TWI511570B - 投影裝置與投影方法 - Google Patents

Description

投影裝置與投影方法

本發明是有關於一種顯示裝置與顯示方法，且特別是有關於一種投影裝置與投影方法。

近年來，許多類型的顯示器，例如液晶顯示器(liquid crystal displays，LCDs)、電漿顯示面板(plasma display panels，PDPs)、有機發光二極體(organic light-emitting diode，OLED)顯示器、場發射顯示器(field emission displays，FEDs)以及投影裝置，已被用來取代傳統的陰極射線管(cathode ray tubes，CRTs)。對大多數的顯示器而言，顯示器的顯示區域的尺寸取決於顯示器的體積。然而，體積相對小型的投影裝置可以投影出大區域的影像畫面(image frame)。因此，投影裝置具有其自身的優勢且難以被取代。

當投影裝置將影像畫面投影至螢幕且投影裝置的鏡頭的光軸不與螢幕垂直(perpendicular)時，螢幕上的影像畫面具有梯形失真(keystone distortion)，且影像畫面的高度被拉長，這會降低影像畫面的品質。影像畫面的梯形失真可以光學方式或電子方式來校正。然而，光學方式的梯形校正提高了投影裝置的成本，而傳統的電子方式的梯形校正較為複雜，因此也提高了投影裝置的成本。

本發明提供一種投影裝置，可提供良好的影像品質並降低成本。

本發明提供一種投影方法，可藉由相對簡單的方法提供良好的影像品質。

本發明之一實施例提出一種投影裝置，包括一影像面板、一投影鏡頭以及一控制單元。影像面板用以提供一影像光束，並具有一顯示區域，其中顯示區域具有一水平方向以及垂直於水平方向的一垂直方向。投影鏡頭配置於影像光束的傳遞路徑上，並具有一光軸。投影鏡頭是用來投影影像光束以形成一影像。控制單元耦接至影像面板。當光軸相對於影像的一法線傾斜時，控制單元命令顯示區域的一第一部分以顯示對應於影像的一壓縮畫面，且命令顯示區域的一第二部分以顯示一黑邊。壓縮畫面沿著垂直方向進行壓縮，且以與光軸相對於影像的法線的一傾斜角度有關的一壓縮比進行壓縮，且壓縮畫面與黑邊沿著垂直方向排列。

本發明之另一實施例提出一種投影方法，包括下列步驟。提供一影像面板。藉由一投影鏡頭從影像面板投影一影像光束以形成一影像，其中投影鏡頭具有一光軸。當光軸相對於影像的一法線傾斜時，命令影像面板的一顯示區域的一第一部分以顯示對應於影像的一壓縮畫面，且命令顯示區域的一第二部分以顯示一黑邊。壓縮畫面沿著顯示區域的一垂直方向進行壓縮，且以與光軸相對於影像的法線的一傾斜角度有關的一壓縮比進行壓縮，且壓縮畫面與黑邊沿著垂直方向排列。

在本發明之實施例之投影裝置與投影方法中，由於顯示區域的第一部分顯示壓縮畫面，顯示區域的第二部分顯示黑邊，且壓縮比與光軸相對於影像的法線的傾斜角度有關，因此可藉由相對簡單的方法達到良好的影像品質，並可減少投影裝置的成本。

為讓本創作之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1是依照本發明一實施例之投影裝置將影像光束投影至螢幕的示意圖。圖2A至圖2C是假想畫面在圖1之影像面板上的示意圖，圖2D是真實畫面在圖1之影像面板上的示意圖，而圖2E是在圖1之螢幕上的畫面的示意圖。請參考圖1與圖2A至圖2E，在本實施例中，投影裝置100包括影像面板110、投影鏡頭120以及控制單元130。影像面板110是用以提供影像光束112，並具有顯示區域114(請參考圖2A)。在本實施例中，影像面板110例如是矽基液晶(liquid crystal on silicon，LCOS)、數位微鏡元件(digital micro-mirror device，DMD)、穿透式液晶面板(transmissive liquid crystal panel)，或者是其他空間光調變器(spatial light modulator，SLM)。顯示區域114具有水平方向H1以及垂直於水平方向H1的垂直方向V1。投影鏡頭120配置於影像光束112的傳遞路徑上，並具有光軸A1。投影鏡頭120是用來投影影像光束112以形成影像I1(請參考圖2E)。舉例來說，投影鏡頭120將影像光束112投影至螢幕50上以在螢幕50上形成影像I1。控制單元130耦接至影像面板110。在本實施例中，控制單元130為一控制電路(control circuit)，例如是控制積體電路(integrated circuit，IC)。

