专利名称：投影仪及其投影图像校正方法
技术领域：
本发明涉及一种投影仪及其投影图像校正方法。
背景技术：
投影仪(投影装置)是一种用于在屏幕上显示图像的装置。如果投影仪光轴相对于屏幕表面倾斜，显示在屏幕上的图像就会变形。为了避免这种现象，如在未经审查的日本专利申请KOKAI出版物第2000-122617(第4页到7页，
图1和图2)中所公开的，提出一种具有梯形校正单元的投影仪，其中该梯形校正单元根据投影仪光轴相对于屏幕表面的倾斜校正投影图像的畸变，因此尽管有这种倾斜，但在屏幕上仍会显示无畸变图像。
一些投影仪具有变焦机构。当设定变焦放大倍率后，具有变焦机构的投影仪的梯形校正单元进行梯形校正。
常规投影仪必须进行两次梯形校正，因为如果改变变焦放大倍率，根据倾斜角所做的第一次梯形校正便无效了。
在考虑常规问题的基础上作出本发明，并且本发明的目标是提供一种投影仪及其投影图像校正方法，即使改变变焦放大倍率，其仍能够适当的进行投影图像校正。
发明内容
本发明的一个优选实施例是用于将投影光投射到屏幕表面上，以在其上形成投影图像的投影仪，包括投影单元(16)，该投影单元具有变焦功能，并且将提供的投影图像的图像信息转化为投影光的信息，并将投影光投射到屏幕表面；
校正单元(14)，在屏幕表面上的投影图像因为投影光的光轴相对于屏幕的倾斜而产生畸变，该校正单元通过使用变换系数进行逆变换来校正该投影图像，并且将校正后的投影图像的信息供给投影单元(16)；以及变换系数提供单元(13)，该变换系数提供单元获得关于投影单元(16)的变焦放大倍率和投影光的光轴与屏幕表面的倾斜角的信息，根据得到的变焦放大倍率和倾斜角度，从预置的变换系数中选择变换系数，并将选择的变换系数提供给校正单元(14)。
本发明的另一个优选实施例是用于校正投影仪的投影图像的投影图像校正方法，包括获得关于投影仪变焦放大倍率和投影仪的投影光光轴相对于屏幕表面的倾斜角的信息的步骤；存储预置的用于通过逆变换校正投影图像的多个变换系数的步骤，其中将这些变换系数与每个变焦放大倍率及每个倾斜角度相结合；获得变焦放大倍率和投影仪倾斜角的步骤；以及根据所获得的变焦放大倍率和倾斜角，从多个存储的变换系数中选择变换系数，并根据所选的变换系数通过逆变换校正投影图像的步骤。
附图简述通过阅读下面的详细描述和附图，这些目的和其他目的以及本发明的优点会变得更明显，其中图1是说明根据本发明的第一个实施例的投影仪的结构的结构图；图2是用于说明图1中所示的投影仪的变焦放大倍率的说明图；图3是说明图1中所示的校正表内容的说明图；图4是以三维表说明图1中的多个校正表的说明图；
图5是说明图1中所示的梯形校正单元工作的说明图，其中(1)表示一幅输入图像，(2)说明了投影到屏幕上的投影图像与通过梯形校正得到的投影图像之间的关系，以及(3)说明了通过逆变换得到的投影图像；图6是说明图1中所示的切换控制单元所进行的表切换控制过程的步骤的流程图；图7是说明图1中所示的投影仪的变焦范围的说明图；图8是说明根据本发明的第二个实施例的投影仪结构的结构图；图9是说明图8中所示的切换控制单元所进行的表切换控制过程的步骤的流程图；以及图10是说明图8中所示的投影仪的变焦范围的说明图。
发明详述现在将参考附图来说明根据本发明的实施例的投影仪。
(第一个实施例)图1说明了根据本发明第一个实施例的投影仪的结构。
根据第一个实施例的投影仪1包括缩放器(scaler)11，倾角检测传感器12，变换系数存储单元13，梯形校正单元14，投影光转换器件15，和光学机构单元16。
缩放器11调节输入图像信号的分辨率。
倾角检测传感器12检测实际屏幕相对于投影仪1的光轴垂直穿过的理想屏幕的倾角θH和倾角θV，其中倾角θH是在水平方向上相对于理想屏幕的倾斜的角度，而倾角θV是在垂直方向上相对于理想屏幕的倾斜的角度。
图1中所示的屏幕2与地平面垂直。由于屏幕2与地平面垂直，所以倾角θH与θV等于光轴相对于屏幕2的表面倾斜的角度。
倾角检测传感器12包括距离测量传感器，该传感器测量投影仪1与屏幕2上多个距离测量点之间的距离。倾角检测传感器12通过测量投影仪1与多个距离测量点之间的距离检测倾角θH与θV。然而，注意到为了检测倾角θV，倾角检测传感器12可能包括加速度传感器。
