专利名称：一种投影机图像畸变校正系统及一种投影机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及投影机的图像畸变校正技术领域，尤其涉及一种投影机图像畸变校正系统，以及一种具有该图像畸变校正系统的投影机。
背景技术：
目前，公知的投影机的梯形校正通常有二种方法光学梯形校正和数码梯形校正， 光学梯形校正是指通过调整投影机的光学镜头(光学梯形校正装置)的物理位置来达到调整投影图像梯形的目的，另一种数码梯形校正是通过软件的方法来实现梯形校正，相对来说，光学梯形校正的应用较为广泛。在应用光学梯形校正的投影机中，不管是LCD (液晶)投影机的还是DLP (背投) 投影机，都是通过手动操作投影机外壳上的按键或者遥控器来调节投影机的光学梯形校正装置，从而将疝气灯产生的圆锥形光校正为规则的矩形投影图像。然而，手动操作非常不方便，特别是在投影机摆放不正，不稳的情况下，当手动调整好后，投影机的再次移动就会使原来的调整失效，需要再次手动调节；并且，随着仪器使用时间的增长会发生按键的失效， 或者遥控器丢失等意外事故而导致无法调整，这都会给用户带来一定的麻烦。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题还在于提供一种能够自动地、方便且准确地对投影机位置偏移引起的图像畸变进行校正的投影机图像畸变校正系统。一种投影机图像畸变校正系统，包括光学梯形校正装置，还包括检测投影机相对于空间三轴的位置的空间三轴定位装置；调节所述光学梯形校正装置的位置、角度的调节装置；以及，根据投影机相对于空间三轴的位置对所述调节装置发送移位控制指令的控制单元。优选地，所述图像畸变校正系统还包括保存参考位置数据，以供所述控制单元读取的第一储存单元。通过读取所述第一储存单元，所述控制单元可以将检测的位置数据与所述参考位置数据比较，获得投影机的位置偏移量，因此可以准确校正图像畸变。优选地，所述控制单元包括预先保存投影机的多个位置偏移量，以及与所述位置偏移量一一对应的调整位置和角度的第二储存单元；读取所述第一储存单元参考位置数据以及所述空间三轴定位装置检测的位置数据，计算投影机的位置偏移量的运算单元；根据所述运算单元的计算结果，查找所述第二储存单元，获取调整位置和角度的判决单元；以及，将所述调整位置和角度数据编码成移位控制指令的编码电路。在所述第二储存单元中预先保存所述位置偏移量以及一一对应的调整位置和角度信息，能够通过查找所述储存单元快速地获得调整位置和角度，能够大大提高图像校正的速度。优选地，所述调节装置包括连接所述光学梯形校正装置的传动装置，以及控制所述传动装置的驱动芯片。[0010]优选地，所述图像畸变校正系统还包括每隔一段时间触发所述控制单元获取新的调整位置和角度，对所述调节装置发送移位控制指令的触发装置。通过所述触发装置，能够每隔一段时间自动启动图像校正，提高图像畸变校正的实时性。本实用新型要解决的技术问题还在于提供一种由于位置偏移而导致投影图像畸变时，能够自动地、方便且准确地对所述图像畸变进行校正的投影机。一种投影机，包括光学梯形校正装置，还包括用于检测投影机相对于空间三轴的位置数据的空间三轴定位装置；用于根据控制指令调节所述光学梯形校正装置的调节装置；以及，用于根据所述空间三轴定位装置检测的位置数据计算所述光学梯形校正装置的调整位置和角度，对所述调节装置发出控制指令的控制单元。优选地，所述投影机还包括保存参考位置数据，以供所述控制单元读取的第一储存单元。通过读取所述第一储存单元，所述控制单元可以将检测的位置数据与所述参考位置数据比较，获得投影机的位置偏移量，因此可以准确校正图像畸变。