專利名稱：投影儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在屏幕上投影和顯示圖像的投影儀。
背景技術(shù)：
迄今為止，通過垂直處理校正由于圖像傾斜投影產(chǎn)生的梯形畸變是公知的方法，而在水平方向，投影儀通常安裝在成直角面對(duì)屏幕的位置。
然而，近些年來隨著水平梯形畸變的校正功能的出現(xiàn)，使得實(shí)現(xiàn)垂直、水平和對(duì)角的校正成為可能。
在這些校正方法中，屏幕的校正仍然依賴手工校正。如果僅僅是進(jìn)行垂直或水平的梯形畸變的校正，那么很容易手工完成，但是手工很難進(jìn)行對(duì)角畸變的校正。
有一些被提出來的系統(tǒng)(例如，在日本未審查的專利申請(qǐng)，公開號(hào)為No.2001-169211和No.2001-083949中公開的發(fā)明)，其中上述這些類型畸變的校正功能能夠通過提供從觀察點(diǎn)而不是投影儀處獲得的圖像的方法變得可能。
另外，還有一種檢測(cè)從投影透鏡到屏幕的距離并且根據(jù)檢測(cè)結(jié)果計(jì)算傾斜角度的投影儀，因此使得自動(dòng)提供畸變的校正成為可能(例如，在日本專利(Laid-open)No.4-355740中公開的，和日本未審查的專利申請(qǐng)公開號(hào)No.2000-122617中公開的發(fā)明)。
然而，上述的現(xiàn)有技術(shù)包括一個(gè)與投影儀主要功能無關(guān)的測(cè)距器，而且沒有設(shè)法利用投影的圖像。此外，檢測(cè)多個(gè)點(diǎn)的距離時(shí)，就需要多個(gè)測(cè)距器。
此外，沒有描述與要投影的圖像的相對(duì)位置的關(guān)系。對(duì)投影圖像而言，由于圖像平面的位置和大小隨投影透鏡狀態(tài)的變化有很大的改變，所以不知道是否僅僅通過檢測(cè)投影儀與屏幕之間的位置關(guān)系就可真正實(shí)現(xiàn)對(duì)投影圖像的充分校正。
而且，還是關(guān)于要檢測(cè)的位置，由于測(cè)距器的安裝誤差和投影透鏡和顯示器件之間的機(jī)械位置關(guān)系的變化，所以不可能給出正確的位置。
此外，框架之類的結(jié)構(gòu)存在于在屏幕外部并突出于末端，或所述屏幕本身安裝得非常遠(yuǎn)等等情況下，測(cè)距器測(cè)得的位置與屏幕位置不總是匹配的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種投影儀，所述投影儀可以通過簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，對(duì)投影并顯示在屏幕上的圖像的畸變實(shí)現(xiàn)對(duì)角方向上的校正。
本發(fā)明
具體實(shí)施例方式
的投影儀包括圖像顯示部分和用來將該圖像顯示部分所顯示的圖像投影到屏幕上的投影透鏡，并進(jìn)一步包括一個(gè)設(shè)置在投影透鏡附近并對(duì)投影和顯示圖像和屏幕進(jìn)行成像的圖像傳感器，用于從該圖像傳感器所成圖像中檢測(cè)投影顯示區(qū)域的裝置，用于從該圖像傳感器所成圖像中檢測(cè)屏幕區(qū)域的裝置，校正輸入的圖像數(shù)據(jù)以使得投影顯示區(qū)域與屏幕區(qū)域匹配的裝置。
本發(fā)明另一個(gè)具體實(shí)施方式
的投影儀包括一個(gè)圖像顯示部分和用來將該圖像顯示部分所顯示的圖像投影到屏幕上的投影透鏡，并進(jìn)一步包括一個(gè)對(duì)投影和顯示圖像及屏幕進(jìn)行成像的圖像傳感器，從圖像傳感器所成圖像中計(jì)算出投影和顯示圖像內(nèi)部的多個(gè)點(diǎn)與投影儀之間距離的裝置，從該距離中檢測(cè)出投影儀和屏幕之間的位置關(guān)系的裝置，和校正輸入的圖像數(shù)據(jù)的裝置，以使得在屏幕上顯示出基于所述位置關(guān)系的目標(biāo)形狀的圖像。


本發(fā)明的上述和其他目的、特性和優(yōu)點(diǎn)將通過下文結(jié)合附圖的詳細(xì)描述而更為清楚，其中圖1為表示本發(fā)明第一具體實(shí)施方式
的方框圖；圖2為解釋校準(zhǔn)的視圖；圖3為解釋屏幕區(qū)域的檢測(cè)的視圖；圖4為表示屏幕區(qū)域檢測(cè)部分的第一構(gòu)造的視圖；圖5為表示找到屏幕四個(gè)角的方法的視圖；圖6為表示屏幕區(qū)域檢測(cè)部分的第二構(gòu)造的視圖；圖7為解釋邊緣檢測(cè)的視圖；
圖8為解釋本發(fā)明的第二具體實(shí)施方式
的視圖；圖9為表示本發(fā)明第三具體實(shí)施方式
的光學(xué)系統(tǒng)的方框圖；圖10為表示本發(fā)明的第四具體實(shí)施方式
的方框圖；圖11為用以檢測(cè)焦點(diǎn)的測(cè)試圖案的實(shí)例視圖；圖12為表示聚焦曲線實(shí)例的視圖；圖13為表示投影儀和平面屏幕成直角互相正對(duì)的實(shí)例的視圖；圖14為表示平面屏幕相對(duì)于投影儀傾斜的實(shí)例的視圖；圖15為表示投影儀和平面屏幕成直角互相正對(duì)的實(shí)例的視圖；圖16為表示平面屏幕相對(duì)于投影儀傾斜的實(shí)例的視圖；圖17為表示本發(fā)明的第五具體實(shí)施方式
的視圖；圖18為表示本發(fā)明的第七具體實(shí)施方式
的視圖；圖19為表示圖像傳感器所成的所述圖像的視圖；圖20為表示圖像傳感器所成所述圖像的視圖；圖21為表示圖像傳感器所成的所述圖像的視圖；圖22為表示本發(fā)明第八實(shí)施方式的方框圖；圖23為表示本發(fā)明第八實(shí)施方式的圖像顯示實(shí)例的視圖；圖24為表示本發(fā)明第八實(shí)施方式的所述圖像顯示實(shí)例的視圖；圖25為表示本發(fā)明第九實(shí)施方式的方框圖；圖26為表示本發(fā)明第九實(shí)施方式的圖像顯示實(shí)例的視圖；和圖27為表示本發(fā)明第九實(shí)施方式的所述圖像顯示實(shí)例的視圖。
具體實(shí)施方式
[第一具體實(shí)施方式
]下文將描述本發(fā)明的第一實(shí)施方式。圖1示出了本發(fā)明第一具體實(shí)施方式
的方框圖。投影儀10投影并且在屏幕40上顯示一個(gè)圖像。所述投影儀10包括光源101，顯示器件102，投影透鏡103，圖像傳感器105，圖像捕獲部分106，投影顯示區(qū)域檢測(cè)部分107，屏幕區(qū)域檢測(cè)部分108，屏幕畸變檢測(cè)部分109，圖像輸入部分110，圖像畸變校正電路111，和顯示器件驅(qū)動(dòng)電路112。
