专利名称：具有图象稳定器装置的视频投影设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种将由图象数据表示的图象投影到投影表面的设备，该设备配有投影系统，该投影系统发送要投影的图象；缩放单元，用于缩放图象数据。
本发明还涉及一种将由图象数据表示的图象投影到投影表面的方法，其中通过投影系统发送要投影的图象以及缩放图象数据。
上述类型的设备和上述类型的方法例如在家庭影院系统方面是已知的。在这样一个已知系统中，例如在客厅中建立的视频投影仪使用它的投影系统将在投影高度上的图象投影到位于离视频投影仪给定距离的投影墙壁上或投影到位于墙上的投影屏幕上。视频投影仪有一个缩放单元，使用该缩放单元以特别调整投影图象的大小。
通常，这样的一个投影墙壁或这样的一个投影屏幕是机械地相对稳定和静止。一方面，视频投影仪出现了问题，因为取决于视频投影仪的支撑或安装装置的结构或设计，例如视频投影仪的框架，对于视频投影仪的支撑装置可实现不同的机械稳定性。期望视频投影仪的支撑或安装装置的稳定机械设计，因为视频投影仪的不希望的运动以及与视频投影仪相关联的投影系统的不希望的运动对投影图象有一个直接的影响，导致投影图象的不希望的运动，这对于观众来说是不愉快的，因而，这也是不利的。尽管可以通过相对大的和昂贵的设计方案或通过增加视频投影仪的支撑或安装装置和/或视频投影仪的固有重量来实现视频投影仪的支撑或安装装置的机械稳定设计，但是这导致不方便和不实际的解决方案，该方案限制了视频投影仪的感官设计的自由度以及该方案需要相当大的花费，这也是不利的。
本发明的一个目的是消除上述缺点以及提供一个改进的设备和一种改进的方法。
为了实现上述目的，根据本发明的设备具有根据本发明的特征，所以根据本发明的设备的特征如下，即用于将由图象数据表示的图象投影到一个投影表面的设备，该设备具有以下装置，即投影系统，该投影系统发送要投影的图象；缩放单元，用于缩放图象数据；运动检测装置，用于检测投影系统的不希望的运动，对于所述的运动检测装置能发送表示投影系统的不希望的运动的至少一种运动信息项目；处理装置，用于处理运动信息项目，该处理装置具有一级(stage)，用于产生缩放控制信息项目，作为运动信息项目的一个函数；缩放影响装置，提供缩放控制信息项目给该缩放影响装置以及设计该缩放影响装置以影响图象数据的缩放，结果至少可以减少由投影系统的不希望的运动所导致的投影在投影表面的图象的不希望的运动。
为了实现以上目的，根据本发明的方法也具有根据本发明的特征，所以根据本发明的方法的特征如下，即将由图象数据表示的图象投影到一个投影表面的方法，其中所述方法执行以下步骤，即通过投影系统发送要投影的图象；缩放图象数据；检测投影系统的不希望的运动，在该检测期间发送表示投影系统的不希望的运动的至少一种运动信息项目；处理运动信息项目，在该处理期间产生缩放控制信息项目，作为运动信息项目的一个函数；影响图象数据的缩放，其中至少可以减少由投影系统的不希望的运动所导致的投影在投影表面的图象的不希望的运动。
通过提供根据本发明的特征，以非常简单的方法和使用简单装置获得改进的设备和改进的方法。特殊的优点是至少可以减少投影图象的不希望的运动以及最多可以完全阻止投影图象的不希望的运动。另一个优点是这样的一个设备在机械结构措施方面不会受到任何特殊的限制，并且这是特别地有利，因为在根据本发明的设备的设计方面能尽可能地进行自由选择。
已证明，当在根据本发明的设备中另外提供权利要求2中请求保护的特征时是特别有利的。结果，能产生处理装置，用于以简单和节省成本的方式处理运动信息项目。
原则上，设计运动检测装置以检测在所有空间方向上投影系统的不希望的运动以及发送关于该不希望的运动的对应运动信息。然而，已证明，当在权利要求3中请求保护的特征另外被提供在根据本发明的设备中时是特别有利的。对于运动检测装置和用于处理运动信息项目的处理装置的简单结构设计，这是特别有利的。
运动检测装置可以具有被提供在投影表面区域的一个或多个光传感器以及具有对准投影表面的一个或多个视频摄像机，使用该运动检测装置检测或确定各个投影图象的不希望的运动以及使用该运动检测装置产生至少一个运动信息项目。然而，已证明，当在根据本发明的设备中另外提供在权利要求4中请求保护的特征和或许也在权利要求5中请求保护的特征时是特别有利的。这允许以简单和节省成本的方式设计运动检测装置以及允许该运动检测装置递送精确的运动信息项目。
