CN101762953A - 自动调整成像尺寸的投影装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种自动调整成像尺寸的投影装置及方法，投影装置依被输入的影像尺寸而将影像信号以对应的成像尺寸投射在屏幕上，投影装置包括输入单元、检测单元、影像接收单元、查找表、位移单元、处理单元、光机。其中输入单元接收影像尺寸；检测单元检测投影装置与屏幕之间的初始空间参数；处理单元依影像尺寸在查找表中查找对应的预定尺寸、预定空间参数、预定光学参数与预定影像参数，依预定空间参数与初始空间参数驱动位移单元调整投影装置的位置、依预定影像参数处理影像接收单元接收的影像信号、并依预定光学参数控制光机在屏幕投影出成像尺寸。

Description

自动调整成像尺寸的投影装置及方法

技术领域

本发明涉及一种投影装置，特别是一种自动调整成像尺寸的投影装置及方法。

背景技术

投影装置(projector)自从被发明以来，随着科技的发展被运用到各种领域，由消费产品至高科技产品，其应用范围一直在扩展当中，例如应用于大型会议演讲上以投影装置放大投影物，或是应用于商业上的投影式屏幕或电视，以配合简报的内容进行即时图像画面的呈现。

请参考图1所示，其为公知的投影装置的投影示意图。投影装置10在应用时，将画面投影至被投影面(或称屏幕)12上，以供使用者观看。一般而言，在投影结果适当的状况下，投射线14会垂直于被投影面12。

请参考图2所示，其为公知的投影装置的侧视图。如果投影结果的高度位置不良，则使用者可以通过调整投影装置10所附设的升降机构，调整至适当仰角α，以对应所需的投影高度。其中，仰角α为依据投射线14与水平线16所构成的角度。

请参考图3所示，其为公知的投影装置的上视图。如果投影结果的左右位置不佳，则使用者可以通过调整投影装置10的摆放位置，调整水平角度θ至左右适当或对称的投影位置。其中，水平角度θ为依据投射线14与被投影面12的垂直线18所构成的角度。

如果投影结果的影像呈现尺寸大小过大或过小，则使用者可以前后移动投影装置，增加或减少投影装置与被投影面的距离，调整至适当的尺寸大小的投影画面。再者，若所投影的影像模糊，则使用者则调整投影设备的投影焦距，以得到清晰的投影影像。公知以上的调整步骤，都需使用者依据呈现的投影画面进行调整。然而大部分需要使用投影装置的使用者，并不全然能够了解如何调整投影装置以得到适当的投影画面。

发明内容

鉴于以上的问题，本发明提供一种自动调整成像尺寸的投影装置，借以依被输入的影像尺寸而将影像信号以对应的成像尺寸投射在屏幕上。

因此，本发明公开的一种自动调整成像尺寸的投影装置，包括有输入单元、检测单元、影像接收单元、查找表、位移单元、处理单元与光机。输入单元，用以接收影像尺寸；检测单元，用以检测投影装置与屏幕之间的初始空间参数；影像接收单元，用以接收影像信号；查找表，包括数个预定尺寸、及与预定尺寸对应的数个空间参数、数个光学参数与数个影像参数；位移单元，在被驱动后，调整投影装置的位置；处理单元，处理被接收的影像信号；光机，将被处理的影像信号投影于屏幕；其中，处理单元依影像尺寸于查找表中查找对应的预定尺寸、预定空间参数、预定光学参数与预定影像参数，并依预定空间参数与初始空间参数驱动位移单元、依预定影像参数处理被接收的影像信号、并依预定光学参数控制光机以投影出成像尺寸。

其中，位移单元可包括：数个滚轮与马达。滚轮连结并承载投影装置；马达电性连接于处理单元并在被驱动时，控制滚轮以调整投影装置的位置。

另外，投影装置可包括：储存单元用以储存查找表。

此外，前述的空间参数包含：距离、仰角与水平角度；影像参数包含：焦距；光学参数包含：梯度补偿。

从本发明的另一观点，本发明提供一种自动调整成像尺寸的方法，应用于投影装置，借以依被输入的影像尺寸将影像信号以对应的成像尺寸投射在屏幕上。

为实现上述目的，本发明所公开的一种自动调整成像尺寸的方法，包括以下步骤：接收影像尺寸；检测投影装置与屏幕之间的初始空间参数；依影像尺寸查找与影像尺寸对应的预定空间参数、预定光学参数与预定影像参数；以及依初始空间参数、预定空间参数、预定光学参数与预定影像参数调整投影装置，并投射出成像尺寸。

