專利名稱：圖像投影方法、投影儀和計算機程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圖像投影方法，該方法可以在投影準備階段自動地變焦調(diào)整投影體(例如，屏幕)上所設(shè)置的投影區(qū)域內(nèi)所投影的圖像尺寸以符合投影區(qū)域的尺寸；還涉及通過這種圖像投影方法來投影圖像的投影儀；還涉及用于這種投影儀的控制電路的計算機程序或用于控制帶有通用計算機的投影儀的計算機程序。
背景技術(shù)：
根據(jù)一種用于將圖像投影到投影體(比如屏幕、白墻和白板)上的投影儀，作為投影準備，有必要先調(diào)節(jié)關(guān)于投影的多個設(shè)定項目，使得從該投影儀的設(shè)定位置處可以執(zhí)行恰當(dāng)?shù)耐队啊?br> 上述設(shè)定項目包括焦點調(diào)節(jié)、顏色校正、圖像尺寸調(diào)節(jié)(變焦調(diào)節(jié))、梯形失真校正等。根據(jù)上述設(shè)定項目中的變焦調(diào)節(jié)，通過基于投影儀到投影體(具體來講比如是屏幕)的距離(投影儀中的距離傳感器先獲得或測量了該距離)以及投影區(qū)域的尺寸(例如，屏幕的整個表面)或指定屏幕尺寸(參照專利文獻1、2、3和4)之間的關(guān)系來調(diào)節(jié)變焦函數(shù)，便可對投影圖像進行變焦處理。
另外，有一種投影儀，其配置可以使投影儀按順序地投影出與各調(diào)節(jié)項目有關(guān)的測試圖案圖像，成像裝置例如拍攝投影體上所投影的測試圖案圖像的狀態(tài)并將其往回反饋，進而執(zhí)行調(diào)節(jié)和校正(參照專利文獻5)。根據(jù)專利文獻5中的投影儀，在變焦調(diào)節(jié)的情況下，通過基于用戶指令或投影儀的自動決定來調(diào)節(jié)投影透鏡的變焦函數(shù)，進而對投影圖像進行變焦處理，使得投影體上所投影的用于尺寸調(diào)節(jié)的測試圖案圖像恰當(dāng)?shù)芈湓谕队皡^(qū)域內(nèi)。另外，根據(jù)該投影儀，穿過投影透鏡的透鏡中心的光軸通常偏離(并不匹配于)投影圖像的中心。另外，變焦調(diào)節(jié)通常是基于透鏡中心(光軸穿過該透鏡中心)來執(zhí)行的。
特開平3-215841號公報[專利文獻2]特開平6-27431號公報[專利文獻3]特開2000-81601號公報[專利文獻4]特開平5-323451號公報[專利文獻5]特開2000-241874號公報發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的問題根據(jù)專利文獻5中所揭示的常規(guī)投影儀的投影準備，投影區(qū)域(通常屏幕的整個表面作為投影體)的四個角的位置和待投影圖像的四個角的位置均由投影儀這一側(cè)來識別，并且待投影圖像的尺寸和梯形失真得到調(diào)節(jié)，使得待投影圖像的四個角與投影區(qū)域的四個角一致。根據(jù)這種調(diào)節(jié)，首先，執(zhí)行變焦調(diào)節(jié)操作，使得投影出的圖像大于投影區(qū)域的尺寸以便校正梯形失真(在原則上也可以使投影出的圖像較小，但下文會解釋為什么這不是較佳的)。然后，使上述狀態(tài)中的待投影圖像在尺寸方面不均等地減小，更具體地講，待投影圖像從投影體上實際被投影和被顯示的圖像的梯形失真狀態(tài)起開始進行反向變形，使得梯形失真得以校正，從而令待投影圖像的四個角與投影區(qū)域的四個角一致。
同時，因為通過變焦調(diào)節(jié)使圖像縮小/放大是一種由變焦調(diào)節(jié)透鏡實現(xiàn)的光學(xué)縮小/放大，所以盡管投影體上所投影的像素尺寸改變了，但是圖像質(zhì)量并不下降。然而，因為梯形失真校正是通過數(shù)字數(shù)據(jù)處理即數(shù)字變焦處理來執(zhí)行的，這種處理局部且非均等地使待投影圖像縮小/放大，所以圖像質(zhì)量會下降。因此，梯形失真校正時的圖像數(shù)字縮小/放大比例(變焦比例)越高，圖像質(zhì)量下降得越厲害，所以用于梯形失真校正的標準圖像的尺寸最好盡可能地接近于投影區(qū)域的尺寸。
圖10和圖11是示出了梯形失真校正之前和之后的狀態(tài)的示意圖。圖10示出了在梯形失真校正開始時變?yōu)闃藴实哪莻€圖像相對較小的情況(具體來講，它比作為投影區(qū)域的屏幕S的尺寸稍大一點)，而圖11則示出了在梯形失真校正開始時變?yōu)闃藴实哪莻€圖像相對較大的情況(具體來講，它比作為投影區(qū)域的屏幕S的尺寸大多了)。
在圖10(a)中，相對于屏幕S(屏幕S作為投影區(qū)域，將假定屏幕S的整個表面都是投影區(qū)域來進行描述)而言需要經(jīng)歷梯形失真校正的投影圖像PJ部分地接觸到屏幕S的輪廓并且比屏幕S稍大一點。另外，在圖11(a)中，相對于屏幕S而言需要經(jīng)歷梯形失真校正的投影圖像PJ完全處于屏幕S的輪廓以外，并且相當(dāng)大。因此，當(dāng)校正梯形失真使得投影圖像PJ的四個角與屏幕S的四個角一致時，投影圖像PJ從圖10(a)和11(a)所示狀態(tài)變?yōu)閳D10(b)和11(b)所示狀態(tài)的數(shù)字縮小比例(變焦比例)在圖10(b)所示情形中是相對較低的，而該比例在圖11(b)所示情形中則是相對較高的。
如上所述，因為圖10所示情形中用于梯形失真校正的數(shù)字變焦比例相對較低，所以圖像質(zhì)量沒有下降太多。然而，在圖11所示的情形中，用于梯形失真校正的數(shù)字變焦比例則相對較高，所以圖像質(zhì)量下降得相當(dāng)厲害。因此，在對投影圖像進行梯形失真校正的時候，當(dāng)投影圖像被投影到屏幕S(投影區(qū)域)上使得其基本尺寸大于屏幕S(投影區(qū)域)但盡可能地小時，因為并未過分地執(zhí)行用于梯形失真校正的數(shù)字圖像處理(縮小處理)，所以仍然可以投影出高質(zhì)量的圖像。
另外，當(dāng)在梯形失真校正時變?yōu)闃藴实哪莻€投影圖像所投影出的尺寸小于投影體上的投影區(qū)域時，或者當(dāng)投影圖像的四個角之一位于投影區(qū)域內(nèi)時，有必要整體地或至少在那個角的方向上放大待投影圖像。因此，在這種情況下，盡管該圖像不得不被數(shù)字放大，但是和數(shù)字縮小相比，就目前所知，圖像的數(shù)字放大伴有相當(dāng)大的圖像退化。在這一方面，當(dāng)通過數(shù)字變焦處理來執(zhí)行梯形失真校正時，變?yōu)樘菪问д嫘Ｕ龢藴实哪莻€投影圖像最好在某種程度上大于投影區(qū)域，即最好是縮小圖像的尺寸。
按常規(guī)，根據(jù)專利文獻5所揭示的技術(shù)，在自動執(zhí)行投影圖像的變焦調(diào)節(jié)之后，通過比較投影圖像的縱向和橫向中相對的幾個邊的長度、傾斜度等，梯形失真得到了校正。因此，當(dāng)根據(jù)專利文獻5中所揭示的發(fā)明來校正梯形失真時，通過光學(xué)變焦進行的圖像縮小/放大以及通過數(shù)字圖像處理進行的圖像縮小/放大之間的上述關(guān)系未被考慮。
本發(fā)明正是在看到上述諸多問題的情況下得以產(chǎn)生的，并且本發(fā)明的目的在于提供一種圖像投影方法，在該方法中，投影區(qū)域上的投影圖像的尺寸可以得到調(diào)節(jié)(即變焦)，從而盡可能地抑制梯形失真校正時的圖像退化；本發(fā)明的目的還在于提供用這種圖像投影方法來投影圖像的投影儀。另外，本發(fā)明的另一個目的是將圖像投影到投影區(qū)域上，同時保持用這種圖像投影方法投影出的圖像的長寬比；以及用這種投影方法投影出圖像的投影儀。
此外，本發(fā)明的另一個目的是，提供一種用于投影儀的控制電路以實現(xiàn)上述投影儀的計算機程序。
解決問題的手段[*原始權(quán)項1]根據(jù)本發(fā)明用于解決上述問題的圖像投影方法是這樣一種圖像投影方法使空間光調(diào)制裝置根據(jù)表示待投影到矩形投影區(qū)域上的矩形投影圖像的信息來產(chǎn)生調(diào)制光，在使投影透鏡能夠以光學(xué)方式縮小/放大該圖像時投射出由所述空間光調(diào)制裝置產(chǎn)生的調(diào)制光；通過使所述空間光調(diào)制裝置根據(jù)表示從所述矩形投影圖像變形而成的圖像的信息來產(chǎn)生調(diào)制光，從而投影出圖像以使其變?yōu)樗鐾队皡^(qū)域上的矩形圖像，其特征在于，基于所述投影區(qū)域的四個角的位置以及投射出的投影圖像的四個角的位置之間的相對位置關(guān)系，獲取為使所述投影圖像的四個角與所述投影區(qū)域的四個角一致所必需的所述投影透鏡的縮小/放大比例。
另外，根據(jù)本發(fā)明用于解決上述問題的投影儀是這樣一種投影儀，它包括空間光調(diào)制裝置，它根據(jù)表示待投影到矩形投影區(qū)域上的矩形投影圖像的信息來產(chǎn)生調(diào)制光；投影透鏡，它將所述空間光調(diào)制裝置所產(chǎn)生的調(diào)制光投射到所述矩形投影區(qū)域上；以及光學(xué)變焦裝置，它通過控制所述投影透鏡以光學(xué)方式縮小/放大所述投影圖像；并且通過使所述空間光調(diào)制裝置根據(jù)表示從所述矩形投影圖像變形而成的圖像的信息來產(chǎn)生調(diào)制光，從而投影出圖像以使其變?yōu)樗鐾队皡^(qū)域上的矩形圖像，其特征在于，所述投影儀還包括縮小/放大比例計算裝置，它基于所述投影區(qū)域的四個角的位置以及投射出的投影圖像的四個角的位置之間的相對位置關(guān)系，獲取為使所述投影圖像的四個角與所述投影區(qū)域的四個角一致所必需的、由所述光學(xué)變焦裝置執(zhí)行的投影圖像縮小/放大的比例。
根據(jù)本發(fā)明的圖像投影方法和投影儀，基于所述投影區(qū)域的四個角的位置以及投射出的投影圖像的四個角的位置之間的相對位置關(guān)系，獲得了為使所述投影圖像的四個角與所述投影區(qū)域的四個角一致所必需的、由所述投影透鏡執(zhí)行的縮小/放大比例。
另外，根據(jù)本發(fā)明的圖像投影方法是這樣一種圖像投影方法使空間光調(diào)制裝置根據(jù)表示待投影到矩形投影區(qū)域上的矩形投影圖像的信息來產(chǎn)生調(diào)制光，在使投影透鏡能夠以光學(xué)方式縮小/放大該圖像時投射出由所述空間光調(diào)制裝置產(chǎn)生的調(diào)制光；通過使所述空間光調(diào)制裝置根據(jù)表示從所述矩形投影圖像變形而成的圖像的信息來產(chǎn)生調(diào)制光，從而投影出圖像以使其變?yōu)樗鐾队皡^(qū)域上的矩形圖像，其特征在于，還包括基于所述投影區(qū)域的四個角的位置以及投射出的投影圖像的四個角的位置之間的相對位置關(guān)系，獲取為使所述投影圖像的四個角與所述投影區(qū)域的四個角一致所必需的所述投影透鏡的縮小/放大比例；以及計算在所述空間光調(diào)制裝置上所述矩形投影圖像的變形量，從而使得由所述投影透鏡根據(jù)所獲得的縮小/放大比例進行縮小/放大之后投射出的投影圖像的四個角與所述矩形投影區(qū)域的四個角一致。
