投影显示系统及其自动对位方法与流程

本发明涉及显示设备的技术，特别涉及投影显示系统的技术。

背景技术：

投影显示系统目前已广泛应用于办公室、教育及娱乐等场所，且一般均配备显示屏幕以保证投影画面的最佳显示效果。投影机在安装、使用过程中，最为耗时的是调整投影机和显示屏幕的相对位置，让显示投影画面与显示屏幕重合。因此往往在投影画面与显示屏幕大致重合时，人们会使用投影机的梯形校正功能，以牺牲画面显示效果来匹配显示屏幕。

技术实现要素：

本发明的目的是要解决目前投影显示系统使用前需耗时去调整投影机和显示屏幕的相对位置的问题，提供了一种投影显示系统及其自动对位方法。

本发明解决其技术问题，采用的技术方案是，投影显示系统，包括投影单元及显示屏幕，其特征在于，还包括支撑单元、检测单元及处理单元，

所述投影单元用于投影画面；

所述显示屏幕用于反射投影单元的投影画面；

所述支撑单元用于支撑投影单元，并根据处理单元的控制调整所支撑的投影单元的位置；

所述检测单元用于检测投影单元所投影画面相对于显示屏幕的位置，得到检测数据并传输给处理单元；

所述处理单元用于接收检测单元发送来的检测数据，并根据该检测数据控制支撑单元，从而调整投影单元的位置，直至投影单元的投影画面与显示屏幕重合。

具体的，所述支撑单元包括底座及可动平台单元，

所述底座用于支撑可动平台单元；

所述可动平台单元用于支撑投影单元并能够带动所支撑的投影单元上下移动、左右平移、前后平移、顺时针旋转、逆时针旋转及调整水平倾角，其动力由电机提供。

进一步的，所述检测单元包括四个感光器件阵列、信号传输单元及驱动单元，四个感光器件阵列分别设置在显示屏幕的四个边角上；

所述感光器件阵列由能够感知光强弱的感光器件排列组成，用于检测投影单元的投影画面相对显示屏幕的位置信息，得到检测数据；

所述信号传输单元用于将各感光器件阵列得到的检测数据传输给处理单元；

所述驱动单元用于保证感光器件阵列和信号传输单元正常工作。

具体的，所述感光器件的尺寸小于可动平台单元移动最小距离所对应投影画面移动的距离。

再进一步的，所述感光器件阵列的长和宽为显示屏幕长和宽的5％。

具体的，所述处理单元包括信息接收单元、信息处理单元、电机驱动单元及电源单元，

所述信息接收单元用于接收检测单元传输来的检测数据；

所述信息处理单元用于根据检测数据进行处理并分析，得到当前投影单元的投影画面相对显示屏幕的位置信息，向电机驱动单元输出控制指令；

所述电机驱动单元用于接收信息处理单元的控制指令，根据控制指令驱动可动平台单元的电机转动，进而调整可动平台单元位置；

所述电源单元用于提供处理单元正常工作所需的电源。

投影显示系统的自动对位方法，应用于上述投影显示系统，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、将四个相同的感光器件阵列分别设置在显示屏幕的四个边角，每个感光器件阵列的水平中心线及垂直中心线都分别与与其对应的边角的两条边重合；

步骤2、投影单元投影出与环境光具有区别的单色光画面，且另投影单元投影出的单色光画面至少照射到两个感光器件阵列上；

步骤3、各感光器件阵列得到检测数据并发送给信息处理单元；

步骤4、信息处理单元根据将各感光器件阵列得到的检测数据与预设的各种需调整情形进行匹配，得到匹配结果，若匹配结果为匹配不成功则进行处理，本次自动对位完成，否则根据匹配结果向电机驱动单元输出控制指令；

