CN115115506A - 投影***及多个投影画面的拼接方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种投影***，其包括多个投影装置。多个投影装置用以产生多个投影画面。每一投影画面与其相邻的至少一个投影画面之间部分重叠。在一观看方向上，多个投影画面的宽高比皆为大于1或小于1。多个投影装置的其中之一的投影方向与多个投影装置的其中之另一的投影方向不互相平行。一种多个投影画面的拼接方法亦被提出。本发明提出的投影***及多个投影画面的拼接方法具有投影画面效果较佳的功效。

Description

投影***及多个投影画面的拼接方法

技术领域

本发明是有关于一种光学***及拼接方法，且特别是有关于一种投影***及多个投影画面的拼接方法。

背景技术

超短焦投影机影像拼接为对于投影大尺寸画面且观赏距离较短或是架设空间受限制时的应用，但是因为超短焦投影机架设与投影画面为同一平面或与架设面需保持短距离的特性，所以在拼接应用的机台设置位置及设置数量上易受到限制。例如在2×2的投影画面的拼接，由于为了避免投影机干涉画面，因此无法在垂直方向中间加入超短焦投影机。或是若需要使用横向投影机拼超过2×2台机台拼接时，例如3×2台机台拼接，需使用两种不同的投影方向投射，但因其中一投影画面的短边需要与另一投影画面的长边拼接，故需要将其中一投影画面做比例放大，这导致亮度及解析度均降低，影响整体拼接的显示效果。而且，在做堆叠画面时，也会受限于同投影方向机台间的距离，导致各台投影机互相重叠的画面区域较少，且堆叠后画面比例与原本投影机差异大，使得堆叠后的投影画面中，不显示影像的黑画面的比例较高，而降低画面使用率。

另外，影像处理或互动应用时所需的取像部份，若是搭配使用原本取像角度的取像装置完成自动拼接融合校正时，取像时需要拉长取像距离导致取像画面内的投影画面占比下降，但是因为此取像解析度较低，故在影像处理上较无法准确拼接，或是会因为取像装置的取像视角导致画面被截掉。

发明内容

本发明提供一种投影***及多个投影画面的拼接方法，其能有效提高投影画面的有效使用率，因此拼接后的投影画面效果较佳。

本发明的一实施例提供一种投影***，其包括多个投影装置。多个投影装置用以产生多个投影画面。每一投影画面与其相邻的至少一个投影画面之间部分重叠。在一观看方向上，多个投影画面的宽高比皆为大于1或小于1。多个投影装置的其中之一的投影方向与多个投影装置的其中之另一的投影方向不互相平行。

基于上述，本发明的一实施例的投影***及多个投影画面的拼接方法中，由于每一投影画面与其相邻的至少一个投影画面之间部分重叠，且在观看方向上，投影画面的宽高比皆为大于1或小于1，因此，投影***及拼接方法能有效提高投影画面的有效使用率，使拼接后的投影画面效果较佳。

附图说明

图1是根据本发明的一实施例的一种投影***的示意图。

图2是根据本发明的一实施例的另一种投影***的立体示意图。

图3是图1中的投影装置100A及取像装置200A的示意图。

图4是图1中的投影装置100B及取像装置200B的示意图。

图5是根据本发明的一实施例的另一种投影***的示意图。

图6是根据本发明的一实施例的又一种投影***的示意图。

图7是根据本发明的一实施例的多个投影画面的拼接方法的流程图。

具体实施方式

图1是根据本发明的一实施例的一种投影***的示意图。请参考图1，本发明的一实施例提供一种投影***10，其包括多个投影装置100A、100B、100C、100D、100E、100F、100G、100H。这些投影装置100A、100B、100C、100D、100E、100F、100G、100H可为超短焦投影机，用以产生多个投影画面PA、PB、PC、PD、PE、PF、PG、PH。在图1中，各投影画面PA、PB、PC、PD、PE、PF、PG、PH为正投影画面而使观看者看到来自投影面S的反射光，其中投影面S是不透光的表面，例如投影幕，且投影面S可为平面或曲面，观看者与投影装置位于投影面S的同一侧。在其他实施例中，各投影画面PA、PB、PC、PD、PE、PF、PG、PH亦可为背投影画面而使观看者看到来自投影面S的透射光。

在本实施例中，投影画面PA、PB、PC、PD、PE、PF、PG、PH为正投影画面且排列成n×m的矩阵，其中n大于等于2且m大于等于1，或者n大于等于3且m大于等于2。在图1中，投影装置100A、100B、100C、100D、100E、100F、100G、100H所产生的投影画面排列成4×2的矩阵，且各正投影画面不会被投影装置所干扰。

