专利名称：用于检测显示图像的投影系统的投影角的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于检测显示图像的投影系统的投影角的装置，它能够自动地检测投影透镜相对于屏幕的投影角，并且能对一个为不对称图像提供预补偿的装置提供计算的补偿量。本发明是美国专利申请No.08/686100的改进发明，该申请于1996年7月24日递交到美国专利与商标局，目前正在审批之中。美国专利申请No.08/686100在本专利申请中被引用作参考文献。
通常，用于显示彩色图像的图像显示系统大致可以分为以CRT(阴极射线管)为代表的直观图像显示系统，和以LCD(液晶显示)为代表的显示图像的投影系统(以下称“投影仪”)。由于CRT的固有结构受制于它们的尺寸，它们不能提供大尺寸彩色屏幕。另一方面，LCD尽管有着光损失的缺点，却能够以精巧和轻便的结构提供大尺寸彩色屏幕。
因此，投影仪被广泛应用。这种投影仪能够根据颜色将彩色图像信号分成RGB光信号，并基于彩色信号的成分根据色彩以光学方式调整RGB信号。经过光学调整的图像信号通过一个投射透镜被放大并显示在一个相对大尺寸的屏幕上。
附
图1和2分别表示为当投射的图像是正常情况时投射透镜相对于屏幕的设置以及通过投影仪投影到屏幕上的图像的形状。如图1和2所示，中心轴30是连接位于第一横轴22上的一个点(该横断轴在中心点21A垂直穿过屏幕20上的第一纵轴21)和投影仪10的投影透镜11的中心点11A形成的直线。当中心轴30相对于屏幕20表面形成大致直角时，从投影透镜11的中心点11A到图像即屏幕的上端间的第一投影距离41等于从投影透镜11的中心点11A到图像即屏幕20的下端之间的第二投影距离42。同样，从中心轴30到图像即屏幕的上端间的第三距离23等于从中心轴30到图像即屏幕20的下端之间的第四距离24，因此图像的上端的宽度25大致等于图像的下端的宽度26。结果，作为一个整体，图像以矩形的形状投影到屏幕，没有出现梯形或不规则四边形失真。
附图3和4为分别表示当投射透镜具有一个相对于屏幕的上仰的投影角时投射透镜相对于屏幕的设置以及通过投影仪投影到屏幕上的图像的形状的视图。附图7为表示在一个传统投影仪中安装在其支撑脚部位的投影角调节钮的透视图。例如，如图3和4所示，当如图7所示设置在正面的一对投影角调节钮110A和110B如此设置以致投影仪10的投影透镜11被设置于一个相对于屏幕20的表面垂直横过第一纵轴22的第一平面(未画出)以下时，中心轴30A相对于第一平面有一个上仰的投影角。这时，第一投影距离41A不同于第二投影距离42A，投影到屏幕20上的图像的形状具有倒置的梯形形状，其上端的宽度25A宽于其下端的宽度26A。
附图5和6为分别表示当投射透镜具有一个相对于屏幕的下俯的投影角时投射透镜相对于屏幕的设置以及通过投影仪投影到屏幕上的图像的形状的视图。附图7为表示在一个传统投影仪中安装在其支撑脚部位的投影角调节钮的透视图。作为另一实施例，如图5和6所示，当如图7所示设置在背面的一对投影角调节钮110C和110D如此设置以致投影仪10的投影透镜11被置于一个相对于屏幕20的表面垂直横过第一纵轴22的第一平面(未画出)以上时，中心轴30A相对于第一平面就有一个下俯的投影角。这时，第一投影距离41B不同于第二投影距离42B，投影到屏幕20上的图像具有梯形的形状，其上端的宽度25B小于其下端的宽度26B，与附图4的图像相反。
