TWI570497B - 投影機及其校正方法 - Google Patents

Description

投影機及其校正方法

本發明描述一種投影機及其校正方法，尤指一種水冷式投影機校正傾斜角度的方法。

隨著投影機的發展，具備各式功能的投影機逐漸問世。一般而言，投影機分為壁掛式投影機(又稱為固定式投影機)以及可攜式投影機(直接擺放於平台)。無論是哪一種投影機，當投影機投影影像至屏幕時，若投影機的水平與屏幕不一致，會造成影像光線投影至屏幕上的距離不一致而發生畫面變形的情況。舉例來說，當投影機的機身發生左右傾斜時，投影到屏幕上的影像會被旋轉。當投影機的機身發生前後傾斜時，投影到屏幕上的影像會變型為梯形。

目前投影機校正機身傾斜的方法分為兩種，一種為手動調整，另一種為自動調整。而手動調整機身傾斜的步驟為藉由使用者的視覺感受，以手動的方式調整投影機的水平線以緩和屏幕上影像的旋轉或變形。而自動調整機身傾斜的步驟為利用投影機內部的角度感測器或是重力感測器(G-Sensor)等裝置，透過感測器偵測傾斜角度的變化，再藉由角度資料去自動校正屏幕上影像的旋轉或變形。然而，手動調整機身傾斜的方式費時費力，且精確度不足。利用角度感測器或是重力感測器自動調整機身傾斜的方式，除了高成本之外，角度感測器或是重力感測器必須常常維護且進行重置(Reset)校正，以確保每次感測的準確度，故便利性亦不足。

因此，發展一種自動化、低成本以及不需重置的校正方法，能準 確地校正投影機機身的傾斜角度是非常重要的。

本發明一實施例描述了一種投影機的校正方法，包含感測器根據投影機中容置槽內的流體在一軸向的水位，產生感測訊號。根據感測訊號，取得投影機於軸向的傾斜角度。根據傾斜角度，校正投影機在軸向的傾斜角度。

本發明另一實施例描述了一種投影機，包含容置槽、感測器、記憶體、校正裝置及處理器。容置槽用以容置流體，感測器設置於容置槽內，用以依據流體的水位產生感測訊號。記憶體儲存有查詢表，查詢表包含感測訊號與投影機於軸向之傾斜角度的對應關係。校正裝置用以校正傾斜角度。處理器電連接於感測器、記憶體及校正裝置，其中感測器產生感測訊號後，感測器將感測訊號傳至處理器中，處理器根據感測訊號，透過查詢表取得投影機於軸向的傾斜角度，並控制校正裝置根據傾斜角度對投影機於軸向上進行校正。

100‧‧‧投影機

10‧‧‧容置槽

11‧‧‧感測器

12‧‧‧處理器

13‧‧‧記憶體

14‧‧‧校正裝置

H_L、H_R、H_F、H_B‧‧‧水位高度

L‧‧‧水平面

F、F₁、F₂‧‧‧浮球

R、R₁、R₂‧‧‧可變電阻

P1至P5‧‧‧時間點

A1至A5‧‧‧數值

S1至S5‧‧‧步驟

第1圖係為本發明實施例之投影機的元件方塊圖。

第2圖係為第1圖實施例之投影機感測左高右低之傾斜角度的示意圖。

第3圖係為第1圖實施例之投影機感測左低右高之傾斜角度的示意圖。

第4圖係為第1圖實施例之投影機同時感測二軸傾斜角度的示意圖。

第5圖係為第1圖實施例之投影機使用漸進式傾斜校正的示意圖。

第6圖係為第1圖實施例之投影機校正傾斜角度的流程圖。

第1圖係為本發明實施例之投影機100的元件方塊圖。如第1圖所示，投影機100包含容置槽10、感測器11、處理器12、記憶體13及校正裝置14。本實施例中的投影機100係考慮水冷式投影機，而容置槽10用以容置流體，以使投影機100經由水冷式循環降溫。容置槽10內的流體不限於純水，亦可為液態冷卻劑或液化氣體等。感測器11設置於容置槽10內，用以感測容置槽10內流體水位的變化，並產生對應的感測訊號。感測器11包含浮球F以及可變電阻R(示於第2圖)，浮球F用以反應容置槽10內的水位變化，而可變電阻R電性連接於浮球F，用以根據浮球F的高度產生對應的感測訊號。記憶體13儲存查詢表，而查詢表包含感測訊號與投影機100於第一軸向(左右軸向)及第二軸向(前後軸向)之傾斜角度的對應關係。校正裝置14用來校正投影機100於第一軸向及第二軸向之傾斜角度。處理器12電連接於感測器11、記憶體13及校正裝置14，用以根據感測器11產生的感測訊號，控制校正裝置14校正投影機100在兩個軸向上的傾斜角度。本實施例的處理器12可為邏輯控制單元(Logical Control Unit)、微處理器(Micro-Processor)、微控制單元(Micro-Control Unit)或任何具備運算能力之元件。雖然本實施例中的處理器12設置於投影機100內，然而本發明卻不限於此，其它實施例中的處理器12可為經由投影機100外部連網的處理器，甚至可為雲端機台上的處理裝置。本發明之投影機100透過容置槽10內流體的水位變化，取得投影機100的傾斜角度，並自動校正投影機100的傾斜角度。以下將詳細說明投影機100根據容置槽10內流體的水位變化取得機身傾斜角度的步驟，以及如何校正機身傾斜角度的流程。

