專利名稱：投影顯示器的投影畫面校正方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種校正投影顯示器的投影畫面的方法與裝置，且特別涉及一種可以自動校正投影顯示器的投影畫面的方法與裝置。
對于投影顯示器而言，其標(biāo)準(zhǔn)的投影角度是以鏡頭水平時，投影顯示器所投射出至一垂直于該鏡頭的投影屏幕的影像為矩形畫面時，此畫面為不失真的影像，但當(dāng)投影顯示器的鏡頭被架高、降低或兩側(cè)與置放面的高度偏向左邊或偏向右邊時，亦即鏡頭并非對應(yīng)至一垂直的投影畫面時，則投影的畫面會產(chǎn)生梯形失真。
一般具有梯形失真補正設(shè)計的投影顯示器，均需在調(diào)整完投影角度后，利用投影顯示器上的梯形失真補正軟件來驅(qū)動電子電路，產(chǎn)生補正的影像，但該種調(diào)整過程仍須用人眼來辨識，是否已將影像失真作最佳化的校正，然而，對于非專業(yè)的使用者常常弄不清楚調(diào)整方式，更何況以人眼辨識調(diào)整后的投影畫面準(zhǔn)確度亦不易達到非常精確的程度。
為解決上述問題，本發(fā)明提出一種投影顯示器的投影畫面自動校正方法與裝置，并能隨時監(jiān)測投影顯示器相對應(yīng)于所置放位置的各項參數(shù)，如置放面距離、水平傾角或垂直傾角等等，并通過該等參數(shù)配合電路，自動進行失真畫面的校正，而不需要使用者辨識是否畫面為最佳化的校正，使用者不需作任何校正。
本發(fā)明提出一種投影顯示器的投影畫面自動校正方法與裝置，其可以隨時檢測投影顯示器的置放面距離(或水平傾角)與垂直傾角，來自動進行投影畫面的校正，即使投影機使用過程位置發(fā)生改變，也可即時以軟件方式對失真的畫面進行即時的校正，而不需要使用者時時注意畫面是否有失真與投影顯示器的位置是否改變。
本發(fā)明所揭露的投影顯示器的投影畫面自動校正方法敘述如下。首先，檢測投影顯示器的位置參數(shù)，其包括置放面距離(或水平傾角)與垂直傾角。接著，判斷置放面距離(或水平傾角)與垂直傾角是否偏移各自對應(yīng)的一預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)值。當(dāng)置放面距離(或水平傾角)與垂直傾角偏移所對應(yīng)的各標(biāo)準(zhǔn)值時，即可通過該偏移量，求取置放面距離(或水平傾角)與垂直傾角所對應(yīng)的梯形修正值。依據(jù)置放面距離(或水平傾角)與垂直傾角偏移所對應(yīng)的梯形修正值，將預(yù)備輸出的視頻影像信號校正，并將校正過的視頻影像信號投影至一投影屏幕上。前述的各個參數(shù)的梯形修正值可以通過內(nèi)建數(shù)據(jù)庫的查表方式，抑或以軟件演算法的方式來求得。
本發(fā)明所揭露的投影顯示器的投影畫面自動校正裝置可包含一置放面距離檢測器、一傾角檢測器與控制電路，用以將輸入視頻影像訊號進行校正，以輸出一校正后的視頻影像信號。置放面距離檢測器是用以隨時檢測投影顯示器與置放面間的置放距離。傾角檢測器用以隨時檢測投影顯示器分別與水平面與垂直水平面間的水平傾角與垂直傾角?？刂齐娐肥邱罱又林梅琶婢嚯x檢測器、傾角檢測器，以接收置放面距離(或水平傾角)與垂直傾角，用以即時對預(yù)備輸出的視頻影像信號進行校正，并輸出校正后的視頻影像信號。
此外，還包括一視頻解碼器耦接至該控制電路，用以接收并解碼該輸入視頻影像信號；一輸入幀緩沖器與一輸出幀緩沖器，其中輸入幀緩沖器是耦接于視頻解碼器與控制電路之間，用以接收已解碼的輸入視頻影像信號并寄存對應(yīng)的顯示畫面座標(biāo)數(shù)據(jù)，而輸出幀緩沖器是耦接至控制電路，用以接收校正后的視頻影像信號并寄存對應(yīng)的顯示畫面座標(biāo)數(shù)據(jù)。
