特許 6731460 プロジェクタを制御する方法及び関連する電子デバイス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6731460

(24)【登録日】2020年7月8日

(45)【発行日】2020年7月29日

(54)【発明の名称】プロジェクタを制御する方法及び関連する電子デバイス

(51)【国際特許分類】

   G03B 21/00 20060101AFI20200716BHJP

【ＦＩ】

   G03B21/00 D

【請求項の数】6

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2018-192213(P2018-192213)

(22)【出願日】2018年10月11日

(65)【公開番号】特開2019-79039(P2019-79039A)

(43)【公開日】2019年5月23日

【審査請求日】2018年10月11日

(31)【優先権主張番号】62/574,762

(32)【優先日】2017年10月20日

(33)【優先権主張国】US

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】502429109

【氏名又は名称】奇景光電股▲ふん▼有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(74)【代理人】

【識別番号】100091214

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 進介

(72)【発明者】

【氏名】▲呉▼ 炳昇

(72)【発明者】

【氏名】陳 冠銘

(72)【発明者】

【氏名】郭 漢▲いー▼

(72)【発明者】

【氏名】蔡 立酋

(72)【発明者】

【氏名】莊 智宇

【審査官】 中村 直行

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−１３４２１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１８４８０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−１６８８３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１５／１４１０４４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００７−０７１７８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−１２０３６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００２／０１６２９６６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許第３６８４０８９（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０３Ｂ ２１／００ − ２１／６４

Ｇ０９Ｆ ９／００ − ９／４６

Ｇ０９Ｇ ３／００ − ５／４２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

プロジェクタと、前記プロジェクタに結合されるコントローラとを有する電子デバイスであって：
前記プロジェクタは：
レーザー・ビームを生成するレーザー・モジュール；及び
カバー・ガラスを有するレンズ・モジュールであって、前記レーザー・モジュールからの前記レーザー・ビームは、投影画像を生成するために前記レンズ・モジュールを通過する、レンズ・モジュール；
を有し、前記コントローラは、前記カバー・ガラスが破損しているか否かを判断して判断結果を生成し、前記判断結果に従って前記レーザー・モジュールのパワーを制御し、前記パワーを制御する場合において、前記コントローラは、前記判断結果がカバー・ガラスは破損していないことを示している場合に、カメラでキャプチャーした前記投影画像における特定のパターンのサイズを閾値と比較することにより分析して分析結果を生成し、前記分析結果に応じて前記カバー・ガラスが亀裂／傷／窪みを有するか否かを判断する、電子デバイス。

【請求項2】

前記判断結果がカバー・ガラスは破損していることを示している場合、前記コントローラは前記レーザー・モジュールのパワーを下げる、請求項１に記載の電子デバイス。

【請求項3】

前記判断結果がカバー・ガラスは破損していることを示している場合、前記コントローラは前記レーザー・モジュールをターン・オフにする、請求項１に記載の電子デバイス。

【請求項4】

レーザー・モジュールと、カバー・ガラスを有するレンズ・モジュールとを有するプロジェクタを制御する方法であって：
前記レーザー・モジュールを利用してレーザー・ビームを生成するステップであって、前記レーザー・ビームは、投影画像を生成するために前記レンズ・モジュールを通過する、ステップ；
前記カバー・ガラスが破損しているか否かを判断して判断結果を生成するステップ；及び
前記判断結果に従って前記レーザー・モジュールのパワーを制御するステップ；
を有し、前記カバー・ガラスが破損しているか否かを判断して判断結果を生成する前記ステップは、前記判断結果がカバー・ガラスは破損していないことを示している場合に、カメラでキャプチャーした前記投影画像における特定のパターンのサイズを閾値と比較することにより分析して分析結果を生成し、前記分析結果に応じて前記カバー・ガラスが亀裂／傷／窪みを有するか否かを判断するステップを含む、方法。

【請求項5】

前記判断結果に従って前記レーザー・モジュールのパワーを制御するステップは：
前記判断結果がカバー・ガラスは破損していることを示している場合に、前記レーザー・モジュールのパワーを下げるステップを含む、請求項４に記載の方法。

【請求項6】

前記判断結果に従って前記レーザー・モジュールのパワーを制御するステップは：
前記判断結果がカバー・ガラスは破損していることを示している場合に、前記レーザー・モジュールをターン・オフにするステップを含む、請求項４に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

