CN103309135B - 投影装置与投影方法 - Google Patents

Abstract

一种投影装置，包括一影像面板、一投影镜头以及一控制单元。影像面板用以提供一影像光束，并具有一显示区域。投影镜头是用来投影影像光束以形成影像。当投影镜头的光轴相对于影像的法线倾斜时，控制单元命令显示区域的第一部分以显示对应于影像的一压缩画面，且命令显示区域的第二部分以显示一黑边。一种投影方法亦被提出。

Description

投影装置与投影方法

技术领域

本发明是有关于一种显示装置与显示方法，且特别是有关于一种投影装置与投影方法。

背景技术

近年来，许多类型的显示器，例如液晶显示器(liquid crystal displays，LCDs)、等离子体显示面板(plasma display panels，PDPs)、有机发光二极管(organic light-emitting diode，OLED)显示器、场发射显示器(fieldemission displays，FEDs)以及投影装置，已被用来取代传统的阴极射线管(cathode ray tubes，CRTs)。对大多数的显示器而言，显示器的显示区域的尺寸取决于显示器的体积。然而，体积相对小型的投影装置可以投影出大区域的影像画面(image frame)。因此，投影装置具有其自身的优势且难以被取代。

当投影装置将影像画面投影至屏幕且投影装置的镜头的光轴不与屏幕垂直(perpendicular)时，屏幕上的影像画面具有梯形失真(keystonedistortion)，且影像画面的高度被拉长，这会降低影像画面的质量。影像画面的梯形失真可以光学方式或电子方式来校正。然而，光学方式的梯形校正提高了投影装置的成本，而传统的电子方式的梯形校正较为复杂，因此也提高了投影装置的成本。

发明内容

本发明提供一种投影装置，可提供良好的影像质量并降低成本。

本发明提供一种投影方法，可通过相对简单的方法提供良好的影像质量。

本发明的一实施例提出一种投影装置，包括一影像面板、一投影镜头以及一控制单元。影像面板用以提供一影像光束，并具有一显示区域，其中显示区域具有一水平方向以及垂直于水平方向的一垂直方向。投影镜头配置于影像光束的传递路径上，并具有一光轴。投影镜头是用来投影影像光束以形成一影像。控制单元耦接至影像面板。当光轴相对于影像的一法线倾斜时，控制单元命令显示区域的一第一部分以显示对应于影像的一压缩画面，且命令显示区域的一第二部分以显示一黑边。压缩画面沿着垂直方向进行压缩，且以与光轴相对于影像的法线的一倾斜角度有关的一压缩比进行压缩，且压缩画面与黑边沿着垂直方向排列。

本发明的另一实施例提出一种投影方法，包括下列步骤。提供一影像面板。通过一投影镜头从影像面板投影一影像光束以形成一影像，其中投影镜头具有一光轴。当光轴相对于影像的一法线倾斜时，命令影像面板的一显示区域的一第一部分以显示对应于影像的一压缩画面，且命令显示区域的一第二部分以显示一黑边。压缩画面沿着显示区域的一垂直方向进行压缩，且以与光轴相对于影像的法线的一倾斜角度有关的一压缩比进行压缩，且压缩画面与黑边沿着垂直方向排列。

在本发明的实施例的投影装置与投影方法中，由于显示区域的第一部分显示压缩画面，显示区域的第二部分显示黑边，且压缩比与光轴相对于影像的法线的倾斜角度有关，因此可通过相对简单的方法达到良好的影像质量，并可减少投影装置的成本。

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，并配合所附图式作详细说明如下。

附图说明

图1是依照本发明一实施例的投影装置将影像光束投影至屏幕的示意图。

图2A至图2C是假想画面在图1的影像面板上的示意图。

图2D是在图1的影像面板上的真实画面的示意图。

图2E是在图1的屏幕上的画面的示意图。

图3是依照本发明另一实施例的真实画面在投影装置的影像面板上的示意图。

图4是依照本发明一实施例的投影方法的流程图。

[主要元件标号说明]

