CN102905099B - 图像投影设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于将图像投影到屏幕上的图像投影设备。该图像投影设备包括：倾倒检测部，用于检测图像投影设备的倾倒；倾倒方向检测部，用于检测图像投影设备倾倒的方向；以及控制部，用于控制图像投影设备，从而如果倾倒检测部检测到图像投影设备倾倒并且由倾倒方向检测部检测到的倾倒方向朝着屏幕，则图像投影设备继续投影图像，同时，如果由倾倒方向检测部检测到的倾倒方向远离屏幕，则图像投影设备停止投影图像。

Description

图像投影设备

技术领域

本发明涉及图像投影设备的控制技术。

背景技术

近来，被称为“超短聚焦投影仪”的图像投影设备变得商业化了。超短聚焦投影仪具有与现有的投影仪相同的屏幕大小，但是超短聚焦投影仪要求到投影仪表面（即屏幕）的较短距离。由于到投影仪表面的距离较短，因此存在下列优点。

1.可有效地利用空间。

2.投影光不会很容易地影响演讲者，并且由此降低刺眼的强光以及防止重影。

3.图像投影设备和观众之间的距离变大，并且由此图像投影设备的热量和噪声不再使人烦恼。

为了使得这些优点更有效，优选地图像投影设备具有垂直配置，由此减少占地面积并且图像投影设备可被放置在靠近墙的地方。

然而，如果图像投影设备具有垂直配置，则它会容易倾倒。如果图像投影设备倾倒，则投影光可能会照到观众的眼睛并产生刺眼的强光。此外，如果长时间遗留倾倒的图像投影设备，则冷却机构不会有效地工作，这增加了图像投影设备的温度并导致内部零件不能正常工作。为此，存在一种如果检测到图像投影设备倾倒则自动停止投影的技术。

日本特开专利公开No.2008-009136公开了一种用于投影图像的图像投影设备，其中为了提供容易地安装在会议等的桌面上的图形投影设备，以及给在场的所有人投影图像，该设备在围绕图像投影设备主体的多个方向上，将多个图像投影在与图像投影设备的安装表面大致相同的表面上，由此可相互注视的同时进行讨论。该图像投影设备包括作为检测部的内部传感器来检测倾倒，并且当检测到图像投影设备的倾倒时关闭光源的电源来停止输出。

如上所述，根据现有技术中的图像投影设备（其当检测到图像投影设备的倾倒时有效地停止投影），存在在图像投影设备恢复到原始位置后需要花费时间恢复投影的问题。这是因为对于普通的图像投影设备来说，一旦停止投影，就需要时间来重启投影。

考虑到上述现有技术中的问题提出本发明，并且本发明的目的是通过将在图像投影设备倾倒时的图像投影停止时间最小化来提供具有增强的便利性的图像投影设备。

发明内容

为了解决该问题，本发明提供一种用于将图像投影到屏幕上的图像投影设备。该图像投影设备包括：倾倒检测部，用于检测图像投影设备的倾倒；倾倒方向检测部，用于检测图像投影设备倾倒的方向；以及控制部，用于控制图像投影设备，从而如果倾倒检测部检测到图像投影设备倾倒并且由倾倒方向检测部检测到的倾倒方向朝着屏幕，则图像投影设备继续投影图像，同时，如果由倾倒方向检测部检测到的倾倒方向远离屏幕，则图像投影设备停止投影图像。

