用于补偿投影式显示器的图像质量的方法和装置

1.一种用于补偿投影式显示器的图像质量的装置，包括：
一显示屏，用于显示从显示屏外投影而来的图像；
一视频处理部分，用于将模拟视频信号转换为数字视频信号，并且将参 考视频信息转换为可显示在显示屏上的视频信号，其中参考视频信息包括要 投影到显示屏的一部分上的一个或多个参考图像；
一感应部分，用于感应投影到显示屏的一部分上的参考图像的亮度和色 度；
一存储部分，用于存储参考视频信息；和
一微处理器，用于根据在显示屏上检测的环境亮度值，控制视频处理部 分投影所存储的参考图像，并且根据所感应的参考图像的亮度和色度来确定 所要投影的图像的亮度和色度。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述感应部分包括：
聚焦于显示屏的一部分上的聚焦透镜，和
一光学传感器。
3.如权利要求1所述的装置，其中存储部分中的参考视频信息包括黑色 参考图像和白色参考图像至少之一。
4.一种用于补偿投影式显示器的图像质量的装置，包括：
一显示屏，用于显示从显示屏外投影而来的图像；
一光学检测/发射部分，用于检测显示屏的环境光线，并以紫外线的形式 发射；
一视频处理部分，用于接收模拟视频信号并将其转换为数字视频信号， 调整其偏移和增益，从而使视频信号可显示在显示器上；
一感应部分，用于感应从视频处理部分传来并投影到显示器的一部分上 的视频信号；
一存储部分，用于存储参考视频信息；
一紫外线接收部分，用于接收从光学检测/发射部分传来的紫外线信号； 和
一微处理器，用于通过视频处理部分，根据用户的图像质量补偿命令或 预置的算法，将存储在存储部分中的参考视频信息投影到显示屏上，并控制 视频处理部分从而根据感应部分的输出计算图像的亮度和色度，将图像的亮 度和色度与预置值相比较并根据比较结果进行补偿。
5.如权利要求4所述的装置，其中所述感应部分包括：
聚焦于显示屏的一部分上的聚焦透镜，和
一光学传感器。
6.如权利要求4所述的装置，其中存储部分中的参考视频信息包括黑色 图案视频信息和白色图案视频信息。
7.如权利要求4所述的装置，其中光学检测/发射部分安装于显示屏的一 部分上。
8.如权利要求4所述的装置，其中光学检测/发射部分包括：
一光学传感器，用于检测显示屏的环境光；和
一紫外光发射器，用于将检测到的环境光转换为紫外线的形式，并发射 到紫外线接收部分。
9.一种用于补偿具有投影器本体和显示屏的投影式显示器的图像质量 的方法，包括以下步骤：
(a)投影器本体投影并在显示屏上显示第一参考图像，检测显示的图 像，并根据用户的命令或预置的程序计算图像的色度；
(b)如果计算的第一参考图像的色度位于可校正范围内而位于正常允 许范围外时，增加R/G/B彩色信号中缺乏色度的彩色信号的偏移值，直到偏 移值处于正常的允许范围内；
(c)投影器本体投影并在显示屏上显示第二参考图像，检测显示的图 像，计算显示图像的亮度和色度；
(d)逐步增加第二参考图像的亮度输出电平直到最优亮度以完成亮度 补偿，且如果计算的第二参考图像的色度位于正常允许范围外时，减小R/G/B 彩色信号中具有过多色度的彩色信号的增益，直到增益处于正常的允许范围 内，从而完成补偿。
10.如权利要求9所述的方法，其中第一参考图像为黑色图案，第二参 考图像为白色图案。
11.如权利要求9所述的方法，其中第一参考图像和第二参考图像分别 沿距显示屏一定宽度的外围显示。
12.如权利要求9所述的方法，其中第一参考图像和第二参考图像分别 显示在显示屏的周围的一部分上。
13.如权利要求9所述的方法，还包括步骤：如果计算的第一参考图像的 色度位于可校正范围外时，增加R/G/B彩色信号中具有过多色度的彩色信号 的偏移，直到偏移处于预置的可校正范围内，从而完成补偿。
14.如权利要求9所述的方法，还包括步骤：当随着第二参考图像的亮度 输出电平的增加实际亮度没有增加时，在增加亮度输出电平前，将亮度输出 电平置为原来的值。
