专利名称：投影画面的光反射补偿方法及投影装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光补偿方法及装置，且特别涉及一种投影画面的光反射补偿方 法及投影装置。
背景技术：
随着投影显示技术的发展，投影系统及设备在最近几年之内有着非常显著的发 展。投影机的原理与投影片或幻灯片类似，都是使用一个高亮度的灯泡做为光源，而 将画面投射至白色布幕或墙壁上。就技术原理而言，目前市面上的投影机可分为阴极映 像管(CRT)投影机、高温多晶硅(Polysilicon)穿透式液晶显示器(一般称之为液晶投影 机)，以及数字光源处理器(Digital Light Processing, DLP)投影机等三大类。其中，液晶投影机可以做得相当轻薄短小，再加上所有的影像皆由同一个镜头 投射出来，无需聚合影像，因此较传统投影机具有便于携带、易调整的特性，也成为目 前市场上的主流。此外，利用投影机来做简报、训练课程时更可以将投影机连接上电 脑，而将电脑上的影像直接投射到屏幕上，省去了制作投影片的不便，也让办公室无纸 化更向前推进一步。然而，以现行投影机的使用来说，理想的状况是将投影画面投射在白色的全反 射布幕，并将周围的光源关闭或遮蔽。但实际的状况是，投影画面会受到周围各种光害 (例如目光灯)的影响而导致对比度下降以及整体色温的偏移，若投射的背景不是白色布 幕或是墙壁时，则背景的光吸收反射率也会造成画面的对比度下降及色调偏移。因此， 有必要发展一种能够根据环境变化，适时调整投影画面品质的投影装置，而让使用者能 够获得最佳的观赏品质，
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种投影画面的光反射补偿方法，通过投影预设画面， 并将其反射光的光谱与预设画面的光谱比较以进行适应性的调整，而可实现投影画面的 光反射补偿。本发明提供一种投影装置，通过在使用者观看投影画面处设置光感测器以侦测 由投影画面反射的光，以适应性地调整投影画面的亮度、对比度及饱和度，而能够让使 用者观看到更贴近原始品质的投影画面。本发明提出一种投影画面的光反射补偿方法，适用于投影装置，此方法先投射 一预设画面，而侦测由此预设画面所反射的反射光的光谱，然后将此反射光光谱与预设 画面的原始光谱比较，据以调整所投射预设画面的光特征值，而补偿反射光光谱与原始 光谱间的差异。另一方面，本发明提供一种投影装置，其包括投影单元、光感测器及处理单 元；其中，投影单元用以投射预设画面；光感测器用以侦测由投影单元所投射预设画面 反射的反射光的光谱；处理单元用以将反射光光谱与预设画面的原始光谱比较，据以调整所投射预设画面的光特征值，而补偿反射光光谱与原始光谱间的差异。基于上述，本发明的投影画面的光反射补偿方法及投影装置通过投影多种预设 画面，并利用光感测器侦测由预设画面反射的光，而分析所侦测的反射光光谱与预设画 面的光谱间的差异，以适应性调整所投影预设画面的光特征值，因此能够在不同的环境 中提供使用者相同的画面品质。为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下面特举实施例，并配合附图作 详细说明如下。
图1是本发明一实施例的投影画面的投影装置的方块图。图2是本发明一实施例的投影画面的光反射补偿方法的流程图。图3a及图3b是本发明一实施例的投影画面的光反射补偿方法的范例。图4是本发明一实施例的调整投影画面对比度的方法流程图。图5是本发明一实施例的调整投影画面饱和度的方法流程图。主要组件符号说明投影装置-100 ；投影单元-110 ；光感测器-120;处理单元-130;光特征值计算模块-132 ； 比较模块-134 ；调整模块-136 ；本发明一实施例的投影画面的光反射补偿方法的各步骤-S210 S238 ；本发明一实施例的调整所投射预设画面的对比度的各步骤-S402 S412 ；本发明一实施例的调整所投射预设画面的饱和度的各步骤-S502 S508。