如上所述，当投影仪的投影透镜被设置在相对于屏幕具有上仰投影角或下俯投影角时，投影到屏幕20上的放大图像由于梯形失真而变形。最后，变形的图像将不可避免地使用户不满，因此需要对于被投影到屏幕上由于梯形的出现而产生的不对称或者失真图像进行预补偿。
在美国专利No.5548357中，当一个透明胶片即幻灯片或一个投影板显示屏被投影到一个屏幕上时，聚焦失真是通过将透明胶片放置在一个其相对于水平面的角度可进行手工调节的框架(easel)上进行调校的。从中选择最后投影的角度以获得屏幕上最佳的聚焦。但是，由于使用者必须通过反复尝试选择最后的投影角度，当最后投影角度没有被正确地输入时，使用者在屏幕上不能获得相对于图像的最佳聚焦。
在一种显示图像的投影系统中的用于预补偿不对称图像的装置中，当使用者手动调节投影角调节钮以便建立上仰投影角或下俯投影角时，根据投影透镜相对于屏幕的投影角，图像出现不对称。因此，使用者通过键盘或者遥控装置人工建立一个补偿量，以预补偿不对称图像。因而，一个预补偿装置实现对不对称图像的预补偿方法，从而对将要投影到屏幕上的图像根据补偿量进行预补偿。
当使用者通过键盘手动地建立补偿量时，使用者增加或者减小补偿量同时仔细地观看投影到屏幕上的图像。因此，由于使用者必须通过反复尝试确定补偿量，所以使用者在实施对不对称图像的预补偿方法时，总是被牵扯到麻烦的过程中。此外，当使用者的判断是不精确的，补偿量未被正确输入时，则对于非对称图像的预补偿就不能被精确地执行。
因此，本发明的目的是提供一种用于检测投影角的装置，它能在一个显示图像的系统中根据投影透镜相对于屏幕的设置自动检测投影角，并且将检测的投影角作为补偿量提供给用于预补偿不对称图像的装置。
为了实现上述目的，本发明提供了一种用于检测显示图像的投影仪系统的投影角的装置，所述装置包括用于调整投影角的装置，所述投影角调整装置与在显示图像的投影仪系统的支撑脚部位上所形成的螺丝孔螺纹连接，以便当使用者用手转动调节钮时进行上下移动；投影角检测装置，它通过一个光检测器与第一齿轮件的逻辑图形之间的光连接产生一个光检测信号，当由所述投影角调节装置使所述投影角装置动力传递件上下移动时第一齿轮件转动从而螺纹连接到所述动力传递件；计算装置，用于根据来自所述投影角检测装置的光检测信号来计算投影透镜相对于屏幕的投影角并且为用于预补偿一个不对称图像的预补偿装置提供计算的投影角；以及投影角存储装置，用于当所述计算装置根据所述第一齿轮件的逻辑图形的组合计算投影角时存储所用的数据，以便按照查表方式读出数据。
在用于检测显示图像的投影系统的投影角的装置中，当安装在显示图像的投影系统中的投影透镜被设置在上仰或下俯的投影角度时，投影角被自动地检测而且被检测的投影角作为补偿量被提供给用于对不对称图像进行补偿的装置。因此，使用者不需要进行通过反复尝试进行设置补偿量的麻烦过程。
本发明的上述目的和优点将在以下结合附图进行的对优选实施例的详细描述中变得更加明显。
附图1和2分别为表示当投射的图像是正常情况时投射透镜相对于屏幕的设置以及通过投影仪投影到屏幕上的图像的形状的视图。
附图3和4分别为表示当投射透镜具有一个相对于屏幕的上仰的投影角时投射透镜相对于屏幕的设置以及通过投影仪投影到屏幕上的图像的形状的视图。
附图5和6分别为表示当投射透镜具有一个相对于屏幕的下俯的投影角时投射透镜相对于屏幕的设置以及通过投影仪投影到屏幕上的图像的形状的视图。
附图7为表示在一个传统投影仪中安装在其支撑脚部位的投影角调节钮的透视图。
附图8为根据本发明的一个实施例的检测投影角装置的投影角调整部分和投影角检测部分的结构的视图。
附图9为附图8中所示的投影角检测部分所包括的齿轮部件的结构视图。
