CN1225901C - 执行梯形畸变校正的投影仪 - Google Patents

Abstract

本发明实现了一种自动梯形畸变校正，这种自动梯形畸变校正使没有经验的用户在倾斜投影的过程中能够容易地获得校正的梯形畸变的图像。该投影仪通过使用仰角检测模块检测它的仰角的变化。在该角度停止变化时，投影仪确定用户进行的仰角调节结束，并根据仰角执行输入图像的自动梯形畸变校正。

Description

执行梯形畸变校正的投影仪

技术领域

本发明涉及在倾斜投影中执行图像的梯形畸变校正的投影仪。

背景技术

投影仪将图像投影在屏幕上。在某些情况下，投影仪设置在较低的位置上并将图像投影在设置相对更高的位置的屏幕上，这称为“倾斜投影”。在倾斜投影的过程中，由于在倾斜投影中的仰角的缘故投影在屏幕上的图像从矩形变形为梯形。这种变形称为“梯形畸变”。

相关的已有技术的投影仪可以包括特定的按键和菜单来校正梯形畸变。用户可以应用这个按钮手动地调整梯形畸变。某些相关的已有的投影仪自动地检测仰角并响应于用户的指令校正梯形畸变。

发明内容

但是，对于没有经验的用户，很难认识到使投影仪执行自动梯形畸变校正的功能。此外，即使用户已知这种功能，在用户对这种类型的投影仪不熟悉时它也经常使用户花费较长的时间来理解校正的实际的操作。

本发明通过提供如下的技术来解决上述的问题，该技术使投影仪容易执行自动梯形畸变校正，即使在没有经验的用户操作它时。

本发明提供了在倾斜投影的过程中执行投影的图像的梯形畸变校正的投影仪。该投影仪包括触发确定模块、仰角检测模块和梯形畸变校正模块。该触发确定模块确定预定的触发状态，该预定的触发状态包括在除了执行梯形畸变校正的指令以外的投影图像的正常程序中。仰角检测模块检测投影仪的仰角。梯形畸变校正模块响应于触发状态基于仰角执行梯形畸变校正。例如，角度传感器或者G-传感器可适用于仰角的检测。

本发明的投影仪自动执行梯形畸变校正。因为触发状态(triggerstate)不是指令校正的特定操作而是包括在正常程序中的一种状态，任何用户可以使投影仪执行校正而不知道任何关于校正的知识。因此可以启动该投影仪进行演示而不浪费时间。

对触发状态可以作出各种改进。作为第一实例性的实施例，该投影仪进一步包括操作确定模块，该操作确定模块被设计成确定要求投影图像的用户的操作。触发状态可以包括用户操作。

用户操作可以包括对电源的操作。在这种情况下，根据电源可以执行梯形畸变校正。

在投影仪包括仰角调整机构，比如保持调节器，将该仰角调整机构设计成调整投影仪的仰角，用户操作可以包括仰角调整机构的操作。在这种情况下，响应于仰角调整机构执行梯形畸变校正。

此外，用户操作可以包括各种操作，比如聚焦操作、放大操作、连接图像源和切换到另一图像源。该图像源可以包括各种设备，比如DVD播放器、个人计算机和可以通过投影仪要投影的图像的输入源的VCR。如上文所述，用户操作可以包括用户以投影仪投影图像所需的各种操作。

作为第二解释性实施例，本发明的投影仪可以进一步包括光源灯和进一步被构造成检测光源灯的发光状态的发光检测模块。在这种情况下，触发状态可以包括发光状态。

在第二实施例中，响应于光源灯的发光状态可以执行梯形畸变校正。梯形畸变校正的精度可能受由于光源灯的高电压引起的噪声的影响。因此，优选在光源灯发光并经过了预定的时间之后执行校正。

作为第三实例性实施例，触发状态可以包括仰角的变化。在本实施例中，在投影仪的仰角变化但不执行任何指定的校正操作时可以执行梯形畸变校正。在第三实施例中，触发状态可以包括仰角停止变化的状态。

在这种情况下，例如，在一旦超过了预定值之后在仰角的变化率降低到预定值之下时检测该状态。这种检测可以降低由于环境因素(比如传感器的热漂移)引起的仰角的测量误差，由此使校正稳定。

本发明的应用并不限于投影仪。而是还有许多其它不同的应用，比如在投影仪的倾斜投影过程中校正投影的图像的梯形畸变校正的方法、使计算机执行梯形畸变校正的计算机程序和例如在其中记录了计算机程序的计算机可读记录媒体。记录媒体的典型实例例如包括：软磁盘、CD-ROM、磁光盘、IC卡、ROM盒、穿孔卡片、带有条形码或在其上印有其它码的印刷物、计算机内部存储装置(存储器，例如RAM和ROM)和外部存储装置和各种其它的计算机可读媒体。