此外，根據(jù)本發(fā)明的投影儀是這樣一種投影儀，它包括空間光調(diào)制裝置，它根據(jù)表示待投影到矩形投影區(qū)域上的矩形投影圖像的信息來產(chǎn)生調(diào)制光；投影透鏡，它將所述空間光調(diào)制裝置所產(chǎn)生的調(diào)制光投射到所述矩形投影區(qū)域上；以及光學(xué)變焦裝置，它通過控制所述投影透鏡以光學(xué)方式縮小/放大所述投影圖像；并且通過使所述空間光調(diào)制裝置根據(jù)表示從所述矩形投影圖像變形而成的圖像的信息來產(chǎn)生調(diào)制光，從而投影出圖像以使其變?yōu)樗鐾队皡^(qū)域上的矩形圖像，其特征在于，還包括縮小/放大比例計算裝置，它基于所述投影區(qū)域的四個角的位置以及投射出的投影圖像的四個角的位置之間的相對位置關(guān)系，獲取為使所述投影圖像的四個角與所述投影區(qū)域的四個角一致所必需的、由所述光學(xué)變焦裝置執(zhí)行的投影圖像縮小/放大的比例；以及計算裝置，用于計算所述空間光調(diào)制裝置上的所述矩形投影圖像的變形量，從而使得由所述投影透鏡根據(jù)所獲得的縮小/放大比例進行縮小/放大之后投射出的投影圖像的四個角與所述矩形投影區(qū)域的四個角一致。
根據(jù)本發(fā)明的圖像投影方法和投影儀，基于所述投影區(qū)域的四個角的位置以及投射出的投影圖像的四個角的位置之間的相對位置關(guān)系，獲得了為使所述投影圖像的四個角與所述投影區(qū)域的四個角一致所必需的、由所述投影透鏡執(zhí)行的縮小/放大比例；并且計算出所述空間光調(diào)制裝置中的所述投影圖像的變形量，從而使得由所述投影透鏡根據(jù)所述縮小/放大比例進行縮小/放大之后投射出的投影圖像的四個角與所述投影區(qū)域的四個角一致。
另外，本發(fā)明的上述圖像投影方法之一的特征在于，還包括用成像裝置拍攝包括所述投影圖像的四個角的位置和所述投影區(qū)域的四個角的位置的圖像，其中所述投影圖像是當(dāng)所述空間光調(diào)制裝置根據(jù)表示未變形的所述投影圖像的信息產(chǎn)生調(diào)制光并且通過所述投影透鏡將所述空間光調(diào)制裝置產(chǎn)生的調(diào)制光投影到所述投影區(qū)域上時的投影圖像；從所述成像裝置所拍攝的圖像中，將所述投影區(qū)域的四個角的位置和所述投影圖像的四個角的位置指定到所述成像裝置中設(shè)置的坐標系上；基于所述成像裝置中設(shè)置的坐標系上所指定的所述投影圖像的四個角的位置與所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系之間的關(guān)系，將所述成像裝置中設(shè)置的坐標系上所指定的所述投影區(qū)域的四個角的位置變換成所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上的各個位置；以及基于已被變換成所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上的各個位置的、所述投影區(qū)域的四個角的位置，獲取所述投影透鏡的縮小/放大比例。
此外，本發(fā)明的上述投影儀之一的特征在于，還包括成像裝置，用于拍攝包括所述投影圖像的四個角的位置和所述投影區(qū)域的四個角的位置的圖像，其中所述投影圖像是當(dāng)所述空間光調(diào)制裝置根據(jù)表示未變形的所述投影圖像的信息產(chǎn)生調(diào)制光并且通過所述投影透鏡將所述空間光調(diào)制裝置產(chǎn)生的調(diào)制光投影到所述投影區(qū)域上時的投影圖像；指定裝置，用于從所述成像裝置所拍攝的圖像中，將所述投影區(qū)域的四個角的位置和所述投影圖像的四個角的位置指定到所述成像裝置中設(shè)置的坐標系上；坐標系變換裝置，用于基于所述成像裝置中設(shè)置的坐標系上所指定的所述投影圖像的四個角的位置與所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系之間的關(guān)系，將所述成像裝置中設(shè)置的坐標系上所指定的所述投影區(qū)域的四個角的位置變換成所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上的各個位置；以及縮小/放大比例計算裝置，用于基于已被變換成所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上的各個位置的、所述投影區(qū)域的四個角的位置，獲取所述投影透鏡的縮小/放大比例。
根據(jù)上述本發(fā)明的圖像投影方法和投影儀，所述空間光調(diào)制裝置根據(jù)表示未變形的投影圖像的信息而產(chǎn)生的調(diào)制光通過投影透鏡被投影到所述投影區(qū)域上，并且從所述成像裝置所拍攝的圖像中，將所述投影區(qū)域的四個角的位置和所述投影圖像的四個角的位置指定到所述成像裝置中設(shè)置的坐標系上。然后，基于所述成像裝置中設(shè)置的坐標系上所指定的所述投影圖像的四個角的位置與所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系之間的關(guān)系，將所述成像裝置中設(shè)置的坐標系上所指定的所述投影區(qū)域的四個角的位置變換成所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上的各個位置，并且基于所述投影區(qū)域四個角的變換后的位置，獲取所述投影透鏡的縮小/放大比例[*原始權(quán)項4]另外，本發(fā)明的上述圖像投影方法之一的特征在于，還包括在所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上設(shè)定一個目標框，用于以最小尺寸來投射所述投影圖像，其中包括已變換成所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上的各個位置的、所述投影區(qū)域的四個角的位置；以及根據(jù)所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系的尺寸與所設(shè)置的目標框的尺寸之間的比例，獲取所述投影透鏡的縮小/放大比例。
另外，本發(fā)明的上述投影儀之一的特征在于，還包括目標框設(shè)定裝置，用于在所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上設(shè)定一個目標框，從而以最小尺寸來投射所述投影圖像，其中包括已變換成所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上的各個位置的、所述投影區(qū)域的四個角的位置；其中所述縮小/放大比例計算裝置根據(jù)所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系的尺寸與所述目標框設(shè)定裝置所設(shè)置的所述目標框的尺寸之間的比例，獲取所述投影透鏡的縮小/放大比例。
根據(jù)本發(fā)明的上述圖像投影方法和投影儀，在所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上設(shè)定一個目標框，用于以最小尺寸來投射所述投影圖像，其中包括已變換成所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上的各個位置的、所述投影區(qū)域的四個角的位置，并且根據(jù)所設(shè)置的目標框的尺寸相對于所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系的尺寸的比例，獲取所述投影透鏡的縮小/放大比例。
另外，本發(fā)明的上述圖像投影方法之一的特征在于，所述目標框的設(shè)置過程是像下述這樣執(zhí)行的在所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上設(shè)定具有最小尺寸的矩形第一目標框，其中包括已變換成所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上的各個位置的、所述投影區(qū)域的四個角的位置；以及基于所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上的所述第一目標框的位置，在所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上設(shè)定其長寬比與所述投影圖像相同的第二目標框。
另外，本發(fā)明的上述投影儀之一的特征在于，所述目標框設(shè)定裝置包括用于在所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上設(shè)定具有最小尺寸的矩形第一目標框的裝置，所述矩形第一目標框包括已變換成所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上的各個位置的、所述投影區(qū)域的四個角的位置；以及用于基于由所述裝置在所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上設(shè)置的所述第一目標框的位置而在所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上設(shè)定其長寬比與所述投影圖像相同的第二目標框的裝置。
根據(jù)本發(fā)明的上述圖像投影方法和投影儀，首先，在所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上設(shè)定具有最小尺寸的矩形第一目標框，其中包括已變換成所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上的各個位置的、所述投影區(qū)域的四個角的位置；然后，基于所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上的所述第一目標框的位置，在所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上設(shè)定其長寬比與所述投影圖像相同的第二目標框。
另外，本發(fā)明的上述圖像投影方法之一的特征在于，基于所述成像裝置中所設(shè)置的坐標系上所指定的所述投影圖像的四個角的位置與所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上的所述投影圖像的四個角的位置之間的關(guān)系，通過使用二維投影變換，來執(zhí)行所述成像裝置中所設(shè)置的坐標系上所指定的所述投影區(qū)域的四個角的位置變換到所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上各個位置的變換過程。
另外，本發(fā)明的上述投影儀之一的特征在于，所述坐標系變換裝置基于所述成像裝置中所設(shè)置的坐標系上所指定的所述投影圖像的四個角的位置與所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上的所述投影圖像的四個角的位置之間的關(guān)系，通過使用二維投影變換，將所述成像裝置中所設(shè)置的坐標系上所指定的所述投影區(qū)域的四個角的位置變換成所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上的各個位置。
根據(jù)本發(fā)明的上述圖像投影方法和投影儀，基于所述成像裝置中所設(shè)置的坐標系上所指定的所述投影圖像的四個角的位置與所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上的所述投影圖像的四個角的位置之間的關(guān)系，通過使用二維投影變換，來執(zhí)行將所述成像裝置中所設(shè)置的坐標系上所指定的所述投影區(qū)域的四個角的位置變換成所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上的各個位置的變換過程。