步骤5、电机驱动单元根据控制指令驱动可动平台单元的电机转动，进而调整可动平台单元位置，本次调整完成后通知信息处理单元本轮处理完成，回到步骤3。

具体的，步骤4中，信息处理单元在接收到各感光器件阵列得到的检测数据时，还对其进行去噪处理，去除环境光带来的噪声数据。

再进一步的，步骤4中，所述预设的各种需调整情形包括：投影画面为上宽下窄的梯形、投影画面为上窄下宽的梯形、投影画面为左窄右宽的梯形、投影画面为左宽右窄的梯形、投影画面为向左上方倾斜的菱形、投影画面为向左下方倾斜的菱形、投影画面为小于显示屏幕的长方形、投影画面为大于显示屏幕的长方形、投影画面为左偏的长方形、投影画面为右偏的长方形、投影画面为上偏的长方形及投影画面为下偏的长方形；

其中，所述投影画面为上宽下窄的梯形、投影画面为上窄下宽的梯形、投影画面为左窄右宽的梯形、投影画面为左宽右窄的梯形、投影画面为向左上方倾斜的菱形、投影画面为向左下方倾斜的菱形被分类为非矩形情形；

所述投影画面为小于显示屏幕的长方形、投影画面为大于显示屏幕的长方形、投影画面为左偏的长方形、投影画面为右偏的长方形、投影画面为上偏的长方形及投影画面为下偏的长方形被分类为矩形情形；

设步骤1中四个感光器件阵列分别为感光器件阵列一、感光器件阵列二、感光器件阵列三及感光器件阵列四，其中，感光器件阵列一设置在显示屏幕左上角，感光器件阵列二设置在显示屏幕右上角，感光器件阵列三设置在显示屏幕右下角，感光器件阵列四设置在显示屏幕左下角；

则步骤4中有匹配关系：

若感光器件阵列一被投影画面照射到的面积大于感光器件阵列四被投影画面照射到的面积，且感光器件阵列二被投影画面照射到的面积大于感光器件阵列三被投影画面照射到的面积时，匹配为当前投影画面为上宽下窄的梯形；

若感光器件阵列一被投影画面照射到的面积小于感光器件阵列四被投影画面照射到的面积，且感光器件阵列二被投影画面照射到的面积小于感光器件阵列三被投影画面照射到的面积时，匹配为当前投影画面为上窄下宽的梯形；

若感光器件阵列一被投影画面照射到的面积小于感光器件阵列二被投影画面照射到的面积，且感光器件阵列四被投影画面照射到的面积小于感光器件阵列三被投影画面照射到的面积时，匹配为当前投影画面为左窄右宽的梯形；

若感光器件阵列一被投影画面照射到的面积大于感光器件阵列二被投影画面照射到的面积，且感光器件阵列四被投影画面照射到的面积大于感光器件阵列三被投影画面照射到的面积时，匹配为当前投影画面为左宽右窄的梯形；

若感光器件阵列一被投影画面照射到的面积大于感光器件阵列二及感光器件阵列四被投影画面照射到的面积，或感光器件阵列三被投影画面照射到的面积大于感光器件阵列二及感光器件阵列四被投影画面照射到的面积时，匹配为当前投影画面为向左上方倾斜的菱形；

若感光器件阵列二被投影画面照射到的面积大于感光器件阵列一及感光器件阵列三被投影画面照射到的面积，或感光器件阵列四被投影画面照射到的面积大于感光器件阵列一及感光器件阵列三被投影画面照射到的面积时，匹配为当前投影画面为向右上方倾斜的菱形；

若感光器件阵列一、感光器件阵列二、感光器件阵列三及感光器件阵列四被投影画面照射到的面积相同，且小于任一感光器件阵列总面积的1/4时，匹配为当前投影画面为小于显示屏幕的长方形；

若感光器件阵列一、感光器件阵列二、感光器件阵列三及感光器件阵列四被投影画面照射到的面积相同，且大于任一感光器件阵列总面积的1/4时，匹配为当前投影画面为大于显示屏幕的长方形；