投影圖像通過所述光源101，顯示器件102和投影透鏡103顯示在屏幕40上。一個(gè)照明燈被用做光源101。顯示器件102采用的是一個(gè)液晶面板。所述圖像傳感器鄰近投影透鏡103并且位于很近的地方，以致跟至屏幕40的距離相比較，其距離可以被忽略。所述圖像傳感器105捕獲投影和顯示的圖像和屏幕40的形狀。所述圖像傳感器105通?？梢允褂霉?luster)掃描的照相機(jī)。
在使用光掃描的照相機(jī)作為圖像傳感器105的情況下，所述圖像捕獲部分106捕獲從照相機(jī)所成的圖像，以將其識(shí)別為一張圖片。圖像傳感器105可以捕獲的圖像區(qū)域(參見圖2中的標(biāo)號(hào)201)被認(rèn)為大于整個(gè)投影儀顯示的圖像(參見圖2中的標(biāo)號(hào)202)。所述整個(gè)像平面在被投影和顯示之前首先被圖像傳感器105成像，而且所述投影顯示區(qū)域檢測(cè)部分107存儲(chǔ)在由圖像傳感器成像的圖像區(qū)域201上將被投影和顯示的整個(gè)投影和顯示像平面的區(qū)域。
接著，設(shè)置投影儀10，使得被投影和顯示圖像覆蓋整個(gè)屏幕40的表面，圖像傳感器105對(duì)所述屏幕40進(jìn)行成像。屏幕區(qū)域檢測(cè)部分108從圖像捕獲部分106捕獲的圖像區(qū)域201中檢測(cè)出所述屏幕40的區(qū)域。通常的屏幕40為投影圖像顯示于其上的白色表面，或者該表面上有顏色，而光束在該表面上發(fā)生反射，而且所述表面外部的部分(框架)具有與用黑色表示的投影圖像顯示于其上的所述表面不同的顏色。屏幕顏色和屏幕40的外框的檢測(cè)可以用識(shí)別在亮度和顏色上不同于圖像傳感器105所成圖像的邊界點(diǎn)并計(jì)算邊界線的方法來實(shí)現(xiàn)。所述計(jì)算邊界線可以由分別繪制屏幕40垂直和水平分隔位置的漸近線的方法實(shí)施。通過垂直和水平的分隔位置，也可以檢測(cè)所述表面的四個(gè)角，它是分隔位置的交點(diǎn)，和顯示投影圖像。
所述屏幕畸變檢測(cè)部分109將檢測(cè)到的屏幕區(qū)域與上述整個(gè)投影和顯示圖像平面的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行比較，并區(qū)分出相關(guān)的區(qū)域。從所述相關(guān)區(qū)域中，可以找出在顯示器件102上的圖像顯示位置以便校正畸變，并由此找出顯示圖像的形狀，以達(dá)到畸變校正最終目標(biāo)。
作為校正畸變的裝置，例如可以是以下的裝置(其申請(qǐng)?zhí)栆呀?jīng)在日本專利申請(qǐng)No.2002-018407的說明書中提及)。為了顯示校正畸變的圖像，該圖像畸變校正電路111預(yù)先把要輸出到顯示器件102上的圖像信號(hào)的水平和垂直定位數(shù)據(jù)作為幀存儲(chǔ)器的地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在地址存儲(chǔ)器中。該圖像畸變校正電路111與驅(qū)動(dòng)顯示器件102的時(shí)序信號(hào)同步，并讀出存儲(chǔ)在地址存儲(chǔ)器中的幀存儲(chǔ)器的地址數(shù)據(jù)?；谏厦娴慕Y(jié)果，圖像畸變校正電路111從幀存儲(chǔ)器中的準(zhǔn)確地址中讀出圖像信號(hào)，并通過顯示器件驅(qū)動(dòng)電路112將該圖像信號(hào)所對(duì)應(yīng)的圖像顯示在顯示器件102上。
應(yīng)用上述裝置，當(dāng)圖像的畸變被校正以使得與檢測(cè)的屏幕區(qū)域相匹配時(shí)，投影儀10可以將圖像投影成恰好與目標(biāo)屏幕相匹配的正確形狀。
接下來，將描述本發(fā)明的第一具體實(shí)施方式
的情況。
參考附圖1，其中表示了以下的自動(dòng)調(diào)整程序。
首先，在制造或校準(zhǔn)所述投影儀10階段中，圖像輸入部分110將一個(gè)特定的如全白或交叉陰影(棋盤形圖案)的圖像輸入到顯示器件102。投影顯示區(qū)域檢測(cè)部分107檢測(cè)圖像傳感器105上的投影儀顯示圖像的整個(gè)區(qū)域(參見附圖2中標(biāo)號(hào)202)。
將圖像傳感器105設(shè)置為，在圖像傳感器所成的全部圖像區(qū)域內(nèi)形成整個(gè)的投影儀顯示圖像202。所述圖像捕獲部分106從圖像傳感器105中獲取投影儀顯示圖像202。投影顯示區(qū)域檢測(cè)部分107在圖像傳感器所成的圖像區(qū)域201中檢測(cè)出投影儀顯示圖像202的區(qū)域。
圖像傳感器所成的投影儀顯示圖像202通常為梯形或輕微受約束的圖像，這由圖像傳感器的安裝精度和透鏡畸變等等決定。
當(dāng)讓全白圖像顯示在顯示器件102上時(shí)，可以很容易從投影儀顯示圖像202上的圖像中檢測(cè)到四個(gè)角地位置。當(dāng)讓交叉陰影信號(hào)或類似圖像信號(hào)顯示在顯示器件102時(shí)，投影儀顯示圖像202的特定部分可以從交叉陰影或類似信號(hào)的線位置中大概區(qū)別出來。通過這些方法，可以在細(xì)節(jié)上發(fā)現(xiàn)在圖像傳感器105的哪些區(qū)域里捕獲到投影儀顯示圖像202。
相似的，通過執(zhí)行顯示以在投影儀顯示圖像202上示出位置，可以定義投影儀顯示圖像202的區(qū)域和圖像傳感器所成圖像區(qū)域201之間的關(guān)系。
校準(zhǔn)是通過以下步驟進(jìn)行輸入來自圖像輸入部分110的全白信號(hào)或交叉陰影等信號(hào)，認(rèn)為圖像畸變校正電路111中沒有畸變存在，并通過顯示器件驅(qū)動(dòng)電路112在顯示器件102上顯示圖像。該校準(zhǔn)可以通過為顯示器件驅(qū)動(dòng)電路112提供一個(gè)測(cè)試圖案產(chǎn)生電路，并由測(cè)試圖案產(chǎn)生電路產(chǎn)生上述信號(hào)來實(shí)現(xiàn)投影儀顯示。
當(dāng)執(zhí)行所述校準(zhǔn)時(shí)，放大有圖像在其上投影的屏幕使得由圖像傳感器所成全部圖像區(qū)域201可以位于屏幕內(nèi)部是很方便的。所述投影的投影儀顯示圖像202被圖像傳感器105成像，并作為圖像數(shù)據(jù)由圖像捕獲部分106獲取。
這時(shí)所成的圖像如附圖2所示。如上所述，雖然在投影儀顯示圖像202在被投影到屏幕40時(shí)是矩形的，但經(jīng)圖像傳感器成像后發(fā)生了一些畸變。
