CN107872659A - 投影装置以及投影方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及投影装置及投影方法，投影装置包括：投影部，利用显示元件显示基于所输入的信号的图像，使从光源提供的光在上述显示元件透射或者反射而形成光像，将所形成的光像朝向投影对象进行投影；摄影部，对将由上述投影部投影的图像范围包含在内的区域进行摄影；图像识别部，从通过上述摄影部的摄影得到的图像中识别人物；以及投影控制部，基于上述图像识别部的识别结果，对上述投影部所投影的图像的形态进行变更设定。

Description

投影装置以及投影方法
技术领域
本发明涉及适合在例如演示中使用的投影装置以及投影方法。
背景技术
日本特开2008－292570号公报中提出了如下技术：在具备能够对经由投射透镜投射到屏幕上的投射影像进行摄影的摄影部、并利用该摄影部调整投射影像的焦点的投射型投影仪中，能够提高焦点调整的精度，并且能够简化装置构成。
上述专利文献是对于通过摄影投射范围内的区域的影像来进行投射影像的焦点调整的情况进行了研究的技术。
在具有这种摄影部的投影仪装置中，摄影部被用作以投影的图像为对象、检测其投影状态的方法，摄影部在投影的图像的范围内进行摄影。
然而，近年来，将个人计算机连接于数据投影仪进行演示被广泛地普遍采用。个人计算机中使用的演示用的应用程序的一部分存在具有如下功能者：对应于具有摄影部的投影仪，在投影的幻灯片图像的一端部例如左端部重叠地投影翻页用的操作符记号(“△”“▽”等)，当从摄影部所得到的摄影图像中的异物识别结果识别出在屏幕上对投影图像中的该操作符记号进行了触摸操作时，与该操作符记号对应地进行投影的幻灯片图像的翻页。
在将操作符记号重叠于上述投影画面中的一部分、不直接操作个人计算机而能够执行幻灯片投影时运行的一部分功能的应用程序中，进行演示的人可远离个人计算机地位于幻灯片图像所投影的屏幕的附近。然后，从观看屏幕的人们的角度来看，能够实现更自然且具有说服力的演示。
然而，由于演示的推进的实际情况等，例如由另一不同的人接着进行演示时，当此人位于与投影画面中的操作符记号所在的端部相反的一侧的情况下，就不得不以跨着屏幕上的投影图像而将其遮挡的形式对上述操作符记号进行触摸操作，操作性极差。
本发明鉴于上述的实际情况而完成，其目的在于提供一种能够与成为被投影对象的屏幕附近的人物相应地变更图像的投影形态的投影装置以及投影方法。
发明内容
本发明提供一种投影装置，包括：投影部，利用显示元件显示基于所输入的信号的图像，使从光源提供的光在上述显示元件透射或者反射而形成光像，将所形成的光像朝向投影对象进行投影；摄影部，对将由上述投影部投影的图像范围包含在内的区域进行摄影；图像识别部，从通过上述摄影部的摄影得到的图像中识别人物；以及投影控制部，基于上述图像识别部的识别结果，对上述投影部所投影的图像的形态进行变更设定。
本发明还提供一种投影方法，是如下装置中的投影方法，该装置包括：投影部，利用显示元件显示基于所输入的信号的图像，使从光源提供的光在上述显示元件透射或者反射而形成光像，将所形成的光像朝向投影对象进行投影；摄影部，对将由上述投影部投影的图像范围包含在内的区域进行摄影，其中，该投影方法具有：图像识别工序，从通过上述摄影部的摄影得到的图像中识别人物；以及投影控制工序，基于上述图像识别工序中的识别结果，对上述投影部所投影的图像的形态进行变更设定。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式的投影仪装置的主要是电子电路的功能构成的框图。
图2是表示该实施方式的第1动作例中主要是由CPU执行的处理内容的流程图。
图3A、图3B是例示该实施方式的投影图像附近的人物的位置发生了变化的情况下的重叠图像的位置变化的图。
图4是表示该实施方式的第2动作例中主要是由CPU执行的处理内容的流程图。
图5A、图5B是例示该实施方式的投影图像附近的人物的位置发生了变化的情况下的投影图像的位置变化的图。
图6A、图6B是例示该实施方式的投影图像附近的人物的位置发生了变化的情况下的投影图像的位置变化的图。
具体实施方式
以下，参照附图详细地说明将本发明应用于投影仪装置的情况下的一实施方式。
