CN102203669B

CN102203669B - 投影仪、用于调节投影图像的亮度的方法、以及程序

Info

Publication number: CN102203669B
Application number: CN2008801318086A
Authority: CN
Inventors: 加藤猛
Original assignee: NEC Display Solutions Ltd
Current assignee: Sharp NEC Display Solutions Ltd
Priority date: 2008-10-31
Filing date: 2008-10-31
Publication date: 2013-04-17
Anticipated expiration: 2028-10-31
Also published as: JPWO2010050058A1; JP5213078B2; CN102203669A; WO2010050058A1; US8506093B2; US20110199588A1

Abstract

一种利用从光源灯发出的光将图像投影到投影对象的投影仪，包括：光调节传感器，该光调节传感器用于对到投影对象的投影距离以及来自投影对象的反射光强度进行测量；变焦位置传感器，该变焦位置传感器用于对变焦比进行检测；以及控制部件，该控制部件根据光调节传感器所测量的投影距离和反射光强度以及变焦位置传感器所检测到的变焦比来对从光源灯发出的光的强度进行调节，以便使在投影对象上所显示的投影图像的亮度保持恒定。

Description

投影仪、用于调节投影图像的亮度的方法、以及程序

技术领域

本发明涉及一种用于投影图像的投影仪、用于对投影图像的亮度进行调节的方法、以及程序。

背景技术

近年来，将用于演示等等的图像从投影仪投影到诸如屏幕这样的投影对象并且它们被许多人共享的情况增加了。

投影仪是通过使从投影仪所投射出的光在投影对象上漫射并且反射而在投影对象上显示图像的设备。在这种情况下，下述亮度随从投影仪所投射出的光强度而变，所述亮度即就是在投影对象上所显示的投影图像的视在光亮度。该强度通常取决于投影仪所设置有的光源灯的输出值。

已指定了每个投影仪通常所设置有的光源灯的输出强度，如220W、300W等等。因此，投影图像的亮度主要随例如投影仪与投影对象之间的投影距离、变焦比等等这样的使用投影仪的环境而变。例如，投影仪与投影对象之间的距离越短，投影图像的亮度变得越高，而变焦比越小，投影图像的亮度变得越高。

按照这种方式，存在投影图像的亮度随使用投影仪的环境而变这样的状况，这会导致投影图像的亮度变得过高或过低的状况。

因此，需要可使投影图像的亮度变为恒定而与使用投影仪的环境无关这样的技术，并且例如在JP 2003-241311A中已公开了一个现有技术参考。

在JP 2003-241311A中所公开的技术中，根据投影仪与投影对象之间的投影距离以及变焦比对从投影仪所投射出的光强度进行调节，以便可防止投影图像的亮度变得过高或者过低而与使用投影仪的环境无关。

除了投影距离和变焦比之外，投影图像的亮度随投影对象的反射率而变。

因为投影对象的反射率随投影对象的类型和颜色而变，因此当投影对象的类型和颜色不同时，会出现无法使投影图像的亮度保持恒定这样的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种投影仪、用于对投影图像的亮度进行调节的方法、以及在即使投影距离，变焦比，以及投影对象不同的情况下也可使投影图像的亮度保持恒定的程序。

为了实现先前目的，本发明是利用从光源灯发出的光来将图像投影到投影对象的投影仪，该投影仪包括：

光调节传感器，该光调节传感器用于对到投影对象的投影距离以及来自投影对象的反射光的强度进行测量；

变焦位置传感器，该变焦位置传感器对变焦比进行检测；以及

控制部件，该控制部件根据调节传感器所测量的投影距离和反射光强度以及变焦位置传感器所检测到的变焦比来对从光源灯发出的光强度进行调节，以便使在投影对象上所显示的投影图像的亮度保持恒定。