若感光器件阵列一被投影画面照射到的面积等于感光器件阵列四被投影画面照射到的面积，感光器件阵列二被投影画面照射到的面积等于感光器件阵列三被投影画面照射到的面积,且感光器件阵列一被投影画面照射到的面积大于感光器件阵列二被投影画面照射到的面积时，匹配为当前投影画面为左偏的长方形；

若感光器件阵列一被投影画面照射到的面积等于感光器件阵列四被投影画面照射到的面积，感光器件阵列二被投影画面照射到的面积等于感光器件阵列三被投影画面照射到的面积,且感光器件阵列一被投影画面照射到的面积小于感光器件阵列二被投影画面照射到的面积时，匹配为当前投影画面为右偏的长方形；

若感光器件阵列一被投影画面照射到的面积等于感光器件阵列二被投影画面照射到的面积，感光器件阵列三被投影画面照射到的面积等于感光器件阵列四被投影画面照射到的面积,且感光器件阵列一被投影画面照射到的面积大于感光器件阵列四被投影画面照射到的面积时，匹配为当前投影画面为上偏的长方形；

若感光器件阵列一被投影画面照射到的面积等于感光器件阵列二被投影画面照射到的面积，感光器件阵列三被投影画面照射到的面积等于感光器件阵列四被投影画面照射到的面积,且感光器件阵列一被投影画面照射到的面积小于感光器件阵列四被投影画面照射到的面积时，匹配为当前投影画面为下偏的长方形。

进一步的，所述匹配结果只有一个时，直接根据匹配结果向电机驱动单元输出控制指令；

所述匹配结果为至少两个时，若所有匹配结果都为非矩形情形或矩形情形时，根据各匹配结果中的偏差程度从大到小依次向电机驱动单元输出控制指令；

所述匹配结果为至少两个时，若这些匹配结果中既有非矩形情形，又有矩形情形时，丢弃其中为矩形情形的匹配结果，根据各非矩形情形的匹配结果中的偏差程度从大到小依次向电机驱动单元输出控制指令；

则步骤5包括以下步骤：

步骤501、电机驱动单元根据控制指令驱动可动平台单元的电机转动，进而调整可动平台单元位置，每次调整完成后通知信息处理单元本次处理完成；

步骤502、信息处理模块判断是否还有下一个控制指令，若有则发送下一个控制指令，回到步骤501，否则进入步骤3。

具体的，步骤4中，在信息处理单元根据各感光器件阵列得到的检测数据与预设的各种需调整情形进行匹配之前，先根据各感光器件阵列得到的检测数据判断是否有感光器件阵列未被投影画面照射到，若是则向电机驱动单元输出控制指令，令可动平台单元带动投影单元向未被照射到的感光器件阵列的方向平移，进入步骤5，否则再根据各感光器件阵列得到的检测数据与预设的各种需调整情形进行匹配。

