TWI549516B - 電子裝置與投影畫面調整方法 - Google Patents

Description

電子裝置與投影畫面調整方法

本發明是有關於一種電子裝置，且特別是有關於一種電子裝置以及電子裝置的投影畫面調整方法。

投影設備現今在會議、課堂或是家庭裡越來越常被使用。然而，使用投影機作為顯示用途，必須在較暗空間才能清楚呈現。但是，昏暗的室內環境也造成各種不便。其根本的原因是現在的投影螢幕是一個良好的散射光的平面，會把各種來源的光，不管是來自投影機，或是其他的照明或環境光源，都往各個方向投射出去。所以如果想要影像清楚，就必須控制除了投影機之外的光源。市售投影機分為LCD投影機及DLP投影機。LCD投影機使用三片液晶板，分別作為紅、綠、藍三原色的成像元件，當來自光源的光經分色單元形成單色光到達各自對應的液晶板後，三片液晶板根據像素點的顏色控制通過的光亮，最後經過聚光單元投射到屏幕，來自三片液晶板的光會聚生成一個像素點。DLP投影機只有一個DMD成像部件，來自光源的光經分色輪分色 後，分時到達DMD，根據像素點的顏色控制DMD上微鏡的旋轉，三色光分時到達屏幕，生成圖像。雖然DLP投影機有較好的對比，但在環境光源的影響下，未必能達到高對比度。而為了提升投影品質，使用者也可以透過投影機內的亮度對比選項來手動調整。這種方式對使用者來說亦較不方便。

本發明提供一種電子裝置以及投影畫面調整方法，可降低周遭環境的光線對電子裝置所投影出來的畫面的影響。

本發明的電子裝置包括投影單元、環境光感測器以及處理單元。投影單元具有投影鏡頭固設於電子裝置的側面，透過投影鏡頭投影畫面。環境光感測器固設於電子裝置的所述側面。處理單元耦接投影單元以及環境光感測器，並且經配置以：控制投影單元投射的畫面的平均亮度為第一亮度，並且控制環境光感測器感測得到第一量測亮度值；控制投影單元投射的畫面的平均亮度為第二亮度，並且控制環境光感測器感測得到第二量測亮度值，其中第一亮度與第二亮度的差大於第一閥值；根據第一量測亮度值以及第二量測亮度值計算環境對比度；以及根據環境對比度調整投影單元的一投影設定。

本發明的投影畫面調整方法，適用於具有一投影單元的一電子裝置，包括以下步驟。首先，控制以投射畫面的平均亮度為第一亮度，並且感測得到第一量測亮度值。然後，控制以投射 的畫面的平均亮度為第二亮度，並且感測得到第二量測亮度值，其中第一亮度與第二亮度的差大於第一閥值。接著，根據第一量測亮度值以及第二量測亮度值計算環境對比度。以及，根據環境對比度調整投影單元的投影設定。

基於上述，本發明提供一種電子裝置及投影畫面調整方法，可透過得到目前周圍還鏡的亮度以及環境對比度，來調整投影單元的投影設定。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

10‧‧‧電子裝置

110‧‧‧投影單元

111‧‧‧投影鏡頭

120‧‧‧環境光檢測器

130‧‧‧處理單元

MB1、MB2‧‧‧量測亮度值

IMG‧‧‧畫面

S301~S304‧‧‧步驟

圖1為根據本發明一實施例所繪示電子裝置的裝置方塊圖。

圖2為根據本發明一實施例所繪示電子裝置的正面示意圖。

圖3為根據本發明一實施例所繪示投影畫面調整方法的的流程圖。

圖4為根據本發明一實施例所繪示在伽瑪值等於2.2時，輸出亮度以及平均亮度的對應關係圖。

目前，已有投影設備有搭配環境光感應器(ambient light sensor)，藉由來環境光感應器的感測而調整輸出影像品質。環境 光感應器可被設置於投影機的上端或是前端。但在某些使用情境中，投影機被倒掛固設於天花板之上，而此時，若環境光感應器被設置在投影機的上端，環境光感應器即會因為將投影機倒放使用而無法測得正確的環境光源亮度。而在某些使用情境中，設置於前端的環境光感應器則可能因為距離投影布幕太遠而有相似地問題，且可能因為接收到由投影機本身投出經由布幕反射回投影機的光而導致環境光感應器無法正確測量環境光源。

本發明則使用附加在投影機上前端的環境光感應器直接透過從布幕反射的亮度值來計算得到投影設備周圍的光源亮度。並且，根據測得之亮度調整投影設備輸出的伽瑪值(gamma)及色彩飽和度(saturation)等投影設定。此外，在本發明中，更可透過分析投射畫面的影像內容，以估計由投影機投出經布幕反射至投影機上環境光感應器之光的強度，來減少測量環境光源之誤差，使得可在不改變環境光源的狀態下達到較好的投影影像品質。以下則將配合實施例以及圖式詳細說明本發明之技術特徵。