另外，本发明是对利用从光源灯发出的光将图像投影到投影对象的投影仪的投影图像进行调节的方法，该方法包括：

测量处理，对到投影对象的投影距离以及来自投影对象的反射光的强度进行测量；

检测处理，对变焦比进行检测；以及

调节处理，根据已测量的投影距离和反射光强度以及已检测到的变焦比来对从光源灯发出的光强度进行调节，以便使在投影对象上所显示的投影图像的亮度保持恒定。

另外，本发明是可使利用从光源灯发出的光将图像投影到投影对象的投影仪实现下述功能的程序，所述功能包括：

功能，对到投影对象的投影距离以及来自投影对象的反射光的强度进行测量；

功能，对变焦比进行检测；以及

功能，根据已测量的投影距离和反射光强度以及已检测到的变焦比来对从光源灯发出的光强度进行调节，以便使在投影对象上所显示的投影图像的亮度保持恒定。

因为如上所述构造本发明，因此即使投影距离、变焦比、以及投影对象不同，也可使投影图像的亮度保持恒定。

附图说明

[图1]是示出了根据本发明的投影仪的实施例的结构的方框图。

[图2]是示出了图1所示的投影仪投射出光这样的状况的示意图。

[图3]是用于描述图1和图2所示的光调节传感器对投影仪与屏幕之间的投影距离进行测量这样的操作的示意图。

[图4]是用于对返回到图1和图2所示的光调节传感器的反射红外光的强度与投影到屏幕上的投影图像的亮度之间的关系进行描述的示意图。

[图5]是示出了图1所示的镜头部件的结构的示意图。

[图6]是用于对图1至图5所示的投影仪控制光源灯的输出值这样的操作进行描述的流程图。

[图7]是示出了各类特性的图表，图1所示的控制部件利用各类特性来计算光源灯的输出值。

具体实施方式

在下文中，参考附图，对本发明的实施例进行描述。

图1是示出了根据本发明的投影仪的实施例的结构的方框图。

该实施例的投影仪1设置有控制部件10、光调节传感器11、具有变焦位置传感器12b的镜头部件12、电压转换部件13、模拟/数字转换器14、灯控制部件15、以及光源灯16。

图1所示的投影仪1可使从投影仪1所投射出的光在投影对象上漫射并反射以便在投影对象上显示图像。

图2是示出了图1所示的投影仪1投射出光这样的状况的示意图。

如图2所示，图1所示的投影仪1通过镜头部件12将具有根据光源灯16的输出值的强度的光投射到屏幕2上。

从投影仪1投射到屏幕2上的光在屏幕2上漫射和反射，并且达到观看屏幕2的人的眼睛。在这种情况下，从投影仪1投射到屏幕2的光没有被屏幕2完全反射，而是由此漫射。

另一方面，图1所示的光调节传感器11相对于屏幕2而言成一定角度而不是成直角，并且利用红外光100照射屏幕2以便对投影仪1与屏幕2之间的投影距离等等进行测量。随后对光调节传感器11的操作进行详细描述。

在下文中，对图1所示的投影仪1的每个部件的功能进行描述。

控制部件10基于表示投影仪1投影图像的实际环境的实际环境数据而利用各类特性对基准环境中的光源灯16的输出值进行补偿，以便计算实际环境中的光源灯16的输出值。此后，控制部件10将光源灯16的输出值输出到灯控制部件15。在该实施例中，实际环境数据是表示由光调节传感器11所测量的在投影仪1与屏幕2之间的投影距离的投影距离数据、表示下述反射红外光的强度的光强度数据、以及表示变焦位置传感器12b所检测到的变焦比的变焦比数据，所述反射红外光即就是通过使光调节传感器11利用红外光100照射屏幕2而从屏幕2返回到光调节传感器11的红外光100的漫射光的聚集(参见图2)。另一方面，在该实施例中，基准环境是如下的环境，其中，具有特定反射率的“基准屏幕”返回具有根据该反射率的光强度的反射红外光并且基准变焦比基于长焦端(tele end)。在这种情况下，长焦端表示最大望远状态(maximum telescopic state)。随后参考操作流程图对下述这些各类特性进行描述，控制部件10基于所述这些各类特性来计算光源灯16的输出值。

光调节传感器11基于红外LED(发光二极管)-PSD(位置感应设备)系统来对投影仪1与屏幕2之间的投影距离以及反射红外光的强度进行测量。此后，光调节传感器11将表示所测量的投影距离的投影距离数据输出到模拟/数字转换器14，并且将表示所测量的反射红外光的强度的电流值输出到电压转换部件13。随后对该电流值进行描述。

