专利名称：用于检测屏幕的倾斜的设备和方法以及投影装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于检测在其上投影放大视频光束的屏幕的倾斜的设备和方法以及投影装置。
背景技术：
近年来，在屏幕上投影对应于视频信号的放大视频光束的投影装置已经投入实际使用。当屏幕相对于从这种投影装置投影的视频光束倾斜时，屏幕上显示的图像梯形失真或散焦。因此，必须将屏幕放置成相对于投影视频光束的投影透镜不倾斜。
用于检测屏幕的倾斜的方法测量屏幕上的一个位置和与屏幕上的该位置相对的一参考位置之间的距离。至少在两个位置处执行该距离测量。屏幕上的所述位置例如位于屏幕的左端和右端。参考位置例如位于从投影装置的投影透镜表面的延伸部分上。然后，该方法通过这些距离之间的差值来检测屏幕的倾斜。
由于光的亮度与行进距离成比例降低，可以用根据光的亮度生成并输出电压并分别位于屏幕上的两个相应位置前面的两个图像传感器，来确定屏幕上的两个位置和相应参考位置之间的距离。
即，该已知设备或方法由根据两个图像传感器所检测的光的亮度的电压的差值，来检测屏幕的倾斜。
这两个图像传感器必须被置于屏幕前面的参考位置上。如果在两个图像传感器之间的位置中有误差，则不正确地检测距离。因此，检测屏幕倾斜是相对复杂的工作。
尤其是，对于在室内使用的投影装置，通常不永久地安装屏幕。因此，每当用户使用该投影装置时，不利地要求他们进行安置屏幕的复杂工作。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于检测屏幕的倾斜的设备和方法，以及能够正确和容易地检测屏幕的倾斜的投影装置。
根据本发明的一个方面的设备包括单个图像传感器，根据光束的亮度而检测电压，所述光束从屏幕上彼此水平或垂直远离的两个位置反射，并入射到图像传感器上；以及倾斜检测电路，基于图像传感器所检测的电压来检测屏幕的倾斜。
根据本发明的另一方面的方法包括用从屏幕上彼此水平或垂直远离的两个位置反射的光束照射单个图像传感器的步骤；以及根据由单个图像传感器根据从两个位置反射的光束的亮度而检测的电压，检测屏幕的倾斜的步骤。
根据本发明的投影装置包括投影仪，将放大的相应于视频信号的视频光束投影到屏幕上；单个图像传感器，响应光束而检测电压，所述光束被从屏幕上彼此水平或垂直远离的两个位置反射并入射到图像传感器上；以及倾斜检测电路，基于图像传感器所检测的电压，检测屏幕的倾斜。
通过参考附图的以下描述，本发明的上述和其它目的、特征和优点将更加清楚。
图1是根据本发明的实施例，示例说明检测屏幕的倾斜的基本原理的原理图；图2是根据本发明的实施例，示例说明用于检测屏幕的倾斜的图像传感器的单元；以及图3是根据本发明的实施例，示例说明使用用于检测屏幕的倾斜的设备的投影装置的结构的框图。
具体实施例方式
现在，将参考图3，描述根据本发明的实施例，使用用于检测屏幕的倾斜的设备和方法的投影装置的结构。
投影仪10包括屏幕11、投影透镜15、液晶面板16、液晶驱动电路17、信号源20、视频处理电路21、屏上电路22、失真校正电路23、微型计算机24、操作单元25、灯的电源电路26、光源灯27、风扇驱动电路28、风扇29和遥控器30。
投影透镜15放大并在屏幕11上投影视频光束。
液晶面板16显示将从投影透镜15投影到屏幕11上的光学图像。
液晶驱动电路17响应视频信号而驱动液晶面板16，并将来自光源灯27(如下所述)的照明光束转换成视频光束。