优选地，所述控制单元包括预先保存投影机的多个位置偏移量，以及与所述位置偏移量一一对应的调整位置和角度的第二储存单元；读取所述第一储存单元参考位置数据以及所述空间三轴定位装置检测的位置数据，计算投影机的位置偏移量的运算单元；根据所述运算单元的计算结果，查找所述第二储存单元，获取调整位置和角度的判决单元；以及，将所述调整位置和角度数据编码成移位控制指令的编码电路。在所述第二储存单元中预先保存所述位置偏移量以及一一对应的调整位置和角度信息，能够通过查找所述储存单元快速地获得调整位置和角度，能够大大提高图像校正的速度。优选地，所述调节装置包括连接所述光学梯形校正装置的传动装置，以及控制所述传动装置的驱动芯片。优选地，所述投影机还包括每隔一段时间触发所述控制单元获取新的调整位置和角度，对所述调节装置发送移位控制指令的触发装置。通过所述触发装置，能够每隔一段时间自动启动图像校正，提高图像畸变校正的实时性。与现有技术相比较，本实用新型的投影机图像畸变校正系统以及本实用新型的投影机，能够在投影机上电后，自动将光学梯形校正装置调节到最佳的状态。通过空间三轴定位装置感测投影机相对于空间三轴的位置，因此可以对投影机在控件三轴上进行精确定位，并根据定位结果分析投影机是否正确摆放，如果位置有偏移，则根据检测的位置数据自动调节所述光学梯形校正装置，在投影机再次移位时，也可再次自动调节，无需人工参与， 非常方便。能够消除由于投影机摆放不正而导致的投影图像畸变。
图1是本实用新型投影机的结构示意图；图2是本实用新型投影机的一种优选实施方式的结构示意图；图3是本实用新型投影机图像畸变校正系统在一个实施例中的工作原理示意图。
具体实施方式
请参阅图1，图1是本实用新型投影机的结构示意图。[0023]所述投影机包括图像畸变校正系统，所述投影机图像畸变校正系统包括光学梯形校正装置11 ；检测投影机相对于空间三轴的位置的空间三轴定位装置12 ；调节所述光学梯形校正装置11的位置、角度的调节装置14 ；以及，根据投影机相对于空间三轴的位置对所述调节装置14发送移位控制指令的控制单元13。本实用新型的投影机图像畸变校正系统可以作为独立的部件制作，并添加在现有技术具有光学梯形校正装置的投影机中，以使现有技术的投影机都可以达到自动调整图像畸变的目的。所述空间三轴定位装置12实质是一种传感器，它里面的敏感元件将投影机空间三轴的定位信号转换为相应的电信号，并进入前置放大电路，经过信号调理电路将信号改善后，再进行模数转换，最终得到数字信号。在一个实施方式中，投影机在空间三轴每轴上的位置数据都可由一个字节来表示，所述位置数据都存储在所述空间三轴定位装置12的内部存储区。当所述位置数据发生变化时，所述空间三轴定位装置12自动更新存储在内部存储区的相应数据。所述空间三轴定位装置12还可以是分别设置在投影机的几个角落的多个传感器，所述传感器可以是三维加速度传感器、重力传感器或者陀螺仪传感器，用于根据预设的三维坐标系检测确定投影机在空间三轴上的位置数据，例如可以通过所述加速度传感器测量投影机的位移。或以重力传感器为例，可以在投影机的三个角分别设置一个重力传感器， 分别感应三个角的相对于水平面的倾斜角度，从而可以确定投影机相对于水平X轴的旋转角度。检测获得的所述旋转角度作为投影机相对于空间三轴的位置数据。本领域技术人员可以根据需要自由设置传感器的类型和安装位置构成所述空间三轴定位装置12，以便获取相应的位置数据。在一个实施方式中，所述控制单元13的运算功能和数据处理的功能可以通过一块FPGA芯片的简单设置即可实现，在此不作赘述。投影机上电后，所述控制单元13从所述空间三轴定位装置12读取投影机相对于空间三轴的位置数据，比较检测的位置数据与参考位置数据，计算投影机的位置偏移量；再根据所述位置偏移量计算所述投影机的光学梯形校正装置的调整位置和角度。对所述光学梯形校正装置11的调整位置和角度可以根据本领域中常用的梯形校正方法计算，在此不作赘述。如果所述控制单元13读取所述空间三轴定位装置12内部存储区的数据，则该内部存储区的数据可通过I2C(两线式串行总线)协议传输。在另一个实施方式中，所述图像畸变校正系统还包括保存参考位置数据，以供所述控制单元13读取的第一储存器(图未示)。则所述控制单元13读取所述储存器的参考位置数据以及所述空间三轴定位装置12检测的位置数据，进行比较，计算出所述投影机的
