或其他类似的发光元件。光阀120例如是数字微镜装置(Digital MicromirrorDevice，DMD)、反射式的硅基液晶(Liquid Crystal On Silicon，LCOS)装置以及透光液晶面板(Transparent Liquid Crystal Panel)，或其他类似元件。处理器140例如是微控制器单元(Micro Controller Unit，MCU)或是其他可编程之一般用途或特殊用途的微处理器(Microprocessor)、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、可编程控制器、特殊应用集成电路(Application Specific Integrated Circuits，ASIC)、可编程逻辑装置(Programmable Logic Device，PLD)或其他类似装置或处理软件或控制软件，但本发明不受限于上述硬件或软件。储存装置160例如是可编程只读存储器(Programmable Read OnlyMemory，PROM)、电子抹除式可编程只读存储器(Electrically Erasable ProgrammableRead Only Memory，EEPROM)或其他类似元件。在本实施例中，缓冲器150例如是暂时置放输出或输入资料的存储器。缓冲器150设置于处理器140外并耦接到处理器140，但本发明不限于此。在另一实施例中，缓冲器150也可设置于处理器140中或储存装置160中。
处理器140可从设置于投影机100外部的显示卡(未显示)接收输入影像信号，并根据输入影像信号的更新频率(refresh rate)以产生对应输入影像信号的控制信号。当更新频率大于阈值(Threshold)时，成像影像20具有第一分辨率。当更新频率小于阈值时，光阀120执行像素偏移操作(pixel shifting operation)，以使成像影像20具有第二分辨率，其中第一分辨率小于第二分辨率。详细而言，光阀120可使用相同的光阀更新频率，使成像影像20具有第一分辨率或第二分辨率。
在一实施例中，当处理器140接收到输入影像信号时，处理器140可预先将输入影像信号的分辨率转换成预设分辨率(例如，1080P分辨率)。当处理器140判断输入影像信号的更新频率(例如，60Hz)小于阈值(例如，100Hz)时，处理器140可指示光阀120进行像素偏移操作。像素偏移操作包括分辨率上采样(Up-sampling)。图2为根据本发明一实施例的分辨率上采样的范例示意图。请参照图2，处理器140可指示光阀120配合镜头130将1080P分辨率影像的原始影像像素210向斜对角位移半个像素得到位移影像像素220，使得水平方向及垂直方向的分辨率同时加倍而得到4K分辨率影像。举例而言，像素偏移操作可以是扩展像素分辨率(eXpanded pixel resolution,XPR)、像素位移(e-shift)或是4K enhancement等此领域人员可知的数字或者光学技术实现。
具体而言，像素偏移操作可包括将输入影像信号的每一帧分割为多张子帧(sub-frame)，并将子帧以偏移半个像素的位移被投射出。图3为根据本发明一实施例的像素偏移操作的范例示意图。请参照图3，像素偏移操作包括将4K分辨率及60Hz更新频率的帧300分割为子帧310、子帧320、子帧330及子帧340，并以1080P分辨率及240Hz更新频率依序投射子帧310、子帧320、子帧330及子帧340，其中投射出的子帧320为子帧310向右位移半个像素、投射出的子帧330为子帧320向下位移半个像素、投射出的子帧340为子帧330向左位移半个像素且投射出的子帧310为子帧340向上位移半个像素。由于视觉暂留的效果，以240Hz更新频率依序显示的子帧310、子帧320、子帧330及子帧340可带给使用者4K分辨率的视觉效果。虽然在本实施例中说明了通过光阀120进行像素偏移操作将成像影像20的分辨率增加为四倍，但本发明不限于此。在其他实施例中，也可通过光阀120对像素进行其他操作将成像影像20的分辨率增加为其他倍数(例如，两倍或八倍等)。