变换系数存储单元13存储多个用于梯形校正的系数集合。变换系数存储单元13获得变焦放大倍率的信息及倾角θH和θV，根据它们选择一个系数集合，并把所选系数集合供给梯形校正单元14。投影仪1包括位于光学机构单元16中的变焦机构。变换系数存储单元13分别从光学机构单元16和倾角检测传感器12获得变焦放大倍率的信息和倾角θH与θV。
当将投影图像在摄远端的尺寸看作1时，变焦放大倍率表示投影图像的尺寸，如图2所示。根据第一个实施例，Z表示变焦放大倍率，并且它的范围定义为1≤Z≤2。Z＝2是广角端变焦放大倍率。如果投影图像的尺寸是摄远端投影图像尺寸的1.5倍，那么变焦放大倍率为1.5。
通常，投影仪1的变焦放大倍率与光学机构单元16中的镜头的焦距成反比，这与普通相机的变焦放大倍率与焦距成正比的特性不同。
回到图1，变换系数存储单元13包含校正表21至24，表选择单元25，以及切换控制单元26。
校正表21是设置变焦放大倍率Z＝1.125的系数集合的表。系数集合是一组用于梯形校正的变换系数。变换系数包括了关于变焦放大倍率的信息及关于倾角θH和θV的信息。
如图3所示，在校正表21中，倾角θH和θV各自以10度单位增量分割，在倾角θH和θV各自的部分中设置系数集合1到49。根据变焦放大倍率Z和倾角θH与θV预先设置好系数集合1到49。
在选择校正表21的情况下，变换系数存储单元13根据倾角检测传感器12提供的倾角θH和θV，从校正表21中选择系数集合1到49中的相应一个，并输出所选的系数集合。
图1中所示的校正表22到24按与校正表21相同的方法配置。校正表22是变焦放大倍率设置为Z＝1.375的系数集合的表。校正表23是变焦放大倍率设置为Z＝1.625的系数集合的表。校正表24是变焦放大倍率设置为Z＝1.875的系数集合的表。按这样的方式，将校正表21到24的变焦放大倍率Z排列成等差级数。如图4所示，将校正表21到24表示为三维表。
将变焦放大倍率Z之间的间隔设置为，使得即使在光学机构16所设定的变焦放大倍率与通过变换系数存储单元13输出的系数集合计算得到的变焦放大倍率之间存在差别，也没有必要进行两次梯形校正。
表选择单元25根据切换控制单元26提供的选择信号S的值，选择校正表21到24中的任意一个。
如果选择信号S的值为1，表选择单元25选择校正表21。如果选择信号S的值为2，表选择单元25选择校正表22。如果选择信号S的值为3，表选择单元25选择校正表23。如果选择信号S的值为4，表选择单元25选择校正表24。
通过根据由光学机构单元16提供的变焦放大倍率Z设置选择信号S的值，并将该选择信号S供给表选择单元25，切换控制单元26控制表选择单元25。
如果提供的变焦放大倍率Z为1≤Z＜1.25，那么切换控制单元26将选择信号S设置为1。如果提供的变焦放大倍率Z为1.25≤Z＜1.5，那么切换控制单元26将选择信号S设置为2。如果提供的变焦放大倍率Z为1.5≤Z＜1.75，那么切换控制单元26将选择信号S设置为3。如果提供的变焦放大倍率Z为1.75≤Z≤2，那么切换控制单元26将选择信号S设置为4。
投影仪1包括，例如，具有CPU(中央处理器)，ROM(只读存储器)，RAM(随机访问存储器)等的微型计算机(图略)。依靠投影仪1所包含的微型计算机，切换控制单元26通过执行稍后描述的流程图来控制表选择单元25。
梯形校正单元14根据倾角θH和θV与变焦放大倍率Z，对分辨率已被缩放器11校正的图像信号进行梯形校正。
在图5(1)中用四边形abcd表示输入到投影仪1中的图像，同时在图5(2)中用四边形a’b’c’d’表示倾角为θH和θV的投影图像。梯形校正单元14裁剪出四边形p’q’r’s’，从而使其处于四边形a’b’c’d’内。通过对四边形p’q’r’s’进行逆变换，梯形校正单元14进行梯形校正产生如图5(3)所示的逆变换图像pqrs。
假设指定表示输入图像abcd数据的位置为坐标(x，y)，如图5(1)所示，而指定表示逆变换图像pqrs数据的位置为坐标(x’，y’)，如图5(3)所示。这意味着是通过将由坐标(x，y)指定的像素数据移动到坐标(x’，y’)处，来进行梯形校正的。
将坐标(x’，y’)表示为x’＝f1(x，y)和y’＝f2(x，y)。如果函数f1和f2的反函数为函数f3和f4，坐标(x，y)可表示为x＝f3(x’，y’)和y＝f4(x’，y’)。