15.如权利要求9所述的方法，还包括步骤：如果计算的第二参考图像的 色度位于可校正范围外时，减小R/G/B彩色信号中具有过多色度的彩色信号 的增益，直到增益处于预置的可校正范围内，从而完成补偿。
16.如权利要求9所述的方法，其中第一参考图像为数字数据值之中的最 小值，第二参考图像为数字数据值之中的最大值。
17.一种用于补偿具有投影器本体、显示屏和用于检测显示屏的环境光 并发射至投影器本体的光检测/发射装置的投影式显示器的图像质量的方法， 包括以下步骤：
(a)投影器本体投影并在显示屏上显示第一参考图像，检测显示的图 像，根据显示屏的环境光的改变计算图像的色度；
(b)如果计算的第一参考图像的色度位于可校正范围内而位于正常允 许范围外时，增加R/G/B彩色信号中缺乏色度的彩色信号的偏移值，直到偏 移值处于正常的允许范围内；
(c)投影器本体投影并在显示屏上显示第二参考图像，检测显示的图 像，计算显示图像的亮度和色度；
(d)逐步增加第二参考图像的亮度输出电平直到最优亮度以完成亮度 补偿，且如果计算的第二参考图像的色度位于正常允许范围外时，减小R/G/B 彩色信号中具有过多色度的彩色信号的增益，直到增益处于正常的允许范围 内，从而完成补偿。
18.如权利要求17所述的方法，其中第一参考图像为黑色图案，第二参 考图像为白色图案。
19.一种用于补偿投影式显示器的图像质量的装置，包括：
一显示屏，用于显示所投影的图像；
一视频处理部分，用于将参考视频信息转换为可显示在显示屏上的视频 信号，其中参考视频信息包括要投影到显示屏上的第一参考图像和第二参考 图像；
一感应部分，用于感应投影到显示屏上的第一和第二参考图像的亮度和 色度；
一存储部分，用于存储参考视频信息；和
一微处理器，用于控制视频处理部分顺序投影第一参考图像和第二参考 图像，并且根据所感应的第一和第二参考图像的亮度和色度来确定所要投影 的图像的亮度和色度。
20.如权利要求19所述的装置，其中所述感应部分包括：
聚焦于显示屏的一部分上的聚焦透镜，和
一光学传感器。
21.如权利要求19所述的装置，其中第一参考图像是黑图案，而第二参 考图像是白图案。

                        技术领域
本发明涉及一种显示器，特别是一种用于补偿投影式显示器，如投影TV 或投影仪的图像质量的装置和方法。
                        背景技术
用户对如TV接收机或监视器之类的显示器上的图像的亮度和色彩的感 觉会根据外部光源的变化而变化，这使用户眼睛疲劳。通常，图像的亮度应 根据外部光源的亮度被调整到最佳值，从而使用户眼睛的疲劳最小化，图像 的色度应根据外部光源的色度调整到最佳值，从而使用户对色彩变化的感觉 最小化。
上述方法实施的基础在于这样的假设，即可自身发光的显示器如TV CRT的亮度基本上不会受外部光源的影响，所存在的变化只是由于外部光源 造成的用户所感觉到的亮度和色度的变化。上述方法应用的基础还在于假设 TV接收机被安装在靠近墙的位置，外部光源的影响主要是指由射到该TV接 收机前表面上的光，以及被墙反射的光所造成的。
上述方法中，TV接收机附近的光源的亮度和色度可通过置于该TV接收 机前表面某一部分上的光传感器来计算，该图像的亮度和色度也可根据预置 的亮度和色度自动调节。
上述方法也可用于等离子显示板(PDP)或液晶显示(LCD)类型的TV接收 机，因为，与CRT式的TV接收机相似，由于他们通过其自身的发光体再生 色彩，因此等离子显示板(PDP)或液晶显示(LCD)式的TV接收机不会因外部 光源的影响改变其自身的图像色彩再生特性，而只有由外部光源造成用户的 相对色彩和亮度的变化。
同时，由于，作为投影式显示器的典型例子，具有如图1所示的一用于 提供产生图像的光的投影器本体和一用于显示光的显示屏的投影器，或一如 图2所示的投影式TV的投影器，不是通过显示板自身发出的光，而是通过 穿过或在显示板上反射的光在显示屏上形成图像，因此，图像的色彩感也可 以根据投射的光的亮度和色度、外部光源的光、显示屏的反射率和颜色等而 改变。