其中，检测投影装置与屏幕之间的初始空间参数的步骤更包括：扫描屏幕与投影设备的距离，以取得投影设备至屏幕上数个点的点距离；以及依取得的数个点距离计算而得初始距离、初始仰角、与初始水平角度，其中初始距离、初始仰角与初始水平角度构成初始空间参数。

另外，检测投影装置与屏幕之间的初始空间参数的步骤更包括：检测投影设备至屏幕上三个点的距离；以及依三个点距离计算而得初始距离、初始仰角、与初始水平角度，其中初始距离、初始仰角与初始水平角度构成初始空间参数。

此外，依影像尺寸查找与影像尺寸对应的预定空间参数、预定光学参数与预定影像参数的步骤前，更可包括：建立查找表，查找表储存于储存单元中，查找表包括数个预定尺寸、及与预定尺寸对应的数个空间参数、数个光学参数与数个影像参数。

最后，依初始空间参数、预定空间参数、预定光学参数与预定影像参数调整投影装置，并投射出成像尺寸的步骤中，更可包括：比较初始空间参数与预定空间参数以得距离差异值、仰角差异值与水平角度差异值；依据距离差异值、仰角差异值与水平角度差异值驱动投影装置中位移单元进行调整投影装置的位置；依据预定光学参数的焦距补偿值对投影装置中的光机焦距进行调整；依据预定影像参数的梯度补偿值对影像信号进行梯度补偿；以及利用调整后的投影装置机影像信号经投影装置投射出成像尺寸至屏幕上。

根据本发明所提供的自动调整成像尺寸的方法及投影装置，可依被输入的影像尺寸而将影像信号以对应的成像尺寸投射在屏幕上。进而，可以减少使用者在使用投影装置时，需经许多繁复步骤调整投影装置的位置与设定。

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为公知的投影装置的投影示意图；

图2为公知的投影装置的投影侧视图；

图3为公知的投影装置的投影上视图；

图4为依据本发明的一实施例的结构示意图；

图5为依据本发明的一实施例的工作流程图；

图6为依据本发明的利用双轴扫瞄屏幕检测初始空间参数流程图；

图7为依据本发明的利用屏幕三个点的距离检测初始空间参数流程图；

图8为依据本发明建立查找表流程图；

图9为依据本发明的依据各种参数调整投影装置流程图。

其中，附图标记

10     投影装置

12     被投影面

14     投射线

16     水平线

18     被投影面的垂直线

100    投影装置

110    影像接收单元

120    输入单元

130    储存单元

140    查找表

150    处理单元

160    光机

170    检测单元

180    位移单元

182    水平马达

184    垂直马达

186    滚轮

190    屏幕

具体实施方式

请参考图4所示，其为依据本发明的一实施例的结构示意图。本发明所公开的一种自动调整成像尺寸的投影装置100。在本实施例中所述的投影装置100为一投影机，但本领域技术人员应可应用于其他具有投影功能的电子装置中，因此不逐一列举。投影装置100依被输入的影像尺寸而将影像信号以对应的成像尺寸投射在屏幕190上。投影装置100包括有：输入单元120、检测单元170、影像接收单元110、查找表140、位移单元180、处理单元150与光机160。

其中，影像尺寸是由使用者输入，一般而言，可以由投影装置100显示选项，供使用者选择，如29×21厘米(A4)、50×35厘米(B3)、59×42厘米(A2)、84×59厘米(A1)、200×160厘米、300×220厘米等选项，或由使用者自行输入长度与宽度的尺寸。影像信号是由外部经影像接收单元110输入至投影装置100，进而由投影装置100投射至屏幕190上。成像尺寸一般而言是投影装置100投射至屏幕190上所呈现的影像大小。屏幕190一般而言可以是但不限于浅灰色的墙面、投影布或单色的墙面等。