此外，本發(fā)明的投影儀是這樣一種投影儀，它包括空間光調(diào)制裝置，它根據(jù)表示待投影到矩形投影區(qū)域上的矩形投影圖像的信息來產(chǎn)生調(diào)制光；投影透鏡，它將所述空間光調(diào)制裝置所產(chǎn)生的調(diào)制光投射到所述矩形投影區(qū)域上；光學(xué)變焦裝置，它通過控制所述投影透鏡以光學(xué)方式縮小/放大所述投影圖像；并且基于所述投影區(qū)域的四個角的位置與投射出的投影圖像的四個角的位置之間的相對位置關(guān)系，獲取為使所述投影圖像的四個角與所述投影區(qū)域的四個角一致所必需的、由所述光學(xué)變焦裝置執(zhí)行的投影圖像縮小/放大的比例，以便通過使所述空間光調(diào)制裝置根據(jù)表示從所述矩形投影圖像變形而成的圖像的信息來產(chǎn)生調(diào)制光，進而投影出圖像以使其變?yōu)樗鐾队皡^(qū)域上的矩形圖像，并且其特征在于，包括用于使所述空間光調(diào)制裝置產(chǎn)生代表測試圖案的調(diào)制光并將其從所述投影透鏡投射到所述矩形投影區(qū)域上的裝置，其中所述測試圖案指出了所述矩形投影圖像的四個角；用于使所述成像裝置針對朝著所述矩形投影區(qū)域投射所述測試圖案時的狀態(tài)拍攝圖像的裝置；用于根據(jù)所述成像裝置所拍攝的圖像來檢測在所述成像裝置中所設(shè)置的坐標系上所述矩形投影區(qū)域的四個角的位置的裝置；用于根據(jù)所述成像裝置所拍攝的圖像來檢測在所述成像裝置中所設(shè)置的坐標系上所述投射出的測試圖案的四個角的位置的裝置；用于基于所述成像裝置中所設(shè)置的坐標系上所指定的所述投影圖像的四個角的位置與所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系之間的關(guān)系而將所述成像裝置中所設(shè)置的坐標系上所指定的所述投影區(qū)域的四個角的位置變換成所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上的各個位置的裝置；以及用于基于已變換成所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上的各個位置的、所述投影區(qū)域的四個角的位置來獲取所述投影圖像的縮小/放大比例的裝置。
根據(jù)本發(fā)明的投影儀，所述空間光調(diào)制裝置產(chǎn)生代表測試圖案的調(diào)制光并將其從所述投影透鏡朝著所述矩形投影區(qū)域投射，其中所述測試圖案指出了所述矩形投影圖像的四個角；并且根據(jù)所述成像裝置所拍攝的圖像來檢測在所述成像裝置中所設(shè)置的坐標系上所述矩形投影區(qū)域的四個角的位置以及所投射的測試圖案的四個角的位置。然后，基于所述成像裝置中所設(shè)置的坐標系上所指定的所述投影圖像的四個角的位置與所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系之間的關(guān)系，將所述成像裝置中所設(shè)置的坐標系上所指定的投影區(qū)域的四個角的位置變換成所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上的各個位置；并且基于所述投影區(qū)域的四個角的變換后的位置，來獲取所述投影圖像的縮小/放大比例。
另外，本發(fā)明的上述投影儀之一的特征在于，所述用于獲取縮小/放大比例的裝置包括用于在所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上設(shè)定具有最小尺寸的矩形第一目標框的裝置，所述矩形第一目標框包括已變換成所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上的各個位置的、所述投影區(qū)域的四個角的位置；以及用于基于所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上的所述第一目標框的位置而在所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上設(shè)定其長寬比與所述投影圖像相同的第二目標框的裝置。
根據(jù)本發(fā)明的上述投影儀，首先，在所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上設(shè)定具有最小尺寸的矩形第一目標框，其中包括已變換成所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上的各個位置的、所述投影區(qū)域的四個角的位置；然后，基于所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上的所述第一目標框的位置，在所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上設(shè)定其長寬比與所述投影圖像相同的第二目標框。
本發(fā)明的計算機程序是一種運行于計算機上的計算機程序，該計算機包括空間光調(diào)制裝置，它根據(jù)表示待投影到矩形投影區(qū)域上的矩形投影圖像的信息來產(chǎn)生調(diào)制光；投影透鏡，它將所述空間光調(diào)制裝置所產(chǎn)生的調(diào)制光投射到所述矩形投影區(qū)域上；以及光學(xué)變焦裝置，它通過控制所述投影透鏡以光學(xué)方式縮小/放大所述投影圖像；并且通過使所述空間光調(diào)制裝置根據(jù)表示從所述矩形投影圖像變形而成的圖像的信息來產(chǎn)生調(diào)制光，從而在所述投影區(qū)域上投影出矩形圖像，以便基于所述投影區(qū)域的四個角的位置以及所述投射出的投影圖像的四個角的位置之間的相對位置關(guān)系來獲取為使所述投影圖像的四個角與所述投影區(qū)域的四個角一致所必需的、由所述光學(xué)變焦裝置執(zhí)行的投影圖像縮小/放大的比例，并且其特征在于，包括使所述空間光調(diào)制裝置產(chǎn)生代表測試圖案的調(diào)制光并將其從所述投影透鏡朝著所述矩形投影區(qū)域投射的過程，其中所述測試圖案指出了所述矩形投影圖像的四個角；使所述成像裝置針對在所述矩形投影區(qū)域上投射所述測試圖案時的狀態(tài)拍攝圖像的過程；根據(jù)所述成像裝置所拍攝的圖像來檢測在所述成像裝置中所設(shè)置的坐標系上所述矩形投影區(qū)域的四個角的位置的過程；根據(jù)所述成像裝置所拍攝的圖像來檢測在所述成像裝置中所設(shè)置的坐標系上所述投射出的測試圖案的四個角的位置的過程；基于所述成像裝置中所設(shè)置的坐標系上所指定的所述投影圖像的四個角的位置與所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系之間的關(guān)系而將所述成像裝置中所設(shè)置的坐標系上所指定的所述投影區(qū)域的四個角的位置變換成所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上的各個位置的過程；以及基于已變換成所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上的各個位置的、所述投影區(qū)域的四個角的位置來獲取所述投影圖像的縮小/放大比例的過程。
根據(jù)本發(fā)明的計算機程序的控制，用于指出投影圖像的四個角的測試圖案朝著投影區(qū)域投射，并且成像裝置拍下了這種狀態(tài)。根據(jù)上述圖像來檢測在所述成像裝置中所設(shè)置的坐標系上所述矩形投影區(qū)域的四個角的位置和所投射的測試圖案的四個角的位置?；谒龀上裱b置中所設(shè)置的坐標系上所指定的所述投影圖像的四個角的位置與所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系之間的關(guān)系，將所述成像裝置中所設(shè)置的坐標系上所指定的投影區(qū)域的四個角的位置變換成所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上的各個位置?；谧儞Q后的投影區(qū)域的四個角的位置，來獲取所述投影圖像的縮小/放大比例。
本發(fā)明的上述計算機程序的特征在于，所述獲取縮小/放大比例的過程包括在所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上設(shè)定具有最小尺寸的矩形第一目標框的過程，所述矩形第一目標框包括已變換成所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上的各個位置的、所述投影區(qū)域的四個角的位置；以及基于所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上的所述第一目標框的位置而在所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上設(shè)定其長寬比與所述投影圖像相同的第二目標框的過程。
根據(jù)本發(fā)明的上述計算機程序，首先，在所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上設(shè)定具有最小尺寸的矩形第一目標框，其中包括已變換成所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上的各個位置的、所述投影區(qū)域的四個角的位置；然后，通過基于所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上的所述第一目標框的位置而在所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上設(shè)定其長寬比與所述投影圖像相同的第二目標框，便獲得了縮小/放大比例。
根據(jù)本發(fā)明的圖像投影方法和投影儀，自動地獲取使投影圖像的四個角與投影區(qū)域的四個角一致所必需的投影透鏡的縮小/放大比例。
另外，根據(jù)本發(fā)明的圖像投影方法和投影儀，自動地獲取使投影圖像的四個角與投影區(qū)域的四個角一致所必需的投影透鏡的縮小/放大比例，并且投射已按上述自動獲取的縮小/放大比例自動縮小/放大之后(以使投影圖像的四個角與投影區(qū)域的四個角一致)的投影圖像，便校正了梯形失真。
另外，根據(jù)本發(fā)明的上述圖像投影方法和投影儀，由空間光調(diào)制裝置根據(jù)表示未變形的投影圖像的信息而產(chǎn)生的調(diào)制光通過投影透鏡被投射到投影區(qū)域上，并且，通過根據(jù)成像裝置所拍攝的圖像在成像裝置中所設(shè)置的坐標系上指定投影區(qū)域的四個角的位置和投影圖像的四個角的位置，便自動地獲得了縮小/放大比例。
另外，根據(jù)本發(fā)明的上述圖像投影方法和投影儀，因為在空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上設(shè)定了用于投射投影圖像且具有最小尺寸的目標框，其中包括已變換成空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上的各個位置的、投影區(qū)域的四個角的位置，并且還執(zhí)行了圖像的光學(xué)縮小/放大，所以在梯形失真校正時圖像的數(shù)字縮小/放大可以最小化，從而使圖像退化可以最小化。
另外，根據(jù)本發(fā)明的上述圖像投影方法和投影儀，因為首先在空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上設(shè)定了第一目標框，然后，在空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上設(shè)定了其長寬比與投影圖像相同的第二目標框，所以可以在不改變長寬比的情況下投影出具有各種長寬比的投影圖像。