[构成]
图1是表示本实施方式的投影仪装置10的主要是电子电路的功能构成的框图。在该图中，输入处理部21例如由管脚插口(RCA)类型的视频输入端子、D－sub15类型的RGB输入端子、HDMI(注册商标)(High－Definition Multimedia Interface)端子、USB(Universal Serial Bus)端子等构成。被输入到输入处理部21或存储于USB存储器而被选择性地读出的、各种规格的模拟或者数字的图像信号，在由输入处理部21根据需要而数字化之后，经由系统总线SB送到投影图像驱动部22。投影系统(投影部)22～27包含投影图像驱动部22、微镜元件23、光源部24、反射镜25、投影透镜部26、以及透镜马达(M)27。
上述投影图像驱动部22对应于送来的图像数据，通过将与规定格式相应的帧率、例如输入的图像数据是60[Hz]的话则为120[帧/秒]、颜色成分的分割数、以及显示灰度等级数进行了乘法运算而成的更高速的分时驱动，对作为显示元件的微镜元件23进行显示驱动。
微镜元件23使呈阵列状地排列有多个、例如横向1280像素×纵向960像素(纵横比4：3)的微小反射镜的各倾斜角度分别高速地进行开/关动作而进行显示动作，从而利用其反射光形成光像。
另一方面，从光源部24以分时方式循环地射出R、G、B的原色光。光源部24具有作为半导体发光元件的LED，以分时方式反复地射出R、G、B的原色光。光源部24所具有的LED，作为广义上的LED，也可以包含LD(半导体激光)或有机EL元件。来自该光源部24的原色光在反射镜25上全反射而照射到上述微镜元件23。
然后，由微镜元件23的反射光形成有光像，所形成的光像经由投影透镜部26向外部投射而被显示。
上述投影透镜部26在内部的透镜光学系统中包含有用于移动聚焦位置的聚焦透镜、以及用于使变焦(投影)视角可变的变焦透镜，这些各透镜被透镜马达(M)27经由未图示的齿轮机构选择性地驱动沿着光轴方向的位置。
另一方面，本发明设有对上述投影透镜部26中的投射方向进行摄影的摄影部IM。该摄影部IM具有摄影透镜部28。该摄影透镜部28包含有用于使摄影视角可变的变焦透镜、以及用于移动聚焦位置的聚焦透镜，并具有比将上述投影透镜部26设为最大广角时射出的投影视角大的摄影视角、例如大致2倍的摄影视角，以便能够对上述投影系统所投影的图像也包含周围的人物在内地进行摄影。向摄影透镜部28入光的外部的光像在作为固体摄像元件的CMOS图像传感器29上成像。
通过在CMOS图像传感器29上的成像而得到的图像信号在被A/D转换器30数字化之后送至摄影图像处理部31。
该摄影图像处理部31对上述CMOS图像传感器29进行扫描驱动而执行摄影动作，通过对摄影得到的图像数据进行的轮廓提取及图案匹配等图像识别处理，实施人物的轮廓和其中的头部的识别处理。除此之外，摄影图像处理部31驱动用于使上述摄影透镜部28的聚焦透镜位置移动的透镜马达(M)32。
上述各电路的动作全部由CPU33来控制。该CPU33与主存储器34以及程序存储器35直接连接。主存储器34例如由SRAM构成，作为CPU33的工作存储器发挥功能。程序存储器35由能够电改写的非易失性存储器、例如闪速ROM构成，对CPU33所执行的动作程序、在成为基础的图像上重叠的OSD(On Screen Display)用图像等各种标准数据等进行存储。
CPU33读取存储于上述程序存储器35的动作程序或标准数据等，在使其展开而存储于主存储器34之后执行该程序，由此统一地控制该投影仪装置10。
上述CPU33根据来自操作部36的操作信号执行各种投影动作。该操作部36包含有接收来自在投影仪装置10的主体壳体配设的操作键或者未图示的该投影仪装置10专用的遥控器的红外线调制信号的受光部，受理键操作信号，将与所受理的键操作信号相对应的信号向向上述CPU33送出。
上述CPU33还经由上述系统总线SB而与声音处理部37、3轴加速度传感器38连接。
声音处理部37具备PCM音源等音源电路，将在投影动作时被提供的声音信号模拟化，驱动扬声器部39而发音，或根据需要而产生蜂鸣音等。
3轴加速度传感器38是对相互正交的3轴方向的加速度进行检测的传感器，根据该3轴加速度传感器38的检测输出计算重力加速度的方向，由此能够判断该投影仪装置10正以何种姿势进行投影动作。