但是，目前，还没有用于补偿投影式显示器的显示屏亮度或色彩感的技 术。由于显示屏上图像的色度本身可能会根据显示屏的色彩和外部光源的色 度而改变，因此用于上述直射式(direct type)显示器的补偿方法也不能用于投 影式显示器。
因此，相关技术中的投影式显示器都具有这样一个问题，即由于外部光 源和显示屏特性不能被补偿，而造成图像的亮度和色度的非正常变化，使图 像质量的退化也不可避免。
                        发明内容
因此，本发明提供了一种用于补偿投影式显示器的图像质量的装置和方 法，他们基本上消除了相关技术中的不足和缺陷所引起的一个或多个问题。
本发明的一个目的是提供一种用于补偿投影式显示器的图像质量的装置 和方法，其中不论对图像质量造成影响的因素是什么，图像质量都可被自动 补偿到最佳状态以防止图像质量退化。
本发明其它特征和优点将在下面的说明中进行描述，有些可从下面说明 中很容易得出，有些则只有从实践本发明时才能得到。本发明的目的和其它 优点将通过下述的说明书、实施例以及附图中的具体结构来说明。
为实现这些和其它优点并符合本发明的目的，下面进行具体并全面的描 述，用于补偿投影式显示器的图像质量的装置包括：一用于显示从显示屏外 投影而来的图像的显示屏；一视频处理部分，用于接收模拟视频信号并将其 转换为数字视频信号，调整其偏移和增益，从而使视频信号可显示在显示器 上；一感应部分，用于感应从视频处理部分传来并被投影到显示屏的一区域 上的视频信号；一存储部分，用于存储参考视频信息；以及一微处理器，用 于通过视频处理部分，根据用户的图像质量补偿命令或预置的算法，将存储 在存储部分中的参考视频信息投影到显示屏上，并控制视频处理部分从而根 据感应部分的输出计算图像的亮度和色度，将图像的亮度和色度与预置值相 比较并根据比较结果进行补偿。
在本发明的另一方面中，提供一种用于补偿具有投影器本体和显示屏的 投影式显示器的图像质量的方法，包括以下步骤：(a)投影器本体投影并在显 示屏上显示第一参考图像，检测显示的图像，根据用户的命令或预置的算法 计算图像的色度；(b)如果计算的第一参考图像的色度位于可校正范围内且位 于正常允许范围外时，增加R/G/B彩色信号中缺乏色度的彩色信号的偏移值， 直到该偏移值处于正常的允许范围内；(c)投影器本体投影并在显示屏上显示 第二参考图像，检测显示的图像，计算显示的图像的亮度和色度；和(d)逐步 增加第二参考图像的亮度输出电平直到最优亮度以完成亮度补偿，且如果计 算的第二参考图像的色度位于正常允许范围外时，减小R/G/B彩色信号中具 有多余色度的彩色信号的增益，直到增益处于正常的允许范围内，从而完成 补偿。
应当理解上述说明和下述的详细描述都是示范性和说明性的，都是用于 对权利要求所述的本发明进行进一步解释。
                        附图说明
下面结合附图对本发明进行进一步理解，且该附图构成说明书的一部分， 并与说明书一起说明本发明的实施例以解释本发明的原理：
附图中：
图1简略示出在投影式显示器中的投影器；
图2简略示出投影式显示器中的投影TV；
图3根据本发明最佳实施例，示出一用于补偿投影式显示器的图像亮度/ 色度的装置系统的方块图；
图4示出图2中装置的投影器本体的系统结构方块图；
图5示出图2中感应部分的系统布局；
图6A和6B示出用于补偿本发明图像的图像图案的显示的例子；
图7示出一用于说明本发明的用于补偿投影式显示器的图像亮度和色度 的方法的流程图
                     具体实施方式
以下将详细描述本发明最佳实施例，这些实施例的实例如附图3-7中所 示。
参照图3，根据本发明最佳实施例，一种用于补偿投影式显示器的图像 质量的装置包括一用于提供包括图像的光线的投影器本体100，以及一用于 显示从投影器本体100而来的光线、检测环境光线并以紫外线的形式向投影 器本体100发射所检测到的环境光线的值的显示屏200。
还具有一安装于显示屏200上便于检测环境光线的位置的光检测/发射部 分210，该部分具有一光传感器和紫外发射器，用于检测环境光并以紫外线 的形式向投影器本体100发射检测结果。