另外，根據(jù)本發(fā)明的上述圖像投影方法和投影儀，因為基于成像裝置中所設(shè)置的坐標系上所指定的投影圖像的四個角的位置與空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上的投影圖像之間的關(guān)系，通過使用二維投影變換，將成像裝置中所設(shè)置的坐標系上所指定的投影區(qū)域的四個角的位置變換成空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上的各個位置，所以到目前為止已知的方法都可以使用。
另外，根據(jù)本發(fā)明的投影儀，因為從成像裝置所拍攝的圖像中可以在成像裝置中所設(shè)置的坐標系上檢測到矩形投影區(qū)域的四個角的位置和投射出的測試圖案的四個角的位置，并且可以基于上述結(jié)果自動地獲取用于投影圖像的縮小/放大比例，所以可以自動地執(zhí)行用于使投影圖像的尺寸與投影區(qū)域一致的調(diào)節(jié)。
此外，根據(jù)本發(fā)明的上述投影儀，因為首先在空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上設(shè)定第一目標框，然后，基于空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上的第一目標框的位置，在空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上設(shè)定其長寬比與投影圖像相同的第二目標框，所以可以在不改變長寬比的情況下投射具有各種長寬比的投影圖像。
根據(jù)本發(fā)明的計算機程序，通過控制上述投影儀，或用通用計算機從外部控制投影儀，便可以實現(xiàn)上述圖像投影方法。


圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明一實施方式的投影儀的內(nèi)部配置示例的方框圖；圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的投影儀的投影設(shè)備中的空間光調(diào)制裝置(面板)的像素配置的示意圖；圖3是示出了在根據(jù)本發(fā)明的投影儀中用于變焦調(diào)節(jié)和梯形失真校正的測試圖案的示意圖；圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明的投影儀的遙控器的外觀的示意圖；圖5是示出了在照相機坐標系上的屏幕和投影圖像的狀態(tài)的示意圖；圖6是示出了用目前已知的二維投影變換將照相機坐標系上的屏幕的四個角的坐標值變換到面板坐標系這一狀態(tài)的示意圖；圖7是示出了基于面板坐標系上的屏幕的四個角的坐標值來設(shè)定第一目標框這一狀態(tài)的示意圖；圖8是示出了基于面板坐標系上所設(shè)定的第一目標框來設(shè)定第二目標框這一狀態(tài)的示意圖；圖9是示出了由系統(tǒng)控制單元執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的計算機程序以便于根據(jù)本發(fā)明的投影儀進行自動調(diào)節(jié)的處理步驟的流程圖；圖10是解釋常規(guī)問題的示意圖；以及圖11是解釋常規(guī)問題的示意圖。
1投影儀2投影透鏡3照相機單元8投影設(shè)備單元8A 空間光調(diào)制設(shè)備(面板)10 系統(tǒng)控制單元
10P 程序11 檢測單元12 操作單元25 測試圖案圖像25B (測試圖案圖像的)厚框架部分S屏幕TF1 第一目標框TF2 第二目標框具體實施方式
下文將參照顯示其最佳實施方式的附圖來描述本發(fā)明。圖1是根據(jù)本發(fā)明一實施方式的投影儀的內(nèi)部配置示例的方框圖。另外，盡管下文描述的是在根據(jù)本發(fā)明的投影儀中實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的圖像投影方法，但是，本發(fā)明的圖像投影方法還可以應(yīng)用于這樣一種情形，其中被配置成投影儀的設(shè)備、結(jié)合了投影儀功能的設(shè)備以及只具有投影出圖像的功能的投影儀都連接到個人計算機并由個人計算機控制。
根據(jù)本實施方式的投影儀1具有自動調(diào)節(jié)功能，該功能能夠自動地準備投影。更具體地講，自動調(diào)節(jié)功能包括這樣一種功能在投影準備時，從投影透鏡2將測試圖案圖像投影到投影體的屏幕S上，屏幕S上所投射的測試圖案圖像的狀態(tài)被照相機單元3拍下，并且基于投影區(qū)域的四個角和測試圖案圖像的四個角之間的相對位置關(guān)系(作為其結(jié)果而獲得)，作出像待投影圖像的尺寸、位置和梯形失真校正等投影準備。另外，盡管自動調(diào)節(jié)功能包括顏色調(diào)節(jié)、焦點調(diào)節(jié)等，但是因為它們與本發(fā)明沒有直接關(guān)系，所以將省略關(guān)于它們的描述。
另外，注意到，在本實施方式中，所有描述都基于這樣一種情況，即作為投影體的屏幕S的整個表面都被用作投影區(qū)域。因此，在這種情況下，屏幕S的四個角變?yōu)橥队皡^(qū)域的四個角。然而，當(dāng)投影體不是屏幕而是建筑物的墻面時，具有用戶想要的任何尺寸的、作為投影體的矩形區(qū)域可以被設(shè)置在墻面上作為投影區(qū)域(由繪制人員在墻面上畫出)，或者具有用戶想要的任何尺寸的矩形區(qū)域可以設(shè)置在白板上(用標記筆畫出)。此處，作為投影區(qū)域，重要的一點是，在根據(jù)本發(fā)明的投影儀的照相機單元3所拍攝的圖像中，其四個角都可以在照相機單元3所拍攝的圖像中檢測到，下文對此會給出描述，使得投影區(qū)域沒有必要被設(shè)置成矩形輪廓，并且它可以拍攝任何輪廓，只要該矩形的四個角的位置可以在如上所述照相機單元3所拍攝的圖像中檢測到就可以。
投影儀1包括外部連接單元4和圖像轉(zhuǎn)換單元5，在這兩個單元中主要執(zhí)行對從外部輸入的投影圖像的處理。投影儀1還包括顏色控制單元6、測試圖案圖像切換單元7、投影設(shè)備單元8、投影透鏡驅(qū)動單元9和投影透鏡2，在這些單元中主要執(zhí)行與投影有關(guān)的處理。此外，投影儀1包括照相機單元3和檢測單元11，在這兩個單元中主要執(zhí)行與自動調(diào)節(jié)功能有關(guān)的處理。此外，投影儀1包括操作單元12和遙控器20的遙控接收器單元13，作為接收用戶操作的裝置。另外，投影儀1的整個控制是由系統(tǒng)控制單元10執(zhí)行的。
外部連接單元4連接到用于輸出投影圖像的外部設(shè)備，并且輸入從外部設(shè)備中輸出的矩形圖像，并且將其發(fā)送到圖像轉(zhuǎn)換單元5。圖像轉(zhuǎn)換單元5基于系統(tǒng)控制單元10的控制來執(zhí)行像A/D轉(zhuǎn)換這樣所必需的轉(zhuǎn)換處理，并且將轉(zhuǎn)換后的圖像發(fā)送到投影設(shè)備單元8。
顏色控制單元6調(diào)節(jié)待投影圖像的顏色。更具體地講，顏色控制單元6基于系統(tǒng)控制單元10的控制來調(diào)節(jié)R(紅)G(綠)B(藍)三種顏色的平衡，以便對待投影圖像執(zhí)行顏色校正。另外，測試圖案圖像切換單元7基于系統(tǒng)控制單元10的控制，產(chǎn)生自動調(diào)節(jié)功能所必需的各種測試圖案，并且將它們作為測試圖案圖像發(fā)送到投影設(shè)備單元8。
投影設(shè)備單元8內(nèi)建了一個空間光調(diào)制裝置8a，用于以光學(xué)方式調(diào)制投影圖像(即待投影的圖像)的信息(數(shù)字圖像數(shù)據(jù))。因此，投影設(shè)備單元8用空間光調(diào)制裝置8a，以光學(xué)方式調(diào)制從圖像轉(zhuǎn)換單元5、測試圖案圖像切換單元7和系統(tǒng)控制單元10(下文會描述這幾個單元)處發(fā)送過來的各類圖像的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，并且產(chǎn)生調(diào)制光。由投影設(shè)備單元8的空間光調(diào)制裝置8a所產(chǎn)生的調(diào)制光透過投影透鏡2被投影到外部屏幕S上。結(jié)果，待投影的圖像被顯示在屏幕S上。
通常，使用液晶板或DMD(數(shù)字微鏡設(shè)備)作為空間光調(diào)制裝置8a。當(dāng)液晶板被用作空間光調(diào)制裝置8a時，通過從光源處發(fā)出光束，同時與待投影圖像的數(shù)字數(shù)據(jù)的點單元相對應(yīng)的各像素顯示出該圖像的每一個點，最終，用于顯示整個圖像的調(diào)制光被投射并且該圖像被顯示在屏幕S上。或者，當(dāng)DMD被用作空間光調(diào)制裝置8a時，通過反射來自光源的光束，同時切換與待投影圖像的數(shù)字數(shù)據(jù)的點單元相對應(yīng)的微鏡的反射角，待投影圖像由反射光(調(diào)制過的光)來整體代表，并且被投射并最終被顯示在屏幕S上。
另外，在本實施方式中，采用了將液晶板用作空間光調(diào)制裝置8a這樣的配置，待投影圖像被顯示在作為空間光調(diào)制裝置8a的液晶板上，當(dāng)來自光源的光束被發(fā)送到顯示圖像且該圖像由投影透鏡2投射時，該圖像被投射到屏幕S上。然而，如上所述，當(dāng)使用DMD時，通過切換與數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的像素相對應(yīng)的微鏡的反射角，圖像也是由整個反射光(調(diào)制后的光)來代表。因此，每個微鏡可以通過將其對應(yīng)于DMD中的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的點來加以指定，就像每個像素可以通過使其對應(yīng)于液晶板上的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的點來加以指定那樣。
圖2是示出了在投影設(shè)備單元8中由液晶板制成的空間光調(diào)制裝置8a(下文中簡稱為面板)的像素配置的示意圖。根據(jù)本實施方式的一個示例，面板8a包括矩形顯示區(qū)域，其中水平方向上設(shè)置了1024個像素而垂直方向上設(shè)置了768個像素，這符合XGA標準，在該區(qū)域上面板坐標系的x軸設(shè)置在水平方向上而其y軸設(shè)置在垂直方向上，其原點設(shè)置在左上角坐標值為(1，1)的像素處。因此，當(dāng)水平方向上和垂直方向上的每個像素所對應(yīng)的面板坐標系的坐標值從系統(tǒng)控制單元10被發(fā)送到投影設(shè)備單元8時，投影設(shè)備單元8基于面板坐標系的坐標值，在板坐標系上的面板8a的顯示區(qū)域中指定待顯示的圖像的位置和尺寸。例如，當(dāng)系統(tǒng)控制單元10指定“128”為水平方向上的坐標值且指定“128”為垂直方向上的坐標值時，投影設(shè)備單元8在從面板8a左上角處的原點起水平方向和垂直方向上第128個像素處顯示一個點。
另外，在將DMD用作空間光調(diào)制裝置8a的情況下，可以像使用上述液晶板的情形那樣類似的方式來設(shè)置面板坐標系。然而，如上所述，因為在本實施方式中采用了將液晶板用作空間光調(diào)制裝置8a這樣的配置，所以下面的描述都基于將液晶板用作空間光調(diào)制裝置8a這一配置。然而，關(guān)于將液晶板用作空間光調(diào)制裝置8a這種情形中的面板坐標系的概念基本上同樣適用于使用DMD的情形。