尽管函数f1到f4是由梯形校正单元14的配置所决定的，但是用于坐标转换的函数f通常可以由一个多项式表示，例如下面的方程1。
f(x，y)＝a+bx+cy+dxy+ex2+fy2方程1中的系数a，b，c，d，e和f为变换系数。这些变换系数的集合就是存储在校正表21到24中的系数集合。
倾角θH和θV与变焦放大倍率Z无关，然而这些变换系数取决于倾角θH和θV以及变焦放大倍率Z。即，当倾角θH和θV变化时以及当变焦放大倍率Z变化时，这些变换系数随之变化。
系数集合是根据多个坐标(x，y)与(x’，y’)之间的关系以及方程1，通过多重线性回归分析得到的。
投影光转换器件15将由梯形校正单元14校正后的图像信息转化为表示图像的投影光。
光学机构单元16控制焦距，从而在屏幕2上形成图像，并且将由投影光转换器件15转换得到的投影光投射到屏幕2上。光学机构单元16包括如上所述的变焦机构，并调节变焦放大倍率Z，并且将变焦放大倍率Z提供给变换系数存储单元13的切换控制单元26。
接下来，将要说明根据第一个实施例的投影仪1的工作。
当向投影仪1输入图像信号时，缩放器11调节该图像信号的分辨率。
倾角检测传感器12检测投影仪1的倾角θH和θV，并且将检测到的倾角θH和θV提供给变换系数存储单元13。
与此同时，光学机构单元16将变焦放大倍率Z的信息提供给变换系数存储单元13的切换控制单元26。
当光学机构单元16提供变焦放大倍率Z时，变换系数存储单元13的切换控制单元26根据图6所示的流程图控制表选择单元25，并进行校正表21到24的切换控制。
切换控制单元26判断变焦放大倍率Z是否小于1.25(步骤S11)。
如果判断变焦放大倍率Z小于1.25(步骤S11是)，切换控制单元26便将选择信号S设为1(步骤S12)。
如果判断变焦放大倍率Z不小于1.25(步骤S11否)，切换控制单元26则判断变焦放大倍率Z是否小于1.5(步骤S13)。
如果判断变焦放大倍率Z小于1.5(步骤S13是)，切换控制单元26便将选择信号S设为2(步骤S14)。
如果判断变焦放大倍率Z不小于1.5(步骤S13否)，切换控制单元26则判断变焦放大倍率Z是否小于1.75(步骤S15)。
如果判断变焦放大倍率Z小于1.75(步骤S15是)，切换控制单元26将选择信号S设为3(步骤S16)。
如果判断变焦放大倍率Z不小于1.75(步骤S15否)，切换控制单元26将选择信号S设为4(步骤S17)。
切换控制单元26将已经设定数值的选择信号S供给表选择单元25(步骤S18)。
表选择单元25根据所提供的选择信号S的值，选择校正表21到24中的一个。
接下来，将详细描述该工作。
如果将变焦放大倍率设置为，例如，Z＝1.15，光学机构单元16将变焦放大倍率Z＝1.15提供给切换控制单元26。因为该变焦放大倍率Z满足1≤Z＜1.25，所以切换控制单元26将选择信号S设为1(步骤S11和S12的程序)。然后，切换控制单元26将该选择信号S提供给表选择单元25(步骤S18的过程)。因为设置给所提供的选择信号S的值为1，表选择单元25选择校正表21，其中设置了变焦放大倍率Z＝1.125的系数集合，如图7所示。
变换系数存储单元13根据由倾角检测传感器12提供的倾角θH和θV，从校正表21中的系数集合1到49中选择一组系数集合。例如，如果倾角θH为-30°，倾角θV为+30°，变换系数存储单元13选择系数集合1。
变换系数存储单元13通过表选择单元25将所选择的系数集合1提供给梯形校正单元14。梯形校正单元14将所提供的系数集合1代入方程1中，根据方程1计算逆变换图像的坐标(x’，y’)，并且进行投影图像的梯形校正。
投影光转换器件15将由梯形校正单元14校正后的图像信息转化为表示图像的投影光。
光学机构单元16控制焦距，从而在屏幕2上形成图像，并且将由投影光转换器件15转换得到的投影光投射到屏幕2上。
当光学机构单元16将由投影光转换器件15转换得到的投影光投射到屏幕2上时，即使当投影仪1的光轴相对于屏幕2的表面倾斜，在屏幕2上便会形成没有畸变的扩大为原始尺寸1.15倍的投影图像。
如果将变焦放大倍率Z设置为，例如，Z＝1.35，光学机构单元16将变焦放大倍率Z＝1.35提供给切换控制单元26。因为该变焦放大倍率Z满足1.25≤Z＜1.5，所以切换控制单元26将选择信号S设为2(步骤S13和S14的过程)。然后，切换控制单元26将该选择信号S提供给表选择单元25(步骤S18的过程)。