根据本发明的图像投影设备，通过将图像投影设备倾倒时的图像投影停止时间最小化，来减少恢复投影所需要的等待时间并且由此提高便利性。

附图说明

图1是第一实施例的图像投影设备的外部视图；

图2是说明图像投影设备的布置的示例图；

图3是说明第一实施例的图像投影设备的硬件配置的示例图；

图4是说明第一实施例的图像投影设备的控制系统的功能的示例图；

图5是说明第一实施例的图像投影设备的处理示例的流程图；

图6是说明通过加速度传感器（编号1）确定倾倒的示例图；

图7是说明通过加速度传感器（编号2）确定倾倒的示例图；

图8是第二实施例的图像投影设备的外部视图；

图9是说明第二实施例的图像投影设备的硬件配置的示例图；

图10是说明第二实施例的图像投影设备的控制系统的功能的示例图；

图11是说明第二实施例的图像投影设备的处理示例的流程图；

图12是说明通过照相机单元（编号1）识别人的位置的示例图；

图13是说明通过照相机单元（编号2）识别人的位置的示例图；

附图标记说明

1图像投影设备

101投影光学系统

102光学调制器

103发光光学系统

104灯

105电源

106光学调制器控制单元

107灯控制单元

108电源控制单元

109系统控制单元

110显示设备

111操作面板

112遥控器接收器

113遥控器

114图像信号处理单元

115外部接口

116加速度传感器

117温度传感器

118风扇

119照相机单元

120陀螺仪传感器

121投影控制部

122光学调制器控制部

123灯控制部

124显示控制部

125图像输入部

126倾斜检测部

127人检测部

128角检测部

2投影孔

3操作部

4连接端子

5通风孔

6屏幕

7照相机

8桌子

9讲台

10图像投影设备

11至13人

具体实施方式

以下，将参考附图描述本发明的实施例。注意到是用具有垂直配置的超短聚焦投影仪作为图像投影设备的示例来说明；然而，可用任意的投影仪代替使用。

[基本概念]

现有技术的图像投影设备中，当检测到图像投影设备倾倒时强迫性地停止投影。相反，在本发明中，利用确定投影设备的投影光是否照射到观众来确定是否停止投影。

换句话说，如果图像投影设备倾倒并且图像投影设备的投影光没有照射到观众，则投影光没有照射到观众的眼睛并且由此观众不会感觉到刺眼的强光。因此，在这种情况下，不需要立即停止图像投影。在短时间内，由于冷却机构的问题造成的温度升高并不重要，并且设备不太可能被损坏。通过不停止而连续的进行图像投影，能够仅仅通过将倾倒的图像投影设备恢复到原始位置来继续正常的图像投影。由此，消除需要继续投影的等待时间从而提供便利性。

相比之下，如果投影设备的投影光直接照射到观众，则投影光照射到了观众的眼睛并且由此观众感觉到刺眼的强光。因此，在这种情况下，立即停止图像投影。

此外，即使图像投影设备倾倒并且图像投影设备的投影光没有照射到观众，而长时间的继续图像投影致使由于冷却机构的问题而产生的温度升高，并且设备很大可能被损坏。由此，如果倾倒以后过去的时间到达预定时间或设备的内部温度到达预定温度，则停止图像投影。

[第一实施例]

图1是第一实施例的图像投影设备的外部视图。

本实施例的图像投影设备1通过设备顶部的投影孔发射光从而在屏幕6上投影图像。图像投影设备1具有和普通投影仪相同的投影仪屏幕尺寸，但是其特点在于它要求到投影仪表面的较短距离。实施这种超短距离焦距的技术如日本特开专利公开No.JP2007-316674中所公开的技术。

此外，图像投影设备1的特征还在于它具有垂直配置。垂直配置具有能够减少图像投影设备1的占地面积的优点。

在设备上表面的操作部3包括多个按钮，这些按钮可用于电源的开/关操作、不同设置的操作、输入信号的切换等。

在设备一侧设置有连接端子4和通风孔5。例如计算机、DVD播放器等不同的视频装置的线缆能够连接到连接端子4。此外，通过具有内部风扇的通风孔5与外部交换空气。这样，可冷却箱体内的灯、光学系统。

图2是说明图像投影设备的布置的示例图以及视频会议等的侧视图。

图像投影设备10是用于进行比较而说明的具有普通焦距的投影仪。在普通焦距的情况下，需要将图像投影设备设置在与屏幕6相对远的距离的位置（靠近示例图中桌子8的中心）。相反，由于较短焦距，本实施例的图像投影设备10可设置在靠近屏幕6的位置（在例图中的讲台9上）。

在普通图像投影设备10的情况下，需要在桌子8上预留安装空间。此外，由于讲演者站在屏幕6前进行讲演，因此存在下面的问题：讲演者会感觉到图像投影设备10的投影光的刺眼强光，并且投影光被讲演者的部分身体阻挡，由此部分投影图像是看不到的。此外，由于会议等的与会者围着桌子8坐着，图像投影设备10的热量和噪声会使得与会者感到烦恼。