１．発明の技術分野
本発明はプロジェクタに関連し、特にプロジェクタの安全システムに関連する。

【0002】

２．従来技術の説明
3D画像を取得するために、電子デバイスは、プロジェクタを利用して特定のパターンを周辺領域に投影し、カメラを利用して特定のパターンを有する画像をキャプチャーしてもよく、キャプチャーされた画像は、画像の深度情報を取得するためにプロセッサにより分析される。

【0003】

3D画像を取得するために使用されるプロジェクタは、一般に、高出力をサポートする赤外線レーザー・モジュールを有する。従って、プロジェクタのカバー・ガラスが割れている場合、レーザー・モジュールにより生成されるレーザー・ビームは人の眼を傷つけてしまうかもしれず、特にユーザーはそのことに気付かないかもしれない。

【発明の概要】

【0004】

従って、本発明の課題は、上記の問題を解決するために、プロジェクタのカバー・ガラスが破損しているか否かを判断し、判断結果を参照してプロジェクタのパワー/電流を制御する方法を提供する。

【0005】

本発明の一実施形態によれば、プロジェクタとコントローラとを含む電子デバイスが提供される。プロジェクタはレーザー・モジュールとカバー・ガラスを有するレンズ・モジュールとを含み、レーザー・モジュールから生成されるレーザー・ビームは、投影画像を生成するためにレンズ・モジュールを通過する。コントローラは、プロジェクタに結合され、カバー・ガラスが破損しているか否かを判断して判断結果を生成し、判断結果に従ってレーザー・モジュールのパワーを制御するように構成される。

【0006】

本発明の別の実施形態によれば、プロジェクタを制御する方法が提供され、プロジェクタは、レーザー・モジュールと、カバー・ガラスを有するレンズ・モジュールとを有し、本方法は：レーザー・モジュールを利用してレーザー・ビームを生成するステップであって、レーザー・ビームは、投影画像を生成するためにレンズ・モジュールを通過する、ステップ；カバー・ガラスが破損しているか否かを判断して判断結果を生成するステップ；及び判断結果に従ってレーザー・モジュールのパワーを制御するステップを有する。

【0007】

本発明のこれら及び他の課題は、様々な図形及び図面に示される好ましい実施形態についての以下の詳細な説明を参照した当業者にとって紛れもなく明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図1は本発明の一実施形態によるシステムを示す図である。

【0009】

【図2】図2は本発明の一実施形態によるレーザー・モジュール、レンズ・モジュール及びコントローラを示す図である。

【0010】

【図3】図3は本発明の実施形態による導電層を示す。

【0011】

【図4】図4は本発明の一実施形態によるレンズ・モジュール及びホルダーを示す。

【0012】

【図5】図5は本発明の別の実施形態によるレーザー・モジュール、レンズ・モジュール及びコントローラを示す図である。

【0013】

【図6】図6は本発明の一実施形態によるカバー・ガラスの2つの表面を示す図である。

【0014】

【図7】図7は本発明の別の実施形態によるカバー・ガラスの2つの表面を示す図である。

【0015】

【図8】図8は本発明の一実施形態による電子デバイスを示す図である。

【0016】

【図9】図9は本発明の一実施形態による電子デバイスにより実行される3D画像センシング・オペレーションのフローチャートである。

【0017】

【図10】カバー・ガラスがノーマル状態にある場合、及びカバー・ガラスがスクラッチ及び窪みを有する場合の投影画像のパターンの一例を示す。

【発明を実施するための形態】

【0018】

図1は本発明の一実施形態によるシステムを示す図である。図1に示されるように、システムはプロジェクタ110とコントローラ120とを有し、この場合において、プロジェクタ110は、基板110と、レーザー・モジュール114と、ホルダー116と、レンズ・モジュール118とを有する。この実施形態において、プロジェクタ110は、特定のパターンとともに画像を投影するように構成され、プロジェクタ110は、スマート・フォン又はパッドのような電子デバイスに配置される。

【0019】

レーザー・モジュール114は、赤外レーザー・ビームを放出する赤外レーザー・ダイオードを有するパッケージであってもよく、レーザー・モジュール114は基板112に結合又は取り付けられている。レーザー・モジュール114により生成されるレーザー・ビームは、投影画像を生成するために、レンズ・モジュール118を通過する。この実施例では、基板112はコントローラ120と通信するための複数の電気パッドを有していてもよく、コントローラ120は、レンズ・モジュール118のカバー・ガラスが破損している又は傷(scratch)若しくは窪み(dints)を有するか否かを判断して判断結果を生成し、更にコントローラは、その判断結果を参照して、レーザー・モジュール114のパワー又は電流を制御する。例えば、コントローラ120は、レンズ・モジュール118のカバー・ガラスが破損している、或いは傷又は窪みを有すると判断した場合、コントローラ120は、高いパワーを有するレーザー・ビームを人が見てしまうことを防ぐために、レーザー・モジュール114のパワーを下げてもよい。

