CN108957918A - 一种基于反射器件和镜头的梯形矫正投影装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于反射器件和镜头的梯形矫正投影装置及方法，包括反射镜，所述反射镜通过旋转调整机构与投影机壳体内壁连接，反射镜的入光端设置显示器件、出光端设置投影镜头；所述旋转调整机构包括与投影机壳体内壁连接的基座，所述基座通过连接件与反射镜可传动连接，所述连接件与可控活动部件电连接，还包括与可控活动部件的信息接收端，所述信息接收端为处理器；所述处理器的信息生产方法包括以下步骤：步骤A：测量画面的所有边长，通过摄像头拍摄矩形画面的四个角，并计算其坐标代入以下公式L＝(X2‑X1)*M。

Description

一种基于反射器件和镜头的梯形矫正投影装置及方法

技术领域

本发明涉及投影机领域，特别涉及一种基于反射器件和镜头的梯形矫正投影装置及方法。

背景技术

投影仪，又称投影机，是一种可以将图像或视频投射到幕布上的设备，可以通过不同的接口同计算机、VCD、DVD、BD、游戏机、DV等相连接播放相应的视频信号。LCD液晶投影仪是投影仪的一种类型，LCD投影仪具有色彩还原较好、分辨率高、体积小、重量轻的优点，携带起来也非常方便，目前是投影仪市场上的主流产品。目前，基于单片LCD 液晶技术的投影装置，一般包括了光源组件，入射导光组件，一般为凸透镜、聚光透镜、反光杯和光锥、以及入射菲涅尔镜片，以及成像系统，包括出射菲涅尔镜片，反射镜，镜头等。

在实际使用过程中，投影仪在安放安装时，很难做到垂直于投影幕并且正对投影幕的中心点。这时，投影仪的与投影幕距离较近的一边投射来的光线扩散会小于较远的一边的扩散，因此，投放出来的影像就会两边宽度不同，这样矩形(方形)的影像就变成了梯形。为了解决梯形影像失真，通常会采用梯形失真校正。梯形失真校正是电子装置通过插值算法对投影前的图像进行的形状调整和补偿，但是，实际图象质量不可避免的有所下降。在LCD液晶投影机中，尤其是单片LCD液晶投影机中，由于其成像器件LCD的面积和对角线很大，镜头口径相对LCD的对角线尺寸而言较小，大多数镜头口径不超过80mm，所以其成像压力很大。一方面几乎不能实现100％的偏轴设计，另一方面在图像的边缘，其成像质量不足，色差和像差现象都比较严重，虚焦现象也比较严重，尤其是画面的长边方向。

因此，在产生梯形的情况下，如果仅仅通过电子装置的插值算法，对成像器件LCD液晶屏上的图像形状进行调整和补偿，其实际图像质量会有下降，尤其是在画面的宽边，即水平边进行调整和补偿后，图像质量会有非常严重的下降。其次，传统的梯形矫正技术，都大多开发为针对垂直梯形失真校正，因为从实际使用过程中，由于图像一般为4:3，或者16:9，所以镜头在水平方向上，需要进行调节聚焦的技术要求更高，所以当出现水平梯形的时候，两侧的图像相差，和虚焦情况更为严重。通过电子装置进行插值计算和形状调整补偿，只能使图像恢复为标准的矩形形状，但并不能减小相差和虚焦现象。

发明内容

本发明的目的在于：提供了一种基于反射器件和镜头的水平梯形矫正投影装置及方法，解决了传统的梯形矫正技术，都大多开发为针对垂直梯形失真校正，因为从实际使用过程中，由于图像一般为4:3，或者16:9，所以镜头在水平方向上，需要进行调节聚焦的技术要求更高，所以当出现水平梯形的时候，两侧的图像相差，和虚焦情况更为严重。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于反射器件和镜头的梯形矫正投影装置及方法，包括反射镜，所述反射镜通过旋转调整机构与投影机壳体内壁连接，反射镜的入光端设置显示器件、出光端设置投影镜头；所述旋转调整机构包括与投影机壳体内壁连接的基座，所述基座通过连接件与反射镜可传动连接，所述连接件与可控活动部件电连接，还包括与可控活动部件的信息接收端，所述信息接收端为处理器；所述处理器的信息生产方法包括以下步骤：

步骤A：测量画面的所有边长L，通过摄像头拍摄矩形画面的四个角，并计算其坐标代入以下公式：

L＝(X2-X1)*M

X是某一点在摄像头上的坐标，M是该摄像头的放大倍数，L为画面边长。

步骤B：根据步骤A的边长L参数计算梯形角度θ，假设四边的长度，分别为LX1，LX2，LY1，LY2，其中LX1，LX2代表水平方向的两个长度，LY1，LY2代表垂直方向的两个长度，假设该梯形只在水平方向发生,则LX1＝LX2，LY1≠LY2，将梯形角度θ、LY1、 LY2、LX1、LX2代入以下公式：