因为所提供的选择信号S的值为2，表选择单元25选择校正表22，其中设置了变焦放大倍率Z＝1.375的系数集合，如图7所示。变换系数存储单元13根据倾角θH和θV从校正表22中的系数集合中选择一组系数集合，并且通过表选择单元25将所选择的系数集合提供给梯形校正单元14。梯形校正单元14将由变换系数存储单元13提供的系数集合代入方程1中并以相同的方法进行梯形校正。
当光学机构单元16将由投影光转化器件15转化得到的投影光投射到屏幕2上时，即使当投影仪1的光轴相对于屏幕2的表面倾斜，在屏幕2上也会形成没有畸变的扩大为原始图像1.35倍的投影图像。
如果将变焦放大倍率设置为，例如，Z＝1.6，光学机构单元16将变焦放大倍率Z＝1.6提供给切换控制单元26。因为该变焦放大倍率Z满足1.5≤Z＜1.75，所以切换控制单元26将选择信号S设为3(步骤S15和S16的过程)。切换控制单元26将该选择信号S提供给表选择单元25(步骤S18的过程)。
因为设置给所提供的选择信号S的值为3，表选择单元25选择校正表23，其中设置了变焦放大倍率Z＝1.625的系数集合，如图7所示。变换系数存储单元13根据倾角θH和θV从校正表23中的系数集合中选择一组系数集合，并且通过表选择单元25将所选择的系数集合提供给梯形校正单元14。梯形校正单元14将由变换系数存储单元13提供的系数集合代入方程1中，并以相同的方法进行梯形校正。
当光学机构单元16将由投影光转化器件15转化得到的投影光投射到屏幕2上时，即使当投影仪1的光轴相对于屏幕2的表面倾斜，在屏幕2上也会形成没有畸变的扩大为原始图像1.6倍的投影图像。
如果将变焦放大倍率设置为，例如，Z＝1.9，光学机构单元16将变焦放大倍率Z＝1.9提供给切换控制单元26。因为该变焦放大倍率Z满足1.75≤Z≤2，所以切换控制单元26将选择信号S设为4(步骤S15和S17的过程)。切换控制单元26将该选择信号S提供给表选择单元25(步骤S18的过程)。
因为设置给所提供的选择信号S的值为4，表选择单元25选择校正表24，其中设置了变焦放大倍率Z＝1.875的系数集合，如图7所示。变换系数存储单元13根据倾角θH和θV从校正表24中的系数集合中选择一组系数集合，并且通过表选择单元25将所选择的系数集合提供给梯形校正单元14。梯形校正单元14将由变换系数存储单元13提供的系数集合代入方程1中，并以相同的方法进行梯形校正。
当光学机构单元16将由投影光转化器件15转化得到的投影光投射到屏幕2上时，即使当投影仪1的光轴相对于屏幕2的表面倾斜，在屏幕2上也会形成没有畸变的扩大为原始图像1.9倍的投影图像。
这样，梯形校正单元14能够在变焦放大倍率Z＝1到2的范围内适当的进行梯形校正。
正如上面所说明的，根据第一个实施例，变换系数存储单元13包含以等差级数的方法根据变焦放大倍率的分类而生成的校正表21到24，并根据变焦放大倍率Z从校正表21到24中选择一个校正表。更进一步的，变换系数存储单元13根据倾角θH和θV从所选择的校正表中选择系数集合并把所选择的系数集合提供给梯形校正单元14。梯形校正单元14通过使用所提供的系数集合进行梯形校正。
从而，能够将由于变焦放大倍率Z产生的校正误差大致均匀分布在变焦放大倍率的较宽范围中。因此，即使变焦放大倍率Z改变，梯形校正单元14仍能适当的进行梯形校正。
(第二个实施例)根据第二个实施例的投影仪配置为进行变焦放大倍率插值。
图8说明了根据第二个实施例的投影仪的配置。
根据第二个实施例的投影仪1包括变换系数存储单元30，如图8所示。
变换系数存储单元30配置为能够进行变焦放大倍率的线性插值。
即，变换系数存储单元30包括校正表31到34，表选择单元35-1和35-2，切换控制单元36，乘法器37-1和37-2，以及加法器38。
校正表31是设置了变焦放大倍率Z＝1的系数集合的表。校正表32是设置了变焦放大倍率Z＝1.333的系数集合的表。校正表33是设置了变焦放大倍率Z＝1.667的系数集合的表。校正表34是设置了变焦放大倍率Z＝2的系数集合的表。
表选择单元35-1和35-2根据由切换控制单元36提供的选择信号S的值选择校正表31到34中的任意一个。