【0020】

図2は本発明の一実施形態によるレーザー・モジュール114、レンズ・モジュール118及びコントローラ120を示す図である。図2に示されるように、レンズ・モジュール118は、基板210と、基板210の表面に刻まれたコリメータ凸レンズ220と、カバー・ガラス250と、カバー・ガラス250の表面に刻まれた回折光学要素(a diffractive optical element：DOE)240と、カバー・ガラス250の他方の表面に形成される導電層260と、スペーサ230とを有する。図2に示されるエレメントのオペレーションに関し、コリメータ凸レンズ220は、コリメートされたレーザー・ビーム(平行光線)を生成するために、レーザー・モジュール114からレーザー・ビームを受けるように構成され、この場合において、コリメートされたレーザー・ビームは、カバー・ガラス250及びDOE240の表面に実質的に垂直である。DOE240はパターン生成器として役立つことが可能であり、コリメートされたレーザー・ビームは、投影画像を生成するためにDOE240を直接的に通過し、この場合において、投影画像はDOE240により設定される特定のパターンを有し得る。更に、コントローラ120は、判断結果を生成するために、導電層260の抵抗(レジスタンス)を確認することによりカバー・ガラス250の抵抗を確認し、コントローラ120は、確認結果を参照して、レーザー・モジュール114のパワーを制御/調整する。具体的には、カバー・ガラス250の抵抗が大きくなっている(例えば、閾値より大きい)、とコントローラ120が判断した場合、コントローラ120は、カバー・ガラス250は破損又は割れている、と判断してもよく、コントローラ120は、より低いパワーでレーザー・ビームを生成するためにレーザー・モジュール114を制御する、或いはコントローラ120はレーザー・モジュール114を直接的にターン・オフしてもよい。

【0021】

一実施形態において、DOE240は導電層260を有するように製造されていてもよく、即ちDOE240は導電性材料により実現されていてもよい。言い換えれば、図2に示される導電層260がDOEパターンを有していてもよく、DOE240はレンズ・モジュール118から除外されていてもよい。

【0022】

図3は本発明の実施形態による導電層260を示す。図3(a)に示されるように、導電層260は、インジウム錫酸化物(indium tin oxide：ITO)、インジウム亜鉛酸化物(indium zinc oxide：IZO)のような透明な導電性コーティング、或いは適切な任意の透明材料であってもよく、導電層260はカバー・ガラス250のエリア全体に作成される。図3(b)では、導電層260はカバー・ガラス250の周辺エリアで作成され、導電層260は、ITO、IZO、クロム(Cr)、又は適切な任意の材料のような透明又は不透明な導電性コーティングであってもよい。

【0023】

図3に示される実施形態において、導電層260はカバー・ガラス250のスパッタ面に作成され、DOE240はカバー・ガラス250の下方表面に刻まれているが、このことは本発明の限定ではない。他の実施形態において、導電層260は下方表面にコーティングされてもよい一方、DOE240はカバー・ガラス250の上方表面に刻まれてもよい。

【0024】

図4は本発明の一実施形態によるレンズ・モジュール118及びホルダー116を示す。図4に示されるように、レンズ・モジュール118のサイド・ウォール(側壁)は、2つの電極410，420を有し、ホルダー116の内壁は電極410，420にそれぞれ接続する2つの電極430，440を有する。コントローラ120は、電極430，440に結合し、及び430，440間の電位差と、430，440を流れる電流とを利用することにより、カバー・ガラス250の抵抗を検出する。

【0025】

図3に示される導電層260のパターン、及び図4に示される電極のデザインは、例示の目的でしかない点に留意を要する。コントローラ120が、カバー・ガラス250の抵抗を検出するように導電層260に結合できる限り、導電層260のパターンや、レンズ・モジュール116又はホルダー116内の電極は、様々なデザインを有していてもよい。これらの代替的なデザインは、本発明の範囲内に属する。

