专利名称：投影装置的制作方法
技术领域：
本发明的一个实施例涉及一种包括投影视频的自动楔形(梯形)失真校正模式的投影装置。
背景技术：
将包括投影视频的梯形失真校正模式的投影装置投入实际应用。
当显示投影图像的屏幕不垂直于投影图像的投影方向时，投影图像被梯形地扭曲。梯形失真校正模式是将梯形扭曲的图像校正为矩形图像的功能。作为校正方法，存在手动方法和自动楔形(自动梯形失真校正)。在自动楔形中，使用距离测量传感器来获得至屏幕的距离以及屏幕相对于投影视频的投影方向的倾斜角。
例如，日本专利申请公开(KOKAI)第2004-134908号中公开了一种系统，其中，距离测量传感器在-20度至+20度的范围内转动，并在每一度都执行距离测量。然而，安装多达41个旋转角检测元件(光电断路器或类似物)以使传感器在每一度都停止，因此系统具有大规模的机械结构，并导致成本的增加。需要远距离测量时间。此外，该方法具有一定的局限性，其不能检测不小于距离测量传感器的旋转角(±20度)的倾斜角。即，在设置有日本专利申请公开(KOKAI)第2004-134908号的自动楔形的投影装置中，应该理解当执行自动楔形时，可检测的倾斜角受到限制，并且需要远距离测量时间。
发明内容
本发明的目的是提供一种包括投影视频的梯形失真校正模式的投影装置，其提高了屏幕倾斜角的检测精度。
根据本发明的一个方面，提供了一种包括投影视频的梯形失真校正模式的投影装置，该装置包括光学系统，将视频投影向屏幕；距离测量传感器，设置有获取从光学系统到屏幕的距离的光学系统；倾斜角获取单元，基于距离获取投影视频的投影方向上的屏幕的倾斜角；缩放操作单元，连接到光学系统，用于执行投影视频的缩放操作；以及控制器，用于控制从距离测量传感器到屏幕的照射范围，总共设置有三个点，其包括位于屏幕上的投影视频的相对端上的两个点、以及位于投影视频的中心的一个点，并且在检测到屏幕的外部被相对端的任一端的红外线照射的情况下该控制器进行通知。
现在，将参考附图描述实现本发明的各种特性的一般结构。附图及其相关描述用于示出本发明的实施例，并对本发明的范围进行限制。
图1是示出根据本发明实施例的投影装置示意性框图的实例的示例性视图；图2是示出根据本发明实施例的距离测量传感器方向的检测方法示意图的实例的示例性视图；
图3是示出根据本发明实施例的距离测量传感器的旋转角和红外线的照射位置示意图的实例的示例性视图；图4是示出根据本发明实施例的图1所示的投影装置的屏幕倾斜角的计算方法示意图的实例的示例性视图；以及图5是示出根据本发明实施例的图1所示的投影装置操作的示意图的实例的示例性流程图。
具体实施例方式
以下，将参考附图描述根据本发明的各种实施例。
根据实施例，本发明的投影装置如图1到图5所示。
在自动楔形(梯形)失真校正中，在很多情况下，水平方向和垂直方向分别是执行对象，但是在本实施例中，本发明将以水平方向为例进行描述。
图1是本发明的投影装置的示意框图。在投影器1中，为了实现将经过自动楔形(梯形)失真校正的视频投影到屏幕2，控制整个装置的微型计算机101控制单独控制三种类型电机的电机驱动器102、以及执行自动楔形(梯形)失真校正的信号处理部103。用于距离测量传感器的电机104被用以改变红外线的照射方向，其(响应于来自电机驱动器102的指令(提供控制量))使红外线系统的距离测量传感器105转动。
此外，投影器1包括显示元件106，其将来自信号处理部103的视频信号投影到屏幕2上；距离测量传感器105的旋转角检测元件107到113；聚焦环控制电机114；缩放环(zoom ring)控制电机115；元件116，检测焦点位置；元件117，检测缩放位置；以及透镜筒118，聚焦环控制电机114和缩放环控制电机115连接到该透镜筒。缩放环119是由用户或投影装置操作的缩放操作装置，以及透镜筒118是用于将投影视频投影的光学系统。