在下文中，对图1和图2所示的光调节传感器11测量投影仪1与屏幕2之间的投影距离以及反射红外光的强度的方法进行描述。

首先，对图1和图2所示的光调节传感器11测量投影仪1与屏幕2之间的投影距离的方法进行描述。

图3是用于描述图1和图2所示的光调节传感器11测量投影仪1与屏幕2之间的投影距离的操作的示意图。

如图3所示，图1和图2所示的光调节传感器11设置有位置检测部件11a和电极11b，11c。

如图3所示，光调节传感器11利用红外光100照射屏幕2(参见图2)并且位置检测部件11a接收下述反射红外光，该反射红外光即就是从屏幕2返回到光调节传感器11的红外光100的漫射光的聚集。基于位置检测部件11a上的接收反射红外光101的位置来对投影仪1与屏幕2之间的投影距离进行测量。

在图3中，假定接收反射红外光101的位置与电极11b之间的距离是L1，并且接收反射红外光101的位置与电极11c之间的距离是L2。在这点上，从电极11b获得根据距离L1的电流I1，而从电极11c获得根据距离L2的电流I2。在这种情况下，由“L1∶L2＝I2∶I1”来表示距离L1，L2与电流I1，I2之间的关系。利用“L1∶L2＝I2∶I1”的关系，获得电流的比值(I1/I2)并且从而能够计算距离L1与距离L2的比值。由此，根据距离L1与距离L2的比值可计算投影仪1与屏幕2之间的投影距离。

因为光调节传感器11基于从电极11b，11c所获得的与位置检测部件11a上的接收反射红外光101的位置相应的电流的比值(I1/I2)来对投影仪1与屏幕2之间的投影距离进行测量，因此可对该距离进行测量而与从屏幕2返回的反射红外光101的强度无关。

接下来，对图1和图2所示的光调节传感器11测量反射红外光101的强度的方法进行描述。

在光调节传感器11所使用的红外LED-PSD系统中，位置检测部件11a接收反射红外光101作为光电电动势以便获得电流I1和电流I2。因此，光电电动势还随反射红外光101的强度而变。换句话说，图3所示的电流I1和电流I2的和表示返回到光调节传感器102的反射红外光101的强度。

图4是用于描述返回到图1和图2所示的光调节传感器11的反射红外光的强度与投影到屏幕2的投影图像的亮度之间的关系的示意图。

返回到图4所示的光调节传感器11的反射红外光101的强度与观看屏幕2的人所感觉到的投影图像的亮度之间存在相关性。具体地说，如果返回到光调节传感器11的反射红外光101的强度“大”，那么它表示屏幕2的漫射光102的反射率“高”，并且投影到屏幕2上的投影图像在观看屏幕2的人的眼睛3中看起来“亮”。换句话说，投影图像的亮度变高。

与此相反，如果返回到光调节传感器11的反射红外光101的强度“小”，那么它表示屏幕2的漫射光102的反射率“低”，并且投影到屏幕2上的投影图像在观看屏幕2的人的眼睛3中看起来“暗”。换句话说，投影图像的亮度变低。

镜头部件12将光源灯16根据变焦比所发射出的光投射到屏幕2上。

图5是示出了图1所示的镜头部件12的结构的示意图。

图1所示的镜头部件12设置有图4所示的变焦杆12a和变焦位置传感器12b。

投影仪1的用户使用变焦杆12a以设置变焦比。

变焦位置传感器12b对用户通过操作变焦杆12a所设置的变焦比进行检测并且将表示所检测到的变焦比的变焦比数据输出到模拟/数字转换器14。

电压转换部件13将从光调节传感器11输出的电流的和转换成电压值并且此后将它输出到模拟/数字转换器14。

模拟/数字转换器14将从光调节传感器11输出的投影距离数据、从变焦位置传感器12b输出的变焦比数据、以及从电压转换部件13输出的电压值转换成数字数据并且此后将它们输出到控制部件10。