在图像投影设备1的情况下，图像投影设备1被放置在靠近屏幕6的位置，由此不需要在桌子8上预留安装空间。此外，由于讲演者站在屏幕6前进行讲演，因此讲演者不会感觉到图像投影设备10的投影光的刺眼强光并且阻挡投影光。由于图像投影设备1远离与会者，热量和噪声不会使得与会者感到烦恼。另外，由于图像投影设备1是垂直配置的，因此能减少安装空间。图像投影设备1能有具有进一步增加高度的垂直配置，由此进一步减少安装空间。

然而，这种垂直配置与水平配置相比增加了倾倒的可能性。如果大致区分倾倒的方向，倾倒的方向可是向着屏幕6的方向A或向着桌子8的相反方向B。

如果图像投影设备沿方向B倾倒，则投影光可能会照射到与会者。为此，期望立即停止投影。另一方面，如果图像投影设备沿方向A倾倒，由于投影光照射到墙上，因此不需要立即停止投影。

通常来讲，投影仪在投影停止以后重新投影需要花费时间。为此，就增加用户的便利性而言，最好在必要的情况下继续投影。

然而，如果当图像投影设备1保持倾倒时还继续投影，则设备内部的温度会升高，这导致部件的损坏。由于是基于保证图像投影设备处于正常状态来设计图像投影设备的冷却机构，并且由此在除了正常操作状态之外的状态下冷却机构一般不工作。为此，即使在倾倒的状态还继续投影，也最好是如果倾倒状态持续超过预定时间则停止投影。

图3是说明第一实施例的图像投影设备的硬件配置的示例图。

图形投影设备1包括灯104、发光光学系统103、光学调制器102以及投影光学系统101。从灯104发出的光通过照射光学系统103的镜头和反光镜照射到光学调制器102。光学调制器102由液晶面板和数字微镜设备（DMD）构成，并且能够基于从外部输入的图像信号来执行成像。光学调制器102调制的光通过投影光学系统101的镜头和反光镜投影到屏幕6上（见图1和图2）。

此外，图像投影设备包括对灯104提供电能的电源105、光学调制器102和风扇118等。

控制单元（106、107和108）用于控制光学调制器102、灯104和电源105各自的操作，并由系统控制单元109总体控制控制单元（106、107和108）。

系统控制单元109包括CPU（中央处理器）、存储器等，基于不同的输入信息整体控制图像投影设备1的操作。

通过外部接口115将外部的图像信号输入到图像投影设备1。由图像信号处理单元114和系统控制单元109处理图像信号，并且将指令信号发送到光学调制器控制单元106来影响光学调制器102的操作。

当用户操作图像投影设备1时，用户使用操作面板111或遥控器113。操作面板111上的操作信息被直接发送到系统控制单元109。此外，遥控器113的操作信息通过遥控器接收器112被发送到系统控制单元109。接收到信息的系统控制单元109执行对应于接收到的信息的处理。

另外，用户可通过显示设备110获取图像投影设备的状态。显示设备110包括例如LED（光发射二极管）等。显示设备110根据图像投影设备1的电源的开/关操作、错误产生等从系统控制器接收信息，并且打开或关闭LED来通知用户图像投影设备1的状态。

此外，图像投影设备1包括例如加速度传感器116和温度传感器117等多个传感器。

加速度传感器能够测量图像投影设备1的倾斜。测量到的倾斜的信息被发送到系统控制单元109，该系统控制单元可用于校正投影图像的梯形失真。此外，如果倾斜的角度很大，则可认为图像投影设备倾倒了。可将这个想法应用到倾倒检测中。另外，还可使用能够测量多个轴中的加速度的加速度传感器来检测图像投影设备1倾倒的方向。

温度传感器117能够测量图像投影设备1的温度。测量的温度的信息被发送到系统控制单元109，该系统控制单元可执行例如改变风扇118的每分钟转速或当温度过高时停止投影的控制，来使得图像投影设备1内保持合适的温度。

