TWI298416B - Projector and image correction method - Google Patents

Description

1298416 (1) 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種將光投影到螢幕等的投影面來顯 示畫像的投影機，特別是有關於一種執行變焦調整及透視 失真補正。的技術。 【先前技術】 P 當利用投影機將影像顯示在螢幕等的投影面時，則有 時會因爲投影機與投影面的相對的位置關係而導致在被顯 示在投影面的畫像（以下稱爲「顯示畫像」）產生梯形失 真的情形。此時則使用用來補正。顯示畫像之梯形失真的 透視失真補正。 透視失真補正。由於是將畫像縮小成梯形狀而形成在 投影機的液晶面板上，因此當顯示畫像的梯形失真大時， 則會有形成在液晶面板上的畫像變小而導致畫像的解析度 Φ 降低的情形。 另一方面，在投影機則爲了要調整在投影面上之顯示 畫像的大小而設有變焦透鏡。藉由調整該變焦透鏡則能夠 將變焦狀態調整成遠側（讓顯示畫像變小的一側）或寬（ wide )側（讓顯示畫像變大的一側）（以下稱爲「變焦調 整」）。當利用投影機而將顯示畫像投影到投影面上時， 則最好是藉由變焦調整使得顯示畫像能儘可能的大地顯示 在投影面上。 又揭露有可一邊抑制解析度降低而一邊自動地進行變 -5- (2) 1298416 焦調整與透視失真補正。的技術。例如揭露有一讓測試圖 案顯示在投影面上而利用監視攝影機來拍攝’利用所拍攝 的畫像進行變焦調整以使得顯示畫像能夠自動地以最大的 狀態顯示在投影面上，之後則進行透視失真補正。的技術 (例如專利文獻1 )。又，揭露有一讓測試圖案顯示在投 影面上，而一邊判斷該圖案是否以最大的大小進入到投影 面內而一邊進行變焦調整的技術（例如專利文獻2)。 〔專利文獻1〕〕特開2000-24 1 874號公報 〔專利文獻2〕〕特開平8-292496號公報 【發明內容】 (發明所欲解決之問題） 但是在以往的技術中，由於是在爲了要使顯示畫面能 以最大的尺寸顯示在投影面上而進行變焦調整後才進行透 視失真補正。因此在投影面上的顯布畫面會因爲透視失真 φ 補正。而縮小而變小。因此有必須要再度進行變焦調整的 問題。 又，如上所述般，以往的調整則是一在決定目的的變 焦狀態之前會反覆地執行測試圖案的投影、監視攝影機的 拍攝、判定、變焦調整的處理的作業，因此會有處理上會 花時間的問題。 本發明即有鑑於以上習知的問題而提出，其目的在於 提供一在藉由投影機將畫像顯示在投影面時會自動地且高 速地一邊抑制解析度的降低，而一邊進行變焦調整與透視 -6 - (3) 1298416 失真補正。的技術。 (解決問題之手段） 爲了要解決上述問題之至少一部分，本發明的投影機 ，主要是一將畫像顯示在投影面上的投影機，具有： 發出光的光源部； 將用於將上述光源部所發出的光調變成表示畫像之有 效的畫像光的有效面板畫像形成在面板面之畫像形成領域 的畫像形成面板部； 用來調整用於將畫像光予以放大投影之變焦鏡頭的變 焦狀態的變焦調整部；及 藉由將上述有效面板畫像形成在作爲上述面板面之畫 像形成領域中之一部分的領域的補正後畫像形成領域，而 針對被顯示在上述投影面上之上述畫像之梯形失真進行補 正的透視失真補正部， 上述變焦調整部，則與在上述面板面之畫像形成領域 中之全部的領域呈對應而畫像光被投影的全投影領域包含 有上述投影面，且將變焦狀態調整成使得上述全投影領域 的外周能夠以1個以上的切點與上述投影面的外周相接的 目標變焦狀態， 上述透視失真補正部則是在與上述全投影領域的外周 和上述投影面的外周的切點呈對應而位在上述面板面之畫 像形成領域中之外周上的點，如使得上述補正後畫像形成 領域的外周能夠與上述面板面之畫像形成領域的外周相接 (4) 1298416 般地進行補正。 在該投影機中，由於如使補正。後畫像形成領域的外 周能夠與面板面之畫像形成領域的外周相接般地來進行透 視失真補正。，因此能夠將補正。後畫像形成領域設定成 大些，而能夠抑制有效面板畫像之解析度的降低情形。又 ，由於如使全部的投影領域包含投影面在內般地進行變焦 調整。因此除了能夠使在投影面上的顯示畫像顯示成大些 _ 外，也能夠進行針對梯形失真實施補正。的梯形失真補正 〇 上述的投影機，其中更具有： 用來檢測變焦狀態的變焦狀態檢測部； 拍攝包含上述投影面與上述全投影領域在內之投影狀 態畫像的畫像攝影部； 用來檢測爲在上述投影狀態畫像內的畫像範圍而表示 上述投影面的投影面畫像範圍、與表示上述全投影領域的 φ 全投影領域畫像範圍的畫像範圍檢測部；及 用於算出爲以一定的變焦中心位置爲中心將上述全投 影領域畫像範圍加以放大或縮小的畫像範圍，而包含上述 投影面畫像範圍在內，且其外周與上述投影面畫像範圍的 外周相接之目標全投影領域畫像範圍的目標畫像範圍算出 部， 上述變焦調整部則針對上述變焦狀態檢測部所檢測的 變焦狀態乘上上述目標全投影領域畫像範圍相對於上述全 投影領域畫像範圍的放大率或縮小率而算出上述目標變焦 -8- (5) 1298416 狀態， 上述透視失真補正部則利用能夠使上述目標全投影領 域畫像範圍的外周與上述投影面畫像範圍的外周進行整合 的轉換，藉由將上述面板面之畫像形成領域的外周進行變 換而算出上述補正後畫像形成領域。 