當光軸A1相對於影像I1的法線N1傾斜時，控制單元130命令顯示區域114的第一部分P1以顯示對應於影像I1的壓縮畫面F1，且命令顯示區域114的第二部分P2以顯示黑邊B1。壓縮畫面F1沿著垂直方向V1進行壓縮，且以與光軸A1相對於影像I1的法線N1(例如是螢幕50的法線)的傾斜角度θ有關的壓縮比進行壓縮，且壓縮畫面F1與黑邊B1沿著垂直方向V1排列。

在本實施例中，影像面板110接收對應於影像I1的影像訊號，且壓縮畫面F1是從影像訊號所代表的整體畫面F2壓縮而成。詳細而言，若畫面F2是影像面板110根據沒有經由控制單元130電性校正的影像訊號所顯示的結果，則畫面F2不會在水平方向H1或者垂直方向V1產生壓縮，以至於畫面F2佔據了整個顯示區域114。而且，若壓縮畫面F3沿著垂直方向V1進行壓縮且以與光軸A1相對於影像I1的法線N1的傾斜角度θ有關的壓縮比進行壓縮時，壓縮畫面F3的高度T3實質上等於畫面F2的高度T2乘以壓縮比。在本實施例中，壓縮比實質上等於cos θ，且θ是光軸A1相對於影像I1的法線N1的傾斜角度θ。此畫面壓縮即為垂直梯形校正。

另外，若壓縮畫面F1從壓縮畫面F3沿著水平方向H1進行壓縮，則壓縮畫面F1會成為如圖2C所示的梯形。此畫面壓縮即為水平梯形校正。再者，圖2D所示的畫面是影像面板110所顯示的真實畫面，其包括壓縮畫面F1與黑邊B1。當壓縮畫面F1與黑邊B1投影至螢幕50時，由於梯形效應(keystone effect)，例如是由於光軸A1相對於影像I1的法線N1傾斜，則影像I1從壓縮畫面F1的梯形轉換成矩形。而且，影像I1的寬度U1與高度T1的比例從壓縮畫面F3的寬度U3與高度T3的較大比例，降低至對應於影像訊號的等同於畫面F2的寬度U2與高度T2的較小比例。這就是說，影像I1在螢幕50上的寬高比(aspect ratio)不會失真，且實質上等同於原始影像訊號的寬高比，而影像I1的形狀為矩形且不失真。此外，由黑邊B1形成的影像IB也是黑色的，因此不會被使用者看到。據此，本實施例之投影裝置100可提供具有良好品質的影像。

在依照本實施例之投影裝置100中，由於顯示區域114的第一部分P1顯示壓縮畫面F1，顯示區域114的第二部分P2顯示黑邊B1，且壓縮比與光軸A1相對於影像I1的法線N1的傾斜角度θ有關，因此可藉由相對簡單的方法可達到良好的影像品質，並可減少投影裝置100的成本。

在本實施例中，投影裝置100更包括重力感測器140，耦接至控制單元130。重力感測器(g-sensor)140偵測光軸A1相對於重力的方向，且控制單元130根據光軸A1的方向決定光軸A1相對於影像I1的法線N1的傾斜角度θ。另外，在本發明其他實施例中，重力感測器140可被陀螺儀(gyroscope)取代，其中陀螺儀耦接至控制單元130。陀螺儀偵測光軸A1相對於重力的方向，且控制單元130根據光軸A1的方向決定光軸A1相對於影像I1的法線N1的傾斜角度θ。

