專利名稱：投影裝置和光學(xué)測距方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種投影裝置和光學(xué)測距方法。
背景技術(shù)：
當前，數(shù)據(jù)投影儀作為投影裝置受到廣泛使用，用于將顯示在個人計 算機屏幕上的圖像、視頻信號的圖像、來自存儲在存儲卡等中的圖像數(shù)據(jù) 的圖像等等投影在銀幕上。
投影裝置常常使用緊湊的具有高亮度的光源，例如金屬鹵化物燈或超 高壓水銀燈，從光源輸出的光由光源的光學(xué)系統(tǒng)作為通過濾色鏡的三原色
而照射到稱為液晶或數(shù)字微鏡器件(DMD)的顯示元件上，以便將顯示元 件的透射光或反射光通過一組透鏡投影在銀幕上，這組透鏡是包含變焦功 能的投影儀的光學(xué)系統(tǒng)。
在這種投影裝置中，當投影平面相對于與從投影裝置射出的投射光的 光軸垂直的平面處于傾斜位置時，就出現(xiàn)投影影像的梯形失真。例如，曰 本專利申請公開特許公報No. 2005-39558提出了一種技術(shù)，用按照相位差
方法操作的測距傳感器測量從投影平面上的多個點到投影裝置的距離，以 便獲取在投影裝置與投影平面之間的相對位置關(guān)系，并基于這個結(jié)果，在 無需物理調(diào)整投影裝置與投影平面之間相對位置關(guān)系的情況下，通過圖像 處理校正在投影圖像中的梯形失真。
日本專利申請公開特許公報NaH7-84045提出了一種測量技術(shù)，使用 按照激光方法操作的測距傳感器代替按照相位差方法操作的測距傳感器， 這個技術(shù)的優(yōu)點在于，與相位差方法相比，測距速度更快，測距精度更高 等。
然而，在由投影裝置執(zhí)行的用激光方法對投影平面的測距中，存在問 題當具有與激光束相同波長的顏色元素的圖像被投影到投影平面上時，
圖像自身的反射光的影響使得測距精度降低。本發(fā)明的目的是提供一種投影裝置和光學(xué)測距方法，其能夠快速且高 度精確地測量從投影裝置到投影平面的距離。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是在考慮到以上情形的情況下做出的，并且具有快速且高度精 確地測量從投影裝置到投影平面的距離的優(yōu)點。
為了實現(xiàn)任一以上優(yōu)點，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種投影裝 置，包括
視頻顯示控制部，根據(jù)輸入視頻數(shù)據(jù)，投影并顯示視頻；以及 投影距離獲取部，用光照射由視頻顯示控制部在其上投影并顯示視頻
的投影平面，并獲取到投影平面的投影距離，其中，
當由投影距離獲取部獲取投影距離時，視頻顯示控制部將與用光照射
的區(qū)域相對應(yīng)的至少一個預(yù)定視頻區(qū)域的顯示狀態(tài)調(diào)整到用于獲取投影距
離的顯示狀態(tài)。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種光學(xué)測距方法，包括 視頻顯示控制步驟，根據(jù)輸入視頻數(shù)據(jù)，投影并顯示視頻；及 投影距離獲取步驟，用光照射由視頻顯示控制步驟在其上投影并顯示
視頻的投影平面，并獲取到投影平面的投影距離，其中，
當在投影距離獲取步驟中獲取投影距離時，視頻顯示控制步驟包括將
與用光照射的區(qū)域相對應(yīng)的至少一個預(yù)定視頻區(qū)域的顯示狀態(tài)調(diào)整到用于
獲取投影距離的顯示狀態(tài)。


依據(jù)以下的詳細描述及附圖，本發(fā)明及上述目的、及其特點和優(yōu)點會 得到充分理解，其中；
圖1是顯示投影儀外部結(jié)構(gòu)的說明圖2是顯示根據(jù)第一實施例的投影儀的說明圖3是顯示投影距離獲取部的說明圖4是顯示根據(jù)第一實施例的激光測距點的說明圖5是顯示在投影平面上的第一視頻區(qū)域的說明圖；圖6是顯示根據(jù)第一實施例的視頻數(shù)據(jù)的調(diào)整的說明圖； 圖7是顯示數(shù)字變焦的說明圖8是顯示對視頻顯示控制部的操作的描述的流程圖9是顯示聚焦調(diào)整部操作的描述的流程圖IO是顯示根據(jù)第二實施例的投影儀的說明圖11是顯示根據(jù)第二實施例的激光測距點的說明圖12是顯示在投影平面上的第二視頻區(qū)域的說明圖13是顯示根據(jù)第二實施例的視頻數(shù)據(jù)的調(diào)整的說明圖14是顯示對視頻顯示控制部的操作的描述的流程圖15是顯示對傾斜角度推導(dǎo)部的操作的描述的流程圖16A和圖16B是顯示調(diào)整數(shù)據(jù)的說明圖17A和圖17B是顯示調(diào)整數(shù)據(jù)的說明圖18是顯示視頻數(shù)據(jù)的調(diào)整的說明圖19是顯示視頻數(shù)據(jù)的調(diào)整的說明圖；以及
圖20A和圖20B是顯示調(diào)整數(shù)據(jù)的說明圖。
具體實施例方式
以下將參考附圖描述實施本發(fā)明的最佳模式。以下所述的實施例包括 用于實施本發(fā)明的各種技術(shù)上的優(yōu)選特征，但本發(fā)明的范圍不限于以下所 述的實施例及所示出的實例。 (第一實施例)