為使本發(fā)明的上述目的、特征、和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合附圖，作詳細說明。


圖1A與圖1B繪示在本發(fā)明實施例中用以定義投影顯示器的置放面距離、水平與垂直傾角的示意圖；圖2繪示依據(jù)本發(fā)明的實施例的投影顯示器的投影畫面自動校正方法的流程圖；圖3繪示依據(jù)本發(fā)明的實施例的投影顯示器的投影畫面自動校正的方塊圖。
本發(fā)明的投影顯示器的投影畫面自動校正方法與裝置主要是在投影顯示器之中設(shè)置可以檢測投影顯示器的置放面距離與水平/垂直傾角的檢測器。通過檢測到的置放面距離與水平/垂直傾角的值與一標(biāo)準(zhǔn)值之間的差，并通過此差值由數(shù)據(jù)庫查表或軟件演算法的方式求得一對應(yīng)的梯形修正值，通過該梯形修正值將預(yù)備投影至投影屏幕的影像校正。
為了更清楚地說明本發(fā)明的方法與裝置，首先先定義相關(guān)的置放面距離、水平傾角與垂直傾角。參照圖1A與圖1B。當(dāng)投影顯示器10置放或吊置在一置放面20，該置放面是以水平面為參考面時，則投影顯示器10水平投影時，投影顯示器10所投射的投影屏幕25，該投影屏幕25是與水平面幾乎為垂直狀態(tài)，其上的畫面為一無梯形失真的畫面，此位置為當(dāng)投影顯示器10為水平置放在置放面20時的位置。假設(shè)投影顯示器10的投射光線中心軸不與投影屏幕垂直，而與置放面20間有一傾角。此時，如圖1A所示，投影顯示器10與置放面的距離定義為一距離D；投影顯示器10所置放(或吊掛)的置放面為水平基準(zhǔn)面I，而當(dāng)投影顯示器10被抬高或降低時，其投影光線軸線與水平面的夾角為水平夾角θ1；投影顯示器10左右邊的高低差將產(chǎn)生一垂直面的傾角，即垂直水平面軸線I′與垂直偏移軸線II′產(chǎn)生一垂直傾角θ2。
因此，當(dāng)投影顯示器10的擺設(shè)位置有左右高低差時，則左右邊的高低差將產(chǎn)生一垂直面的傾角θ2，而置放面距離D偏移水平置放面時則產(chǎn)生水平傾角θ1及一距離D，上述的各項偏移均會使投影至投射屏幕上的矩形變形為梯形等不同方位形狀的偏移，進而造成投影畫面失真。
為此，本發(fā)明特別在投影顯示器10的內(nèi)部裝設(shè)可以自動檢測投影顯示器10的與置放面間的距離的置放面距離檢測器40，可以檢測自動檢測投影顯示器10的水平與垂直方向偏移角度的傾角檢測器50以及用以接收檢測到的檢測投影顯示器10的置放面距離D、水平傾角θ1與垂直傾角θ2后，其中，若投影顯示器10可選擇性地接收水平傾角θ1或置放面距離D的任一信號再加上一垂直傾角θ2即可，進而修正投影畫面的控制電路80。整個自動校正電路容后詳述。
接著先說明本發(fā)明所揭露的投影顯示器的投影畫面自動校正方法，其控制流程圖2的流程圖所示。
首先，在步驟30，置放面距離檢測器40與傾角檢測器50對投影顯示器10的置放面距離D(或水平傾角θ1)以及垂直傾角θ2進行自動檢測。在投影顯示器10置放位置為水平時，其所投影到投影幕25的影像為一不失真的影像。然而，若投影顯示器10的位置被架高、降低或與垂直或水平面產(chǎn)生一角度偏移時，則其投影至投影屏幕上的影像即產(chǎn)生不同程度的梯形失真。
設(shè)置在投影顯示器10中的距離檢測器40與傾角檢測器50可以隨時隨地的自動檢測投影顯示器10與如置放面距離D、軸線I、II(I′、II′)間的角度或距離的偏差，但上述的軸線I、II(I′、II′)偏差，目前是以重力的方向為垂直參考面的依據(jù)，而水平面為水平座標(biāo)的參考。