具体而言，3轴加速度传感器38根据投影仪装置10的投影部22～27的绕投影光轴的加速度，检测出投影仪装置10的设置姿势。另外，使用由3轴加速度传感器38检测出的姿势角度，能够执行设想为投影对象的屏幕面为铅垂或者水平的情况下的梯形校正处理。
或者，在该投影仪装置10由未图示的悬吊件以壳体的底面朝上(天花板面侧)的方式安装固定于室内的天花板面等的情况下，也能够通过3轴加速度传感器38所检测的姿势角度来识别其状态，能够投影上下正确的图像。
[第1动作例]
接着，对上述实施方式的第1动作例进行说明。
在此，说明通过投影仪装置10所具有的固有功能来进行演示模式下的动作的情况，该演示模式中投影以被输入到输入处理部21且基于演示程序用幻灯片图像信号的图像为基础、重叠有用于进行幻灯片的翻页操作或暂停等操作的操作符记号组的图像而得到的合成图像。
图2是表示主要由CPU33执行的、演示模式时的投影处理的内容的流程图。在处理最初，CPU33对于从输入处理部21输入的图像数据，根据在该时刻设定的方向(如果是刚开始投影仪装置10的投影动作之后则是在结束了前次投影动作的时刻设定的方向)，由投影图像驱动部22制作重叠了操作符组的图像的合成图像数据，并利用上述投影系统22～27投影该合成图像(步骤S101)。
同时，CPU33使摄影部IM对以投影系统22～27正投影着的图像为中心的周围的图像进行摄影(步骤S102)。
此时，在摄影部IM中，对应于投影透镜部26中的变焦透镜的位置，摄影透镜部28的变焦透镜以成为该时刻的投影视角的大致2倍的摄影视角的方式被摄影图像处理部31使用透镜马达32进行了调整，除此之外，对应于投影透镜部26中的聚焦透镜的位置，摄影透镜部28的聚焦透镜的位置以将该时刻的投影距离包含在内地从演示者跟前侧起成为对焦范围的方式被摄影图像处理部31使用透镜马达32进行了调整。
在摄影部IM中，对在CPU33的控制下得到的摄影图像进行包括轮廓提取处理及图案匹配处理的图像识别处理，提取正投影着的图像的位置、存在于正投影着的图像周围的人物整体的轮廓、以及该人物是否正用手指触摸投影图像的一端(步骤S103)。
CPU33使用该图像识别结果，判断提取到的人物的位置与前次的投影时相比是否发生了变化(步骤S104)。
在此，在由于提取到的人物处于规定的范围内而判断为人物的位置与前次的投影时相比未发生变化的情况下(步骤S104为否)，CPU33接下来判断提取到的人物是否正用手指触摸投影图像的一端(步骤S105)。
在此，在判断为该人物未用手指触摸投影图像的一端的情况下(步骤S105为否)，CPU33返回从上述步骤S101起的处理，保持原样地继续进行投影动作。
图3A是例示演示用的幻灯片图像被从投影仪装置10朝向屏幕TS投影、演示者PR站在其左侧进行讲解的状态的图。如图3A所示，示出了在正投影着的图像的演示者PR所存在的左端侧重叠有用于指示幻灯片图像的翻页等的操作符记号组CT的图像而进行合成投影的状态。
在上述步骤S104中，在由于提取到的人物处于与前次的投影时不同的范围而判断为人物的位置与前次的投影时相比发生了变化的情况下(步骤S104为是)，CPU33重新对投影图像驱动部22指示以使图像中的操作符记号组CT的位置成为与提取到的人物的位置对应的投影位置的方式改变配置的变更设定(步骤S106)，然后返回从上述步骤S101起的处理。
图3B是例示从图3A的状态起演示者PR向投影图像的右侧移动而继续进行演示的状态的图。如图3B所示，示出了用于指示幻灯片图像的翻页等的操作符记号组CT的图像移动到投影的图像中的演示者PR所存在的右端侧并重叠于此而进行合成投影的状态。
此外，在上述步骤S105中判断为从摄影图像提取到的人物用手指触摸了投影图像的一端的情况下(步骤S105为是)，CPU33对该触摸的位置的操作符进行判断，根据其判断结果，对从输入处理部21输入的幻灯片图像数据进行变更设定的处理，使投影图像变更为适当的图像之后(步骤S107)，返回到从上述步骤S101起的处理。
这样，在位于正投影着的图像的附近的人物的位置发生了变化的情况下，对应于其移动后的位置，追随在投影图像中重叠而合成投影的图像的位置，因此特别是如操作符记号组CT那样具有供人物操作的功能的情况下，能够维持可不遮盖投影图像地使操作继续的环境。
