投影裝置、投影方法及電腦程式的製作方法

2023-05-29 03:08:56 1

專利名稱：投影裝置、投影方法及電腦程式的製作方法
技術領域：
本發明涉及投影裝置、投影方法、及用於控制該投影裝置的電腦程式。
背景技術：
一般稱作投影儀的投影裝置作為用於在屏幕上投影圖像的裝置己經很
普及。例如，作為一種投影方法， 一些投影儀採用單板DMD (數字微鏡器 件tm (Digital Micromirror Device ))。該投影儀包括角度能夠被控制的微 小的反射鏡(DMD)。藉助於將通過迅速旋轉的色輪(色濾光器)的光聚焦 到DMD上(色輪上布置有紅色(R)、綠色(G)及藍色(B))，此投影儀 能夠連續地顯示分別對應於這些顏色的圖像。在投影黑色圖像時，投影儀 使用DMD將光反射朝向吸收板，並減小待導引到屏幕的投影光的量。換句 話說，當投影黑色圖像時，存在不被投影到屏幕上的未使用的光(無用的 光)。
例如，日本公開特許公報2005-107400號公開了使用圖案可變的色輪的 投影儀，該色輪有具有三原色R、 G及B的光能夠分別通過的區域。根據 此公開，通過用電動機切換色輪的區域以讓光通過，投影儀能夠甚至在投 影操作的中間動態改變色調，而不會讓人有奇怪的感覺。
使用該色輪的投影儀需要將對色輪的旋轉的控制和由諸如DMD的光 調製器件等對傳輸光的前進方向的控制同步。將色輪和光調製器件同步的 傳統方法是通過光耦合器探測色輪的白色(W)部分。
然而，既然因為色輪具有製造誤差或裝配精度不同而導致他們需要單 獨的調節，所以它們的製造中需要特別的小心並且成本高。此外，為了使 用如以上指出的公開中公開的圖案可變的色輪，需要通過精確地知道各個 顏色區域之間的邊界來控制色輪。執行該精確控制是困難的。
本發明提供投影裝置、投影方法及用於解決上述問題的電腦程式。

發明內容
根據本發明的投影裝置包括色輪，包含容許從光源發射的紅色光線 通過的透射區域、容許藍色光線通過的透射區域、及容許綠色光線通過的 透射區域；傳感器，其探測己經通過所述色輪並已經由光調製器件調製的 光線；以及控制單元，其控制己經通過所述色輪的光線進入第一方向，圖 像被在所述第一方向上投影，或控制已經通過所述色輪的光線在預定的定 時進入第二方向，所述傳感器部署在所述第二方向上，並基於所述色輪的 旋轉位置和由所述傳感器接收的光線的顏色之間的對應關係將對所述色輪 的旋轉的控制和對由所述光調製器件調製的光線的前進方向的控制同步。
所述色輪可以是可變的色輪，透射區域在其上形成可變的圖案。
所述控制單元可以控制己經通過所述色輪的光線在光路通過所述色輪 的透射區域中的任意兩個時的定時進入所述第二方向，所述色輪包含容許 紅色光線通過的透射區域、容許藍色光線通過的透射區域、及容許綠色光 線通過的透射區域。
所述傳感器可以是顏色傳感器，其探測進入所述傳感器的可見光譜範 圍內的光線的波長。
所述投影裝置可以包括時間計數單元，其計數所述投影裝置開啟後經 過的時段，並且當所述時間計數單元計數預定的時段時，所述控制單元可 以感測當前的定時作為所述預定的定時。
所述投影裝置可以包括溫度測量單元，其測量所述投影裝置開啟後所 述投影裝置的溫度上升，並且當所述溫度測量單元測量到溫度上升達到預 定的度數時，所述控制單元可以感測當前的定時作為所述預定的定時。
根據本發明的一種投影方法是用於使具有預定的顏色的光線通過色輪 的投影方法，所述色輪包含容許從光源發射的紅色光線通過的透射區域、 容許藍色光線通過的透射區域、及容許綠色光線通過的透射區域，使得具 有預定的顏色、已經通過所述色輪的光線由光調製器件調製，所述方法包 括使已經通過所述色輪的光線進入第一方向，圖像被在所述第一方向上 投影，或使已經通過所述色輪的光線在預定的定時進入第二方向，傳感器 部署在所述第二方向上；利用所述傳感器探測已經通過所述色輪並已經由 光調製器件調製的光線；以及基於所述色輪的旋轉位置和由所述傳感器接 收的光線的顏色之間的對應關係，執行將對所述色輪的旋轉的控制和對由 所述光調製器件調製的光線的前進方向的控制同步的控制。
根據本發明的一種電腦程式控制用於投影裝置的計算機，所述投影 裝置包括色輪，包含容許從光源發射的紅色光線通過的透射區域、容許 藍色光線通過的透射區域、及容許綠色光線通過的透射區域；以及傳感器， 用於探測已經通過所述色輪並已經由光調製器件調製的光線，所述計算機 程序用於控制所述計算機以執行控制已經通過所述色輪的光線進入第一 方向，圖像被在所述第一方向上投影，或控制已經通過所述色輪的光線在 預定的定時進入第二方向，所述傳感器部署在所述第二方向上；以及基於 所述色輪的旋轉位置和由所述傳感器接收的光線的顏色之間的對應關係， 執行將對所述色輪的旋轉的控制和對由所述光調製器件調製的光線的前進 方向的控制同步的控制。
根據本發明的投影裝置可以包括圖像獲得單元，其獲得要投影的圖 像；存儲單元，其存儲預定的校正信息用於校正由所述圖像獲得單元獲得 的圖像；選擇單元，其基於由所述傳感器探測的光線的亮度來選擇校正信 息，並從所述存儲單元獲得所選擇的校正信息；以及圖像校正單元，其基 於由所述選擇單元獲得的校正信息來校正由所述圖像獲得單元獲得的圖 像，並輸出所校正的圖像。