信号源20包括电视信号；视频装置、DVD播放器等等的视频信号；来自个人计算机的信息信号等等。
视频处理电路21以预定方式处理来自信号源20的信号以生成通过液晶驱动电路17从液晶面板16投影的视频光束的视频信号。
屏上电路22将字符和图形信号叠加在视频处理电路21所生成的视频信号上。
当在屏幕上投影并显示图像时，失真校正电路23根据视频信号来校正图像的失真。视频信号可以在屏上电路22处与字符和图形信号叠加，或可以没有字符和图形信号。
微型计算机24控制视频处理电路21、屏上电路22、失真校正电路23和倾斜检测电路14(如下所述)的驱动。
操作单元25和遥控器30用于向投影仪10发出用于各种操作的指令。操作单元25包括位于投影仪10机体上的各种开关和按钮。遥控器30在远离投影仪10的位置经由红外信号传送和接收用于各种操作的指令信号。
电源电路26点亮光源灯27以将照明光束投影在液晶面板16上。从光源灯27投影的照明光束透过液晶面板16，被投影透镜15放大，然后投影在屏幕11上。
风扇驱动电路28驱动风扇29以冷却光源灯27，用于消散当点亮光源灯27时生成的热。
投影仪10进一步包括相邻投影透镜15放置的用于检测屏幕的倾斜的图像传感器13，和用于根据从图像传感器13输出的电压来检测屏幕11的倾斜的倾斜检测电路14。
根据由用户经由操作单元25或遥控器30输入的操作指令，投影仪10在微型计算机24的控制下，在视频处理电路21对来自信号源20的信号执行预定的信号处理，在屏上电路22将字符和图形信号叠加在结果信号上，并在失真校正电路23校正结果信号的失真，以生成视频信号。液晶驱动电路17响应视频信号而驱动液晶面板16，并将来自光源灯27的照明光束转换成视频光束。该视频光束由投影透镜15放大，然后投影到屏幕11上。
如上所述，当屏幕11相对于投影仪10的投影透镜15倾斜时，投影在屏幕11上的图像失真或散焦。由屏幕11的倾斜引起的失真是在安置屏幕11时的重要问题，因为该失真不能通过失真校正电路23的校正而消除。
根据本发明实施例的投影仪10包括用于检测屏幕11的倾斜的设备和方法，包括图像传感器13和倾斜检测电路14，以相对于投影透镜15正确地安置屏幕11。现在，将参考图1描述所述设备和方法。
图1是示例说明通过根据本发明实施例的设备和方法来检测屏幕的倾斜的基本原理的原理图。
将屏幕11放置成与投影仪10的投影透镜15相对。相邻投影透镜15的光轴放置图像传感器13以便将从屏幕11反射的光束通过聚光器入射到图像传感器13上。
在屏幕11处反射从投影透镜15投影的视频光束。聚光器12会聚从屏幕11反射的光束以及光束入射到图像传感器13上。
图像传感器13包括由光电二极管等等组成的多个单元。这些单元被置于图像传感器13上以便相对于聚光器12的光轴横向对称。
如图2所示，图像传感器13的每个单元根据入射光束的亮度E而输出电压V。
如上所述，光束的亮度与行进距离成比例降低。从图像传感器13的每个单元输出的电压与光束的亮度成比例，而光束的亮度与屏幕11和图像传感器13之间的距离成比例。因此，可以用近似表达式1来表示图像传感器13的单元电压V和屏幕11与聚光器12之间的距离L的关系VK/(2·L)2(1)其中K是常数。
从与屏幕11的一端相邻的位置P1反射的光束经过聚光器12并入射到位于图中远离图像传感器13的中心(光轴)的右侧的单元上。由表达式1所表示的关系，确定入射从位置P1反射的光束的单元处的单元电压V1。另一方面，从与屏幕11的另一端相邻的位置P2反射的光束经过聚光器12并入射到位于图中远离图像传感器13的中心(光轴)的左侧的单元上。由表达式1所表示的关系，确定入射从位置P2反射的光束的单元处的单元电压V2。通过下述分别给出单元电压V1和V2V1＝k/(2·L1)2，V2＝k/(2·L2)2其中L1和L2分别表示屏幕11上的位置P1和P2与聚光器12之间的距离。