圖1為根據本發明一實施例所繪示電子裝置的裝置方塊圖。請參照圖1，電子裝置10包括投影單元110、環境光感測器120以及處理單元130。投影單元110具有投影鏡頭固設於電子裝置的側面，透過投影鏡頭投影畫面IMG。環境光感測器120固設於電子裝置10的所述側面，即，與投影鏡頭相同的側面之上。

處理單元130耦接投影單元110以及環境光感測器120，並且經配置以：控制投影單元110投射的畫面IMG的平均亮度為 第一亮度，並且控制環境光感測器120感測得到第一量測亮度值MB1；控制投影單元110投射的畫面IMG的平均亮度為第二亮度，並且控制環境光感測器120感測得到第二量測亮度值MB2，其中第一亮度與第二亮度的差大於第一閥值。根據第一量測亮度值MB1以及第二量測亮度值MB2計算環境對比度(ambient contrast ratio,ACR)；以及根據環境對比度調整投影單元110的投影設定。

圖2為根據本發明一實施例所繪示電子裝置10的正面示意圖，其中在此實施例中電子裝置10為一投影機，但是事實上電子裝置亦可為具有投影單元的智慧型手機、筆記型電腦或其他具有投影單元的電子裝置，本發明並不限定於上述。如圖2所示，環境光感測器120被設置於與投影單元的投影鏡頭111於電子裝置10的同一個側邊上。這麼一來，環境光感測器120便可以用來感測由投影鏡頭111投影至一反光物件(例如，布幕或牆壁等)，所反射的光綜合當下周遭的環境光源影響後之亮度值為何。

圖3為根據本發明一實施例所繪示投影畫面調整方法的的流程圖，而所述投影畫面調整方法適用於具有投影單元的電子裝置(例如圖1以及圖2所示實施例中的電子裝置10)。請參照圖3，首先在步驟S301時，控制以投射一畫面的平均亮度為第一亮度(即，投射一平均亮度為第一亮度的畫面)，並且感測(例如，透過環境光感測器)得到第一量測亮度值。然後在步驟S302時，控制以投射的畫面的平均亮度為第二亮度，並且感測得到第二量測亮度值，其中第一亮度與第二亮度的差大於第一閥值。接著在 步驟S303時，根據第一量測亮度值以及第二量測亮度值計算環境對比度。以及在步驟S304時，根據環境對比度調整投影單元的投影設定。

簡單來說，在本發明中，電子裝置10會在投射出使用者所需要的影像前(例如於電子裝置10開機時)，預先透過環境光源亮度的量測(例如上述的第一量測亮度值MB1以及第二量測亮度值MB2)，來得到環境對比度。例如，上述的第一亮度為0，此時的畫面IMG即為完全黑階的影像，第二亮度則可為一已知影像的平均亮度，例如亮度為255之全白影像，或是電子裝置10於開機時所顯示，包括電子裝置10製造商商標的影像(若設定第一閥值為128，則可設定此影像的平均亮度約介於128至255之間)，本發明並不限定於上述。

以這樣的實施方式而言，第一量測亮度值則會近似於目前的環境光源亮度，第二量測亮度值則會等於投影單元110投出的畫面經反光物件反射後的光分量加上環境光源亮度，電子裝置10的處理單元130便可藉此計算得到目前周圍的環境光源亮度以及環境對比度，並且進而調整投影單元110的投影設定。

例如，環境對比度ACR可被表示為以下式(1)：

其中，SC(255)為不考慮周圍的環境光源亮度時，投影全白畫面時，由環境光感測器120可接收到的亮度值，SC(0)為不考慮周圍的環境光源亮度而投影全黑畫面時，環境光感測器 120可接收到的亮度值，而AL則為目前的環境光源亮度。所以，當在投射全黑影像作為畫面IMG(即，第一亮度等於0)時，由環境光感測器120所接收得到的第一量測亮度值MB1即近似於環境光源亮度AL。而在投射全白畫面作為畫面(即，第二亮度等於255)時，由環境光感測器120所接收得到的第二量測亮度值MB2，即等於式(1)中的分子(SC(255)+AL)的部份。透過將第二量測亮度值MB2減去第一量測亮度值MB1即可以得到此時的環境光源亮度AL的值。藉由得到環境光源亮度AL的值後，即可帶入上述式(1)得到環境對比度ACR。