本发明的上述方面和另外方面可从下面描述的实施例的例子中出现以及使用所述实施例的例子解释本发明的上述方面和另外方面。
参照附图中所示的实施例的例子将进一步描述本发明，然而，本发明并不限制于此。
图1在原则上示出了称为家庭影院系统的结构，该结构具有根据本发明的设备，在这种情况下由视频投影仪形成。
图2以斜视图示出了图1所示的视频投影仪的一个实施的变异实施例，具有一个视频投影单元。
图3以方块图形式示出了图2所示的视频投影仪的视频投影单元，设计成依照本发明来投影图象。
图1示出了家庭影院系统1。家庭影院系统1包含用于将由图象数据表示的图象投影到投影表面的设备，在这种情况下，由视频投影仪2形成该设备。视频投影仪2有一个投影系统，该投影系统发送要投影的图象。投影表面由投影墙壁3形成，该投影墙壁3离视频投影仪2保持一个投影距离PD，其中在这种情况下，以垂直于投影墙壁的投影角度实现在投影墙壁3上的投影。可以提及的是，以不同的投影角度也可以实现投影，也就是说能实现称之为“偏轴”的投影。
视频投影仪2有一个有脚构造4，通过该有脚构造4，视频投影仪2可以立在地板构造5上。在这种情况下，有脚构造4有第一脚部分7和第二脚部分8，其中第一脚部分7有第一轴承点7a和第二轴承点7b以及其中第二脚部分8仅有一个轴承点8a。轴承点8a具有对于两个轴承点7a和7b之间的连接线的垂直距离SD。
地板构造5停留在固定地板6上以及被设计作为“浮动”的构造，因此在机械载荷下具有一定程度的弹性，导致有某一振荡的倾向。在这样情况下，地板构造5由盖在浮动木质地板上的地毯、防潮层和隔音层组成，其中防潮层和隔音层位于木质地板和固定地板6之间。可以提及的是，同样地板构造5可以有不同的设计，但是仍有一种设计具有这样的一定程度的弹性，以及因此导致有某一振荡的倾向。
从图2可以看到，视频投影仪2被设计为固定单元。视频投影仪2由具有偏转镜2b和DVD重放单元2c的视频投影单元2a和放大器单元2d组成。设计DVD重放单元2c以重放DVD，其中具有图象信息的视频信号被发送到视频投影单元2a以及与视频信号关联的声音信号被发送到放大器单元2d。在这种情况下设计放大器单元2d以向扩音器箱发送声音信号，这没有更详细的示出。可以提及的是，也可以使用用于发送具有图象信息的视频信号的其他重放装置，例如磁带视频重放装置、视频CD重放装置、电视接收器、卫星信号接收器或视频游戏控制台。
设计视频投影单元2a以经由偏转镜2b将视频信号的图象信息投影到投影墙壁3上，其中投影到投影墙壁3的图象具有图象高度为H，规定高于地板构造5的垂直投影高度为PH。
由于视频投影仪2或有脚构造4的设计，对于地板构造5的相对小的地板运动可能将导致视频投影仪2的不希望的运动以及因此导致其视频投影系统的不希望的运动，以及这导致在投影墙壁3上的投影图象的不希望的运动，除非提供如下较详细描述的根据本发明的措施。通过移动在设备附近的物体(item)，例如椅子、沙发或桌子或者仅仅通过人或动物在地板构造上移动导致这样地板运动。这可导致脚7和8不在同一水平面上，其中第一角部分7在水平面n1上竖着，第二角部分8在不同于水平面n1的水平面n2上竖着。使用简单的计算例子下面示出地板运动的这样效果。
在这样情况下，图象高度IH是1.1m，投影距离PD是3.5m以及标准距离是0.4m。使用以下三角关系sinε＝(n1-n2)/FD来计算代表视频投影仪2偏移垂线的倾斜角ε，其中(n1-n2)代表两个水平面n1和n2之间的水平面差。
根据所示例子，对于水平面差(n1-n2)＝3mm，倾斜角ε＝0.43°。因此，在投影墙壁3上的投影图象的垂直位移Δy由于如在下面简单的方程所示的三角关系Δy＝PD*tanε而增加。在这个例子中图象的垂直位移是Δy＝2.6cm。