投影透鏡2(未示出)被配置成由多個透鏡構(gòu)成，其中除了用于放大從面板8a處發(fā)送過來的光束(調(diào)制后的光)并將其作為圖像投影到屏幕S上本來所必需的透鏡以外，還有變焦(圖像尺寸)調(diào)節(jié)透鏡、聚焦透鏡等。投影透鏡驅(qū)動單元9具有用于改變投影透鏡2中的變焦透鏡和聚焦透鏡的位置的致動器，還具有用于透鏡移動機構(gòu)(傾斜機構(gòu)，該機構(gòu)具有目前已知的配置)的致動器。因此，投影透鏡驅(qū)動單元9根據(jù)來自系統(tǒng)控制單元10的控制來驅(qū)動每個致動器，以執(zhí)行變焦調(diào)節(jié)、焦點調(diào)節(jié)和透鏡移動操作。
另外，圖1所示的照相機單元3在用于投影準備的自動調(diào)節(jié)時拍下屏幕S上所投影的各種測試圖案圖像，并且將所拍下的圖像發(fā)送到檢測單元11。另外，作為從投影儀1中投射出的測試圖案圖像，除了上述顏色校正測試圖案圖像和聚焦測試圖案圖像(未示出)以外，還準備了既可用于變焦調(diào)節(jié)又可用于梯形失真校正的測試圖案圖像25，圖3的示意圖示出了該測試圖案圖像25。測試圖案圖像25具有厚的框架測試圖案(下文中被稱為厚的框架部分25b)，25b設(shè)置在與待投影圖像的輪廓相對應(yīng)的周邊附近。另外，盡管該測試圖案圖像25的厚框架部分25b具有基本上與面板8a相同的長寬比，但是厚框架部分25b也可以根據(jù)具有各種長寬比的投影圖像而采用各種長寬比。
另外，因為通過使用用于顏色校正的測試圖案圖像和用于焦點調(diào)節(jié)的測試圖案圖像來進行的顏色校正和焦點調(diào)節(jié)都基本上與本發(fā)明無關(guān)，所以有關(guān)它們的描述將省略。
檢測單元11分析從照相機單元3處發(fā)送過來的所拍攝的圖像。該圖像分析是在照相機坐標系上執(zhí)行的。照相機坐標系被設(shè)置在照相機單元3上。更具體地講，照相機坐標系被設(shè)置在照相機單元3的成像場中。與上述空間光調(diào)制裝置8a中所設(shè)置的面板坐標系相似，它是這樣一個坐標系，其x軸被設(shè)置在水平方向上而其y軸被設(shè)置在垂直方向上，其原點位于照相機單元3的成像場中的左上角處。此處，注意到，照相機單元3的成像元件的面板(CCD面板)的左上角被實際地設(shè)置成照相機坐標系上的原點，這意味著照相機坐標被設(shè)置在照相機單元3所拍攝的圖像上。
因此，檢測單元11基于由照相機單元3按公知的方法拍攝的圖像，在照相機坐標系上檢測作為投影區(qū)域的屏幕S的四個角的位置的坐標值以及根據(jù)投影儀1在該點處的情況而被投射到圖3所示測試圖案圖像25的厚框架部分25b內(nèi)的圖像的四個角的位置的坐標值。當(dāng)檢測這些坐標值時，不用說，基于該結(jié)果，通過計算可以分別獲得屏幕S的梯形失真的狀態(tài)以及投影圖像PJ(測試圖案圖像25的厚框架部分25b)。檢測單元11將上述檢測到的結(jié)果發(fā)送到系統(tǒng)控制單元10。
投影儀1中所設(shè)置的操作單元12具有多個按鈕、開關(guān)等。當(dāng)用戶操作按鈕、開關(guān)等時，操作單元12接收到與被操作的按鈕、開關(guān)等有關(guān)的操作指令，并將其發(fā)送到系統(tǒng)控制單元10。另外，遙控接收器單元13接收來自遙控器20的操作信號并將其發(fā)送到系統(tǒng)控制單元10。圖4是示出了遙控器20的外觀的示意圖。如圖4所示，遙控器20具有上下左右選擇按鍵20a-20d和回車鍵20e以及多個其它的按鈕，并且使用了GUI，其中用戶可以使用選擇按鍵20a-20d以及回車鍵20e，從投影儀1所投射出的OSD(在屏幕顯示上)上的菜單圖像中所顯示的多個選項中選擇期望的選項。
另外，與遙控器20相似，在操作單元12中設(shè)置了上下左右選擇按鍵和回車鍵。因此，當(dāng)在操作單元12和遙控器20上執(zhí)行相同的操作時，相同的指令被發(fā)送到系統(tǒng)控制單元10。
用于控制上述各單元的系統(tǒng)控制單元10包括ROM 10a和RAM 10b。ROM10a預(yù)先存儲了用于定義由系統(tǒng)控制單元10執(zhí)行的控制內(nèi)容的程序10p(根據(jù)本發(fā)明的計算機程序)以及用于顯示各類測試圖案圖像(包括圖3所示的測試圖案圖像25和各類菜單圖像)的數(shù)據(jù)。RAM 10b暫時存儲在系統(tǒng)控制單元10的控制下所產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)。
下文詳細描述了根據(jù)本實施方式的投影儀1的系統(tǒng)控制單元10在自動調(diào)節(jié)時執(zhí)行的變焦調(diào)節(jié)。另外，示意性的過程如下。注意到，所有描述都基于屏幕S的整個表面如上所述作為投影區(qū)域這一情形。首先，在照相機坐標系上獲取面板(空間光調(diào)制裝置)8a中所設(shè)置的面板坐標系上的屏幕S的四個角的坐標值，即，基于作為投影區(qū)域的屏幕S的四個角的位置以及由照相機單元3所拍攝的圖像31上的投影圖像PJ的四個角的位置。此處，照相機坐標系上的投影圖像PJ的四個角對應(yīng)于面板8a的四個角。因此，當(dāng)通過公知的二維投影變換獲得了用于將照相機坐標系上的投影圖像PJ的四個角的位置變換成面板坐標的四個角的參數(shù)時，便可以將照相機坐標系上屏幕S的四個角的位置變換成面板坐標系上相應(yīng)的位置。
因此，基于面板坐標系上屏幕S的四個角的位置，可以設(shè)定矩形目標框(第一目標框TF1)，它在面板坐標系上圈住了屏幕S，即在面板坐標系(包括屏幕S)上該目標框TF1比屏幕S要大但其本身也盡可能地小。然后，在考慮到投影圖像的長寬比(基本上是指面板8a的長寬比)的情況下，在面板坐標系上設(shè)定包括第一目標框TF 1在內(nèi)的最終目標框(第二目標框TF2)。第二目標框TF2的尺寸就是投影圖像的尺寸，原先與面板8a的尺寸相同，即比屏幕S大，但本身盡可能變焦得較小。因此，根據(jù)第二目標框TF2的尺寸與面板8a的尺寸之比，投影透鏡2執(zhí)行光學(xué)變焦調(diào)節(jié)。結(jié)果，第二目標框TF2的四個角變?yōu)榕c面板8a的四個角相對應(yīng)的尺寸，并且根據(jù)第二目標框TF2的放大比例來放大面板坐標系上的屏幕S。然后，最終，執(zhí)行梯形失真校正，使得在面板坐標系上面板8a的四個角與放大后的屏幕S的四個角匹配。不必說，這些計算都是由控制單元10基于從檢測單元11針對照相機單元3所拍攝的圖像進行分析的結(jié)果中所獲取的各坐標值而進行的。
在下文中將詳細參照實際的數(shù)字示例(具體的示例)來描述上述過程。圖5是示出了在投影儀1的照相機單元3所拍攝的圖像上即在照相機坐標系上屏幕S和投影圖像PJ(具體地講，即測試圖案25的厚框架部分25b)的狀態(tài)的示意圖。在所拍攝的圖像31中，盡管測試圖案圖像25的厚框架部分25b(即投影圖像PJ的輪廓)幾乎是矩形的，但是屏幕S具有很大的梯形失真。此處，如上所述，因為穿過投影儀1的投影透鏡2的透鏡中心的光軸偏離(不匹配于)投影圖像的中心，所以面板坐標系上的坐標即焦點坐標被設(shè)置為FP。當(dāng)假定焦點坐標在y軸方向上(垂直方向上)的位置與面板8a在y軸方向上的長度之比是投影儀1的焦點坐標比“pjshiftratio”時，在具體的示例中其數(shù)值為“0.8838”。此處，注意到，在面板坐標系上x軸方向(水平方向)上焦點位置的坐標值是在面板8a的x軸方向長度的中心(參照圖2)。此外，當(dāng)假定在水平方向和垂直方向上面板8a的尺寸(PJ尺寸)即面板坐標系的尺寸分別是“pjw”和“pjh”時，在具體的示例中這些數(shù)值分別是“1024”和“768”(參照圖2)。此外，當(dāng)假定在水平方向和垂直方向上照相機尺寸即照相機坐標系的尺寸分別是“caw”和“cah”時，在具體的示例中它們的值分別是“320”和“240”(參照圖5)。
因此，在照相機坐標系上投影圖像PJ(具體來講，即測試圖案圖像25的厚框架部分25b)的四個角的坐標值按下文來定義，并且作為一個示例在圖5中示出了具體示例中各自的數(shù)值。
·在照相機坐標系上投影圖像PJ的四個角的坐標值(sx1，sy1)，(sx2，sy2)，(sx3，sy3)，(sx4，sy4)＝(85，57)，(236，57)，(265，193)，(79，190)此處，計算了用于二維投影變換的各個參數(shù)(矩形變換參數(shù)即從面板坐標系到照相機坐標系的變換參數(shù)，以及反向變換參數(shù)即從照相機坐標系到面板坐標系的變換參數(shù))。這種計算所必需的元素是照相機坐標系上標準化的尺寸(caw，cah)和照相機坐標系上投影圖像PJ的標準化偏移。此處，注意到，在照相機坐標系上投影圖像PJ的標準化偏移值分別是照相機坐標系上的坐標值(sx1，sy1)、(sx2，sy2)、(sx3，sy3)和(sx4，sy4)，在照相機坐標系上具體示例中的標準化尺寸(caw，cah)的具體數(shù)值是上述的“320”和“240”，而在照相機坐標系上具體示例中的投影圖像PJ的標準化偏移數(shù)值是上述的(85，57)、(236，57)、(265，193)、(79，190)。
從上述關(guān)系中可以獲得從面板坐標系到照相機坐標系的變換所用的常規(guī)變換參數(shù)(fa0，fb0，fc0，fa1，fb1，fa2，fb2)，具體示例中的各個數(shù)值是“-0.007”、“-0.014”、“0.3293”、“0.1793”、“-0.006”、“0”、“0.1747”。另外，相似的是，還可以獲得從照相機坐標系到面板坐標系的變換所用的反向變換參數(shù)(ra0，rb0，rc0，ra1，rb1，ra2，rb2)，并且在具體的示例中各個數(shù)值是“-0.001”、“-0.003”、“-0.031”、“-0.058”、“-0.002”、“0”、“-0.059”。另外，這些參數(shù)可以通過公知的二維投影變換而獲得。
然后，面板坐標系上的矩形框(即具有像素1024×768的面板8a的矩形尺寸)被變換到照相機坐標系。此處，當(dāng)假定面板坐標系上面板8a的四個角P1、P2、P3和P4(參照圖2)的坐標值分別是(pjlpx1，pjlpy1)、(pjlpx2，pjlpy2)、(pjlpx3，pjlpy3)和(pjlpx4，pjlpy4)時(參照圖6)，在具體的示例中各個數(shù)值是(0，0)、(1024，0)、(1024，768)和(0，768)。此處，注意到，pjw＝1024且pjh＝768。
然后，在面板坐標系上投影儀1的焦點位置的坐標FP(參照圖2和圖6)被變換成照相機坐標系上的坐標FC。此處，當(dāng)假定面板坐標系上焦點位置處的坐標值是FP＝(pjfox，pjfoy)時，因為x坐標值是面板尺寸“pjw”的中心，所以它是“pjw/2”，并且y坐標值是如上所述乘以焦點坐標比“pjshiftratio(＝0.8838)”的數(shù)值(即“pjh×pjshiftratio”)(參照圖6)。具體示例中的各個數(shù)值是“512”和“679”(該679只是方便計算，它實際上是678.76)。通過使用預(yù)先獲得的常規(guī)變換，已從面板坐標系上的焦點位置的坐標值(pjfox，pjfoy)＝(512，679)變換成照相機坐標系上的焦點位置FC處的坐標值(intpjfox，intpjfoy)的那些數(shù)值分別是“round(pjfox)″和“round(pjfoy)”。另外，在具體的示例中各數(shù)值是“171.2”和“175.3”(參照圖5)。