风扇118用于交换图像投影设备1的外部和内部之间的空气。此外，风扇118控制箱体内空气的流动由此将部件冷却到合适的温度，当温度过高时会损坏部件。

图4是说明第一实施例的图像投影设备的控制系统的功能的示例图。

控制系统包括投影控制部121、光学调制器控制部122、灯控制部123、显示控制部124、图像输入部125以及倾斜检测部126。

投影控制部121基于来自图像输入部125的图像信息来控制图像的投影。此外，投影控制部121基于来自倾斜检测部126的倾斜信息来校正投影图像的梯形失真。

光学调制器控制部122基于从投影控制部121发送来的图像数据来控制光学调制器（见附图3）102的操作。

灯控制器123基于来自投影控制部121的信息来控制光量和灯104的开/关状态。

显示控制部124基于来自投影控制部121的信息来控制显示设备（见附图3）的LED的开/关状态等。

图像输入部125处理来自外部视频装置的图像信号。

倾斜检测部126基于加速度传感器116（见图3）的测量来周期性地检测图像投影设备1的倾斜角度和倾斜方向，并且将检测到的信息发送给投影控制部121。

图5是说明第一实施例的图像投影设备的处理示例的流程图。

当因为图像投影设备1的电源打开或处理重启而开始处理时，投影控制部121基于来自倾斜检测部126的倾斜角度信息检查图像投影设备1是否倾倒（步骤11）。例如，如果倾斜角度变得大于预定角度，则确定为图像投影设备1倾倒。

图6是说明通过加速度传感器（编号1）确定倾倒的示例图。如图6所示，例如，假设加速度传感器116放置在与图像投影设备1成45度倾斜角的位置。加速度传感器116能测量X轴方向的加速度gX和Y轴方向的加速度gY。然后，如下所述，利用加速度值gX和gY可计算倾斜角度θ（从X轴正向到Y轴正向的重力的角度）。

θ=tan^-1(gY/gX)

如果假设当图像投影设备1如图6所示水平设置（θ=45度）时，加速度传感器116的测量具有下述关系：(gX，gY)=（0.707，0.707）。在这个情况下，如果图像投影设备1沿方向A（也即屏幕方向）倾倒从而处于如图7（a）所示的状态（θ=135度），(gX，gY)=（-0.707，0.707）；并且如果图像投影设备1沿方向B（也即屏幕方向相反的方向）倾倒从而处于如图7（b）所示的状态（θ=315度），(gX，gY)=（0.707，-0.707）。

这样，通过测量gX和gY的值，可以检测到图像投影设备1的倾斜角度和倾斜方向。

再次参考图5，如果确定图像投影设备1没有倾倒（步骤11的“否”），则不做特殊处理，并且在经过预定时间后，再次检查图像投影设备1是否倾倒（步骤11）。

如果确定图像投影设备1倾倒（步骤11的“是”），则确定所述图像投影设备是沿着屏幕方向（方向A）或者与屏幕方向相反的方向（方向B）中的哪个方向倾倒（步骤12）

如果所述图像投影设备是沿着屏幕方向倾倒（步骤12的“是”），则确定从确定图像投影设备1倾倒时起是否经过了预定时间（步骤13）。如果图像投影设备1沿着屏幕方向倾倒，则投影光不会照到观众眼睛，并且由此不需要立即停止投影。然而，由于就图像投影设备1的冷却机构来说继续投影并不可靠，因此仍确定是否经过了预定时间。

如果确定还没有经过预定时间（步骤13的“否”），则处理路径返回到检查图像投影设备是否倾倒的检查处理（步骤11）。处理路径返回到检查处理的原因是由于预测到用户将倾倒后的图像投影设备恢复到原始状态。

如果确定所述图像投影设备是沿着屏幕方向的相反方向倾倒（步骤12的“是”）或者尽管图像投影设备沿着屏幕方向倾倒但是已经过去预定时间（步骤13的“是”），则停止投影（步骤14）。特别地，投影控制部121将停止投影的指令发送到光学调制器控制部122、灯控制部123以及显示控制部124。响应于该指令，光学调制器控制部122控制光学调制器102以关闭投影图像。此外，灯控制部123关闭灯104。显示控制部124打开或关闭显示设备110的LED来通知用户由于倾倒而停止了投影。