若設爲如此時，利用所檢測出來的變焦狀態與所算出 的目標全投影領域畫像範圍能夠算出目標變焦狀態。又， φ 利用目標全投影領域畫像範圍與投影面畫像範圍能夠算出 補正。後畫像形成領域。因此能夠自動地且高速地進行變 焦調整與透視失真補正。 又，在上述的投影機，其中更備有可將由上述畫像範 圍檢測部所檢測出的上述投影面畫像範圍與上述全投影領 域畫像範圍轉換爲一定的基準座標系的基轉轉換部， 上述目標畫像範圍算出部則利用在藉由上述基準轉換 部轉換後的上述投影面畫像範圍與上述全投影領域畫像範 φ 圍而算出上述目標投影領域畫像範圍。 若設爲如此時，則即使變焦透鏡的光軸與畫像攝影部 的光軸不平行時，也能夠補償其偏移量而能夠正確地進行 變焦調整與透視失真補正。 又，上述的投影機，其中上述基準座標系是一在與具 有上述畫像形成領域之上述面板面呈平行的平面上的座標 系。 若設爲如此時，則利用在與畫像形成面板部之面板面 呈平行的平面上的座標系來進行計算，而能夠正確且高速 -9 - (6) 1298416 地進行處理。 又，上述的投影機，其中上述變焦中心位置位於在上 述面板面之畫像形成領域之中心以外的一定的位置。 若設爲如此時，則不管畫像形成面板部之面板面的畫 像形成領域與變焦透鏡的相對的位置如何皆能夠正確地進 行變焦調整與透視失真補正。 此外’本發明能夠以各種的形態來實現，例如能夠以 投影機、畫像投影方法及裝置、畫像補正方法及裝置、變 焦調整方法及裝置、透視失真補正方法及裝置、用於實現 該些的方法或裝置的電腦程式、已記錄了該些電腦程式的 記錄媒體、包含該電腦程式在內而被具備化在載波內的資 訊信號等的形態來實現。 【實施方式】 接著依據以下的順序而根據實施例來說明本發明的實 • 施形態。 A第1實施例 A -1投影機的構造 A-2變焦調整透視失真補正處理 B變形例 A-1投影機的構造 圖1爲將作爲本發明之第1實施例之投影機的構造槪 -10- (7) 1298416 略地加以表示的方塊圖。投影機1 00則投影表示畫像的畫 像光，而能夠將畫像·（顯示畫像）顯示在螢幕200等的投 影面上。投影機1 〇〇具備有：A/D轉換部1 1 0、內部記憶 體120、液晶面板130、液晶面板驅動部132、照明光學 系統140、備有變焦透鏡152的投影光學系統150、變焦 透鏡驅動部154、變焦狀態檢測部156、CPU160、遙控部 170、遙控器172、攝影部180、及攝影畫像記憶體182。 p 內部記憶體120、液晶面板驅動部132、變焦透鏡驅 動部154、變焦狀態檢測部156、CPU 160、遙控部170、 及攝影畫像記憶體1 82則經由匯流排1 02彼此被連接。 A/D轉換部110則針對從未圖示的DVD播放機或個 人電腦等經由電纜3 00所輸入的輸入畫像信號實施A/D 轉換命當作數位畫像信號而輸出。 在內部記憶體1 20則儲存了可當作畫像處理部1 22來 使用的電腦程式。畫像處理部1 22則針對從A/D轉換部 Φ 11 〇所輸出的數位畫像信號進行畫像的顯示狀態（例如輝 度、對比、同步、搜軌、顏色的濃度、配色等）的調整而 將其輸出到液晶面板驅動部1 3 2。 又，畫像處理部122包含有作爲畫像範圍檢測部123 、最佳變焦狀態算出部124、變焦調整部125、透視失真 補正部126、及基準轉換部127的功能，而根據該些的功 能來進行後述的變焦調整與透視失真補正。 液晶面板驅動部132則根據從畫像處理部122所輸入 的數位畫像信號來驅動液晶面板1 3 0。液晶面板1 3 0則將 -11 - (8) 1298416 爲了將從照明光學系統1 40所照射的照明光調變爲表示畫 像之畫像光的面板畫像形成在表面（面板面）的畫像形成 領域IF。圖2爲槪略地來表示液晶面板130與畫像形成 領域IF之關係的說明圖。所謂的畫像形成領域IF意味著 能夠顯示被輸入到液晶面板驅動部1 32之數位畫像信號而 在液晶面板1 3 0的面板面上的領域。如圖2 ( a )所示般 ，本實施例的畫像形成領域IF則被設定爲4周分別較液 晶面板1 3 0的面板整面小大約2個點左右的領域。此外， 畫像形成領域IF相對於液晶面板1 3 0的面板整面的大小 可以任意地來設定。又，在進行之後詳述之透視失真補正 時，則有時候會在液晶面板1 3 0之畫像形成領域IF中的 一部分的領域形成應該投影的畫像，而在其他的領域形成 全黑的畫像。將該畫像形成領域IF中的一部分的領域稱 爲「補正後畫像形成領域RIF」。又，將在補正後畫像形 成領域RIF所形成的應投影的畫像稱爲「有效面板畫像」 〇 又，當例如所輸入的數位畫像信號的解析度較液晶面 板1 3 0的解析度爲小，而在不將所輸入的數位畫像放大的 情形下直接顯示時，則如圖2 ( b )所示般，畫像形成領 域IF則對應於上述兩個解析度的比而被設定爲較液晶面 板1 3 0的整面爲小的領域。 投影光學系統150則被安裝在投影機100之框體的前 面，而將藉由液晶面板1 3 0而被調變成畫像光的光加以放 大投影。變焦透鏡驅動部1 54則驅動投影光學系統1 50所 -12- (9) 1298416 具備的變焦透鏡1 52而能夠讓變焦狀態變化。