参照图4，投影器本体100包括一视频处理部分110，该部分具有一用于 接收模拟视频信号并将其转换为数字视频信号的采样部分111；一数字视频处 理部分112，用于调整采样部分111得到的数字视频信号的偏移和增益；以及 一视频成像部分113，用于将数字视频处理部分112的输出成像为可显示的视 频信号；一投影透镜，用于将视频处理部分110的输出投影到显示屏100上； 一存储部分130，用于存储补偿参考视频信息；一感应部分150，用于检测显 示在显示屏200某一区域中的补偿参考视频的亮度和色度；一紫外线接收部 分160，用于接收光检测/发射部分210发射的紫外信号，并将其转发到微处 理器140中；以及一微处理器140，用于向视频处理部分110提供一控制信 号，从而根据用户的命令、预置算法、或紫外线接收部分160的环境光线检 测值使存储在存储器130中的补偿参考视频成像，并根据感应部分150检测 到的图像的亮度和色度，进行图像亮度和色度的最佳补偿。
参照图5，感应部分150包括一光传感器152，用于将入射其上的光转换 为电信号；以及一聚焦透镜系统151，用于将显示在显示屏200上的光线引 导并聚焦于光传感器152上。
下面将根据本发明的最佳实施例说明用于补偿投影式显示器的图像质量 的装置的操作方法。
视频处理部分110以固定的时间间隔接收模拟视频信号并对其采样，将 其转换为数字视频信号，调整其偏移和增益，并将视频信号处理为可显示在 显示屏上的信号，并将其提供给投影透镜120，然后投影透镜120将图像投 影到显示屏上。
此时，位于显示屏200的某一区域上的光检测/发射部分210检测环境光 线，将其转换为紫外信号，并传输至投影器本体100。投影器本体100中的 紫外线接收部分160接收该紫外信号，将其转换为电信号，并传输至微处理 器140。
微处理器140将紫外线接收部分160的输出存储在存储部分130中，将 其与前面已经存储的光检测值比较，并根据当前光检测值与以前光检测值的 差来执行图像质量补偿操作。除了光检测值的比较，还应根据各用户图像质 量补偿命令等进行图像质量补偿操作。
下面将详细解释前述图像质量补偿操作。
参照图7，如果当前光检测值与以前光检测值的差超过一预定的范围， 向视频处理部分110提供存储于存储部分130中的补偿参考视频信息(白色图 案和黑色图案)中的黑色图案视频信息，以检测显示在显示屏200上图像的亮 度和色度的变化(S100)。该黑色图案视频信息为视频处理部分110处理的数字 数据值中的最小值。
然后，视频处理部分110将补偿参考视频信息处理为一图像，并将其显 示在显示屏200的中央部分，或，如图6A或6B所示，以一预定宽度沿显示 屏周边显示，或仅在周边的一部分区域显示。如图6A或6B所示进行图像显 示，从而使用户的不适感觉变得最小。
感应部分150聚焦于显示在中心部分的图像上，或如图6A或6B所示。 该感应部分150检测显示在显示屏200上的图像的光线，并将检测到的值转 发至微处理器140。然后，该微处理器140根据感应部分150检测到的值， 检测当前显示在显示屏上图像的色度。且，该微处理器140利用感应部分150 检测到的值计算该色度，并判断计算的色度是否在可校正范围内(S110)。
如果判断(S110)的结果是计算出的色度在可校正范围内，则微处理器140 判断计算的色度是否在正常允许的范围内(S120)。如果判断(S120)的结果是计 算的色度不在正常允许的范围内，即是非正常的，则由于黑色图案视频信息 为数字数据的最小值，增加R/G/B彩色信号中的缺少色度值的彩色信号的偏 移量(S130)，并在感应部分150重新计算色度(S140)，并转到执行步骤(S120)。
就是说，在微处理器的控制下，视频处理部分110中的数字视频处理部 分112将增加采样部分111输出的数字视频信号中缺乏色度的彩色信号的偏 移，并将其输出到视频成像部分113中，该视频成像部分113对具有增加的 偏移量并显示在显示屏上的数字视频信号进行处理，并通过投影透镜120将 其显示在显示屏200上。