50：屏幕                    100：投影装置

110：影像面板               112：影像光束

114：显示区域                120：投影镜头

130：控制单元                140：重力感测器

150：使用者接口              A1：光轴

B1、B1′、B2：黑边           F1、F2、F3：画面

H1：水平方向                 V1：垂直方向

I1、IB：影像                 N1：法线

P1：第一部分                 P2、P2′：第二部分

P3：第三部分                 T1、T2、T3：高度

U1、U2、U3：宽度             θ：倾斜角度

具体实施方式

图1是依照本发明一实施例的投影装置将影像光束投影至屏幕的示意图。图2A至图2C是假想画面在图1的影像面板上的示意图，图2D是真实画面在图1的影像面板上的示意图，而图2E是在图1的屏幕上的画面的示意图。请参考图1与图2A至图2E，在本实施例中，投影装置100包括影像面板110、投影镜头120以及控制单元130。影像面板110是用以提供影像光束112，并具有显示区域114(请参考图2A)。在本实施例中，影像面板110例如是硅基液晶(liquid crystal on silicon，LCOS)、数字微镜元件(digitalmicro-mirror device，DMD)、穿透式液晶面板(transmissive liquid crystalpanel)，或者是其它空间光调制器(spatial light modulator，SLM)。显示区域114具有水平方向H1以及垂直于水平方向H1的垂直方向V1。投影镜头120配置于影像光束112的传递路径上，并具有光轴A1。投影镜头120是用来投影影像光束112以形成影像I1(请参考图2E)。举例来说，投影镜头120将影像光束112投影至屏幕50上以在屏幕50上形成影像I1。控制单元130耦接至影像面板110。在本实施例中，控制单元130为一控制电路(controlcircuit)，例如是控制集成电路(integrated circuit，IC)。

当光轴A1相对于影像I1的法线N1倾斜时，控制单元130命令显示区域114的第一部分P1以显示对应于影像I1的压缩画面F1，且命令显示区域114的第二部分P2以显示黑边B1。压缩画面F1沿着垂直方向V1进行压缩，且以与光轴A1相对于影像I1的法线N1(例如是屏幕50的法线)的倾斜角度θ有关的压缩比进行压缩，且压缩画面F1与黑边B1沿着垂直方向V1排列。

在本实施例中，影像面板110接收对应于影像I1的影像信号，且压缩画面F1是从影像信号所代表的整体画面F2压缩而成。详细而言，若画面F2是影像面板110根据没有经由控制单元130电性校正的影像信号所显示的结果，则画面F2不会在水平方向H1或者垂直方向V1产生压缩，以至于画面F2占据了整个显示区域114。而且，若压缩画面F3沿着垂直方向V1进行压缩且以与光轴A1相对于影像I1的法线N1的倾斜角度θ有关的压缩比进行压缩时，压缩画面F3的高度T3实质上等于画面F2的高度T2乘以压缩比。在本实施例中，压缩比实质上等于cos θ，且θ是光轴A1相对于影像I1的法线N1的倾斜角度θ。此画面压缩即为垂直梯形校正。

另外，若压缩画面F1从压缩画面F3沿着水平方向H1进行压缩，则压缩画面F1会成为如图2C所示的梯形。此画面压缩即为水平梯形校正。再者，图2D所示的画面是影像面板110所显示的真实画面，其包括压缩画面F1与黑边B1。当压缩画面F1与黑边B1投影至屏幕50时，由于梯形效应(keystoneeffect)，例如是由于光轴A1相对于影像I1的法线N1倾斜，则影像I1从压缩画面F1的梯形转换成矩形。而且，影像I1的宽度U1与高度T1的比例从压缩画面F3的宽度U3与高度T3的较大比例，降低至对应于影像信号的等同于画面F2的宽度U2与高度T2的较小比例。这就是说，影像I1在屏幕50上的宽高比(aspect ratio)不会失真，且实质上等同于原始影像信号的宽高比，而影像I1的形状为矩形且不失真。此外，由黑边B1形成的影像IB也是黑色的，因此不会被使用者看到。据此，本实施例的投影装置100可提供具有良好质量的影像。

在依照本实施例的投影装置100中，由于显示区域114的第一部分P1显示压缩画面F1，显示区域114的第二部分P2显示黑边B1，且压缩比与光轴A1相对于影像I1的法线N1的倾斜角度θ有关，因此可通过相对简单的方法可达到良好的影像质量，并可减少投影装置100的成本。

在本实施例中，投影装置100还包括重力感测器140，耦接至控制单元130。重力感测器(g-sensor)140检测光轴A1相对于重力的方向，且控制单元130根据光轴A1的方向决定光轴A1相对于影像I1的法线N1的倾斜角度θ。另外，在本发明其它实施例中，重力感测器140可被陀螺仪(gyroscope)取代，其中陀螺仪耦接至控制单元130。陀螺仪检测光轴A1相对于重力的方向，且控制单元130根据光轴A1的方向决定光轴A1相对于影像I1的法线N1的倾斜角度θ。

在本实施例中，投影装置100还包括使用者接口150，耦接至控制单元130。当使用者接口150接收来自使用者的指令时，控制单元130反应于此指令而调整压缩比。据此，使用者可经由使用者接口150调整影像I1至不失真的形状。

图3是依照本发明另一实施例的真实画面在投影装置的影像面板上的示意图。请参考图3，本实施例的投影装置类似于图1的投影装置100，两者之间的差异如下所述。本实施例的投影装置的控制单元命令显示区域114的第三部分P3以显示另一黑边B2，且第三部分P3与第二部分P2′相对。这就是说，显示区域114的第二部分P2′与第三部分P3分别配置在显示区域114的第一部分P1的相对两侧，且黑边B1′与黑边B2分别配置在压缩画面F1的相对两侧。因此，由黑边B1′与B2在屏幕50上形成的影像会分别落在影像I1的相对两侧。