在此，所謂 的變焦狀態則意味著在投影光學系統1 50中在將已經透過 液晶面板1 3 0的光投影時的放大的程度（倍率）。亦即， 變焦透鏡驅動部154能夠讓顯示在螢幕200上的顯示畫像 的大小變化。 變焦狀態檢測部1 56則檢測出變焦透鏡1 52的變焦狀 態。具體地說變焦狀態檢測部1 56具備有電阻値會隨著變 p 焦透鏡1 5 2的調整而變化的可變電阻、及將可變電阻的電 阻値轉換爲數位値的A/D轉換器，而根據作爲數位値的 電阻値（以下稱爲「變焦編碼値」）來檢測變焦狀態。變 焦狀態値則是將在顯示畫像變成最小之變焦狀態（以下稱 爲「基準變焦狀態」時的値設定爲基準値1。因此，任意 的變焦狀態的變焦狀態値則是根據當與基準變焦狀態進行 比較時之顯示畫像的放大比例的比來表示。變焦編碼値與 變焦狀態値的關係則事先被測量而被儲存在內部記憶體 φ 1 2 0內的一定的領域內。 遙控部170則接收通過遙控器172之來自使用者的指 示，而經由匯流排102將其指示傳給CPU 160。此外，在 本實施例中，投影機1〇〇雖然是經由遙控器172及遙控部 1 70來接收來自使用者的指示，但也能夠例如經由操作面 板等的其他構成來接收來自使用者的指示。 CPU1 60則藉由從內部記憶體120讀取作爲畫像處理 部122的電腦程式而執行，則可以將畫像投影在螢幕200 上、或進行後述的變焦調整與透視失真補正處理等的畫像 -13- (10) 1298416 處理。又，CPU 160則控制在投影機100內的各部分的動 作。 A-2變焦調整透視失真補正處理 投影機1 〇〇能夠進行會自動地實施變焦調整與透視失 真補正的變焦調整透視失真補正處理。變焦調整是一使所 投影的畫像不會從螢幕200上突出’且會儘可能地加大顯 B 示般地進行變焦狀態之調整的處理。又，透視失真補正是 一針對在螢幕200上的顯示畫像的梯形失真進行補正的處 理。變焦調整透視失真補正處理則根據來自使用者之通過 遙控器1 72的指示而執行。此外，變焦調整透視失真補正 處理則隨著例如電源ON或畫像信號的輸入而自動地被執 行。 圖3爲表示變焦調整透視失真補正處理之流程的流程 圖。在步驟S402中，畫像處理部122 (圖1 )則將全投影 φ 領域檢測用圖案加以投影。所謂的全投影領域則意味著與 液晶面板1 3 0之畫像形成領域IF (圖2 )中之全部領域對 應的畫像光所投影之在螢幕200上或螢幕200之背後之壁 面上的領域。又，所謂的與液晶面板1 3 0之畫像形成領域 IF中之全部領域對應的畫像光則意味著當在液晶面板1 3 0 之畫像形成領域IF中之全部領域形成有效面板畫像時所 投影的畫像光。 圖4爲在全投影領域檢測用圖案投影時之投影狀態之 一例的說明圖。圖4 ( a )表示液晶面板1 3 0的狀態。在 -14 - (11) 1298416 本實施例中，全投影領域檢測用圖案則使用全白色的圖案 ，沿著液晶面板1 30之畫像形成領域IF中之全部領域形 成白色的圖案的面板畫像（有效面板畫像）。此外，將在 畫像形成領域IF中所形成的有效面板畫像表示成有效面 板畫像PI。又，圖4 ( a )所示的粗線則是爲了要便於表 示全白色的圖案畫像的邊界（外周）而設，並非是實際的 有效面板畫像PI的一部分。 p 圖4 ( b)表示螢幕200的狀態。在圖4的例子中將 全白色的圖案投影到螢幕200上之爲粗框所包圍的領域。 該領域由於是一與液晶面板130之畫像形成領域IF中之 全部領域對應的畫像光所投影的在螢幕200上的領域，因 此在全投影領域PA內則顯示全白色的畫像，而全投影領 域PA以外的領域內則未投影畫像光。此外，圖4 ( b )的 粗線並不是實際上所投影的畫像，而是爲了便於表示全投 影領域P A的外周而設的，將該外周稱爲「全投影領域框 φ PF」。又，在本實施形態中，螢幕200沿著外周具有黑色 的螢幕框202。爲了要容易區分螢幕框202與全投影領域 框PF，則在圖4至圖7中以虛線來表示螢幕框202 (及後 述的螢幕框202i)。 在圖4的例子中，全投影領域P A成爲一相對於螢幕 2 00的尺寸過小的變焦狀態。又，全投影領域檢測用圖案 只要能夠檢測出全投影領域PA，則可以是任何的圖案。 在步驟S404 (圖3 )中，攝影部180 (圖1 )則拍攝 全投影領域PA與螢幕200而產生全投影領域pa與螢幕 -15- (12) 1298416 200被映出的拍攝畫像SI。攝影部18〇則具有CCD攝影 機而產生拍攝畫像SI。由攝影部丨80所產生的拍攝畫像 SI則經由內部記憶體丨20 (圖〗）被儲存在拍攝畫像記憶 體182(圖1)內。當然也可以不是CCD攝影機，而是其 他的攝影裝置。 在圖4 ( c )中則表示拍攝畫像Si的狀態。在拍攝畫 像SI上則被映出有作爲全投影領域p a的全投影領域框 Φ PF與螢幕2〇〇的螢幕框202。此外，在以下的說明中，分 別將在畫像上的全投影領域框設爲PFi、及將在畫像上的 螢幕框202設爲202i。在拍攝畫像si上則全投影領域框 PFi成爲大約爲長方形。另一方面，螢幕框2〇2i則變形成 梯形。而此是因爲拍攝部180的CCD攝影機之透鏡的光 軸被設定爲大約與投影光學系統i 5 〇的光軸呈平行使然。 