在計算得到環境對比度ACR後，便可以根據ACR來調整投影單元110的投影設定。在本發明中，所述的投影設定包括了所投影的畫面IMG的伽瑪值、飽和度和/或對比度等，非僅僅地對投影單元110中的亮度進行調整(例如調整投影單元110中一燈泡(lamp)的功率)。在本發明中，處理單元130透過環境對比度ACR的大小來判定電子裝置10目前處於怎樣的場景中，在接著透過此場景來調整上述的投影設定。

例如，在本發明一實施例中，電子裝置10的處理單元130中預設了四種場景，劇院(movie theater)場景、家庭娛樂(home entertainment)場景、工作坊(workshop)場景以及展示(exhibition)場景，分別對應於環境對比度ACR大於500：1、介於500：1與100：1之間、100：1與20：1之間以及小於20：1的場景狀況。而根據上述四種場景，處理單元130也預設了四種投影設定，當 判斷目前為上述四種場景之一時，處理單元130即控制投影單元110套用對應的投影設定。而在本實施例中，上述四種場景的投影設定可參照下表1所示：

基本而言，在比較昏暗的場景(例如表1中的劇院場景以及家庭娛樂場景)處理單元130則可設定較大的伽瑪值以及較低的色彩飽和度加權，而在較明亮的場景(例如表1中的工作坊場景以及展示場景)，處理單元130則對應設定較小的伽瑪值以及較高的色彩飽和度加權。但上述於表1所示的投影設定僅為例示，本發明並不限定於上述，電子裝置10的設置者可根據實際需求，來設置不同的場景以及對應的投影設定。

另外，為了易於理解，而在此實施例中設定了(第一亮度為0，第二亮度為一已知值，例如255)，但事實上根據本發明所提出用來計算環境對比度的計算方式而言，第一亮度以及第二亮度並不一定需要設定為上述的數值，電子裝置10的設置者則可根據需要來調整第一亮度、第二亮度以及第一閥值之值。當第一亮度以及第二亮度不等於上述所設定的0以及255時，環境對比度ACR仍可透過修正上述的式(1)而被計算得到，本發明並不限定於上述。

而在本發明一實施例中，電子裝置10開始正式地投影使用者所需之畫面IMG時，處理單元130則仍可持續分析目前畫面的平均亮度以及透過環境光感測器120取得由投射畫面至反光物件反射的反射亮度(即，監控亮度值)是否有所變化，當變化大於預設時(例如，監控亮度值的變化量大於第二閥值和/或目前畫面的平均亮度之變化量大於第三閥值時)，處理單元130便可在透過上述的變化而重新計算環境對比度ACR，並且根據重新計算後的環境對比度ACR判斷場景是否改變，以及是否需要因應場景的改變而改變投影設定。

以下為當環境光源亮度改變，而畫面的平均亮度未改變的狀況時環境對比度ACR的計算示例。假設目前的畫面IMG為全白影像時，由環境光感測器120所感測到的監測亮度值SLT可被表示為：SLT=SC(255)+AL (2)

當環境光源亮度改變時，上式(2)則可被改寫為：SLT'=SC(255)+AL' (3)

此時，將改變後的監控亮度值SLT'減去全白畫面的亮度值SC(255)即可得到改變後的環境光源亮度AL'，而改變後的環境對比度ACR'即可被表示為：

另一方面，當監控亮度值以及畫面的平均亮度的變化量皆大於預設(即，監控亮度值的變化量大於第二閥值，並且畫面的平均亮度的變化量亦同時大於第三閥值)時，處理單元130則可在進一步地根據上述畫面的平均亮度的變化量來改寫上述式(4)。

以下則為當環境光源亮度AL以及畫面IMG的平均亮度皆發生變化時，對環境對比度ACR的計算示例。圖4為根據本發明一實施例所繪示在伽瑪值等於2.2時，輸出亮度以及平均亮度的對應關係圖。假設此時投射的畫面之平均亮度值為128，而監控亮度值SLT則可以被表示為：SLT=SC(128)+AL (5)

其中，SC(128)即為當投影單元110投射畫面IMG的平均亮度為128時，由環境光感測器120所可接收到的亮度值。假設目前投影單元110的投影設定是在伽瑪值等於2.2的情況，由圖4可以推估得知，相較於畫面IMG為全白影像(亮度值255)時，畫面IMG的平均亮度為128時的輸出亮度為上述全白影像的 0.3倍。因此，在此亦可以推估，由當投影單元110投射畫面IMG的平均亮度為128時，由環境光感測器120所可接收到的亮度值SC(128)亦為，投影全白畫面時由環境光感測器120所接收到的亮度值SC(255)的0.3倍，(即，SC(128)=0.3*SC(255))