接著，在步驟32中，將檢測到的置放面距離D(或水平傾角θ1)與垂直傾角θ2，以判斷各個參數(shù)偏移前述標(biāo)準(zhǔn)的偏移量。
如圖1A所示，當(dāng)檢測到的水平傾角θ1偏移置放面20軸線I的右側(cè)位置II(以圖面為基準(zhǔn))時，以正值表示，反之則以負值表示，當(dāng)檢測到的置放面距離D低于標(biāo)準(zhǔn)置放面距離D時以負值表示，反之則以正值表示；如圖1B所示，而當(dāng)檢測到的垂直傾角θ2位于軸線I′的左方位置II′時以負值表示，反之則以正值表示。
如果檢測到的置放面距離D(或水平傾角θ1)與垂直傾角θ2均未改變時，亦即與做為基準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)值一致，則再回到步驟30繼續(xù)監(jiān)控與檢測置放面距離D(或水平傾角θ1)與垂直傾角θ2，以隨時判斷是否有誤觸投影顯示器10或意外造成其位置偏移。
當(dāng)檢測到的置放面距離D(或水平傾角θ1)與垂直傾角θ2其中一個發(fā)生改變時，即偏移做為基準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)值，則此時投影在投影屏幕25上的影像必定產(chǎn)生梯形失真，嚴(yán)重影響投影影像的品質(zhì)。此時，便執(zhí)行步驟34。在步驟34中，投影顯示器10內(nèi)的控制電路80會依據(jù)所檢測到的任一置放面距離D(或水平傾角θ1)或垂直傾角θ2來求取一對應(yīng)的梯形失真修正值(基斯頓correction)。例如，水平傾角θ1對應(yīng)一個水平方位的修正值，垂直傾角θ2對應(yīng)一個垂直修正值，而置放面距離D亦對應(yīng)一個水平方位的修正值(實施時，置放面距離D與水平傾角θ1可僅取任一參數(shù)處理)。前述的各個修正值可以由內(nèi)建在存儲器內(nèi)查詢表(look up talbe，LUT)來查詢而得，抑或經(jīng)由軟件演算法求得，而求得對應(yīng)的梯形失真數(shù)據(jù)。表一、表二與表三分別列出對應(yīng)于水平傾角θ1、垂直傾角θ2與置放面距離D的修正值的一實施例。
由表一可以得知，當(dāng)水平傾角θ1為-30°時，對應(yīng)的梯形修正值便為-128，而由表二可以得知若垂直傾角θ2為+30°時，對應(yīng)的梯形修正值便為+128。同理，當(dāng)置放面距離D偏移標(biāo)準(zhǔn)-5cm時，其對應(yīng)的梯形修正值便為-64。要注意的是，此梯形修正值查詢表并非一成不變的，對應(yīng)不同結(jié)構(gòu)的投影顯示器時，會有適用各不同結(jié)構(gòu)的梯形修正值。這些梯形修正值均是以投影顯示器在水平面置放的投影進行校準(zhǔn)，并將校準(zhǔn)值與對應(yīng)的參數(shù)一一建立在存儲器存儲成一查詢表數(shù)據(jù)庫。此查詢表可以存儲于例如電性可抹除可編碼只讀存儲器(electrically erasable and programmable read onlymemory，EEPROM)或閃速存儲器(flash ROM)之中，以供控制電路80查詢之用。
表一
表二
表三接著，任一置放面距離D(或水平傾角θ1)與垂直傾角θ2所對應(yīng)的梯形修正值被計算或查出后，接著便執(zhí)行步驟36?？刂齐娐?0便會依據(jù)所求得的梯形修正值，修正投影在投影屏幕25的梯形失真。在投影影像的梯形失真被修正后，便再回復(fù)到步驟30繼續(xù)監(jiān)控與檢測置放面距離D(或水平傾角θ1)與垂直傾角θ2，以隨時判斷是投影顯示器10的位置偏移狀態(tài)。