图3以方块图的形式示出了视频投影单元2a的基本功能单元。视频投影单元2a具有一个视频信号输入级21，设计该视频信号输入级21以接收模拟视频信号VS以及产生和发送数字化的视频信号。数字化的视频信号被提供给缩放单元22，设计该缩放单元22以缩放和处理数字化视频信号以及发送处理的视频信号。处理的视频信号经由LCD驱动器级23被提供给投影系统24，设计该投影系统24以光发送处理的视频信号。为了这个目的，投影系统24有一个光学单元24a、液晶显示板24b和光源24c。缩放单元22有一个OSD级，没有更详细地示出该OSD级，以及有一个图象失真校正级，设计该OSD级以产生菜单图象数据以及设计该图象校正级以校正以失真方式投影的图象，以失真方式投影的所述图象可能出现在偏轴投影的情况下。关于这一点，可以参考美国专利公开的2002/0060754A1，该专利在本专利之前公布，在这里参考引用。
视频投影仪2另外还有一个微控制器25，设计该微控制器以控制视频信号输入级21、缩放单元22和投影系统24。经由UART接口连接25a控制缩放单元22。红外线接收器26和键盘27也可以连接到微处理器25，设计该红外线接收器26和键盘27以发送控制和导航信号(例如，对于导航OSD)。另外，应该提及的是，在微控制器25和视频信号输入级21之间提供第一总线连接25b以及在微控制器25和投影系统24之间提供第二总线连接25c，提供该两条总线连接25b和25c基本上用于控制的目的。
设计微控制器25作为微型计算机并且该微控制器具有一个中央处理单元(CPU)(未更详细地示出)和内存装置(RAM和ROM)。微控制器25形成一级，用于产生缩放控制信息项目，在这种情况下，由转换级32来形成这一级，在下面没有更加详细的描述该转换级32。
视频投影仪2另外包含运动检测装置28，设计该运动检测装置28以检测视频投影仪2的不希望的运动。运动检测装置28有一个钟摆29并且钟摆运动检测器与钟摆29相互作用，在这种情况下由霍尔传感器30形成钟摆运动检测器。可以提及的是，同样可以由其他装置形成钟摆运动检测器，例如挡光板系统。
设计钟摆29为非周期钟摆，并且机械地连接到视频投影仪2上，在这种情况下直接连接到视频投影仪2的投影系统24上。设计钟摆29和霍尔传感器30以在起始位置之外检测视频投影仪2的投影系统24倾斜和/或偏移。设计霍尔传感器30以确定钟摆的振荡运动以及发送运动信息信号MI给模拟运动信号放大装置31，该运动信息信号MI表示视频投影仪2的投影系统24的倾斜和/或偏移以及因此表示整个视频投影仪2的倾斜和/或偏移。
设计模拟运动信号放大装置31以发送适应性运动信息信号AMI，发送该适应性运动信息信号AMI给微控制器25的转换级32。设计该转换级32以将适应性运动信号AMI转换为象素位移信息项目SCI。
缩放单元22有一个缩放影响装置33，通过缩放影响装置33可以影响数字化视频信号的缩放和处理。在这样情况下，设计该缩放影响装置33以接收由转换级32发送的象素位移信息项目SCI以及依照这个象素位移信息项目SCI执行在图象高度H方向上的图象数据的位移，也就是说，依照上述的计算例子执行根据垂直图象位移2.6cm的象素位移，其中这个位移对应取决于选择的象素大小的象素数目。借助转换级32执行的到象素值p的转换依照以下方程来实现p＝int(Rv*γ)；，其中Rv是显示的或投影的图象的象素垂直分辨率，γ是对于图象高度为IH的这样图象的垂直位移，也就是说γ由方程γ＝Δy/IH给出。还应该提及的是，“int”指整数。根据上述例子，对于确定的垂直图象位移为2.6cm和假设的垂直分辨率Rv为480象素，结果象素值p为12象素。结果，表示这样图象的象素在每一种情况下由在垂直方向的12象素来代替。有利的是，这意味着尽管视频投影仪2有不希望的运动以及因此投影系统24有不希望的运动，但是可以阻止或至少很大程度减少对应投影图象或连续图象的不希望的运动。
可以提及的是，运动检测装置不必直接耦合到投影系统上，而它们也可以连接到视频投影仪的其他部件或结构单元，其他部件或结构单机械地连接到投影系统。
另外可以提及的是，缩放影响装置33不是必需包含在缩放单元22中，而可以连接缩放单元22的下游或缩放单元22的上游。
可以提及的是，使用缩放单元22以补偿响应时间，当检测投影系统24的不希望的运动时例如由运动检测装置28的时滞导致该响应时间。