將參考附圖描述當在投影儀1中實現(xiàn)本發(fā)明的投影裝置時的第一實施 例。在第一實施例中，將描述獲取從由投影儀1將視頻投影到其上的投影 平面到投影儀1的投影距離，以及基于所獲取的投影距離對投影視頻進行 聚焦調(diào)整。
圖1是顯示投影儀1外部結(jié)構(gòu)的圖示。
投影儀1包括機箱10和11，它是設(shè)置有多個操作塊的箱體，例如用于 外部操作的鍵輸入/指示器部20、音頻輸出部18、用于投影視頻的投影部 13、投影距離獲取部14，用于通過用脈沖激光照射到投影平面上來獲取到 投影平面的投影距離、用于從遙控器接收控制信號的Ir接收部15、等等。
6在箱體的側(cè)部和前面構(gòu)成多個進氣孔n和排氣孔16，用于引入外部空氣來
冷卻箱體內(nèi)部。具有伸展功能的前支腿19設(shè)置在箱體的底部，用以進行投 影角的人工調(diào)整。在箱體的后面設(shè)置了輸入連接器部21，其包括用于外部 視頻數(shù)據(jù)的輸入的D-SUB端子、S端子或RCA端子，并且盡管未示出，還 包括USB端子、電源適配器插頭、存儲器卡槽等。
鍵輸入/指示器部20配置了電源開關(guān)鍵，用于開關(guān)投影儀l的電源、 電源指示器，用于告知電源的開關(guān)狀態(tài)、燈開關(guān)鍵，用于開啟稍后所述的 鹵素?zé)?、燈指示器，用于顯示鹵素?zé)舻拈_啟狀態(tài)、過熱指示器，用于在鹵 素?zé)舻冗^熱時進行警告、等等。
圖2是顯示投影儀1箱體內(nèi)部的概念圖。
投影儀1在其箱體內(nèi)部包括多個操作塊，例如電源電路塊30、溫度 傳感器31，用于感測投影儀l的內(nèi)部溫度、冷卻風(fēng)扇32，用于根據(jù)由溫度 傳感器31感測的溫度來冷卻投影儀1的內(nèi)部溫度、光源裝置33,包括具有 高亮度的鹵素?zé)?、轉(zhuǎn)換電路部40，用于將通過輸入連接器部21從外部輸入 的外部信號轉(zhuǎn)換為與稍后所述的顯示元件相對應(yīng)的視頻數(shù)據(jù)、數(shù)字微鏡器 件(DMD) 35，其作為顯示元件，用于根據(jù)由轉(zhuǎn)換電路部40所轉(zhuǎn)換的視頻 數(shù)據(jù)呈現(xiàn)視頻、投影光學(xué)系統(tǒng)36，用于將來自鹵素?zé)羟冶籇MD 35反射到 預(yù)定方向上的光投影到投影平面61、等等。投影儀1還包括控制部50，用 于集中控制上述各個操作塊。光源光學(xué)系統(tǒng)34布置在鹵素?zé)襞cDMD 35之 間，用于將從鹵素?zé)糨敵龅墓夥蛛x成多個顏色分量并將光聚集到DMD35。
對于DMD35，多個微鏡排列在襯底上的矩陣中，所述多個微鏡反射來
自鹵素?zé)舨⑶以谂c襯底正向方向相傾斜的一個方向上入射的光。
具體而言，在DMD35中，每一個微鏡都將入射到DMD 35的光反射 為波束，該波束通過根據(jù)從轉(zhuǎn)換電路部40輸入的視頻數(shù)據(jù)切換微鏡的傾斜 方向而在處于正向上的開啟狀態(tài)波束與處于傾斜方向上的關(guān)閉狀態(tài)波束之 間進行轉(zhuǎn)換。作為開啟狀態(tài)波束而在正向方向中反射的光由投影光學(xué)系統(tǒng) 36投影到投影平面61上。作為關(guān)閉狀態(tài)而被反射的波束的光由吸光板吸收。 簡言之，借助于在正向方向上反射的明亮狀態(tài)和借助于在傾斜方向上反射 的黑暗狀態(tài)呈現(xiàn)了視頻。由時分驅(qū)動器來表示灰度級，例如控制在預(yù)定時 間期間中的明亮狀態(tài)與黑暗狀態(tài)的時間比。投影光學(xué)系統(tǒng)36將由DMD 35反射到正向方向上的光投影到投影平面 61上。投影光學(xué)系統(tǒng)36配置了聚焦透鏡，用于將投影視頻聚焦到投影平 面61上；透鏡組38，包括變焦透鏡，所述變焦透鏡以光學(xué)方式放大或縮小 投影視頻；透鏡驅(qū)動部37，用以沿著主光軸La向前和向后移動聚焦透鏡或 變焦透鏡的位置。
圖3是顯示投影距離獲取部14的示意圖。
投影距離獲取部14包括測距底板23;固定到測距底板23上的激光 接收元件24;光接收透鏡管25，它是環(huán)形的截斷錐形的圓柱體，具有在兩 個端面上的開口，并布置在激光接收元件24的周圍；激光源22，布置在光 接收透鏡管25的外表面上，用于輸出例如在紅色區(qū)域中具有峰值波長的脈 沖激光；以及聚光透鏡26，布置在光接收透鏡管的末端處。激光接收元件 24接收從激光源22射出并通過在觀察平面上進行反射而返回的脈沖激光的 光。激光接收元件24在脈沖激光的峰值波長上具有比在其它波長范圍更高 的光接收靈敏度。
換句話說，就投影距離獲取部14而言，從激光源射出并且在觀察平面 (投影平面61)上被反射的脈沖激光返回并且由激光接收元件24檢測到， 并且根據(jù)脈沖激光往返所耗費的時間來獲取到觀察平面的距離。
如圖4所示，投影距離獲取部14布置在一個位置上，以使得當?shù)酵队?平面61的距離至少是預(yù)定距離或更長時，激光測距點63 (即用脈沖激光照 射的區(qū)域)在被投影在投影平面61上的視頻的視頻區(qū)域62的近似中心附 近。例如，投影距離獲取部14和投影光學(xué)系統(tǒng)36彼此接近放置，以便投 射光的主光軸64與從激光源射出的脈沖激光的路徑65相平行。