但是在圖4的例子中，CCD攝影機之透鏡的光軸與投影 光學系統1 50的光軸並未嚴格地被設定爲平行，而全投影 ♦ 領域框PFi則稍微地變形成梯形。 此外，在圖4 ( a )〜（c )中則分別表示根據液晶面 板130、螢幕200、拍攝部18〇所設定的座標系統。分別 稱爲液晶面板座標系統Cp、螢幕座標系統Cs、拍攝部座 標系統Cc。液晶面板座標系統Cp是一在與液晶面板1 3 〇 之具有畫像形成領域IF的面板面呈平行之平面上的座標 系統。螢幕座標系統Cs是一在與螢幕200呈平行之平面 上的座標系統。拍攝部座標系統C c是一在與拍攝部1 8 0 之CCD攝影機之透鏡的光軸呈垂直之平面上的座標系統 •16- (13) 1298416 在步驟S406 (圖3 )中，畫像範圍檢測部123 )則針對被儲存在拍攝畫像記憶體1 8 2之拍攝畫像 畫像資料進行分析來檢測全投影領域框PFi與螢幕框 。至於全投影領域框P F i與螢幕框2 0 2 i的檢測則 測量拍攝畫像SI的對比比而抽出對比比大的畫素 具備地說是從構成拍攝畫像S I的畫素之中將全 領域框PFi與螢幕框202i檢測作爲在拍攝部座標系 中的畫素的位置（座標値）。在本實施例中則求取全 領域框PFi與螢幕框202i之各自的頂點的座標値。 求取圖4 ( c )所示的頂點a 1〜a4及頂點b 1〜b4的 値。 在步驟S408 (圖3)中基準轉換部127(圖1) 對全投影領域框PFi與螢幕框202i進行射影轉換。 Φ 爲槪念地說明全投影領域框PFi與螢幕框202i的身1 換的說明圖。圖5(a)表示拍攝畫像SI、圖5(b) 在進行完射影轉換後的畫像（轉換後畫像Sit)。右 謂的射影轉換則意味著將表示在拍攝部座標系統Cc 全投影領域框PFi與螢幕框202i的座標値轉換成尽 準之座標系統上的座標値。該射影轉換是爲了要補iS 部180之CCD攝影機之透鏡的光軸與投影光學系| 的光軸的偏移而設。此外，在本實施形態中則利用浓 板座標系統Cp作爲成爲基準的座標系統。 :圖1 SI的 202i :藉由 [進行 r投影 統Cc :投影 亦即 ]座標 則針 圖5 f影轉 表示 Ξ此所 中的 $爲基 ί拍攝 ί 150 $晶面 -17- (14) 1298416 當將射影轉換表示爲0，而根據該射影轉換0將座標 値（X，y )轉換成座標値（u，v )時，則在經過射影轉換 後的座標値（u，v )會根據下式來表示。 u= ( ax + by + c) / ( gx + hy+1 ) v= ( dx + ey + f) / ( gx + hy+1) (但是 a，b，c，d，e，f，g，h 爲常數） 在射影轉換中，首先求取將在拍攝畫像SI上之拍攝 φ 部座標系統c c中的全投影領域框P F i的4個頂點a 1〜a4 的座標値轉換成液晶面板座標系統Cp的座標値的射影轉 換。該射影轉換0則定義成相同意義。此外，在本實施例 中，如圖5 ( b )所示般分別將經過射影轉換後的液晶面 板座標系統Cp中的全投影領域框PFi的4個頂點at 1〜 at4 的座標値設定爲 ati ( 〇 , 〇 )、at2 ( 1 023，〇 )、at3 (0，767 )、at4 ( 1 023, 767 )。而此是爲了藉由與在本 實施形態中所使用的液晶面板1 3 0的解析度配合以便於計 φ 算使然。此外，不一定要使經過射影轉換後的全投影領域 框PFi的4個頂點的座標値配合液晶面板〗3 〇的解析度。 利用接著所求的射影轉換0將在拍攝畫像SI上之拍 攝部座標系統Cc中的螢幕框202i的4個頂點bl〜b4的 座標値轉換爲液晶面板座標系統Cp的座標値而求取經過 射影轉換後的螢幕框202i。將經過射影轉換後的螢幕框 2 02i的4個頂點如圖5 ( b )所示般地表示爲btl〜bt4。 如此般在液晶面板座標系統Cp中算出全投影領域框PFiT 與螢幕框202iT的相對關係。 -18- (15) 1298416 在步驟S 4 1 Ο (圖3 )中’最佳變焦狀態算出部1 2 4 ( 圖1 )則算出最佳變焦狀態。在此’所謂的最佳變焦狀態 是指在一邊抑制被形成在液晶面板1 3 0之面板面上的有效 面板畫像PI的解析度降低情形而一邊進行透視失真補正 時能夠儘可能地將畫像放大地顯示在螢幕200上的變焦狀 態。以下則針對最佳變焦狀態來說明。 圖6爲表不在變焦調整透視失真補正後之投影狀態之 p —例的說明圖。亦即，變焦調整透視失真補正處理是一用 於執行成爲圖6所示的狀態者。圖6 ( a )〜（c )則對應 於圖4 ( a )〜（c )。亦即，在圖6 ( a )中表示液晶面板 130的狀態，而在圖6 ( b)中表示螢幕200的狀態。又， 在圖6(c)中則表示當藉由拍攝部180來拍攝經過變焦 調整透視失真補正後的投影狀態時的拍攝畫像SI的狀態 以作爲參考用。 最佳變焦狀態如圖6 ( b )所示般是一全投影領域PA 着包含了螢幕200，而且全投影領域PA的外周和螢幕200 的外周（螢幕框2 0 2 )相接的變焦狀態。以下則說明其理 由。 本實施例的透視失真補正則如圖6 ( b )所示般是一 進行晝像的補正而讓畫像只投影在收斂在全投影領域P A 內之螢幕200上的領域（以下稱爲「補正後投影領域RA 」）內的處理。