第2圖係為第1圖實施例之投影機100感測左高右低之傾斜角度的示意圖，而第3圖係為第1圖實施例之投影機100感測右高左低之傾斜角度的示意圖。為了簡化說明，在此先考慮投影機100於第一軸向的左右傾斜狀況。在第2圖中，容置槽10的形狀為立方體，但本發明之容置槽的形狀可為任何形狀。當投影機的機身向右傾斜時，容置槽10內流體的水平面L仍會 平行於放置投影機100的地平面。在第2圖中，因投影機100為左高右低傾斜，故流體在容置槽10內右側面的水位高度H_R會比左側面的水位高度H_L要高，即H_R>H_L。在本實施例中，浮球F的密度會小於容置槽10內流體的密度，故浮球F將會漂浮在容置槽10內的流體上。若浮球F設置於容置槽10內的右側面時，則浮球F將反應流體於容置槽10內右側面的水位高度H_R。反之，若浮球F設置於容置槽10內的左側面時，則浮球F將反應流體於容置槽10內左側面的水位高度H_L。在本實施例中，容置槽10內用來反映第一軸向的水位高度只需利用一顆浮球F，其可設置於容置槽10內的左側面或右側面。然而，本發明之浮球F設置不限於容置槽10內左側面或右側面，亦可設置為容置槽10內任一側面。因容置槽10內流體的體積係為固定，當浮球F反應出容置槽10左側面的水位高度H_L時即可推出右側面的水位高度H_R，同理，當浮球F反應出容置槽10右側面的水位高度H_R時即可推出左側面的水位高度H_L。意即，取得容置槽10左側面的水位高度H_L或右側面的水位高度H_R即可滿足測量投影機100機身於第一軸向的左右傾斜狀況的充分統計條件(Sufficient Statistic Condition)。在本實施例中，當容置槽10右側的浮球F反應流體的水位高度H_R後，電連接於浮球F的可變電阻R之電阻值會發生變化，因而產生感測訊號S₁，並將感測訊號S₁傳至處理器12中。處理器12接收到感測訊號S₁後，會利用存於記憶體13內部的查詢表，取得投影機100於第一軸向上的傾斜角度。在第2圖中，投影機100於第一軸向上為左高右低的傾斜角度。處理器12取得第一軸向上的傾斜角度後，會控制校正裝置14根據第一軸向上的傾斜角度，將投影機100於進行校正。

在第3圖中，投影機100於第一軸向上係為左低右高之傾斜，而容置槽10中的可變電阻R及浮球F的功能同於第2圖所述之功能，在此不再贅述。而第3圖與第2圖中投影機100於第一軸向上的傾斜角度不同，所導致的差異為容置槽10左側面的水位高度H_L與右側面的水位高度H_R之關係與第2圖中相較為相反。在第3圖中，投影機100以左低右高傾斜，則容置 槽10左側面的水位高度H_L會比右側面的水位高度H_R要高，即H_L>H_R。此時，當處理器12會接收到電連接於浮球F的可變電阻R產生的感測訊號S₁後，會透過查詢表取得投影機100於第一軸向上左低右高的傾斜角度，再透過校正裝置14於第一軸向上對投影機100進行傾斜校正。

