CN103517018A - 投影机以及梯形校正方法 - Google Patents

投影机以及梯形校正方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及投影机以及梯形校正方法，其目的在于提供一种能够在实行自动梯形校正后进一步实行手动梯形校正的情况下仅在必要时再次实行梯形校正的投影机。该投影机具备投影部、角度检测部、自动梯形补偿部以及手动梯形补偿部，在自动梯形校正部自动实行梯形校正之后手动梯形校正部进一步通过手动实行梯形校正的情况下，自动梯形校正部判断在规定时间以内(S7)，经过手动梯形校正部梯形校正后的投影部的倾斜角度是否发生角度阀值以上的变化(S8)，并且只有在该倾斜角度发生了角度阀值以上的变化的情况下，才再次根据所述倾斜检测部输出的倾斜角度(S9)，自动实行梯形校正(S10)。

Description

投影机以及梯形校正方法
技术领域
本发明涉及具有自动梯形校正功能的投影机以及梯形校正方法。
背景技术
现有的投影机普遍具有自动梯校正功能。这种投影机能够检测被投影到屏幕上的映像发生的纵向梯形变形，并根据投影机的设置角度自动校正映像形状。这种自动梯形校正功能例如可以由用户可通过如操作键的操作等来实行。
上述投影机例如具备投影部、重力加速度传感器以及梯形校正部。重力加速度传感器检测投影机的设置角度(倾斜角度)，而后，梯形校正部校正映像的梯形变形，进而投影部向屏幕投影经过梯形校正的映像。
投影焦距较短、尤其是超短焦投影机设置时的倾斜角度会对投影映像产生较大影响。例如，在距屏幕400mm的位置上设置可进行80英寸投影的超短焦投影机，该投影机以倾斜角度为0.3度的状态投影得到的映像的上边长为1794.5mm，下边长为1771.1mm。为此，该投影映像呈现梯形变形，上下边长之差为23.4mm。
自动梯形校正功能的校正能力有赖于投影机搭载的重力加速度传感器的分辨性能。例如，比较廉价的重力加速度传感器的分辨率约为0.1度。
但是上述超短焦投影机需要更高的检测角度分辨率(最小检测角度)，如果要在上述0.3度倾斜状态下将映像完整地投影到屏幕上，则需要以更加精密的分辨率，例如以小于0.1度的单位来进行校正。
在需要进行自动梯形校正无法达到的精密校正的情况下，可以考虑兼用手动梯形校正，即通过用户以手动进行梯形变形的校正。在上例中，例如需要在0～0.3度之间校正时，可将手动梯形校正的校正步骤设为例如0.01度，用以精密应对自动梯形校正无法校正的设置角度。
如上所述，除了自动梯形校正之外，还进行手动梯形校正，在这种情况下，需要保持手动梯形校正后的校正状态。然而，如果投影机被搬动，焦距和设置角度等便会发生偏离，而这些偏离会影响到投影映像的梯形变形，为此，需要再次进行自动梯形校正。
对于上述自动梯形校正的重新设定，近年来，例如专利文献1(JP特许第4831219号公报)公开了一种投影机，该投影机在每次发生移动后，不需要操作操作键，便能够解除之前的自动梯形校正，再次进行自动梯形校正。该投影机不需要用户操作操作键，换言之用户不必进行任何操作，便能够进行梯形校正，有助于进一步方便用户。
但是，上述专利文献1公开的投影机并没有考虑到自动梯形校正的解除条件。具体来说，当角速度传感器检测到超过第一阀值的角速度时，便一律判断该投影机发生移动，解除之前的自动梯形校正。为此，对于不影响到投影映像梯形变形的如桌子的轻微摇动等，该投影机也可能将其作为投影机的移动来检测，并据此解除之前的自动梯形校正，重新进行自动梯形校正。
在上述实行自动梯形校正和手动梯形校正两种校正的情况下，投影机不顾用户已经特意地用手动进行了精确的梯形校正而再次进行不需要的梯形校正。在发生这种情况时，用户必须再次实行手动梯形校正操作，这样反而破坏了用户便利性。
为此，对于能够实行自动梯形校正和手动梯形校正两种校正的投影机，有必要使得该投影机仅在投影机的移动影响到投影映像的梯形变形时才实行梯形校正。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种投影机，该投影机在实行自动梯形校正后进一步实行手动梯形校正的情况下，能够根据需要，仅在必要的情况下再次实行梯形校正。进而，本发明还提供一种用于该投影机的梯形校正方法。