轉(zhuǎn)換電路部40將從輸入連接器部21等輸入的各種規(guī)格的視頻信號或 者預(yù)先存儲的視頻信號轉(zhuǎn)換為預(yù)定格式。因此，根據(jù)顏色分量(例如紅色 分量、綠色分量和藍色分量)而在內(nèi)部視頻RAM中展開并且處理該信號， 并且將視頻RAM存儲的內(nèi)容作為視頻數(shù)據(jù)發(fā)送到DMD 35。
如圖5所示，當投影距離獲取部40測量到投影平面61的投影距離時， 轉(zhuǎn)換電路部40調(diào)整視頻數(shù)據(jù)，以便能夠衰減在與激光測距點63相對應(yīng)的 視頻區(qū)域66中與脈沖激光的峰值波長相對應(yīng)的顯示顏色的亮度值，隨后將 視頻數(shù)據(jù)發(fā)送到DMD 35。具體而言，在本實施例中，如上所述，布置投影距離獲取部14，以便 將從激光源22射出的具有峰值波長例如在紅色區(qū)的脈沖激光照射到接近投 影視頻的近似中心處，從而調(diào)整視頻數(shù)據(jù)以便能夠衰減在投影視頻的近似 中心附近的視頻區(qū)域66 (下文中稱為第一視頻區(qū)域)中的紅色分量亮度值， 隨后將視頻數(shù)據(jù)發(fā)送到DMD 35。
例如，如圖6所示，調(diào)整視頻數(shù)據(jù)，以便在視頻區(qū)域62中心附近的區(qū) 域中衰減被展開到視頻RAM中的視頻數(shù)據(jù)的紅色分量的亮度值。具體而 言，借助于調(diào)整數(shù)據(jù)來調(diào)整視頻數(shù)據(jù)，在所述調(diào)整數(shù)據(jù)中，與第一視頻區(qū) 域66相對應(yīng)的紅色分量的亮度值是0，通過覆寫所述調(diào)整數(shù)據(jù)而將其與包 括紅色分量的亮度值的視頻數(shù)據(jù)合并，從而使得在第一視頻區(qū)域66中的紅 色分量的亮度值變?yōu)槔?。所述調(diào)整數(shù)據(jù)是預(yù)先存儲的。
換句話說，在測量到投影平面的投影距離時，轉(zhuǎn)換電路部40調(diào)整視頻 數(shù)據(jù)，以便避免由于投影到激光測距點上的紅色分量的投射光在投影平面 上被反射并進入激光接收元件24而降低對投影平面61的測距精度。通過 至少是僅調(diào)整與脈沖激光的峰值波長相對應(yīng)的顏色分量(在此是紅色分量) 的視頻數(shù)據(jù)的亮度值，在執(zhí)行激光測距時投影到第一視頻區(qū)域中的視頻內(nèi) 容能夠借助于除了紅色分量之外的其他顏色分量的視頻而在視覺上加以辯 認。在圖6中，0灰度級表示黑色，在更接近225灰度級時亮度變得更高(白 色)。
轉(zhuǎn)換電路部40可以包括數(shù)字變焦處理部42。換句話說，轉(zhuǎn)換電路部 40可以根據(jù)用戶通過鍵輸入/指示器部20或遙控器的操作，借助于數(shù)字變 焦處理部42執(zhí)行對視頻的數(shù)字放大和縮小處理(數(shù)字變焦)。
在這里，如圖7所示，數(shù)字變焦例如是從原始視頻數(shù)據(jù)OD剪切視頻 區(qū)域Dz作為放大的對象，并通過對視頻區(qū)域Dz的視頻數(shù)據(jù)使用諸如最近 鄰插值、雙線性插值和三次巻積插值(雙三次插值)之類的函數(shù)執(zhí)行像素 補足處理，將其放大為具有與原始視頻數(shù)據(jù)相同尺寸(數(shù)據(jù)量)的視頻數(shù) 據(jù)Bd。因此，在對經(jīng)數(shù)字變焦的視頻進行投影的情況下測量到投影平面61 的距離時，優(yōu)選的是用如上所述的調(diào)整數(shù)據(jù)進行覆寫，并合并到經(jīng)數(shù)字變 焦的視頻數(shù)據(jù)Bd中。
控制部50包括ROM，其固定地存儲操作程序；RAM，其可以用作工作存儲器；以及CPU，用于展開并執(zhí)行存儲在ROM中的程序。如圖2 所示，控制部50的功能塊結(jié)構(gòu)包括光源控制部51,用于根據(jù)燈開關(guān)鍵的 操作來開啟光源裝置33的鹵素?zé)?；溫度控制?2，用于根據(jù)由設(shè)置在光源 裝置33等等中的多個溫度傳感器31所檢測到的溫度，控制旋轉(zhuǎn)冷卻風(fēng)扇 32;視頻顯示控制部53，用于允許轉(zhuǎn)換電路部40調(diào)整視頻數(shù)據(jù)和DMD， 以便根據(jù)視頻數(shù)據(jù)呈現(xiàn)視頻；聚焦調(diào)整部54，用于通過透鏡驅(qū)動部37,根 據(jù)由投影距離獲取部14所獲取的到投影平面61的距離，來控制聚焦透鏡 的位置移動；以及光學(xué)變焦控制部55，用于通過用透鏡驅(qū)動部37移動變焦 透鏡的位置，來控制投影視頻的光學(xué)變焦處理(光學(xué)變焦)。光源控制部51 還根據(jù)由溫度傳感器31檢測到的溫度來執(zhí)行關(guān)閉點亮的鹵素?zé)舻目刂啤＜?使在鹵素?zé)絷P(guān)閉后，溫度控制部52也繼續(xù)允許冷卻風(fēng)扇32旋轉(zhuǎn)，直到由 溫度傳感器31檢測到的溫度降低到預(yù)定溫度或者持續(xù)了預(yù)定時間段為止。 視頻顯示控制部53根據(jù)作為通過輸入連接器部21輸入的外部信號的 視頻信號或者預(yù)先存儲的視頻信號，使用轉(zhuǎn)換電路部40和DMD 35呈現(xiàn)視 頻，并在投影平面上顯示該視頻。當投影距離獲取部14使用激光來測量到 投影平面61的投影距離時，視頻顯示控制部53允許轉(zhuǎn)換電路部40對視頻 數(shù)據(jù)執(zhí)行上述處理，以便由DMD 35呈現(xiàn)的視頻處于用于測量投影距離的 顯示狀態(tài)中。