本发明的有益效果是，在本发明方案中，通过上述投影显示系统及其自动对位方法，可较为快捷地使投影画面与显示屏幕重合且不牺牲画面效果，方便用户。

附图说明

图1为本发明实施例中投影显示系统的系统框图。

图2为本发明实施例中感光器件阵列设置在显示屏幕上的示意图。

图3为本发明实施例中感光器件阵列的结构示意图。

图4为本发明实施例中投影画面为上宽下窄的梯形的示意图。

图5为本发明实施例中投影画面为上窄下宽的梯形的示意图。

图6为本发明实施例中投影画面为左窄右宽的梯形的示意图。

图7为本发明实施例中投影画面为左宽右窄的梯形的示意图。

图8为本发明实施例中投影画面为向左上方倾斜的菱形的示意图。

图9为本发明实施例中投影画面为向左下方倾斜的菱形的示意图。

图10为本发明实施例中投影画面为小于显示屏幕的长方形的示意图。

图11为本发明实施例中投影画面为大于显示屏幕的长方形的示意图。

图12为本发明实施例中投影画面为左偏的长方形的示意图。

图13为本发明实施例中投影画面为右偏的长方形的示意图。

图14为本发明实施例中投影画面为上偏的长方形的示意图。

图15为本发明实施例中投影画面为下偏的长方形的示意图。

其中，1为感光器件阵列一，2为感光器件阵列二，3为感光器件阵列三，4为感光器件阵列四，5为显示屏幕，6为感光器件，7为投影画面。

具体实施方式

下面结合附图及实施例，详细描述本发明的技术方案。

本发明的投影显示系统，其系统框图参见图1，包括投影单元、显示屏幕、支撑单元、检测单元及处理单元，其中，投影单元用于投影画面；显示屏幕用于反射投影单元的投影画面；支撑单元用于支撑投影单元，并根据处理单元的控制调整所支撑的投影单元的位置；检测单元用于检测投影单元所投影画面相对于显示屏幕的位置，得到检测数据并传输给处理单元；处理单元用于接收检测单元发送来的检测数据，并根据该检测数据控制支撑单元，从而调整投影单元的位置，直至投影单元的投影画面与显示屏幕重合。

实施例

本发明实施例中的投影显示系统，其系统框图参见图1，包括投影单元、显示屏幕5、支撑单元、检测单元及处理单元，其中，投影单元用于投影画面；显示屏幕5用于反射投影单元的投影画面7；支撑单元用于支撑投影单元，并根据处理单元的控制调整所支撑的投影单元的位置；检测单元用于检测投影单元所投影画面相对于显示屏幕5的位置，得到检测数据并传输给处理单元；处理单元用于接收检测单元发送来的检测数据，并根据该检测数据控制支撑单元，从而调整投影单元的位置，直至投影单元的投影画面与显示屏幕5重合。

其中，支撑单元包括底座及可动平台单元，底座用于支撑可动平台单元；可动平台单元用于支撑投影单元并能够带动所支撑的投影单元上下移动、左右平移、前后平移、顺时针旋转、逆时针旋转及调整水平倾角，其动力由电机提供。

检测单元可以包括四个感光器件阵列、信号传输单元及驱动单元，四个感光器件阵列分别设置在显示屏幕5的四个边角上，感光器件阵列设置在显示屏幕5上的示意图参见图2，本例中四个感光器件阵列以感光器件阵列一1、感光器件阵列二2、感光器件阵列三3及感光器件阵列四4为例；感光器件阵列由能够感知光强弱的感光器件6排列组成，感光器件阵列的结构示意图参见图3，用于检测投影单元的投影画面7相对显示屏幕5的位置信息，得到检测数据；信号传输单元用于将各感光器件阵列得到的检测数据传输给处理单元；驱动单元用于保证感光器件阵列和信号传输单元正常工作。

本例中，感光器件6的尺寸优选为小于可动平台单元移动最小距离所对应投影画面7移动的距离。感光器件阵列的长和宽约为显示屏幕长和宽的5％，保证足够的感光面积，其厚度很薄，可以忽略厚度带来的光程差异。

处理单元可以包括信息接收单元、信息处理单元、电机驱动单元及电源单元，其中，信息接收单元用于接收检测单元传输来的检测数据；信息处理单元用于根据检测数据进行处理并分析，得到当前投影单元的投影画面相对显示屏幕的位置信息，向电机驱动单元输出控制指令；电机驱动单元用于接收信息处理单元的控制指令，根据控制指令驱动可动平台单元的电机转动，进而调整可动平台单元位置；电源单元用于提供处理单元正常工作所需的电源。