投影顯示區(qū)域檢測(cè)部分107檢測(cè)出由圖像捕獲部分106獲取的圖像區(qū)域。投影顯示區(qū)域檢測(cè)部分107表示出由圖像傳感器201所成圖像區(qū)域201的相應(yīng)水平和垂直方向位置x，y和投影儀顯示圖像202中的相應(yīng)水平和垂直方向的顯示位置xp，yp之間的一對(duì)一的關(guān)系。僅僅幾個(gè)代表點(diǎn)就可以用簡(jiǎn)單的方式表示出上述位置關(guān)系。這些代表點(diǎn)為，例如投影和顯示圖像202的四個(gè)角的位置或投影和顯示圖像202的幾個(gè)特征點(diǎn)。
通過實(shí)施上述過程，校準(zhǔn)工作就完成了。校準(zhǔn)工作的實(shí)施是在工廠里的生產(chǎn)時(shí)間或在初始設(shè)置時(shí)間被完成的。
接著，執(zhí)行安裝實(shí)際屏幕40并檢測(cè)屏幕40的區(qū)域的步驟。為了在整個(gè)屏幕40上顯示圖像，所述投影儀10和屏幕40設(shè)置為可以使投影儀整個(gè)像平面的顯示圖像203覆蓋整個(gè)屏幕40。一個(gè)圖像的實(shí)例是附圖3中的屏幕區(qū)域圖像204，其中屏幕40安置在由圖像傳感器105成像的位置。
屏幕區(qū)域的檢測(cè)實(shí)施可以利用事實(shí)，即反射表面為基本圖像顯示部分，并且框架部分具有不同的亮度和顏色。圖像捕獲部分106獲取圖像傳感器105所成的圖像作為數(shù)據(jù)。所述屏幕區(qū)域檢測(cè)部分108基于圖像捕獲部分106獲取的數(shù)據(jù)檢測(cè)出屏幕40的區(qū)域。
屏幕區(qū)域檢測(cè)部分108的第一結(jié)構(gòu)如附圖4所示，所成圖像的圖像亮度數(shù)據(jù)114輸入到二進(jìn)制裝置115。該二進(jìn)制裝置115從全圖的柱狀圖中確定了一個(gè)二進(jìn)制閾值(參考Otsu[基于判別式和最小平方標(biāo)準(zhǔn)的自動(dòng)閾值選擇方法]，Denshi Tsushin Gakkai Ronbunshi，Vol.J63-D，No.4，pp.349-356)。該方法檢測(cè)圖像中每個(gè)像素的亮度并將其歸類為亮部和暗部兩個(gè)區(qū)域。由于屏幕40通常為白色并且比圖像平面的其他部分顏色淺，所以作為亮部被分類。其結(jié)果為，在圖像中的屏幕40區(qū)域如附圖3所示被切掉。由二進(jìn)制裝置115輸出的二進(jìn)制圖像數(shù)據(jù)被輸入到直線檢測(cè)裝置116中。直線檢測(cè)裝置116對(duì)所述亮部和暗部之間的邊界進(jìn)行尋跡以獲得邊界線，并將所述邊界線分成為若干直線部分。附圖5示出了四條直線L1，L2，L3和L4的檢測(cè)狀態(tài)。另外，對(duì)于被檢測(cè)的直線，交叉點(diǎn)檢測(cè)裝置117檢測(cè)C1作為L1和L4的交叉點(diǎn)，C2為L1和L2的交叉點(diǎn)，C3為L2和L3的交叉點(diǎn)，C4為L3和L4的交叉點(diǎn)。如上所述，屏幕40的四角位置就被找到了。
屏幕區(qū)域檢測(cè)部分108的第二結(jié)構(gòu)由附圖6所示。所成圖像的圖像亮度數(shù)據(jù)114輸入到邊緣檢測(cè)裝置119中。所述邊緣檢測(cè)裝置119進(jìn)行相鄰像素值的相互比較，當(dāng)像素值差大于預(yù)先設(shè)定的像素閾值時(shí)，就確定出在那個(gè)像素內(nèi)存在邊緣。于是，就獲得了如附圖7所示的邊緣圖像。根據(jù)所設(shè)定的閾值，檢測(cè)出具有特定測(cè)定尺寸的邊緣。然而，在這樣的情況下，使用公知的加細(xì)方法使得輸出具有約一個(gè)像素寬度的邊緣圖像。直線適用裝置120將直線用于獲得的邊緣部分。實(shí)際上，將一個(gè)直線方程應(yīng)用在邊緣部分，判斷直線L1到L4。與第一結(jié)構(gòu)相似，交叉點(diǎn)檢測(cè)裝置117找到已獲得直線的相鄰線的交叉點(diǎn)，從而找到屏幕40的四個(gè)角的位置。
屏幕40四個(gè)角的已檢測(cè)位置位于投影儀整個(gè)圖像平面的顯示圖像203的內(nèi)部。屏幕畸變檢測(cè)部分109確定屏幕40的區(qū)域與顯示器件102的顯示區(qū)域之間的相對(duì)位置關(guān)系?；谠撓鄬?duì)位置關(guān)系，所述屏幕畸變檢測(cè)部分109找到校正數(shù)據(jù)，于是當(dāng)向屏幕40投影時(shí)，在顯示器件102上顯示的圖像就進(jìn)入屏幕40。所述圖像畸變校正電路111根據(jù)所述校正數(shù)據(jù)校正由圖像輸入部分110輸入的數(shù)據(jù)。
通過實(shí)施上述過程，由圖像輸入部分110輸入的圖像信號(hào)通過圖像畸變校正電路111，使得輸入的圖像轉(zhuǎn)變成與所述屏幕40形狀匹配的形狀。被轉(zhuǎn)換的圖像通過顯示器件驅(qū)動(dòng)電路112顯示在顯示器件102上，并進(jìn)一步被投影和顯示在屏幕40上。
下文將闡述本發(fā)明的第二具體實(shí)施方式
。在第二具體實(shí)施方式
中，如附圖8所示，當(dāng)檢測(cè)屏幕區(qū)域時(shí)，屏幕區(qū)域圖像204沒有進(jìn)入到投影儀整個(gè)圖像平面的顯示圖像203的區(qū)域內(nèi)。
在這種情況下，第一具體實(shí)施方式
的步驟不能讓使用者獲得滿意的圖像。在此將參考附圖8解釋這種情況下的應(yīng)對(duì)方法。屏幕區(qū)域檢測(cè)部分108用與第一具體實(shí)施方式
中同樣的方法檢測(cè)屏幕40的區(qū)域。屏幕畸變檢測(cè)部分109類似地放大或縮小所述區(qū)域，如果需要的話，進(jìn)一步執(zhí)行位置移動(dòng)。計(jì)算出圖像的大小和位置，該圖像滿足使投影到屏幕40上的圖像保持矩形并處于投影儀整個(gè)圖像平面的顯示圖像203的區(qū)域內(nèi)的要求。通過與該區(qū)域相對(duì)應(yīng)的顯示器件102的位置上顯示圖像，可以提供實(shí)際滿足使用者的圖像。
這可以通過將能夠滿足上述條件的處理過程包括在屏幕畸變檢測(cè)部分109中來實(shí)現(xiàn)。
下文將闡述本發(fā)明的第三具體實(shí)施方式
。附圖9是表示第三具體實(shí)施方式
光學(xué)系統(tǒng)的方框圖。投影儀10在顯示器件102和投影透鏡103之間有半反射鏡113。半反射鏡113將圖像引導(dǎo)通過投影透鏡103到達(dá)圖像傳感器105。如果半反射鏡113為移動(dòng)系統(tǒng)，其中，半反射鏡113僅在由圖像傳感器105成像時(shí)才被放在顯示器件102和投影透鏡103之間，那么在正常使用時(shí)所述半反射鏡113不會(huì)影響投影儀10。