为了达到上述目的，本发明一种投影机，其中具备以下各部：投影部，将需要投影的映像投影到设于该投影机外的屏幕上；角度检测部，用于检测并输出所述投影部在纵向的倾斜角度；自动梯形校正部，根据所述倾斜检测部输出的倾斜角度，自动对所述屏幕上显示的映像进行梯形校正；以及，手动梯形校正部，根据用户的手动操作对所述映像进行梯形校正，其特征在于，在所述自动梯形校正部自动实行梯形校正之后所述手动梯形校正部进一步通过手动实行梯形校正的情况下，所述自动梯形校正部判断在规定时间期间中，经过所述手动梯形校正部梯形校正之后的所述倾斜角度是否发生角度阀值以上的变化，并且只有在所述倾斜角度发生了所述角度阀值以上的变化的情况下，才再次根据所述倾斜检测部输出的倾斜角度，自动实行梯形校正。
本发明效果如下。
在实行自动梯形校正之后进一步实行手动梯形校正的情况下，本发明提供的投影机和梯形校正方法能够按照需要，仅在必要的情况下再次实行梯形校正。
附图说明
图1是涉及本发明实施方式的投影机构成的模块图。
图2A至图2D是表示涉及本发明实施方式的投影机中液晶光阀的图像形成部中形成的图像与投影到屏幕上的映像之间关系的示意图。其中，图2A是图像形成部中形成的长方形图像，图2B是屏幕上的梯形映像，图2C是图像形成部中经过校正后的图像，图2D是屏幕上的经过校正后的映像。
图3A和图3B是用于说明涉及本发明实施方式的投影机中设置角度检测原理的示意图，其中图3A显示投影机水平设置时的状态，图3B是投影机以倾斜角度X设置的状态。
图4是涉及本发明实施方式的投影机中的梯形校正处理流程图。
图5A和图5B是用于说明涉及本发明实施方式的透镜以的最小角度α与投影距离L0之间关系的示意图，其中，图5A是投影机将映像显示到屏幕上正视图，图5B是投影机将映像显示到屏幕上侧视图。
具体实施方式
以下参考附图说明本发明的实施方式。
首先说明涉及本发明实施方式的投影机1的结构。
投影机1采用利用液晶光阀的液晶显示方式。但是，投影机的液晶显示方式并不仅限于液晶光阀，除此之外，当然还可以采用例如利用数字微型镜器件(Digital Micro Mirror Device，DMD)的投影方式，即数字光处理(DigitalLight Processing，DLP)等方式。
如图1所示，投影机1具备投影部80、图像输入部40、自动梯形校正部50、操作部60以及角度检测部70。
投影部80具备光源部10、液晶光阀20、投影光学系统30。
光源部10具备未图示光源灯以及未图示偏光元件，该偏光元件用于将光源灯发射的光转换成直线偏振光。在此，可以用例如卤素灯作为光源灯，但是光源灯并不仅限于卤素灯，此外还可以采用金属卤化物灯、高压水银灯、或者采用激光、LED等固体光源。
液晶光阀20具备图像形成部21。液晶光阀20根据自动梯形校正部50输出的信息，在图像形成部21中形成图像22。如果没有自动梯形校正部的梯形校正，则液晶光阀20中的图像形成部21上形成的图像保持图像输入部40输出时的状态。
投影光学系统30具备透镜系统31、调焦部32以及变焦部33。其中调焦部32用以调整向屏幕2投影映像3的焦距，变焦部33用于放大或缩小映像2。
光源部10发射照射光，该照射光透过液晶光阀20的图像形成部21，照射形成在图像形成部21上的图像22。受到照射的图像22通过投影光学系统33被投影到位于投影机1外的大致铅直设置的屏幕2上，在屏幕2上显示为映像22。
图像输入部40可以输入从个人计算机(PC)4等图像输出装置输出的图像。除了PC4以外，例如DVD放映机、录像机以及电视机等均可用以作为图像输出装置。此外、图像输入部40还可以输入网络发布的图像。
自动梯形校正部50以控制单元构成。控制单元包括中央处理器(CPU)、用于保存处理程序的只读存储器(Read Only Memory，ROM)、用于暂时保存数据的随机访问存储器(Random Access Memory，RAM)、缓冲存储器、输入端口以及输出端口。