具体实施例方式为了让使用者获得较佳的观赏品质，本发明将光感测器放置在投影装置或使用 者周围，以侦测使用者眼睛所接触到投影画面反射光的光谱，据以分析目前的光害程 度、投射背景对光的吸收反射率等，并将分析结果告知投影装置，以便进行相对应的输 出修正，使得最终由光感测器接收到的反射光光谱能够尽量接近原始画面的品质。为了 使本发明的内容更为明了，以下特举实施例作为本发明确实能够据以实施的范例。图1是本发明一实施例的投影画面的投影装置的方块图。请参照图1，本实施例 的投影装置100包括投影单元110、光感测器120及处理单元130，其例如是阴极映像管 (CRT)投影机、高温多晶硅(Polysilicon)穿透式液晶显示器(一般称之为液晶投影机)或 数字光源处理器(DigitalLight Processing，DLP)投影机等装置，而可对于其投影的画面进 行光反射补偿。图2是本发明一实施例的投影画面的光反射补偿方法的流程图。请同时参照图1 及图2，本实施例的补偿方法适用于图1的投影装置100，而用以补偿因光害或投射背景 改变所造成的对比度下降或色温偏移，其详细步骤如下首先，由投影单元110投射预设画面(步骤S210)。其中，投影单元110可通 过投射一张或一张以上的纯白画面、纯红画面、纯绿画面或纯蓝画面，以执行下列投影
5画面的光反射补偿的步骤。接着，由光感测器120侦测由投影单元110所投射预设画面反射的反射光的光谱 (步骤S220)。其中，光感测器120例如是用以侦测投影装置100周围由投影单元110所 投射的预设画面反射的光以获得其光谱。此外，光感测器120也可以配置在使用者身旁 的遥控器上或放置在使用者周围一特定位置的物件上，而用以侦测使用者周围由投影单 元110所投射预设画面反射的反射光的光谱。其中，上述的特定位置与使用者所在位置 间的距离小于一预设距离(例如1公尺)，而能够使光感测器120所侦测到的反射光光谱 更贴近使用者眼睛的真实感受。换言之，投影单元110及光感测器120可分别设置在距 离一使用者的不同位置处，而在距离使用者不同位置下执行投影及光感测功能，且光感 测器120可设置在距离使用者较接近的位置处。需要说明的是，在光感测器120侦测到反射光光谱之后，本实施例还可通过遥 控器或其他与光感测器120连接的传输装置(未绘示)将所侦测的反射光光谱透过有线或 无线的传输方式回传至投影装置100，藉以进行后续的分析处理。上述的无线传输方式例 如包括无线电、蓝牙或红外线等方式，本实施例不限制其范围。在取得反射光光谱之后，处理单元130会将光感测器120所侦测的反射光光谱与 预设画面的原始光谱比较，据以调整所投射的预设画面的光特征值，而补偿反射光光谱 与原始光谱间的差异(步骤S230)。其中，所述预设画面的原始光谱例如是投影单元110 在一全暗环境下投射预设画面时，由光感测器120所侦测到由预设画面反射的反射光的光谱。详细地说，上述的处理单元130例如包括光特征值计算模块132、比较模块134 及调整模块136，而上述步骤S230则可再细分为下列多个子步骤投影装置100例如是 先通过光特征值计算模块132计算反射光光谱与预设画面的原始光谱间某个光特征值(例 如光强度、色度、对比度或饱和度)的差值(步骤S232)，接着再由比较模块134将此差 值与一个门槛值比较，以判断此差值是否超过门槛值(步骤S234)，而当此差值超过门槛 值时，即可通过调整模块136调整所投射预设画面的光特征值，以补偿反射光光谱与预 设画面的原始光谱之间该光特征值的差值(步骤S236)；反之，当此差值没有超过门槛值 时，调整模块136将不会调整投影单元110所投射预设画面的光特征值(步骤S238)。需要说明的是，投影装置100可将光感测器120所量测到的反射光光谱与该预设 画面在良好环境下(无光害且投射在全反射布幕)投射时由光感测器120所量测到的反射 光光谱做比对，以分析出各个颜色的光强度衰减情况、色度的偏移情况以及对比的损害 情况等。之后即可根据此分析结果执行事先定义的调整策略，而使画面品质的损失降到 最小。针对上述光强度、色度、对比度及饱和度的衰减情况，本发明分别在投影装置100 中配置相对应的调整工具以执行相对应的调整策略，藉以实现投影画面的光反射补偿。 所述调整工具包括亮度调整工具、色度调整工具、对比度调整工具及饱和度调整工具， 以下则分别举实施例详细说明。针对亮度的调整，本发明通过亮度调整工具调整投影单元110的光源功率，而 改变投影单元110所投射的预设画面的亮度，以补偿上述反射光光谱与原始光谱之间的 亮度差异。其中，所述的光源例如是灯炮或是其他灯源，而上述对于光源功率的调整包 括同时调整多个颜色光源的光强度，使得最终由光感测器120测得的反射光光谱能够接近原始光谱。针对色度的调整，本发明通过色度调整工具调整投影装置所投射多个颜色分量 的增益，以平衡所投射画面的色度，所述的颜色分量包括红色、蓝色及绿色分量等，而 不限制其范围。举例来说，图3a及图3b是本发明一实施例的投影画面的光反射补偿方法的范 例。本实施例使用一个非全反射、淡蓝色的墙壁作为投影反射面。其中，图3a的投影 单元110所投射预设画面的原始光谱，而图3b的投影单元110将预设画面投影在上述的 投影反射面时，光感测器120所量测到的反射光光谱。