雖然本實施例描述了投影機100感測第一軸向上傾斜角度的方法及校正裝置14根據傾斜角度校正投影機100的功能，但本發明卻不以此為限。在其它實施例中，投影機100將同時考慮第一軸向(左右軸向)上的傾斜角度以及第二軸向(前後軸向)上的傾斜角度。第4圖描述了第1圖實施例之投影機100同時感測二軸傾斜角度的示意圖。在第4圖中，容置槽10中包含了用以偵測第一軸向之流體高度的第一浮球F₁以及用以偵測第二軸向之流體高度的第二浮球F₂。第一浮球F₁反應第一軸向中右側面的水位高度H_R，以及處理器12處理第一軸向上的傾斜角度之原理及步驟已於第2圖及第3圖說明，在此不再贅述。第二浮球F₂反應第二軸向的水位高度，以及處理器12處理第二軸向上的傾斜角度之原理類似於第2圖及第3圖的描述，其差別在於第二浮球F₂反應了容置槽10前側面的水位高度H_F或後側面的水位高度H_B。在此實施例中，處理器12會接收到電連於浮球F₁的可變電阻R₁之電阻值變化所產生的感測訊號S₁，而處理器12亦會接收到電連於浮球F₂的可變電阻R₂之電阻值變化所產生的感測訊號S₂。處理器12接收到感測訊號S₁及感測訊號S₂後，會利用存於記憶體13內部的查詢表，分別取得投影機100於第一軸向上及第二軸向上的傾斜角度。處理器12取得第一軸向上及第二軸向上的傾斜角度後，會控制校正裝置14根據第一軸向上及第二軸向上的傾斜角度，將投影機100進行校正。以下將描述投影機100根據第一軸向上及第二軸向上的傾斜角度，控制校正裝置14對投影機100進行校正的步驟。

第5圖係為第1圖實施例之投影機100使用漸進式傾斜校正的示意圖。為了不失一般性，本實施例考慮校正裝置14以漸進式的方法校正投影機100的傾斜角度，而漸進式校正投影機100的傾斜角度係使用連續性的校 正，以使投影機100校正後的傾斜角度滿足預定範圍，流程詳述於下。在第4圖中，X軸表示處理器12取得第一軸向(或第二軸向)上的傾斜角度，Y軸為時間軸。傾斜角度於時間點P1的數值為A1，於時間點P2的數值為A2，於時間點P3的數值為A3，於時間點P4的數值為A4，於時間點P5的數值為A5。在本實施例中，若考慮投影機100進行一次成功的傾斜校正，則傾斜角度隨時間的函數值變化將為收斂(Convergence)。在時間點P1時，處理器12控制校正裝置14根據偵測出的傾斜角度對投影機100進行校正。投影機100在時間點P1至時間點P2間進行校正操作後，在時間點P2仍存在一個數值為A2的傾斜角度，處理器12比較傾斜角度於時間點P1及時間點P2的數值後，判定數值A1與數值A2不相等，且數值A2不在預定範圍內，故表示投影機100的傾斜角度隨時間的函數值變化尚未收斂，且於時間點P2的校正角度仍具有高誤差值，因此處理器12於時間點P2後將對投影機100繼續校正。投影機100在時間點P2至時間點P3間再次進行校正操作後，於時間點P3仍存在一個數值為A3的傾斜角度，處理器12比較傾斜角度於時間點P2及時間點P3的數值後，判定數值A3與數值A2不相等，且數值A3不在預定範圍內，表示投影機100的傾斜角度隨時間的函數值變化仍尚未收斂，且於時間點P3的校正結果仍具有高誤差值，因此處理器12於時間點P3後將會對投影機100繼續校正。依此類推，當投影機100在時間點P4至時間點P5間進行校正操作後，處理器12比較傾斜角度於時間點P4及時間點P5的數值後，判定數值A5與數值A4近乎相等，且數值A5在預定範圍內，表示投影機100的傾斜角度隨時間的函數值變化已經收斂，且於時間點P5的校正結果之誤差值在可接受的範圍，因此處理器12將會停止對投影機100繼續校正。

第6圖係為第1圖實施例之投影機100校正傾斜角度的流程圖。在第5圖中，投影機100校正傾斜角度的方法包含步驟S1至步驟S5，如下：S1：感測器11根據投影機100中容置槽10內的流體在第一軸向的水位高度H_R或H_L，產生感測訊號S₁，並根據投影機100中容置槽10內的 流體在第二軸向的水位高度H_F或H_B，產生感測訊號S₂；S2：處理器12根據感測訊號S₁及感測訊號S₂，利用查詢表分別產生第一軸向及第二軸向上的傾斜角度；S3：處理器12操作校正裝置14，依據第一軸向及第二軸向上的傾斜角度對投影機100進行校正；S4：處理器12檢查傾斜角度隨時間的函數值變化是否收斂，及校正後的傾斜角度是否落於預定範圍內；及S5：若傾斜角度隨時間的函數值變化為收斂，且校正後的傾斜角度落於預定範圍內，則處理器12將會結束對投影機100的校正程序。