所述傳感器感測光線時的定時可以是所述投影裝置開啟後經過預定的 時段時的定時。
所述選擇單元可以接收指明由所述圖像獲得單元(901)獲得的圖像的 視亮度等級和對比度等級的數據輸入，並且基於所述視亮度等級和所述對 比度等級中的至少一個來獲得校正的信息。
所述投影裝置還包括通知單元，其確定由所述傳感器探測的光線的亮 度是否等於或小於預定的參考值，並且在由所述傳感器探測的光線的亮度 等於或小於所述預定的參考值的情況下給出用於催促替換光源的通'知。
可以針對光的紅色、綠色、及藍色分量中的每一個執行對亮度、視亮 度或對比度的控制。
所述圖像校正單元校正圖像並輸出圖像時的定時可以是圖像投影過程
中的任意定時。


閱讀以下詳細描述和附圖後，本發明的這些目的和其它目的及優點將 變得更明顯，其中
圖1是用於通過根據第一實施例的本發明的投影裝置來解釋圖像投影 系統的圖示；
圖2是用於解釋根據第一實施例的本發明的投影裝置的結構的圖示；
圖3是用於解釋根據第一實施例的本發明的投影裝置的顯示單元的結 構的圖示；
圖4是示出根據第一實施例的本發明的投影裝置的色輪的結構的範例 的圖示；
圖5是示出由根據第一實施例的本發明的投影裝置的微鏡反射的光進 入傳感器或投影透鏡的圖示；
圖6是示出由根據第一實施例的本發明的投影裝置的傳感器探測的顏 色時分圖案的範例的圖示；
圖7是用於解釋由根據第一實施例的本發明的投影裝置執行的同步控 制過程的流程圖8是示出根據第一實施例的本發明的投影裝置的圖案可變的色輪的 結構的範例的圖示；
圖9是用於解釋由根據第二實施例的本發明的投影裝置執行的圖像處 理的圖示；
圖10A是示出用於由根據第二實施例的本發明的投影裝置執行圖像處 理的色調曲線的範例的圖示；
圖10B是示出用於由根據第二實施例的本發明的投影裝置執行圖像處 理的色調曲線的範例的圖示；
圖10C是示出用於由根據第二實施例的本發明的投影裝置執行圖像處 理的色調曲線的範例的圖示；
圖10D是示出用於由根據第二實施例的本發明的投影裝置執行圖像處 理的色調曲線的範例的圖示；以及
圖11是用於解釋由根據第二實施例的本發明的投影裝置執行的圖像處 理的圖示。
具體實施例方式
下面將解釋根據本發明的實施例的投影裝置1。
圖1是示出使用投影裝置1的圖像投影系統的範例的圖示。
相機2捕獲放置在底座3上的稿件(script sheet) 4的圖像。得到的捕 獲的圖像輸入到投影裝置1。投影裝置1和相機2由電纜5連接。投影裝置 1將從相機2輸入的捕獲的圖像轉換成投影光。投影裝置1輻照此投影光並 將包括稿件4的圖像投影到屏幕6上。
接下來，將參照圖2解釋根據本實施例的投影裝置1的結構。投影裝 置1包括控制單元201、圖像處理單元202、顯示單元203、操作單元204、 RAM (隨機訪問存儲器)205、及ROM (只讀存儲器)206。
控制單元201根據存儲在ROM 206中的作業系統(OS)和控制程序控 制整個投影裝置1。控制單元201發送控制信號和數據到每個單元。控制單 元201從每個單元接收響應信號和數據。例如，控制單元201由CPU (中 央處理單元)構成。
圖像處理單元202通過包括在圖像處理單元202中的輸入/輸出接口(未 示例)獲得從相機2輸入的捕獲的圖像。圖像處理單元202通過控制單元 201和包括在圖像處理單元202中的圖像計算處理器(未示例)處理獲得的 捕獲的圖像。圖像處理單元202將處理的捕獲的圖像記錄在包括在圖像處 理單元202中的幀存儲器中(未示例)。記錄在幀存儲器中的圖像數據在預 定的同步定時(垂直同步等)被轉換成視頻信號並輸出到顯示單元203。例 如，圖像處理單元202對捕獲的圖像執行梯形失真校正、伽瑪校正等。圖 像計算處理器能夠迅速執行二維圖像的重疊(overlay)計算等。圖像處理 單元202可以配置為獲得捕獲的圖像，該圖像由包括在投影裝置1中的另 一個輸入/輸出接口獲得。
顯示單元203將從圖像處理單元202輸入的圖像數據轉換成投影光並 將它投影到屏幕6上。顯示單元203包括燈、色輪、光調製器件、投影透 鏡、反射鏡、顏色傳感器等。後面將描述細節。
操作單元204包括諸如操作按鈕(未示例)等的輸入器件。操作單元 204從用戶接收用於投影裝置1的操作指令。然後，操作單元204輸入對應 於接收的操作指令的操作命令到控制單元201 。
RAM 205臨時存儲由控制單元201執行的處理所需的數據、程序等。 控制單元201在RAM205中設置變量區，並對存儲在此變量區中的值執行 計算。可選地，控制單元201執行諸如下面的過程 一旦將存儲在RAM205 中的值存儲在註冊器中，就對註冊器執行計算，並將計算結果寫回到RAM 205等。
ROM 206是用於存儲整個投影裝置1上的控制所需的0S、程序等的非 易失性存儲器。控制單元201讀出並執行存儲在ROM206中的OS和程序。
接下來，將參照圖3解釋投影裝置1的顯示單元203的結構。顯示單 元203包括燈301、色輪302、光隧(lighttunnel) 303、反射鏡304、 DMD 305、顏色傳感器306、及投影透鏡307。
燈301是投影裝置1投影圖像到屏幕6上時使用的光源。燈301典型 地發射白光。從燈301發射的光由反射鏡匯聚成一體並進入色輪302。