倾斜检测电路14通过表达式2，由图像传感器13的单元电压V1和V2，确定屏幕11上的位置P1和P2与聚光器12之间的距离L1和L2L1=k4·V1,L2=k4·V2---(2)]]>然后，倾斜检测电路14由表达式2所确定的距离L1和L2以及表达式3的三角法，确定屏幕11的倾角θx 其中，θc1和θc2是由光轴和入射从屏幕11上的位置P1和P2反射的光束的图像传感器13上的单元的位置确定的角。
由表达式3确定的屏幕11的倾角θx表示屏幕11的倾斜。调整屏幕11的倾斜使得倾角θx变为零。
在调整屏幕11的水平倾斜的情况下，位置P1和P2相对于相应于聚光器12的光轴中心的屏幕11的中心彼此水平远离。在调整屏幕11的垂直倾斜的情况下，位置P1和P2相对于相应于聚光器12的光轴中心的屏幕11的中心彼此垂直远离。
如上所述，根据本发明的实施例，用于检测屏幕的倾斜的设备和方法包括单个图像传感器13和倾斜检测电路14。图像传感器13根据从屏幕11上的至少两个位置反射的光束亮度而输出电压。倾斜检测电路14包括距离测量部，由图像传感器13所检测的相应电压V1和V2，通过表达式2确定聚光器12和位置P1之间的距离L1以及聚光器12和位置P2之间的距离L2，以及倾角测量部，由距离测量部中所确定的距离L1和L2，通过表达式3确定屏幕11的倾斜。
基于倾斜检测电路14所检测的倾角，可以容易和正确地调整屏幕的倾斜。
用于检测屏幕的倾斜的设备与投影仪的投影透镜相邻放置以便于检测屏幕相对投影仪的倾斜，并便于调整该倾斜。
已经参考附图，描述了本发明的优选实施例，应理解到本发明不限于那些具体的实施例以及在不背离如在附加权利要求书中定义的本发明的精神或范围的情况下，能由本领域的技术人员进行各种改变和改进。
本申请基于2004年3月25日提交的在先日本专利申请No.2004-89877并要求其优先权，其全部内容在此引入以供参考
权利要求
1.一种用于检测在其上投影放大的视频或信息等的屏幕的倾斜的设备，包括单个图像传感器，根据光束的亮度而检测电压，所述光束从屏幕彼此水平或垂直远离的两个位置反射，并入射到所述图像传感器上；以及倾斜检测电路，基于由所述图像传感器检测的电压，检测所述屏幕的倾斜。
2.如权利要求1所述的设备，其中，所述倾斜检测电路包括距离测量部，由图像传感器根据相应反射光束的亮度而检测的相应电压，确定所述图像传感器和屏幕上彼此水平或垂直远离的两个相应位置之间的距离；以及倾角测量部，由所述距离测量部中确定的屏幕上彼此水平或垂直远离的两个位置和所述图像传感器之间的距离，确定所述屏幕的倾角。
3.如权利要求2所述的设备，其中，所述距离测量部通过下述表达式，由所述图像传感器检测的被称为V1和V2的电压，确定所述图像传感器和所述屏幕上被称为P1的两个位置中的一个之间的距离L1，以及所述图像传感器和所述屏幕上被称为P2的另一位置之间的距离L2，所述电压V1和V2是根据从所述屏幕上的两个位置P1和P2反射的光束的亮度而检测的L1=k4·V1,L2=k4·V2]]>其中K为常数。
4.如权利要求2所述的设备，其中，所述倾角测量部通过下述表达式，由所述距离测量部中所确定的距离L1和L2，确定所述屏幕的倾角θx 其中，θc1和θc2是由所述图像传感器的光轴中心和屏幕上彼此水平或垂直远离的两个相应位置P1和P2定义的固定角。