若将图3b的光谱与图3a的原始 光谱比对可发现，反射光的亮度明显下降，且整体画面的色调会偏向蓝色色调。针对此 缺陷，本实施例通过加大投影单元110灯炮的输出功率来提高画面整体的亮度(如图3b 中所示的箭头)；同时也可通过微幅拉高红枪的增益比值，而使得反射光中的红、蓝、 绿三原色达到较平衡的状态。针对对比度的调整，本发明通过对比度调整工具调整投影单元110所投射预设 画面的对比度，以补偿上述反射光光谱与原始光谱之间的对比度差异。举例来说，图4 是本发明一实施例的调整投影画面对比度的方法流程图。请参照图4，本实施例通过对比 度调整工具控制投影单元110分别投射全白画面及全黑画面，并控制光感测器120侦测由 此全白画面及全黑画面反射的反射光，而获得第一光谱及第二光谱(步骤S402)。接着，由对比度调整工具控制光特征值计算模块132分别累计此第一光谱及第 二光谱中各个频率的光强度值，而获得第一强度值及第二强度值(步骤S404)，然后再计 算此第一强度值及第二强度值的比值以作为参考对比度(步骤S406)。之后则控制比较 模块134将此参考对比度与一个对比门槛值比较，据以判断参考对比度是否低于对比门 槛值(步骤S408)，并决定是否进行对比度的调整。当参考对比度低于对比门槛值时，对比度调整工具即会控制投影单元110调整 所投射画面的光谱，以拉高所投射画面的对比度(步骤S410)；反之则不进行调整(步骤 S412)。通过上述方法，投影装置100即可将其所投射画面的对比度维持在一定的比例之 上，进而达到控制对比的目的。针对饱和度的调整，本发明通过饱和度调整工具调整投影单元110所投射预设 画面的饱和度，以补偿所侦测反射光的饱和度。举例来说，图5是本发明一实施例的调 整投影画面饱和度的方法流程图。请参照图5，本实施例通过饱和度调整工具控制光特 征值计算模块132将光感测器120所侦测反射光的光谱中的红色、绿色及蓝色(RGB)色 彩空间转换为色度、饱和度及亮度(HSV)色彩空间(步骤S502)，接着再控制比较模块 134取其中的饱和度色彩空间与一个饱和度门槛值比较，以判断饱和度色彩空间是否低于 饱和度门槛值(步骤S504)。其中，当判断饱和度色彩空间低于饱和度门槛值时，饱和度调整工具即会将投 影单元110所投射画面的饱和度色彩空间的范围向外扩展，以拉高所投射画面的饱和度 (步骤S506)；反之则不进行调整(步骤S508)。详细地说，上述的色度、饱和度及亮度 色彩空间可以由一个三维的圆锥体来表示，其中锥体的圆形底面相当于色度，饱和度从 圆心向边缘增加，亮度则从底边向锥顶递减。因此，将饱和度色彩空间的范围由中心向 外扩展即可增加画面的饱和度。
通过上述的调整策略，投影装置100即可随时因应周遭环境的变化，适时地调 整投影单元110所投射画面的亮度、色度、对比度及饱和度，而让光感测器120(或使用 者眼睛)所接收到的反射光光谱能够尽量接近原始画面品质。综上所述，本发明的投影画面的光反射补偿方法及装置通过将投影画面反射光 的光谱与该画面的原始光谱比对，而分析出各个颜色的光强度衰减情况、色度偏移情况 及对比损害情况等，并适应性地调整投影画面的光特征值，因此可将画面品质的损失降 到最小。此外，本发明还通过将光感测器内建在遥控器或放置在使用者周围，因此能够 让使用者获得最佳的观赏品质。最后应说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制； 尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解其 依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等 同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方 案的精神和范围。
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权利要求
1.一种投影画面的光反射补偿方法，适用于一投影装置，该方法包括下列步骤投射一预设画面；侦测由投射该预设画面所反射的一反射光光谱；以及比较该反射光光谱以及该预设画面的一原始光谱，据以调整所投射该预设画面的一 光特征值，而补偿该反射光光谱与该原始光谱间的一差异。
2.根据权利要求1所述的投影画面的光反射补偿方法，其中该投射该预设画面与该侦 测该反射光光谱的步骤在距离一使用者不同位置处所执行，且该侦测该反射光光谱的步 骤在接近该使用者的位置处所执行。