色輪302是具有多個透射區域的盤式的濾光器，具有預定的頻率的光 能夠通過該透射區域。例如，色輪302具有如圖4中所示的結構。應當注 意，用於本發明中的色輪的形狀不限於圖4中所示的輪胎形狀。用於本發 明中的色輪包括傘形的、環形的形狀等。根據本發明的色輪302具有紅色 透射區域401以容許紅光通過、綠色透射區域402以容許綠光通過、藍色 透射區域403以容許藍光通過、及白色透射區域404以容許所有紅色、綠 色、藍色的光通過(容許白光通過)。顯示單元203通過使用電動機(未示 出)以恆定速率旋轉色輪302。使來自燈301的白光進入紅色、綠色、藍色、 及白色透射區域401至404，具有對應的預定的頻率的光線通過該區域。由 此，來自光源的白光被時分成具有各個顏色的光線。色輪302不限於以上 描述色輪。例如，除了四個透射區域外，色輪302可以包括容許鄰接兩種 顏色的中間顏色通過的區域。
光遂303在其內表面上反射己經通過色輪302的傳輸光線。然後，光 隧303引導傳輸光線到反射鏡304，同時保持光分布的均勻性。時分的(色 分的)傳輸光線通過光隧303並進入反射鏡304。進入反射鏡304的傳輸光
線被反射朝向DMD305。
如圖5中所示，DMD 305具有其傾斜角能夠被控制的多個微鏡(微小 的反射鏡)501。每個微鏡501的垂直和水平寬度各自為大約10至20微米 (pm)。微鏡501由鋁等製成的非常薄的金屬片構成。能夠按照預定的傾斜 角(典型地大約±10°)移動微鏡501。由此，DMD 305重複地以預定的時 間間隔使光進入投影透鏡307或顏色傳感器306，以調節光量。通過使用微 鏡501， DMD 305能夠控制光反射的方向。 一個微鏡501對應於待投影到 屏幕6上的圖像的一個像素。
在投影己經通過色輪302的傳輸光到屏幕6上時，DMD 305控制微鏡 501的朝向，使得傳輸光被反射到投影透鏡307的方向(第一方向)。另一 方面，在投影黑色圖像到屏幕6上時(阻止所有紅色、綠色、及藍色光傳 輸到屏幕)，DMD305控制微鏡501的朝向，使得傳輸光被反射到顏色傳感 器306的方向(第二方向)。gp，在投影黑色圖像到屏幕6上的情況下，傳 統地，傳輸光不進入投影透鏡307並且作為未使用的光(無用的光)結束。 然而，根據本發明，此未使用的光由顏色傳感器306探測。然後，如後面 描述的，基於由顏色傳感器306探測的顏色時分圖案將對色輪302的旋轉 的控制和由DMD 305的微鏡501對前進方向的控制同步。
顏色傳感器306探測劃分為紅色、綠色、及藍色顏色信號的反射光的 可見光譜。可見光的波長範圍為約400至800納米(nm)。光的三原色的波 長分別為藍光約為450nm、綠光約為530nm、及紅光約為680nm。通過 光敏電晶體測量這些波長的光強，並且基於從光敏電晶體輸出的電流的強 度的組合來確定進入顏色傳感器306的光的顏色。即，顏色傳感器306能 夠確定通過色輪302的透射區域401至404的光線具有紅色、綠色、藍色、 及白色中的哪種。因此，顏色傳感器306能夠獲得顏色時分圖案。以此方 式，顏色傳感器306能夠精確地掌握光源的發光狀況，而無需掌握色輪302 的透射區域401至404的精確位置(透射區域之間的邊界的位置)。根據本 發明的投影裝置1在一個實施例中能夠使用顏色傳感器306作為傳感器。 在使用光傳感器的情況下，僅能夠探測視亮度。然而，使用顏色傳感器306， 不僅能夠感測視亮度，而且能夠感測亮度和對比度。在使用圖像傳感器的 情況下，要傳輸的數據量大並且探測時需要的時間長。然而，利用顏色傳
感器306，能夠更迅速地探測光。這是因為可能基於由顏色傳感器感測的顏 色將對色輪302的旋轉的控制和對由光調製器件305調製的光的前進方向 的控制同步。此外，使用顏色傳感器306，在需要圖像校正的情況下，能夠 實現較高性能的視亮度校正和對比度校正。即，因為使用顏色傳感器306 直接獲得紅色、綠色、及藍色中的每一種的亮度，所以能夠實現更快和更 高性能的圖像校正。
由顏色傳感器306探測的時分圖案信號輸入到控制單元201。控制單元 201基於由顏色傳感器306獲得的時分圖案將對色輪302的旋轉的控制和通 過DMD 305對傳輸光的前進方向的控制同步。
例如，圖6是示出由顏色傳感器306探測的顏色時分圖案的範例的圖 示。為了方便理解，圖6由脈衝1或0描繪對應於紅色(R)、綠色(G)、 及藍色(B)的輸出。當色輪302從0°的旋轉角開始旋轉時，進入顏色傳感 器306的顏色同旋轉角的改變一起在R、 G、及B中改變。360。的旋轉角表 示色輪302已經轉過一圈。
圖6示出了R和G組合、G和B組合、及B和R組合中的任一種同時 作為1的脈衝輸出的狀態。然而，這不是本發明所必需的，但是在存在兩 種原色的時域中，可以調節它們之間的比率。此外，比率是可變的。
需要注意，本發明不限制顏色傳感器306。只要能夠確定光通過了色輪 302的哪個透射區域(或傳輸光的三原色具有什麼比率)，就能夠使用任何 傳感器。