聚焦調(diào)整部54根據(jù)由投影距離獲取部14獲取的投影距離，調(diào)整聚焦 透鏡的位置。具體而言，將能夠?qū)υ谕队捌矫?1上形成的投影圖像進行聚 焦的聚焦透鏡位置預(yù)先按照與投影距離相對應(yīng)的方式存儲在內(nèi)部存儲器 中。在由投影距離獲取部14獲取了投影距離之后，聚焦調(diào)整部54從內(nèi)部 存儲器中讀出與所獲取的投影距離相對應(yīng)的聚焦透鏡位置，以便驅(qū)動透鏡 驅(qū)動部37來使得聚焦透鏡的位置處于該讀出的位置處。
光學(xué)變焦控制部55根據(jù)用戶通過鍵輸入/指示器部20或遙控器的操作， 控制投影視頻的光學(xué)放大和縮小。具體而言，將與變焦放大率相對應(yīng)的變 焦透鏡位置預(yù)先存儲在內(nèi)部存儲器中，并且光學(xué)變焦控制部55根據(jù)用戶的 操作，從內(nèi)部存儲器中讀出與變焦放大率相對應(yīng)的變焦透鏡位置，以便驅(qū) 動透鏡驅(qū)動部37來使得變焦透鏡的位置處于該讀出的位置處。
以下，會通過分別描述視頻顯示控制部53和聚焦調(diào)整部54的操作來
10描述上述投影儀1中的激光測距操作。首先，會參考圖8中的流程圖來描 述視頻顯示控制部53的操作。
當投影儀1的電源開啟時，視頻顯示控制部53將預(yù)先內(nèi)置的內(nèi)部計數(shù) 器56的計數(shù)N復(fù)位為0，并開始計數(shù)(記時)(SA1,SA2)。
隨后，視頻顯示控制部53檢測是否存在通過輸入連接器部21從外部 輸入的視頻信號(SA3)。
當存在外部視頻信號(SA3/ "是")時，轉(zhuǎn)換電路部40將該視頻信號 轉(zhuǎn)換為預(yù)定格式，并且將其根據(jù)顏色分量(例如紅色分量、綠色分量和藍 色分量)而展開到視頻RAM中，作為視頻數(shù)據(jù)(SA4)。
另一方面，當不存在外部視頻信號時，讀出預(yù)先存儲的視頻信號，例 如藍色背景視頻，并且轉(zhuǎn)換電路部40將該視頻信號轉(zhuǎn)換為預(yù)定格式。將其 根據(jù)顏色分量(例如紅色分量、綠色分量和藍色分量)而展開到視頻RAM 中，作為視頻數(shù)據(jù)(SA5)。
當內(nèi)部計數(shù)器56的計數(shù)N沒有超過第一閾值T1時(SA6/"否")時， 將展開到視頻RAM中的視頻數(shù)據(jù)按原樣輸出到DMD (SA7)，且操作返 回到步驟SA3。在這里，將第一閾值T1設(shè)定為周期性執(zhí)行的激光測距的時 間間隔，并且該預(yù)定值可以預(yù)先存儲為第一閾值T1，或者該值可以根據(jù)用 戶通過鍵輸入/指示器部20或遙控器的操作來改變。
另一方面，當內(nèi)部計數(shù)器56的計數(shù)N超過第一閾值T1時(SA6/"是") 時，視頻顯示控制部53允許轉(zhuǎn)換電路部40調(diào)整展開到視頻RAM中的視頻 數(shù)據(jù)之中的紅色分量的視頻數(shù)據(jù)，以便能夠衰減第一視頻區(qū)域的亮度值。 隨后，由DMD35輸出調(diào)整后的視頻數(shù)據(jù)(SA8)。至于除了紅色分量之外 的其他視頻數(shù)據(jù)，由DMD 35將展開到視頻RAM中的該視頻數(shù)據(jù)按原樣輸 出。
當由內(nèi)部計數(shù)器56連續(xù)記時的計數(shù)N沒有超過比第一閾值Tl大的第 二閾值T2時(SA9/"否")，操作返回到步驟SA3。另一方面，當內(nèi)部計數(shù) 器56的計數(shù)N超過第二閾值T2時(SA9/"是")，操作返回到步驟SA1， 并且將內(nèi)部計數(shù)器56的計數(shù)N復(fù)位為0。
換句話說，視頻顯示控制部53控制視頻的顯示，以便按照預(yù)定時間間 隔進行如圖5所示的測距。視頻顯示控制部53持續(xù)顯示視頻，以便從內(nèi)部計數(shù)器是第一閾值Tl時開始直到第二閾值T2為止期間內(nèi)進行如圖5所示 的測距，這段時間足以用于投影距離獲取部14測量到投影平面61的投影 距離。在這里，對于第二閾值T2，可以預(yù)先存儲一個預(yù)定值作為第二閾值 T2，或者可以根據(jù)用戶通過鍵輸入/指示器部20或遙控器的操作來改變該 值。
接下來，將參考圖9的流程圖描述聚焦調(diào)整部54的操作。
當內(nèi)部計數(shù)器56的計數(shù)N超過第一閾值T1時(SB1)，聚焦調(diào)整部54 允許投影距離獲取部14輸出脈沖激光。隨后，根據(jù)脈沖激光在投影平面61 上被反射并返回所耗費的時間，獲取到投影平面61的投影距離(SB2)。
此時，如圖5和圖6所示，投影在投影平面61上的視頻在與激光測距 點63相對應(yīng)的第一視頻區(qū)域66中具有紅色分量被衰減的顯示顏色。因此， 可以避免投影視頻的紅色分量的光進入激光接收元件23，結(jié)果，可以準確 地獲取到投影平面61的投影距離。此外，由于使用激光獲取到投影平面61 的投影距離，因此可以縮短用于獲取投影距離的時間。