如果选择信号S的值为1，表选择单元35-1和35-2分别选择校正表31和32。如果选择信号S的值为2，表选择单元35-1和35-2分别选择校正表32和33。如果选择信号S的值为3，表选择单元35-1和35-2分别选择校正表33和34。
切换控制单元36根据由光学机构单元16提供的变焦放大倍率Z，设定选择信号S的值和插值系数K(0≤K≤1)的值。插值系数K是用于线性插值的系数。
如果所提供的变焦放大倍率Z满足1≤Z＜1.333，切换控制单元36将选择信号S设置为1，并将插值系数K设置为(3×Z-3)。如果所提供的变焦放大倍率Z满足1.333≤Z＜1.667，切换控制单元36将选择信号S设置为2，并将插值系数K设置为(3×Z-4)。如果所提供的变焦放大倍率Z满足1.667≤Z＜2，切换控制单元36将选择信号S设置为3，并将插值系数K设置为(3×Z-5)。切换控制单元36根据稍后将要描述的流程图进行该切换控制。
切换控制单元36将设定值的选择信号S提供给表选择单元35-1和35-2，并将插值系数(1-K)和K分别提供给乘法器37-1和37-2。
乘法器37-1和37-2以及加法器38根据插值系数进行线性插值计算。首先，乘法器37-1将在由表选择单元35-1选择的校正表中的系数集合乘以由切换控制单元36提供的插值系数(1-K)，其中该系数集合将要提供给梯形校正单元14。
乘法器37-2将由表选择单元35-2选择的校正表中的系数集合乘以由切换控制单元36提供的插值系数K，其中该系数集合将要提供给梯形校正单元14。加法器38将分别由乘法器37-1和37-2输出的两个值相加。
接下来，将要说明根据第二个实施例的投影仪1的工作。
当提供了变焦放大倍率Z时，变换系数存储单元30的切换控制单元36根据图9所示的流程图进行校正表的切换控制。
切换控制单元36判断变焦放大倍率Z是否小于1.333(步骤S21)。
如果判断变焦放大倍率Z小于1.333(步骤S21是)，切换控制单元36将选择信号S设置为1，并将插值系数K设置为(3×Z-3)(步骤S22)。
如果判断变焦放大倍率Z不小于1.333(步骤S21否)，切换控制单元36则判断变焦放大倍率Z是否小于1.667(步骤S23)。
如果判断变焦放大倍率Z小于1.667(步骤S23是)，切换控制单元36将选择信号S设置为2，并将插值系数K设置为(3×Z-4)(步骤S24)。
如果判断变焦放大倍率Z不小于1.667(步骤S23否)，切换控制单元36将选择信号S设置为3，并将插值系数K设置为(3×Z-5)(步骤S25)。
切换控制单元36将设定值的选择信号S输出到表选择单元35-1和35-2(步骤S26)。
切换控制单元36将插值系数(1-K)提供给乘法器37-1(步骤S27)。
切换控制单元36将插值系数K提供给乘法器37-2(步骤S28)。
下面将要详细的解释该工作。
如果将变焦放大倍率设置为，例如，Z＝1.2，光学机构单元16将变焦放大倍率Z＝1.2提供给切换控制单元36。因为变焦放大倍率满足1≤Z＜1.333，切换控制单元36将选择信号S设置为1，并将插值系数K设置为0.6(＝3×1.2-3)(步骤S21和S22的过程)。
切换控制单元36将值设置为1选择信号S提供给表选择单元35-1和35-2(步骤S26的过程)。
切换控制单元36将插值系数(1-K)＝0.4提供给乘法器37-1，并将插值系数K＝0.6提供给乘法器37-2(步骤S27和S28的过程)。
因为设置给所提供的选择信号S的值为1，所以表选择单元35-1和35-2分别选择校正表31和32。
变换系数存储单元30根据由倾角检测传感器12提供的倾角θH和θV，从校正表31和32的每个中各选择一组系数集合。
乘法器37-1将由表选择单元35-1选择的校正表31中的系数集合中的每个变换系数乘以由切换控制单元36提供的插值系数(1-K)＝0.4。乘法器37-2将由表选择单元35-2选择的校正表32中的系数集合中的每个变换系数乘以由切换控制单元36提供的插值系数K＝0.6。加法器38将两组系数集合中的每一对相应的变换系数相加，其中该两组系数集合中的变换系数是由乘法器37-1和37-2分别乘以插值系数的。加法器38将该通过相加得到的值提供给梯形校正单元14。