投影透鏡307匯聚由DMD 305反射的光，並且在屏幕6上投影圖像。 例如，假定輸入到圖像處理單元202的捕獲的圖像(輸入圖像)由預 定的數量的像素(例如，1024X768像素等)組成，並且要從像素輸出的顏 色(例如，256等級的RGB)分別與這些像素關聯。在執行諸如梯形失真 校正、伽瑪校正等的圖像處理後，圖像處理單元202輸入校正的圖像數據 到顯示單元203。為使由構成校正的圖像數據的每個像素表現的顏色能夠被 正確地投影到屏幕6上，顯示單元203針對每個像素調節色輪302的旋轉 位置(或光匯聚到的色輪302上的位置)和設置在DMD 305上的微鏡501 的角度，並且將得到的圖像投影在投影透鏡307上。本發明不限制由圖像 處理單元202執行的圖像處理的內容。
接下來，將參照圖7的流程圖解釋用於控制由本實施例的控制單元201 執行的色輪302和DMD 305之間的同步的同步控制過程。在本實施例中， 在開啟投影裝置1後，控制單元201立即執行此同步過程。然而，用於執 行此同步過程的定時不限於此。例如，可以在具有紅色、綠色、及藍色的 三原色中的任意兩種顏色的光線己經通過色輪302的定時執行同步過程。
首先，控制單元201初始化顯示單元203 (步驟S701)。具體地，控制 單元201啟動給顯示單元203的燈301的電源，使得燈301被加溫到足夠 用於投影圖像的溫度。此外，控制單元201控制色輪302的旋轉位置和設 置在DMD 305上的微鏡501的光反射方向為初始狀態。
接下來，控制單元201確定顯示單元203是否己經能夠投影圖像(步 驟S702)。具體地，例如，控制單元201確定燈301的溫度是否已經變為足 夠用於投影圖像的溫度。
在顯示單元203還不能投影圖像的情況下(步驟S702;否)，控制單元 201等待直到顯示單元203能夠投影圖像。
相反，在顯示單元203已經能夠投影圖像的情況下(步驟S702;是)， 控制單元201控制由DMD305執行的光調製為完全關閉(步驟S703)。艮P， 控制單元201控制顯示單元203，以定向設置在DMD 305上的所有微鏡501 為設定顏色傳感器306的方向。
接下來，控制單元201控制燈301以啟動燈發射(步驟S704)。這裡， 微鏡501不是面向設定投影透鏡307的第一方向，而是面向設定顏色傳感 器306的第二方向。因此，投影光進入顏色傳感器306，而不進入投影透鏡 307。
然後，基於由顏色傳感器306探測的由包括在色輪302中的紅色透射 區域401、綠色透射區域402、藍色透射區域403、或白色透射區域404所 示的顏色時分圖案，控制單元201將色輪302的旋轉位置和DMD 305執行 光調製處的定時同步(步驟S705)。
具體地，例如，顯示單元203通過電動機從旋轉啟動位置P1旋轉色輪 302。此吋，如果顏色傳感器306探測的顏色為顏色C1，控制單元201確 定對應於旋轉啟動位置Pl的色輪302的透射區域為顏色Cl的透射區域。 同樣地，如果當色輪302通過電動機旋轉到位置P2時由顏色傳感器306探
測的顏色為顏色C2，則控制單元201確定對應於位置P2的色輪302的透 射區域為顏色C2的透射區域。控制單元201獲得表示色輪302的旋轉位置 和由顏色傳感器306探測的顏色之間的對應關係的時分圖案。艮P，控制單 元201獲得表示色輪302應當旋轉到多少度以投影顏色Cl和C2的信息。 控制單元201獲得表示由DMD 305執行的傳輸光的反射方向應改變到多少 度的信息。基於此信息，能夠將對色輪302的旋轉的控制和通過DMD305 對傳輸光的前進方向的控制同步。
根據本實施例，投影裝置1能夠將用於旋轉色輪302的定時和DMD 305 執行光調製處的定時同步，甚至無需預先存儲色輪302的各個顏色的透射 區域的正確位置。因此，即使存在製造過程中發生的或由於開始使用後的 老化而發生的任何誤差，諸如色輪302的聯接位置中的誤差、色輪302的 顏色圖案的微小滑動、色輪302的電動機的個體性、錯過光應當被匯聚到 的色輪302上的點等，該誤差也能夠被自動調節而無需通過眼睛觀察來調
尤其是，通過使用顏色傳感器306探測傳輸光的顏色時分圖案，精確 地掌握色輪302的顏色圖案的邊界和顏色是可能的。即，容易和自動地將 對色輪302的旋轉的控制和通過DMD 305對傳輸光的前進方向的控制同步 是可能的。
可以在投影裝置1開啟後經過預定的時段時的定時執行此同步過程， 諸如在燈301被加溫到足夠用於投影圖像的溫度時等。在該情況下，從投 影的一開始就投影圖像而不給用戶奇怪的感覺是可能的。即，用於計數經 過的時間的時間計數單元(未示例)計數直到投影裝置1開啟後經過了.預 定的時段。然後，當時間計數單元已經計數了直到經過預定的時段時，控 制單元201感知此定時作為預定的定時，在此定時，應當由顏色傳感器306 感測光。通常使用的定時器能夠用作時間計數單元。此外，可以設置溫度 測量單元(未示例)，用於測量自投影裝置1開啟後投影裝置1的溫度的上 升。當溫度測量單元測量到溫度已經上升了預定的度數後，控制單元201 感測此定時作為預定的定時，在此定時，應當由顏色傳感器306感測光。 可以使用通常使用的恆溫器作為溫度測量單元。溫度測量單元能夠至於燈 301附近。