在本实施例中，每一投影画面PA、PB、PC、PD、PE、PF、PG、PH与其相邻的至少一个投影画面PA、PB、PC、PD、PE、PF、PG、PH之间部分重叠。以图1为例，投影装置100A所产生的投影画面PA与投影画面PB、PC、PD、PE、PH之间部分重叠。图1示意了投影画面PA、PB、PC、PD、PE、PH之间部分重叠但不完全重叠，但本发明不以此为限。

在本实施例中，在一观看方向OD上，投影画面PA、PB、PC、PD、PE、PF、PG、PH的宽高比皆为大于1或皆为小于1，其中观看方向OD为朝向(例如垂直于)投影画面PA或投影面S的方向，特别说明的是，观看方向OD为一般观看者站立(或坐)且头部不转动以正视投影面S的方向，其中，宽是指水平方向的长度(例如在图1实施例的平行投影方向D1的方向)，高是指垂直方向的长度(例如在图1实施例的平行投影方向D2的方向)。宽高比例如是16:9、4:3、9:16、3:4或依设计需求而定，其中，在观看方向OD上，投影画面的宽高比大于1定义为横向投影画面，例如为风景模式(landscape mode)，且投影画面的宽高比小于1定义为直向投影画面，例如为肖像模式(portrait mode)。投影装置100A、100B、100C、100D、100E、100F、100G、100H的其中之一的投影方向D1、D2、D3、D4，与投影装置100A、100B、100C、100D、100E、100F、100G、100H的其中之另一的投影方向D1、D2、D3、D4不互相平行(例如在本实施列中，投影方向D1与投影方向D2的夹角约为90度、或80度至100度之间)，其中投影方向D1、D2、D3、D4为投影装置100A、100B、100C、100D、100E、100F、100G、100H朝向其各自产生的投影画面PA、PB、PC、PD、PE、PH的中心的方向，亦即投影装置的影像光束(中心光束)的出光方向。

进一步来说，在本实施例中，投影***10的投影装置包括投影装置100A、100D、100E、100H(例如为第一投影装置)以及第二投影装置100B、100C、100F、100G(例如为第二投影装置)。投影装置100A、100D、100E、100H沿投影方向D1(例如为第一投影方向)或D3(投影方向D1例如反向平行于投影方向D3)产生投影画面PA、PD、PE、PH(例如为第一投影画面)，其中，投影画面PA、PD、PE、PH为横向投影画面且投影装置100A、100D、100E、100H为垂直投影模式。投影装置100B、100C、100F、100G沿投影方向D2(例如为第二投影方向)或D4(投影方向D2例如反向平行于投影方向D4)产生投影画面PB、PC、PF、PG(例如为第二投影画面)，其中，投影画面PB、PC、PF、PG为横向投影画面且投影装置100B、100C、100F、100G为水平投影模式。因此，投影画面PA、PD、PE、PH沿投影方向D1或D3的宽高比不同于投影画面PB、PC、PF、PG沿投影方向D2或D4的宽高比，其中投影方向D1垂直于第二投影方向D2。

在图1中，为了达成上述投影画面PA、PD、PE、PH沿投影方向D1或D3的宽高比不同于投影画面PB、PC、PF、PG沿投影方向D2或D4的宽高比，投影装置100A、100D、100E、100H例如是利用设置于投影装置外部的光路转折元件，将投影画面进行转换，以产生沿其投影方向D1或D3宽高比小于1的投影画面PA、PH、PD、PE，但本发明不限于此。

在本实施例中，投影装置100A、100B、100C、100D、100E、100F、100G、100H可均设置在同一平面上。例如在图1中，投影装置100A、100B、100C、100D、100E、100F、100G、100H与投影面S皆设置在同一平面上，但本发明不以此为限。在本发明一实施例的投影***10中，由于在观看方向OD上，投影画面PA、PB、PC、PD、PE、PF、PG、PH的宽高比可分别为大于1或小于1，因此，即使投影装置100A、100B、100C、100D、100E、100F、100G、100H为超短焦投影机，投影***10的投影装置100A、100B、100C、100D、100E、100F、100G、100H仍可设置在同一平面的使用状况下，使投影画面排列成n×m的矩阵。相较于一般投影***的多台投影装置仅能提供同一宽高比的投影画面，其所产生的投影画面无法在其投影装置皆设置在同一平面的使用状况下，排列出包括2×3以上的矩阵。