接下来，将描述图1中的操作。红外线系统的距离测量传感器105响应于来自微型计算机101的指令使用红外线照射屏幕2。此外，投影到屏幕的红外线被距离测量传感器105的光接收元件所接收，获得到屏幕的距离，并将结果返回到微型计算机101。应当注意，作为光接收元件，通常使用位置感测装置(PSD)，但是也可以使用其它装置。
在开启投影器1的电源之后，微型计算机101通过使用检测元件110来将距离测量传感器105设置在平行于透镜筒118的光轴的方向(即，正面设置的旋转角为0度)上。作为检测元件，通常使用透射光电断路器，在图2中示出了一种方法。即，旋转角检测杆连接到距离测量传感器105的正面。该杆在与传感器105相同的方向上连接。当传感器105指向与透镜筒118的光轴平行的方向时，该杆插入检测元件110中的LED发光部和光接收部之间，并检测到传感器平行地指向(如上所述)。微型计算机101可以接收作为中断的信号，以判断传感器105被如上所述地指向，并在此时停止电机104。可以通过相似的机构来实现其它的检测元件107至109以及111至113。
此外，如下所述，安装其它的检测元件107至109以及111至113。首先，如图3所示，即使当缩放环移动到长焦端(最大长焦侧)时，元件109和113也安装在被红外线照射的投影视频的图像框的内缘的位置上。此时，传感器105的旋转角被设定为±θ1度。例如，假设当检测元件113检测到距离测量传感器的下部的杆时，传感器相对于透镜筒118的光轴倾斜成+θ1度。类似地，假设当检测元件109检测到杆时，传感器相对于光轴倾斜成-θ1度。类似地，当缩放环移动到广角端(最大广角端)和长焦端之间的中心时，检测元件108和112安装在被红外线照射的投影视频的图像框内部的位置上。该角度被设定为±θ2度。最后，当缩放环移动到广角端时，检测元件107和111安装在被红外线照射的投影视频的图像框的内缘的位置上。该角度被设定为±θ3度。因此，在这些角度中，|±θ1|＜|±θ2|＜|±θ3|(0＜θ1＜θ2＜θ3)的关系成立。
此外，微型计算机101响应于来自用户的指令，通过电机驱动器102来使缩放电机115转动，以移动缩放环119。在电机转动期间，通过缩放位置检测元件117，微型计算机101可以检测转动方向并计算转动的次数，从而监控缩放环119的位置。因此，微型计算机101可以持续地获取缩放环119的位置，并将结果保存在安装在微型计算机中的RAM中。应该注意，检测元件117通常由检测默认位置(通常为广角端)的反射光电断路器和检测旋转方向和旋转次数的两相透射光电断路器的组合来实现。焦点位置检测元件116具有相同的结构。
下面，将参考自动聚焦和自动楔形操作的流程图(参见图5)描述本发明的一个实施例。当用户通过遥控器或投影器1的键来指示执行自动聚焦和自动楔形时，或者当预先执行了设置时，在开启投影器1的电源之后，微型计算机101指示距离测量传感器105测量距离。传感器被设置为在默认状态下平行于光轴(即，旋转角为0度)，传感器获得对应于图4中L的距离，并将结果返回给微型计算机101。该结果被设定为A。
接下来，微型计算机101从RAM读取缩放环的当前位置。假设在缩放环从广角端移动到长焦端时检测元件117的检测范围(即，缩放环的移动范围)为0至300的值(广角端被设定为0，并且长焦端被设定为300)。当从RAM读取的值在0至100的范围内时，可以判断缩放环在广角端的一侧，并且转动距离测量传感器105达到±θ3度，以测量相对端之间的距离。更具体地，控制电机104以旋转传感器105，直到检测元件107检测到设置在传感器105下部的杆。当元件107检测到杆时，电机104停止，并且指示传感器105测量距离。从而，获得图4中的距离L1。接下来，控制电机104以使传感器105转动，直到检测元件111检测到杆。当元件111检测到杆时，电机104停止，并且指示传感器105测量距离。从而，获得图4中的距离L2。如果从RAM读取的缩放位置在101至200的范围内，则转动传感器105达到±θ2度，以通过使用检测元件108和112来获得到屏幕的距离L1和L2。类似地，当缩放位置指示为201或更大的值时，可以判断缩放环位于长焦端的一侧，并且转动传感器105达到±θ1度，以通过使用检测元件109和113来测量相对端之间的距离。