ROM中保存供自动梯形校正部50进行梯形校正的程序。CPU以RAM为作业区域，在该作业区域上执行ROM中保存的程序，根据角度检测部70输出的角度信息或操作部60收到的校正指示，调整校正量，对从图像输入部40输入的图像进行梯形校正。
自动梯形校正部50根据重力角速度传感器71检测到的投影部80的纵向倾斜角度X，自动对屏幕2上显示的映像3的梯形变形进行校正。
如图2A所示，液晶光阀20的图像形成部21上形成长方形图像22，此时，如果将该图像22倾斜地投影到屏幕2上，便会形成如图2B所示的发生梯形变形的映像3。为了校正梯形变形，自动梯形校正部50按照投影机1的设置角度，如图2C所示，将液晶光阀20的图像形成部21上的图像22的周围部分(图中的斜线部分)22a设定为黑色。而后，将该图像22倾斜投影到屏幕2上，便得到如图2D所示的没有变形的长方形图像3，而该图像3的周围部分3a则成为长方形图像3的周围的多余部分。
自动梯形校正部50预设最小角度α为需要校正的投影机1的最小倾斜角度。设定在倾斜角度大于最小角度α的情况下，自动梯形校正部50原则上需要对映像3进行校正。在此，基于投影距离L0来设定最小角度α的大小。
如图5A和图5B所示，自动梯形校正部50根据以下关系，求出能够校正的最小角度α。图5A中的标记V表示铅直线。图5B中的标记H表示水平线。
tan β = W t - W b L 0 ( tan ( θ + α ) - tan α )
在此，α为最小角度，β为映像变形角度，Wt为映像3的上边长度的1/2，Wb为映像3的下边长度的1/2，θ为映像投影角度，L0为投影距离。
例如，如果假定发生梯形变形的上边长度2Wt和下边长度2Wb之比(Wt/Wb)为1％时进行一步梯形校正，则此时的映像变形角度β为0.5度。当投影距离L0＝400mm、β＝0.5度的情况下，求出的最小角度α约为0.3度。而当投影距离L0＝1200mm、β＝0.5度的情况下，求出的最小角度α为0.7度。
如图1所示，操作部60具有设于投影机1上表面上的电源开关以及各种调整键61。关于调整键61，例如有映像3的变焦键、变形校正键、聚焦键等。图像的梯形校正不但可通过自动梯形校正部50来进行自动校正，而且也可以由用户通过手动操作来进行手动校正。例如，在映像3经过自动梯形校正部50的自动校正后，可通过用户对映像3进行微调。
具体为，操作部60向自动梯形校正部50输出基于用户手动操作的操作信息，自动梯形校正部50根据来自操作部60的输入信息，对映像3的梯形变形进行微调。在本实施方式中，手动梯形校正以0.01度为单位进行。例如，当倾斜角度X为0.35度时，用自动梯形校正部50校正到0.3度，剩下的0.05度可用手动，借助于操作部60，分5个步骤来进行细微梯形校正。本发明的手动梯形校正部包含本实施方式中的操作部60以及自动梯形校正部50。
关于操作部60的设置部位，除了上述投影机1上表面以外，还可设于未图示的遥控器上。
角度检测部70具备重力角速度传感器71。重力加速度传感器71检测投影机1的设置角度。角度检测部70检测到的角度信息被输入自动梯形校正部50。关于重力角速度传感器71的分辨性能，其能够分辨的角度必须小于自动梯形校正部50中设定的最小角度α，例如为0.1度。
可以采用例如以模拟电压输出为输出形态且检测轴数为1轴的重力加速度传感器71。但是本发明并不受此限制，除此之外，还可以用以输出负载比为输出形态、或检测轴数为2～3轴型的重力加速度传感器。
如图3A和图3B所示，重力加速度传感器71被安装在投影机1内部，用于检测投影机1中沿着前后方向的轴向1a作用的加速度。
如图3A所示，放置投影机1的桌子5的上表面为水平面时，作用在重力加速度传感器71上的重力加速度铅直向下。为此，投影机1上不会产生前后方向的加速度，此时重力加速度传感器71的输出为0。
而如图3B所示，当桌子5相对于水平线H倾斜时，投影机1作倾斜投影。如果设此时的倾斜角度为X，则向投影机1后方作用的加速度成分为g·sinX。重力加速度传感器71响应该加速度成分的大小输出电压。角度检测部70根据重力加速度传感器71输出的电压值来检测投影机1的设置角度(倾斜角度)。