本發(fā)明對梯形失真的校正方法是采用電子式的修正方式。在進行梯形失真的校正時，并非去重新調(diào)整投影顯示器的位置。依據(jù)本發(fā)明，當(dāng)檢測到的置放面距離D(或水平傾角θ1)與垂直傾角θ2與預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)值有偏移時，則會產(chǎn)生對應(yīng)的梯形修正值去修正影像投影在投影屏幕上的位置，以校正因為投影顯示器位置改變而造成的梯形失真。
接著參照圖3，其繪示本發(fā)明的投影顯示器的投影畫面自動校正裝置的方塊示意圖。此校正電路可包括置放面距離檢測器40、傾角檢測器50、控制電路80、修正值(補正量)查詢表90、視頻解碼器60、輸入幀緩沖器70A與輸出幀緩沖器70B。置放面距離檢測器40，傾角檢測器50，修正值(補正量)查詢表90、輸入幀緩沖器70A與輸出幀緩沖器70B均耦接至控制電路80。視頻解碼器60則通過輸入幀緩沖器70A與控制電路耦接。
視頻解碼器60可以接收輸入的模擬數(shù)字信號，且可以特別輸出影像幀的座標(biāo)值至輸入幀緩沖器70A。控制電路80在接收到輸入幀緩沖器70A所傳來的信號便加以處理后，再將處理后的信號輸出至輸出幀緩沖器70B。之后，依據(jù)輸出幀緩沖器70B所存儲的數(shù)據(jù)經(jīng)由光學(xué)系統(tǒng)，將影像畫面投影至投影屏幕25上。
置放面距離檢測器40用以檢測投影顯示器10與置放面20間的距離，特別是與一標(biāo)準(zhǔn)水平置放面的偏移量，其定義如前所述在此便不多著墨。之后，便將檢測到的置放面距離D傳送給控制電路80。傾角檢測器50則用以檢測投影顯示器10分別相對于水平方向標(biāo)準(zhǔn)軸線I與垂直方向的標(biāo)準(zhǔn)軸線I′之間的偏移角度，亦即水平傾角θ1與垂直傾角θ2，而其定義如前所術(shù)在此便不多著墨。之后，便將檢測到的水平傾角θ1與垂直傾角θ2控制電路80。
控制電路80在接收到置放面距離檢測器40與傾角檢測器50傳送過來的置放面距離D(或水平傾角θ1)與垂直傾角θ2后，便將其分別與標(biāo)準(zhǔn)值比較判斷是否有偏移產(chǎn)生。若沒有，則直接接收到輸入幀緩沖器70A所傳來的信號便加以處理后，再將處理后的信號輸出至輸出幀緩沖器70B。之后，依據(jù)輸出幀緩沖器70B所存儲的數(shù)據(jù)經(jīng)由光學(xué)系統(tǒng)，將影像畫面投影至投影幕25上。
反之，當(dāng)控制電路80所接收到置放面距離檢測器40與傾角檢測器50傳送過來的置放面距離D(或水平傾角θ1)與垂直傾角θ2有產(chǎn)生偏移改變時，其表示投影的影像會產(chǎn)生梯形失真。此時控制電路80會依據(jù)所檢測的值，去梯形修正值查詢表90求取對應(yīng)的修正值。對應(yīng)各個置放面距離D(或水平傾角θ1)與垂直傾角θ2的修正值求得后，控制電路便可以依據(jù)存儲在存儲器(如EEPROM)80A中的數(shù)據(jù)進行梯形失真的誤差校正。例如，將從輸入幀緩沖器70A接收到的數(shù)據(jù)加上上述所求得的修正量，對影像的幀座標(biāo)進行補正與校正(該校正技術(shù)為公知技術(shù)，故，在此不予贅述)后，把校正過的幀座標(biāo)輸出到輸出幀緩沖器70B。之后，依據(jù)輸出幀緩沖器70B所存儲的校正過的幀座標(biāo)數(shù)據(jù)經(jīng)由光學(xué)系統(tǒng)，將影像畫面投影至投影屏幕25上。