附图描述

附图1所示为用于下述不同的实例性实施例的投影仪的基本结构的示意图；

附图2所示为在屏幕SC上的投影图像和在LC光阀17上形成的图像之间的关系的示意图；

附图3所示为检测在投影仪10的仰角的原理的示意图；

附图4所示为在投影仪10中进行自动梯形畸变校正过程的流程图；

附图5所示为改变投影仪10的仰角的曲线图；

附图6所示为第二实例性实施例的自动梯形畸变校正过程的流程图。

具体实施方式

以如下的顺序讨论本发明的实例性实施例：

A.第一实施例

(A1)投影仪的基本结构

(A2)自动梯形畸变校正过程

B.第二实施例

C.变型

A.第一实施例

(A1)投影仪的基本结构

附图1所示为用于如下的实例性实施例的投影仪的基本结构的示意图。投影仪10包括图像数据输入模块11、仰角检测模块13、梯形畸变校正模块14、手动调节模块15、光源16、LC(液晶)光阀17和投影透镜单元18。

图像数据输入模块11从各种图像输出装置输入图像数据。附图1所示为作为图像输出装置的实例的播放器22。图像输出装置例如可以包括VCR和个人计算机。此外，图像数据可以通过网络传输。

仰角检测模块13通过使用G-传感器21检测投影仪10的仰角。下文描述如下检测仰角的原理。检测的仰角传输给梯形畸变校正模块14。

通过使用带有CPU和存储器的微型计算机实现的梯形畸变校正模块14对从图像数据输入模块11发送的图像的数据执行梯形畸变校正。在这种情况下，根据从仰角检测模块13发送的仰角调整校正的程度。此外，梯形畸变校正模块14可以根据用户从手动调节模块15发送的校正指令执行校正。

手动调节模块15包括电源开关和允许用户手动调整梯形畸变校正的程度的按钮。投影仪10不仅能够通过梯形畸变校正模块14自动地校正图像，而且还能够执行手动校正。因此，用户例如可以在通过梯形畸变校正模块14进行自动校正之后对图像进行细微的调整。手动调节模块15可以安装在投影仪10中，并且也可以是使用红外线等的远程控制器。

光源16包括光源灯和将来自光源灯的光转换为线性偏振光的偏振分束器。

通过梯形畸变校正模块14校正的图像形成在LC光阀17上。在不要求这种校正时从图像数据输入模块11发送的图像可以直接形成在其上。

通过来自光源16的光照射LC光阀17，将在其上形成的图像通过包括在投影透镜单元18中的透镜投影在屏幕SC上。

投影透镜单元18包括放大投影的图像的缩放模块20和根据在投影仪和屏幕之间的距离调整焦距的聚焦模块19。

附图2所示为在投影在屏幕SC上的图像和形成在LC光阀17上的图像之间的关系的示意图。方格显示了在附图2中的图像。在执行倾斜投影时，形成在LC光阀17上的图像30以梯形的形状作为图像31投影在屏幕SC上。为校正这种梯形变形或者梯形畸变，梯形畸变校正模块14根据投影仪10的仰角象图像32一样地校正图像30，并将周围的空白(在附图2中的阴影)设置到黑色区中。这种校正消除了在倾斜投影的过程中在屏幕SC上投影的图像33的变形。

附图3所示为检测投影仪10的仰角的原理示意图。附图3所示为投影仪10的右侧视图、在其上放置投影仪10的水平地板H和屏幕SC。假设水平地板H为水平。在本实施例中安装G-传感器21以检测投影仪10的仰角，如上文所述。例如Misubishi Electric Corporation的MAS1370P可以用作G-传感器21。G-传感器21安装在投影仪10中，它检测在附图3的上部中所示的点划线上在左侧的方向上(投影仪10的后侧)的加速度。在投影仪10水平设置在水平地板H上并且沿点划线没有重力作用时，从G-传感器21中输出的加速度等于零。

附图3的下部所示为通过调整支杆B的长度的高度对角地设置投影仪10。在这种状态下在屏幕SC上的投影图像称为“倾斜投影”。如果假设仰角为Ae，沿点划线的加速度分量等于“g×sin(Ae)”，如附图3所示。G-传感器21输出对应于加速度分量的电压。在上述的MAS1370P中，输出每1度的仰角大约17mV的电压(加速度0.167m/s²(＝9.8×0.017m/s²))。因此，例如在仰角为10度时，该传感器的输出变为大约170mV(＝10×17mV)。仰角检测模块13可以基于从G-传感器21等中输出的电压检测投影仪10的仰角。