【0026】

図5は本発明の別の実施形態によるレーザー・モジュール114、レンズ・モジュール118及びコントローラ120を示す図である。図5に示されるように、レンズ・モジュール118は、基板510と、基板510の表面に刻まれたコリメータ凸レンズ520と、カバー・ガラス550と、カバー・ガラス550の表面に刻まれたDOE540と、スペーサ530と、カバー・ガラス550の両面にそれぞれ形成される導電層560_1，560_2とを有する。図5に示されるエレメントのオペレーションに関し、コリメータ凸レンズ520は、コリメートされたレーザー・ビーム(平行光線)を生成するために、レーザー・モジュール514からレーザー・ビームを受けるように構成され、この場合において、コリメートされたレーザー・ビームは、カバー・ガラス550及びDOE540の表面に実質的に垂直である。DOE540はパターン生成器として役立つことが可能であり、コリメートされたレーザー・ビームは、投影画像を生成するためにDOE540を直接的に通過し、この場合において、投影画像はDOE540により設定される特定のパターンを有し得る。更に、コントローラ120は、判断結果を生成するために、導電層560_1及び560_2の間の容量(キャパシタンス)を確認することによりカバー・ガラス550の容量を確認し、コントローラ120は、確認結果を参照して、レーザー・モジュール114のパワーを制御/調整する。具体的には、カバー・ガラス550の容量が或るレンジの範囲内にない、とコントローラ120が判断した場合、コントローラ120は、カバー・ガラス550は破損又は割れている、と判断してもよく、コントローラ120は、より低いパワーでレーザー・ビームを生成するようにレーザー・モジュール114を制御する、或いはコントローラ120はレーザー・モジュール114を直接的にターン・オフしてもよい。

【0027】

図6は本発明の一実施形態によるカバー・ガラス550の2つの表面を示す図である。図6に示されるように、導電層560_1は、ITO、IZO又は適切な任意の透明材料であってもよく、導電層560_1はカバー・ガラス550の一方の表面エリア全体に又はカバー・ガラス550のほとんどのエリアに作成される。導電層560_2はカバー・ガラス550の他方の表面の周辺エリアに作成され、導電層560_2は、ITO、IZO、クロム、又は適切な任意の材料のような透明又は不透明な導電性コーティングであってよい。更に、カバー・ガラス550の他方の表面の中央領域はDOE540を有し、投影画像がDOE540により設定される特定のパターンを有するようにする。

【0028】

図7は本発明の別の実施形態によるカバー・ガラス550の2つの表面を示す図である。図7に示されるように、導電層560_1は、ITO、IZO、クロム、又は適切な任意の材料のような透明又は不透明な導電性コーティングであってもよく、導電層560_1はカバー・ガラス550の一方の表面の周辺エリアに作成される。導電層560_2はカバー・ガラス550の他方の表面の周辺エリアに作成され、導電層560_2は、ITO、IZO、クロム、又は適切な任意の材料のような透明又は不透明な導電性コーティングであってよい。更に、カバー・ガラス550の他方の表面の中央領域はDOE540を有し、投影画像がDOE540により設定される特定のパターンを有するようにする。

【0029】

図5に示される導電層560_1，560_2のパターンは例示の目的でしかない点に留意を要する。コントローラ120が、カバー・ガラス550の容量を検出するように導電層560_1，560_2に結合できる限り、導電層560_1，560_2のパターンは、様々なデザインを有していてもよい。例えば、双方の導電層560_1，560_2がカバー・ガラス550の上方表面にコーティングされてもよいし、双方の導電層560_1，560_2がカバー・ガラス550の下方表面にコーディングされてもよい。これらの代替的なデザインは、本発明の範囲内に属する。

【0030】

図7に示される実施形態において、DOE540はカバー・ガラス550の下方表面に刻まれているが、このことは本発明の限定ではない。他の実施形態において、DOE540はカバー・ガラス550の上方表面の中央領域に刻まれてもよい。

【0031】

更に、図4に示されるホルダー116がレンズ・モジュール118を保持するために使用されることが可能であり、電極430，440はそれぞれ導電層560_1，560_2に結合されてもよい。コントローラ120は、カバー・ガラス550の容量を検出するために、電極430，440を介してそれぞれ導電層560_1，560_2に結合されてもよい。

【0032】

図8は本発明の一実施形態による電子デバイス800を示す図である。図8に示されるように、電子デバイス800はスマート・フォンであり、電子デバイス800は、プロジェクタ110と、コントローラ120と、カメラ・モジュール830と、プロセッサ840とを有する。この実施形態では、プロジェクタ110は、電子デバイス800の背面側に内蔵され、周辺環境の領域に、特定のパターンを有する赤外線画像を投影するように、使用される。その後、カメラ・モジュール830は、画像データを生成するために、周辺環境のその領域をキャプチャーする。最終的に、プロセッサ840は、画像データの深度情報を取得し、3D画像を生成するために、画像データを分析する。更に、コントローラ120は、カバー・ガラス250/550の抵抗/容量を継続的に検出し、カバー・ガラス250/550が破損している又は割れているか否かを判断し、プロジェクタ110内のレーザー・モジュール114のパワーを制御する。コントローラ120及びプロセッサ840は、3Dセンシング機能のために一緒に使用されており、コントローラ120及びプロセッサ840は一緒に統合される又は異なるチップに実装されることが可能である点に留意を要する。