下文將闡述本發(fā)明的第四具體實(shí)施方式
。附圖10示出了本發(fā)明第四具體實(shí)施方式
。所述第四具體實(shí)施方式
包括焦點(diǎn)檢測(cè)部分126，透鏡焦點(diǎn)位置檢測(cè)部分127，距離檢測(cè)和校正系數(shù)計(jì)算部分128，它們?nèi)〈说谝?b>具體實(shí)施方式
中的投影顯示區(qū)域檢測(cè)部分(附圖1中的標(biāo)號(hào)107)，屏幕區(qū)域檢測(cè)部分(附圖1中的標(biāo)號(hào)108)，和屏幕畸變檢測(cè)部分(附圖1中的標(biāo)號(hào)109)。
在普通墻壁作為屏幕40的情況下，不可能通過本發(fā)明第一具體實(shí)施方式
的方法得到屏幕40的框架。這時(shí)，可以使用以下方法。
首先，闡述用于測(cè)量從投影透鏡103到屏幕40之間距離的裝置。
投影儀10到屏幕40的距離與投影和顯示的圖像被聚焦時(shí)投影透鏡103焦點(diǎn)位置之間的關(guān)系(下文作為聚焦曲線)，在工廠制造投影儀10時(shí)已被事先存儲(chǔ)在投影儀10中。
通過執(zhí)行上述操作，由使用者使用的場(chǎng)景下聚焦?fàn)顟B(tài)下投影透鏡103的焦點(diǎn)位置被檢測(cè)，并與上述聚焦曲線進(jìn)行比較，由此可能找出從投影儀10到屏幕40的聚焦距離。
實(shí)際上當(dāng)圖像被投影和顯示到屏幕40上時(shí)，改變所述投影透鏡103的焦點(diǎn)位置以找到顯示圖像四個(gè)角上的各自聚焦位置。通過將此時(shí)的投影透鏡103的焦點(diǎn)位置與聚焦曲線進(jìn)行比較，可以得到從投影儀10到投影到屏幕40的顯示圖像的四個(gè)角的各自距離。
現(xiàn)在將詳細(xì)描述獲得從投影儀10到顯示圖像四個(gè)角的距離的方法。
附圖11為用以檢測(cè)顯示圖像四個(gè)角的焦點(diǎn)的測(cè)試圖案的實(shí)例的視圖。附圖11所示的外圍代表顯示器件2的顯示區(qū)域。投影儀10投影和顯示測(cè)試圖案，如位于四個(gè)角的十字記號(hào)。焦點(diǎn)檢測(cè)部分126檢測(cè)十字記號(hào)的焦點(diǎn)。當(dāng)所述位置被聚焦時(shí)，透鏡焦點(diǎn)位置檢測(cè)部分127得到透鏡焦點(diǎn)位置。附圖12是表示一個(gè)事先檢測(cè)的聚焦曲線實(shí)例的視圖。如上所述，所述聚焦曲線在投影儀10制造時(shí)就已經(jīng)測(cè)得，并且存儲(chǔ)在投影儀10內(nèi)部。檢測(cè)在顯示圖像四個(gè)角聚焦的透鏡焦點(diǎn)位置并與所述聚焦曲線相比較，由此可以得到顯示圖像四個(gè)角與投影透鏡103之間的距離。當(dāng)聚焦曲線在圖像四個(gè)角中稍稍偏移時(shí)，分別為四個(gè)角準(zhǔn)備聚焦曲線是可取的。通過執(zhí)行上述檢測(cè)，就可能比現(xiàn)有技術(shù)更精確的得到投影透鏡103與在屏幕40上的四個(gè)角的測(cè)試圖案位置之間距離。
如果得到了投影儀10到顯示圖像四個(gè)角的距離，就可以得到投影儀10和屏幕40的位置關(guān)系。
假設(shè)屏幕40是平坦的，形成投影儀10的投影圖像的該平坦表面的位置關(guān)系可以用x，y軸的傾斜角度表示。此外，在屏幕40為有框架的正方形的情況下，投影圖像與屏幕平坦表面之間的位置關(guān)系中還要包括一個(gè)旋轉(zhuǎn)角度。然而，如果僅僅單純考慮投影圖像的畸變，就不必考慮正方形屏幕40的正方形框架與投影圖像之間的位置關(guān)系，只考慮其上有投影圖像顯示的平坦表面與投影儀10之間的位置關(guān)系就足夠了。
假設(shè)屏幕40為平坦的，根據(jù)從投影儀10到顯示圖像四個(gè)角的距離可以計(jì)算出屏幕40第三維空間的傾斜，并基于該計(jì)算值得到要輸入的校正系數(shù)。
相對(duì)于平坦屏幕40的傾斜程度在圖像內(nèi)改變投影和顯示圖像的放大率。一種情況如附圖13和15所示，投影儀10和平坦屏幕40彼此正對(duì)著。一種情況如附圖14和16所示，投影儀10和平坦屏幕40傾斜相對(duì)。
放大率的改變與投影距離的比率成比例。例如，以一米的投影距離進(jìn)行投影和顯示與按兩米的投影距離進(jìn)行投影和顯示的情況相比較，后者的放大率為前者的兩倍大。
投影圖像的放大率可以由到圖像中心距離的比率來表示。也就是，相對(duì)于投影圖像四個(gè)角的各自位置1，2，3和4，測(cè)量到圖像中心C的距離，并計(jì)算出該距離比率，由此可以計(jì)算出放大率的差。通過利用放大比率的差異，可以得到啟動(dòng)畸變校正裝置的系數(shù)，所述方式在日本申請(qǐng)No.2002-018407等的說明書中公開。
參考附圖10，自動(dòng)調(diào)整的過程將在下文中闡述。
圖像輸入部分110使特定圖案出現(xiàn)在投影圖像的角上。通過啟動(dòng)投影透鏡103的焦點(diǎn)調(diào)節(jié)，焦點(diǎn)檢測(cè)部分126檢測(cè)到相應(yīng)特定圖案的最佳聚焦點(diǎn)。
通過由透鏡焦點(diǎn)位置檢測(cè)部分127檢測(cè)透鏡焦點(diǎn)位置，以計(jì)算出最佳聚焦點(diǎn)的距離。
距離檢測(cè)和校正系數(shù)計(jì)算部分128產(chǎn)生出對(duì)應(yīng)于各個(gè)距離的校正系數(shù)。
距離檢測(cè)和校正系數(shù)計(jì)算部分128分別從投影儀10與投影圖像四個(gè)角之間的距離中得到屏幕40在x，y軸上的傾斜角度φ。距離檢測(cè)和校正系數(shù)計(jì)算部分128計(jì)算該角度，因此得到放大率的差異。距離檢測(cè)和校正系數(shù)計(jì)算部分128把用來校正放大率的校正系數(shù)輸入到圖像畸變校正電路111中。通過執(zhí)行上述步驟，可以校正與檢測(cè)到的屏幕傾斜相對(duì)應(yīng)的圖形畸變。
為了區(qū)分投影圖像上多個(gè)代表性的點(diǎn)，特定的代表性點(diǎn)閃爍地顯示出來，圖像傳感器105區(qū)分出這些閃爍狀態(tài)，因此這樣的狀態(tài)可以作為圖像上的特定位置被識(shí)別。
下文將闡述本發(fā)明的第五具體實(shí)施方式