另外可以提及的是，由测量装置形成运动检测装置，该测量装置通过以平面方式安装在基片上的电极，根据测量液体的电解导电率的原理工作。在这样情况下，基于部分填充的导电性液体的电解液腔，与测量装置的倾斜轴平行地施加电极。当在两个电极之间施加AC电压时，电流以杂散场的形式流过液体。在测量装置倾斜期间液体水平面的减少限制了这个杂散场，假定电解液的恒定电导率，建立电阻作为液体充满水平面的函数。如果在每种情况下电极被成对安排在相对于倾斜轴这样一个测量单元的底部的右半边手和左半边手，那么从根本上已知的差动式测量原理发送倾斜的带符号的角度。这样的测量装置已经由HL-Planrtechnik GmbH公司产生并且参考NS25/E或NS15/E在商业上是可用的。
另外可以提及的是，设计运动检测装置以检测加速度。这样的运动检测装置在商业上可用于各种不同的实施例。例如，来自福克特电子股份(Vogt-Electronic AG)公司的热力倾角和加速度传感器TDNS在商业上是可用的。
权利要求
1.一种用于将由图象数据表示的图象投影到一个投影表面(3)的设备(2)，该设备(2)具有以下装置，即投影系统(24)，该投影系统发送要投影的图象以及缩放单元(22)，用于缩放图象数据以及运动检测装置(28)，用于检测投影系统(24)的不希望的运动，对于所述运动检测装置(28)能发送表示投影系统(24)的不希望的运动的至少一个运动信息项目(MI)，以及处理装置(25)，用于处理运动信息项目(MI)，该处理装置(25)有一级(32)，这一级用于产生一个缩放控制信息项目(SCI)作为运动信息项目(MI)的函数，以及缩放影响装置(33)，该缩放影响装置可以被提供缩放控制信息项目(SCI)以及该缩放影响装置设计成影响图象数据的缩放，结果至少可以减少由投影系统(24)的不希望的运动所导致的投影在投影表面(3)的图象的不希望的运动。
2.根据权利要求1所述的设备(2)，其中由转换装置形成用于产生缩放控制信息项目(SCI)的级(32)，由运动检测装置(28)提供模拟运动信息项目(AMI)给该转换装置以及该转换装置设计成产生象素位移信息项目作为缩放控制信息项目(SCI)，以及其中由象素位移装置形成缩放影响装置(33)。
3.根据权利要求1所述的设备(2)，其中运动检测装置(28)设计成检测投影系统(24)的不希望的运动，该不希望的运动导致在图象高度(1H)方向上投影图象的不希望的运动。
4.根据权利要求1所述的设备(2)，其中运动检测装置(28)具有一个钟摆(29)，该钟摆(29)机械地连接到投影系统(24)上；钟摆运动检测器(30)，该钟摆运动检测器(30)与钟摆(29)相互作用，对于钟摆运动检测器(30)能发送钟摆(29)的偏移作为运动信息项目(MI)。
5.根据权利要求4所述的设备(2)，其中钟摆运动检测器(30)由霍尔传感器形成。
6.一种将由图象数据表示的图象投影到投影平面(3)的方法，其中所述方法执行以下步骤，即通过投影系统(24)发送要投影的图象以及缩放图象数据以及检测投影系统(24)的不希望的运动，在其检测期间发送表示投影系统(24)的不希望的运动的至少一个运动信息项目(MI)，以及处理运动信息项目(MI)，在其处理期间产生一个缩放控制信息项目(SCI)作为运动信息项目(MI)的函数，以及影响图象数据的缩放，其中至少减少由投影系统(24)的不希望的运动所导致的投影到投影表面(3)的图象的不希望的运动。
全文摘要
提供了用于将由图象数据表示的图象投影到一个投影表面的装置(12)，装置(12)具有一个投影系统(24)，该投影系统发送要投影的图象；缩放单元(22)，用于缩放图象数据；运动检测装置(28)，用于检测投影系统(24)的不希望的运动以及用于发送表示投影系统(24)的不希望的运动的至少一种运动信息项目(MI)；处理装置(25)，用于处理运动信息项目(MI)以便产生缩放控制信息项目(SCI)，作为运动信息项目的一个函数；缩放影响级(33)，用于借助缩放单元(22)影响被缩放的图象数据的缩放，结果至少可以减少由投影系统(24)的不希望的运动所导致的投影在投影表面的图象的不希望的运动。
文档编号H04N17/00GK1736098SQ200380108478
公开日2006年2月15日 申请日期2003年12月22日 优先权日2003年1月9日
发明者P·乌尔曼 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司