当处理器140判断输入影像信号的更新频率(例如，240Hz)大于阈值(例如，100Hz)时，处理器140可指示光阀120以240Hz更新频率借由镜头130投射1080P分辨率的成像影像20而不进行像素偏移操作。如此一来，当成像影像20具有1080P分辨率(第一分辨率)或4k分辨率(或称为第二分辨率)时，成像影像20皆以相同光阀更新频率(例如，240Hz)被投射出。具体而言，光阀120用以将照明光束L1转换为的影像光束L2，每一个影像光束L2可对应于一帧或子帧，光阀更新频率可以是指光阀120每秒钟可成像的帧数。
在一实施例中，当更新频率大于阈值且更新频率大于预定频率时，处理器140从投影机100的缓冲器150获得从显示卡接收到的输入影像信号的最新帧，并将最新帧传送到光阀120。具体而言，显示卡所传送的输入影像信号的更新频率有可能大于光阀120所能支持的最大更新频率(即，预定频率)。在这种状况下，处理器140可进行快速同步操作。具体来说，当输入影像信号的更新频率(例如，300Hz)大于阈值(例如，100Hz)且输入影像信号的更新频率(例如，300Hz)大于预定频率(例如，240Hz，或称为光阀120所能支持的最大更新频率)时，处理器140每隔1/240秒从投影机100的缓冲器150获得从显示卡接收到的输入影像信号的最新帧，并将最新帧传送到光阀120。
在一实施例中，储存装置160可储存识别资料。识别资料例如是延伸显示识别资料(Extended Display Identification Data，EDID)。识别资料至少包含高画质模式以及高更新率模式。当处理器140判断输入影像信号的更新频率大于阈值时，处理器140可存取对应高更新率模式的配置数据，并指示光阀120配合镜头130投射高更新率(例如，240Hz)的成像影像20。当处理器140判断输入影像信号的更新频率小于阈值时，处理器140可存取对应高画质模式的配置数据，并指示光阀120执行像素偏移操作以透过配合镜头130投射高画质(例如，4K分辨率)的成像影像20。
图4为根据本发明一实施例的投影方法的流程图。
请参照图4，在步骤S401中，借由光源提供照明光束。
在步骤S402中，借由将光阀配置于照明光束的传递路径上，来根据控制信号将照明光束转换为影像光束。
在步骤S403中，借由将镜头配置于影像光束的传递路径上，来将影像光束投射至投影机外以形成成像影像。
在步骤S404中，借由处理器从显示卡接收输入影像信号，并借由处理器根据输入影像信号的更新频率以产生对应输入影像信号的控制信号。
在步骤S405a中，当更新频率大于阈值时，成像影像具有第一分辨率。在步骤S405b中，当更新频率小于阈值时，光阀执行像素偏移操作，以使成像影像具有第二分辨率，其中第一分辨率小于第二分辨率。
综上所述，本发明的投影机及投影方法通过投影机的处理器根据输入影像信号的更新频率以产生对应输入影像信号的控制信号。投影机的光阀根据控制信号将照明光束转换为影像光束，且投影机的镜头将影像光束投射至投影机外以形成成像影像。当更新频率大于阈值时，成像影像具有第一分辨率。当更新频率小于阈值时，光阀执行像素偏移操作，以使成像影像具有第二分辨率，其中第一分辨率小于第二分辨率。本发明的投影机及投影方法可根据输入影像信号的更新频率自动切换高画质模式及高更新率模式，以单一投影机符合使用者的不同需求。
虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视后附的权利要求书所界定者为准。
附图标记说明：
100：投影机
110：光源
120：光阀
130：镜头
140：处理器
150：缓冲器
160：储存装置
L1：照明光束
L2：影像光束