灯控制部件15根据从控制部件10输出的光源灯16的输出值来驱动光源灯16。

驱动光源灯16以根据从灯控制部件15所发出的命令发射出光。

在下文中，对具有上述状况的投影仪1控制光源灯16的输出值的操作进行描述。

图6是用于对图1至图5所示的投影仪1控制光源灯16的输出值的操作进行描述的流程图。

控制部件10命令光调节传感器11计算投影仪1与屏幕2之间的投影距离并且测量和输出反射红外光101的强度(参见图3和图4)(在步骤S1)。

当控制部件10命令光调节传感器11测量投影距离和反射红外光101的强度时，光调节传感器11利用红外光100照射屏幕2(参见图2和图4)并且此后位置检测部件11a(参见图3)接收反射红外光101(在步骤S2)，该反射红外光101即就是从屏幕2返回到光调节传感器11的红外光100的漫射光的聚集。

此后，光调节传感器11基于从电极11b(参见图3)和电极11c所获得的与位置检测部件11a上的接收反射红外光101的位置相应的电流值来计算投影仪1与屏幕2之间的投影距离。此后，光调节传感器11将表示所计算的投影距离的投影距离数据输出到模拟/数字转换器14(在步骤S3)。在这种情况下，假定所计算的投影距离是A。

另外，光调节传感器11将从电极11b和电极11c所获得的与位置检测部件11a上的接收反射红外光101的位置相应的电流的和输出到电压转换部件13(在步骤S4)。

当模拟/数字转换器14从光调节传感器11接收到投影距离数据时，模拟/数字转换器14将投影距离数据转换成数字数据并且将所转换的投影距离数据输出到控制部件10。

在该部分中，对控制部件10基于其来计算光源灯16的输出值的多种特性进行描述。

图7是示出了多种特性的图表，图1所示的控制部件10基于所述多种特性来计算光源灯16的输出值：(a)是示出了基准环境中的投影距离与可根据该投影距离而使投影图像的亮度保持恒定的光源灯16的输出值之间的关系的图表；(b)是示出了变焦比与可根据与基准变焦比的差值的大小而使投影图像的亮度保持恒定的光源灯16的输出值的补偿值之间的关系的图表；(c)是示出了其中基准屏幕是投影对象的投影距离与根据该投影距离的反射红外光101的强度之间的关系的图表；以及(d)是示出了在实际环境中的屏幕上与基准屏幕上的反射红外光101的强度之间的差值与可根据该光强度之间的差值的大小而使投影图像的亮度保持恒定的光源灯16的输出值的补偿值之间的关系的图表。

在7(b)中，坐标原点是在长焦端的基准变焦比。此外，在图7(b)中，输出值的补偿值是光源灯16的输出值的增大值以便当在屏幕2上较大地显示投影图像时对投影图像的亮度的降低进行补偿。

另一方面，当在图7(d)中图表横轴上的与“具有光强度(I1+I2)的基准屏幕的差值”是0时，因为该状况表示基准屏幕并且因为不必对光源灯16的输出值补偿，因此图表纵轴上的输出值的补偿值变为0。

当控制部件10接收到从模拟/数字转换器14输出的投影距离数据时，控制部件10基于基准环境中的投影距离与可根据该投影距离而使投影图像的亮度保持恒定的光源灯16的输出值之间的关系来计算基准输出值(在步骤S5)，该基准输出值即就是在下述基准环境中的光源灯16的输出值，在所述基准环境中，投影距离是A。在该示例中，如图7(a)所示，假定所计算的基准输出值是W1。

此后，控制部件10命令变焦位置传感器12b对当前变焦比进行检测并且将所检测到的变焦比输出到模拟/数字转换器14(在步骤S6)。

当控制部件10命令变焦位置传感器12b输出变焦比时，变焦位置传感器12b将表示当前变焦比的变焦比数据输出到模拟/数字转换器14(在步骤S7)。在这种情况下，假定所检测到的变焦比是B。