通過使用上述反向變換參數(shù)，照相機坐標系上屏幕S的四個角處的坐標值(sclpx1，sclpy1)、(sclpx2 sclpy2)、(sclpx3，sclpy3)和(sclpx4，sclpy4)即(116，68)、(200，84)、(220，180)和(113，68)被變換成面板坐標系上的坐標值(pjsx1，pjsy1)、(pjsx2 pjsy2)、(pjsx3，pjsy3)和(pjsx4，pjsy4)。在這種情況下，在具體的示例中各個數(shù)值是(183.7，65.9)、(667.5，159.2)、(780.4，701.1)和(188.6，709.8)(參照圖6)。
因此，如圖6所示，可以獲得面板坐標系上屏幕S的四個角的坐標值(pjsx1，pjsy1)、(pjsx2 pjsy2)、(pjsx3，pjsy3)和(pjsx4，pjsy4)與其大小和面板8相同的投影圖像的四個角的相對大小和相對位置關(guān)系。因此，根據(jù)這些結(jié)果，比屏幕S大(即包括屏幕S)但本身盡可能小的第一目標框TF1被設(shè)定在面板坐標系上(參照圖7)。此外，在考慮到待投影圖像的長寬比等因素的情況下，設(shè)定第二目標框TF2，該第二目標框TF2包括第一目標框TF1并且本身盡可能小(參照圖8)。因此，當(dāng)?shù)诙繕丝騎F2被設(shè)定在面板坐標系上時，第二目標框TF2的大小比上面板8a便得到了變焦比例。
另外，第一目標框TF1和第二目標框TF2都是矩形，它們的邊平行于面板坐標系上的面板坐標的x軸和y軸。原因在于，既然面板8a的輪廓對應(yīng)于投影圖像的原始輪廓，那么投影圖像的變焦就意味著其長寬比與面板8a相同的矩形是在面板坐標系上進行縮小/放大的。
此處，假定在面板坐標系上面板8a的上邊(y＝0)中的焦點位置FP的比例(shiffratio＝fdy1/(fdy1+fdy3)＝0.8841)是預(yù)定的數(shù)值。注意到，在面板坐標系上“fdy1”是從面板8a的上邊(y＝0)到y(tǒng)軸方向上的焦點位置FP的距離，而“fdy3”是面板坐標系上從焦點位置FP到y(tǒng)軸方向(垂直方向)上面板8a的下邊(y＝767)的距離，這在下文將進行詳細描述(參照圖6)。
因此，獲得了在面板坐標系上屏幕S的四個角的坐標值中的最小x坐標值、最大x坐標值、最小y坐標值和最大y坐標值。在具體的示例中，最小x坐標值是“pjsx1”，最大x坐標值是“pjsx3”，最小y坐標值是“pjsy1”，而最大y坐標值是“pjsy4”。因此，當(dāng)假定在面板坐標系上的第一目標框TF1的四個角的坐標值是(slargex1，slargey1)、(slargex2，slargey2)、(slargex3，slargey3)和(slargex4，slargey4)時，屏幕S的四個角的x坐標值中最小的x坐標值被選作“slargex1”(和“slargex4”)，而屏幕S的四個角的x坐標值中最大的x坐標值被選作“slargex2”(和“slargex3”)。此外，屏幕S的四個角的y坐標值中最小的y坐標值被選作“slargey1”(和“slargey2”)，而屏幕S的四個角的y坐標值中最大的y坐標值被選作“slargey3”(和“slargey4”)。在具體的示例中它們的計算表達和數(shù)值如下(參照圖7)。
slargex1(slargex4)＝如果(pjsx4＜pjsx1，pjsx4，pjsx1)＝183.72slargey1(slargey2)＝如果(pjsy1＜pjsy2，pjsy1，pjsy2)＝65.863slargex3(slargex2)＝如果(pjsx3＜pjsx2，pjsx2，pjsx3)＝780.44slargey3(slargey4)＝如果(pjsy3＜pjsy4，pjsy3，pjsy4)＝709.78當(dāng)由這些坐標值獲得的矩形被設(shè)置在面板坐標系上時，它在面板坐標系上圈定了屏幕S，即，這就是第一目標框TF1。
接下來，設(shè)定第二目標框TF2。首先，獲得第二目標框TF2的水平框，即橫向兩端處的x坐標值。計算出第一目標框TF1的左邊(離原點更近)的x坐標值(slargex1)與面板坐標系上的焦點位置之間的x方向距離“fdx1”以及右邊(離原點更遠)的x坐標值(slargex3)與焦點位置(x坐標值是pjforx)之間的x方向距離“fdx3”，并且兩者中較大的一個可以作為“maxfdx”。然后，通過使該數(shù)值翻倍，便獲得了水平方向?qū)挾取皊nw”，并且它關(guān)于第一目標框TF1的焦點位置對稱，這變?yōu)榈诙繕丝騎F2的水平方向上的臨時寬度。在具體的示例中它們的計算表達和數(shù)值如下(參照圖7)。
fdx1＝pjforx-slargex1＝328.28fdx3＝slargex3-pjforx＝268.44maxfdx＝如果(fdx1＞fdx3，fdx1，fdx3)此處，因為“fdx1”更大，所以maxfdx＝328.28。因此，在水平方向上以目標框TF1的焦點位置為中心的寬度“snw”變?yōu)閟nw＝maxfdx×2＝656.56.
接下來，獲得垂直框的y坐標值，即第二目標框TF2的垂直方向上的兩端。另外，當(dāng)假定投影圖像信息(具體來講，就是面板8a)的四個角的坐標值的最大和最小值分別是“avex1”、“avey1”、“avex3”和“avey3″時，在具體的示例中這些數(shù)值就是面板8a的分辨率，即“avex1”＝“avey1”＝“0”、“avex3”＝“1024”且“avey3”＝“768”。
此處，在具體的示例中，在面板坐標系上，在y軸方向(垂直方向)上從面板8a的上邊(y＝0)到焦點位置FP(y坐標值是pjfory＝679)的距離“fdy1”的值以及在y軸方向(垂直方向)上從焦點位置FP到面板8a的下邊(y＝767)的距離“fdy3”的值如下(參照圖7)。
fdy1＝pjfory-avey1＝679.0fdy3＝avey3-pjfory＝89另外，在面板坐標系上面板8a的上邊(y＝0)中的焦點位置FP的比例“shiftratio”表達如下。
shiftratio＝fdy1/(fdy1+fdy3)＝679.0/(679.0+89)＝0.8841接下來，面板坐標系上焦點位置的放大比例(第二目標框TF2的上邊和下邊與面板8a的上邊和下邊的比例)分別是來自焦點位置的上邊(原點那一側(cè))上的“fratioy1”以及下邊上的“fratioy3”，并且兩者之中較大的那一個作為最大放大比例“maxfratioy”。
fratioy1＝如果(fdy1＜0，-(avey1-slargey1)/fdy1，(avey1-slargey1)/fdy1))fratioy3＝如果(fdy3＞0，-(avey3-slargey3)/fdy3，(avey3-slargey3)/fdy3))maxfratioy＝如果(fratioy1＞fratioy3，fratioy1，fratioy3)另外，在具體的示例中“fratioy1”和“fratioy3”的數(shù)值是“-0.097”和“-0.654”，且最大的放大比例“maxfratioy”變?yōu)椤?0.097”。
當(dāng)像上文那樣獲得最大放大比例“maxfratioy”時，在面板坐標系上，從焦點位置FP朝上第二目標框TF2的目標高度“h1”以及從焦點位置FP朝下第二目標框TF2的目標高度“h2”都是按下文獲得的，并且第二TF2的上下水平框的y坐標值“fity1”和“fity3”以及第二目標框TF2的整個目標高度“snh”都是根據(jù)上述結(jié)果和面板坐標系上焦點位置FP的y坐標值之間的關(guān)系而獲得的。在具體的示例中它們的計算表達和數(shù)值如下(參照圖8)。
h1＝fdy1×(1+maxfratioy)＝613.14h2＝fdy3×(1+maxfratioy)＝80.367fity1＝pjfory-h1＝65.863fity3＝pjfory+h2＝759.37snh＝h1+h2＝693.5
此處，因為在具體的示例中作為“h1+h2”得到的“snh”的值等于具體示例中的“fity1”和“fity3”之間的差值(絕對值)，所以可以確定上述計算是正確的。
因此，因為獲得了水平方向上的臨時寬度“snw”以及第二目標框TF2的目標高度“snh”，所以通過使面板8a的長寬比與水平方向?qū)挾取皊nw”和目標高度“snh”中較大的那一個匹配，便最終設(shè)定了第二目標框TF2。此處，面板8a的長寬比是1024/768即1.3333...，并且通常設(shè)為4∶3。然而，當(dāng)面板8a的長寬比就是本實施方式的具體示例中的數(shù)值時，可以用實際使用的面板8a的長寬比來適當(dāng)?shù)貓?zhí)行下面的計算。此外，通過實際上將實際待投影的圖像的長寬比(與面板8a的長寬比不同)設(shè)為本實施方式中長寬比為4∶3的面板8a，便可以執(zhí)行下面的計算。
當(dāng)假定面板8a的長寬比是“aspratio(＝pjw/pjh)”時，在具體的示例中該數(shù)值變?yōu)椤?.333...”。此處，第二目標框TF2的實際長寬比暫時設(shè)置為由下式表示的“maxratioy”。
maxratioy＝(snh×(pjw/pjh)/snw結(jié)果，因為在具體的示例中“maxratioy”的數(shù)值是“1.4084”，所以通過使這些數(shù)值變?yōu)榈诙繕丝騀T2分別到“fitw”和“fith”的暫時設(shè)置水平方向?qū)挾取皊nw”和垂直方向高度“snh”中較大的一個，便獲得了面板8a的實際長寬比“aspratio”、fitw＝如果(maxratioy＜1，snw，snh×aspratio)fith＝如果(maxratioy＞1，snh，snw×aspratio)接下來，在面板坐標系上，獲得了垂直方向上的高度，這與來自焦點位置FP的上邊高度“fith1”和下邊高度“fith2”是分開獲得的。
fith1＝siftratio×fith
fith2＝fith-fith1根據(jù)上述結(jié)果，獲得了第二目標框TF2的實際坐標值。更具體地講，通過使面板坐標系上的焦點位置的坐標值(pjforx，pjfory)成為判據(jù)，便獲得了第二目標框TF2的四個角中離面板坐標系原點最近的角和最遠的角這兩個角的坐標值(epx1，epy1)和(epx3，epy3)，并且基于該結(jié)果來設(shè)定第二目標框TF2。
epx1＝pjforx-(fitw/2)epy1＝pjfory-fith1epx3＝pjforx+(fitw/2)epy3＝pjfory-fith2另外，在具體的示例中這些數(shù)值變?yōu)椤癳px1＝49.664”、“epy1＝65.863”、“epx3＝974.34”和“epy3＝759.37”。因此，在具體的示例中第二目標框TF2的四個角的最終坐標值的數(shù)值變?yōu)橄旅娴臉幼?參照圖8)。
(epx1，epy1)＝(49.664，65.863)(epx2，epy2)＝(974.34，65.863)(epx3，epy3)＝(974.34，759.37)(epx4，epy4)＝(49.664，759.37)最終，獲得了放大比例即變焦比例。更具體地講，根據(jù)面板8a的水平方向?qū)挾取癮vew＝1024”與第二目標框TF2的水平方向?qū)挾取癴itw”之間的差“diffzx”比上面板8a的水平方向?qū)挾取癮vew”的比例，便獲得了放大比例“zratio”。