藉由上述步驟S1至步驟S5之校正流程，投影機100將由原本較大的傾斜角度校正為可接收範圍的傾斜角度，且步驟S1至步驟S5係為全自動化的校正，使用者不需要對投影機100執行校正角度重置的行為。

綜上所述，本發明揭露一種投影機及其校正機身傾斜角度方法，其觀念為利用投影機內部容置槽內流體水平面與地平線平行的特性，將容置槽側邊與水平面的高度差轉換為投影機機身與地平線的傾斜角度。再依據傾斜角度使用校正裝置逐步校正。因此，相較於傳統投影機需要角度感測器或是重力感測器(G-Sensor)等裝置偵測傾斜角度，本發明之投影機不需要額外昂貴且需要重置的裝置，即可以全自動化的程序使投影機獲得高準確度之傾斜角度的校正。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

100‧‧‧投影機

10‧‧‧容置槽

11‧‧‧感測器

12‧‧‧處理器

13‧‧‧記憶體

14‧‧‧校正裝置

Claims (10)

1. 一種投影機的校正方法，包含：一第一感測器根據該投影機中一容置槽內的一流體在一第一軸向的一第一水位，產生一第一感測訊號；根據該第一感測訊號，取得該投影機於該第一軸向的一第一傾斜角度；及根據該第一傾斜角度，校正該投影機在該第一軸向的該第一傾斜角度。
2. 如請求項1所述之方法，其中該第一感測訊號係為一電阻值訊號。
3. 如請求項1所述之方法，其中該第一感測器根據該投影機中該容置槽內的該流體在該第一軸向的該第一水位，產生該第一感測訊號包含：使用一第一浮球以反應該容置槽於該第一軸向的一水位變化；及該第一感測器根據該浮球的一高度使一第一可變電阻產生該第一感測訊號。
4. 如請求項1所述之方法，其中根據該第一傾斜角度，校正該投影機在該第一軸向的該第一傾斜角度包含：根據該第一傾斜角度，將該投影機於該第一軸向以一第一角度校正； 該投影機以該第一角度校正後，感測該流體在該第一軸向的一第三水位，並依該第三水位產生一第三感測訊號；及根據該第三感測訊號，取得該投影機於該第一軸向的一第三傾斜角度；其中若該第三傾斜角度在一預定範圍內，停止該投影機於該第一軸向的校正。
5. 如請求項1所述之方法，另包含：一第二感測器根據該投影機中該容置槽內的該流體在一第二軸向的一第二水位，產生一第二感測訊號；根據該第二感測訊號，取得該投影機於該第二軸向的一第二傾斜角度；及根據該第二傾斜角度，校正該投影機在該第二軸向的該第二傾斜角度；其中該第一軸向係垂直於該第二軸向。
6. 如請求項5所述之方法，其中該第二感測訊號係為一電阻值訊號。
7. 如請求項5所述之方法，其中該第二感測器根據該投影機中該容置槽內的該流體在該第二軸向的該第二水位，產生該第二感測訊號包含：使用一第二浮球以求得該容置槽於該第二軸向的一水位變化；及該第二感測器根據該浮球的一高度使一第二可變電阻產生該第二感測訊號。
8. 如請求項5所述之方法，其中該第二感測器根據該投影機中該容置槽內的該流體在該第二軸向的該第二水位，產生該第二感測訊號包含：根據該第二傾斜角度，將該投影機於該第二軸向以一第二角度校正；該投影機以該第二角度校正後，感測該投影機中該容置槽內的該流體在該第二軸向的一第四水位，並依該第四水位產生一第四感測訊號；及根據該第四感測訊號，取得該投影機於該第二軸向的一第四傾斜角度；其中若該第四傾斜角度在一預定範圍內，停止該投影機於該第二軸向的校正。
9. 一種投影機，包含：一容置槽，容置一流體；一感測器，設置於該容置槽內，用以依據該流體的一水位產生一感測訊號；一記憶體，儲存有一查詢表，該查詢表包含該感測訊號與該投影機於一軸向之一傾斜角度的對應關係；一校正裝置，用以校正該傾斜角度；及一處理器，電連接於該感測器、該記憶體及該校正裝置；其中該感測器產生該感測訊號後，該感測器將該感測訊號傳至處理器中，該處理器根據該感測訊號，透過該查詢表取得該投影機於該軸向的 該傾斜角度，並控制該校正裝置根據該傾斜角度對該投影機於該軸向上進行校正。
10. 如請求項9所述之投影機，其中該感測器包含：一浮球，用以反應該容置槽於該軸向的一水位變化；及一可變電阻，電性連接於該浮球，用以根據該浮球的一高度產生該感測訊號。