如果获得了距离L1和L2，则在通过使用检测元件110将传感器105返回到平行于光轴的方向之后，通过下面的等式得到屏幕的倾斜角αtanα＝(L2·cosθ-L1·cosθ)/(L1·sinθ+L2·sinθ)…(1)其中对于θ，根据缩放环的位置，应用上述的θ1至θ3中的任意一个。即使应用θ1至θ3中的任意一个，所得到的倾斜角α理论上也相等，但是实际上，在传感器105的距离测量结果中包含误差。因此，特别在屏幕的倾斜角很小的情况下，L1和L2之间的差被该误差掩盖，因此极可能使倾斜角的检测精度不足。对于该测量，当将角度θ设定为尽可能大时，距离L1和L2之间的差加大，从而提高了检测精度，但是红外线照射位置偏离屏幕的可能性增加。为了解决这个问题，当如上所述角度θ根据缩放环的位置改变时，可以解决上述问题。这是因为在观看视频之前用户通常调节缩放环，以使投影视频落在屏幕上。
当通过上述等式(1)获得屏幕的倾斜角α时，可以通过下面的等式来得到图3的距离L(到视频中心的距离)L＝L1·(cosθ+sinθ·tanθ) …(2)通过上面等式(2)获得的距离L被设定为B。
接下来，将结果A与B进行比较。如果屏幕被红外线照射，则各个值基本上彼此一致。如果各个值彼此差别很大，则可以判断出照射相对端的红外线偏离屏幕。在该种情况下，在通过使用结果A获得适当的焦点量之后，微型计算机101控制聚焦电机116执行自动聚焦。此后，由OSD等通知用户从屏幕向外偏移的部分被红外线照射，并且不能正确地获得倾斜角。相反地，当值A与B基本一致时，在执行自动聚焦之后，微型计算机控制信号处理部103，以根据由上面的等式(1)获得的检测角执行自动楔形。
在本实施例中，一个距离测量传感器安装在投影器1的装置中，并且使其转动以测量到屏幕上三个点的距离。因此，可以解决距离测量时间和可检测倾斜角受到很大限制的传统问题。例如，假设θ1约等于11度，θ2约等于13度，以及θ3约等于15度，在40度至45度的范围内可检测到倾斜角α。可以预测到下面的效果。
(1)用户调节缩放环，使得投影视频落在屏幕中。当从距离测量传感器开始的红外线照射位置根据缩放环的位置而改变时，屏幕的外部被红外线照射，从而获得提高角度的检测精度同时减少屏幕的倾斜角出现错误的可能性的效果。
(2)总共存在到三个点的测量距离两个点位于屏幕上的投影视频的相对端；以及一点位于视频中心。因此，可以判断被红外线照射的相对端中的一个或两个是否偏离屏幕。从而，得到了防止根据错误的倾斜角执行梯形校正的效果，仅使用到视频中心的距离就可执行自动聚焦，并且可以将正确的信息通知用户。该效果在开启电源之后投影视频没有被立即看到的状态下执行自动聚焦和自动楔形的情况下最显著。
在一个实施例中，仅描述了水平方向上的自动楔形，但是当在垂直方向上可转动地安装有距离测量传感器105和角度检测元件107至113时，也可能是垂直方向上的自动楔形。
此外，也考虑了一种方法，其中，以与本实施例相同的方式构成水平方向上的自动楔形，并通过加速传感器实现垂直方向上的自动楔形。在该方法中，例如，当用户垂直移动投影器1，并且传感器检测到移动停止时，执行自动楔形。
此外，在一个实施例中，旋转角在三个阶段(θ1至θ3)之间转换，但是旋转角可以根据装置的方便被设定为任意的阶段。在本实施例中，在传感器中使用红外线，但是可以改变为使用超声波等。
尽管描述了本发明的特定实施例，但是仅以实例的方式示出这些实施例，并不用于限制本发明的范围。实际上，在此描述的新颖方法和系统可以以各种其它形式实施；此外，在不脱离本发明的精神的条件下，可以对在此描述的方法和系统做出各种形式的省略、替换、以及改变。所附权利要求及其等同物可以覆盖落在本发明的范围和精神中的各种形式和改变。
权利要求