接下來，聚焦調(diào)整部55根據(jù)所獲取的投影距離，獲得用于將投影視頻 聚焦在投影平面61上的聚焦透鏡位置(SB3)。換句話說，聚焦調(diào)整部55 從內(nèi)部存儲器中讀出與所獲取的投影距離相對應(yīng)的聚焦透鏡位置數(shù)據(jù)。
隨后，聚焦調(diào)整部55使用透鏡驅(qū)動部37將聚焦透鏡移動到所獲得的 聚焦透鏡位置處(SB4)，并且操作返回到步驟SB1。 (第二實施例)
將參考附圖描述當在投影儀2中實現(xiàn)本發(fā)明的投影裝置時的第二實施 例。在第二實施例中，將描述獲取從由投影儀2將視頻投影到其上的投影 平面61到投影儀2的投影距離，并且根據(jù)所獲取的投影距離執(zhí)行投影視頻 的失真校正(梯形失真校正)。將省略對具有與第一實施例相同結(jié)構(gòu)的內(nèi)容 的描述。
如圖10所示，除了第一實施例之外，投影儀2還包括傾斜角度推導(dǎo)部 58和失真校正部59，描述如下。
傾斜角度推導(dǎo)部58根據(jù)由控制部50以投影距離獲取部14獲取的投影 距離，推導(dǎo)出傾斜角度。失真校正部59允許轉(zhuǎn)換電路部40調(diào)整視頻數(shù)據(jù)， 以便根據(jù)由傾斜角度推導(dǎo)部58所推導(dǎo)出的傾斜角度，校正投影視頻的梯形失真。
在這里，可以通過獲取到投影平面上不在同一直線上的至少三個不同
點的距離，來推導(dǎo)出投影平面61相對于投影儀2的傾斜角度。
因此，在第二實施例中，投影距離獲取部14用脈沖激光連續(xù)照射投影 平面61上的三個激光測距點63a、 63b和63c，例如如圖11所示，并獲取 到每一點的投影距離。當用可移動部件在投影儀2上設(shè)置投影距離獲取部 14時，通過適當?shù)乜刂圃摽梢苿硬考梢栽谕队捌矫?1上的三個不同方 向上輸出脈沖激光，并且可以獲取到每一點的投影距離。
隨后，傾斜角度推導(dǎo)部58根據(jù)由投影距離獲取部14所獲取的投影距 離，推導(dǎo)出投影平面61相對于投影儀投射光的主光軸64的傾斜角度0v和 他。0v是投影平面61與主光軸64在垂直方向上的傾斜角度，0h是在水平
方向上的傾斜角度。
如圖12所示，在第二實施例中，當由投影距離獲取部14測量投影平 面61的投影距離時，轉(zhuǎn)換電路部40調(diào)整視頻數(shù)據(jù)，以便能夠衰減在與激 光測距點63a、 63b和63c相對應(yīng)的視頻區(qū)域66a、 66b和66c (以下稱為第 二視頻區(qū)域)中與脈沖激光的峰值波長相對應(yīng)的顯示顏色的亮度值，并將 該數(shù)據(jù)發(fā)送到DMD35。
例如，如圖13所示，調(diào)整視頻數(shù)據(jù)，以便衰減被展開到視頻RAM中 的視頻數(shù)據(jù)的在第二視頻區(qū)域66a、 66b和66c中的紅色分量的亮度值。具 體而言，借助于調(diào)整數(shù)據(jù)來調(diào)整該視頻數(shù)據(jù)，在所述調(diào)整數(shù)據(jù)中與第二視 頻區(qū)域66a、 66b和66c相對應(yīng)的紅色分量的亮度值是0，通過覆寫所述調(diào) 整數(shù)據(jù)來與包括紅色分量的亮度值的視頻數(shù)據(jù)合并，從而使得在第二視頻 區(qū)域66a、 66b和66c中的紅色分量的亮度值變?yōu)槔?。所述調(diào)整數(shù)據(jù)是 預(yù)先存儲的。
換句話說，在測量到投影平面的投影距離時，轉(zhuǎn)換電路部40調(diào)整視頻 數(shù)據(jù)，以便避免由于投影到激光測距點上的紅色分量的投射光在投影平面 上被反射并進入激光接收元件24而降低對投影平面61的測距精度。通過 至少是僅調(diào)整與脈沖激光的峰值波長相對應(yīng)的顏色分量(在此是紅色分量) 的視頻數(shù)據(jù)的亮度值，在執(zhí)行激光測距時投影到第二視頻區(qū)域中的視頻內(nèi) 容能夠借助于除了紅色分量之外的其他顏色分量的視頻而在視覺上加以辯
13認。在圖13中，0灰度級表示黑色，在更接近225灰度級時亮度變得更高 (白色)。
根據(jù)由傾斜角度推導(dǎo)部58推導(dǎo)出的傾斜角度6v和eh,轉(zhuǎn)換電路部40 通過使用失真校正部59來校正投影視頻的梯形失真。換句話說，轉(zhuǎn)換電路 部40使用代入了由傾斜角度推導(dǎo)部58推導(dǎo)出的傾斜角度0v和0h的預(yù)定 梯形失真校正轉(zhuǎn)換函數(shù)，來轉(zhuǎn)換被展開到視頻RAM中的每一個顏色分量的 視頻數(shù)據(jù)，以便推導(dǎo)出經(jīng)過梯形失真校正的視頻數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)輸出到 DMD35。
當轉(zhuǎn)換電路部40對預(yù)定視頻數(shù)據(jù)執(zhí)行上述梯形失真校正處理以及預(yù)定 顯示顏色的前述衰減處理時，在預(yù)定顯示顏色的衰減處理之后進行梯形失 真校正處理。
以下，會通過分別描述視頻顯示控制部53和傾斜角度推導(dǎo)部58的操 作來描述實施在上述投影儀2中激光測距操作。首先，將參考圖14所示的 流程圖來描述視頻顯示控制部53的操作。