本發明不限於上述實施例，但是可以在本發明含義的範圍內在實施階 段被不同地修改。可以以所有可想得到的任意組合實施上述實施例中執行 的功能。多個階段的發明包含在上述實施例中，並且能夠基於公開的多個 元件的任意組合引出多個發明。例如，即使從實施例中示出的所有元件中 去除一些元件，則只要能夠獲得任何效果，被去除這些元件的結構也能夠 作為發明引出。
例如，本發明也能夠應用於投影儀，其使用如以上指明的公開中公開
的圖案可變的色輪。圖案可變的色輪是具有例如圖8中所示的結構的色輪 302。圖案可變的色輪通過從中心附近到周邊附近的預定的邊界被劃分成各 個顏色的透射區域。根據此結構，通過移動光匯聚到的色輪302上的位置， 從中心附近到周邊附近改變傳輸光的時分圖案是可能的。在也使用該圖案 可變的色輪的情況下，精確地掌握顏色圖案的邊界、顏色等是可能的。
艮P，也在投影裝置1使用圖案可變的色輪的情況下，不必預先存儲色 輪302的各個顏色的透射區域的精確位置，並且能夠容易地將對色輪302 的旋轉的控制和通過光調製器件對傳輸光的前進方向的控制同步。
此外，在使用圖案可變的色輪作為色輪302的情況下，甚至在投影的 中間動態地改變色調也是可能的。例如，在亮度意識(luminance-conscious) 和顏色再現意識(color reproductivity-conscious)之間平滑地切換焦點而不 給圖像觀察者奇怪的感覺是可能的。
此外，如上述，執行同步過程處的定時不限於本實施例。例如，其可 以是具有紅色、綠色、及藍色的三原色中的任意兩個的光線通過色輪302 時的定時。在使用圖案可變的色輪的情況下，此定時尤其有效。即，通過 在光匯聚到透射區域之間的邊界上時將對色輪302的旋轉的控制和通過光 調製器件對傳輸光的前進方向的控制同步，即使沒有精確地掌握從中心附 近到周邊附近的預定的邊界，自動地獲得適於改變的色調的同步也是可能 的。
艮P，在使用圖案可變的色輪作為色輪302的情況下，即使沒有精確地 掌握從中心附近到周邊附近的預定的邊界，容易地獲得適合於改變的色調 的同步也是可能的。
安裝在於此描述的投影裝置1上的光調製器件可以是DMD、 LCD (液
晶顯示器)、LCOS (矽上液晶)、Gxl7M等中的任一種。
此外，本發明可應用於包括多個器件的系統或應用於包括一個器件的裝置。
此外，本發明的投影裝置示範為前投影儀，但是它也可以是後投影儀。
此外，本發明還能夠應用於程序，該程序用於控制執行由本發明規定 的過程的系統或裝置。
用於投影裝置的計算機，即使該計算機沒有預先存儲色輪302的各個 顏色的透射區域的精確位置的情況，該計算機也能夠容易地將對色輪302 的旋轉的控制和由通過調製器件對傳輸光的前進方向的控制同步，該投影 裝置包括色輪302，色輪302包含多個用於容許諸如紅色、綠色、藍色、 白色等的預定的顏色的光通過的透射區域；傳感器，用於接收已經通過色 輪302、待由光調製器件調製的傳輸光。例如，即使存在製造過程等中發生 的任何誤差，諸如色輪302的聯接位置中的誤差、色輪302的顏色圖案的 微小滑動、色輪302的電動機的個體性、錯過光應當被匯聚到的色輪302 上的點等，該誤差也能夠被自動調節而無需通過眼睛觀察來調節。
接下來，將解釋包括除上述實施例的那些以外的附加功能的第二實施例。
需要注意，第二實施例包括上述實施例的操作，其類似於上述實施例 中解釋的那些，並且因此以下將通過將相同的參考數字指定給類似的元件 併入上述實施例的解釋。
將參照圖9解釋增加到第二實施例的投影裝置1的上述實施例的過程， 其將由控制單元201等執行。投影裝置1包括圖像獲得單元901、傳感器單 元902、存儲單元903、選擇單元904、及圖像校正單元905。
圖像獲得單元901獲得要投影到屏幕6上的圖像作為輸入圖像，並將 它輸入到圖像校正單元905。例如，在諸如圖1中所示的圖像處理系統的情 況下，圖像獲得單元901獲得捕獲的圖像，該圖像包括由相機2捕獲的稿 件4。
通過彼此協同地工作，控制單元201和圖像處理單元202用作圖像獲 得單元901。
傳感器單元902包括用於探測已經從燈301發射並由DMD 305調製的
傳輸光的顏色傳感器306。如上述，通過控制微鏡501的朝向並使得傳輸光 重複地以預定的時間間隔進入投影透鏡307或顏色傳感器306，顯示單元 203調節光量。根據本實施例，顏色傳感器306安置於不同於屏幕6的方向 的預定的方向上，圖像投影在屏幕6上。顏色傳感器306在不同於投影圖 像的定時的預定的定時探測傳輸光。即，顏色傳感器306感測不被投影到 屏幕6上的未使用的光(無用的光)。傳感器單元卯2輸入由顏色傳感器306 獲得的傳感器數據到選擇單元904。例如，傳感器數據是描繪劃分為紅色、 綠色、及藍色(三原色)的顏色信號的反射光的可見光譜的數據，每種顏 色的亮度(光強)以256等級評價。
通過彼此協同地工作，顯示單元203和控制單元201用作傳感器單元
902。
存儲單元903與要由顏色傳感器306探測的傳輸光的亮度關聯地在 ROM 206等中存儲預定的校正信息，用於校正由圖像獲得單元卯l獲得的 輸入圖像的顏色。這裡，預定的校正信息是例如圖IOA至IOD中所示的色 調曲線1001。圖IOA至10D的水平軸描繪輸入圖像的視亮度而垂直軸描繪 輸出圖像的視亮度。