在本實施例中，投影裝置100更包括使用者介面150，耦接至控制單元130。當使用者介面150接收來自使用者的指令時，控制單元130反應於此指令而調整壓縮比。據此，使用者可經由使用者介面150調整影像I1至不失真的形狀。

圖3是依照本發明另一實施例之真實畫面在投影裝置的影像面板上的示意圖。請參考圖3，本實施例之投影裝置類似於圖1之投影裝置100，兩者之間的差異如下所述。本實施例之投影裝置的控制單元命令顯示區域114的第三部分P3以顯示另一黑邊B2，且第三部分P3與第二部分P2'相對。這就是說，顯示區域114的第二部分P2'與第三部分P3分別配置在顯示區域114的第一部分P1的相對兩側，且黑邊B1'與黑邊B2分別配置在壓縮畫面F1的相對兩側。因此，由黑邊B1'與B2在螢幕50上形成的影像會分別落在影像I1的相對兩側。

圖4是依照本發明一實施例之投影方法的流程圖。請參考圖1、圖2D與圖4，本實施例之投影方法可應用在圖1之投影裝置100。投影方法包括下列步驟。首先，請參考步驟S110，提供影像面板110。接著，請參考步驟S120，當光軸A1相對於影像I1的法線N1傾斜時，命令影像面板110的顯示區域114的第一部分P1以顯示對應於影像I1的壓縮畫面F1，且命令顯示區域114的第二部分P2以顯示黑邊B1。在本實施例中，顯示區域114的第一部分P1與顯示區域114的第二部分P2都由控制單元130命令。請參考步驟S130，藉由投影鏡頭120從影像面板110投影影像光束112以形成影像I1。本實施例之投影方法的其他細節可參考上述實施例，此處不加以重複敘述。

在本實施例之投影方法中，由於顯示區域114的第一部分P1顯示壓縮畫面F1，顯示區域114的第二部分P2顯示黑邊B1，且壓縮比與光軸A1相對於影像I1的法線N1的傾斜角度θ有關，因此可藉由相對簡單的方法達到良好的影像品質，並可減少投影裝置100的成本。

請參考圖3，在另一實施例中，投影方法可應用在圖3之投影裝置，且投影方法包括命令顯示區域114的第三部分P3以顯示另一黑邊B2，且第三部分P3與第二部分P2'相對。

綜上所述，在本發明之實施例之投影裝置與投影方法中，由於顯示區域的第一部分顯示壓縮畫面，顯示區域的第二部分顯示黑邊，且壓縮比與光軸相對於影像的法線的傾斜角度有關，因此可藉由相對簡單的方法達到良好的影像品質，並可減少投影裝置的成本。

雖然本創作已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本創作，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本創作之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本創作之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

50．．．螢幕

100．．．投影裝置

110．．．影像面板

112．．．影像光束

114．．．顯示區域

120．．．投影鏡頭

130‧‧‧控制單元

140‧‧‧重力感測器

150‧‧‧使用者介面

A1‧‧‧光軸

B1、B1'、B2‧‧‧黑邊

F1、F2、F3‧‧‧畫面

H1‧‧‧水平方向

V1‧‧‧垂直方向

I1、IB‧‧‧影像

N1‧‧‧法線

P1‧‧‧第一部分

P2、P2'‧‧‧第二部分

P3‧‧‧第三部分

T1、T2、T3‧‧‧高度

U1、U2、U3‧‧‧寬度

θ‧‧‧傾斜角度

圖1是依照本發明一實施例之投影裝置將影像光束投影至螢幕的示意圖。

圖2A至圖2C是假想畫面在圖1之影像面板上的示意圖。

圖2D是在圖1之影像面板上的真實畫面的示意圖。

圖2E是在圖1之螢幕上的畫面的示意圖。

圖3是依照本發明另一實施例之真實畫面在投影裝置的影像面板上的示意圖。

圖4是依照本發明一實施例之投影方法的流程圖。

50．．．螢幕

100．．．投影裝置

110．．．影像面板

112．．．影像光束

120．．．投影鏡頭

130．．．控制單元

140．．．重力感測器

150．．．使用者介面

A1．．．光軸

I1．．．影像

N1．．．法線

θ．．．傾斜角度

Claims (13)