另外，输入单元120，用以接收影像尺寸。检测单元170，用以检测投影装置100与屏幕190间的初始空间参数。影像接收单元110，用以接收影像信号。查找表140，包括数个预定尺寸、及与预定尺寸对应的数个空间参数、数个光学参数与数个影像参数。位移单元180，在被驱动后，调整投影装置100的位置。处理单元150，处理被接收的影像信号。以及光机160，将被处理的影像信号投影于屏幕190。

其中，处理单元150依影像尺寸于查找表140中查找对应的预定尺寸、预定空间参数、预定光学参数与预定影像参数，并依预定空间参数与初始空间参数驱动位移单元180、依预定影像参数处理被接收的影像信号、并依预定光学参数控制光机160以投影出成像尺寸。

另外，位移单元180，可包括：数个滚轮186、水平马达182与垂直马达184。数个滚轮186，连结并承载投影装置100。水平马达182与垂直马达184分别电性连接于处理单元150并在被驱动时，控制数个滚轮186以调整投影装置100的位置。

此外，在投影装置100中，更可包括：储存单元130用以储存查找表140。

其中，输入单元120是供使用者输入影像尺寸，一般而言可以是但不限于面板、键盘、触控板。检测单元170用以检测空间参数，一般而言可以是但不限于激光测距仪(LiDAR)。影像接收单元110用以接收影像信号，一般而言可以是但不限于无线接收(如红外线传输、蓝牙传输)或是有线接收(如AV端子、S端子、或多孔连接头)。

光学参数可能包含焦距、光机160中各透镜间的距离(此将影响成像的尺寸)、影像参数除了梯度补偿外，亦可能因为屏幕190的颜色而补偿数字影像中各像素的颜色。最重要的是对此三种参数做一定义，例如：空间参数主要是跟投影装置100至屏幕190间的几何相对关系，例如以垂直坐标来表达、极坐标来表达，或者混合表达均可，投影装置100即可自动通过空间参数与自身投影放大能力而推估出投影装置100与屏幕190间的适当距离，以投射出使用者指定的成像尺寸。光学参数主要是用来调整光机160的，光机160调整的参数一般而言，包含焦距、镜组间的距离等参数，焦距控制着成像的清晰度，而镜组间的距离则可微调成像尺寸的大小(相对于移动投影装置100与屏幕190间的距离而言，镜组间的距离可调整的比例受限于投影装置100整体尺寸)。影像参数则包含梯度补偿或是色彩补偿等。

其中上述的空间参数，包括：距离、仰角与水平角度。距离为投影装置100的投射线与屏幕190的平面的垂直距离；仰角为投影装置100的投射线与水平面所成的角度；水平角度为投影装置100的投射线与屏幕190的垂直线所成的角度。

查找表140用以依据影像尺寸查找对应的预定尺寸，以及查找到的预定尺寸所对应的空间参数、光学参数与影像参数。下列表一为依据本发明的一实施例的查找表。表一包含数个预定尺寸、及与预定尺寸对应的空间参数(距离与仰角)、光学参数(焦距)与影像参数(梯度补偿)，在此虽只列出六个项次与五种参数。但可依据实际的情况与不同投影装置进行项次与参数的增减与设定。

表一

请参考图5所示，其为依据本发明的一实施例的工作流程示意图。首先，投影装置接收由外部输入欲投影至屏幕的影像尺寸(步骤S210)。投影装置接收由外部输入欲投影至屏幕的影像信号(步骤S220)。由检测单元检测投影装置与屏幕之间的初始空间参数(步骤S230)。依接收到的影像尺寸于查找表中查找与影像尺寸对应的预定空间参数、预定光学参数与预定影像参数(步骤S240)。依初始空间参数、预定空间参数、预定光学参数与预定影像参数调整投影装置，并投射出成像尺寸(步骤S250)。

其中，在外部输入影像尺寸部分，可由使用者经投影装置输入影像尺寸，一般而言可以是但不限于面板、键盘、触控板。另外，在外部输入影像信号的部分，可由使用者经投影装置的影像接收单元输入，一般而言可以是但不限于无线接收(如红外线传输、蓝牙传输)或是有线接收(如AV端子、S端子)。