當投影儀2電源開啟時，視頻顯示控制部53在轉(zhuǎn)換電路部40的存儲 器A中設(shè)定初始傾斜角度數(shù)據(jù)，其表示為投影平面61垂直于投影儀2的投 射光的主光軸64 (SC1)。換句話說，在初始傾斜角度數(shù)據(jù)下，當視頻數(shù)據(jù) 輸入到梯形失真校正轉(zhuǎn)換函數(shù)中時，所獲取的輸出等于輸入的視頻數(shù)據(jù)。 盡管將初始傾斜角度數(shù)據(jù)設(shè)定在存儲器A中，梯形失真校正處理部59實質(zhì) 上不執(zhí)行視頻數(shù)據(jù)的梯形失真校正。
接下來，視頻顯示控制部53將預(yù)先內(nèi)置的內(nèi)部計數(shù)器56的計數(shù)N復(fù) 位為0，并開始計數(shù)(記時)(SC2、 SC3)。
隨后，視頻顯示控制部53檢測是否存在通過輸入連接器部21從外部 輸入的視頻信號(SC4)。
當存在外部視頻信號(SC4/ "是")時，轉(zhuǎn)換電路部40將該視頻信號 轉(zhuǎn)換為預(yù)定格式，并且將該信號根據(jù)顏色分量(例如紅色分量、綠色分量 和藍色分量)展開到視頻RAM，作為視頻數(shù)據(jù)(SC5)。
另一方面，當不存在外部視頻信號時，讀出預(yù)先存儲的視頻信號，例 如藍色背景視頻，并且轉(zhuǎn)換電路部40將該視頻信號轉(zhuǎn)換為預(yù)定格式。將該 信號根據(jù)顏色分量(例如紅色分量、綠色分量和藍色分量)而展開到視頻RAM中，作為視頻數(shù)據(jù)(SC6)。
當內(nèi)部計數(shù)器56的計數(shù)N超過第一閾值T1時(SC7/"是")，視頻顯 示控制部53允許轉(zhuǎn)換電路部40調(diào)整被展開到視頻RAM中的視頻數(shù)據(jù)之中 的紅色分量的視頻數(shù)據(jù)，以便能夠衰減第二視頻區(qū)域66a、 66b和66c的亮 度值，如前所述(SC8)。至于除了紅色分量之外的其他視頻數(shù)據(jù)，至少在 這點處不調(diào)整該視頻數(shù)據(jù)。
當內(nèi)部計數(shù)器56的計數(shù)N沒有超過第一閾值T1時(SC7/"否")，至 少在這點處，不調(diào)整被展開到視頻RAM中的顏色分量的視頻數(shù)據(jù)。
接下來，視頻顯示控制部53允許轉(zhuǎn)換電路部40讀出設(shè)定在存儲器A 中的傾斜角度數(shù)據(jù)(SC9)。視頻顯示控制部53將這個傾斜角度數(shù)據(jù)代入梯 形失真校正轉(zhuǎn)換函數(shù)，并根據(jù)梯形失真校正轉(zhuǎn)換函數(shù)，對被展開到視頻 RAM中的視頻數(shù)據(jù)執(zhí)行梯形失真校正轉(zhuǎn)換(SCIO)。隨后，將轉(zhuǎn)換后的視 頻數(shù)據(jù)輸出到DMD35 (SCll)。由稍后所述的傾斜角度推導(dǎo)部58的操作， 來適當?shù)馗矊懖⒏略O(shè)定在存儲器A中的傾斜角度數(shù)據(jù)，以便使投影平面 61相對于投射光的主光軸64的傾斜角度0v和eh對應(yīng)于特定時間點的角度。
至于視頻顯示控制部53，當由內(nèi)部計數(shù)器56連續(xù)記時的計數(shù)N沒有 超過大于第一閾值Tl的第二閾值T2時(SC12/ "否")，操作返回到步驟 SC4。另一方面，當內(nèi)部計數(shù)器56的計數(shù)N超過了第二閾值T2時(SC12/ "是")，操作返回到步驟SC2，并且將內(nèi)部計數(shù)器56的計數(shù)N復(fù)位為0。
接下來，將參考圖15所示的流程圖來描述傾斜角度推導(dǎo)部58的操作。
當內(nèi)部計數(shù)器56的計數(shù)N超過第一閾值T1時(SD1)，傾斜角度推導(dǎo) 部58允許投影距離獲取部14輸出脈沖激光。隨后，根據(jù)該脈沖激光在投 影平面61上被反射并返回所耗費的時間，來獲取到投影平面61的投影距 離(SD2)。投影距離獲取部14用脈沖激光連續(xù)照射投影平面61上的三個 激光測距點63a、 63b和63c，并獲取到每一點的投影距離。此時，如圖12 和圖13所示，投影到投影平面61上的視頻在與激光測距點63a、 63b和63c 相對應(yīng)的第二視頻區(qū)域66a、66b和66c中具有紅色分量被衰減的顯示顏色。 因此，可以避免投影視頻的紅色分量的光進入激光接收元件23，結(jié)果，可 以準確地獲取到投影平面61的投影距離。此外，由于使用激光獲取到投影 平面61的投影距離，可以縮短用于獲取該投影距離的時間。接下來，傾斜角度推導(dǎo)部58根據(jù)所獲取的投影距離，推導(dǎo)出投影平面 61相對于投影儀2投射光的主光軸64的傾斜角度0v和0h (SD3)。隨后，
將推導(dǎo)出的傾斜角度ev和eh在轉(zhuǎn)換電路部40的存儲器a中設(shè)定為傾斜角
度數(shù)據(jù)(SD4)，并且操作返回到步驟SD1。
換句話說，傾斜角度推導(dǎo)部58周期性地覆寫并更新存儲器A的傾斜角 度數(shù)據(jù)，以便由失真校正部59執(zhí)行的梯形失真校正能夠在特定時間點上對 應(yīng)于投影平面61相對于投射光的主光軸64的傾斜角度和0h。視頻顯示 控制部53與傾斜角度推導(dǎo)部58的操作同步地對投影視頻的顯示狀態(tài)進行 調(diào)整，以便由投影距離獲取部14獲取的投影距離能夠高度準確。