图2是根据本发明的一实施例的另一种投影***的立体示意图。请参考图2，在本实施例中，投影装置至少分别设置在不同的两个平面上。详细来说，投影装置100A、100H设置在设置面F1上，投影装置100B、100C设置在设置面F2上，投影装置100D、100E设置在设置面F3上，且投影装置100F、100G设置在设置面F4上，其中设置面F1、F2、F3、F4垂直于投影面S，且设置面F1、F3垂直于设置面F2、F4。例如，设置面F1、F3为墙面，设置面F2为天花板，且设置面F4为地板。在本实施例中，投影画面PA、PB、PC、PD、PE、PF、PG、PH皆为直向投影画面，投影装置100A、100D、100E、100H为水平投影模式，投影装置100B、100C、100F、100G为垂直投影模式。在图2中，投影装置100A、100B、100C、100D、100E、100F、100G、100H与投影面S之间的最短距离大致相同，使得投影装置100A、100B、100C、100D、100E、100F、100G、100H大致位于平行于投影面S的平面上。

在另一实施例中，投影装置100A、100B、100C、100D、100E、100F、100G、100H至少分别设置在不同的两个平面上。例如，投影装置100A、100D、100E、100H与投影面S之间的最短距离大致相同，投影装置100B、100C、100F、100G与投影面S之间的最短距离大致相同，但投影装置100A与投影面S之间的最短距离不同于投影装置100B与投影面S之间的最短距离。因此，投影装置100A、100D、100E、100H位于同一平面上，投影装置100B、100C、100F、100G位于另一平面上，且前述两个平面互相平行。在又一实施例中，投影装置100A、100B、100C、100D、100E、100F、100G、100H与投影面S之间的最短距离可依设计需求而定。

图3是图1中的投影装置100A及取像装置200A的示意图。图4是图1中的投影装置100B及取像装置200B的示意图。请同时参考图1、图3与图4，在本实施例中，投影***10还包括多个取像装置200A、200B、200C、200D、200E、200F、200G、200H，用以检测投影画面PA、PB、PC、PD、PE、PH的画面占比与画面的座标精度(例如透过格点辨识)。取像装置200A、200B、200C、200D、200E、200F、200G、200H分别对应不同的投影画面PA、PB、PC、PD、PE、PF、PG、PH而产生多个取像画面。例如取像装置200A对应投影画面PA而产生取像画面TA，如图3所示。并且，取像装置200B对应投影画面PB而产生取像画面TB，如图4所示。在本实施例中，取像装置200A、200B、200C、200D、200E、200F、200G、200H较佳是设置在所对应的投影装置旁。在本发明的一实施例中，由于投影***10设有对应的取像装置200A、200B、200C、200D、200E、200F、200G、200H，因此，投影***10所产生的投影画面PA、PB、PC、PD、PE、PF、PG、PH的拼接效果较佳。

在本实施例中，取像装置200A、200B、200C、200D、200E、200F、200G、200H可依其对应的投影装置为水平投影模式或垂直投影模式，而改变取像的方向。举例来说，当投影画面PA沿投影装置100A的投影方向D1的宽高比小于1，则投影画面PA对应的取像画面TA的宽高比小于1，例如图3。当投影画面PB沿投影装置100B的投影方向D2的宽高比大于1，则投影画面PB对应的取像画面TB的宽高比大于1，例如图4。如此一来，例如取像画面TA、TB可完整的涵盖所对应的投影画面PA、PB，且亦涵盖了邻近的投影画面的一部分，因此，投影***10可产生更佳的投影画面PA、PB、PC、PD、PE、PF、PG、PH的拼接效果。

基于上述，本发明的一实施例的投影***10中，由于每一投影画面PA、PB、PC、PD、PE、PF、PG、PH与其相邻的至少一个投影画面之间部分重叠，且在投影装置100A、100B、100C、100D、100E、100F、100G、100H的投影方向D1、D2、D3、D4可不互相平行的情况下，在观看方向OD上，投影画面PA、PB、PC、PD、PE、PF、PG、PH的宽高比皆为大于1或小于1，因此，投影***10能有效提高投影画面的有效使用率，使拼接后的投影画面效果较佳。而且，在投影画面的拼接上，每一投影画面PA、PB、PC、PD、PE、PF、PG、PH的画面放大率也没有不同于其宽高比的问题，因此，投影画面的整体亮度及解析度较佳。