通過彼此協同地工作，ROM 206和控制單元201用作存儲單元卯3。 然而，投影裝置1可以包括任何類型的存儲器件(諸如硬碟，磁帶，諸如 快閃記憶體、全息存儲器、及三維存儲器的非易失性存儲器等)並可重寫地存儲 數據在該存儲器件中，使得通過該存儲器件和控制單元201協同地工作可 以將存儲單元903配置為起作用。
圖10A的色調曲線1001示出了輸出圖像的視亮度總體比參考線(圖中 由虛線表示)的輸出圖像的視亮度大，參考線的輸入圖像的視亮度和輸出 圖像的視亮度相等。即，如果根據此色調曲線1001校正輸入圖像的顏色， 則輸出圖像將被校正為總體變得更亮。
圖10B的色調曲線1001示出了輸出圖像的視亮度總體比參考線的輸出 圖像的視亮度小。即，如果根據此色調曲線1001校正輸入圖像的顏色，則 輸出圖像將被校正為總體變得更暗。
圖10C的色調曲線1001示出在輸入圖像的視亮度暗的地方輸出圖像的 視亮度比參考線的輸出圖像的視亮度暗，並且相反地，在輸入圖像的視亮
度亮的地方輸出圖像的視亮度比參考線的輸出圖像的視亮度亮。即，如果
根據此色調曲線1001校正輸入圖像的顏色，則輸出圖像將被校正，使得其
對比度總體上被加強。
能夠針對光的紅色、綠色、及藍色分量中的每一個執行上述視亮度控 制。如果針對光的每個分量執行控制，則更精確的校正是可用的。此外， 還能夠針對光的紅色、綠色、及藍色分量中的每一個執行對比度控制。此 外，還能夠針對光的紅色、綠色、及藍色分量中的每一個執行亮度控制。
圖10D的色調曲線1001示出在輸入圖像的視亮度暗的地方輸出圖像的 視亮度比參考線的輸出圖像的視亮度亮，並且相反地，在輸入圖像的視亮 度亮的地方輸出圖像的視亮度比參考線的輸出圖像的視亮度暗。即，如果 根據此色調曲線1001校正輸入圖像的顏色，則輸出圖像將被校正，使得其 對比度總體上被弱化。
根據本實施例，每條色調曲線1001由預定的函數y = f (x)(其中 (^xS255)描繪，該函數一一對應地將輸入圖像的每個像素的顏色(紅色、 綠色、及藍色)中的每一種的視亮度x與輸出圖像的每個像素的顏色中的 每一種的視亮度y關聯。然而，色調曲線1001不限於這些，而可以是由將 輸入圖像的視亮度的值與輸出圖像的視亮度的值關聯的表格、資料庫等描 繪的那些。此外，色調曲線1001可以是以如下方式將輸入圖像與輸出圖像 關聯的那些當x在預定的第一部分(O^cSXl)中時，y取值"0"(y-0)， 當x在預定的第二部分(XlSxSX2)中時，y取值"2x" (y二2x)，當x在 預定的第三部分(X2^x^255)中時，y取值"0" (y=0)。
選擇單元904基於由顏色傳感器306探測的亮度從存儲單元903選擇 並獲得預定的校正信息，並將獲得的校正信息輸入到圖像校正單元卯5。具 體地，例如，在輸入圖像的每個像素的視亮度不均勻地分布於較暗側並且 此分布的標準偏差比參考值小的情況下，選擇單元904選擇並獲得如圖10A 中所示的色調曲線1001，其用於總體亮化輸出圖像。例如，在輸入圖像的 每個像素的視亮度不均勻地分布於給定值附近並且此分布的標準偏差比參 考值小的情況下，選擇單元904選擇並獲得如圖10C中所示的色調曲線 1001，其用於加強輸出圖像的對比度。
通過彼此協同地工作，圖像處理單元202和控制單元201用作選擇單
元904。
選擇單元904可以選擇並獲得存儲在存儲單元卯3中的色調曲線1001 中的一個並進一步執行預定的計算以限定色調曲線1001。例如，在輸入圖 像的每個像素的視亮度不均勻地分布於給定值VI處並且此分布的標準偏 差比參考值小的情況下，選擇單元904可以選擇如圖10C中所示的用於加 強對比度的色調曲線1001，並執行用於將中心部分1002移動到值V1附近 的計算，在中心部分1002，加強對比度的程度大。可以任意地執行此計算。
圖像校正單元卯5基於由選擇單元904獲得的校正信息執行用於校正 輸入圖像的圖像處理，並輸出校正的圖像數據。例如，此圖像處理是用於 校正伽瑪值(其描繪圖像輝度(gradation)的響應特性)為輸出特性的伽瑪 校正，該輸出特性針對下述各項是最佳的顯示單元203的特性，色輪302 、 DMD305等的聯接誤差，由老化引起的改變，使用環境中的差異等。從而， 投影裝置1能夠校正輸入圖像。
通過彼此協同地工作，圖像處理單元202、顯示單元203及控制單元 201用作圖像校正單元卯5。
艮口，由顏色傳感器306感測的傳輸光不是要投影到屏幕6上的投影光， 而是不被投影到屏幕6上的未使用的光(無用的光)。此外，顏色傳感器306 在與投影圖像到屏幕6上的定時不同的定時探測傳輸光。因此，圖像投影 不會有任何延遲，或沒有不需要的顏色標記等被顯示，並且能夠執行圖像 校正而不會給用戶奇怪的感覺。此外，因為紅色、綠色、及藍色中的每種 顏色的亮度由顏色傳感器306獲得，所以能夠執行更快和更高性能的圖像 校正。並且即使由於顯示單元203的特性，色輪302 、 DMD305等的聯接 誤差，由老化引起的改變，使用環境中的差異等而在圖像的輸出特性中存 在變化，也能夠自動和容易地執行校正。在使用本實施例中所示的投影方 法時獲得相同的效果也是可能的。