也可以使用其它的各种检测装置和方法来检测仰角，本发明并不限于在本实例性实施例中所使用的G-传感器。例如，可以基于支杆的长度计算该仰角，并且还可以以通过使用钟摆的角度传感器来检测。

(A2)自动梯形畸变校正过程

附图4所示为在投影仪10中进行自动梯形畸变校正过程的流程图。通过梯形畸变校正模块14并使用仰角检测模块13来执行这个过程。首先，梯形畸变校正模块14通过使用仰角检测模块13来检测仰角的变化(步骤S10)。这种变化表明用户开始设置投影仪10以进行倾斜投影。

附图5所示为改变投影仪10的仰角的曲线图。横坐标轴表示时间经过，纵坐标表示仰角。在用户接通投影仪的电源的时间“0”和开始调整投影仪的仰角的时间“t”之后仰角增加。在调整在时间“t2”结束时，仰角达到恒定值。在附图5中以“实际”表示的点划线所示为仰角的变化序列。

在另一方面，在附图5中以“热漂移”表示的虚线所示为通过G-传感器21的热漂移所造成的检测角度的增加。随着时间的经过由于强光源灯的热量造成在投影仪中温度上升大约75℃。因此，通过热量的影响G-传感器的输出值类似于在附图5中的虚线地增加，即使在投影仪的仰角实际为0。例如，在上述的MAS1370P中，在温度为75℃时输出误差上升到2度。

这种热漂移使通过仰角检测模块13所检测的角度如在附图5中以“检测的”所表示的实线一样地上升，它是热漂移和实际角度之和。

热漂移逐步增加几分钟，同时用户的仰角调整持续几秒钟。因此，在这种实例性实施例中，在不同的检测角度的差值超过预定值时，梯形畸变校正模块14确定开始改变仰角以清楚地将用户进行的调整与热漂移区分开。

具体地说，在如下的状态下可以确定仰角的变化的开始：仰角检测模块13使用G-传感器21每0.7秒地检测仰角，在最近检测的角度和在过去8次所检测的角度之间的差值为3度或更大。这种状态实现了仰角的开始变化的精确检测，即使热漂移高达2度。

再次参考附图4，在步骤S10中没有检测到角度变化时，梯形畸变校正模块14通过循环这个步骤一直检测角度变化。在这种方式中，梯形畸变校正模块14能够检测在投影仪10工作的同时用户是否进行倾斜投影。

接着，梯形畸变校正模块14检测所检测的角度的变化相对于过去所检测的角度是否小于3度(步骤S11)。在该变化小于3时，该过程进行到下一步骤，可以假设用户已经停止了安装投影仪10。否则，梯形畸变校正模块14一直保持通过循环这个步骤观测安装的结束。

梯形畸变校正模块14从仰角检测模块13输入仰角(步骤S12)，并在检测到安装已经完成时基于前述的两个步骤根据仰角执行图像的梯形畸变校正(步骤S13)。因此，投影仪10能够自动地执行由倾斜投影引起的图像的梯形畸变校正而不需要用户指定的操作。

在检测到角度变化之后与用户的仰角调整同时实时地校正图像，同时在上述过程中安装结束之后可以校正变形。这允许用户在仰角调整的过程中可以观看校正的图像而没有延迟。

B.第二实施例

自动梯形畸变校正的触发并不限于在第一实施例中应用的仰角的变化。附图6所示为第二实例性实施例的自动梯形畸变校正过程的流程图。

首先，梯形畸变校正模块14在光源16发光的过程中检测光源灯(步骤S20)。例如通过检测施加到光源灯的电源线的电压可以执行这种检测。此外，安装在光源灯照射的任意位置的光电检测器可以用于检测发光。在使用光电检测器检测发光的后一种情况应该检测光源灯的亮度何时达到预定的亮度。

在步骤S20中在没有检测到发光的情况下，梯形畸变校正模块14通过循环这个步骤一直观测光源灯。梯形畸变校正模块14从仰角检测模块13输入仰角(步骤S21)，并基于这个角度执行梯形畸变校正，在检测发光时(步骤S22)。根据这个过程，响应于光源灯的发光的启动可以执行梯形畸变校正。

可取的是，在步骤S20中自检测到发光经过了预定的时间之后，输入在步骤S21中的仰角。这时因为由通过使光源灯发光产生的高压引起的噪声影响了G-传感器21的精度。

该触发并不限于在第二实例性实施例中应用的发光，而是还可以使用其它的各种触发，比如通过支杆进行仰角调节，接通电源等。在后一种情况中，上述的步骤S20可以省略。安装在投影透镜单元18中的聚焦模块19或者缩放模块20的操作可以用作触发器。投影距离或者投影面积可以影响梯形畸变校正，可取的是，在步骤S22中的校正反映了聚焦模块或者缩放模块20的调节量，由此根据投影距离和投影面积执行校正。