diffzx＝fitw-avewzratio＝diffzx/avew因為在具體的示例中這些數(shù)值變?yōu)椤?99.33”和“-0097”并且在本實施方式中該尺寸被放大了“-0.097”倍或縮小了“0.097”倍(該尺寸變?yōu)樵汲叽绲?.903倍)。即，數(shù)值“-0.097”是變焦比例，通過該比例，上述尺寸從投影圖像的原始尺寸實際地變換而來。另外，當(dāng)像上文所述那樣獲得了變焦比例時，系統(tǒng)控制單元10向投影透鏡驅(qū)動單元9發(fā)出指令，并且投影透鏡2中內(nèi)建的變焦透鏡被驅(qū)動。
作為變焦調(diào)節(jié)的結(jié)果，因為第二目標框TF2的大小與面板8a的大小相匹配，所以接下來會校正梯形失真，使得在面板坐標系上面板8a的四個角與屏幕S的四個角一致。目前已知的技術(shù)都可以用在這種梯形失真校正中。
盡管系統(tǒng)控制單元10根據(jù)ROM 10a中所存儲的程序10p(根據(jù)本發(fā)明的計算機程序)來執(zhí)行上述處理過程，但是其過程將參照圖9所示流程圖進行描述。另外，下面的描述也是當(dāng)屏幕S的整個表面都被用作投影區(qū)域時的處理過程。
首先，用戶設(shè)置屏幕S前的投影儀1，并且操作操作單元12或遙控器20以向投影儀1發(fā)出指令，從而為投影準備進行自動調(diào)節(jié)。系統(tǒng)控制單元10觀察用于投影準備的自動調(diào)節(jié)的指令或其它指令是否被接受(步驟S 11)。當(dāng)除了用于投影準備的自動調(diào)節(jié)的指令之外的指令被接受時(步驟S11處的“否”)，系統(tǒng)控制單元10執(zhí)行與所接受的指令相對應(yīng)的處理過程(步驟S12)并且觀察接下來的指令是否被接受。當(dāng)用于投影準備的自動調(diào)節(jié)的指令被接受時(步驟S11處的“是”)，系統(tǒng)控制單元10開始上述變焦調(diào)節(jié)以及顏色校正和焦點調(diào)節(jié)等項目的自動調(diào)節(jié)(步驟S13)。另外，在下面的描述中將省略有關(guān)顏色校正和焦點調(diào)節(jié)的描述。
在開始自動調(diào)節(jié)時，系統(tǒng)控制單元10從照相機單元3所拍攝的圖像中檢測照相機坐標系上屏幕S的四個角的位置(坐標值)(步驟S14)，然后，檢測作為測試圖案的厚框架部分25b的四個角的位置(坐標值)以便檢測投影圖像框(步驟S15)，并且基于它們之間的位置關(guān)系，獲取在面板坐標系上屏幕S的四個角的位置(坐標值)(步驟S16)。
然后，系統(tǒng)控制單元10設(shè)置矩形第一目標框TF1，它比屏幕S大(即包括了屏幕S)但本身卻盡可能小，具體來講，它在面板坐標系上圈住了屏幕S(步驟S17)。當(dāng)設(shè)定第一目標框TF1時，系統(tǒng)控制單元10設(shè)定最小第二目標框TF2，它包括所設(shè)置的第一目標框TF1并且對應(yīng)于投影圖像的長寬比(步驟S18)。因此，當(dāng)設(shè)定第二目標框TF2時，系統(tǒng)控制單元10從所設(shè)置的第二目標框TF2的大小與面板8a的比例中獲得了變焦比例(步驟S19)。
當(dāng)像上文那樣獲得變焦比例時，系統(tǒng)控制單元10通過控制投影透鏡驅(qū)動單元9來移動投影透鏡2的變焦調(diào)節(jié)透鏡從而執(zhí)行變焦調(diào)節(jié)(步驟S20)。然后，在變焦調(diào)節(jié)之后，系統(tǒng)控制單元10執(zhí)行梯形失真校正以便匹配于面板8a的四個角，即面板坐標系上投影圖像的四個角匹配于面板坐標系上屏幕S的四個角(步驟S21)。
如上所述，當(dāng)系統(tǒng)控制單元10執(zhí)行ROM 10a中所存儲的程序10p時，投影圖像(具體地講，就是測試圖案圖像25的厚框架部分25b)以用于其后校正梯形失真的最佳變焦比例被自動地投影到屏幕S上。
另外，盡管在上述實施方式中第一目標框TF1和第二目標框TF2都是基于照相機單元3所拍攝的圖像來設(shè)定的，但是關(guān)于投影區(qū)域，在屏幕S的整個表面都被用作投影區(qū)域的情形中，當(dāng)屏幕S的四個角的位置被屏幕S四個角處所排列的光電二極管等光檢測傳感器檢測到時，例如，本發(fā)明可以應(yīng)用于這種情況。另外，當(dāng)投影體不是屏幕S(墻壁表面、白板等)時，與上文相似的是，當(dāng)像光電二極管這樣的光檢測傳感器排列在投影區(qū)域的四個角處時，本發(fā)明可以應(yīng)用于這種情況。
此外，盡管在上述實施方式中屏幕S(即投影體)的整個表面都被用作投影區(qū)域，但是投影區(qū)域可以被設(shè)置成其尺寸小于屏幕上或墻壁表面或白板上的屏幕輪廓的任何矩形。
權(quán)利要求
1.一種圖像投影方法使空間光調(diào)制裝置根據(jù)表示待投影到矩形投影區(qū)域上的矩形投影圖像的信息來產(chǎn)生調(diào)制光，在使投影透鏡能夠以光學(xué)方式縮小/放大該圖像時投射出由所述空間光調(diào)制裝置產(chǎn)生的調(diào)制光；通過使所述空間光調(diào)制裝置根據(jù)表示從所述矩形投影圖像變形而成的圖像的信息來產(chǎn)生調(diào)制光，從而投影出圖像以使其變?yōu)樗鐾队皡^(qū)域上的矩形圖像，其特征在于，基于所述投影區(qū)域的四個角的位置以及投射出的投影圖像的四個角的位置之間的相對位置關(guān)系，獲取為使所述投影圖像的四個角與所述投影區(qū)域的四個角一致所必需的所述投影透鏡的縮小/放大比例。
2.一種圖像投影方法使空間光調(diào)制裝置根據(jù)表示待投影到矩形投影區(qū)域上的矩形投影圖像的信息來產(chǎn)生調(diào)制光，在使投影透鏡能夠以光學(xué)方式縮小/放大該圖像時投射出由所述空間光調(diào)制裝置產(chǎn)生的調(diào)制光；通過使所述空間光調(diào)制裝置根據(jù)表示從所述矩形投影圖像變形而成的圖像的信息來產(chǎn)生調(diào)制光，從而投影出圖像以使其變?yōu)樗鐾队皡^(qū)域上的矩形圖像，其特征在于，還包括基于所述投影區(qū)域的四個角的位置以及投射出的投影圖像的四個角的位置之間的相對位置關(guān)系，獲取為使所述投影圖像的四個角與所述投影區(qū)域的四個角一致所必需的所述投影透鏡的縮小/放大比例；以及計算在所述空間光調(diào)制裝置上所述矩形投影圖像的變形量，從而使得由所述投影透鏡根據(jù)所獲得的縮小/放大比例進行縮小/放大之后投射出的投影圖像的四個角與所述矩形投影區(qū)域的四個角一致。
3.如權(quán)利要求1或2所述的圖像投影方法，其特征在于，還包括用成像裝置拍攝包括所述投影圖像的四個角的位置和所述投影區(qū)域的四個角的位置的圖像，其中所述投影圖像是當(dāng)所述空間光調(diào)制裝置根據(jù)表示未變形的所述投影圖像的信息產(chǎn)生調(diào)制光并且通過所述投影透鏡將所述空間光調(diào)制裝置產(chǎn)生的調(diào)制光投影到所述投影區(qū)域上時的投影圖像；從所述成像裝置所拍攝的圖像中，將所述投影區(qū)域的四個角的位置和所述投影圖像的四個角的位置指定到所述成像裝置中設(shè)置的坐標系上；基于所述成像裝置中設(shè)置的坐標系上所指定的所述投影圖像的四個角的位置與所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系之間的關(guān)系，將所述成像裝置中設(shè)置的坐標系上所指定的所述投影區(qū)域的四個角的位置變換成所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上的各個位置；以及基于已被變換成所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上的各個位置的、所述投影區(qū)域的四個角的位置，獲取所述投影透鏡的縮小/放大比例。
4.如權(quán)利要求3所述的圖像投影方法，其特征在于，還包括在所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上設(shè)定一個目標框，用于以最小尺寸來投射所述投影圖像，其中包括已變換成所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上的各個位置的、所述投影區(qū)域的四個角的位置；以及根據(jù)所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系的尺寸與所設(shè)置的目標框的尺寸之間的比例，獲取所述投影透鏡的縮小/放大比例。
5.如權(quán)利要求4所述的圖像投影方法，其特征在于，所述目標框的設(shè)置過程是像下述這樣執(zhí)行的在所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上設(shè)定具有最小尺寸的矩形第一目標框，其中包括已變換成所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上的各個位置的、所述投影區(qū)域的四個角的位置；以及基于所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上的所述第一目標框的位置，在所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上設(shè)定其長寬比與所述投影圖像相同的第二目標框。
6.如權(quán)利要求4所述的圖像投影方法，其特征在于，基于所述成像裝置中所設(shè)置的坐標系上所指定的所述投影圖像的四個角的位置與所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上的所述投影圖像的四個角的位置之間的關(guān)系，通過使用二維投影變換，來執(zhí)行所述成像裝置中所設(shè)置的坐標系上所指定的所述投影區(qū)域的四個角的位置變換到所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上各個位置的變換過程。
7.一種投影儀，它包括空間光調(diào)制裝置，它根據(jù)表示待投影到矩形投影區(qū)域上的矩形投影圖像的信息來產(chǎn)生調(diào)制光；投影透鏡，它將所述空間光調(diào)制裝置所產(chǎn)生的調(diào)制光投射到所述矩形投影區(qū)域上；以及光學(xué)變焦裝置，它通過控制所述投影透鏡以光學(xué)方式縮小/放大所述投影圖像；并且通過使所述空間光調(diào)制裝置根據(jù)表示從所述矩形投影圖像變形而成的圖像的信息來產(chǎn)生調(diào)制光，從而投影出圖像以使其變?yōu)樗鐾队皡^(qū)域上的矩形圖像，其特征在于，還包括縮小/放大比例計算裝置，它基于所述投影區(qū)域的四個角的位置以及投射出的投影圖像的四個角的位置之間的相對位置關(guān)系，獲取為使所述投影圖像的四個角與所述投影區(qū)域的四個角一致所必需的、由所述光學(xué)變焦裝置執(zhí)行的投影圖像縮小/放大的比例。
8.一種投影儀，它包括空間光調(diào)制裝置，它根據(jù)表示待投影到矩形投影區(qū)域上的矩形投影圖像的信息來產(chǎn)生調(diào)制光；投影透鏡，它將所述空間光調(diào)制裝置所產(chǎn)生的調(diào)制光投射到所述矩形投影區(qū)域上；以及光學(xué)變焦裝置，它通過控制所述投影透鏡以光學(xué)方式縮小/放大所述投影圖像；并且通過使所述空間光調(diào)制裝置根據(jù)表示從所述矩形投影圖像變形而成的圖像的信息來產(chǎn)生調(diào)制光，從而投影出圖像以使其變?yōu)樗鐾队皡^(qū)域上的矩形圖像，其特征在于，還包括縮小/放大比例計算裝置，它基于所述投影區(qū)域的四個角的位置以及所述投射出的投影圖像的四個角的位置之間的相對位置關(guān)系，獲取為使所述投影圖像的四個角與所述投影區(qū)域的四個角一致所必需的、由所述光學(xué)變焦裝置執(zhí)行的投影圖像縮小/放大的比例；以及計算裝置，用于計算所述空間光調(diào)制裝置上的所述矩形投影圖像的變形量，從而使得由所述投影透鏡根據(jù)所獲得的縮小/放大比例進行縮小/放大之后投射出的投影圖像的四個角與所述矩形投影區(qū)域的四個角一致。