傳感器單元902探測傳輸光的定時可以是例如投影裝置1開啟後經過 預定的時段的定時。
艮P，通過在投影裝置1開啟後經過預定的時段時(諸如當燈301己經 被加溫到足夠用於投影圖像的溫度等時)的定時執行此圖像校正處理，從 圖像投影的一開始就投影圖像而不會給用戶奇怪的感覺是可能的。
接下來，將參照圖11的流程圖解釋由第二實施例的圖像校正單元905 等執行的圖像處理。在本實施例中，圖像校正單元卯5等在投影裝置1開 啟後立即執行此圖像處理。然而，執行圖像處理的定時不限於此。
首先，圖像校正單元905初始化顯示單元203等(步驟SllOl)。具體 地，圖像校正單元905啟動給顯示單元203的燈301的電源，並且將燈301 加溫到足夠用於投影圖像的溫度。此外，圖像校正單元905控制色輪302 和DMD 305的微鏡501的位置為初始狀態。
接下來，圖像校正單元卯5確定顯示單元203是否已經能夠投影圖像 (步驟S1102)。具體地，例如，圖像校正單元905確定燈301的溫度是否 己經達到足夠用於投影圖像的溫度。
在顯示單元203還不能投影圖像的情況下(步驟S1102;否)，圖像校 正單元905等待直到顯示單元203能夠投影圖像。
相反，在顯示單元203能夠投影圖像的情況下(步驟S1102;是)，圖 像校正單元905控制DMD305為完全關閉(步驟S1103)。 B卩，圖像校正單 元905控制顯示單元203，以定向DMD 305的所有微鏡501為安置顏色傳 感器306的方向。
接下來，圖像校正單元905控制燈301以啟動光發射(步驟S1104)。 這裡，因為微鏡501不是面向安置投影透鏡307的第一方向，而是面向安 置顏色傳感器306的第二方向，所以投影光進入顏色傳感器306，而不進入 投影透鏡307。
傳感器單元902探測進入顏色傳感器306的投影光和獲得傳感器數據， 並將傳感器數據輸入到選擇單元卯4。選擇單元904獲得此傳感器數據(步 驟S1105)。如上述，此傳感器數據是描繪例如劃分為紅色、綠色、及藍色 (三原色)的顏色信號的傳輸光的可見光譜，每種顏色的亮度(光強)以 256等級評價。
選擇單元904基於由顏色傳感器306探測的傳感器數據從存儲單元卯3 選擇和獲得校正信息，並將獲得的校正信息輸入到圖像校正單元905。圖像 校正單元卯5獲得例如色調曲線1001作為校正信息(步驟S1106)。
圖像校正單元905基於獲得的校正信息(其是例如色調曲線1001)對 輸入圖像執行諸如伽瑪校正等的校正(步驟S1107)。校正的圖像數據存儲
在包括在圖像處理單元202中的幀存儲器中。存儲在幀存儲器中的圖像數 據被在預定的同步定時轉換成視頻信號、輸出到顯示單元203、及作為結果 投影到屏幕6上，並且用戶能夠觀察校正的投影的圖像。用於在此步執行 的圖像校正的諸如色調曲線1001等的校正信息存儲在RAM 205中，使得 可以在預定的同步定時執行類似的校正。
設置通知單元(其確定由顏色傳感器306探測的光的亮度是否等於或 小於預定的參考值)並在由顏色傳感器306探測的光的亮度等於或小於預 定的參考值的情況下給出催促替換光源的通知是可能的。控制單元201可 以確定由顏色傳感器306探測的光的亮度是否等於或小於預定的參考值。 然後，在確定由顏色傳感器306探測的光的亮度等於或小於預定的參考值 的情況下，控制單元201控制通知單元以給出用於催促替換光源的通知。 可以根據用於投影儀的光源的類型任意設定參考值，該參考值在光的亮度 變得等於或小於它時觸發用於催促替換光源的通知。例如，如果投影儀是 大尺寸的液晶顯示器，可以將待用的光源的亮度參考值設定得高。可以使 用通過報警來通知替換光源的報警機構作為通知單元。可以使用通過光來 通知替換光源的光機構作為另一通知單元。
如上述，根據第二實施例，除了前述實施例的效果外，投影裝置1能 夠獲得如下效果對歸因於顯示單元203的特性，色輪302 、 DMD305等 的聯接誤差，由老化引起的變化，使用環境中的差異等的輸出圖像的輸出 特性中的任何變化能夠自動和容易地進行校正而不會給用戶奇怪的感覺。
此外，甚至在圖像投影時，光調製器件的部分可以為關閉狀態(即面 向傳感器的方向)以使投影圖像的部分變黑(尤其是，光調製器件的周邊 部分可以總設定為關閉狀態，使得不投影圖像)。因此，在投影圖像之前的 預定的定時可以不執行圖像校正，而可以由傳感器在圖像投影中在預定的 定時探測由光調製器件調製的光，使得可以在該定時執行圖像校正。利用 該配置，可得到更微小的圖像校正。
可以不脫離本發明的寬廣精神和範圍對其作出多個實施例和變化。上 述實施例意在示例本發明，而不是限制本發明的範圍。本發明的範圍由所 附權利要求而不是實施例示出。在本發明的權利要求的等同意義內和權利 要求內作出的多個修改視為在本發明的範圍中。
權利要求
1.一種投影裝置，包括色輪(302)，包含容許從光源發射的紅色光線通過的透射區域、容許藍色光線通過的透射區域、及容許綠色光線通過的透射區域；傳感器，其探測已經通過所述色輪(302)並已經由光調製器件(305)調製的光線；以及控制單元(201)，其控制已經通過所述色輪(302)的光線進入第一方向，圖像被在所述第一方向上投影，或控制已經通過所述色輪(302)的光線在預定的定時進入第二方向，所述傳感器部署在所述第二方向上，並基於所述色輪(302)的旋轉位置和由所述傳感器接收的光線的顏色之間的對應關係將對所述色輪(302)的旋轉的控制和對由所述光調製器件(305)調製的光線的前進方向的控制同步。