1.一种投影装置，具有投影视频的梯形失真校正模式，其特征在于，所述投影装置包括光学系统，用于向屏幕投影所述视频；距离测量传感器，设置有用于获得从所述光学系统到所述屏幕的距离的所述光学系统；倾斜角获取单元，用于基于所述距离，获取所述投影视频的投影方向上所述屏幕的倾斜角；缩放操作单元，连接到所述光学系统，用于执行所述投影视频的缩放操作；以及控制器，用于控制从所述距离测量传感器到所述屏幕的照射范围，总共设置有三个点，所述三个点包括位于所述屏幕上的所述投影视频的相对端上的两个点，和位于所述投影视频中心的一个点，并且所述控制器在检测到所述屏幕的外部被所述相对端的任一端的红外线照射的情况下进行通知。
2.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于，在所述三个照射点中，通过所述距离测量传感器，首先照射所述中心，然后照射所述相对端的任一端以及照射所述相对端的另一端。
3.一种投影装置，具有投影视频的梯形失真校正模式，其特征在于，所述投影装置包括光学系统，用于向屏幕投影所述视频；距离测量传感器，设置有获得从所述光学系统到所述屏幕的距离的所述光学系统；倾斜角获取单元，用于基于所述距离，获取所述投影视频的投影方向上所述屏幕的倾斜角；缩放操作单元，连接到所述光学系统，用于执行所述投影视频的缩放操作；以及控制器，用于基于所述缩放操作单元的位置，控制从所述距离测量传感器到所述屏幕的照射范围的设置。
4.根据权利要求3所述的投影装置，其特征在于，将所述距离测量传感器的旋转角设置为很小，从而在所述缩放操作单元位于长焦端的一侧时，所述照射范围落入投影屏幕的图像框中，以及将所述距离测量传感器的所述旋转角设置为较大，从而在所述缩放操作单元位于广角端的一侧时，照射位置充满所述投影屏幕的所述图像框。
5.根据权利要求3所述的投影装置，其特征在于，所述控制器用于控制从所述距离测量传感器到所述屏幕的照射范围，总共设置有三个点，所述三个点包括位于所述屏幕上的所述投影视频的相对端的两个点以及位于所述投影视频中心的一个点，并且检测所述屏幕的外部被所述相对端的任一端的红外线照射，以及所述控制器在检测到所述屏幕的外部被所述相对端的任一端的红外线照射的情况下进行通知。
6.根据权利要求3所述的投影装置，其特征在于，所述投影装置还包括电机驱动器，由所述控制器控制；以及电机，由所述电机驱动器驱动，用于根据所述电机的转动来使所述距离测量传感器转动，以获得到所述屏幕的距离，其中，在从所述距离测量传感器到所述屏幕的照射范围的情况下，总共设置有三个点，所述三个点包括位于所述屏幕上的所述投影视频的相对端的两个点以及位于所述投影视频中心的一个点，并且所述控制器在检测到所述屏幕的外部被所述相对端的任一端的红外线照射的情况下进行通知。
7.一种投影装置，具有投影视频的梯形失真校正模式，其特征在于，所述投影装置包括光学系统，用于向屏幕投影所述视频；距离测量传感器，用于获得从所述光学系统到所述屏幕的距离，总共具有三个点，所述三个点包括位于所述屏幕上的所述投影视频的相对端的两个点以及位于所述投影视频的中心的一个点，所述三个点被设定为照射范围，并且在检测到所述屏幕的外部被所述相对端的任一端的红外线照射的情况下，通知用户所述屏幕的所述外部已经被照射；倾斜角获取单元，用于基于所述距离，获取所述投影视频的投影方向上所述屏幕的倾斜角；以及缩放操作单元，连接到所述光学系统，用于执行所述投影视频的缩放操作。
全文摘要
在本发明的实施例中公开了一种具有投影视频的梯形失真校正模式的投影装置(1)，其包括距离测量传感器(105)，用于获取到屏幕的距离和倾斜角；透镜筒(118)，用于将投影视频投影；以及缩放环(119)，在本发明的一个实施例中被用于连接到透镜筒。从距离测量传感器到屏幕的照射位置可以根据缩放环的位置而改变，从而可以提高屏幕倾斜角的检测精度。
文档编号G06F3/14GK1924693SQ200610111959
公开日2007年3月7日 申请日期2006年8月28日 优先权日2005年8月29日
发明者矢岛谦一 申请人:株式会社东芝