使用时，包括以下步骤：

步骤1、将四个相同的感光器件阵列分别设置在显示屏幕5的四个边角，每个感光器件阵列的水平中心线及垂直中心线都分别与与其对应的边角的两条边重合。

本例以四个感光器件阵列分别为感光器件阵列一1、感光器件阵列二2、感光器件阵列三3及感光器件阵列四4为例，其中，感光器件阵列一1设置在显示屏幕5左上角，感光器件阵列二2设置在显示屏幕5右上角，感光器件阵列三3设置在显示屏幕5右下角，感光器件阵列四4设置在显示屏幕5左下角，其示意图参见图2。

步骤2、投影单元投影出与环境光具有区别的单色光画面，且另投影单元投影出的单色光画面至少照射到两个感光器件阵列上。

步骤3、各感光器件阵列得到检测数据并发送给信息处理单元。

步骤4、信息处理单元根据将各感光器件阵列得到的检测数据与预设的各种需调整情形进行匹配，得到匹配结果，若匹配结果为匹配不成功则进行处理，本次自动对位完成，否则根据匹配结果向电机驱动单元输出控制指令。

本步骤中，信息处理单元在接收到各感光器件阵列得到的检测数据时，还可对其进行去噪处理，去除环境光带来的噪声数据，避免影响调整。

而预设的各种需调整情形包括：投影画面为上宽下窄的梯形、投影画面为上窄下宽的梯形、投影画面为左窄右宽的梯形、投影画面为左宽右窄的梯形、投影画面为向左上方倾斜的菱形、投影画面为向左下方倾斜的菱形、投影画面为小于显示屏幕的长方形、投影画面为大于显示屏幕的长方形、投影画面为左偏的长方形、投影画面为右偏的长方形、投影画面为上偏的长方形及投影画面为下偏的长方形；其示意图可参见图4～15；

其中，投影画面为上宽下窄的梯形、投影画面为上窄下宽的梯形、投影画面为左窄右宽的梯形、投影画面为左宽右窄的梯形、投影画面为向左上方倾斜的菱形、投影画面为向左下方倾斜的菱形被分类为非矩形情形；

投影画面为小于显示屏幕的长方形、投影画面为大于显示屏幕的长方形、投影画面为左偏的长方形、投影画面为右偏的长方形、投影画面为上偏的长方形及投影画面为下偏的长方形被分类为矩形情形。

则有匹配关系：

若感光器件阵列一1被投影画面7照射到的面积大于感光器件阵列四4被投影画面7照射到的面积，且感光器件阵列二2被投影画面7照射到的面积大于感光器件阵列三3被投影画面7照射到的面积时，匹配为当前投影画面7为上宽下窄的梯形；

若感光器件阵列一1被投影画面7照射到的面积小于感光器件阵列四4被投影画面7照射到的面积，且感光器件阵列二2被投影画面7照射到的面积小于感光器件阵列三3被投影画面7照射到的面积时，匹配为当前投影画面7为上窄下宽的梯形；

若感光器件阵列一1被投影画面7照射到的面积小于感光器件阵列二2被投影画面7照射到的面积，且感光器件阵列四4被投影画面7照射到的面积小于感光器件阵列三3被投影画面7照射到的面积时，匹配为当前投影画面7为左窄右宽的梯形；

若感光器件阵列一1被投影画面7照射到的面积大于感光器件阵列二2被投影画面7照射到的面积，且感光器件阵列四4被投影画面7照射到的面积大于感光器件阵列三3被投影画面7照射到的面积时，匹配为当前投影画面7为左宽右窄的梯形；

若感光器件阵列一1被投影画面7照射到的面积大于感光器件阵列二2及感光器件阵列四4被投影画面7照射到的面积，或感光器件阵列三3被投影画面7照射到的面积大于感光器件阵列二2及感光器件阵列四4被投影画面7照射到的面积时，匹配为当前投影画面7为向左上方倾斜的菱形；

若感光器件阵列二2被投影画面7照射到的面积大于感光器件阵列一1及感光器件阵列三3被投影画面7照射到的面积，或感光器件阵列四4被投影画面7照射到的面积大于感光器件阵列一1及感光器件阵列三3被投影画面7照射到的面积时，匹配为当前投影画面7为向右上方倾斜的菱形；