因此，當(dāng)投影顯示器10因擺設(shè)位置改變造成梯形失真時，使用者不必調(diào)整投影顯示器10的位置，通過內(nèi)部的控制電路80及各校正參數(shù)等便可以電子校正的方式，來改變所投影的影像畫面，使投射出去的影像為校正后的矩形影像。同時，由于置放面距離檢測器40與傾角檢測器50可以隨時自動地將檢測值傳送到控制電路80，控制電路80便可以隨時去檢測投影顯示器10位置，以隨時修正影像的投影誤差，使得投影的影像能夠重新校正為矩形的影像。此外，使用者可以不必擔(dān)心隨時要去注意投影顯示器10是否擺在正確位置，可以通過置放面距離檢測器40或傾角檢測器50與控制電路80來自動進行投影影像梯形失真的校正。
綜上所述，本發(fā)明的投影顯示器的投影畫面自動校正方法及裝置與公知技術(shù)相比較至少具有下列的優(yōu)點與功效依據(jù)本發(fā)明的投影顯示器的投影畫面自動校正方法與裝置，其可以自動檢測投影顯示器的置放面距離、水平傾角與垂直傾角等位置參數(shù)，以自動進行投影畫面的校正，而不需要使用者辨識及調(diào)整投影畫面。
本發(fā)明的投影顯示器的投影畫面自動校正方法與裝置，是隨時檢測投影顯示器的置放面距離、水平傾角與垂直傾角，來自動進行失真畫面的校正，即使使用過程使投影顯示器的位置改變，也可以即使以軟件方式對失真的畫面進行即時的校正，而不需要使用者時時注意投影顯示器的位置是否改變。
因此，本發(fā)明的投影顯示器的投影畫面自動校正方法與裝置是一種全自動的梯形失真校正方法與裝置，完全不需要使用者介入，可以隨時對畫面的失真進行即時的校正程序。
綜上所述，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可作各種更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求范圍所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種投影顯示器的投影畫面校正方法，用以將一輸入視頻影像信號進行校正，以輸出一不失真視頻影像信號，該方法包括檢測該投影顯示器相對于一水平面的一水平傾角與相對于垂直該水平面的一垂直面的一垂直傾角；判斷該水平傾角與該垂直傾角是否偏移該水平面或該垂直面，若有偏移則產(chǎn)生一偏移量；由該水平傾角或該垂直傾角的該偏移量，求取該水平傾角或該垂直傾角的該偏移量所對應(yīng)的一梯形修正值；以及依據(jù)該水平傾角或該垂直傾角偏移量所對應(yīng)的該梯形修正值，將該輸入視頻影像信號校正，并將該不失真視頻影像信號投影。
2.如權(quán)利要求1所述的投影顯示器的投影畫面校正方法，其中該梯形修正值是由一修正值查詢表求得。
3.一種投影顯示器的投影畫面校正方法，用以將一輸入視頻影像信號進行校正，以輸出一不失真視頻影像信號，該方法包括檢測該投影顯示器相對于一置放面或一掛設(shè)面的一置放面距離，與相對于一垂直面的一垂直傾角；判斷該置放面距離與該垂直傾角是否偏移該置放面或該掛設(shè)面，或該垂直面對應(yīng)的一偏移量；依據(jù)該置放面距離或該垂直傾角偏移所對應(yīng)的該偏移量，求取該置放面距離或該垂直傾角所對應(yīng)的一梯形修正值；以及依據(jù)該置放面距離或該垂直傾角偏移所對應(yīng)的該梯形修正值，將該輸入視頻影像信號校正，并投影該不失真視頻影像信號。
4.如權(quán)利要求3所述的投影顯示器的投影畫面校正方法，其中該梯形修正值是由一修正值查詢表求得。
5.一種投影顯示器的投影畫面校正裝置，用以將一輸入視頻影像信號進行校正，以輸出一校正的視頻影像信號，該裝置包括一傾角檢測器，用以檢測該投影顯示器分別與一水平面與一垂直水平面偏移的一水平傾角與一垂直傾角；以及一控制電路，耦接至該傾角檢測器，用以接收該水平傾角與該垂直傾角，并通過該水平傾角與該垂直傾角求得一梯形修正值，并對該輸入視頻影像信號進行校正，再輸出該校正的視頻影像信號。