然后，当感应部分150感应显示在显示屏200上的视频信号，并将其传 输到微处理器140中时，微处理器140计算所感应的视频信号的色度，并控 制视频处理部分110从而使其色度在允许的范围内。
因此，如果判断(S120)的结果是计算的色度在允许的范围内，这表明黑 色图案的色度校正已经完成，则将执行白色图案的亮度校正和色度校正。
微处理器140将存储部分130提供的白色图案视频信息输出到视频处理 部分110中(S150)。该白色图案视频信息为视频处理部分110中处理的数字数 据的最大值。白色图案的视频处理、显示和显示图像的感应与黑色图案情况 相同，其详细说明将被省略。
因此，微处理器140通过感应部分150感应的信号计算白色图案图像的 亮度，将当前亮度输出电平增加一个级别(S160)，计算在感应部分150感应 的图像的亮度，并判断亮度的实际增加(S170)。
如果判断(S170)的结果是当前亮度增加，重复执行前面步骤(S160)和 (S170)，直到亮度不再增加。即，亮度输出电平连续不断增加，直到当前亮 度达到最佳状态。
如果判断(S170)的结果是亮度不再增加，则判断亮度输出电平的改变之 后实际亮度的改变(S171)，如果随着亮度输出电平改变，实际亮度没有改变， 则判定原始亮度是最佳的，则亮度输出电平被复置为原始状态，即复置为前 一步骤的状态(S180)。相反，如果实际亮度随着亮度输出电平改变而改变， 即通过执行步骤(S160)和(S170)亮度被最佳化，则维持当前亮度输出电平。
当完成亮度校正后，需要进行白色图案视频的色度校正。
因此，微处理器140利用感应部分150的检测值，计算当前显示在显示 屏上的白色图案图像的色度，判断计算的色度是否在允许的范围内(S200)。 如果判断(S200)的结果是计算的色度在允许的范围内，则可知亮度校正之后， 显示屏的最佳亮度校正和最佳白色电平色度校正完成。
相反，如果判断(S200)的结果是计算的色度不在允许的范围内，由于白 色图案视频信息在数字数据值之中是最大值，则降低R/G/B彩色信号中具有 过多色度的彩色信号的增益(S210)。然后，重复执行前述步骤(S190-S210)从 而使白色图案图像的色度被校正到最佳值。
由于在微处理器140的控制下，视频处理部分110中的数字视频处理部 分112利用与前述用于黑色图案图像的偏移校正操作相同的方法实现了增益 校正操作，因此省略其详细的说明。
同时，如果判断(S110)的结果是感应部分150所检测的黑色图案图像的 计算的色度超出了可校正范围，则在校正范围内增加R/G/B彩色信号中缺乏 色度的彩色信号的偏移(S220)。然后，微处理器140控制从存储部分130中 提取出白色图案视频信息(S230)并通过视频处理部分110将其显示在显示屏 200上。
然后，微处理器140根据感应部分150的输出计算白色图案图像的色度 (S240)，并判断计算的色度是否在可校正范围内(S250)。如果判断(S250)的结 果是计算的色度超出了可校正范围，则在校正范围内减小R/G/B彩色信号中 具有过多色度的彩色信号的增益量(S260)。相反，如果判断(S250)的结果是计 算的色度在可校正范围内，则转而执行步骤(S160)，从而通过前述步骤 (S170-S210)实现了亮度和白色图案图像的色度校正。
本发明上述实施例说明了一种系统，该系统其中显示屏的环境光的变化 被自动感应并实现了图像质量校正。但是，由于即使不具有自动感应功能(通 过改变显示屏的光感应/发射装置、投影器主体的紫外线接收机以及微处理器 中的算法)时，上述基本图像质量校正程序也不需改变，因此可知本发明不局 限于本实施例，还可具有多种变化。
如上所述，不论环境光线如何，由于可自动检测环境光的变化、执行最 佳色度和亮度校正、或根据当前亮度手动执行色度和亮度校正，因此用于补 偿投影式显示器的图像质量的装置和方法可提供最佳的图像质量，从而提高 用户产品的可信度。
对本领域技术人员来说，在不脱离本发明实质范围的情况下，很容易对 本发明用于补偿投影式显示器的图像质量的装置和方法进行修改和变化。因 此，对本发明的修改和变化都将落入本发明的附加权利要求的保护范围内。