位置偏移量。所述参考位置数据优选为所述投影机平稳放置，没有或者最少图像畸变时，投影机在三维坐标系中相对于空间三轴的位置数据。所述参考位置数据也可以由用户经过现场调试后设定，与投影机的使用现场环境相对应。所述参考位置数据保存在专用的储存器中， 以供随时读取计算。请一并参阅图2，图2是本实用新型投影机的一种优选实施方式的结构示意图。[0034]在本优选实施方式，所述控制单元13包括预先保存投影机的多个位置偏移量，以及与所述位置偏移量一一对应的调整位置和角度的第二储存单元132 ；读取所述第一储存单元的参考位置数据以及所述空间三轴定位装置12检测的位置数据，计算投影机的位置偏移量的运算单元131 ；根据所述运算单元131的计算结果，查找所述第二储存单元132，获取调整位置和角度的判决电路133 ；以及，将所述调整位置和角度数据编码成移位控制指令的编码电路134。所述判决电路133通过查找所述第二储存单元132快速地获得调整位置和角度， 能够达到快速获得调整位置和角度的效果，大大提高图像校正的速度。所述第二储存单元132中预先保存的多个位置偏移量和对应的调整位置和角度可由用户根据现场调试测量设定，也可根据用户设定的条件进行模拟计算设定。所述控制单元13对所述调节装置14输出所述移位控制指令，在本实施方式中， 所述调节装置14包括连接所述光学梯形校正装置的传动装置141，以及控制所述传动装置的驱动芯片142，其中，所述驱动芯片根据所述移位控制指令，控制所述传动装置141，如马达、转轴等，控制调整所述光学梯形校正装置U的光学镜片的位置、角度，最终将疝气灯产生的圆锥形光校正为和投影图像近似的矩形光线。本实用新型的投影机图像畸变校正系统可以在投影机上电后，自动执行图像畸变校正。进一步地，所述投影机图像畸变校正系统还包括每隔一段时间触发所述控制单元获取新的调整位置和角度，对所述调节装置发送移位控制指令的触发装置(图未示)。每隔一段预定时间就自动执行一次图像畸变校正，以便达到实时调节的效果。下面举例说明本实用新型的投影机图像畸变校正系统的工作原理如图3所示，假设A是空间三轴定位装置12所在的位置，B是光学梯形校正装置 11所在的位置。开始时，空间三轴定位装置的位置12与空间X轴是平行的，而光学梯形校正装置 11与空间X轴是垂直的，此时疝气灯产生的圆锥形光经过光学梯形校正装置11后光线将和投影图像近似矩形，图像打在屏幕上是不失真的。而当投影机发生位置偏移，使空间三轴定位装置的位置逆时针旋转了 a角度后，达到位置A’ (图中虚线位置)，此时若光学梯形校正装置11还是在与X轴垂直的状态下的话，那么最终打在屏幕上的图像将会产生上面小下面大的梯形失真。通过本实用新型的投影机图像畸变校正系统处理，将光学梯形校正装置 11向顺时针旋转角度b，达到位置B’(图中虚线位置)，对失真进行校正后，那么最终打在屏幕上的图像就会被校正过来。所述空间三轴定位装置11在逆时针旋转了 a角度后，投影机在空间三轴的位置将会发生变化，而所述空间三轴定位装置11的内部存储器存储的三轴相应的位置数据也会被更新为当前检测的位置数据。所述控制单元13采集到这些最新的数据后通过对比参考位置数据就能获知投影机逆时针旋转了 a角度，对采集到的位置数据进行运算处理。最终得出光学梯形校正装置11旋转的方向(顺时针)和角度b，进而对所述调节装置14发送移位控制信号，使光学梯形校正装置11校正当前的失真。在本次举例中，角度a和角度b理论上是大小相等方向相反的，角度a和角度b的关系还跟当时的使用环境有关，若投影屏幕跟地面(X轴)是垂直的话，那么这种关系成立。以上所述的实施例，只是投影机在空间其中一轴上旋转的具体实施方式