1. 一種投影裝置，包括：一影像面板，提供一影像光束，並具有一顯示區域，其中該顯示區域為該影像光束所投射的範圍，且具有一水平方向以及垂直於該水平方向的一垂直方向；一投影鏡頭，配置於該影像光束的傳遞路徑上，並具有一光軸，其中該投影鏡頭投影該影像光束以形成一影像；以及一控制單元，耦接至該影像面板，其中當該光軸相對於該影像的一法線傾斜時，該控制單元命令該顯示區域的一第一部分以顯示對應於該影像的一壓縮畫面，且命令該顯示區域的一第二部分以顯示一黑邊，該壓縮畫面沿著該垂直方向進行壓縮，且以與該光軸相對於該影像的該法線的一傾斜角度有關的一壓縮比進行壓縮，該壓縮畫面與該黑邊沿著該垂直方向排列，且當該控制單元命令時，該顯示區域的中心保持不動。
2. 如申請專利範圍第1項所述之投影裝置，其中該壓縮比實質上相等於cos θ，且θ是該光軸相對於該影像的該法線的該傾斜角度。
3. 如申請專利範圍第1項所述之投影裝置，其中該控制單元命令該顯示區域的一第三部分以顯示另一黑邊，且該第三部分與該第二部分相對。
4. 如申請專利範圍第1項所述之投影裝置，更包括一重力感測器，耦接至該控制單元，其中該重力感測器偵測 該光軸相對於重力的一方向，且該控制單元根據該光軸的該方向決定該光軸相對於該影像的該法線的該傾斜角度。
5. 如申請專利範圍第1項所述之投影裝置，更包括一陀螺儀，耦接至該控制單元，其中該陀螺儀偵測該光軸相對於重力的一方向，且該控制單元根據該光軸的該方向決定該光軸相對於該影像的該法線的該傾斜角度。
6. 如申請專利範圍第1項所述之投影裝置，更包括一使用者介面，耦接至該控制單元，其中當該使用者介面接收來自使用者的一指令，該控制單元反應於該指令而調整該壓縮比。
7. 如申請專利範圍第1項所述之投影裝置，其中該影像面板接收對應於該影像的一影像訊號，且該壓縮畫面由該影像訊號所代表的一整體畫面壓縮而成。
8. 一種投影方法，包括：提供一影像面板；藉由一投影鏡頭從該影像面板投影一影像光束以形成一影像，其中該投影鏡頭具有一光軸；以及當該光軸相對於該影像的一法線傾斜時，命令該影像面板的一顯示區域的一第一部分以顯示對應於該影像的一壓縮畫面，且命令該顯示區域的一第二部分以顯示一黑邊，其中該顯示區域為該影像光束所投射的範圍，該壓縮畫面沿著該顯示區域的一垂直方向進行壓縮，且以與該光軸相對於該影像的該法線的一傾斜角度有關的一壓縮比進行壓縮，該壓縮畫面與該黑邊沿著該垂直方向排列，且執 行所述命令時，該顯示區域的中心保持不動。
9. 如申請專利範圍第8項所述之投影方法，其中該壓縮比實質上等於cos θ，且θ是該光軸相對於該影像的該法線的該傾斜角度。
10. 如申請專利範圍第8項所述之投影方法，更包括命令該顯示區域的一第三部分以顯示另一黑邊，且該第三部分與該第二部分相對。
11. 如申請專利範圍第8項所述之投影方法，更包括：偵測該光軸相對於重力的一方向；以及根據該光軸的該方向決定該光軸相對於該影像的該法線的該傾斜角度。
12. 如申請專利範圍第8項所述之投影方法，更包括：接收來自使用者的一指令；以及反應於該指令而調整該壓縮比。
13. 如申請專利範圍第8項所述之投影方法，更包括：接收對應於該影像的一影像訊號；以及從該影像訊號所代表的一整體畫面壓縮成該壓縮畫面。