在此，对于步骤S230可包括以下实施步骤。请参考图6，首先，由检测单元(例如但不限于激光测距仪(LiDAR))发出激光光束，对屏幕进行双轴反复扫描(即水平轴与垂直轴)方向检测，以取得投影设备至屏幕上数个点的点距离(步骤S232)。然后，依数个点距离计算而得初始距离、初始仰角、与初始水平角度(步骤S234)。其中初始距离、初始仰角与初始水平角度即构成初始空间参数。

另外，除上述对屏幕进行双轴反复扫描方向检测外，亦可利用检测屏幕上相异的多个点构成一平面以得空间参数。

在此，对于步骤S230可包括以下实施步骤。请参考图7，首先，由检测单元(例如但不限于激光测距仪(LiDAR))发出三个激光光束至屏幕上的相异点以得三个点的距离(步骤S236)。然后，依三个点距离计算而得初始距离、初始仰角、与初始水平角度(步骤S238)。其中初始距离、初始仰角与初始水平角度即构成初始空间参数。于此，虽然是描述利用相异点以得三个点的距离。然而实际上并未限制仅能使用三个相异点，亦可使用三个以上相异点来进行检测。

在此，为方便说明在此假设接收到的影像尺寸为120×90厘米，假设通过检测单元所计算的初始空间参数如下：初始距离为100厘米，初始仰角为1度，初始水平角度为左偏5度。另外，假设光学参数的焦距为12毫米，影像参数的梯度为1.1度。

另外，对于步骤S240之前更可包括以下实施步骤。请参考图8。建立查找表，查找表储存于储存单元中，查找表包括数个预定尺寸、及与预定尺寸对应的数个空间参数、数个光学参数与数个影像参数(步骤S202)。其中查找表请参考上述表一，在此以接收到的影像尺寸为120×90厘米查找表一，查找到项次五为相应的预定尺寸，其中项次五所对应的预定距离为220厘米，预定焦距为28毫米，预定梯度为2.5度，预定仰角为5.4度。

此外，依据假设的初始空间参数与查找预定空间参数，其中计算得的距离差异值为-120厘米(100厘米-220厘米)、计算得的仰角差异值为-4.4度(1度-5.4度)、计算得的水平角度差异值为5度(定义左偏5度为-5度，因此需补正5度)。依据假设的光学参数的焦距与预定光学参数的焦距，其中焦距需调整16毫米(12毫米-28毫米＝-16毫米)。依据假设的影像参数的梯度与预定影像参数的梯度，其中梯度需补偿-4.3度(1.1度-5.4度＝-4.3度)。

此外，对于步骤S250更可包括以下实施步骤。请参考图9，首先，比较初始空间参数与预定空间参数以得距离差异值-120厘米、仰角差异值-4.4度与水平角度差异值5度(步骤S252)。处理器分别依据距离差异值-120厘米、仰角差异值-4.4度与水平角度差异值5度，经计算后转换成距离调整值(需增加120厘米)、仰角调整值(需增加4.4度)与水平角度(需向右转动5度)调整值(步骤S254)。其中上述调整值为投影装置相对于屏幕所需进行调整的数值。传送距离调整值(增加120厘米)、仰角调整值(增加4.4度)与水平角度调整值(向右转动5度)至位移单元的马达驱动程序(步骤S256)。由马达驱动程序驱动垂直马达与水平马达，进而控制滚轮以调整投影装置发位置(步骤S258)。依据预定光学参数发梯度补偿值对影像信号进行梯度补偿(需补偿-4.3度)(步骤S260)。依据预定影像参数发焦距补偿值(需调整16毫米)对投影装置中的光机焦距进行调整(步骤S262)。利用调整后的投影装置机将影像信号经由投影装置投射至屏幕(步骤S264)。

根据本发明所提供的自动调整成像尺寸的方法及投影装置，可依被输入的影像尺寸而将影像信号以对应的成像尺寸投射在屏幕上。进而，可以减少使用者于使用投影装置时，需经许多繁复步骤调整投影装置的位置与设定。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种自动调整成像尺寸的投影装置，该投影装置依被输入的一影像尺寸而将一影像信号以对应的成像尺寸投射在一屏幕上，其特征在于，该投影装置包括：