TANθ＝(LY2-LY1)/2/LX2

步骤C：代入镜头放大系数M，计算反射成像器件需要调整的方向和角度β，

β＝θ*M

步骤D：处理器将步骤C中调整的方向、角度β参数发送至可控活动部件，可控活动部件执行。

传统的梯形矫正技术，都大多开发为针对垂直梯形失真校正，因为从实际使用过程中，由于图像一般为4:3，或者16:9，所以镜头在水平方向上，需要进行调节聚焦的技术要求更高，所以当出现水平梯形的时候，两侧的图像相差，和虚焦情况更为严重，本发明为了解决传统技术的不足采用了机械结构的改变和坐标值的运算调节，机械上采用了反射镜可调节的方式，通过反射镜和投影机壳体内壁的可传动连接，就可以调整反射镜的位置，并且通过电控制，采用的可控活动部件来控制位置的改变，比起采用人为调节更加的准确，方法上主要是根据光学镜头的成像原理，其放大倍数和镜头参数之间是固定对应关系。所以，当图像成梯形关系，比如水平梯形角度为θ，则要相应地进行补充一个角度β。角度β和角度θ之间的关系，是一一对应的线性关系。该线性常数由镜头的口径和放大倍数等若干参数决定，且是固定参数，假设该参数为M,则对应的调整角度β＝θ*M。梯形画面的梯形的角度数据，经精算得出后，可以作为进一步电子运算插值的依据和调整的参数。该方法具有一定的独创性和便利价值。并且反射镜调整旋转的角度，和投影梯形画面的角度之间，不是一个固定的一一对应关系。不同的投影镜头，不同的客户选择，均会有不同的旋转角度。但其本本质在于，一定要调整反射镜的角度，实现了画面的补偿，其梯形的画面，会有很大程度上虚焦的改善和像差的改善。

所述连接件与反射镜滑动连接，连接件包括固定架、连接轴；所述连接轴与步进电机电连接。进一步，作为本发明的优选方案，本方案采用的是滑动连接的方式，通过可控活动部件控制连接轴，连接轴推动固定架移动，滑块连接的是反射镜，这样就实现了可控活动部件控制反射镜位置的移动。

所述连接件与反射镜铰链连接。所述连接件包括与可控活动部件连接的调节螺栓，进一步，作为本发明的优选方案这是采用的铰链连接的方式，通过控制螺栓的转动来控制连接件连接的反射镜位置。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1.一种基于反射器件和镜头的梯形矫正投影装置及方法，采用了反射镜可调节的方式，在投影画面呈现梯形的时候，通过反射镜的位置调整，改变投影光线在镜头上的入射角度，从而降低该梯形画面存在的虚焦和像差现象。其通过电动和联动机构进行控制，采用的步进电机来控制位置的改变，比起采用人为调节更加的准确和方便，也可以实现智能功能。

2.一种基于反射器件和镜头的梯形矫正投影装置及方法，采用了计算其梯形画面的梯形角度，该角度数据可以用于电子方式的输入条件，来计算其插值运算和图像调整以及补偿数据。该方法具有完全不同的算法逻辑，是一种创新。

3.一种基于反射器件和镜头的梯形矫正投影装置及方法，可以通过反射镜可以调节的方式，实现水平和垂直两个方向上，在发生图像梯形的情况下，实现降低相差和虚焦现象。该方法具有普遍适用性，且在水平方向上，即画面的长边发生梯形的情况下，具有更大的价值和意义。

4.一种基于反射器件和镜头的梯形矫正投影装置及方法，可以通过反射镜可以调节的方式，实现水平和垂直两个方向上的梯形校正。其采取的电动调节方式，可以和处理器配合起来，实现自动梯形校正或者手动调节，具有成本可控，方便快捷等优点。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明结构示意图；

图2是本发明流程结构示意图。

1-显示器件，2-反射镜，31-基座，32-连接件，33-可控活动部件，4-投影镜头，5-投影显示装置。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

下面结合图1、图2对本发明作详细说明。

实施案例1：

一种基于反射器件和镜头的梯形矫正投影装置，包括反射镜2，所述反射镜2通过旋转调整机构与投影机壳体内壁连接，反射镜2的入光端设置显示器件1、出光端设置投影镜头 4；所述旋转调整机构包括与投影机壳体内壁连接的基座31，所述基座31通过连接件32与反射镜2可传动连接，所述连接件32与可控活动部件33电连接。还包括与可控活动部件33的信息接收端，所述信息接收端为处理器；所述处理器的信息生产方法包括以下步骤：