图5是根据本发明的一实施例的另一种投影***的示意图。请参考图5，图5的投影***10’与图1的投影***10相似，其主要的差异在于：投影装置100B、100A、100H所产生的投影画面PB、PA、PH排列成3×1的矩阵。其中，投影装置100B与投影装置100A的投影方向不平行，投影装置100H与投影装置100A的投影方向平行，投影画面PB的三个边与相邻的投影画面PA部分重叠，且投影画面PH的三个边与相邻的投影画面PA部分重叠，但本发明不限于此。在其他的实施例中，可沿投影方向D2排列成n×1的矩阵，且n可以大于3，即在投影方向D2的方向上可设置多台投影装置，以延伸拼接的投影画面。

图6是根据本发明的一实施例的又一种投影***的示意图。请参考图6，图6的投影***10”与图1的投影***10相似，其主要的差异在于：投影***10”包含投影装置100A、100B、100D、100G，其中投影画面PA可与投影画面PB、PD、PG的至少其中之一几乎完全重叠，例如在本实施例中，投影画面PA与投影画面PB、PD、PG几乎完全重叠。进一步来说，由于投影***10”的各投影装置可由不同方向产生投影画面，因此可使至少三个以上的投影画面几乎完全重叠，使投影***10”所产生的整体画面的最大亮度更高。特别说明的是，投影画面几乎完全重叠是指重叠区域大于等于投影画面的95％以上或98％以上，例如投影画面PA与其重叠的至少其中之一投影画面(例如投影画面PB)的重叠区域大于等于投影画面PA的95％，换句话说，投影画面PA不呈现影像的黑画面的区域(非重叠区域)小于投影画面PA的5％。相较于一般投影***仅能由上下侧或左右侧进行投影画面完全叠合，或并列投影装置使非重叠区域位于投影面S的左右两侧或上下两侧且非重叠区域至少大于投影画面的10％，本发明的投影***10”可借由不同方向(或至少三个以上的方向)的投影画面的叠加来呈现出良好的投影亮度效果。其中，使重叠区域的亮度倍增有利于在背景光较亮的环境下使用本发明实施例的投影***10”。

图7是根据本发明的一实施例的多个投影画面的拼接方法的流程图。请同时参考图1及图7，在本实施例中，多个投影画面的拼接方法包括以下步骤。步骤S100：使多个投影装置100A、100B、100C、100D、100E、100F、100G、100H分别投射出多个投影画面PA、PB、PC、PD、PE、PF、PG、PH，其中投影画面PA、PD、PE、PH沿其投影方向D1或D3为直向投影画面，且投影画面PB、PC、PF、PG沿其投影方向D2为横向投影画面。步骤S120：使多个投影画面PA、PB、PC、PD、PE、PF、PG、PH中的每一投影画面与其相邻的至少一个投影画面之间部分重叠，其中在一观看方向OD上，多个投影画面PA、PB、PC、PD、PE、PF、PG、PH的宽高比皆为大于1或小于1。

在本实施例中，多个投影画面的拼接方法还包括以下步骤。使至少一个第一投影装置100A、100D、100E、100H沿第一投影方向D1或D3产生至少一个第一投影画面PA、PD、PE、PH。使至少一个第二投影装置100B、100C、100F、100G沿第二投影方向D2或第四投影方向D4产生至少一个第二投影画面PB、PC PF、PG。

在本实施例中，多个投影画面的拼接方法还包括：使多个取像装置200A、200B、200C、200D、200E、200F、200G、200H分别对应不同的多个投影画面PA、PB、PC、PD、PE、PF、PG、PH产生多个取像画面。

综上所述，本发明的一实施例的投影***及多个投影画面的拼接方法中，由于每一投影画面与其相邻的至少一个投影画面之间部分重叠，且在投影装置的投影方向可不互相平行的情况下，在观看方向上，投影画面的宽高比皆为大于1或小于1，因此，投影***及拼接方法能有效提高投影画面的有效使用率，使拼接后的投影画面效果较佳。

以上所述，仅为本发明的优选实施例而已，不能以此限定本发明实施的范围，即凡是依照本发明权利要求书及发明说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。另外本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所公开的全部目的或优点或特点。此外，说明书摘要和发明名称仅是用来辅助专利文件检索，并非用来限制本发明的权利范围。此外，本说明书或权利要求书中提及的“第一”、“第二”等用语仅用以命名元件(element)的名称或区别不同实施例或范围，而并非用来限制元件数量上的上限或下限。

