TWI499856B

TWI499856B - 顯示裝置與應用其之顯示方法

Info

Publication number: TWI499856B
Application number: TW102149160A
Authority: TW
Inventors: Tzuwei Su; Douglas Boudon; Benjamin Stewart
Original assignee: Delta Electronics Inc
Priority date: 2013-10-17
Filing date: 2013-12-31
Publication date: 2015-09-11
Also published as: CN104570557B; US20150109536A1; TW201516553A; CN104570557A

Description

顯示裝置與應用其之顯示方法

本發明是有關於一種顯示裝置。

一般之顯示器可藉由多台投影機混合影像以產生大尺寸影像。許多方法可被應用於定義混合影像之混合區域，例如以滑鼠點擊方式設定邊界區域，或者以相機拍攝影像定義邊界並回饋資訊至混合影像軟體。

因相機可拍攝顯示區域的邊界，且使用者不會遮住投影影像，因此相機拍攝方式可減少使用者輸入。然而相機必須放置在螢幕前，對於基本的12尺至15尺大顯示區域的顯示器而言，相機必須要放置在遠處，以擷取整個顯示區域的畫面，也因此相機通常需具備昂貴的廣角鏡頭。

隨著混合影像系統的發長，超短焦(Extreme Short Throw, EST)投影機也被應用於顯示器上。如此一來，使用者能夠在不遮住投影影像的前提下靠近螢幕。此裝置與一般安裝在房間後方之長焦投影機大相逕庭，其中長焦投影機的相機也必須放置在房間後方，且安裝在投影機旁。

在超短焦投影系統中，相機較佳能放置在投影機旁，也就是說，相機需搭配廣角鏡頭。然而一般較低價或者現成的網路攝影機通常不具備廣角鏡頭，而欲將其改裝成具廣角鏡頭的相機又會大幅增加成本。

本發明之一態樣提供一種顯示裝置，包含複數個投影機、至少一非球面鏡、至少一影像擷取裝置與影像校正系統。每一投影機皆用以提供一子影像。子影像被投影至螢幕，以在螢幕上形成主影像。於螢幕上之相鄰二子影像具有一重疊部份。影像擷取裝置用以擷取於非球面鏡上之至少一鏡面影像。鏡面影像源自於子影像。影像校正系統用以根據影像擷取裝置所擷取之鏡面影像，以校正子影像於螢幕上之畫素位置。