[第2动作例]
接着，对上述实施方式的第2动作例进行说明。
另外，在动作例中说明如下情况：上述微镜元件23的像素构成如上述那样，是横向1280像素×纵向960像素、纵横比为4：3的构成，而从输入处理部21输入的图像数据是投影出纵横比为16：9的图像的数据。
在这样的情况下，如果是通常的投影模式，则将由微镜元件23形成的光像的上端侧以及下端侧的规定的范围均设定成不进行投影的黑图像。
在本动作例中，对该投影仪装置10进行演示模式时的动作进行说明。
图4是表示主要由CPU33执行的、演示模式时的投影处理的内容的流程图。在处理最初，CPU33对从输入处理部21输入的图像数据，根据在该时刻设定的微镜元件23的范围(如果是刚开始投影仪装置10的投影动作之后，则是在结束了前次投影动作的时刻设定的范围)，由投影图像驱动部22执行微镜元件23中的显示动作，从而通过上述投影系统22～27投影该图像(步骤S201)。
同时，CPU33使摄影部IM对以投影系统22～27正投影着的图像为中心的周围的图像进行摄影(步骤S202)。
此时，在摄影部IM中，对应于投影透镜部26中的变焦透镜的位置，摄影透镜部28的变焦透镜以成为该时刻的投影视角的大致2倍的摄影视角的方式被摄影图像处理部31使用透镜马达32进行了调整，除此之外，对应于投影透镜部26中的聚焦透镜的位置，摄影透镜部28的聚焦透镜的位置以将该时刻的投影距离包含在内地从演示者跟前侧起成为对焦范围的方式被摄影图像处理部31使用透镜马达32进行了调整。
在摄影部IM中，对在CPU33的控制下得到的摄影图像进行包括轮廓提取处理及图案匹配处理的图像识别处理，提取正投影着的图像的位置和存在于正投影着的图像周围的人物整体的轮廓(步骤S203)。
CPU33使用该图像识别结果，判断提取到的人物的位置与前次的投影时相比是否发生了变化(步骤S204)。
在此，在判断为提取到的人物的位置与前次的投影时相比未发生变化的情况下(步骤S204为否)，CPU33返回从上述步骤S201起的处理，保持原样地继续进行投影动作。
图5A是例示演示用的幻灯片图像被从投影仪装置10偏靠屏幕上的可投影范围PA的上侧地投影、演示者PR站在可投影范围PA的右侧进行讲解的状态的图。
如图5A所示，与可投影范围PA相比，演示者PR的身高相对更高，演示者PR的头部位于比可投影范围PA的上端更高的位置的情况下，CPU33指示投影图像驱动部22偏靠微镜元件23的像素构成的上端侧地显示图像、而在下端侧设定不进行投影的黑图像区域，使投影系统22～27执行投影。
在上述步骤S204中判断为提取到的人物的位置与前次的投影时相比发生了变化的情况下(步骤S204为是)，CPU33重新对投影图像驱动部22指示与该提取到的人物的位置、特别是整体的轮廓中的头部的位置对应地改变投影范围PA中的投影图像的位置的变更设定后(步骤S205)，返回从上述步骤S201起的处理。
图5B是例示从图5A的状态起、更换演示者PR而继续进行演示的状态的图。如图5B所示，与可投影范围PA相比，演示者PR的身高相对更低，新的演示者PR的头部变化到比可投影范围PA的上端更靠近中央的位置的情况下，CPU33指示投影图像驱动部22偏靠微镜元件23的像素构成的下端侧地显示图像、而在上端侧设定不进行投影的黑图像区域，使投影系统22～27执行投影。
这样，在本动作例中，与演示者PR的位置、特别是从人物整体的轮廓识别出的头部的位置相对应地进行控制在可投影范围PA的纵横比与实际投影的图像的纵横比不同的情况下设定的黑区域的位置。
因此，在演示者PR目视确认投影到屏幕上的可投影范围PA内的图像的情况下，能够将使头部上下动的角度抑制成最小，能够提供更自然的演示环境。
另外，在上述动作例中说明了微镜元件23的像素构成如上述那样是横1280像素×纵960像素、纵横比为4：3的构成、而从输入处理部21输入的图像数据是投影出纵横比为16：9的图像的数据的情况，关于相反地、微镜元件23的像素构成的纵横比为16：9、而从输入处理部21输入的图像数据是投影出纵横比为4：3的图像的数据的情况，也简单地加以说明。
在这样的情况下，如果是通常的投影模式，则将由微镜元件23形成的光像的左端侧以及右端侧的各自的规定范围均设定成不进行投影的黑图像。