在具有上述结构的投影机1中，自动梯形校正部50具有以下功能。在以下的说明中，为了明确自动梯形校正部50自动实行的梯形校正和借助于操作部60手动实行的梯形校正之间的不同，将前者称为自动梯形校正，并将后者称为手动梯形校正。
在实行自动梯形校正后进一步借助于操作部60进行梯形校正的情况下，自动梯形校正部50判断在预先决定的规定时间内，手动梯形校正后的倾斜角度是否发生规定的角度阀值(例如1度)以上的变化。例如在1秒以上的时间内，相对于手动梯形校正后的倾斜角度发生了1度以上的角度变化，此时，可判断投影机1发生移动，改变了该投影机1的设置场所。上述规定时间的设定不限于1秒，可以任意设定规定时间，但是优选设定为0.1秒以上或1秒以上。上述规定的阀值的设定也不限于1度，可以任意设定，但是优选设定为1度以上。
而后，自动梯形校正部50在上述判断倾斜角度的变化在规定阀值以上的情况下，再次实行自动梯形校正。这样，投影机1只有在发生了致使设置场所发生改变的角度变化的情况下，才再次实行自动梯形校正。据此，投影机1在发生了改变设置场所的移动的情况下，再次实行自动梯形校正，而在除此以外的情况下，例如放置投影机1的桌子稍微摇动但不致于对映像3的梯形变形发生实质性影响时，保持之前的手动梯形校正的校正内容。
以下利用图4的流程图说明本实施方式的投影机1的梯形校正处理。
如图4所示，首先，自动梯形校正部50设定规定时间和角度阀值(步骤S1)。规定时间例如可设定为1秒。角度阀值即为上述规定阀值，例如设定为1度。
而后，自动梯形校正部50通过重力加速度传感器71检测投影机1的投影部80在纵向的倾斜角度X(步骤S2)。
而后，自动梯形校正部50根据重力加速度传感器71检测到的投影部80的纵向倾斜角度X，对屏幕2上显示的映像3进行自动梯形校正(步骤S3)。此时，例如在步骤2检测到的倾斜角度X为0.35度，其中的0.3度用自动梯形校正来校正。本实施方式中的步骤S3构成涉及本发明的第一步骤。
而后，自动梯形校正部50按照用户借助于操作部60手动输入的输入信息，进行手动梯形校正(步骤S4)。例如如上述步骤S3中所述，在0.35度角度变化中，用自动梯形校正调整其中的0.3度，剩下的0.05度梯形变形用手动调整。本实施方式中的步骤S4构成本发明的第二步骤。
而后，自动梯形校正部50将定时器复位并重新开始计时，用于在后述步骤S7判断(步骤S5)。
而后，自动梯形校正部50将手动梯形校正后的倾斜角度X0保存到RAM(步骤S6)。例如，经过0.3度自动梯形校正后，用户进行0.05度的手动梯形校正，此时，RAM中保存的手动梯形校正后的倾斜角度X0为0.35度。本实施方式中被保存的倾斜角度X0的值与重力加速度传感器71检测到的倾斜角度X的值相同，但是，被保存的倾斜角度X0的值也可以不同于重力加速度传感器71检测到的倾斜角度X的值。例如，倾斜角度X共为0.35度，用自动梯形校正其中的0.3度，而后手动梯形校正0.04度，此时，手动梯形校正后保存的倾斜角度X0为0.34度。
而后，自动梯形校正部50参考计时器，判断该计时器复位后重新开始计时的时间是否超过规定时间(例如1秒)(步骤S7)。在计时时间未超过规定时间(步骤S7的否)的期间中，反复步骤S7。
而如果判断计时时间超过规定时间(步骤S7的是)，则自动梯形校正部50进一步判断手动梯形校正之后的倾斜角度的变化是否为角度阀值(例如1度)以上(步骤S8)。本实施方式中的步骤S7和S8构成本发明的第三步骤。
如果自动梯形校正部50判断手动梯形校正之后的倾斜角度没有发生角度阀值以上的变化，则认为投影机1的移动不致于改变该投影机1设置场所，返回步骤S5，反复进行步骤S5～步骤S8的处理。此时，投影机1保持经过自动梯形校正以及手动梯形校正调整之后的状态。
而当自动梯形校正部50判断手动梯形校正之后的倾斜角度发生角度阀值以上的变化时，则认为投影机1发生了改变了其设置场所的移动，据此，自动梯形校正部50再次实行与上述步骤S2相同的处理，即根据重力加速度传感器71检测投影机1的倾斜角度X(步骤S9)，而后实行与上述步骤S3相同的处理，即进行自动梯形校正(步骤S10)。本实施方式中的步骤S9和S10构成本发明的第四步骤。