在一或多個實施方式中，非球面鏡之數量為複數個，且非球面鏡用以分別反射子影像至螢幕。

在一或多個實施方式中，每一投影機皆置於螢幕與至少一非球面鏡之間。

在一或多個實施方式中，影像擷取裝置置於二投影機之間，且影像擷取裝置用以依序擷取每一非球面鏡之鏡面影像。

在一或多個實施方式中，影像擷取裝置的數量為複數個，且每一影像擷取裝置皆用以分別擷取於非球面鏡上之鏡面影像。

在一或多個實施方式中，非球面鏡用以反射至少重疊部份至影像擷取裝置。

在一或多個實施方式中，上述之顯示裝置更包含複數個投影鏡，用以分別反射子影像至螢幕。

在一或多個實施方式中，每一投影機皆置於螢幕與投影鏡其中一者。

在一或多個實施方式中，非球面鏡之形狀與投影鏡之形狀實質相同。

在一或多個實施方式中，非球面鏡置於二之投影鏡之間。

在一或多個實施方式中，影像擷取裝置置於二些投影機之間。

在一或多個實施方式中，影像擷取裝置為網路攝影機。

本發明之另一態樣提供一種顯示方法，包含下列步驟：

投影複數個子影像至螢幕，以在螢幕上形成主影像。於螢幕上之相鄰二子影像具有一重疊部份。

擷取於至少一非球面鏡上之至少一鏡面影像。鏡面影像源自於子影像。

根據鏡面影像，校正子影像於螢幕上之畫素位置。

在一或多個實施方式中，投影該些子影像至該螢幕的步驟包含下列步驟：

分別提供子影像至複數個非球面鏡。

分別以非球面鏡反射子影像至螢幕。

擷取鏡面影像之步驟包含下列步驟：

依序擷取每一非球面鏡之鏡面影像。

在一或多個實施方式中，投影子影像至螢幕的步驟包含下列步驟：

分別提供子影像至複數個非球面鏡。

分別以非球面鏡反射子影像至螢幕。

其中擷取該鏡面影像之步驟包含下列步驟：

分別擷取每一非球面鏡之鏡面影像。

在一或多個實施方式中，擷取鏡面影像之步驟包含下列步驟：

以非球面鏡反射至少重疊部份至影像擷取裝置。

擷取於非球面鏡上之鏡面影像。

因影像擷取裝置係擷取於非球面鏡上之鏡面影像，而不是擷取螢幕之主影像，因此影像擷取裝置可不必拍攝視角如主影像一般廣的影像。因鏡面影像的尺寸遠小於主影像的尺寸，因此影像擷取裝置可為較低價格的相機。

110、120‧‧‧投影機

200、210、220‧‧‧非球面鏡

300、310、320‧‧‧影像擷取裝置

400‧‧‧影像校正系統

510、520‧‧‧投影鏡

900‧‧‧螢幕

M1、M2、M3‧‧‧鏡面影像

MI‧‧‧主影像

O‧‧‧重疊部份

P1、P2、P3、P4、Q1、Q2、Q3、Q4‧‧‧畫素位置

S1、S2‧‧‧子影像

第1圖為本發明第一實施方式之顯示裝置的示意圖。

第2圖為第1圖之顯示裝置的上視圖。

第3圖為畫素位置校正前之子影像於第1圖之螢幕上的示意圖。

第4圖為本發明第二實施方式之顯示裝置的示意圖。

第5圖為第4圖之顯示裝置的上視圖。

第6圖為本發明第三實施方式之顯示裝置的示意圖。

第7圖為第6圖之顯示裝置的上視圖。

以下將以圖式揭露本發明的複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。

請同時參照第1圖與第2圖，其中第1圖為本發明第一實施方式之顯示裝置的示意圖，第2圖為第1圖之顯示裝置的上視圖。顯示裝置包含複數個投影機(例如投影機110與120)、至少一非球面鏡210(或220)、至少一影像擷取裝置300與影像校正系統400。每一投影機皆用以提供一子影像，例如子影像S1(或S2)。子影像S1與S2皆被投影至螢幕900，以在螢幕900上形成主影像MI。於螢幕900上之相鄰二子影像S1與S2具有一重疊部份O。影像擷取裝置300用以擷取於非球面鏡上之至少一鏡面影像，例如非球面鏡210(或220)上之鏡面影像M1(或M2)。鏡面影像源自於子影像。影像校正系統400用以根據影像擷取裝置300所擷取之鏡面影像，以校正子影像於螢幕900上之畫素位置。因本實施方式之影像擷取裝置300係擷取至少一之鏡面影像M1與M2，而不是擷取於螢幕900上的主影像MI，因此影像擷取裝置300可為低價格之相機。