2、 根據權利要求1所述的投影裝置，其中，所述色輪(302)是可變的色輪，透射區域在其上形成可變的圖案。
3、 根據權利要求1所述的投影裝置，其中，所述控制單元(201)控制已經通過所述色輪(302)的光線在 光路通過所述色輪(302)的透射區域中的任意兩個時的定時進入所述第二 方向，所述色輪(302)包含容許紅色光線通過的透射區域、容許藍色光線 通過的透射區域、及容許綠色光線通過的透射區域。
4、 根據權利要求1所述的投影裝置，其中，所述傳感器是顏色傳感器(306)，其探測進入所述傳感器的可 見光譜範圍內的光線的波長。
5、 根據權利要求1所述的投影裝置，包括 時間計數單元，其計數所述投影裝置開啟後經過的時段， 其中，當所述時間計數單元計數預定的時段時，所述控制單元(201) 感測當前的定時作為所述預定的定時。
6、 根據權利要求1所述的投影裝置，包括溫度測量單元，其測量所述投影裝置開啟後所述投影裝置的溫度上升， 其中，當所述溫度測量單元測量到溫度上升達到預定的度數時，所述 控制單元(201)感測當前的定時作為所述預定的定時。
7、 一種用於使具有預定的顏色的光線通過色輪(302)的投影方法， 所述色輪包含容許從光源發射的紅色光線通過的透射區域、容許藍色光線 通過的透射區域、及容許綠色光線通過的透射區域，使得具有預定的顏色、 已經通過所述色輪(302)的光線由光調製器件調製，所述方法包括使已經通過所述色輪(302)的光線進入第一方向，圖像被在所述第一 方向上投影，或使己經通過所述色輪(302)的光線在預定的定時進入第二 方向，傳感器部署在所述第二方向上；利用所述傳感器探測已經通過所述色輪(302)並已經由光調製器件 (305)調製的光線；以及基於所述色輪(302)的旋轉位置和由所述傳感器接收的光線的顏色之 間的對應關係，執行將對所述色輪(302)的旋轉的控制和對由所述光調製 器件(305)調製的光線的前進方向的控制同步的控制。
8、 一種用於控制用於投影裝置的計算機的電腦程式，所述投影裝置 包括色輪(302)，包含容許從光源發射的紅色光線通過的透射區域、容 許藍色光線通過的透射區域、及容許綠色光線通過的透射區域；以及傳感 器，用於探測已經通過所述色輪(302)並已經由光調製器件(305)調製 的光線，所述電腦程式用於控制所述計算機以執行控制已經通過所述色輪(302)的光線進入第一方向，圖像被在所述第 一方向上投影，或控制己經通過所述色輪(302)的光線在預定的定時進入 第二方向，所述傳感器部署在所述第二方向上；以及基於所述色輪(302)的旋轉位置和由所述傳感器接收的光線的顏色之 間的對應關係，執行將對所述色輪(302)的旋轉的控制和對由所述光調製 器件(305)調製的光線的前進方向的控制同步的控制。
9、 根據權利要求l所述的投影裝置，包括 圖像獲得單元(901)，其獲得要投影的圖像；存儲單元(903)，其存儲預定的校正信息用於校正由所述圖像獲得單 元(901)獲得的圖像；選擇單元(卯4)，其基於由所述傳感器探測的光線的亮度來選擇校正 信息，並從所述存儲單元(卯3)獲得所選擇的校正信息；以及圖像校正單元(905)，其基於由所述選擇單元(卯4)獲得的校正信息 來校正由所述圖像獲得單元(901)獲得的圖像，並輸出所校正的圖像。
10、 根據權利要求9所述的投影裝置，其中，所述傳感器感測光線時的定時是所述投影裝置開啟後經過預定 的時段時的定時。
11、 根據權利要求9所述的投影裝置，其中，所述選擇單元(904)接收指明由所述圖像獲得單元(901)獲 得的圖像的視亮度等級和對比度等級的數據輸入，並且基於所述視亮度等 級和所述對比度等級中的至少一個來獲得校正的信息。
12、 根據權利要求9所述的投影裝置，還包括通知單元，其確定由所述傳感器探測的光線的亮度是否等於或小於預 定的參考值，並且在由所述傳感器探測的光線的亮度等於或小於所述預定 的參考值的情況下給出用於催促替換光源的通知。
13、 根據權利要求ll所述的投影裝置，其中，針對光的紅色、綠色、及藍色分量中的每一個執行對亮度、視 亮度或對比度的控制。
14、根據權利要求9所述的投影裝置，其中，所述圖像校正單元(905)校正圖像並輸出圖像時的定時是圖像 投影過程中的任意定時。
全文摘要
從燈(301)發射的光進入具有容許預定的顏色通過的區域的色輪(302)，在反射鏡(304)上被反射，並進入DMD(305)。此後，光由DMD(305)反射並進入探測傳輸光的顏色的顏色傳感器(306)。基於由顏色傳感器(306)探測的傳輸光的顏色時分圖案，投影裝置自動地將對色輪(302)的旋轉的控制和通過DMD(305)對傳輸光的前進方向的控制同步。
文檔編號H04N9/31GK101375612SQ20078000344
公開日2009年2月25日 申請日期2007年3月15日 優先權日2006年3月17日
發明者成川哲郎 申請人:卡西歐計算機株式會社