。當(dāng)屏幕40被限定為平坦表面時(shí)，可以對(duì)三個(gè)點(diǎn)而不是四個(gè)點(diǎn)執(zhí)行距離檢測(cè)。假設(shè)屏幕40為平坦表面，圖像的投影狀態(tài)可以由軸a和軸b的旋轉(zhuǎn)表示，如附圖17所示。為了表示軸a和b的旋轉(zhuǎn)，如果表示軸b對(duì)于軸a的傾斜和位置的兩個(gè)點(diǎn)，和表示軸b旋轉(zhuǎn)角度的一個(gè)點(diǎn)都確定了，那么就能得到其傾斜角了。
下文將闡述本發(fā)明的第六具體實(shí)施方式
。即使在屏幕40為曲面的屏幕的情況下，檢測(cè)距離的點(diǎn)以類似網(wǎng)孔的狀態(tài)增加，且檢測(cè)點(diǎn)之間插值可以通過線性內(nèi)插法或高次曲線補(bǔ)償法來實(shí)現(xiàn)，由此可以計(jì)算出圖像畸變的校正系數(shù)從而實(shí)現(xiàn)圖形畸變的自動(dòng)校正。
下文將闡述本發(fā)明的第七具體實(shí)施方式
。在本發(fā)明所述的第一到第六具體實(shí)施方式
中，為了自動(dòng)校正因圖像傾斜投影而產(chǎn)生的梯形，設(shè)置在投影儀中的圖像傳感器檢測(cè)投影儀全屏顯示圖像區(qū)域的屏幕區(qū)域圖像，接著校正該投影圖像從而匹配所述屏幕。根據(jù)這種方法，必須通過校準(zhǔn)事先檢測(cè)投影儀全屏顯示圖像區(qū)域，而且這時(shí)的投影儀全屏顯示圖像區(qū)域?yàn)楣潭ㄖ怠?br> 此時(shí)，對(duì)于內(nèi)置圖像傳感器的方法，可以用當(dāng)圖形通過投影透鏡時(shí)由半反射鏡引導(dǎo)并成像的方式設(shè)置傳感器的方法，和在所述投影透鏡的附近處指向投影方向放置所述圖像傳感器的方法。在投影透鏡的位置與圖像傳感器的成像位置互相不匹配的情況下，如后面的例子那樣，通過傾斜投影來改變圖像傳感器所成的投影儀全屏顯示圖像區(qū)域。傾斜投影的范圍越寬，所述變化越大。因此，根據(jù)通過校準(zhǔn)來事先檢測(cè)投影儀全屏顯示圖像區(qū)域的方法，在傾斜投影時(shí)的圖像傳感器上的投影儀全屏顯示圖像區(qū)域與校準(zhǔn)時(shí)的投影儀全屏顯示圖像區(qū)域不匹配。由于這個(gè)原因，當(dāng)檢測(cè)投影儀全屏顯示圖像區(qū)域的屏幕區(qū)域和以投影圖像匹配屏幕的方式執(zhí)行圖像畸變校正時(shí)，產(chǎn)生了差異。其結(jié)果為，投影圖像與所述屏幕不匹配。
為了防止這樣的誤差，在每次檢測(cè)屏幕區(qū)域時(shí)，可以檢測(cè)投影儀全屏顯示圖像區(qū)域。在應(yīng)用屏幕區(qū)域檢測(cè)的自動(dòng)圖像畸變校正中，投影儀全屏顯示圖像區(qū)域被投影，以至于完全覆蓋了進(jìn)行屏幕區(qū)域檢測(cè)的屏幕。由此，投影儀全屏顯示圖像區(qū)域的邊界線定位在屏幕外邊。由于期望在屏幕的外邊存在不同的材料主體，從圖像傳感器所成圖像中直接檢測(cè)邊界線是困難的。
根據(jù)本發(fā)明的第七具體實(shí)施方式
，在屏幕內(nèi)顯示一個(gè)圖案，并檢測(cè)該圖案位置。根據(jù)該圖案的位置，可以計(jì)算出投影儀全屏顯示圖像區(qū)域。
借助于該方法，即使圖像傳感器位于遠(yuǎn)離投影透鏡的位置，也可以精確地計(jì)算出投影儀全屏顯示圖像區(qū)域。
附圖18為本發(fā)明第七具體實(shí)施方式
的方框圖。
在第七具體實(shí)施方式
中，在第一具體實(shí)施方式
(附圖1)上附加一個(gè)光學(xué)畸變校正電路131，一個(gè)投影儀全屏顯示像區(qū)域計(jì)算部分132，和一個(gè)顯示圖案產(chǎn)生部分133。所述光學(xué)畸變校正電路131為校正圖像傳感器105的光學(xué)畸變的電路。所述顯示圖案產(chǎn)生部分133產(chǎn)生用來檢測(cè)投影顯示區(qū)域的圖案。
所述第七具體實(shí)施方式
的情況將參考附圖18、19和20進(jìn)行描述。
投影儀10這樣安裝投影儀全屏顯示圖像203覆蓋屏幕40。圖像傳感器對(duì)圖像進(jìn)行成像。圖像捕獲部分106獲取該所成的像。光學(xué)畸變校正電路131校正圖像傳感器105的光學(xué)畸變。附圖19表示出了由圖像傳感器105所成的圖像。屏幕區(qū)域檢測(cè)部分108檢測(cè)屏幕區(qū)域圖像204的邊界，由此檢測(cè)出屏幕區(qū)域。這里光學(xué)畸變校正電路131可以通過計(jì)算或用預(yù)先準(zhǔn)備的光學(xué)畸變校正數(shù)據(jù)進(jìn)行校正。
一種將兩種類型的全白圖案投影到屏幕40的內(nèi)部以檢測(cè)其區(qū)域，并根據(jù)其結(jié)果計(jì)算投影儀全屏顯示圖像區(qū)域的方法將在下面進(jìn)行闡述。
首先，顯示圖案產(chǎn)生部分133輸入全白圖案，所述圖案的縱向和橫向長度占投影儀全屏顯示圖像區(qū)域的75％。投影儀10將該圖案投影到屏幕40。圖像傳感器105對(duì)投影的圖案進(jìn)行成像。圖像捕獲部分106獲取所成的像。光學(xué)畸變校正電路131校正所成圖像中的圖像傳感器105的光學(xué)畸變。投影顯示區(qū)域檢測(cè)部分107從校正的所成圖像中檢測(cè)出投影顯示區(qū)域，并將其發(fā)送到投影儀全屏顯示區(qū)域計(jì)算部分132中。接著，顯示圖案產(chǎn)生裝置133輸入一個(gè)全白圖案，所述圖案的縱向和橫向占投影儀全屏顯示區(qū)域的50％。之后，執(zhí)行如上所述的相同動(dòng)作。
這時(shí)，成像后的75％的全白圖案和50％的全白圖案變得非常像75％全白顯示圖像304和50％全白顯示圖像305，如附圖20所示。投影顯示區(qū)域檢測(cè)部分107檢測(cè)出75％全白顯示圖像304的邊界和50％全白顯示圖像305的邊界，由此得到75％全白顯示圖像304和50％全白顯示圖像305的區(qū)域。投影儀全屏顯示區(qū)域計(jì)算部分132根據(jù)75％全白顯示圖像304和50％全白顯示圖像305計(jì)算出投影儀全屏顯示圖像203的區(qū)域。
從屏幕區(qū)域檢測(cè)部分108測(cè)得的屏幕區(qū)域與投影儀全屏顯示區(qū)域計(jì)算部分132測(cè)得的投影儀全屏顯示圖像203之間的相對(duì)區(qū)域關(guān)系中，屏幕畸變檢測(cè)部分109獲得顯示器件102上的屏幕40的區(qū)域。顯示器件102上的屏幕40的區(qū)域所指的是，為了在全屏幕40上投影圖像而輸入到顯示器件102的圖像區(qū)域。通過這種方法，可以獲得最終目標(biāo)圖像形狀。圖像畸變校正電路111校正來自圖像輸入部分110的圖像信號(hào)，從而得到由屏幕畸變檢測(cè)部分109測(cè)得的最終目標(biāo)圖像形狀。