附图10为表示投影角检测部分的结构视图，其中发光元件分别被设置在光接收元件的对应位置上，并且如图9所示的齿轮部件位于两者之间。
附图11是根据本发明的实施例的投影角检测装置的电路框图，它包括如图10所示的光发射和光接收元件。
下面结合附图详细说明根据本发明的一个实施例的在一个显示图像的投影系统中投影角检测装置的结构和工作过程。
附图8为根据本发明的一个实施例的检测投影角装置的投影角调整部分和投影角检测部分的结构的视图。附图9为附图8中所示的投影角检测部分的齿轮部件的结构视图。附图10为表示投影角检测部分的结构视图，其中发光元件分别被设置在光接收元件的对应位置上，并且如图9所示的齿轮部件位于两者之间。附图11是一个根据本发明的实施例的投影角检测装置的电路框图，它包括如图10所示的光发射和接收元件。
如图8到11所示，用于检测投影角的装置50包括一个投影角调节部分100、一个投影角检测部分200、一个计算部分300和一个投影角数据储存部分400。
如图8所示，投影角调节部分1 00包括一个调节钮110和一个主体120。投影角调节部分100与在投影仪10的支撑脚部分12上所形成的螺丝孔12A进行螺纹连接，以便当使用者用手转动调节钮时能够上下移动。如图7所示，为了调节投影透镜11相对于屏幕20的投影角，使用者顺时针或逆时针转动设置在正面的一对投影角调节钮110A和110B或一对设置在背面的投影角调节钮110C和110D。调节钮110与圆柱形的主体120形成一个整体，主体120在其外周表面具有螺纹结构。
如图8到10所示，投影角检测部分200包括一个动力传递部件210、一个第一齿轮件220、一个第二齿轮件230和一个光检测器240。在投影角检测部分200的一个实施例中，在投影角检测部分200中，光检测器240产生一个光检测信号241，光检测器通过与第一齿轮件220的逻辑图形光连接来工作，当通过投影角调节部分100上下移动动力传递件210时，该第一齿轮件通过与动力传递件210螺纹连接而转动。当投影角调节部分100在投影仪10的螺丝孔12A的导引下顺时针或逆时针转动时，动力传递件210上下移动。也就是说，动力传递件210具有齿条的形状，并通过一个球形轴承(未画出)与投影角调节部分100的主体120相连，以便当投影角调节部分100的主体120顺时针或逆时针转动并同时上下移动时动力传递件也上下移动。
如图9所示，第一齿轮件220在其两面均具有第一逻辑图形部分221，并与动力传递件210的第一螺纹成形部分211相连接，从而当动力传递件210上下移动时能进行转动。第一齿轮件220包括一个第一螺纹部分220A，它成形在第一齿轮件220的外周表面上以便通过相互啮合与动力传递件210的第一螺纹成形部分211一起转动，第一齿轮件还包括一个第一基底板部分220B，它由透明材料制造并被设置在第一齿轮件220的中心部位。第一基底板220B具有第一逻辑图形部分221，它由一组具有相同中心角的扇形结构构成，并且相对与第一基底板220B的中心点在第一基板220B的两个表面上沿径向形成，以便透射或阻断来自光检测器240中的发光元件240A的光信号。第一逻辑图形部分221既包括一个第一光透射图形221D也包括一个第一光阻断图形221C，它们被依序设置以便通过被透射或被阻断的光信号表示预定的逻辑值的比特。光透射图形221D透射来自发光元件240A的光信号并代表数字值的高电平。光阻断图形221C阻断来自发光元件240A的光信号并代表数字值的低电平。