这些值与根据倾角θH和θV从在校正表中的系数集合中选择出来的系数集合的值相等，该校正表是为变焦放大倍率Z＝1.2的系数集合而生成的。并且这些值与当变焦放大倍率Z＝1和变焦放大倍率Z＝1.333进行插值得到的值相等，其中以变焦放大倍率Z＝1占百分之六十而变焦放大倍率Z＝1.333占百分之四十的方式进行插值。
即，通过根据图9所示的流程图进行切换控制，切换控制单元36得出相同的结果，该结果是当变换系数存储单元30通过进行插值为变焦放大倍率Z＝1.2生成校正表时得到的，其中是以变焦放大倍率Z＝1和变焦放大倍率Z＝1.333之间的比率为60∶40的方式进行插值的。
然后，当切换控制单元36将从生成的校正表中选取的系数集合提供给梯形校正单元14时，梯形校正单元14将由变换系数存储单元30提供的系数集合代入方程1中，以根据方程1计算逆变换图像的坐标(x’，y’)，并进行投影图像的梯形校正。
当光学机构单元16将由投影光转化器件15转化得到的投影光投射到屏幕2上时，即使投影仪1的光轴相对于屏幕2的表面倾斜，在屏幕2上也形成比原始图像扩大1.2倍的没有畸变的投影图像。
接下来，如果将变焦放大倍率Z设为，例如，Z＝1.5，光学机构单元16将变焦放大倍率Z＝1.5提供给切换控制单元36。因为变焦放大倍率Z满足1.333≤Z＜1.667，所以切换控制单元36将选择信号S设为2，而将插值系数K设为0.5(＝3×1.5-4)(步骤S23和S24的过程)。
切换控制单元36将设置为2的选择信号S提供给提供给表选择单元35-1和35-2(步骤26的过程)，并分别将插值系数(1-K)＝0.5和K＝0.5提供给乘法器37-1和37-2(步骤S27和S28的过程)。
因为设置给所提供的选择信号S的值为2，所以表选择单元35-1和35-2分别选择校正表32和33。
结果，生成如图10所示的变焦放大倍率Z＝1.5的组分的校正表，其中该组分的百分之五十为变焦放大倍率Z＝1.333的组分，而该组分另外百分之五十为变焦放大倍率Z＝1.667的组分。
变换系数存储单元30将一组系数集合供给梯形校正单元14，其中该组系数集合是根据倾角θH和θV从生成的校正表中的系数集合中选择的。梯形校正单元14将所提供的系数集合代入方程1中计算逆变换图像的坐标(x’，y’)，并进行投影图像的梯形校正。
当光学机构单元16将由投影光转换器件15转换得到的投影光投射到屏幕2上时，即使投影仪1的光轴相对于屏幕2的表面倾斜，在屏幕2上便形成比原始图像扩大1.5倍的没有畸变的投影图像。
接下来，如果将变焦放大倍率Z设置为，例如，Z＝1.75，光学机构单元16将变焦放大倍率Z＝1.75提供给切换控制单元36。因为变焦放大倍率Z满足1.667≤Z＜2，所以切换控制单元36将选择信号S设为3，并将插值系数K设为0.25(＝3×1.75-5)(步骤S23和S25的过程)。
切换控制单元36将设置为3的选择信号S提供给表选择单元35-1和35-2(步骤S26的过程)，并将插值系数0.75和0.25分别提供给乘法器37-1和37-2(步骤S27和S28的过程)。
因为设置给所提供的选择信号S的值为3，所以表选择单元35-1和35-2分别选择校正表33和34。
结果，生成如图10所示的变焦放大倍率Z＝1.75的组分的校正表，其中该组分的百分之七十五为变焦放大倍率Z＝1.667的组分，而该组分的另外百分之二十五为变焦放大倍率Z＝2的组分。
变换系数存储单元30将一组系数集合提供给梯形校正单元14，其中该组系数集合是根据倾角θH和θV从生成的校正表中的系数集合中选择的。梯形校正单元14将所提供的系数集合代入方程1中，根据方程1计算逆变换图像的坐标(x’，y’)，并进行投影图像的梯形校正。
当光学机构单元16将由投影光转换器件15转换得到的投影光投射到屏幕2上时，即使投影仪1的光轴相对于屏幕2的表面倾斜，在屏幕2上也形成比原始图像扩大1.75倍的没有畸变的投影图像。
如果变焦放大倍率Z为1，切换控制单元36将选择信号S设为1，而将插值系数K设为0，并以同样的方式生成变焦放大倍率Z＝1的校正表。如果变焦放大倍率Z为2，切换控制单元36将选择信号S设为3，而将插值系数K设为1，并生成变焦放大倍率Z＝2的校正表。如此，梯形校正单元14便能够在Z＝1到2的范围内进行连续而平滑的梯形校正。
正如上面所说明的，根据第二个实施例，进行了变焦放大倍率Z的线性插值。从而，可以减少由于变焦放大倍率Z引起的校正误差。