因此，如圖6 ( a )所示般會將有效面板 畫像PI只形成在位於液晶面板130之面板面上的畫像形 成領域IF內，而與補正後投影領域RA呈對應的領域（ -19- (16) 1298416 亦即補正後畫像形成領域RIF)。此外，在畫像形 IF中除了補正後畫像形成領域RIF以外的領域則 從照明光學系統1 40所發出的照相光不會透過般地 黑畫像。 補正後投影領域RA由於是全投影領域PA的 ，因此當全投影領域PA未包含有螢幕200的狀態 即當變焦狀態較圖6 ( b )的狀態爲小時，則在螢 φ 上存在有不會被投影畫像光的領域。因此，在螢幕 的畫像會變小。當全投影領域PA處理未包含螢幕 狀態诗，則不能說是最佳的變焦狀態。 又，爲了要抑制有效面板畫像PI的解析度的 形，則最近儘可能地將補正後畫像形成領域RIF放 全投影領域PA包含螢幕200的條件下，當全投 PA的外周處於與螢幕框202相接的狀態時，則補 影領域RA占全投影領域PA的比例變得最大。因 φ 時補正後畫像形成領域RIF會成爲最大，而此時的 態成爲最佳的變焦狀態。 圖7爲槪念地表示算出最佳變焦狀態的說明圖 最佳變焦狀態則是根據以上的思考方式，而利用 S408 (圖3)中所算出的在液晶面板座標系統Cp 投影領域框PFiT與螢幕框202iT來進行。具體地 全投影領域框PFiT以一定的變焦中心ZC作爲中 大或縮小來求取經過最佳變焦調整後的全投影 PFiZb，而藉由算出其放大或縮小的倍率（以下稱 成領域 如使得 形成全 一部分 時，亦 幕200 200上 200的 降低情 大。在 影領域 正後投 此，此 變焦狀 。算出 在步驟 中的全 說是將 心而放 領域框 爲厂最 -20 - (17) 1298416 佳倍率」）來進行。在此，所謂的最佳變焦調整後全投影 領域框PFiZb是一將全投影領域框PFiT以變焦中心ZC 作爲中心而放大或縮小的佳變焦調整後全投影領域框 PFiZ，是一包含有螢幕框202iT，且與螢幕框2 02iT相接 者。最佳變焦調整後全投影領域框PFiZb則求取分別與螢 幕框202iT的4個頂點相接的變焦調整後全投影領域框 PFiZ，而藉由選擇其中一個變焦狀態會變得最大(wide) p 者而求得。 圖7 ( a )則表示在液晶面板座標系統Cp中的全投影 領域框PFiT及螢幕框202iT、及變焦中心ZC。變焦中心 Z C則根據液晶面板1 3 0與投影光學系統1 5 0的變焦透鏡 152的關係來決定，但不一定要和液晶面板130之畫像形 成領域IF的中心成爲一致。變焦中心ZC的位置則當作液 晶面板座標系統Cp中的座標値而事先被儲存在內部記憶 體120內的一定的領域。最佳變焦狀態算出部124則讀取 φ 被儲存在內部記憶體1 2 0內的變焦中心ZC的座標値。此 外，該變焦中心ZC在液晶面板座標系統Cp中的座標値 也可以針對各製品來設定。如此一來能夠修正各製品的個 體差而能夠進行正確的處理。 圖7(b)〜（e)表不將全投影領域框PFiT以變焦 中心ZC作爲中心來放大時的情形。在圖7 ( b )〜（e ) 中則是以虛線來分別表示與螢幕框202iT的4個頂點btl 〜bt4相接的4個變焦調整後全投影領域框PFiZ。在4個 的全投影領域框P F i Z中，其中以與圖7 ( e )所示的jg黑占 -21 - (18) 1298416 bt3相接的變焦調整後全投影領域框PFiZ能夠使變焦狀態 變得最大（wide)。因此，此即成爲最佳變焦調整後全投 影領域框PFiZb。而在圖7 ( b)〜（d)所示的其他的變 焦調整後全投影領域框PFiZ則未包含螢幕框202iT。在 如此的變焦狀態下，由於在螢幕200上存在有未被投影有 畫像光的領域（在圖中爲相當於附加了陰影之領域的領域 )，因此並非是最佳的變焦狀態。 p 此外，當將較圖7 ( e )所示的最佳變焦調整後全投 影領域框PFiZb更大的變焦狀態設爲最大（wide )側時， 則由於變焦調整後全投影領域框PFiZ與螢幕框202iT不 再相接，因此不能說是最佳的變焦狀態。 若是求得最佳變焦調整後全投影領域框PFiZb，則能 夠算出從全投影領域框PFiT的放大的倍率（最佳倍率Mb )° 在步驟S412 (圖3)中，變焦狀態檢測部156 (圖1 φ )則檢測現在的變焦狀態。對於變焦狀態的檢測則是藉由 檢測上述的變焦編碼値而根據變焦編碼値算出變焦狀態値 來進行。而將所算出的現在的變焦狀態値表示爲Zp。 在步驟S414 (圖3)中，變焦調整部125 (圖1)則 執行變焦調整。變焦調整則是使變焦狀態値成爲與最佳變 焦狀態呈對應的値（以下稱爲「最佳變焦狀態値」）。最 佳變焦狀態値是由在步驟S 4 1 2中所算出的現在的變焦狀 態値Zp乘上在步驟S410中所算出的最佳倍率Mb而算出 。亦即，最佳變焦狀態値可根據下式來算出。 -22- (19) 1298416 最佳變焦狀態値=現在的變焦狀態値Ζ Ρ χ最佳倍率M b 變焦調整部1 2 5則控制變焦透鏡驅動部i 5 4而如使變 焦狀態値成爲最佳變焦狀態値般地進行變焦p 1。Μ &例j 如可以利用針對上述的變焦編碼値的詢問（p〇lling)而進 行的位置監視來達成。 在步驟S416 (圖3)中，則透視失真補正部126 (圖 1 )則實施透視失真補正。