如图9所示，第二齿轮件230螺纹连接到动力传递件210的第二螺纹成形部分212，并支撑投影角调节部分100。第二齿轮件230包括一个第二螺纹部分230A，它形成在第二齿轮件230的外周表面上，目的是通过相互啮合与动力传递件210的第二螺纹成形部分212一起转动。
如图10所示，光检测器240包括一组发光元件240A和一组光接收元件240B，它们被设置在一一相对的位置上，每一个第一齿轮件220的逻辑图形被置于其间，光检测器240通过发光元件240A和光接收元件240B提供一个光检测信号。
在投影角检测部分200的另一实施例中，动力传递件210具有螺杆的形状，并且与投影角调节部分100的主体120整体形成。第一齿轮件220在其两面均具有第一逻辑图形部分221，并螺纹连接到对应于附图8中所示的第一螺纹成形部分211或第二螺纹成形部分212的螺纹成形部分的一个第一侧部，该螺纹成形部分形成在能量传递件210的外周表面，从而通过能量传递件210进行转动。第二齿轮件230螺纹连接到与动力传递件210的螺纹成形部分上第一侧部相对的一个部位，并支撑投影角调节部分100。光检测器240包括一组发光元件240A和一组光接收元件240B，它们被设置在一一相对的位置上，每一个第一齿轮件220的第一逻辑图形221被置于其间。来自发光元件240A的光信号被第一齿轮件220的第一逻辑图形部分221透射或阻断，并通过光接收元件240B接收以便提供一个光检测信号，该光检测信号以预定的比特代表数字值的高或低电平。
在投影角检测部分200的一个和另一个实施例中，用于支撑投影角调节部分110的第二齿轮件230可以作为也可以不作为其中的一个结构元件。
如图11所示，计算部分300根据来自投影角检测部分200的光检测信号241来计算投影透镜11相对于屏幕的投影角，并对预补偿图像的预补偿部分500提供计算的投影角。
如图11所示，投影角存储部分400存储数据401，它在当计算部分300根据第一齿轮件220的逻辑图形的组合来计算投影角时被使用，目的是以查表方式(或系统)读出数据。
下面，说明根据具有如上结构的本发明的一个实施例的一种显示图像的投影系统中投影角检测装置的工作。
如图7所示，当使用者顺时针或逆时针转动设置在正面的一对投影角调节钮110A和110B或者一对设置在背面的投影角调节钮110C和110D时，投影角调节部分100的主体120就转动到包括在投影仪10中的支撑脚部分12A进行螺纹连接(见附图8)，从而使得投影角调节部分100的外部突出部分变得更长或更短。因此，投影透镜11相对于屏幕20的投影角被上下调节。在投影角检测部分200的一个实施例中，当投影角调节部分100的主体120顺时针或逆时针转动时，动力传递件210上下移动，同时保持原有取向。在投影角检测部分200的另一个实施例中，动力传递件210跟随投影角调节部分100运动。因此，在投影角检测部分200的一个实施例中，分别与动力传递件210的第一和第二螺纹成形部分211和212啮合的第一和第二齿轮件220和230沿着相反的方向转动。在投影角检测部分200的另一个实施例中，分别与动力传递件210的螺纹成形部分的两个侧部啮合的第一和第二齿轮件220和230沿着相反的方向转动。
然后，如图10所示，包含在第一齿轮件220中的第一逻辑图形221的第一光透射图形221D和第一光阻断图形221C，分别透射和阻断包括在光检测器240的发光元件240A的光信号。透射的或阻断的光信号被光检测器240的光接收元件240B接收，并作为光信号241输出，它包含4比特数字数据。第一光透射图形221D透射来自发光元件240A的光信号并代表数字值的高电平。第一光阻断图形221C阻断来自发光元件240A的光信号并代表数字值的低电平。光检测信号被提供给计算部分300。