如果将选择信号S的值设为1，而将插值系数K的值设为0，便可以选择变焦放大倍率Z＝1的系数集合。更进一步的，如果将选择信号S的值设为3，而将插值系数K的值设为1，便可以选择变焦放大倍率Z＝2的系数集合。因此，可以在变焦放大倍率的较大范围内选择系数集合。
本发明不局限于上面所描述的实施例，并可以在不同的实施例中实施。
例如，根据上面所描述的实施例，校正表的数目是4个。然而，校正表的数目并不局限于此，可以增加或减少该数目。
例如，有可能增加校正表的数目，从而扩大变焦放大倍率Z的范围。或者有可能通过增加校正表的数目来进行较高精度的梯形校正的同时，保持变焦放大倍率Z的范围为Z＝1到2，并减小各自的校正表的中值之间的间隔。
在第一个实施例中，可以对变换系数存储单元13进行配置，以给梯形校正单元14提供另外包括光学机构单元16的焦距误差的系数集合。在此情况下，便根据焦距误差为校正表21到24中的每一个变换系数设定了范围。使用这样的配置，即使光学机构单元16的焦距含有装配误差，也可以将该误差消减并进行较高精度的梯形校正。
在第二个实施例中，在对变焦放大倍率进行插值中使用了线性插值。然而，插值方法并不局限于线性插值。
在图3所示的校正表中，为了简化说明，用于设定系数集合的每一个倾角θH和θV的增量为10度。然而，将实际用于设定校正表的系数集合的倾角θH和θV的增量设为小于10度。通过将倾角θH和θV的增量设为较小的值，有可能以较高的精度对应于变焦放大倍率进行转换。
还有另外一种通过线性插值来得到系数集合的配置。即，根据由倾角检测传感器12得到的倾角θH和θV从校正表中选择四组系数集合，并根据所选的四组系数集合进行线性插值。
下面将要参照图3所示的校正表说明该配置。首先，假设倾角检测传感器12检测到的倾角θH和θV分别为23.4度和17.9度。
在图3所示的校正表中，每个倾角θH和θV的增量为10度。因此，将倾角θH的“2”和“3.4”分别看作是倾角θH的高阶信息HU和低阶信息HL，并将倾角θV的“1”和“7.9”分别看作是倾角θV的高阶信息VU和低阶信息VL。
倾角θH的高阶信息HU和低阶信息HL分别是将由倾角检测传感器12检测到的倾角θH除以在校正表中的倾角θH的10度增量得到的商和余数。
倾角θV的高阶信息VU和低阶信息VL同样分别是将由倾角检测传感器12检测到的倾角θV除以在校正表中的倾角θV的10度增量得到的商和余数。
在校正表中的用于线性插值的倾角θH和θV是通过将倾角θH的高阶信息HU和低阶信息HL以及倾角θV的高阶信息VU和低阶信息VL代入如下方程组2中得到的。
θH(1)＝HU×10＝20θV(1)＝VU×10＝10θH(2)＝(HU+1)×10＝30θV(2)＝VU×10＝10θH(3)＝HU×10＝20θV(3)＝(VU+1)×10＝20θH(4)＝(HU+1)×10＝30θV(4)＝(VU+1)×10＝20即，在校正表中的用于线性插值的各对倾角θH和θV分别为20度和10度，30度和10度，20度和20度，以及30度和20度。对应于各对倾角的系数集合为20，21，13，和14。如此，便选定了对应这些对倾角θH和θV的系数集合20，21，13，和14。
接下来，用所选择的系数集合20，21，13，和14进行线性插值以得到变换系数。假设在系数集合20中的系数为a20，b20，c20，......，在系数集合21中的系数为a21，b21，c21，......，在系数集合13中的系数为a13，b13，c13，......，以及在系数集合14中的系数为a14，b14，c14，......。如此，通过下面的方程组3进行线性插值后，得到系数a，b，c。
a1=10-HL10*10-VL10a20+HL10*10-VL10a21+10-HL10*VL10a13+HL10*VL10a14]]>b1=10-HL10*10-VL10b20+HL10*10-VL10b21+10-HL10*VL10b13+HL10*VL10b14]]>c1=10-HL10*10-VL10c20+HL10*10-VL10c21+10-HL10*VL10c13+HL10*VL10c14]]>