請參照圖6而如上所述般，本 0 實施形態的透視失真補正爲了要將畫像只投影在收斂於全 投影領域PA內之螢幕200上的領域（補正後投影領域 R A )，因此藉由將有效面板畫像p I只形成在與補正後投 影領域RA呈對應的畫像形成領域IF中的領域（補正後 畫像形成領域RIF)來進行。 針對此點則請參照圖7 ( e )及圖6 ( b )來說明。其 中圖7 ( e )中之爲最佳變焦調整後全投影領域框PFiZb 所包圍的領域則相當圖6 ( b )中之處於最佳變焦狀態的 φ 全投影領域PA。因此，圖7 ( e )中之爲螢幕框202iT所 包圍的領域則相當圖6 ( b )的全投影領域PA。因此，邀 將爲最佳變焦調整後全投影領域框PFiZb所包圍之領域的 形狀的畫像補正成爲螢幕框202iT所包圍的領域的形狀， 則畫像會被收斂到螢幕20 0的螢幕框202內來顯示。 圖7 ( e )由於是處於液晶面板座標系統Cp的狀態， 因此當讓爲最佳變焦調整後全投影領域框PFiZb所包圍的 領域與液晶面板130對應時，則爲螢幕框202iT所包圍的 領域成爲相當於補正後畫像形成領域RIF。因此，透視失 -23- (20) 1298416 真補正則求取可以讓最佳變焦調整後全投影領域框PFiZb 與螢幕框202iT產生整合的轉換，而藉由利用該轉換針對 輸入信號進行轉換來達成。 如圖6 ( a )所示般，在液晶面板丨3 〇之畫像形成領 域IF中的補正後畫像形成領域rif (附加陰影的領域） 則相當於圖7 ( e )所示之爲螢幕框202iT所包圍的領域 。因此，在與最佳變焦調整後全投影領域框PFiZb和螢幕 φ 框202iT之接點呈對應而在畫像形成領域if之外周上的 點處，則補正後畫像形成領域RIF會與畫像形成領域IF 的外周相接。 在進行完變焦調整透視失真補正處理後，則如圖6 ( b )所示般，補正後投影領域R A會剛好地收在螢幕2 0 0 的螢幕框202內。因此可知變焦狀態成爲最佳變焦狀態， 且已經進行整透視失真補正處理。此外，在全投影領域 PA內之除了補正後投影領域RA以外的領域則未被投影 φ 畫像光。又，當然如圖7(c)所示般，拍攝畫像SI成爲 會收在螢幕200的螢幕框202內的畫像。 如上所述般，本實施形態的投影機1 00能夠進行變焦 調整透視失真補正處理。此時，由於在液晶面板1 3 0上之 畫像形成領域IF中的補正後畫像形成領域RIF能夠儘可 能地設定爲大些，因此能夠抑制有效面板畫像PI之解析 度的降低情形。又，由於不必要反覆地執行測試圖案的投 影、拍攝、判定、變焦調整之處理，因此能夠自動地且高 速地進行變焦調整與透視失真補正處理。因此，本實施形 -24- (21) 1298416 態的投影機1 〇〇能夠抑制解析度的降低情形，且能夠自動 地且高速地進行變焦調整與透視失真補正處理。 B變形例： 此外，本發明並不限定於上述的實施例或實施形態， 在不脫離其主旨的範圍內能夠在各種的形態下實施，例如 可以做以下的變形。 B-1變形例1 : 投影機1〇〇更可以具備能夠將變焦透鏡152位移到與 投影光學系統1 5 0的光軸呈垂直的方向上的透鏡移位部、 及根據透鏡移位部讓變焦透鏡1 52移位，而讓變焦中心 ZC位移的中心位置移位部。如此一來，投影機100藉著 讓變焦透鏡1 52移位，則能夠讓全投影領域PA偏移到與 投影光學系統1 5 0的光軸呈垂直的方向上。因此能夠使投 φ 影機1 〇〇之設置作業變得容易。又，即使當讓變焦透鏡 152位移時，由於能夠根據變焦透鏡152的移位而讓變焦 中心ZC移位，因此能夠確實地進行變焦調整透視失真補 正處理。此外，變焦透鏡152的移位與變焦中心ZC的移 位的關係則可以事先加以測量而儲存在內部記憶體1 20之 一定的領域內。 B-2變形例2 : 投影機1〇〇在變焦調整透視失真補正處理中，當變焦 •25- (22) 1298416 調整部125控制變焦透鏡驅動部154來調整 時，則也能夠算出補正後畫像形成領域RIF 可以與作爲機械性的動作之變焦透鏡152的 行透視失真補正，而能夠使得處理得以更加 B-3 變形例3 : 在上述實施形態中，雖然最佳變焦狀態 域PA包含了螢幕200，且全投影領域PA 框2 02相接的變焦狀態，但此處所謂的「相 嚴密地相接的狀態外，也包含幾乎相接的狀 7 ( e )所示的最佳變焦調整後全投影領域框 未與螢幕框202iT嚴密地相接，而是可以在 中分開相當於3個畫素的距離。 B - 4 變形例4 : 在上述實施例中，雖然最佳變焦狀態是 PA包含了螢幕200，且全投影領域PA的 202相接的變焦狀態，但此處所謂的『相接 在1點相接外，也包含有在1邊或多邊相接 B-5變形例5 : 在上述實施例中，雖然是以液態面板座 爲基準座標系統而來進行全投影領域框PFi 的射影轉換，但射影轉換也可以以其他的座 變焦透鏡152 。如此一來， 調整同時地進 高速化。 是指全投影領 的外周和螢幕 接」，則除了 態。亦即，圖 PFiZb貝!]可以 液晶面板1 3 0 指全投影領域 外周和螢幕框 」，則除了只 的情形。 標系統Cp作 及螢幕框2 0 2 i 標系統作爲基 -26- (23) 1298416 準座標系統。又’並不一定要進行射影轉換，也能夠省略 B-6變形例6 : 在上述實施例中，雖然是利用可變電阻來檢測變焦狀 態’但有可以根據其他方法來檢測變焦狀態。