如上所述，通過圖像畸變校正電路111執(zhí)行校正畸變的方式，在日本專利申請(qǐng)No.2002-018407等說明書中有描述。通過使用上述校正方法，如果為了匹配檢測(cè)的屏幕區(qū)域而執(zhí)行了畸變校正，就可以以匹配目標(biāo)屏幕表面的形狀來投影該圖像。
注意，上述兩個(gè)圖案不必一定為75％和50％的比例的尺寸，而且也不一定是全白色。
而且，在第七具體實(shí)施方式
中，顯示兩種類型的全白75％和50％的圖案，并檢測(cè)出所述區(qū)域，由此計(jì)算出投影儀全屏顯示圖像203的區(qū)域。如附圖21所示，可以顯示出75％的全白顯示圖像304和表示了75％的全白顯示圖像304中心的中心顯示圖像306。這種情況下，投影儀全屏顯示區(qū)域計(jì)算部分132用所述兩個(gè)圖像的相關(guān)區(qū)域計(jì)算出投影儀全屏顯示圖像203。
下面，本發(fā)明第八具體實(shí)施方式
將在下文中得到闡述。附圖22表示出了本發(fā)明的第八實(shí)施方式的方框圖。
在第八具體實(shí)施方式
中，與第七具體實(shí)施方式
中的方法相同，不直接執(zhí)行圖像傳感器105的光學(xué)畸變校正。在第八具體實(shí)施方式
中，用第七具體實(shí)施方式
的方法進(jìn)行圖像畸變校正，之后，在圖像畸變校正之后的投影儀全屏顯示圖像區(qū)域與屏幕區(qū)域進(jìn)行比較，并通過反饋控制進(jìn)行校正使兩者得到匹配。
在第七具體實(shí)施方式
中，從屏幕區(qū)域檢測(cè)部分108測(cè)得的屏幕區(qū)域和投影儀全屏顯示計(jì)算部分132計(jì)算得到的投影儀全屏顯示圖像203的區(qū)域中，屏幕畸變檢測(cè)部分109獲得相對(duì)位置關(guān)系。通過這樣的方法，識(shí)別出顯示器件102上的屏幕40的位置，并能夠知道畸變校正的最終的目標(biāo)圖像形狀。圖像畸變校正電路111以投影儀全屏顯示圖像區(qū)域匹配屏幕區(qū)域的方法實(shí)現(xiàn)了畸變校正。投影透鏡103投影一圖像以匹配目標(biāo)屏幕表面。然而，在圖像傳感器105中存在畸變且該畸變不能被光學(xué)畸變校正電路131校正的情況下，投影到屏幕40并受到圖像畸變校正的圖像區(qū)域與屏幕40的區(qū)域不匹配。即，在光學(xué)畸變復(fù)雜且難以計(jì)算或者難以事先準(zhǔn)備光學(xué)畸變校正數(shù)據(jù)的情況下，類似第七具體實(shí)施方式
的光學(xué)畸變校正方法就不能執(zhí)行了。這種很難預(yù)先準(zhǔn)備光學(xué)畸變校正信號(hào)的情況是這樣的，例如為每個(gè)要制造的投影儀測(cè)量光學(xué)畸變特性并準(zhǔn)備其數(shù)據(jù)要花費(fèi)時(shí)間，而且是不現(xiàn)實(shí)的。
在本具體實(shí)施方式
中，不采用第七具體實(shí)施方式
(圖18)的光學(xué)畸變校正電路131，而是添加了投影顯示圖像區(qū)域和屏幕區(qū)域比較部分141和圖像畸變校正數(shù)據(jù)部分142。并且，顯示圖案產(chǎn)生部分133被輸入到圖像畸變校正電路111而不是顯示器件驅(qū)動(dòng)電路112中，以便將圖像畸變校正用于已產(chǎn)生的圖案輸出。
首先，圖像畸變校正電路111輸出一個(gè)來自圖像輸入部分110的圖像信號(hào)，即沒有經(jīng)過圖像畸變校正的信號(hào)，到顯示器件驅(qū)動(dòng)電路112。屏幕區(qū)域檢測(cè)部分108通過與第七具體實(shí)施方式
相同的方法檢測(cè)屏幕40的區(qū)域。投影儀全屏顯示區(qū)域計(jì)算部分132計(jì)算出投影儀全屏顯示圖像區(qū)域。屏幕畸變檢測(cè)部分109從所述相對(duì)位置關(guān)系中得到顯示器件102上的屏幕40的位置，由此檢測(cè)出畸變校正的最終目標(biāo)圖像形狀。
接著，如圖23所示，圖像畸變校正數(shù)據(jù)部分142縮小并存儲(chǔ)測(cè)得的投影儀全屏顯示區(qū)域402，該投影儀全屏顯示區(qū)域402與縮小的顯示區(qū)域403相類似。圖像畸變校正電路111基于存儲(chǔ)在圖像畸變校正數(shù)據(jù)部分142中的數(shù)據(jù)，實(shí)施圖像畸變校正，由此允許投影經(jīng)過校正的輸出信號(hào)。此時(shí)，由于圖像畸變校正數(shù)據(jù)部分142縮小并存儲(chǔ)了屏幕畸變檢測(cè)部分109的輸出，所以該輸出被顯示在屏幕40的內(nèi)側(cè)，如圖24所示?？紤]到由圖像傳感器105的光學(xué)畸變，投影儀全屏顯示區(qū)域計(jì)算部分132的計(jì)算誤差503，在不會(huì)顯示到屏幕40外邊的范圍內(nèi)進(jìn)行上述尺寸的縮小。
顯示圖案產(chǎn)生部分133輸入100％的全白圖案，即投影儀全屏顯示圖像尺寸的圖案。圖像傳感器105將投影和顯示的圖案成像。圖像捕獲部分106獲取所成的像。投影顯示區(qū)域檢測(cè)部分107檢測(cè)出投影顯示區(qū)域。由于屏幕畸變檢測(cè)部分的輸出經(jīng)過上述的縮小處理，與縮小的顯示區(qū)域502類似，該100％全白圖案顯示在屏幕40的內(nèi)側(cè)，如附圖24所示。
在沒有執(zhí)行縮小的情況下，即如附圖23所示，在對(duì)檢測(cè)到的投影儀全屏顯示區(qū)域402進(jìn)行圖像畸變校正的情況下，在沒有縮小的顯示區(qū)域501范圍內(nèi)進(jìn)行校正，如附圖24所示。由圖像傳感器105的光學(xué)畸變導(dǎo)致的誤差此時(shí)成為圖24所示的光學(xué)畸變所致的誤差503的一部分。
然后，投影和顯示圖像區(qū)域和屏幕區(qū)域比較部分141比較由投影顯示區(qū)域檢測(cè)部分107測(cè)得的投影和顯示圖像的區(qū)域和由屏幕區(qū)域檢測(cè)部分108測(cè)得的屏幕區(qū)域，并刷新圖像畸變校正數(shù)據(jù)部分142的圖像畸變校正數(shù)據(jù)，使得投影和顯示屏幕區(qū)域在匹配屏幕區(qū)域的方向上變化。重復(fù)下面的步驟形成顯示的100％全白圖案的圖像，檢測(cè)投影和顯示屏幕區(qū)域，與屏幕區(qū)域進(jìn)行比較，刷新圖像畸變校正數(shù)據(jù)。最后，投影顯示區(qū)域檢測(cè)部分107測(cè)得的投影和顯示屏幕區(qū)域和屏幕區(qū)域檢測(cè)部分108檢測(cè)得到的屏幕區(qū)域均受到控制，從而達(dá)到匹配。此時(shí)，由于不可能對(duì)投影到屏幕40外邊的圖案實(shí)施精確的位置檢測(cè)，所以要更新圖像畸變校正數(shù)據(jù)，以便總是從屏幕40的外邊與屏幕40匹配。