如图11所示，计算部分300根据来自投影角检测部分200的光检测信号241来计算投影透镜11相对于屏幕20的投影角，并将计算的投影角作为补偿量提供给预补偿不对称图像的预补偿部分500。也就是说，由于投影角存储部分400已经存储了投影角数据，该数据被用于根据被投影角调节部分100转动的第一齿轮件220的转动角来计算投影仪10的投影角即倾斜角，计算部分300读出存储在投影角储存部分400的数据，并根据读出的数据401计算投影角。结果，预补偿部分500根据补偿量和补偿方向删除一个非对称图像的象素并向图像的删除象素部分补充消隐数据(blanking data)。预补偿图像信号数据被提供给投影仪10，从而投影仪10投射一个正常图像到屏幕20上。
在本发明的用于检测显示图像的投影系统的投影角的装置中，即使当安装在显示图像的投影系统中的投影透镜被放置在上仰或下俯的投影角度，该投影角也能被自动检测，并且检测到的投影角被作为补偿量提供给用于预补偿不对称图像的装置。因而，使用者不需要进行通过反复尝试来设立补偿量的麻烦过程。
尽管本发明已经通过特别的实施例加以表示和说明，但本领域普通技术人员很清楚，在不偏离所附权利要求的发明范围的形式上和细节上的各种变化都是可以被做出的。
权利要求
1.一种用于检测显示图像的投影系统的投影角的装置，所述装置包括用于调节投影角的装置，所述投影角调节装置与在所述显示图像的投影系统的支撑脚部位所形成的螺丝孔进行螺纹连接，以便当使用者手转动调节钮时能进行上下移动；投影角检测装置，它通过一个光检测器与第一齿轮件的逻辑图形之间的光连接来提供一个光检测信号，当由所述投影角调节装置使动力传递件上下移动时，第一齿轮件转动从而螺纹连接到所述动力传递件；计算装置，用于根据来自所述投影角检测装置的光检测信号来计算投影透镜相对于屏幕的投影角并且为用于预补偿一个不对称图像的预补偿装置提供所计算的投影角；投影角存储装置，所存储的数据用于所述计算装置根据所述第一齿轮件的逻辑图形的组合计算投影角，以便按照查表方式读出数据。
2.根据权利要求1所述的用于检测显示图像的投影系统的投影角的装置，其中所述投影角调节装置包括一个被使用者的手顺时针或逆时针转动的调节钮；和一个具有圆柱形并在其外周表面具有螺纹结构以便与所述显示图像的投影系统的螺纹孔进行螺纹连接的主体，所述主体与所述调节钮形成一个整体。
3.根据权利要求1所述的用于检测显示图像的投影系统的投影角的装置，其中所述投影角检测装置包括一个具有齿条形状并通过一个球形轴承与所述投影角调节装置的所述主体连接的动力传递件，以便当所述投影角调节装置随所述显示图像投影系统的螺纹孔顺时针或逆时针转动并同时上下移动时，动力传递件能够上下移动；第一齿轮件，在其两面均具有第一逻辑图形部分，并与所述动力传递件的第一螺纹成形部分相连接，从而当动力传递件上下移动时转动；第二齿轮件，与所述动力传递件的第二螺纹成形部分螺纹连接，用于支撑所述投影角调节装置；以及光检测器，包括按一一相对关系设置的一组发光元件和一组光接收元件，每一个所述第一齿轮件的逻辑图形被置于其间，且通过所述发光元件和所述光接收元件提供一个光检测信号。
4.根据权利要求3所述的用于检测显示图像的投影系统的投影角的装置，其中所述第一齿轮件包括一个成形在第一齿轮件的外周表面上的第一螺纹部分，以便通过相互啮合与所述动力传递件的所述第一螺纹成形部分一起转动；以及一个第一基底板部分，它由透明材料制造，并被设置在所述第一齿轮件的中心部位。