关于梯形校正的方法，可以采用公知的方法，用自动梯形校正部50来校正液晶光阀20的图像形成部21上的图像22。
如上所述，本实施方式涉及的投影机1在实行自动梯形校正后进一步实行手动梯形校正的情况下，判断在规定时间(例如1秒)以内，投影机1手动梯形校正之后的倾斜角度是否发生了规定的角度阀值(例如，1度)以上的变化，并且只有在倾斜角度发生了角度阀值以上的变化的情况下，再次实行自动梯形校正。换言之，本实施方式能够在自动梯形校正之后加以手动梯形校正的情况下，仅在必要的情况下再次实行梯形校正。因而，对于例如不会影响到屏幕2上映像3的梯形变形的投影机1的移动，将保持通过手动梯形校正进行微调之后的最佳映像3。
对于投影距离L0＝0～800mm的超短焦投影机以及L0＝800～1000mm的短焦投影机来说，投影距离越短，对分辨性能要求便越高。也就是说，需要用更小的值来进行校正。从该观点出发，本实施方式涉及的投影机1的结构被应用到短焦或超短焦投影机中将获得更为显著的上述效果。而对于普通焦距的投影机，采用本发明也能够获得该效果自然不言而喻。
最后，本实施方式的投影机1采用的投影方式为利用液晶光阀20的液晶显示方式。但是，本发明的投影机并不受此限制，也可以采用其他投影方式。例如如上所述，可以采用利用DMD的投影方式，即所谓DLP方式。DLP方式利用发白色光的照明灯，并用透镜会聚该照明灯发射的光，使该光入射DMD，进而用其他透镜放大DMD中各个微型镜为ON状态下倾斜时射出的光，并投影到屏幕上。本发明同样适用于采用DLP方式的投影机。

Claims (7)

1.一种投影机，其中具备以下各部：
投影部，将需要投影的映像投影到设于该投影机外的屏幕上；
角度检测部，用于检测并输出所述投影部在纵向的倾斜角度；
自动梯形校正部，根据所述倾斜检测部输出的倾斜角度，自动对所述屏幕上显示的映像进行梯形校正；以及，
手动梯形校正部，根据用户的手动操作对所述映像进行梯形校正，
其特征在于，在所述自动梯形校正部自动实行梯形校正之后所述手动梯形校正部进一步通过手动实行梯形校正的情况下，所述自动梯形校正部判断在规定时间期间中，经过所述手动梯形校正部梯形校正之后的所述倾斜角度是否发生角度阀值以上的变化，并且只有在所述倾斜角度发生了所述角度阀值以上的变化的情况下，才再次根据所述倾斜检测部输出的倾斜角度，自动实行梯形校正。
2.根据权利要求1所述的投影机，其特征在于，所述规定时间为1秒以上，所述角度阀值为1度以上。
3.根据权利要求1所述的投影机，其特征在于，所述规定时间为0.1秒以上。
4.根据权利要求1～3所述的投影机，其特征在于，所述角度检测部具备重力加速度传感器。
5.一种用于投影机的梯形校正方法，该投影机具备以下各部：投影部，将需要投影的映像投影到设于该投影机外的屏幕上；角度检测部，用于检测并输出所述投影部在纵向的倾斜角度；自动梯形校正部，根据所述倾斜检测部输出的倾斜角度，自动对所述屏幕上显示的所述映像进行梯形校正；以及，手动梯形校正部，根据用户的手动操作对所述映像进行梯形校正，所述梯形校正方法的特征在于具备以下步骤：
第一步骤，所述自动梯形校正部自动实行梯形校正；
第二步骤，在所述第一步骤之后，所述手动梯形校正部通过手动实行梯形校正；
第三步骤，在实行了所述第二步骤中的梯形校正的情况下，所述自动梯形校正部判断在规定时间期间中，经过所述第二步骤的梯形校正之后的所述倾斜角度是否发生角度阀值以上的变化；以及，
第四步骤，所述自动梯形校正部只有在所述第三步骤中判断所述倾斜角度发生了所述角度阀值以上的变化的情况下，才再次根据所述倾斜检测部输出的倾斜角度，自动实行梯形校正。
6.根据权利要求5所述的梯形校正方法，其特征在于，所述规定时间为1秒以上，所述角度阀值为1度以上。
7.根据权利要求5所述的梯形校正方法，其特征在于，所述规定时间为0.1秒以上。
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