···根据第一个实施例，变换系数存储单元13将以该方法得到的系数a，b，c，......提供给梯形校正单元14。根据第二个实施例，变换系数存储单元13进一步根据变焦放大倍率对这些系数进行线性插值，并将这些系数提供给梯形校正单元14。然后，梯形校正单元14进行校正。通过使用四组系数集合以该方法得到变换系数，倾角θH和θV的转换精度得到提高，并且因此能够在未改变校正表大小的情况下，得到较高的转换精度。
在没有脱离本发明广义的本质和范围下，可以制作不同的实施例和改变。上面所描述的实施例是为了举例说明本发明，而不是限制本发明的范围。通过附加的权利要求书而不是实施例来说明本发明的范围。对在与本发明权利要求相当的意图范围内的，以及在权利要求范围内所作的各种修改，应视为在本发明范围内。
权利要求
1.一种投影仪，用于将投影光投射到屏幕表面以在其上形成投影图像，包括投影单元(16)，其具有变焦功能，并将所提供的投影图像的图像信息转化为投影光信息，并将该投影光投射到该屏幕表面上；校正单元(14)，其通过使用变换系数的逆变换，校正在该屏幕表面上的投影图像，其中该投影图像由于该投影光的光轴相对于该屏幕表面倾斜而产生畸变，并将校正后投影图像的信息提供给该投影单元(16)；以及变换系数提供单元(13)，其获得关于该投影单元(16)的变焦放大倍率和该投影光的光轴相对于该屏幕表面倾角的信息，根据所获得的变焦放大倍率和倾角从预先设置的变换系数中选择变换系数，并将该选择的变换系数提供给该校正单元(14)。
2.根据权利要求1所述的投影仪，其中该变换系数提供单元(13)包括多个变换系数表(21，22，23，24)，每个表存储的变换系数根据该倾角而预先设置，并与多个变焦放大倍率中的一个相关联；表选择单元(25)，为其提供选择信号，并根据该提供的选择信号从该多个变换系数表中选择一个变换系数表；以及控制单元(26)，其根据所获得的关于该投影单元(16)的变焦放大倍率的信息生成该选择信号，并通过将该生成的选择信号提供给表选择单元(25)来控制该表选择单元，使得该表选择单元(25)选择与该获得的变焦放大倍率相关联的变换系数表(21，22，23，24)，以及该变换系数提供单元(13)根据该获得的倾角，从存储在该表选择单元(25)所选择的变换系数表(21，22，23，24)中的变换系数中，选择变换系数，并将所选的变换系数提供给该校正单元(14)。
3.根据权利要求1所述的投影仪，其中该变换系数提供单元(13)根据该投影单元(16)的焦距误差设置该变换系数的范围，并将所选的变换系数提供给该校正单元(14)。
4.根据权利要求2所述的投影仪，其中该控制单元(26)还根据所获得的关于该投影单元(16)的变焦放大倍率的信息设置插值系数，并将该插值系数提供给该表选择单元(25)；以及该表选择单元(25)按照由该控制单元(26)提供的选择信号选择多个变换系数表(21，22，23，24)，并根据该控制单元(26)提供的插值系数在多个所选的变换系数表(21，22，23，24)之间进行插值，由此，该变换系数提供单元(13)在该多个变换系数表的变焦放大倍率之间进行插值。
5.一种投影图像校正方法，用于校正投影仪的投影图像，包括获得关于该投影仪变焦放大倍率和该投影仪的投影光光轴相对于屏幕表面倾角的信息的步骤；存储多个变换系数的步骤，其中该多个变换系数是为了通过逆变换校正该投影图像而预先设定的，并与每个变焦放大倍率和每个倾角相关联；获得该投影仪变焦放大倍率和倾角的步骤；以及根据该获得的变焦放大倍率和倾角，从该多个存储的变换系数中选择变换系数，并根据所选的变换系数通过逆变换校正该投影图像的步骤。
全文摘要
变换系数存储单元(13)包括校正表(21，22，23，24)，该校正表是根据以等差级数的方式对变焦放大倍率进行分类而生成的。光学机构单元(16)将变焦放大倍率Z的信息提供给变换系数存储单元(13)的切换控制单元(26)。切换控制单元(26)根据变焦放大倍率Z控制表选择单元(25)从校正表(21，22，23，24)中选择任意一个校正表。变换系数存储单元(13)根据倾角θH和θV从所选的校正表中选择一组系数集合，并将所选的系数集合提供给梯形校正单元(14)。梯形校正单元(14)根据所提供的系数集合进行梯形校正。
文档编号H04N9/31GK1748413SQ20048000396
公开日2006年3月15日 申请日期2004年8月9日 优先权日2003年8月8日
发明者井上秀昭 申请人:卡西欧计算机株式会社