詳細而言，在本實施方式中，顯示裝置包含投影機110與120以及二非球面鏡210與220。投影機110用以提供子影像S1，而投影機120用以提供子影像S2。非球面鏡210用以將子影像S1反射至螢幕900，且非球面鏡220用以將子影像S2反射至螢幕900。打至非球面鏡210的子影像S1在非球面鏡210上產生鏡面影像M1後，子影像S1再由非球面鏡210反射並投影至螢幕900。另一方面，打至非球面鏡220的子影像S2在非球面鏡220上產生鏡面影像M2後，子影像S2再由非球面鏡220反射並投影至螢幕900。如此一來，子影像S1與S2便在螢幕900上形成具重疊部份O的主影像MI。在此當下，尚未對子影像S1與S2進行校正。換句話說，主影像MI之重疊部份O可能存在不連續的邊界(未繪出)。為了消除不連續邊界，影像擷取裝置300可放置於投影機110與120之間，並依序擷取於非球面鏡210與220上的鏡面影像M1與M2。舉例而言，影像擷取裝置300可先擷取鏡面影像M1後擷取鏡面影像M2，反之亦可。被影像擷取裝置300所擷取之鏡面影像M1與M2可接著被傳送至影像校正系統400。影像校正系統400可根據鏡面影像M1與M2而校正子影像S1與S2於螢幕900上之畫素位置，藉此將子影像S1與S2進行對位。

請一併參照第1圖與第3圖，其中第3圖為畫素位置校正前之子影像S1與S2於第1圖之螢幕900上的示意圖。詳細而言，在畫素位置校正前，影像擷取裝置300可分別擷取子影像S1與S2，再將其傳送至影像校正系統400。影像校正系統400可重建子影像S1與S2於螢幕900上的投影位置，並分析子影像S1與S2之畫素位置。舉例而言，可分析子影像S2之畫素位置Q1、Q2、Q3與Q4以及子影像S1之畫素位置P1、P2、P3與P4。為了校正子影像S1與S2之畫素位置，畫素位置P1可被對位至畫素位置Q1、畫素位置P2可被對位至畫素位置Q2、畫素位置P3可被對位至畫素位置Q3、以及畫素位置P4可被對位至畫素位置Q4。影像校正系統400可回饋指令至投影機110與120，以調整子影像S1與S2分別投影至非球面鏡210與220的投影角度，使得子影像S1與S2於螢幕900的形狀可如同第1圖所示的形狀。然而本發明不以此種校正方式為限。

請回到第1圖與第2圖。在本實施方式中，影像擷取裝置300係擷取於非球面鏡210與220上之鏡面影像M1與M2，而不是擷取螢幕900上之主影像MI，因此影像擷取裝置300可不必拍攝視角如主影像MI一般廣的影像。其中為了拍攝廣視角的影像，影像擷取裝置300必須為價格較高的廣角相機，或者影像擷取裝置300必須遠離螢幕900安裝，但如此一來影像擷取裝置300便可能會遮住觀賞者的觀賞視線。然而因在本實施方式中，鏡面影像M1與M2的尺寸遠小於主影像MI的尺寸，因此影像擷取裝置300可為較低價格的相機，例如為網路攝影機。

在一或多個實施方式中，投影機110與120皆可為超短焦(Extreme Short Throw, EST)投影機，因此投影機110可放置在螢幕900與非球面鏡210之間，且投影機120可放置在螢幕900與非球面鏡220之間。非球面鏡210與220可分別將投影至螢幕900的子影像S1與S2的形狀形成為大致矩形，且非球面鏡210與220更可減少子影像S1與S2之影像扭曲。

請同時參照第4圖與第5圖，其中第4圖為本發明第二實施方式之顯示裝置的示意圖，第5圖為第4圖之顯示裝置的上視圖。第二實施方式與第一實施方式的不同處在於影像擷取裝置的數量與位置。在本實施方式中，二影像擷取裝置310與320分別置於投影機110與120中。影像擷取裝置310用以擷取於非球面鏡210上之鏡面影像M1，且影像擷取裝置320用以擷取於非球面鏡220上之鏡面影像M2。