在本动作例中，进行图6A、图6B所示的那种投影控制。
图6A是例示演示用的幻灯片图像被从投影仪装置10偏靠屏幕上的可投影范围PA的左侧地投影、演示者PR站在可投影范围PA的左侧进行讲解的状态的图。
如图6A所示，演示者PR位于可投影范围PA的左右的一方侧、离开可投影范围PA的位置，因此CPU33对投影图像驱动部22指示偏靠微镜元件23的像素构成的左端侧地显示图像、在右端侧设定不进行投影的黑图像区域，使投影系统22～27执行投影。
相反，图6B是例示演示用的幻灯片图像被从投影仪装置10偏靠屏幕上的可投影范围PA的右侧地投影、演示者PR站在可投影范围PA的右侧进行讲解的状态的图。
如图6B所示，演示者PR位于可投影范围PA的左右的一方侧、离开可投影范围PA的位置，因此CPU33对投影图像驱动部22指示偏靠微镜元件23的像素构成的右端侧地显示图像、在左端侧设定不进行投影的黑图像区域，使投影系统22～27执行投影。
这样，在可投影的范围与实际投影的图像之间彼此的纵横比不同、必须在某处设定不进行投影的黑图像区域的情况下，根据位于投影图像附近的人物的位置、或该人物的头部的高度等自动地设定黑图像区域的配置，能够实现更自然的图像投影。
如以上详细叙述，根据本实施方式，能够与成为被投影对象的屏幕的附近的人物所存在的方向相应地变更图像的投影形态。
另外，在上述实施方式中，说明了投影仪装置为使用半导体发光元件的DLP(注册商标)方式的投影仪的情况，但本发明并不限定投影方式及光源的发光元件等，也同样能够应用于使用高压水银灯作为发光元件、使用透射式的彩色液晶面板作为显示元件的投影仪等。
此外，本发明不限于上述实施方式，能够在实施阶段在不脱离其宗旨的范围内进行各种变形。另外，也可以将上述实施方式中执行的功能尽可能适当组合来实施。在上述实施方式中包括各种阶段，通过基于公开的多个构成要件的适当组合而获得各种发明。例如，即使从实施方式所示的全部构成要件中删除几个构成要件，只要能得到效果，那么删除了该构成要件的构成也可以提炼为发明。

Claims (6)

1.一种投影装置，其中，包括：
投影部，利用显示元件显示基于所输入的信号的图像，使从光源提供的光在上述显示元件透射或者反射而形成光像，将所形成的光像朝向投影对象进行投影；
摄影部，对将由上述投影部投影的图像范围包含在内的区域进行摄影；
图像识别部，从通过上述摄影部的摄影得到的图像中识别人物；以及
投影控制部，基于上述图像识别部的识别结果，对上述投影部所投影的图像的形态进行变更设定。
2.根据权利要求1所述的投影装置，其中，
上述投影控制部基于由上述图像识别部识别出的人物的位置，对上述投影部所投影的图像的形态进行变更设定。
3.根据权利要求2所述的投影装置，其中，
上述投影部对在成为基础的图像的一部分上重叠了其他图像的合成图像进行投影，
上述投影控制部基于由上述图像识别部识别出的人物的位置，对上述投影部所投影的合成图像中的重叠图像的位置进行变更设定。
4.根据权利要求2所述的投影装置，其中，
基于上述输入的信号的图像与上述显示元件所能够显示的图像之间纵横比不同，
上述投影控制部根据由上述图像识别部识别出的人物的位置、基于上述输入的信号的图像的纵横比、以及上述显示元件所能够显示的图像的纵横比，对上述投影部所投影的图像的形态进行变更设定。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的投影装置，其中，
上述图像识别部识别由上述图像识别部识别出的人物的头部位置、人物整体的轮廓、以及与上述投影部所投影的图像范围之间的位置关系中的至少一个。
6.一种投影方法，是如下装置中的投影方法，该装置包括：投影部，利用显示元件显示基于所输入的信号的图像，使从光源提供的光在上述显示元件透射或者反射而形成光像，将所形成的光像朝向投影对象进行投影；摄影部，对将由上述投影部投影的图像范围包含在内的区域进行摄影，其中，该投影方法具有：
图像识别工序，从通过上述摄影部的摄影得到的图像中识别人物；以及
投影控制工序，基于上述图像识别工序中的识别结果，对上述投影部所投影的图像的形态进行变更设定。
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