例如將旋轉 型編碼器安裝在變焦透鏡1 5 2，而從旋轉型編碼器的輸出 φ 値來檢測變焦狀態。又，利用步進馬達作爲變焦透鏡驅動 部1 5 4 ’而從其驅動量來檢測變焦狀態。又，藉由拍攝部 1 8 0來拍攝全投影領域P A，而從在拍攝畫像s I中之全投 影領域PA的大小來檢測變焦狀態。 B - 7變形例7 : 在上述實施例中，在變焦調整中，雖然使變焦狀態値 成爲最佳變焦狀態値之針對變焦透鏡1 52的調整是利用詢 H 問（P 〇 L L IN G )變焦編碼値的的位置監視來進行，但也可 以藉由其他的方法來進行。例如將旋轉型編碼器安裝在變 焦透鏡1 5 2，而利用詢問旋轉型編碼器來監視位置而進行 變焦調整。又，利用步進馬達作爲變焦透鏡驅動部1 54， 而從其驅動量來進行變焦調整。又，可以從事先所測量的 變焦透鏡152的驅動速度來算出馬達驅動時間，而藉著只 驅動馬達一該時間而來進行變焦調整。 B _ 8變形例8 : -27- (24) 1298416 在上述實施例中，雖然透視失真補正是利用求取讓最 佳變焦調整後全投影領域框PFiZb能夠與螢幕框202iT產 生整合的轉換來進行，但有也可以利用其他方法來進行透 視失真補正。例如利用距離感測器或角度感測器來進行。 B - 9變形例9 : 在上述實施例中，雖然是利用螢幕框202iT與全投影 p 領域框PFiT而根據計算來算出最佳變焦狀態，但實際上 也可以驅動變焦透鏡1 52來變更變焦狀態，而針對由拍攝 部180所拍攝的拍攝畫像SI進行分析來求取最佳變焦狀 態。 B -1 0變形例1 0 : 在上述實施例中，雖然是將基準變焦狀態的變焦狀態 値當作基準値電解水生成/稀釋供給裝置1，而根據與基準 φ 變焦狀態的放大倍率的比來表示任意的變焦狀態的變焦狀 態値，但也可以藉由其他方法來表現變焦狀態値。例如將 當變焦狀態處於最遠側時的變焦狀態値設爲0，而將當變 焦狀態處於最寬側（WIDE)時的變焦狀態値設爲25 5。 B-11變形例11 在上述實施例中，雖然是只表示1個液晶面板130， 但也可以具備有多個顏色成分用的多個液晶面板1 3 0。又 ，也能夠利用液晶面板以外的光電裝置（例如DMD )。 -28 - (25) 1298416 B-12變形例12 : 在上述實施例中，雖然是使用螢幕200作爲投影面， 但也可以使用其他的東西作爲投影面。例如當房子的壁面 是白色時，則藉由用膠帶或塗裝以黑色的線在該壁面描出 矩形的框而將該壁面當作投影面。或是以黑色的線標記（ line mark )在白板上描出矩形的框，而將該白板當作投影 面。 又，投影面的顏色並不限定於框是黑色，而框的內側 及外側的領域是白色，也可以是框是白色，而框的內側及 外側的領域是黑色。例如以白色的粉筆在黑板上描出矩形 的框，而將該黑板設爲投影面。 又，在本發明中並不限定於白色與黑色，只要框的顏 色與框的內側及外側之領域的顏色之所希望的對比比爲某 一色時，則也可以以任何色的組合作爲投影面。 【圖式簡單說明】 圖1爲將作爲本發明之第1實施例之投影機的構造槪 略地加以表示的方塊圖。 圖2爲槪略地來表示液晶面板1 3 0與畫像形成領域 IF之關係的說明圖。 圖3爲表示變焦調整透視失真補正處理之流程的流程 圖。 圖4爲在全投影領域檢測用圖案投影時之投影狀態之 -29- (26) 1298416 一例的說明圖。 圖5爲槪略地來表示全投影領域框PFi及螢幕框202i 之射影轉換的說明圖。 圖6爲表示在變焦調整透視失真補正後之投影狀態之 一例的說明圖。 圖7爲槪念地表示算出最佳變焦狀態的說明圖。 【主要元件符號說明】 1〇〇…投影機 102…匯流排 120…內部記憶體 122…畫像處理部 123…畫像範圍檢測部 124…最佳變焦狀態算出部 125…變焦調整部 126…透視失真補正部 127…基準轉換部 130…液晶面板 132…液晶面板驅動部 140…照明光學系統 150…投影光學系統 152…變焦透鏡 1 5 4…變焦透鏡驅動部 156…變焦狀態檢測部 -30- (27) 1298416 170···遙控部 172···遙控器 1 8 0…攝影部 182…攝影畫像記憶體 2 0 0…營幕 202…螢幕框 3 00…電纜

Claims (1)

1. '1298416 十、申請專利範圍 第94 1 1 25 83號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國97年3月21曰修正 1 · 一種投影機，主要是一將畫像顯示在投影面上的投 影機，具有： 發出光的光源部； 將用於將上述光源部所發出的光調變成表示畫像之有 效的畫像光的有效面板畫像形成在面板面之畫像形成領域 的晝像形成面板部； 用來調整用於將畫像光予以放大投影之變焦鏡頭的變 焦狀態的變焦調整部；及 藉由將上述有效面板畫像形成在作爲上述面板面之畫 像形成領域中之一部分的領域的補正後畫像形成領域，而 針對被顯示在上述投影面上之上述畫像之梯形失真進行補 正的透視失真補正部， 上述變焦調整部，則與在上述面板面之畫像形成領域 中之全部的領域呈對應而畫像光被投影的全投影領域包含 有上述投影面，且將變焦狀態調整成使得上述全投影領域 的外周能夠以1個以上的切點與上述投影面的外周相接的 目標變焦狀態， 上述透視失真補正部則是在與上述全投影領域的外周 和上述投影面的外周的切點呈對應而位在上述面板面之畫 像形成領域中之外周上的點，如使得上述補正後畫像形成 1298416 l · · "· · - '—" —· 領域的外周能夠與上述面板面之畫像形成領域的外周相接 般地進行補正。 