C.变型

对上述的实例性实施例可以作出许多变型。即使用户水平地设置投影仪10，仰角检测模块13偶尔地检测恒定角。这是由在G-传感器21的制造过程中的质量差别和灵敏度的缓慢变化造成的不可避免的问题。因此，仰角检测模块13可以预先在投影仪的存储器中存储恒定角度，并通过从检测的角度中减去恒定角确定该角度。这种检测可以实现更加精确的校正。在生产厂以及在运输之后用户都可以存储该恒定角度。用户可以使用手动调节模块15或者某些指定的菜单来存储该恒定的角度。

在步骤S21或步骤S12中输入的仰角为负时可以禁止在步骤S13或者步骤S22的梯形畸变校正，同时在上述的实施例中在每个仰角上执行梯形畸变校正。这时因为在这种情况下，假设用户将投影仪在翻转状态下悬挂在天花板下，该用户非常熟练操作该投影仪，并且该手动操作按钮对于用户来说更加直观且容易理解。

在应用投影仪的左右侧翻转投影时也禁止该梯形畸变校正，因为假设用户非常熟练。

此外，在步骤S13和步骤S22通过梯形畸变校正模块14输入的初始检测的角度非常小(例如，+4度和-4度的范围)时也可以禁止梯形畸变校正。这时因为这种角度可能是由于G-传感器21的缓慢变化或者热漂移引起的检测误差，在安装结束时还可以将该投影仪设置在水平状态。

此外，在步骤S13在步骤S22中的畸变校正的过程中，通过梯形畸变校正模块14输入的仰角或校正量可以投影到屏幕SC上。在用户设置投影仪之后这可以告诉用户仰角的标准。此外，可取的是，在自动变形校正功能起作用时通过嘟嘟声或者相同的其它报警方法通知用户。

上述的实例性实施例和实例性改进都是说明性的，并不构成对本发明的限制。在不脱离本发明的范围或精神的前提下可以对上述实施例作出许多变型或变化。例如，通过硬件而不是软件可以执行上述的任何处理。

Claims (16)

1.一种在倾斜投影的过程中执行对投影的图像的梯形畸变校正的投影仪，该投影仪包括：

触发确定模块，该触发确定模块被设计成确定预定的触发状态，该预定的触发状态包括在除了执行梯形畸变校正的指令以外的投影图像的正常程序中；

仰角检测模块，该仰角检测模块被设计成检测投影仪的仰角；和

梯形畸变校正模块，该梯形畸变校正模块被设计成响应触发状态基于仰角执行梯形畸变校正。

2.根据权利要求1所述的投影仪，进一步包括：

设计成确定要求投影图像的用户操作的操作确定模块；

其中触发状态包括用户操作。

3.根据权利要求2所述的投影仪，

其中用户操作包括对电源的操作。

4.根据权利要求2所述的投影仪，进一步包括：

被配置成调节投影仪的仰角的高度调整结构；

其中触发状态包括高度调整机构的操作。

5.根据权利要求1所述的投影仪，进一步包括：

光源灯；

设计成检测光源灯的发光状态的发光检测模块；

其中触发状态包括发光状态。

6.根据权利要求1所述的投影仪，

其中触发状态包括仰角的变化。

7.根据权利要求6所述的投影仪，

其中触发状态包括仰角停止变化的状态。

8.根据权利要求7所述的投影仪，进一步包括：

其中仰角的变化速率超过预定值之后，在它降低到该预定值之下时梯形畸变校正模块确定仰角的变化的停止。

9.一种在倾斜投影的过程中执行对投影的图像的梯形畸变校正的方法，该方法包括如下的步骤：

确定预定的触发状态，该预定的触发状态包括在除了执行梯形畸变校正的指令以外的投影图像的正常程序中；

检测投影仪的仰角；和

响应于触发状态基于仰角执行梯形畸变校正。

10.根据权利要求9所述的方法，进一步包括：

确定要求投影图像的用户操作；

其中触发状态包括用户操作。

11.根据权利要求10所述的方法，

其中用户操作包括对电源的操作。

12.根据权利要求10所述的方法，进一步包括：

其中触发状态包括配备有投影仪的仰角调节机构的操作，以调节仰角。

13.根据权利要求9所述的方法，进一步包括：

检测投影仪的光源灯的发光状态；

其中触发状态包括发光状态。

14.根据权利要求9所述的方法，

其中触发状态包括仰角的变化。

15.根据权利要求14所述的方法，

其中触发状态包括仰角停止变化的状态。

16.根据权利要求15所述的方法，进一步包括：

其中仰角的变化速率超过预定值之后在它降低到该预定值之下时停止变化被确定。

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