20：成像影像
210：原始影像像素
220：位移影像像素
300：帧
310、320、330、340：子帧
S401～S404、S405a、S405b：投影方法的步骤。

Claims (12)

1.一种投影机，其耦接到显示卡，其特征在于，所述投影机包括光源、光阀、镜头及处理器，其中：
所述光源用于提供照明光束；
所述光阀配置于所述照明光束的传递路径上，用于根据控制信号将所述照明光束转换为影像光束；
所述镜头配置于所述影像光束的传递路径上，用于将所述影像光束投射至所述投影机外以形成成像影像；以及
所述处理器耦接到所述光阀，并从所述显示卡接收输入影像信号，所述处理器根据所述输入影像信号的更新频率以产生对应所述输入影像信号的所述控制信号，其中
当所述更新频率大于阈值时，所述成像影像具有第一分辨率；以及
当所述更新频率小于所述阈值时，所述光阀执行像素偏移操作，以使所述成像影像具有第二分辨率，
其中所述第一分辨率小于所述第二分辨率。
2.根据权利要求1所述的投影机，其特征在于，所述像素偏移操作包括将所述输入影像信号的每一帧分割为多张子帧，所述子帧以偏移半个像素的位移被投射出，以使所述成像影像具有所述第二分辨率。
3.根据权利要求2所述的投影机，其特征在于，当所述成像影像具有所述第一分辨率或所述第二分辨率时，所述成像影像皆以相同光阀更新频率被投射出。
4.根据权利要求1所述的投影机，其特征在于，所述处理器包含缓冲器，当所述更新频率大于所述阈值且所述更新频率大于预定频率时，所述处理器从所述投影机的所述缓冲器获得从所述显示卡接收到的所述输入影像信号的最新帧，并将所述最新帧传送到所述光阀。
5.根据权利要求1所述的投影机，其特征在于，所述投影机还包括储存装置，所述储存装置耦接到所述处理器并储存识别资料，其中所述识别资料至少包含高画质模式以及高更新率模式。
6.根据权利要求1所述的投影机，其特征在于，所述识别资料为延伸显示识别资料。
7.一种投影方法，其特征在于，所述投影方法适用于投影机，所述投影机耦接到显示卡，所述投影机包括光源、光阀、镜头及处理器，所述处理器耦接到所述光阀，所述投影方法包括：
借由所述光源提供照明光束；
借由将所述光阀配置于所述照明光束的传递路径上，来根据控制信号将所述照明光束转换为影像光束；
借由将所述镜头配置于所述影像光束的传递路径上，来将所述影像光束投射至所述投影机外以形成成像影像；以及
借由所述处理器从所述显示卡接收输入影像信号，并借由所述处理器根据所述输入影像信号的更新频率以产生对应所述输入影像信号的所述控制信号，其中
当所述更新频率大于阈值时，所述成像影像具有第一分辨率；以及
当所述更新频率小于所述阈值时，所述光阀执行像素偏移操作，以使所述成像影像具有第二分辨率，其中所述第一分辨率小于所述第二分辨率。
8.根据权利要求7所述的投影方法，其特征在于，所述像素偏移操作包括将所述输入影像信号的每一帧分割为多张子帧，所述子帧以偏移半个像素的位移被投射出，以使所述成像影像具有所述第二分辨率。
9.根据权利要求8所述的投影方法，其特征在于，当所述成像影像具有所述第一分辨率或所述第二分辨率时，所述成像影像皆以相同光阀更新频率被投射出。
10.根据权利要求7所述的投影方法，其特征在于，所述处理器包含缓冲器，所述投影方法包括：当所述更新频率大于所述阈值且所述更新频率大于预定频率时，所述处理器从所述投影机的所述缓冲器获得从所述显示卡接收到的所述输入影像信号的最新帧，并将所述最新帧传送到所述光阀。
11.根据权利要求7所述的投影方法，其特征在于，所述投影机还包括储存装置，所述储存装置耦接到所述处理器，所述投影方法包括：借由所述储存装置储存识别资料，其中所述识别资料至少包含高画质模式以及高更新率模式。
12.根据权利要求7所述的投影方法，其特征在于，所述识别资料为延伸显示识别资料。
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