2.如申請專利範圍第1項之投影機，其中更具有： 用來檢測變焦狀態的變焦狀態檢測部； 拍攝包含上述投影面與上述全投影領域在內之投影狀 態畫像的畫像攝影部； 用來檢測爲在上述投影狀態畫像內的畫像範圍而表示 上述投影面的投影面畫像範圍、與表示上述全投影領域的 全投影領域畫像範圍的畫像範圍檢測部；及 用於算出爲以一定的變焦中心位置爲中心將上述全投 影領域畫像範圍加以放大或縮小的畫像範圍，而包含上述 投影面畫像範圍在內，且其外周與上述投影面畫像範圍的 外周相接之目標全投影領域畫像範圍的目標畫像範圍算出 部， 上述變焦調整部則針對上述變焦狀態檢測部所檢測的 變焦狀態乘上上述目標全投影領域畫像範圍相對於上述全 投影領域畫像範圍的放大率或縮小率而算出上述目標變焦 狀態， 上述透視失真補正部則利用能夠使上述目標全投影領 域畫像範圍的外周與上述投影面畫像範圍的外周進行整合 的轉換，藉由將上述面板面之畫像形成領域的外周進行變 換而算出上述補正後畫像形成領域。 3 .如申請專利範圍第2項之投影機，其中更備有可將 由上述畫像範圍檢測部所檢測出的上述投影面畫像範圍與 -2 - 1298416 y'M ν':'.': I. ,,. ...... ..I:·.....，.... W ---------------------------—’―^"— 上述全投影領域畫像範圍轉換爲一定的基準座標系的基轉 轉換部， 上述目標畫像範圍算出部則利用在藉由上述基準轉換 部轉換後的上述投影面畫像範圍與上述全投影領域畫像範 圍而算出上述目標投影領域畫像範圍。 4. 如申請專利範圍第3項之投影機，其中上述基準座 標系是一在與具有上述畫像形成領域之上述面板面呈平行 的平面上的座標系。 5. 如申請專利範圍第2項至第4項之任一項之投影機 ，其中上述變焦中心位置位於在上述面板面之畫像形成領 域之中心以外的一定的位置。 6. 如申請專利範圍第2項至第4項之任一項之投影機 ，其中更備有： 讓上述變焦鏡頭在與該變焦鏡頭的光軸呈垂直的方向 上移位的鏡頭移位部；及 根據上述鏡頭移位部使上述變焦鏡頭的移位而讓上述 變焦中心位置移位的中心位置移位部。 7·如申請專利範圍第2項至第4項之任一項之投影機 ，其中上述透視失真補正部當上述變焦調整部調整上述變 焦鏡頭時會算出上述補正後畫像形成領域。 8 · —種畫像補正方法，主要是一在將畫像顯示在投影 面上的投影機中針對上述畫像進行補正的畫像補正方法， 備有= (a )將用於將上述光源部所發出的光調變成表示晝 -3 - 1298416 °l(l >) >( \ 像之有效的畫像光的有效面板畫像形成在面板面的畫像形 成領域的過程； (b )用來調整用於將畫像光予以放大投影之變焦鏡 頭的變焦狀態的過程；及 (c )藉由將上述有效面板畫像形成在作爲上述面板 面之畫像形成領域中之一部分的領域的補正後畫像形成領 域，而針對被顯示在上述投影面上之上述畫像之梯形失真 進行補正的過程， 上述過程（b)包含有：其與在上述面板面之畫像形 成領域中之全部的領域呈對應而畫像光被投影的全投影領 域包含有上述投影面，且將變焦狀態調整成使得上述全投 影領域的外周能夠以1個以上的切點與上述投影面的外周 相接之目標變焦狀態的過程， 上述過程（c )包含有：在與上述全投影領域的外周 和上述投影面的外周的切點呈對應而位在上述面板面之畫 像形成領域中之外周上的點，如使得上述補正後畫像形成 領域的外周能夠與上述面板面之畫像形成領域的外周相接 般地進行補正的過程。 9.一種記錄媒體，主要是一已經記錄有在將畫像顯示 在投影面上的投影機中針對上述畫像進行補正之電腦程式 之可由電腦來讀取的記錄媒體，上述投影機備有： 發出光的光源部；及、 將用於將上述光源部所發出的光調變成表示畫像之有 效的畫像光的有效面板畫像形成在面板面之畫像形成領域 -4- V V

   1298416 的畫像形成面板部， 上述記錄媒體則記錄有可讓電腦執行以下之功能的電 腦程式，亦即， 用來調整用於將畫像光予以放大投影之變焦鏡頭的變 焦狀態的變焦調整功能；及 藉由將上述有效面板畫像形成在作爲上述面板面之畫 像形成領域中之一部分的領域的補正後畫像形成領域，而 針對被顯示在上述投影面上之上述畫像之梯形失真進行補 正的透視失真補正功能， 上述變焦調整功能包含有：其與在上述面板面之畫像 形成領域中之全部的領域呈對應而畫像光被w投影的全投影 領域包含有上述投影面，且將變焦狀態調整成使得上述全 投影領域的外周能夠以1個以上的切點與上述投影面的外 周相接的目標變焦狀態的功能， 上述透視失真補正功能則包含有：在與上述全投影領 域的外周和上述投影面的外周的切點呈對應而位在上述面 板面之畫像形成領域中之外周上的點，如使得上述補正後 畫像形成領域的外周能夠與上述面板面之畫像形成領域的 外周相接般地進行補正的功能。 -5-