CN104181762B - 投影系统 - Google Patents
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Abstract
投影系统在非同轴配置而具有投影偏移大于100％的投影装置的设置下，相对投影装置偏移设置影像撷取装置，以涵盖撷取投影装置投射于显示面的投影影像。影像撷取装置可相对投影装置沿水平轴向上旋转取像角度，使影像撷取装置的摄影镜头以较窄的镜头视野而可完全涵盖投影影像，利用较低成本建置具有够用的镜头视野的影像撷取装置，实现低设置成本的自动光学影像校正的投影系统。
Description
技术领域
本发明有关一种投影系统，尤指一种可进行投影影像校正的投影系统。
背景技术
目前的投影系统通常安装于天花板以近似水平投射的方式投射影像于投影布幕上，或者置放于桌面上以仰角投射的方式投射影像。除了一般用于大型会议室中会将投影系统固定安装于天花板外，一般投影系统多采用前述第二种方式，亦即将投影系统置放平面上(通常为低于投影布幕的桌面)，并通过调整投影系统底部调整装置的高度以及调整投影系统内建的梯形失真参数，以将画面投射于墙面或投影布幕上。
对于将投影系统置放于平面以投射至显示面的实施方式而言，当投影系统放置于水平位置时，投影影像的位置和水平线(即投影光轴)之间的位置差异称为投影系统的投影偏移(offset)，若投影影像的位置(最底部的边缘)与投影光轴之间没有位置差异，则该投影系统具有100％的投影偏移，此常见于影像产生元件与投影镜头为同轴配置(Tele-Centre)的系统中。而对于影像产生元件与投影镜头为非同轴配置(non Tele-Centre)的系统而言(例如数字光学处理投影系统，digital light processing(DLP))，其具有超过100％的投影偏移，可使投射出的投影影像的下缘高于投影镜头的投影光轴。经由投影系统投射至墙面或布幕等显示面上的投影影像通常需要经过校正，然而现有技术中对于多维度的梯形像差的校正多需要配合使用多个影像撷取装置、电子重力感测装置或加速度感测装置等元件，成本较高。此外，前述关于梯形像差校正的现有技术也仅仅适用于具有100％的投影偏移的投影系统，无法针对具有超过100％的投影偏移的投影系统提供低设置成本的梯形校正解决方案。
发明内容
为了解决上述的问题，本发明的目的在于提供一种投影系统，可针对投影光路位于投影光轴上的投影系统进行梯形校正。
本发明提供了一种投影系统，包含：
本体；
投影装置，固定于该本体内，该投影装置用来将投影影像投射于显示面上，该显示面为由第一轴以及第二轴所定义的平面，该投影装置的投影光轴与第三轴平行，且该投影光轴垂直该显示面，该显示面上的该投影影像沿该第二轴最接近该投影光轴的投影光路与该投影光轴具有非零夹角；以及
影像撷取装置，沿该第一轴及/或该第二轴相对该投影装置偏移设置于该本体，并相对该投影装置沿该第一轴旋转取像角度，该影像撷取装置用来撷取该投影影像，使该投影系统依据所撷取的该投影影像进行影像校正；
其中该第一轴、该第二轴以及该第三轴两两彼此垂直。
在本发明的实施例中，该投影装置包含投影镜头以及影像产生元件，该影像产生元件以及该投影镜头为非同轴配置，使该投影装置的该投影光路与该投影装置的该投影光轴形成该非零夹角。
在本发明的实施例中，该影像产生元件为数字微镜元件，且该投影装置为数字光学处理投影装置。
在本发明的实施例中，该影像产生元件为液晶元件。
在本发明的实施例中，该影像撷取装置相对该投影装置沿该第一轴垂直向上旋转该取像角度。
在本发明的实施例中，该影像撷取装置包含：
位移倾斜机构，设置于该本体内且可相对该投影装置沿该第一轴及/或该第二轴移动，以及相对该投影装置沿该第一轴旋转；以及
摄影镜头，设置于该位移倾斜机构上。
在本发明的实施例中，该位移倾斜机构包含：
固定座；以及
旋转机构，以可相对该固定座沿该第一轴旋转设置于该固定座，该摄影镜头设置于该旋转机构上。
在本发明的实施例中，该影像撷取装置的镜头视野介于60～76度之间。
在本发明的实施例中，该影像撷取装置沿该第三轴相对该投影装置偏移设置于该本体，且该投影装置位于该影像撷取装置以及该显示面之间。
与现有技术相对比，本发明所提供的投影系统，在非同轴配置而具有投影偏移大于100％的投影装置的设置下，通过相对投影装置偏移设置影像撷取装置，以涵盖撷取投影装置投射于显示面的投影影像。影像撷取装置可相对投影装置沿水平轴向上旋转取像角度，使影像撷取装置的摄影镜头以较窄的镜头视野而可完全涵盖投影影像，利用较低成本建置具有够用的镜头视野的影像撷取装置，实现低设置成本的自动光学影像校正的投影系统。