当模拟/数字转换器14从变焦比位置传感器12接收到变焦比数据时，模拟/数字转换器14将该变焦比数据转换成数字数据并且将所转换的变焦比数据输出到控制部件10。

当控制部件10从模拟/数字转换器14接收到变焦比数据时，控制部件10基于图7(b)的图表所示的变焦比与可根据与基准变焦比的差值的大小而使投影图像的亮度保持恒定的光源灯16的输出值的补偿值之间的关系来计算第一补偿输出值(在步骤S8)，该第一补偿输出值即就是其中变焦比是B时的光源灯16的输出值的补偿值。如图7(b)所示，假定所计算的第一补偿输出值是W2。

此后，控制部件10基于图7(c)的图表所示的其中基准屏幕是投影对象的投影距离与根据该投影距离的反射红外光101的强度之间的关系来计算即就是如下情况中的反射红外光101的强度的基准反射光强度(在步骤S9)，在上述情况中，投影仪1与基准屏幕之间的距离是A。如图7(c)所示，假定所计算的基准反射光强度是P1。

当在步骤S4电压转换部件13从光调节传感器11接收到电流的和时，电压转换部件13将该电流的和转换成电压值并且将所转换的电压值输出到模拟/数字转换器14(在步骤S10)。

当模拟/数字转换器14从电压转换部件13接收到电压值时，模拟/数字转换器14将电压值转换成数字数据并且将所转换的数字数据作为光强度数据输出到控制部件10(在步骤S11)。假定该光强度数据所表示的光强度是P2。

此后，控制部件10根据在步骤S9所计算的基准光强度P1以及在步骤S11所输出的光强度P2来计算“P1-P2”以便计算基准屏幕与屏幕2的反射红外光101的强度之间的差值(在步骤S12)。假定所计算的光强度的差值是P。

此后，控制部件10基于下面二者的关系来计算即就是如下情况中的输出值的补偿值的第二补偿输出值(在步骤S13)，即，所述二者是：一个是实际环境中的屏幕与基准屏幕的反射红外光101的强度之间的差值，另一个是可根据光强度之间的差值而使投影图像的亮度保持恒定的光源灯16的输出值的补偿值，所述情况是：投影距离是A，并且实际环境中的屏幕与屏幕2的反射红外光101的强度之间的差值是P。如图7(d)所示，假定第二补偿输出值是W3。

此后，控制部件10根据在步骤S5所计算的基准输出值W1、在步骤S8所计算的第一补偿输出值W2、以及在步骤S13所计算的第二补偿输出值W3来计算“W1+W2+W3”。该计算可获得实际环境中的光源灯16的输出值(在步骤S14)。假定所计算的输出值是W。

此后，控制部件10将在步骤S14所计算的输出值W输出到灯控制部件15(在步骤S15)。

当灯控制部件15从控制部件10接收到输出值W时，灯控制部件15可使光源灯16根据该输出值W而发射出光。

在该实施例中，因为考虑到投影对象的反射率的差值以及投影距离和变焦比的差值来确定光源灯的输出值，因此，即使不仅投影距离和变焦比存在差值而且投影对象也存在差异，也可使投影图像的亮度保持恒定。

在该实施例中，可以构造利用光调节传感器的自动聚焦功能。配备有自动聚焦功能的投影仪可具有该实施例的功能而不会引入额外成本。

此外，在先前实施例中，通过控制光源灯的输出值(光源的亮度)，可改变投影图像的亮度；然而，通过除了光源灯的输出值之外，也可对投影图像的亮度进行控制。例如，通过对光路中的光圈进行控制或者通过对电亮度和对比度进行控制，可改变投影图像的亮度。

作为影响投影图像的亮度的因素，还有周围发光强度(外部光的影响)。如果考虑到周围发光强度来对投影图像的亮度进行调节，那么将用于对周围发光强度进行检测的发光强度传感器装配在投影仪1上，并且按照与先前实施例相同的方式来对光源灯16的输出值等进行控制。因此，可使投影图像的亮度保持恒定而不取决于周围发光强度。

在该实施例中，不但可通过上述专用硬件而且还可通过将用于实现功能的程序记录到投影仪可读取的记录介质上以使投影仪从该记录介质读取该程序并且使投影仪执行该程序，而实现投影仪中的处理。投影仪可读取的记录介质的示例是诸如插入在投影仪中的软盘、磁光盘片、DVD、以及CD、HDD等等这样的可移动记录介质。