9.如權(quán)利要求7或8所述的投影儀，其特征在于，還包括成像裝置，用于拍攝包括所述投影圖像的四個角的位置和所述投影區(qū)域的四個角的位置的圖像，其中所述投影圖像是當(dāng)所述空間光調(diào)制裝置根據(jù)表示未變形的所述投影圖像的信息產(chǎn)生調(diào)制光并且通過所述投影透鏡將所述空間光調(diào)制裝置產(chǎn)生的調(diào)制光投影到所述投影區(qū)域上時的投影圖像；指定裝置，用于從所述成像裝置所拍攝的圖像中，將所述投影區(qū)域的四個角的位置和所述投影圖像的四個角的位置指定到所述成像裝置中設(shè)置的坐標系上；坐標系變換裝置，用于基于所述成像裝置中設(shè)置的坐標系上所指定的所述投影圖像的四個角的位置與所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系之間的關(guān)系，將所述成像裝置中設(shè)置的坐標系上所指定的所述投影區(qū)域的四個角的位置變換成所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上的各個位置；以及縮小/放大比例計算裝置，用于基于已被變換成所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上的各個位置的、所述投影區(qū)域的四個角的位置，獲取所述投影透鏡的縮小/放大比例。
10.如權(quán)利要求9所述的投影儀，其特征在于，還包括目標框設(shè)定裝置，用于在所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上設(shè)定一個目標框，從而以最小尺寸來投射所述投影圖像，其中包括已變換成所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上的各個位置的、所述投影區(qū)域的四個角的位置；其中所述縮小/放大比例計算裝置根據(jù)所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系的尺寸與所述目標框設(shè)定裝置所設(shè)置的所述目標框的尺寸之間的比例，獲取所述投影透鏡的縮小/放大比例。
11.如權(quán)利要求10所述的投影儀，其特征在于，所述目標框設(shè)定裝置包括用于在所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上設(shè)定具有最小尺寸的矩形第一目標框的裝置，所述矩形第一目標框包括已變換成所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上的各個位置的、所述投影區(qū)域的四個角的位置；以及用于基于由所述裝置在所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上設(shè)置的所述第一目標框的位置而在所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上設(shè)定其長寬比與所述投影圖像相同的第二目標框的裝置。
12.如權(quán)利要求10所述的投影儀，其特征在于，所述坐標系變換裝置基于所述成像裝置中所設(shè)置的坐標系上所指定的所述投影圖像的四個角的位置與所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上的所述投影圖像的四個角的位置之間的關(guān)系，通過使用二維投影變換，將所述成像裝置中所設(shè)置的坐標系上所指定的所述投影區(qū)域的四個角的位置變換成所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上的各個位置。
13.一種投影儀，它包括空間光調(diào)制裝置，它根據(jù)表示待投影到矩形投影區(qū)域上的矩形投影圖像的信息來產(chǎn)生調(diào)制光；投影透鏡，它將所述空間光調(diào)制裝置所產(chǎn)生的調(diào)制光投射到所述矩形投影區(qū)域上；光學(xué)變焦裝置，它通過控制所述投影透鏡以光學(xué)方式縮小/放大所述投影圖像；并且基于所述投影區(qū)域的四個角的位置與投射出的投影圖像的四個角的位置之間的相對位置關(guān)系，獲取為使所述投影圖像的四個角與所述投影區(qū)域的四個角一致所必需的、由所述光學(xué)變焦裝置執(zhí)行的投影圖像縮小/放大的比例，以便通過使所述空間光調(diào)制裝置根據(jù)表示從所述矩形投影圖像變形而成的圖像的信息來產(chǎn)生調(diào)制光，進而投影出圖像以使其變?yōu)樗鐾队皡^(qū)域上的矩形圖像，其特征在于，包括用于使所述空間光調(diào)制裝置產(chǎn)生代表測試圖案的調(diào)制光并將其從所述投影透鏡投射到所述矩形投影區(qū)域上的裝置，其中所述測試圖案指出了所述矩形投影圖像的四個角；用于使所述成像裝置針對朝著所述矩形投影區(qū)域投射所述測試圖案時的狀態(tài)拍攝圖像的裝置；用于根據(jù)所述成像裝置所拍攝的圖像來檢測在所述成像裝置中所設(shè)置的坐標系上所述矩形投影區(qū)域的四個角的位置的裝置；用于根據(jù)所述成像裝置所拍攝的圖像來檢測在所述成像裝置中所設(shè)置的坐標系上所述投射出的測試圖案的四個角的位置的裝置；用于基于所述成像裝置中所設(shè)置的坐標系上所指定的所述投影圖像的四個角的位置與所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系之間的關(guān)系而將所述成像裝置中所設(shè)置的坐標系上所指定的所述投影區(qū)域的四個角的位置變換成所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上的各個位置的裝置；以及用于基于已變換成所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上的各個位置的、所述投影區(qū)域的四個角的位置來獲取所述投影圖像的縮小/放大比例的裝置。
14.如權(quán)利要求13所述的投影儀，其特征在于，所述用于獲取縮小/放大比例的裝置包括用于在所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上設(shè)定具有最小尺寸的矩形第一目標框的裝置，所述矩形第一目標框包括已變換成所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上的各個位置的、所述投影區(qū)域的四個角的位置；以及用于基于所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上的所述第一目標框的位置而在所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上設(shè)定其長寬比與所述投影圖像相同的第二目標框的裝置。
15.一種運行于計算機上的計算機程序，該計算機包括空間光調(diào)制裝置，它根據(jù)表示待投影到矩形投影區(qū)域上的矩形投影圖像的信息來產(chǎn)生調(diào)制光；投影透鏡，它將所述空間光調(diào)制裝置所產(chǎn)生的調(diào)制光投射到所述矩形投影區(qū)域上；以及光學(xué)變焦裝置，它通過控制所述投影透鏡以光學(xué)方式縮小/放大所述投影圖像；以及成像裝置；并且通過使所述空間光調(diào)制裝置根據(jù)表示從所述矩形投影圖像變形而成的圖像的信息來產(chǎn)生調(diào)制光，從而在所述投影區(qū)域上投影出矩形圖像，以便基于所述投影區(qū)域的四個角的位置以及所述投射出的投影圖像的四個角的位置之間的相對位置關(guān)系來獲取為使所述投影圖像的四個角與所述投影區(qū)域的四個角一致所必需的、由所述光學(xué)變焦裝置執(zhí)行的投影圖像縮小/放大的比例，其特征在于，包括使所述空間光調(diào)制裝置產(chǎn)生代表測試圖案的調(diào)制光并將其從所述投影透鏡朝著所述矩形投影區(qū)域投射的過程，其中所述測試圖案指出了所述矩形投影圖像的四個角；使所述成像裝置針對在所述矩形投影區(qū)域上投射所述測試圖案時的狀態(tài)拍攝圖像的過程；根據(jù)所述成像裝置所拍攝的圖像來檢測在所述成像裝置中所設(shè)置的坐標系上所述矩形投影區(qū)域的四個角的位置的過程；根據(jù)所述成像裝置所拍攝的圖像來檢測在所述成像裝置中所設(shè)置的坐標系上所述投射出的測試圖案的四個角的位置的過程；基于所述成像裝置中所設(shè)置的坐標系上所指定的所述投影圖像的四個角的位置與所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系之間的關(guān)系而將所述成像裝置中所設(shè)置的坐標系上所指定的所述投影區(qū)域的四個角的位置變換成所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上的各個位置的過程；以及基于已變換成所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上的各個位置的、所述投影區(qū)域的四個角的位置來獲取所述投影圖像的縮小/放大比例的過程。
16.如權(quán)利要求15所述的計算機程序，其特征在于，所述獲取縮小/放大比例的過程包括在所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上設(shè)定具有最小尺寸的矩形第一目標框的過程，所述矩形第一目標框包括已變換成所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上的各個位置的、所述投影區(qū)域的四個角的位置；以及基于所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上的所述第一目標框的位置而在所述空間光調(diào)制裝置中所設(shè)置的坐標系上設(shè)定其長寬比與所述投影圖像相同的第二目標框的過程。
全文摘要
變焦是自動執(zhí)行的，使得投影出的圖像與投影體(例如，屏幕)上的投影區(qū)域?qū)?。在照相機所拍攝的圖像上，檢測到投影區(qū)域的四個角的位置和投影圖像的四個角的位置。與投影圖像的四個角的位置有關(guān)的投影區(qū)域的四個角的位置被轉(zhuǎn)換成空間光調(diào)制裝置(面板)上所定義的面板坐標系上的各個位置。最小的第一目標框(TF1)被設(shè)置在面板坐標系上，其中第一目標框包括已轉(zhuǎn)換成面板坐標系上的各個位置的、投影區(qū)域的四個角。根據(jù)面板坐標系上的第一目標框(TF1)的位置，在考慮到投影圖像的長寬比等因素的情況下所定義的第二目標框(TF2)被設(shè)定在面板坐標系上。第二目標框(TF2)的尺寸與整個面板坐標系的尺寸之間的比例被確定為變焦比例。
文檔編號G03B21/00GK101040518SQ20058003539
公開日2007年9月19日 申請日期2005年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月20日
發(fā)明者米澤領(lǐng)一 申請人:夏普株式會社