6.如權(quán)利要求5所述的投影顯示器的投影畫面校正裝置，還包括一視頻解碼器耦接至該控制電路，用以接收并解碼該輸入視頻影像信號。
7.如權(quán)利要求5所述的投影顯示器的投影畫面校正裝置，還包括一輸入幀緩沖器與一輸出幀緩沖器，其中該輸入幀緩沖器是耦接在該視頻解碼器與該控制電路之間，用以接收已解碼的該輸入視頻影像信號并寄存對應(yīng)的座標(biāo)數(shù)據(jù)，而該輸出幀緩沖器是耦接至該控制電路，用以接收該不失真視頻影像信號并寄存對應(yīng)的座標(biāo)數(shù)據(jù)。
8.如權(quán)利要求5所述的投影顯示器的投影畫面校正裝置，還包括一修正值查詢表，用以存儲對應(yīng)該置放面距離、該水平傾角與該垂直傾角的修正值。
9.如權(quán)利要求5所述的投影顯示器的投影畫面校正裝置，其中該控制電路還包括一存儲器用以存儲一軟件，以執(zhí)行失真校正程序。
10.如權(quán)利要求8所述的投影顯示器的投影畫面校正裝置，其中該修正查詢表是存儲于一存儲器中。
11.一種投影顯示器的投影畫面校正裝置，用以將一輸入視頻影像信號進行校正，以輸出一校正視頻影像信號，該裝置包括一置放面距離檢測器，用以檢測該投影顯示器與一置放面或一吊掛面的一置放面距離；一傾角檢測器，用以檢測該投影顯示器分別與一垂直水平面偏移的一垂直傾角；以及一控制電路，耦接至該傾角檢測器，用以接收該置放距離與該垂直傾角，并通過該置放面距離與該垂直傾角求得一梯形修正值，并對該輸入視頻影像信號進行校正，再輸出該校正的視頻影像信號。
12.如權(quán)利要求11所述的投影顯示器的投影畫面校正裝置，還包括一視頻解碼器耦接至該控制電路，用以接收并解碼該輸入視頻影像信號。
13.如權(quán)利要求11所述的投影顯示器的投影畫面校正裝置，還包括一輸入幀緩沖器與一輸出幀緩沖器，其中該輸入幀緩沖器是耦接在該視頻解碼器與該控制電路之間，用以接收已解碼的該輸入視頻影像信號并寄存對應(yīng)的座標(biāo)數(shù)據(jù)，而該輸出幀緩沖器是耦接至該控制電路，用以接收該不失真視頻影像信號并寄存對應(yīng)的座標(biāo)數(shù)據(jù)。
14.如權(quán)利要求11所述的投影顯示器的投影畫面校正裝置，還包括一修正值查詢表，用以存儲對應(yīng)該置放面距離與該垂直傾角的修正值。
15.如權(quán)利要求11所述的投影顯示器的投影畫面校正裝置，其中該控制電路還包括一存儲器用以存儲一軟件，以執(zhí)行失真校正程序。
16.如權(quán)利要求11所述的投影顯示器的投影畫面校正裝置，其中該修正查詢表是存儲于一存儲器中。
全文摘要
投影顯示器的投影畫面自動校正方法與裝置。該方法包括:檢測投影顯示器的位置參數(shù),包括置放面距離與垂直傾角。判斷置放面距離與垂直傾角是否偏移各自對應(yīng)的一預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)值。得到置放面距離或垂直傾角偏移對應(yīng)的各標(biāo)準(zhǔn)值時,求置放面距離或垂直傾角對應(yīng)的修正值。依據(jù)置放面距離或垂直傾角偏移對應(yīng)的修正值,校正輸入視頻影像信號,輸出校正的視頻影像信號投影至投影幕上。置放面距離與垂直傾角由置放面距離檢測器與傾角檢測器測量,預(yù)輸出影像校正由控制電路與軟件進行。
文檔編號H04N5/74GK1347247SQ0013065
公開日2002年5月1日 申請日期2000年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月9日
發(fā)明者蘇紫薇 申請人:臺達電子工業(yè)股份有限公司