一输入单元，用以接收该影像尺寸；

一检测单元，用以检测该投影装置与该屏幕之间的一初始空间参数；

一影像接收单元，用以接收该影像信号；

一查找表，包括多个预定尺寸、及与该预定尺寸对应的多个空间参数、多个光学参数与多个影像参数；

一位移单元，在被驱动后，调整该投影装置的位置；

一处理单元，处理被接收的该影像信号；以及

一光机，将被处理的该影像信号投影于该屏幕；

其中，该处理单元依该影像尺寸在该查找表中查找对应的一预定尺寸、一预定空间参数、一预定光学参数与一预定影像参数，并依该预定空间参数与该初始空间参数驱动该位移单元、依该预定影像参数处理被接收的该影像信号、并依该预定光学参数控制该光机以投影出该成像尺寸。

2.根据权利要求1所述的自动调整成像尺寸的投影装置，其特征在于，该位移单元，包括：

多个滚轮，连结并承载该投影装置；以及

一马达，电性连接于该处理单元并在被驱动时，控制所述滚轮以调整该投影装置的位置。

3.根据权利要求1所述的自动调整成像尺寸的投影装置，其特征在于，还包括：

一储存单元，用以储存该查找表。

4.根据权利要求1所述的自动调整成像尺寸的投影装置，其特征在于，所述的空间参数，包括：

一距离，为该投影装置的投射线与该屏幕的平面的距离；

一仰角，为该投影装置的投射线与水平面所成的角度；以及

一水平角度，为该投影装置的投射线与该屏幕的垂直线所成的角度。

5.一种自动调整成像尺寸的方法，应用于一投影装置，并依被输入的一影像尺寸将一影像信号以对应的成像尺寸投射在一屏幕上，其特征在于，该方法包括：

接收该影像尺寸；

检测该投影装置与该屏幕之间的一初始空间参数；

依该影像尺寸查找与该影像尺寸对应的一预定空间参数、一预定光学参数与一预定影像参数；以及

依该初始空间参数、该预定空间参数、该预定光学参数与该预定影像参数调整该投影装置，并投射出该成像尺寸。

6.根据权利要求5所述的自动调整成像尺寸的方法，其特征在于，检测该投影装置与该屏幕之间的该初始空间参数的步骤中，包括：

扫描该屏幕与该投影设备的距离，以取得该投影设备至该屏幕上多个点的点距离；以及

依所述点距离计算而得一初始距离、一初始仰角、与一初始水平角度，该初始距离、初始仰角与初始水平角度构成该初始空间参数。

7.根据权利要求5所述的自动调整成像尺寸的方法，其特征在于，检测该投影装置与该屏幕之间的该初始空间参数的步骤中，包括：

检测该投影设备至该屏幕上三个点的距离；以及

依该三个点距离计算而得一初始距离、一初始仰角、与一初始水平角度，该初始距离、初始仰角与初始水平角度构成该空间参数。

8.根据权利要求5所述的自动调整成像尺寸的方法，其特征在于，依该影像尺寸查找与该影像尺寸对应的该预定空间参数、该预定光学参数与该预定影像参数的步骤前，还包括：

建立一查找表，储存于一储存单元中，该查找表包括多个预定尺寸、及与该预定尺寸对应之多个空间参数、多个光学参数与多个影像参数。

9.根据权利要求5所述的自动调整成像尺寸的方法，其特征在于，依该初始空间参数、该预定空间参数、该预定光学参数与该预定影像参数调整该投影装置，并投射出该成像尺寸的步骤，还包括：

比较该初始空间参数与该预定空间参数以得一距离差异值、一仰角差异值与一水平角度差异值；

依据该距离差异值、该仰角差异值与该水平角度差异值驱动该投影装置中一位移单元进行调整该投影装置的位置；

依据该预定光学参数的一焦距补偿值对该投影装置中的一光机焦距进行调整；

依据该预定影像参数的一梯度补偿值对该影像信号进行梯度补偿；以及

利用调整后的该投影装置机将该影像信号经该投影装置投射至该屏幕。

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