若感光器件阵列一1、感光器件阵列二2、感光器件阵列三3及感光器件阵列四4被投影画面7照射到的面积相同，且小于任一感光器件阵列总面积的1/4时，匹配为当前投影画面7为小于显示屏幕的长方形；

若感光器件阵列一1、感光器件阵列二2、感光器件阵列三3及感光器件阵列四4被投影画面7照射到的面积相同，且大于任一感光器件阵列总面积的1/4时，匹配为当前投影画面7为大于显示屏幕的长方形；

若感光器件阵列一1被投影画面7照射到的面积等于感光器件阵列四4被投影画面7照射到的面积，感光器件阵列二2被投影画面7照射到的面积等于感光器件阵列三3被投影画面7照射到的面积,且感光器件阵列一1被投影画面7照射到的面积大于感光器件阵列二2被投影画面7照射到的面积时，匹配为当前投影画面7为左偏的长方形；

若感光器件阵列一1被投影画面7照射到的面积等于感光器件阵列四4被投影画面7照射到的面积，感光器件阵列二2被投影画面7照射到的面积等于感光器件阵列三3被投影画面7照射到的面积,且感光器件阵列一1被投影画面7照射到的面积小于感光器件阵列二2被投影画面7照射到的面积时，匹配为当前投影画面7为右偏的长方形；

若感光器件阵列一1被投影画面7照射到的面积等于感光器件阵列二2被投影画面7照射到的面积，感光器件阵列三3被投影画面7照射到的面积等于感光器件阵列四4被投影画面7照射到的面积,且感光器件阵列一1被投影画面7照射到的面积大于感光器件阵列四4被投影画面7照射到的面积时，匹配为当前投影画面7为上偏的长方形；

若感光器件阵列一1被投影画面7照射到的面积等于感光器件阵列二2被投影画面7照射到的面积，感光器件阵列三3被投影画面7照射到的面积等于感光器件阵列四4被投影画面7照射到的面积,且感光器件阵列一1被投影画面7照射到的面积小于感光器件阵列四4被投影画面7照射到的面积时，匹配为当前投影画面7为下偏的长方形。

本步骤中，当匹配结果只有一个时，直接根据匹配结果向电机驱动单元输出控制指令；

当匹配结果为至少两个时，若所有匹配结果都为非矩形情形或矩形情形时，根据各匹配结果中的偏差程度从大到小依次向电机驱动单元输出控制指令；

当匹配结果为至少两个时，若这些匹配结果中既有非矩形情形，又有矩形情形时，丢弃其中为矩形情形的匹配结果，根据各非矩形情形的匹配结果中的偏差程度从大到小依次向电机驱动单元输出控制指令。

本步骤中，在信息处理单元根据各感光器件阵列得到的检测数据与预设的各种需调整情形进行匹配之前，先根据各感光器件阵列得到的检测数据判断是否有感光器件阵列未被投影画面7照射到，若是则向电机驱动单元输出控制指令，令可动平台单元带动投影单元向未被照射到的感光器件阵列的方向平移，进入步骤5，否则再根据各感光器件阵列得到的检测数据与预设的各种需调整情形进行匹配。

步骤5、电机驱动单元根据控制指令驱动可动平台单元的电机转动，进而调整可动平台单元位置，本次调整完成后通知信息处理单元本轮处理完成，回到步骤3。

本步骤中，若之前步骤4匹配结果为至少两个时，则具体步骤如下：

步骤501、电机驱动单元根据控制指令驱动可动平台单元的电机转动，进而调整可动平台单元位置，每次调整完成后通知信息处理单元本次处理完成；

步骤502、信息处理模块判断是否还有下一个控制指令，若有则发送下一个控制指令，回到步骤501，否则进入步骤3。