5.如权利要求1所述的设备，其中，所述图像传感器置于从所述屏幕反射的光束的光轴中心。
6.一种用于检测在其上投影放大的视频或信息等的屏幕的倾斜的方法，包括用从所述屏幕上彼此水平或垂直远离的两个位置反射的光束照射单个图像传感器的步骤；以及由所述单个图像传感器根据从所述屏幕上的两个远离位置反射的光束的亮度而检测的电压，检测所述屏幕的倾斜的步骤。
7.如权利要求6所述的方法，其中，通过下述表达式，由所述图像传感器所检测的被称为V1和V2的电压，来确定所述图像传感器和所述屏幕上被称为P1的两个位置中的一个之间的距离L1，以及所述图像传感器和所述屏幕上被称为P2的另一位置之间的距离L2，所述电压V1和V2是根据从所述屏幕上的两个位置P1和P2反射的光束的亮度而检测的L1=k4·V1,L2=k4·V2]]>其中K为常数；以及通过下述表达式，由距离L1和L2，确定所述屏幕的倾角θx 其中，θc1和θc2是由所述图像传感器的光轴中心和屏幕上彼此水平或垂直远离的两个相应位置P1和P2定义的固定角。
8.一种用于在屏幕上投影基于视频信号而生成的放大的视频的投影装置，包括投影仪，将根据视频信号的放大的视频光束投影到屏幕上；单个图像传感器，根据光束而检测电压，所述光束从所述屏幕上彼此水平或垂直远离的两个位置反射并入射到所述图像传感器上，所述视频光束从所述投影仪投影到所述屏幕上；以及倾斜检测电路，基于所述图像传感器根据反射光束而检测的相应电压，检测所述屏幕的倾斜。
9.如权利要求8所述的投影装置，其中，所述倾斜检测电路包括距离测量部，用于由所述图像传感器检测的相应电压，确定所述图像传感器和屏幕上彼此水平或垂直远离的两个相应位置之间的距离；以及倾角测量部，用于由所述图像传感器和屏幕上彼此水平或垂直远离的两个相应位置之间的距离，确定所述屏幕的倾角，所述距离是在所述距离测量部中确定的。
10.如权利要求9所述的投影装置，其中，所述距离测量部通过下述表达式，由所述图像传感器检测的被称为V1和V2的电压，确定所述图像传感器和所述屏幕上被称为P1的两个位置中的一个之间的距离L1，以及所述图像传感器和所述屏幕上被称为P2的另一位置之间的距离L2，所述电压V1和V2是根据从所述屏幕上的两个位置P1和P2反射的光束的亮度而检测的L1=k4·V1,L2=k4·V2]]>其中K为常数。
11.如权利要求9所述的投影装置，其中，所述倾角测量部通过下述表达式，由所述距离测量部中所确定的距离L1和L2，确定所述屏幕的倾角θx 其中，θc1和θc2是由所述图像传感器的光轴中心和屏幕上彼此水平或垂直远离的两个相应位置P1和P2定义的固定角。
12.如权利要求8所述的投影装置，其中，所述图像传感器相邻所述投影仪的投影透镜和投影透镜的光轴放置。
全文摘要
一种用于检测屏幕的倾斜的设备，包括单个图像传感器，根据光束的亮度而检测电压，所述光束从屏幕上彼此水平或垂直远离的两个位置反射并入射到图像传感器上；距离测量部，用于由图像传感器所检测的各个电压，确定图像传感器和屏幕上两个相应位置之间的距离；以及倾角测量部，用于由距离测量部中所确定的距离，确定屏幕的倾角。通过使用该设备，能够容易和正确地调节屏幕的倾斜。
文档编号G03B21/00GK1673856SQ20051005928
公开日2005年9月28日 申请日期2005年3月25日 优先权日2004年3月25日
发明者平原创 申请人:株式会社东芝