【0033】

図9は本発明の一実施形態による電子デバイス800により実行される3D画像センシング・オペレーションのフローチャートである。図1-8に関し、フローチャートは以下の通りである。

【0034】

ステップ900：フローはスタートし、プロジェクタ110は初期設定を有し、レーザー・モジュール114は最低パワーを有する。

【0035】

ステップ902：プロセッサ540は、3Dセンシング・システムが、3D画像をキャプチャーする準備を行えるようにする。

【0036】

ステップ904：コントローラ120は、プロジェクタ110のカバー・ガラス250/550が破損している/割れているか否かを判断する。「Yes」である場合、フローはステップ916に向かい；そうでない場合、フローはステップ906に向かう。

【0037】

ステップ906：プロジェクタ110は、周辺環境のうちの当該領域に対する投影画像を生成し、カメラ830は画像データを生成するために周辺環境のうちの当該領域をキャプチャーし、プロセッサ840は画像データの輝度が十分であるか否かを判断する。画像データの輝度が十分である場合、フローはステップ910に向かい；そうでない場合、フローはステップ908に向かう。

【0038】

ステップ908：コントローラ120はレーザー・モジュール114のパワーを増やす、或いはプロセッサ840はカメラ・モジュール830の設定を調整する。そして、フローはステップ906に向かう。

【0039】

ステップ910：プロセッサ840は、(カメラ・モジュール830によりキャプチャーされた)投影画像のパターンが認識に成功し得るか否かを判断する。「Yes」である場合、フローはステップ914に向かい；そうでない場合、フローはステップ912に向かう。

【0040】

ステップ912：プロセッサ840は、カバー・ガラス250/550が亀裂/傷/窪みを有するか否かを判断するように、(カメラ・モジュール830によりキャプチャーされた)投影画像のパターンを分析する。「Yes」である場合、フローはステップ916に向かい；そうでない場合、フローはステップ914に向かう。

【0041】

ステップ914：プロセッサ840は、3D画像を取得するために3D画像センシング機能を利用する。

【0042】

ステップ916：コントローラ120は、プロジェクタ110をターン・オフにする、或いはレーザー・モジュール114のパワーを下げ(例えば、レーザー・モジュール114は初期設定に近い最低パワーを有する)、コントローラ120はその情報をプロセッサ840にフィードバックする。

【0043】

ステップ912に関し、プロセッサ840は、カバー・ガラス250/550が亀裂/傷/窪みを有するか否かを示す分析結果を生成するために、投影画像の特定のパターンのサイズを分析する。一例として、図10に関し、これは、カバー・ガラス250/550が様々な状態にある場合における投影画像のゼロ次パターン(the zero order pattern)を示す(例えば、投影画像の最も明るいスポットを示す)。図10に示されるように、投影画像のゼロ次パターンは、ノーマル状態では最小のサイズを有し、カバー・ガラス250/550が亀裂/傷/窪みを有する場合、ゼロ次パターンは大きくなる。従って、ゼロ次パターンのサイズが閾値より大きい、とプロセッサ840が判断した場合、プロセッサ840は、カバー・ガラス250/550は亀裂/傷/窪みを有している、と判断することが可能である。更に、プロセッサ840は、カバー・ガラス250/550が亀裂/傷/窪みを有するか否かを判断するために、デコード比率(the decode ratio)のような他の認識情報を更に分析してもよい。

【0044】

要するに、本発明のプロジェクタ制御方法では、プロジェクタのパワーは、プロジェクタのカバー・ガラスが破損している又は割れているか否かを示す判断結果を参照することにより、制御されることが可能である。従って、プロジェクタは、カバー・ガラスの検出に失敗した場合に、最大パワーで投影画像を生成してしまうことを防止し、人間の眼を保護することが可能である。

【0045】

当業者は、デバイス及び方法についての多くの修正及び代替が本発明の教示を維持しながら行われ得ることに容易に気付くであろう。従って、上記の開示は、添付の特許請求の範囲による境界及び限界によってのみ制限されるように解釈されるべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】