在上述實施例中，描述了使用相同調(diào)整數(shù)據(jù)的實例，而不考慮由光學(xué) 變焦控制部55調(diào)整的光學(xué)變焦放大率，然而可以根據(jù)光學(xué)變焦放大率來切 換調(diào)整數(shù)據(jù)。
例如，當光學(xué)變焦放大率較高時，由于投影到投影平面61上的視頻被 放大到相對大的程度，因此投影平面61上的第一視頻區(qū)域66或第二視頻 區(qū)域66a、 66b和66c也被放大到相對大的程度。因此，在這種情況下，與 激光測距點63、 63a、 63b和63c相比，會將第一視頻區(qū)域66或第二視頻區(qū) 域66a、 66b和66c投影得比所需要的尺寸大。在這種情況下，如圖16A和 16B所示，優(yōu)選地切換調(diào)整數(shù)據(jù)，以便使第一視頻區(qū)域66或第二視頻區(qū)域 66a、 66b和66c與整個視頻區(qū)域相比相對較小。另一方面，當光學(xué)變焦放 大率較低時，由于投影到投影平面61上的視頻被減小到相對小的程度，因 此第一視頻區(qū)域66或第二視頻區(qū)域66a、66b和66c也被減小到相對小的程 度。因此，在這種情況下，第一視頻區(qū)域66或第二視頻區(qū)域66a、 66b和 66c與激光測距點63、 63a、 63b和63c相比會較小，并且會被投影到不夠 的范圍。在這種情況下，如圖17A和17B所示，優(yōu)選地切換調(diào)整數(shù)據(jù)，以 便使第一視頻區(qū)域66或第二視頻區(qū)域66a、66b和66c與整個視頻區(qū)域相比 相對較大。
優(yōu)選的是，根據(jù)光學(xué)變焦放大率來切換第一視頻區(qū)域66或第二視頻區(qū) 域66a、 66b和66c的中心位置，或者調(diào)整脈沖激光的輸出方向。通過如此 進行，即使當可以改變光學(xué)變焦放大率時，第一視頻區(qū)域66或第二視頻區(qū) 域66a、 66b和66c也能夠可靠地對應(yīng)于激光測距點63、 63a、 63b和63c。
16在上述實施例中，描述了這樣的實例其中，將預(yù)定灰度值設(shè)置在調(diào)
整數(shù)據(jù)的第一視頻區(qū)域66或第二視頻區(qū)域66a、 66b和66c中，并且覆寫該 調(diào)整數(shù)據(jù)并將其與視頻數(shù)據(jù)進行合并，然而對于圖18或圖19所示的實例， 可以在調(diào)整數(shù)據(jù)的第一視頻區(qū)域66或第二視頻區(qū)域66a、66b和66c中預(yù)先 設(shè)置預(yù)定的衰減率，可以通過相乘來合并視頻數(shù)據(jù)和調(diào)整數(shù)據(jù)。
在這種情況下，如圖20A和圖20B所示，可以將第一視頻區(qū)域66或第 二視頻區(qū)域66a、66b和66c的衰減率設(shè)定為隨著接近相應(yīng)的激光測距點63、 63a、 63b和63c而變大。
第一視頻區(qū)域66或第二視頻區(qū)域66a、66b和66c可以覆蓋整個視頻區(qū) 域。在任何情況下，在激光測距點63、 63a、 63b和63c上都要衰減預(yù)定的 顯示顏色。
在上述實施例中，描述了這樣的實例其中，周期性地執(zhí)行用于聚焦 調(diào)整或失真校正的傾斜角度推導(dǎo)，然而，可以根據(jù)用戶通過鍵/指示器部20 或遙控器的操作來開始用于聚焦調(diào)整或失真校正的傾斜角度推導(dǎo)。在任何 情況下，借助于激光的測量與用于測量的視頻顯示都是同步的。
在上述實施例中，描述了這樣的實例其中，對應(yīng)于脈沖激光在紅色 分量上的峰值波長，僅調(diào)整紅色分量的視頻數(shù)據(jù)，然而，可以對其它顏色 分量的視頻數(shù)據(jù)執(zhí)行類似的調(diào)整。在任何情況下，都要調(diào)整與脈沖激光峰 值波長相對應(yīng)的顏色分量的視頻數(shù)據(jù)。
在上述實施例中，描述了這樣的實例其中，調(diào)整與激光測距點63、 63a、 63b和63c相對應(yīng)的視頻區(qū)域(第一視頻區(qū)域66或第二視頻區(qū)域66a、 66b和66c)的視頻數(shù)據(jù)，以便衰減與脈沖激光的峰值波長相對應(yīng)的顏色分 量的亮度值，然而，可以調(diào)整視頻數(shù)據(jù)以使得整個投影平面61的顯示狀態(tài) 都變暗。
在上述實施例中，描述了這樣的結(jié)構(gòu)其中，通過調(diào)整視頻數(shù)據(jù)，來 衰減在與激光測距點63、 63a、 63b和63c相對應(yīng)的視頻區(qū)域(第一視頻區(qū) 域66或第二視頻區(qū)域66a、 66b和66c)中的預(yù)定顯示顏色，然而，可以與 激光測距的時序同步地將物理濾光器插入鹵素?zé)襞cDMD 35之間或者DMD 35與投影光學(xué)系統(tǒng)36之間，以便衰減第一視頻區(qū)域66或第二視頻區(qū)域66a、 66b和66c的預(yù)定顯示顏色。換句話說，可以將物理濾光器插入到投影視頻到投影平面61的光路中，并且在此不干擾脈沖激光的光路(激光路徑)。