附图说明
图1为本发明的投影系统实施例的元件示意图。
图2为投影系统的影像撷取装置实施例的示意图。
图3为投影系统投射投影影像至显示面的示意图。
图4为投影系统投射投影影像至显示面另一实施例的示意图。
具体实施方式
在说明书及后续的权利要求当中使用了某些词汇来指称特定的元件。所属领域中具有通常知识者应可理解，制造商可能会用不同的名词来称呼同一个元件。本说明书及后续的权利要求并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及后续的权利要求当中所提及的「包含」为开放式的用语，故应解释成「包含但不限定于」。此外，「耦接」或「连接」一词在此包含任何直接及间接的电气或结构连接手段。因此，若文中描述第一装置耦接/连接于一第二装置，则代表该第一装置可直接电气/结构连接于该第二装置，或通过其他装置或连接手段间接地电气/结构连接至该第二装置。
请参考图1，图1为本发明的投影系统实施例的元件示意图。投影系统1包含本体10、投影装置20以及影像撷取装置30，其中投影装置20固定于本体10内，影像撷取装置30亦设置于本体10内，且影像撷取装置30于本体10内相对投影装置20偏移设置以及相对旋转。投影装置20包含投影镜头22以及影像产生元件24，其中投影装置20可为数字光学处理(digital light processing,DLP)投影装置，而影像产生元件24为数字微镜元件(Digital Micromirror Device,DMD)，此外，投影装置20也可以是一种以液晶元件作为影像产生元件24的投影装置。影像撷取装置30包含摄影镜头32以及位移倾斜机构34。
请参考图2，图2为投影系统的影像撷取装置实施例的示意图。如前所述，影像撷取装置30包含了摄影镜头32以及位移倾斜机构34，摄影镜头32设置于位移倾斜机构34上。位移倾斜机构34具有固定座342以及旋转机构344，固定座342设置于本体10内且可相对投影装置20沿X轴以及Y轴移动，而旋转机构344设置于固定座342上，且可相对固定座342以转轴346沿X轴旋转，摄影镜头32则与旋转机构344连动，通过旋转机构344可相对固定座342旋转。
请参考图3，图3为投影系统投射投影影像至显示面的示意图。如前所述，在DLP的架构下，其投影装置20的影像产生元件24以及投影镜头22为非同轴(non Tele-Centre)配置，如图3所示，投影镜头22具有投影光轴202，投影光轴202与Z轴(水平轴)平行且垂直于显示面50(显示面50为由X轴以及Y轴所定义的平面，且X轴、Y轴与Z轴两两彼此垂直)，而影像产生元件24则位于投影镜头22后方且低于投影镜头22的投影光轴202，因此影像产生元件24所发出的光线经由投影镜头22形成投影光锥206，并于显示面50上投射出投影影像52，且投影影像52沿着Y轴最接近投影光轴202的投影光路204与投影光轴202具有夹角A，且夹角A为非零夹角。于显示面50上，投影光路204高于投影光轴202(亦即投影镜头22的水平轴)达高度H，举例而言，若高度H为投影影像52在Y轴上的高度的25％，则此投影装置20具有125％的投影偏移。换言之，当投影系统1水平放置时，非同轴配置的投影装置20所投射出来的投影影像52的下缘可在投影镜头22的水平轴以上的25％(箱对于整个投影影像52的高度而言)。
影像撷取装置30自显示面50撷取投影影像52，以进行影像校正，设置于本体10内的影像撷取装置30沿着X轴或沿着Y轴相对投影装置20偏移设置(图3中仅显示其沿着Y轴相对投影装置20偏移设置)，在其他实施例中，影像撷取装置30亦可同时沿着X轴以及Y轴相对投影装置20偏移设置。针对本发明的非同轴配置的投影装置20，投影影像52在显示面50上位于相对高于投影装置20以及影像撷取装置30的位置，因此在图3的实施例中，通过图2中的旋转机构344，影像撷取装置30相对投影装置20沿着X轴旋转取像角度B，更具体地说，在一个水平放置的非同轴配置投影系统1中，影像撷取装置30沿着X轴垂直向上旋转取像角度B，并且在较佳实施例中，影像撷取装置30的摄影镜头32的镜头视野(field of view,FOV)介于60～76度之间，在其他长焦距投影机中，摄影镜头32的镜头视野(field of view,FOV)至少76度，且在90％的有效像圆内的变形率小于2％，使投影系统1能以较低成本建置具有够用的镜头视野的影像撷取装置30，而影像撷取装置30所形成的取像光锥302能完全涵盖投影影像52。当影像撷取装置30撷取投影影像52后，由投影系统1的影像控制单元处理而输出控制讯号，以控制投影控制单元调变显示讯号，调变后的显示讯号再经由投影装置20输出投影影像52，如此即可完成适用于非同轴配置的投影装置20(如DLP投影装置)的影像校正的控制。