5.根据权利要求4所述的用于检测显示图像的投影系统的投影角的装置，其中所述第一基底板具有第一逻辑图形，它由一组具有相同中心角的扇形结构构成，并且相对于第一基底板的中心点沿径向形成在第一基板的两个表面上，以便透射或阻断来自所述光检测器中的发光元件的光信号。
6.根据权利要求5所述的用于检测显示图像的投影系统的投影角的装置，其中所述第一逻辑图形部分既包括一个第一光透射图形也包括一个第一光阻断图形，它们被依序设定以便通过被透射或被阻断的光信号来表示预定的逻辑值的比特。
7.根据权利要求6所述的用于检测显示图像的投影系统的投影角的装置，其中所述第一光透射图形透射来自所述发光元件的光信号并代表数字值的高电平。
8.根据权利要求6所述的用于检测显示图像的投影系统的投影角的装置，其中所述第一光阻断图形阻断来自所述发光元件的光信号并代表数字值的低电平。
9.根据权利要求1所述的用于检测显示图像的投影系统的投影角的装置，其中所述计算的投影角是用于预补偿一个不对称图像的补偿量。
10.根据权利要求1所述的用于检测显示图像的投影系统的投影角的装置，其中所述投影角检测装置包括一个具有齿条形状并通过一个球形轴承与所述投影角调节装置的主体连接的动力传递件，以便当所述投影角调节装置随所述显示图像投影系统的螺纹孔顺时针或逆时针转动并同时上下移动时，动力传递件能够上下移动；第一齿轮件，在其两面均具有第一逻辑图形部分，并与动力传递件的第一螺纹成形部分相连接，从而当动力传递件上下移动时转动；光检测器，包括按一一相对关系设置的一组发光元件和一组光接收元件，每一个所述第一齿轮件的逻辑图形被置于其间，且通过所述发光元件和所述光接收元件提供一种光检测信号。
11.根据权利要求1所述的用于检测显示图像的投影系统的投影角的装置，其中所述投影角检测装置包括一个具有螺杆形状的动力传递件，所述动力传递件与投影角调节装置形成一个整体；第一齿轮件，在其两面均具有逻辑图形，并与在所述动力传递件的外周表面形成的螺纹成形部分的第一侧部进行螺纹连接，从而能够通过动力传递件进行转动；第二齿轮件，与所述动力传递件的所述螺纹成形部分上与第一侧部相对的一个部位进行螺纹连接，用于支撑投影角调节装置；光检测器，包括按相互一一相对关系设置的一组发光元件和一组光接收元件，每一个所说第一齿轮件的所述逻辑图形被置于其间，通过所述发光元件和所述光接收元件提供一个光检测信号。
12.根据权利要求1所述的用于检测显示图像的投影系统的投影角的装置，其中所述投影角检测装置包括一个具有螺杆形状的动力传递件，所述动力传递件与所述投影角调节装置形成一个整体；第一齿轮件，在其两面均具有第一逻辑图形部分，并与所述动力传递件的第一螺纹成形部分相连接，从而当动力传递件上下移动时能够转动；以及光检测器，包括按一一相对关系设置的一组发光元件和一组光接收元件，每一个第一齿轮件的逻辑图形被置于其间，通过所述发光元件和所述光接收元件提供一种光检测信号。
全文摘要
本发明公开了一种用于检测显示图像的投影系统的投影角的装置，它能够自动检测投射透镜相对于屏幕的投影角，并且对一个为不对称图像提供预补偿的装置提供计算的补偿量。即使当显示图像的投影系统中安装的投影透镜被放置在上仰或下俯的投影角度时，投影角也能被自动检测而且所检测到的投影角被作为补偿量提供给用于对不对称图像进行补偿的装置。因而，使用者不需要进行通过反复尝试设置补偿量的麻烦过程。
文档编号G03B21/14GK1159569SQ9612309
公开日1997年9月17日 申请日期1996年11月29日 优先权日1995年11月29日
发明者禹性在 申请人:大宇电子株式会社