图4是依照本发明一实施例的投影方法的流程图。请参考图1、图2D与图4，本实施例的投影方法可应用在图1的投影装置100。投影方法包括下列步骤。首先，请参考步骤S110，提供影像面板110。接着，请参考步骤S120，当光轴A1相对于影像I1的法线N1倾斜时，命令影像面板110的显示区域114的第一部分P1以显示对应于影像I1的压缩画面F1，且命令显示区域114的第二部分P2以显示黑边B1。在本实施例中，显示区域114的第一部分P1与显示区域114的第二部分P2都由控制单元130命令。请参考步骤S130，通过投影镜头120从影像面板110投影影像光束112以形成影像I1。本实施例的投影方法的其它细节可参考上述实施例，此处不加以重复叙述。

在本实施例的投影方法中，由于显示区域114的第一部分P1显示压缩画面F1，显示区域114的第二部分P2显示黑边B1，且压缩比与光轴A1相对于影像I1的法线N1的倾斜角度θ有关，因此可通过相对简单的方法达到良好的影像质量，并可减少投影装置100的成本。

请参考图3，在另一实施例中，投影方法可应用在图3的投影装置，且投影方法包括命令显示区域114的第三部分P3以显示另一黑边B2，且第三部分P3与第二部分P2′相对。

综上所述，在本发明的实施例的投影装置与投影方法中，由于显示区域的第一部分显示压缩画面，显示区域的第二部分显示黑边，且压缩比与光轴相对于影像的法线的倾斜角度有关，因此可通过相对简单的方法达到良好的影像质量，并可减少投影装置的成本。

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具有通常知识者，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所附的权利要求范围所界定者为准。

Claims (13)

1.一种投影装置，包括：

一影像面板，提供一影像光束，并具有一显示区域，其中该显示区域具有一水平方向以及垂直于该水平方向的一垂直方向；

一投影镜头，配置于该影像光束的传递路径上，并具有一光轴，其中该投影镜头投影该影像光束以形成一影像；以及

一控制单元，耦接至该影像面板，其中当该光轴相对于该影像的一法线倾斜时，该控制单元命令该显示区域的一第一部分以显示对应于该影像的一压缩画面，且命令该显示区域的一第二部分以显示一黑边，该压缩画面沿着该垂直方向进行压缩，且以与该光轴相对于该影像的该法线的一倾斜角度有关的一压缩比进行压缩，且该压缩画面与该黑边沿着该垂直方向排列。

2.根据权利要求1所述的投影装置，其中该压缩比实质上相等于cos θ，且θ是该光轴相对于该影像的该法线的该倾斜角度。

3.根据权利要求1所述的投影装置，其中该控制单元命令该显示区域的一第三部分以显示另一黑边，且该第三部分与该第二部分相对。

4.根据权利要求1所述的投影装置，还包括一重力感测器，耦接至该控制单元，其中该重力感测器检测该光轴相对于重力的一方向，且该控制单元根据该光轴的该方向决定该光轴相对于该影像的该法线的该倾斜角度。

5.根据权利要求1所述的投影装置，还包括一陀螺仪，耦接至该控制单元，其中该陀螺仪检测该光轴相对于重力的一方向，且该控制单元根据该光轴的该方向决定该光轴相对于该影像的该法线的该倾斜角度。

6.根据权利要求1所述的投影装置，还包括一使用者接口，耦接至该控制单元，其中当该使用者接口接收来自使用者的一指令，该控制单元反应于该指令而调整该压缩比。

7.根据权利要求1所述的投影装置，其中该影像面板接收对应于该影像的一影像信号，且该压缩画面由该影像信号所代表的一整体画面压缩而成。

8.一种投影方法，包括：

提供一影像面板；

通过一投影镜头从该影像面板投影一影像光束以形成一影像，其中该投影镜头具有一光轴；以及

当该光轴相对于该影像的一法线倾斜时，命令该影像面板的一显示区域的一第一部分以显示对应于该影像的一压缩画面，且命令该显示区域的一第二部分以显示一黑边，其中该压缩画面沿着该显示区域的一垂直方向进行压缩，且以与该光轴相对于该影像的该法线的一倾斜角度有关的一压缩比进行压缩，且该压缩画面与该黑边沿着该垂直方向排列。

9.根据权利要求8所述的投影方法，其中该压缩比实质上等于cos θ，且θ是该光轴相对于该影像的该法线的该倾斜角度。

10.根据权利要求8所述的投影方法，还包括命令该显示区域的一第三部分以显示另一黑边，且该第三部分与该第二部分相对。

11.根据权利要求8所述的投影方法，还包括：

检测该光轴相对于重力的一方向；以及

根据该光轴的该方向决定该光轴相对于该影像的该法线的该倾斜角度。

12.根据权利要求8所述的投影方法，还包括：

接收来自使用者的一指令；以及

反应于该指令而调整该压缩比。

13.根据权利要求8所述的投影方法，还包括：

接收对应于该影像的一影像信号；以及

从该影像信号所代表的一整体画面压缩成该压缩画面。