。本领域的技术人员可以将本实用新型的投影机图像畸变校正系统应用于投影机在空间三轴上的任意位置偏移所产生的图像畸变校正。以上所述的本实用新型实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的权利要求保护范围之内。
权利要求1.一种投影机图像畸变校正系统，包括光学梯形校正装置，其特征在于，还包括 检测投影机相对于空间三轴的位置的空间三轴定位装置；调节所述光学梯形校正装置的位置、角度的调节装置；以及，根据投影机相对于空间三轴的位置对所述调节装置发送移位控制指令的控制单兀。
2.如权利要求1所述的投影机图像畸变校正系统，其特征在于，所述图像畸变校正系统进一步包括保存参考位置数据，以供所述控制单元读取的第一储存单元。
3.如权利要求2所述的投影机图像畸变校正系统，其特征在于，所述控制单元包括 预先保存投影机的多个位置偏移量，以及与所述位置偏移量一一对应的调整位置和角度的第二储存单元；读取所述第一储存单元参考位置数据以及所述空间三轴定位装置检测的位置数据，计算投影机的位置偏移量的运算单元；根据所述运算单元的计算结果，查找所述第二储存单元，获取调整位置和角度的判决电路；以及，将所述调整位置和角度数据编码成移位控制指令的编码电路。
4.如权利要求1、2或者3所述的投影机图像畸变校正系统，其特征在于，所述调节装置包括连接所述光学梯形校正装置的传动装置，以及控制所述传动装置的驱动芯片。
5.如权利要求1、2或者3所述的投影机图像畸变校正系统，其特征在于，还包括每隔一段时间触发所述控制单元获取新的调整位置和角度，对所述调节装置发送移位控制指令的触发装置。
6.一种投影机，包括光学梯形校正装置，其特征在于，还包括 检测投影机相对于空间三轴的位置的空间三轴定位装置； 调节所述光学梯形校正装置的位置、角度的调节装置；以及，根据投影机相对于空间三轴的位置对所述调节装置发送移位控制指令的控制单兀。
7.如权利要求6所述的投影机，其特征在于，所述投影机进一步包括 保存参考位置数据，以供所述控制单元读取的第一储存单元。
8.如权利要求7所述的投影机，其特征在于，所述控制单元包括预先保存投影机的多个位置偏移量，以及与所述位置偏移量一一对应的调整位置和角度的第二储存单元；读取所述第一储存单元参考位置数据以及所述空间三轴定位装置检测的位置数据，计算投影机的位置偏移量的运算单元；根据所述运算单元的计算结果，查找所述第二储存单元，获取调整位置和角度的判决单元；以及，将所述调整位置和角度数据编码成移位控制指令的编码电路。
9.如权利要求6、7或者8所述的投影机，其特征在于，所述调节装置包括连接所述光学梯形校正装置的传动装置，以及控制所述传动装置的驱动芯片。
10.如权利要求6、7或者8所述的投影机，其特征在于，所述投影机还包括每隔一段时间触发所述控制单元获取新的调整位置和角度，对所述调节装置发送移位控制指令的触发装置。
专利摘要本实用新型提供一种能够自动地、方便且准确地对投影机位置偏移引起的图像畸变进行校正的投影机图像畸变校正系统，以及使用所述校正系统的投影机，所述投影机图像畸变校正系统包括光学梯形校正装置，检测投影机相对于空间三轴的位置的空间三轴定位装置；调节所述光学梯形校正装置的位置、角度的调节装置；以及，根据投影机相对于空间三轴的位置对所述调节装置发送移位控制指令的控制单元。本实用新型提供的投影机图像畸变校正系统在投影机移位时，可自动调节，无需人工参与，非常方便，能够消除由于投影机摆放不正而导致的投影图像畸变。
文档编号H04N7/26GK202014331SQ20112013212
公开日2011年10月19日 申请日期2011年4月29日 优先权日2011年4月29日
发明者彭永坚, 朱湘军, 郭子创 申请人:广州视声电子科技有限公司