在上述實施例中，描述了這樣的結(jié)構(gòu)其中，控制部50和轉(zhuǎn)換電路部
40是分離的，然而轉(zhuǎn)換電路部40可以配置為控制部50的一部分。
在上述實施例中，描述了將DMD 35用作顯示元件的實例，然而諸如
液晶面板之類的顯示元件也可以用作顯示元件。
在上述實施例中，描述了將激光用作用于獲取投影距離的光的實例，
然而本發(fā)明不限于所示的實施例。
用于獲取投影距離的光可以是從半導(dǎo)體發(fā)出的激光、從LED發(fā)出的光、
從LED發(fā)出的調(diào)制光等等，或者是被照射到投影平面上以便通過接收從投 影平面反射的光來測量到投影平面的距離的任何其他光。
盡管顯示并描述了多個示范性實施例，但本發(fā)明不限于所示的實施例。 因此，本發(fā)明的范圍旨在僅由以下的權(quán)利要求的范圍來限定。 工業(yè)實用性
如上所述，本發(fā)明的投影裝置和光學(xué)測距方法適用于快速及高精度地 測量從投影裝置到投影平面的距離。
權(quán)利要求
1、一種投影裝置，包括視頻顯示控制部，其根據(jù)輸入視頻數(shù)據(jù)，投影并顯示視頻；以及投影距離獲取部，其用光照射由所述視頻顯示控制部在其上投影并顯示所述視頻的投影平面，并獲取到所述投影平面的投影距離，其中，當所述投影距離獲取部獲取所述投影距離時，所述視頻顯示控制部將與用所述光照射的區(qū)域相對應(yīng)的至少一個預(yù)定視頻區(qū)域的顯示狀態(tài)調(diào)整到用于獲取所述投影距離的顯示狀態(tài)。
2、 如權(quán)利要求1所述的投影裝置，其中，所述視頻顯示控制部將投影 并顯示在所述投影平面上的整個視頻的顯示狀態(tài)調(diào)整為黑色。
3、 如權(quán)利要求1所述的投影裝置，其中，所述視頻顯示控制部調(diào)整所 述預(yù)定視頻區(qū)域的顯示狀態(tài)，以便至少衰減與所述光的峰值波長相對應(yīng)的 顏色分量的亮度值。
4、 如權(quán)利要求3所述的投影裝置，其中，所述視頻顯示控制部調(diào)整所 述預(yù)定視頻區(qū)域，以便使所述預(yù)定視頻區(qū)域的衰減率大于除了所述預(yù)定視 頻區(qū)域之外的其他視頻區(qū)域的衰減率。
5、 如權(quán)利要求1所述的投影裝置，還包括變焦控制部，其以光學(xué)方 式縮放由所述視頻顯示控制部投影并顯示的所述視頻的尺寸，其中，所述視頻顯示控制部根據(jù)由所述變焦控制部控制的變焦狀態(tài)，切換所 述預(yù)定視頻區(qū)域。
6、 如權(quán)利要求3所述的投影裝置，其中，所述視頻顯示控制部控制在 不干擾所述光的光路的情況下預(yù)定濾光器在所述投影的視頻到所述投影平 面的光路上的位置。
7、 如權(quán)利要求1所述的投影裝置，還包括失真校正部，其根據(jù)由所 述投影距離獲取部所獲取的投影距離，校正在所述投影平面上形成的所述 投影的視頻的圖像的失真。
8、 如權(quán)利要求7所述的投影裝置，其中，所述投影距離獲取部在至少三個方向上發(fā)出所述光，并獲取在所述至少三個方向的各個方向上到所述投影平面的投影距離；以及所述失真校正部根據(jù)由所述投影距離獲取部所獲取的在所述至少三個 方向的各個方向上的投影距離，校正在所述投影平面上形成的所述投影的 視頻的圖像的失真。
9、 如權(quán)利要求1所述的投影裝置，還包括聚焦調(diào)整部，其根據(jù)由所 述投影距離獲取部所獲取的所述投影距離，調(diào)整在所述投影平面上形成的 所述投影的視頻的圖像的焦距。
10、 如權(quán)利要求1所述的投影裝置，其中，所述光是激光。
11、 一種光學(xué)測距方法，包括視頻顯示控制步驟，根據(jù)輸入視頻數(shù)據(jù)，投影并顯示視頻；以及 投影距離獲取步驟，用光照射由所述視頻顯示控制步驟在其上投影并顯示所述視頻的投影平面，并且獲取到所述投影平面的投影距離，其中， 當在所述投影距離獲取步驟中獲取所述投影距離時，所述視頻顯示控制步驟包括將與用所述光照射的區(qū)域相對應(yīng)的至少一個預(yù)定視頻區(qū)域的顯示狀態(tài)調(diào)整到用于獲取所述投影距離的顯示狀態(tài)。
12、 如權(quán)利要求ll所述光學(xué)測距方法，其中，所述光是激光。
全文摘要
公開了一種投影裝置，包括視頻顯示控制部53，其根據(jù)輸入視頻數(shù)據(jù)，投影并顯示視頻；以及投影距離獲取部14，其用激光照射由視頻顯示控制部53在其上投影并顯示視頻的投影平面，并獲取到投影平面的投影距離，其中，當投影距離獲取部14獲取投影距離時，視頻顯示控制部53將與激光測距點63相對應(yīng)的至少第一視頻區(qū)域66的顯示狀態(tài)調(diào)整到用于獲取投影距離的顯示狀態(tài)，以便可以快速及高精度地測量從投影裝置到投影平面的距離，其中激光測距點63是激光所照射的區(qū)域。
文檔編號H04N9/31GK101558654SQ20088000110
公開日2009年10月14日 申請日期2008年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月13日
發(fā)明者井上秀昭 申請人:卡西歐計算機株式會社