注意到根据上述的示例，如果图像投影设备1沿着屏幕的方向倾倒，倾倒以后所经过的时间用来确定是继续投影还是停止投影；然而，可能要利用温度传感器117来确定检查图像投影设备1内的温度是否大于预定的值从而确定是继续投影还是停止投影（如果温度不高于预定的值则继续投影，以及如果温度高于预定的值则停止投影）。

[第二实施例]

图8是第二实施例的图像投影设备的外部视图。

本实施例的图像投影设备1包括照相机7。照相机7位于远离屏幕6的一侧并捕获与屏幕6相反方向的场景。此外，图像投影设备1包括陀螺仪传感器120以及加速度传感器116。陀螺仪传感器120能够测量沿垂直轴的角速度。通过这样的布置，能够检测图像投影设备1沿着垂直方向的旋转量以及图像投影设备在屏幕方向的倾斜量。其它配置与图1中的相同。

图9是说明第二实施例的图像投影设备的硬件配置的示例图。

本实施例的图像投影设备1附加地包括照相机单元119和陀螺仪传感器120。照相机单元119包括与照相机7对应的机械部件和电路部件。照相机单元119能够分析捕获的图像来识别人。陀螺仪传感器120测量图像投影设备1沿着垂直方向的角速度以检测图像投影设备1的旋转角。其它配置与图3中的相同。

图10是说明第二实施例的图像投影设备的控制系统的功能的示例图。

本实施例的图像投影设备1附加地包括人检测部127和角检测部128。人检测部127利用照相机7在图像投影过程中周期地执行图像捕获处理。此外，人检测部127分析照相机7捕获的图像来识别人。人检测部127获取人相对于图像投影设备1的位置的信息。角检测部128在图像投影过程中利用陀螺仪传感器120周期地执行测量来确定图像投影设备1是否在旋转。如果图像投影设备在旋转，则测量旋转角度。其它配置与图4中的相同。

图11是说明第二实施例的图像投影设备的处理示例的流程图。

当由于图像投影设备1的电源打开或重启处理而开始处理时，人检测部127基于照相机7获取的信息识别人的位置（步骤21）。

图12是说明通过照相机单元119识别人的位置的示例图，并说明由照相机7捕获的图像的示例。这里，假设有三个人围坐在桌子旁，两个人（11和12）坐在右边（方向D）观看屏幕，以及一个人（13）坐在中间。假设没有人坐在左边（方向C）。

人检测部127处理由照相机7捕获的图像，通过利用人脸（包括眼睛、鼻子、嘴等，在椭圆形轮廓线内的预定范围内）的模式执行模式匹配处理对人进行分析。在此情况下，能在方向D中检测到人11至13。

图13是说明在图12的情况下俯视会议室的示例图；如果图像投影设备1沿着方向D倾倒（这种情况的状态表示为1”），则由于在方向D上存在人，因此希望一检测到倾倒就关闭光。相反，如果图像投影设备1沿着方向C倾倒（这种情况的状态表示为1’），则由于在方向C上不存在人因此不需要立即关闭光。

再次参考图11，投影控制部121基于来自倾斜检测部126的倾斜角信息检查图像投影设备是否倾倒（步骤22）。

如果确定图像投影设备没有倾倒（步骤22的“否”），则不做特殊处理，并且在经过预定时间以后，再次识别人的位置（步骤21）。

如果确定图像投影设备倾倒（步骤22的“是”），则基于来自人检测部127的人的位置信息和来自角检测部128的旋转角信息，确定图像投影设备是否是沿着没有人的方向倾倒（步骤23）。

如果确定图像投影设备是沿着没有人的方向倾倒（步骤23的“是”），则确定从确定图像投影设备倾倒起是否过去了预定的时间（步骤24）。如果图像投影设备1沿着没有人的方向倾倒，则投影光没有照射到观众并且由此不需要立即停止投影。然而，由于就图像投影设备1的冷却机构来说继续投影并不可靠，因此仍确定是否经过了预定的时间。

如果确定还没有经过预定时间（步骤24的“否”），则处理路径返回到检查图像投影设备是否倾倒的检查处理（步骤22）。处理路径返回到检查处理的原因是由于预测到用户将倾倒后的图像投影设备恢复到原始状态。