现在，参考实施例已对本发明进行了描述。然而，对于本领域技术人员来说应该明白的是，在不脱离本发明的范围的情况下，可以各种方式改变本发明的结构和细节。

Claims

1.一种投影仪，利用从光源灯发出的光将图像投影到投影对象，所述投影仪包括：

光调节传感器，所述光调节传感器利用红外光照射所述投影对象，并且从所述投影对象接收照射的红外光的反射光，以便对到所述投影对象的投影距离和是所述反射光的强度的反射光强度进行测量；

变焦位置传感器，所述变焦位置传感器对变焦比进行检测；以及

控制部件，所述控制部件计算基准反射光强度，并且计算在所述基准反射光强度和所述测量反射光强度之间的差，所述基准反射光强度是来自基准投影对象的所述反射光的强度，其中在所述投影仪与所述基准投影对象之间的距离为所述测量投影距离，并且所述控制部件基于由所述光调节传感器所测量到的投影距离、在所述基准反射光强度和所述测量反射光强度之间的差、以及由所述变焦位置传感器所检测到的变焦比，来对从所述光源灯发出的光的强度进行调节，以便将在所述投影对象上所显示的投影图像的亮度保持恒定。

2.根据权利要求1所述的投影仪，

其中所述控制部件对所述光源灯的输出值进行控制。

3.根据权利要求2所述的投影仪，

其中所述控制部件使得基于所述测量投影距离、在所述基准反射光强度和所述测量反射光强度之间的差、以及所述检测变焦比对基准输出值进行补偿而得到的值成为所述光源灯的输出值，该基准输出值是在所述光源灯的输出值被控制的基准环境中用于使所述投影图像的亮度保持恒定的所述光源灯的输出值。

4.根据权利要求3所述的投影仪，

其中所述控制部件基于以作为控制所述光源灯的输出值的基础的基准变焦比将图像投影到基准投影对象的情况下的投影距离和与该投影距离对应使所述投影图像的亮度保持恒定的所述光源灯的输出值之间的关系，来计算是与所述测量投影距离相应的所述光源灯的输出值的基准输出值，

基于所述基准变焦比与所述检测变焦比之间的差值和与所述差值的大小相应使所述投影图像的亮度保持恒定的所述光源灯的输出值的补偿值之间的关系，来计算第一补偿输出值，所述第一补偿输出值即就是在所述检测变焦比处的所述光源灯的输出值的补偿值，

基于到所述基准投影对象的所述投影距离和与该投影距离相应的所述反射光强度之间的关系，来计算所述基准反射光强度，

基于所述基准反射光强度与所述测量反射光强度之间的差值和与所述差值的大小相应用于使所述投影图像的亮度保持恒定的所述光源灯的输出值的补偿值之间的关系，来计算第二补偿输出值，所述第二补偿输出值即就是与所述测量反射光强度相应的所述光源灯的输出值的补偿值，并且

使得通过所述第一补偿输出值和所述第二补偿输出值对所述基准输出值进行补偿而得到的值成为所述光源灯的输出值。

5.一种对投影仪的投影图像进行调节的方法，所述投影仪利用从光源灯发出的光将图像投影到投影对象，所述方法包括：

测量处理，利用红外光照射所述投影对象，并且从所述投影对象接收照射的红外光的反射光，以便对到所述投影对象的投影距离和是所述反射光的强度的反射光强度进行测量；

检测处理，对变焦比进行检测；以及

计算调节处理，计算基准反射光强度，并且计算在所述基准反射光强度和所述测量反射光强度之间的差，所述基准反射光强度是来自基准投影对象的所述反射光的强度，其中在所述投影仪与所述基准投影对象之间的距离为所述测量投影距离，并且基于已测量到的投影距离、在所述基准反射光强度和所述测量反射光强度之间的差、以及已检测到的变焦比，来对从所述光源灯发出的光的强度进行调节，以便使在所述投影对象上所显示的投影图像的亮度保持恒定。