詳細而言，投影機110提供子影像S1至非球面鏡210上以產生鏡面影像M1，而投影機120提供子影像S2至非球面鏡220上以產生鏡面影像M2。子影像S1與S2接著分別被非球面鏡210與220反射且投影至螢幕900以形成主影像MI。影像擷取裝置310可擷取於非球面鏡210上的鏡面影像M1，且影像擷取裝置320可擷取於非球面鏡220上的鏡面影像M2。被影像擷取裝置310與320擷取之鏡面影像M1與M2接著被傳送至影像校正系統400。影像校正系統400可根據鏡面影像M1與M2而校正子影像S1與S2於螢幕900上的畫素位置，藉此將子影像S1與S2進行對位。應位意的是，雖然在本實施方式中，影像擷取裝置310與320分別置於投影機110與120中，然而本發明不以此為限。只要影像擷取裝置310與320可分別擷取鏡面影像M1與M2，皆在本發明之範疇中。至於本實施方式的其他細節因與第一實施方式相同，因此便不再贅述。

請同時參照第6圖與第7圖，其中第6圖為本發明第三實施方式之顯示裝置的示意圖，第7圖為第6圖之顯示裝置的上視圖。本實施方式之顯示裝置包含二投影機110與120、非球面鏡200、影像擷取裝置300與影像校正系統400。每一投影機皆用以提供一子影像，也就是說，投影機110用以提供子影像S1，投影機120用以提供子影像S2。子影像S1與S2皆被投影至螢幕900，以在螢幕900上形成主影像MI。於螢幕900上之相鄰二子影像S1與S2具有一重疊部份O。影像擷取裝置300置於投影機110與120之間，用以擷取於非球面鏡200上之鏡面影像M3。其中鏡面影像M3源自於子影像S1與S2。在本實施方式中，非球面鏡200用以反射至少重疊部份O至影像擷取裝置300。影像校正系統400用以根據影像擷取裝置300所擷取之鏡面影像M3，以校正子影像S1與S2於螢幕900上之畫素位置。而因本實施方式之影像校正系統400的校正細節與第3圖相同，因此便不再贅述。

在本實施方式中，由投影機110提供之子影像S1與由投影機120提供之子影像S2皆被投影至螢幕900。子影像S1與S2共同於螢幕900上形成具重疊部份O之主影像MI。在此當下，尚未對子影像S1與S2進行校正。換句話說，主影像MI之重疊部份O可能存在不連續的邊界(未繪出)。至少重疊部份O被非球面鏡200反射而形成鏡面影像M3。為了消除不連續邊界，影像擷取裝置300可擷取於非球面鏡200上的鏡面影像M3。被影像擷取裝置300所擷取之鏡面影像M3可接著被傳送至影像校正系統400。影像校正系統400可根據鏡面影像M3而校正子影像S1與S2於螢幕900上之畫素位置，藉此將子影像S1與S2進行對位。

在本實施方式中，影像擷取裝置300係擷取於非球面鏡200上之鏡面影像M3，而不是擷取螢幕900上之主影像MI，因此影像擷取裝置300可不必拍攝視角如主影像MI一般廣的影像。因在本實施方式中，鏡面影像M3的尺寸遠小於主影像MI的尺寸，因此影像擷取裝置300可為較低價格的相機，例如為網路攝影機。

在一或多個實施方式中，投影機110與120皆可為超短焦投影機，因此顯示裝置可更包含二投影鏡510與520。投影鏡510與520用以分別將子影像S1與S2反射至螢幕900。投影機110可放置在螢幕900與投影鏡510之間，且投影機120可放置在螢幕900與投影鏡520之間。非球面鏡200可置於投影鏡510與520之間。因此由投影機110提供之子影像S1可打至投影鏡510，且被投影鏡510反射至螢幕900；而由投影機120提供之子影像S2可打至投影鏡520，且被投影鏡520反射至螢幕900。

在一或多個實施方式中，非球面鏡200之形狀可與投影鏡510與520之形狀實質相同或相似。換句話說，投影鏡510與520皆可為非球面鏡。詳細而言，投影鏡510與520可分別將投影至螢幕900的子影像S1與S2的形狀形成為大致矩形，且投影鏡510與520更可減少子影像S1與S2之影像扭曲。而因非球面鏡200之形狀可與投影鏡510與520之形狀相同或相似，因此非球面鏡200於螢幕900上所反射之重疊部份O的形狀可與子影像S1與S2的形狀實質相同，也因此子影像S1與S2之畫素位置校正也能更加精準。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