步骤A：测量画面的所有边长L，通过摄像头拍摄矩形画面的四个角，并计算其坐标代入以下公式：

L＝(X2-X1)*M

X是某一点在摄像头上的坐标，M是该摄像头的放大倍数，L为画面边长。

步骤B：根据步骤A的边长L参数计算梯形角度θ，假设四边的长度，分别为LX1，LX2，LY1，LY2，其中LX1，LX2代表水平方向的两个长度，LY1，LY2代表垂直方向的两个长度，假设该梯形只在水平方向发生,则LX1＝LX2，LY1≠LY2，将梯形角度θ、LY1、 LY2、LX1、LX2代入以下公式：

TANθ＝(LY2-LY1)/2/LX2

步骤C：代入镜头放大系数M，计算反射成像器件需要调整的方向和角度β，

β＝θ*M

步骤D：处理器将步骤C中调整的方向、角度β参数发送至可控活动部件33，可控活动部件33执行。

工作时：采用了反射镜2可调节的方式，通过反射镜2和投影机壳体内壁的可传动连接，就可以调整反射镜2的位置，并且通过电控制，采用的可控活动部件33来控制位置的改变，可控活动部件33采用步进电机，比起采用人为调节更加的准确，并且投影摆放于侧面，画面出现水平梯形，右边比左边大。经过计算，发现投影画面的梯形为20度，则带入镜头的参数M，则计算出投影机的反射镜需要旋转0.8度。计算后，处理器发出指令，让步进电机带动反射镜，顺势移动直到0.8度偏转角度完成。此时投影画面上的虚焦现象大幅度减轻。处理器再根据梯形角度20度的数据，进行电子插值运算和图像形状调整和补偿，将画面修改为标准的矩形画面。至此，画面调整完成。经过反射镜旋转调整后的画面，其画面清晰度，比单一只采取电子运算实现图像标准矩形化的结果，要好很多。所以，有很好的实用价值。

实施例2：

与实施例1不同之处在于：

所述连接件32与反射镜2滑动连接，连接件32包括固定架、连接轴；所述连接轴与可控活动部件33电连接。所述显示器件1采用液晶屏。还包括与可控活动部件33的信息接收端，所述信息接收端为处理器。

工作时：可控活动部件33的信息接收端采用PLC，可控活动部件33采用步进电机，采用的是滑动连接的方式，通过可控活动部件33控制连接轴，连接轴推动固定架移动，滑块连接的是反射镜2，这样就实现了可控活动部件33控制反射镜2位置的移动。

实施例3：

与实施例1、2的不同之处在于：

所述连接件32与反射镜2铰链连接。所述连接件32包括与可控活动部件33连接的调节螺栓。还包括投影显示装置5。

工作时：可控活动部件33采用步进电机，采用的铰链连接的方式，通过控制螺栓的转动来控制连接件连接的反射镜2位置。所述投影镜头4的投影光束射入投影显示装置5当中。投影显示装置5通过幕布显示投影内容。

以上所述，仅为本发明的优选实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种基于反射器件和镜头的梯形矫正投影装置及方法，其特征在于：包括反射镜(2)，所述反射镜(2)通过旋转调整机构与投影机壳体内壁连接，反射镜(2)的入光端设置显示器件(1)、出光端设置投影镜头(4)；所述旋转调整机构包括与投影机壳体内壁连接的基座(31)，所述基座(31)通过连接件(32)与反射镜(2)可传动连接，所述连接件(32)与可控活动部件(33)电连接，还包括与可控活动部件(33)的信息接收端，所述信息接收端为处理器；所述处理器的信息生产方法包括以下步骤：

步骤A：测量画面的所有边长L，通过摄像头拍摄矩形画面的四个角，并计算其坐标代入以下公式：

L＝(X2-X1)*M

X是某一点在摄像头上的坐标，M是该摄像头的放大倍数，L为画面边长。

步骤B：根据步骤A的边长L参数计算梯形角度θ，假设四边的长度，分别为LX1，LX2，LY1，LY2，其中LX1，LX2代表水平方向的两个长度，LY1，LY2代表垂直方向的两个长度，假设该梯形只在水平方向发生,则LX1＝LX2，LY1≠LY2，将梯形角度θ、LY1、LY2、LX1、LX2代入以下公式：

TANθ＝(LY2-LY1)/2/LX2

步骤C：代入镜头放大系数M，计算反射成像器件需要调整的方向和角度β，

β＝θ*M

步骤D：处理器将步骤C中调整的方向、角度β参数发送至可控活动部件(33)，可控活动部件(33)执行。

2.根据权利要求1所述的一种基于反射器件和镜头的梯形矫正投影装置及方法，其特征在于：所述连接件(32)与反射镜(2)滑动连接，连接件(32)包括固定架、连接轴；所述连接轴与步进电机(33)电连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于反射器件和镜头的梯形矫正投影装置及方法，其特征在于：所述连接件(32)与反射镜(2)铰链连接。

4.根据权利要求3所述的一种基于反射器件和镜头的梯形矫正投影装置及方法，其特征在于：所述连接件(32)包括与可控活动部件(33)连接的调节螺栓。