3.根据权利要求1所述的投影画面的光反射补偿方法，其中比较该反射光光谱以及该 预设画面的该原始光谱，据以调整所投射该预设画面的该光特征值，而补偿该反射光光 谱与该原始光谱间的该差异的步骤包括计算该反射光光谱与该预设画面的该原始光谱间的该光特征值的一差值；判断该差值是否超过一门槛值；以及当该差值超过该门槛值时，调整所投射该预设画面的该光特征值，以补偿该反射光 光谱与该预设画面的该原始光谱之间该光特征值的该差值。
4.根据权利要求1所述的投影画面的光反射补偿方法，其中调整所投射该预设画面的 该光特征值，而补偿该反射光光谱与该原始光谱间的该差异的步骤包括调整该投影装置的一光源功率而改变所投射的该预设画面的一亮度，以补偿该反射 光光谱与该原始光谱之间的一亮度差异。
5.根据权利要求1所述的投影画面的光反射补偿方法，其中调整所投射该预设画面的 该光特征值，而补偿该反射光光谱与该原始光谱间的该差异的步骤包括调整该投影装置所投射该预设画面的多个颜色分量的增益，以平衡所投射该预设画 面的一色度。
6.根据权利要求1所述的投影画面的光反射补偿方法，其中调整所投射该预设画面的 该光特征值，而补偿该反射光光谱与该原始光谱间的该差异的步骤包括调整所投射该预设画面的一对比度，以补偿该反射光光谱与该原始光谱之间的一对 比度差异。
7.根据权利要求6所述的投影画面的光反射补偿方法，其中调整所投射该预设画面的 该对比度，而补偿该反射光光谱与该原始光谱间的该差异的步骤包括分别投射一全白画面及一全黑画面，并侦测由所投射该全白画面及该全黑画面反射 的反射光，而获得一第一光谱及一第二光谱；分别累计该第一光谱及该第二光谱中多个频率的光的强度值，而获得一第一强度值 及一第二强度值；计算该第一强度值及该第二强度值的比值以作为一参考对比度，并将该参考对比度 与一对比门槛值比较；以及当该参考对比度低于该对比门槛值时，调整所投射画面的光谱，以拉高所投射画面 的对比度。
8.根据权利要求1所述的投影画面的光反射补偿方法，其中调整所投射该预设画面的 该光特征值，而补偿该反射光光谱与该原始光谱间的该差异的步骤包括调整所投射该预设画面的一饱和度，以补偿该反射光光谱与该原始光谱之间的一饱 和度差异。
9.根据权利要求8所述的投影画面的光反射补偿方法，其中调整所投射该预设画面的 该饱和度，而补偿该反射光光谱与该原始光谱间的该差异的步骤包括转换所接收该反射光光谱中的一红色、绿色及蓝色色彩空间为一色度、饱和度及亮 度色彩空间；判断该饱和度色彩空间是否低于一饱和度门槛值；以及当该饱和度色彩空间低于该饱和度门槛值时，向外扩展所投射画面的该饱和度色彩 空间的范围，以拉高所投射画面的饱和度。
10.—种投影装置，包括一投影单元，投射一预设画面；一光感测器，侦测由该投影单元所投射的该预设画面反射的一反射光光谱；以及一处理单元，比较该反射光光谱以及该预设画面的一原始光谱，据以调整所投射该 预设画面的一光特征值，而补偿该反射光光谱与该原始光谱间的一差异。
11.根据权利要求10所述的投影装置，其中该处理单元包括一光特征值计算模块，计算该反射光光谱与该预设画面的该原始光谱间的该光特征 值的一差值；一比较模块，比较该差值及一门槛值；以及一调整模块，当该比较模块判断该差值超过该门槛值时，调整该投影单元所投射该 预设画面的该光特征值，以补偿该反射光光谱与该预设画面的该原始光谱之间该光特征 值的该差值。
12.根据权利要求11所述的投影装置，其中该调整模块包括一亮度调整工具，调整该投影单元的一光源功率而改变所投射的该预设画面的一亮 度，以补偿该反射光光谱与该原始光谱间的一亮度差异。
13.根据权利要求11所述的投影装置，其中该调整模块包括一色度调整工具，调整该投影单元投射该预设画面时多个颜色分量的增益，以平衡 所投射该预设画面的一色度。
14.根据权利要求11所述的投影装置，其中该调整模块包括一对比度调整工具，调整所投射该预设画面的一对比度，以补偿该反射光光谱与该 原始光谱之间的一对比度差异。
15.根据权利要求11所述的投影装置，其中该调整模块包括一饱和度调整工具，调整该投影单元所投射该预设画面的一饱和度，以补偿该反射 光光谱与该原始光谱之间的一饱和度差异。
全文摘要
本发明提供一种投影画面的光反射补偿方法及投影装置。其中投影画面的光反射补偿方法包括投影装置投射一预设画面，接着侦测由此预设画面反射的反射光的光谱，然后将此反射光的光谱与预设画面的原始光谱比较，据以调整所投射预设画面的光特征值，而补偿所侦测反射光光谱与原始光谱间的差异。
文档编号H04N5/202GK102025893SQ20091016908
公开日2011年4月20日 申请日期2009年9月21日 优先权日2009年9月21日
发明者李建纬, 陈信宇 申请人:宏碁股份有限公司