110、120‧‧‧投影機

210、220‧‧‧非球面鏡

300‧‧‧影像擷取裝置

400‧‧‧影像校正系統

900‧‧‧螢幕

M1、M2‧‧‧鏡面影像

MI‧‧‧主影像

O‧‧‧重疊部份

S1、S2‧‧‧子影像

Claims

一種顯示裝置，包含：
複數個投影機，每一該些投影機皆用以提供一子影像，該些子影像被投影至一螢幕，以在該螢幕上形成一主影像，於該螢幕上之相鄰二之該些子影像具有一重疊部份；
至少一非球面鏡；
至少一影像擷取裝置，用以擷取於該非球面鏡上之至少一鏡面影像，其中該鏡面影像源自於該些子影像；以及
一影像校正系統，用以根據該影像擷取裝置所擷取之該鏡面影像，以校正該些子影像於該螢幕上之畫素位置。
如請求項1所述之顯示裝置，其中該非球面鏡之數量為複數個，且該些非球面鏡用以分別反射該些子影像至該螢幕。
如請求項2所述之顯示裝置，其中每一該些投影機皆置於該螢幕與至少一之該些非球面鏡之間。
如請求項2所述之顯示裝置，其中該影像擷取裝置置於二之該些投影機之間，且該影像擷取裝置用以依序擷取每一該些非球面鏡之該些鏡面影像。
如請求項2所述之顯示裝置，其中該影像擷取裝置的數量為複數個，且每一該些影像擷取裝置皆用以分別擷取於該些非球面鏡上之該些鏡面影像。
如請求項1所述之顯示裝置，其中該非球面鏡用以反射至少該重疊部份至該影像擷取裝置。
如請求項6所述之顯示裝置，更包含：
複數個投影鏡，用以分別反射該些子影像至該螢幕。
如請求項7所述之顯示裝置，其中每一該些投影機皆置於該螢幕與該些投影鏡其中一者。
如請求項7所述之顯示裝置，其中該非球面鏡之形狀與該些投影鏡之形狀實質相同。
如請求項7所述之顯示裝置，其中該非球面鏡置於二之該些投影鏡之間。
如請求項6所述之顯示裝置，其中該影像擷取裝置置於二之該些投影機之間。
如請求項1所述之顯示裝置，其中該影像擷取裝置為一網路攝影機。
一種顯示方法，包含：
投影複數個子影像至一螢幕，以在該螢幕上形成一主影像，其中於該螢幕上之相鄰二之該些子影像具有一重疊部份；
擷取於至少一非球面鏡上之至少一鏡面影像，其中該鏡面影像源自於該些子影像；以及
根據該鏡面影像，校正該些子影像於該螢幕上之畫素位置。
如請求項13所述之顯示方法，其中投影該些子影像至該螢幕的步驟包含：
分別提供該些子影像至複數個之該非球面鏡；以及
分別以該些非球面鏡反射該些子影像至該螢幕；以及
其中擷取該鏡面影像之步驟包含：
依序擷取每一該些非球面鏡之該些鏡面影像。
如請求項13所述之顯示方法，其中投影該些子影像至該螢幕的步驟包含：
分別提供該些子影像至複數個之該非球面鏡；以及
分別以該些非球面鏡反射該些子影像至該螢幕；以及
其中擷取該鏡面影像之步驟包含：
分別擷取每一該些非球面鏡之該些鏡面影像。
如請求項13所述之顯示方法，其中擷取該鏡面影像之步驟包含：
以該非球面鏡反射至少該重疊部份至該影像擷取裝置；以及
擷取於該非球面鏡上之該鏡面影像。