這麼一來，當環境光源改變時，此時由環境光感測器120所測得的監控亮度值SLT'即等於：SLT'=SC(128)+AL' (6)在透過帶入SC(128)以及SC(225)，改寫上式(5)，即可得到改變後的環境光源亮度AL'等於：AL'=SLT'-SC(128)=SLT'-SC(255)×0.3 (7)再將式(7)的計算結果帶入式(4)即可得到改變後的環境對比度ACR'，進而處理單元130即可根據改變後的環境對比度ACR'判斷場景是否產生變化，以及是否需因應場景的變化而調整投影設定。

綜上所述，本發明提供了一種電子裝置及投影畫面調整方法，使用附加在投影機上前端的環境光感應器直接透過從反光物件反射的亮度值來計算得到投影設備周圍的光源亮度。並且，根據測得之亮度調整電子裝置的投影設定，例如伽瑪值(gamma)或色彩飽和度等。此外，在本發明中，電子裝置更持續的監測目前投影畫面的平均亮度以及周遭的環境光源亮度，上述其一或兩者皆發生變化時，更可因應上述的變化重新調整電子裝置的投影設定，使得在不同的環境光源的狀況下，電子裝置的投影畫面(例 如亮部細節和暗部細節)皆可清楚地由使用者所觀看以及辨識。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧電子裝置

110‧‧‧投影單元

120‧‧‧環境光檢測器

130‧‧‧處理單元

MB1、MB2‧‧‧量測亮度值

IMG‧‧‧畫面

Claims (10)

1. 一種電子裝置，包括：一投影單元，具有一投影鏡頭固設於該電子裝置的一側面，透過該投影鏡頭投影一畫面；一環境光感測器，固設於該電子裝置的該側面；以及一處理單元，耦接該投影單元以及該環境光感測器，並且經配置以：控制該投影單元投射的該畫面的一平均亮度為一第一亮度，並且控制該環境光感測器感測得到一第一量測亮度值；控制該投影單元投射的該畫面的該平均亮度為一第二亮度，並且控制該環境光感測器感測得到一第二量測亮度值，其中該第一亮度與該第二亮度的差大於一第一閥值；根據該第一量測亮度值以及該第二量測亮度值計算一環境對比度；根據該環境對比度調整該投影單元的一投影設定；持續透過該環境光感測器取得一監控亮度值；以及當監控亮度值的一變化量大於一第二閥值時，根據該監控亮度值重新計算該環境對比度。
2. 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，其中：該處理單元根據該環境對比度判斷一場景，並根據該場景調整該投影單元的該投影設定。
3. 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，其中： 該投影單元的該投影設定包括伽瑪值、飽和度和/或對比度。
4. 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，其中：當該監控亮度值的該變化量大於該第二閥值，並且該畫面的該平均亮度的一變化量亦大於該第三閥值時，根據該監控亮度值以及該平均亮度的該變化量重新計算該環境對比度。
5. 如申請專利範圍第4項所述的電子裝置，其中：該處理單元根據該平均亮度的該變化量以及該投影設定中的一伽瑪值求得該投影單元的一輸出亮度的一變化量，根據該輸出亮度的變化量以及該監控亮度值計算得到該環境對比度。
6. 一種投影畫面調整方法，適用於具有一投影單元的一電子裝置，包括：控制以投射一畫面的一平均亮度為一第一亮度，並且感測得到一第一量測亮度值；控制以投射的該畫面的該平均亮度為一第二亮度，並且感測得到一第二量測亮度值，其中該第一亮度與該第二亮度的差大於一第一閥值；根據該第一量測亮度值以及該第二量測亮度值計算一環境對比度；根據該環境對比度調整該投影單元的一投影設定；持續透過該環境光感測器取得一監控亮度值；以及當監控亮度值的一變化量大於一第二閥值時，根據該監控亮度值重新計算該環境對比度。
7. 如申請專利範圍第6項所述的投影畫面調整方法，其中：該處理單元根據該環境對比度判斷一場景，並根據該場景調整該投影單元的該投影設定。
8. 如申請專利範圍第6項所述的投影畫面調整方法，其中：該投影單元的該投影設定包括伽瑪值、飽和度和/或對比度。
9. 如申請專利範圍第6項所述的投影畫面調整方法，其中：當該監控亮度值的該變化量大於該第二閥值，並且該畫面的該平均亮度的一變化量亦大於該第三閥值時，根據該監控亮度值以及該平均亮度的該變化量重新計算該環境對比度。
10. 如申請專利範圍第9項所述的投影畫面調整方法，其中：該處理單元根據該平均亮度的該變化量以及該投影設定中的一伽瑪值求得該投影單元的一輸出亮度的一變化量，根據該輸出亮度的變化量以及該監控亮度值計算得到該環境對比度。