如果确定所述图像投影设备是沿着有人的相反方向倾倒（步骤23的“否”）或者尽管图像投影设备沿着没有人的方向倾倒但是经过了预定时间（步骤24的“是”），则停止投影（步骤25）。特别地，投影控制部121将停止投影的指令发送到光学调制器控制部122、灯控制部123以及显示控制部124。响应于该指令，光学调制器控制部122控制光学调制器102以关闭投影图像。此外，灯控制部123关闭灯104。显示控制部124打开或关闭显示设备110的LED来通知用户由于倾倒而停止了投影。

注意到根据上述的示例，如果图像投影设备1沿着没有人的方向倾倒，则倾倒以后过去的时间用来确定是继续投影还是停止投影；然而，可能要利用温度传感器117来确定检查图像投影设备1内的温度是否大于预定值从而确定是继续投影还是停止投影（如果温度不高于预定的值则继续投影，以及如果温度高于预定的值则停止投影）。

此外，根据上述的示例，通过分析照相机7捕获的图像检测图像投影设备1周围的人的位置；然而，可利用红外传感器检测人的位置。

[总结]

如上所述，根据本发明的实施例，具有如下优点。

（1）当图像投影设备沿着投影光照射人的方向倾倒时停止图像投影，而当投影光没有照射到人的时候继续图像投影。由此，可将图像投影的中断最小化并且消除恢复投影所需要的等待时间，由此增加便利性。

（2）即使图像投影设备沿着投影光没有照射到人的方向倾倒时，当经过了预定的时间或设备温度达到预定的温度也会停止图像投影。由此，能够防止由于冷却机构不能正常工作而导致的图像投影设备的故障。

（3）上面的实施例可最优地应用到具有垂直配置的超短焦距投影仪中；然而，只要图像投影设备不是固定类型的则都有可能倾倒。在这个意义上，实施例可应用到除了超短焦距投影仪以外的具有垂直配置的图像投影设备中来获取上述效果。

上面描述的本发明的实施例仅是示意性的。本发明并不限于这些实施例，作出的不同的变型和修改都不会背离本发明的范围。本发明不应当解释为被说明书和附图所描述的实施例所限制。

Claims (4)

1.一种图像投影设备，所述图像投影设备用于将图像投影到屏幕上，其特征在于，所述图像投影设备包括：

倾倒检测部，用于检测所述图像投影设备是否倾倒到所述图像投影设备被放置的平台上；

倾倒方向检测部，用于检测所述图像投影设备倾倒的方向是朝向屏幕还是远离屏幕；以及

控制部，用于控制所述图像投影设备，从而在所述倾倒检测部检测到所述图像投影设备的倾倒之后，当所述倾倒方向检测部检测到的倾倒方向朝向屏幕时，则所述图像投影设备继续投影图像；在所述倾倒检测部检测到所述图像投影设备的倾倒之后，当所述倾倒方向检测部检测到的倾倒方向远离屏幕时，则所述图像投影设备停止投影图像。

2.如权利要求1所述的图像投影设备，其中，

所述倾倒方向检测部包括用于检测围绕所述图像投影设备存在的人的位置的检测部，并且所述倾倒方向检测部确定所述图像投影设备是否是沿着朝向所述检测部检测到的人的位置的方向倾倒，

所述控制部通过确定所述图像投影设备沿着除了朝向人的位置的方向之外的方向的倾倒是沿着朝向屏幕的方向的倾倒，以及所述图像投影设备沿着朝向人的位置的方向的倾倒是沿着远离屏幕的方向的倾倒，来执行控制。

3.如权利要求1所述的图像投影设备，其中，

所述控制部在倾倒沿着朝向屏幕的方向的情况下计算在倾倒之后过去的时间，并且如果倾倒之后过去的时间超过预定时间，则停止投影图像。

4.如权利要求1-3中任一项所述的图像投影设备，进一步包括：

温度测量部，用于测量所述图像投影设备内部的温度，

其中，在倾倒沿着朝向屏幕的方向的情况下，如果所述温度测量部测量到的温度超过了预定的值，则所述控制部停止投影图像。