下面，將闡述本發(fā)明的第九具體實(shí)施方式
。經(jīng)常有投影到材料體上的情況，在第一到第八具體實(shí)施方式
中所述的自動(dòng)圖像畸變校正就不能得到充分應(yīng)用。在這種情況下，第九具體實(shí)施方式
適用于上述自動(dòng)圖像畸變校正中使用的測(cè)試圖案等，由此執(zhí)行手工校正成為可能。為了結(jié)合第一到第八具體實(shí)施方式
執(zhí)行圖像畸變校正，提供了一種將自動(dòng)(不可能的)模式轉(zhuǎn)變?yōu)槭謩?dòng)模式的方式用于在用戶界面上快速執(zhí)行校正操作。
圖25表示出了本發(fā)明第九實(shí)施方式的方框圖。本實(shí)施方式是在如附圖10所示的第四實(shí)施方式中增加了屏幕上的指針控制和顯示部分151。
根據(jù)一個(gè)電路，對(duì)實(shí)際圖像畸變校正操作施加了強(qiáng)制限制。因此，如附圖26所示，使用者需要安裝投影儀使得中心部分圖像601和外部的外圍圖像602均被投影和顯示，且屏幕40包括中心部分601而不超出外部外圍圖像602的范圍。
這樣的操作等于為使用者暗含地提供了圖象畸變校正的操作區(qū)域，使得在自動(dòng)校正電路受到限制的情況下執(zhí)行校正操作成為可能。這樣就不會(huì)出現(xiàn)由于自動(dòng)校正電路受到限制而不可操作的情況。
然而，在圖案等顯示在屏幕的內(nèi)部或屏幕外部框架的情況下或當(dāng)使用了背面投影屏幕的情況下，進(jìn)行屏幕區(qū)域的自動(dòng)檢測(cè)是非常困難的。
在這樣的情況下，到目前為止，已經(jīng)提供了完全不同的手動(dòng)校正模式(例如，在日本未審查的專利申請(qǐng)公開No.2002-44571的描述中)。
根據(jù)本實(shí)施方式，采用上述自動(dòng)校正時(shí)使用的中心部分圖像，并將其四個(gè)角用一個(gè)指針來指示，以便手動(dòng)執(zhí)行圖像校正，因此建立了流暢的操作流程。所以，使用者可以在盡可能最短的時(shí)間里執(zhí)行圖像畸變的校正操作。
所述第九實(shí)施方式的操作將在下文中闡述。將描述的是在自動(dòng)調(diào)節(jié)的方法(例如在第一到第八實(shí)施方式中示出的方法)以失敗而告終之后的操作。
如附圖27所示，屏幕上的指針控制和顯示部分151向使用者表示出通過明顯地顯示出能指出諸如中心部分圖像601的四個(gè)角中的各點(diǎn)的方法等，可以指示出它的各部分。
使用者可以使用一個(gè)為投影儀10提供的指針(未示出)，并使中心部分圖像的四個(gè)角與屏幕的四個(gè)角匹配。通過檢測(cè)指針的動(dòng)作，在中心部分圖像的四個(gè)角的初始位置和屏幕四個(gè)角的位置之間建立關(guān)系。通過使用在這里得到的這種關(guān)系，圖像畸變校正電路111校正輸入到圖像輸入部分110中的數(shù)據(jù)。
在使用妨礙圖像畸變校正并僅可通過人眼進(jìn)行檢測(cè)的屏幕或墻體情況下，可以通過作為上述一系列方法的最后方法的第九實(shí)施方式進(jìn)行畸變校正。
而且，中心部分圖像和外部的外圍圖像均被顯示，且安裝屏幕使其包含中心部分圖像并將其設(shè)置得比外部外圍圖像稍微靠內(nèi)側(cè)，從而可以將信號(hào)處理電路的限制值清楚地指示給用戶。通過該方法，可以消除不能執(zhí)行校正的情況。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，要顯示的圖像以形狀與屏幕的顯示表面相匹配的形式被自動(dòng)顯示。所以，其優(yōu)點(diǎn)在于，正對(duì)著屏幕的觀察者可以在全屏的范圍內(nèi)觀察到矩形的正常圖像。
雖然結(jié)合了幾個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式闡述了本發(fā)明，可以理解本發(fā)明的發(fā)明主旨不限制于這些特定的實(shí)施方式。相反，所有的改變、修改和等同都可以包含在下面權(quán)利要求的精神范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種投影儀，包括圖像顯示部分和用來將所述圖像顯示部分中顯示的圖像投影到屏幕的投影透鏡，所述投影儀進(jìn)一步包括圖像傳感器，設(shè)置在所述投影透鏡的附近，并對(duì)投影和顯示的圖像和所述屏幕成像；從所述圖像傳感器所成圖像中檢測(cè)投影顯示區(qū)域的裝置；從所述圖像傳感器所成圖像中檢測(cè)屏幕區(qū)域的裝置；和校正輸入的圖像數(shù)據(jù)使得投影顯示區(qū)域與所述屏幕區(qū)域匹配的裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的投影儀，其中所述的圖像傳感器通過投影透鏡對(duì)投影和顯示圖像進(jìn)行成像。
3.如權(quán)利要求1所述的投影儀，其中檢測(cè)所述投影顯示區(qū)域的裝置計(jì)算出所述投影顯示區(qū)域的四個(gè)角的位置。
4.如權(quán)利要求1所述的投影儀，其中檢測(cè)所述屏幕區(qū)域的裝置計(jì)算出屏幕區(qū)域的四個(gè)角的位置。
5.如權(quán)利要求1所述的投影儀，其中檢測(cè)所述投影顯示區(qū)域的裝置將投影和顯示圖像上的多個(gè)代表點(diǎn)的位置識(shí)別出來。
6.如權(quán)利要求1所述的投影儀，其中所述圖像傳感器投影一個(gè)測(cè)試圖像以便對(duì)所述投影顯示區(qū)域成像。
7.如權(quán)利要求1所述的投影儀，其中所述圖像顯示部分上的顯示圖像的大小和顯示位置被轉(zhuǎn)換成與所述被檢測(cè)的屏幕區(qū)域相似的形狀。
8.如權(quán)利要求7所述的投影儀，其中當(dāng)屏幕區(qū)域和投影顯示區(qū)域不同時(shí)，圖像被投影在所述屏幕區(qū)域和所述投影顯示區(qū)域重疊的部分上。
9.如權(quán)利要求1所述的投影儀，其中所述投影顯示區(qū)域由在通過所述圖象傳感器所成的圖象內(nèi)的坐標(biāo)示出。