上述的实施例说明了影像撷取装置30可沿着X轴以及/或Y轴相对投影装置20偏移设置，亦即影像撷取装置30与投影装置20位于X-Y轴所形成的平面上。请参考图4，图4为投影系统投射投影影像至显示面另一实施例的示意图，且相对于图3，图4为自Y轴俯视的视角的示意图。如图4所示，影像撷取装置30除了可相对投影装置20沿着X轴旋转而改变其取像角度B外，其亦可同时相对投影装置20沿着Y轴旋转(水平转动)，而改变其水平方向对投影影像52的取像角度，使影像撷取装置30所形成的取像光锥302在水平方向(X轴方向)也能完全涵盖投影影像52。在图4的实施例中，影像撷取装置30更可沿着Z轴相对投影装置20偏移设置于本体10内，因此图4的影像撷取装置30相对投影装置20沿X轴偏移ΔX，且沿着Z轴偏移ΔZ。更具体地说，影像撷取装置30可设置于投影装置20后方(相对于显示面50而言)，即投影装置20位于影像撷取装置30以及显示面50之间。如此可使得影像撷取装置30以更小的镜头视野即可完全涵盖投影影像52。综上而言，影像撷取装置30可相对投影装置20相对偏移设置于本体10，并且可相对投影装置20沿着X轴转动，以产生有效的影像撷取角度。
本发明所提供的投影系统，在非同轴配置而具有投影偏移大于100％的投影装置的设置下，相对投影装置偏移设置影像撷取装置，以涵盖撷取投影装置投射于显示面的投影影像。影像撷取装置可相对投影装置沿水平轴(即，投影镜头的水平轴)向上旋转取像角度，使影像撷取装置的摄影镜头以较窄的镜头视野而可完全涵盖投影影像，利用较低成本建置具有够用的镜头视野的影像撷取装置，实现低设置成本的自动光学影像校正的投影系统。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (8)
1.一种投影系统，其特征在于，包含：
本体；
投影装置，固定于该本体内，该投影装置用来将投影影像投射于显示面上，该显示面为由第一轴以及第二轴所定义的平面，该投影装置的投影光轴与第三轴平行，且该投影光轴垂直该显示面，该显示面上的该投影影像沿该第二轴最接近该投影光轴的投影光路与该投影光轴具有非零夹角；以及
影像撷取装置，沿该第一轴及/或该第二轴相对该投影装置偏移设置于该本体，并相对该投影装置沿该第一轴旋转取像角度，该影像撷取装置用来撷取该投影影像，使该投影系统依据所撷取的该投影影像进行影像校正，该影像撷取装置包含：
位移倾斜机构，设置于该本体内且可相对该投影装置沿该第一轴及/或该第二轴移动，以及相对该投影装置沿该第一轴旋转；以及
摄影镜头，设置于该位移倾斜机构上；
其中该第一轴、该第二轴以及该第三轴两两彼此垂直。
2.如权利要求1所述的投影系统，其特征在于，该投影装置包含投影镜头以及影像产生元件，该影像产生元件以及该投影镜头为非同轴配置，使该投影装置的该投影光路与该投影装置的该投影光轴形成该非零夹角。
3.如权利要求2所述的投影系统，其特征在于，该影像产生元件为数字微镜元件，且该投影装置为数字光学处理投影装置。
4.如权利要求2所述的投影系统，其特征在于，该影像产生元件为液晶元件。
5.如权利要求1所述的投影系统，其特征在于，该影像撷取装置相对该投影装置沿该第一轴垂直向上旋转该取像角度。
6.如权利要求1所述的投影系统，其特征在于，该位移倾斜机构包含：
固定座；以及
旋转机构，以可相对该固定座沿该第一轴旋转设置于该固定座，该摄影镜头设置于该旋转机构上。
7.如权利要求1所述的投影系统，其特征在于，该影像撷取装置的镜头视野介于60～76度之间。
8.如权利要求1所述的投影系统，其特征在于，该影像撷取装置沿该第三轴相对该投影装置偏移设置于该本体，且该投影装置位于该影像撷取装置以及该显示面之间。
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