附图标记说明

10、10’、10”:投影***

100A、100B、100C、100D、100E、100F、100G、100H:投影装置

200A、200B、200C、200D、200E、200F、200G、200H:取像装置

D1、D2、D3、D4:投影方向

F1、F2、F3、F4:设置面

OD:观看方向

PA、PB、PC、PD、PE、PF、PG、PH:投影画面

S:投影面

S100、S120、S130、S140:步骤

TA、TB:取像画面。

Claims (14)

1.一种投影***，其特征在于，所述投影***包括多个投影装置，用以产生多个投影画面，其中

所述多个投影画面中的每一个与其相邻的至少一个投影画面之间部分重叠；

在一观看方向上，所述多个投影画面的宽高比皆为大于1或小于1；

所述多个投影装置的其中之一的投影方向与所述多个投影装置的其中之另一的投影方向不互相平行。

2.根据权利要求1所述的投影***，其特征在于，所述多个投影画面排列成n×m的矩阵，其中n大于等于2，且m大于等于1。

3.根据权利要求1所述的投影***，其特征在于，还包括：

多个取像装置，分别对应不同的所述多个投影画面而产生多个取像画面，

在所述多个投影装置各自的所述投影画面中，当所述投影画面沿所述投影装置的投影方向的宽高比小于1，则所述投影画面对应的所述取像画面的宽高比小于1，当所述投影画面沿所述投影装置的投影方向的宽高比大于1，则所述投影画面对应的所述取像画面的宽高比大于1。

4.根据权利要求1所述的投影***，其特征在于，所述多个投影装置设置在同一平面上。

5.根据权利要求1所述的投影***，其特征在于，所述多个投影装置至少分别设置在不同的两个平面上。

6.根据权利要求1所述的投影***，其特征在于，所述多个投影装置包括：

至少一个第一投影装置，沿第一投影方向产生至少一个第一投影画面；以及

至少一个第二投影装置，沿第二投影方向产生至少一个第二投影画面，其中所述至少一个第一投影画面沿所述第一投影方向的宽高比不同于所述至少一个第二投影画面沿所述第二投影方向的宽高比，其中所述第一投影方向垂直于所述第二投影方向。

7.根据权利要求6所述的投影***，其特征在于，所述至少一个第一投影画面与所述至少一个第二投影画面的重叠区域大于等于所述至少一第一投影画面的95％。

8.一种多个投影画面的拼接方法，其特征在于，包括：

使多个投影装置分别投射出所述多个投影画面；以及

使所述多个投影画面中的每一个投影画面与其相邻的至少一个投影画面之间部分重叠，其中

在一观看方向上，所述多个投影画面的宽高比皆为大于1或小于1；

所述多个投影装置的其中之一的投影方向与所述多个投影装置的其中之另一的投影方向不互相平行。

9.根据权利要求8所述的多个投影画面的拼接方法，其特征在于，所述多个投影画面排列成n×m的矩阵，其中n大于等于2，且m大于等于1。

10.根据权利要求8所述的多个投影画面的拼接方法，其特征在于，还包括：

使多个取像装置分别对应不同的所述多个投影画面产生多个取像画面，其中

在所述多个投影装置各自的所述投影画面中，当所述投影画面沿所述投影装置的投影方向的宽高比小于1，则所述投影画面对应的所述取像画面的宽高比小于1，当所述投影画面沿所述投影装置的投影方向的宽高比大于1，则所述投影画面对应的所述取像画面的宽高比大于1。

11.根据权利要求8所述的多个投影画面的拼接方法，其特征在于，所述多个投影装置设置在同一平面上。

12.根据权利要求8所述的多个投影画面的拼接方法，其特征在于，所述多个投影装置至少分别设置在不同的两个平面上。

13.根据权利要求8所述的多个投影画面的拼接方法，其特征在于，所述多个投影装置包括至少一个第一投影装置及至少一个第二投影装置，所述多个投影画面的拼接方法还包括：

使所述至少一个第一投影装置沿第一投影方向产生至少一个第一投影画面；以及

使所述至少一个第二投影装置沿第二投影方向产生至少一个第二投影画面，其中所述至少一个第一投影画面沿所述第一投影方向的宽高比不同于所述至少一个第二投影画面沿所述第二投影方向的宽高比，其中所述第一投影方向垂直于所述第二投影方向。

14.根据权利要求13所述的多个投影画面的拼接方法，其特征在于，所述至少一个第一投影画面与所述至少一个第二投影画面的重叠区域大于等于所述至少一个第一投影画面的95％。

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