10.如權(quán)利要求1所述的投影儀，其中所述屏幕區(qū)域由在通過所述圖象傳感器所成的圖象內(nèi)的坐標(biāo)示出。
11.一種投影儀的圖像畸變校正方法，該投影儀將圖像顯示部分上顯示的圖像投影到屏幕上，其包括以下步驟通過安裝在投影透鏡附近的圖像傳感器對(duì)所述屏幕的成像；從所成的屏幕圖像中檢測(cè)出所述屏幕區(qū)域，和校正輸入的圖像，使得預(yù)先測(cè)得的投影顯示區(qū)域與所述屏幕區(qū)域匹配。
12.如權(quán)利要求11所述的圖像畸變校正方法，其中所述投影儀被安裝成使得成像的所述屏幕區(qū)域被包括在所述投影顯示區(qū)域內(nèi)。
13.如權(quán)利要求11所述的圖像畸變校正方法，其中所述圖像傳感器通過所述投影透鏡形成所述屏幕的圖像。
14.如權(quán)利要求11所述的圖像畸變校正方法，其中該方法將所述屏幕區(qū)域四個(gè)角的位置作為所述投影顯示區(qū)域的數(shù)據(jù)。
15.如權(quán)利要求11所述的圖像畸變校正方法，其中該方法計(jì)算所述屏幕區(qū)域四個(gè)角的位置作為屏幕區(qū)域的數(shù)據(jù)。
16.如權(quán)利要求11所述的圖像畸變校正方法，其中該方法將投影和顯示圖像上多個(gè)代表點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)作為所述投影顯示區(qū)域的數(shù)據(jù)。
17.如權(quán)利要求11所述的圖像畸變校正方法，其中所述圖像顯示部分上顯示的圖像的大小和顯示位置被調(diào)整為與所述被檢測(cè)的屏幕區(qū)域相似的形狀。
18.如權(quán)利要求17所述的圖像畸變校正方法，其中當(dāng)所述屏幕區(qū)域和所述投影顯示區(qū)域不同時(shí)，圖像被投影和顯示在所述屏幕區(qū)域與所述投影顯示區(qū)域重疊的部分上。
19.如權(quán)利要求11所述的圖像畸變校正方法，其中所述投影顯示區(qū)域由在所述圖像傳感器所成的圖像中的坐標(biāo)顯示。
20.如權(quán)利要求11所述的圖像畸變校正方法，其中所述屏幕區(qū)域由在所述圖像傳感器所成的圖像中的坐標(biāo)顯示。
21.一種投影儀，包括圖像顯示部分和用來將所述圖像顯示部分上顯示的圖像投影到屏幕上的投影透鏡，所述投影儀進(jìn)一步包括一個(gè)圖像傳感器，用于對(duì)投影和顯示的圖像和所述屏幕成像；從所述圖像傳感器所成的像中計(jì)算出投影和顯示圖像內(nèi)的多個(gè)點(diǎn)與所述投影儀之間的距離的裝置；從所述距離中檢測(cè)出所述投影儀和所述屏幕之間位置關(guān)系的裝置；和基于所述位置關(guān)系校正輸入的圖像數(shù)據(jù)使得圖像以目標(biāo)形狀顯示在所述屏幕上的裝置。
22.如權(quán)利要求21所述的投影儀，其中所述圖像傳感器設(shè)置在所述投影透鏡附近。
23.如權(quán)利要求21所述的投影儀，其中所述圖像傳感器通過投影透鏡對(duì)投影和顯示的圖像進(jìn)行成像。
24.如權(quán)利要求21所述的投影儀，進(jìn)一步包括在聚焦的狀態(tài)下通過檢測(cè)投影和顯示圖像來檢測(cè)所述投影儀到所述屏幕之間距離的裝置。
25.如權(quán)利要求21所述的投影儀，其中當(dāng)檢測(cè)到所述投影儀與所述屏幕之間位置關(guān)系時(shí)，識(shí)別出投影和顯示圖像上的多個(gè)代表點(diǎn)。
26.如權(quán)利要求21所述的投影儀，其中當(dāng)檢測(cè)所述投影儀與所述屏幕之間位置關(guān)系時(shí)，投影和顯示用于測(cè)試目的的圖像。
27.如權(quán)利要求25所述的投影儀，其中為了識(shí)別所述圖像上多個(gè)代表點(diǎn)，以閃爍的形式顯示特定的代表點(diǎn)，并通過用圖像傳感器識(shí)別閃爍狀態(tài)來鑒別該特定的代表點(diǎn)作為在所述圖像上的特定位置。
28.如權(quán)利要求1所述的投影儀，在不能檢測(cè)所述屏幕區(qū)域的情況下，進(jìn)一步包括自動(dòng)執(zhí)行輸入的圖像數(shù)據(jù)校正的功能，其方式是從所述圖像傳感器所成的圖像中計(jì)算出在投影和顯示圖像中的多個(gè)點(diǎn)與投影儀之間的距離，從所述距離中檢測(cè)出所述投影儀與所述屏幕的位置關(guān)系，以及基于所述位置關(guān)系在屏幕上按照目標(biāo)形狀顯示圖像。
29.如權(quán)利要求1所述的投影儀，包括在所述屏幕內(nèi)投影和顯示圖案的裝置；檢測(cè)投影和顯示圖案的區(qū)域的裝置；和從測(cè)得的圖案區(qū)域中檢測(cè)出投影顯示區(qū)域的裝置。
30.如權(quán)利要求29所述的投影儀，包括用于校正所述圖像傳感器的光學(xué)畸變的裝置。
31.如權(quán)利要求29所述的投影儀，包括比較屏幕區(qū)域與畸變校正后的投影顯示區(qū)域的裝置；和用于反饋比較結(jié)果并按照使畸變校正后的投影顯示區(qū)域與和屏幕區(qū)域相匹配的方式更新畸變校正的裝置。
32.如權(quán)利要求21所述的投影儀，包括用于投影和顯示中心部分圖像和外部的外圍圖像的裝置；其中通過使該屏幕包含所述中心部分圖像并且使其位于所述外部外圍圖像內(nèi)部而不是外部的方式安裝所述屏幕，所述外部外圍圖像用于向使用者明示關(guān)于圖像畸變校正的限制的尺寸。
33.如權(quán)利要求21所述的投影儀，在不能實(shí)施圖像畸變自動(dòng)校正的狀態(tài)下，進(jìn)一步包括用于投影和顯示中心部分圖像的裝置；和通過使所述中心部分圖像的四個(gè)角與所述屏幕的四個(gè)角相匹配來實(shí)現(xiàn)圖像畸變校正的裝置。
全文摘要
圖像傳感器安裝在投影透鏡附近。該圖像傳感器對(duì)投影和顯示圖像和屏幕進(jìn)行成像。從圖像傳感器所成圖像中檢測(cè)出投影顯示區(qū)域和屏幕區(qū)域。校正輸入的圖像數(shù)據(jù)以使得投影顯示區(qū)域與屏幕區(qū)域匹配。待顯示的圖像以匹配于屏幕的顯示表面的形狀自動(dòng)顯示出來。
文檔編號(hào)H04N5/74GK1489382SQ0315802
公開日2004年4月14日 申請(qǐng)日期2003年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月23日
發(fā)明者望月和雄, 青柳壽和, 森脅大輔, 和, 輔 申請(qǐng)人:日本電氣視象技術(shù)株式會(huì)社