CN110235440B - 投影系统及投影方法 - Google Patents

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CN110235440B CN201880008870.XA CN201880008870A CN110235440B CN 110235440 B CN110235440 B CN 110235440B CN 201880008870 A CN201880008870 A CN 201880008870A CN 110235440 B CN110235440 B CN 110235440B
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Abstract

本发明提供根据用户的位置来对投影图像进行校正的技术。尤其，根据用户的位置来使投影位置移动，据此对每个用户而言能够将图像显示于易于观看的位置。本发明的投影系统具备：检测部，用于检测利用隔间的用户的位置；图像投影部，将图像投影到在每个上述隔间中确定的被投影面上；移动控制部，根据上述用户的位置来使投影位置移动；以及校正部，根据上述用户的位置而对上述图像的失真进行校正。

Description

投影系统及投影方法
技术领域
本发明涉及投影系统及投影方法。
背景技术
近年来，利用平板显示器(Flat Panel Display)、投影仪等来显示如影像等的信息的广告介质、即所谓的数字化标牌(digital signage)日益普及(例如，专利文献1)。与纸质介质相比，数字化标牌更容易更新显示内容，并且具有在一个显示器上周期性地切换显示多种类型的显示内容或者通过通信线路分发数据而同时更新多个显示器的显示的优点。
(现有技术文献)
(专利文献)
专利文献1：日本特开2009-289128号公报
发明内容
(发明所要解决的问题)
通常，数字化标牌设置在很多人可看到的地方，如车站、机场、购物中心等，但随着近年来的普及，渐渐配置在各种场所，还提出设置在洗手间隔间内。
然而，当在洗手间隔间内的有限空间设置数字化标牌时，难以设置大型平板显示器。此外，若将显示器设置在用户的手容易触及的位置的话，则有可能被破坏或带走。因此，想到将投影仪设置于如天花板等的较高位置，以使从该投影仪向洗手间隔间的内壁进行投影的结构。但是，若将投影仪设置于上方且对作为被投影面的隔间内壁斜向投影的话，则会导致投影图像失真，因此需要根据该投影角度来校正失真。但是，此时所需的校正量是根据观看图像的用户的位置而不同，因此存在统一进行校正也无法实现恰当的显示的问题。
于是，本发明的目的在于，提供根据用户的位置来对投影图像进行校正的技术。
(解决问题所采用的措施)
为了解决上述问题，本发明的投影系统具备：检测部，用于检测利用隔间的用户的位置；图像投影部，将图像投影到在每个上述隔间中确定的被投影面上；以及校正部，根据上述用户的位置而对上述图像的失真进行校正。
上述投影系统具备移动控制部，其根据上述用户的位置来使投影位置移动，上述校正部根据上述投影位置来对投影于上述投影位置的上述图像进行校正。
在上述投影系统中，上述检测部作为上述用户的位置来求出上述用户的视点位置，上述移动控制部根据上述视点位置来使上述投影位置移动。
在上述投影系统中，上述图像投影部设置于上述隔间的上部，在上述用户进入到上述隔间并关闭该隔间的出入口的门的情况下，上述图像投影部将上述门的内壁作为上述被投影面来投影上述图像，在上述用户打开门并退出的情况下，上述图像投影部通过上述出入口将上述图像从上述隔间的上部投影到地板面，并将该地板面作为上述被投影面。
在上述投影系统中，在上述隔间设置有便器，在上述用户未就座于上述便器上的情况下，将上述便器作为上述被投影面。
上述投影系统还可具备：动作检测部，用于检测上述用户的操作；姿态判定部，用于判定上述用户的动作是否对应于规定的姿态；以及图像控制部，在上述用户的动作对应于上述姿态的情况下，根据该姿态来控制投影的上述图像。
为了解决上述问题，通过计算机来执行本发明的投影方法的以下步骤：通过检测部来检测利用隔间的用户的位置的步骤；通过图像投影部来将图像投影到每个上述隔间中确定的被投影面的步骤；以及根据上述用户的位置而对上述图像的失真进行校正步骤。
在上述投影方法中，还可执行根据上述用户的位置来使投影位置移动的步骤，在进行上述校正的步骤中，还可根据上述投影位置来对投影到上述投影位置的上述图像进行校正。
在上述投影方法中，上述检测部作为上述用户的位置求出上述用户的视点位置，并根据该视点位置来使上述投影位置移动。
在上述投影方法中，上述图像投影部设置于上述隔间的上部，在上述用户进入到上述隔间并关闭该隔间的出入口的门的情况下，上述图像投影部可将上述门的内壁作为上述被投影面来投影上述图像，在上述用户打开门并退出的情况下，上述图像投影部可通过上述出入口将上述图像从上述隔间的上部投影到地板面，并将该地板面作为上述被投影面。
在上述投影方法中，在上述隔间设置有便器，在上述用户未就座于上述便器上的情况下，可将上述便器作为上述被投影面。
在上述投影方法中，还可执行如下步骤：检测上述用户的操作的步骤；判定上述用户的动作是否对应于规定的姿态的步骤；以及在上述用户的动作对应于上述姿态的情况下，根据该姿态来控制投影的上述图像的步骤。
此外，本发明还可以为用于在计算机中执行上述投影方法的程序。
(发明的效果)
根据本发明，可提供根据用户的位置来对投影图像进行校正的技术。
附图说明
图1为示出实施方式1的投影系统的结构的图。
图2为示出具备投影系统的设施的示例的图。
图3为示出洗手间设施的示例的图。
图4为示出设置在洗手间设施中的隔间的立体图。
图5为示出隔间的俯视图。
图6为示出隔间的主视图。
图7为示出将门设置成铰链门的隔间的图。
图8为示出将门设置成推拉门的隔间的图。
图9为示出控制器的示例的图。
图10为示出计算机的示例的装置结构图。
图11为投影仪的简要结构图。
图12为校正投影图像的失真的方法的说明图。
图13为实施方式1的投影方法的说明图。
图14为示出实施方式2的结构的图。
图15为示出用于检测用户的姿态的传感器的配置例的图。
图16为示出实施方式3中的投影方法的图。
图17为示出投影到便器上的图像的示例的图。
图18为示出实施方式3中的投影方法的图。
图19为示出投影到地板面上的图像的示例的图。
图20为示出用于检测靠近隔间的用户的传感器的配置例的图。
具体实施方式
(实施方式1)
以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。此外，实施方式为本发明的一个例子，本发明的结构并不限定于以下的示例。
图1为示出本实施方式1的投影系统的结构的图，图2为示出具有投影系统的设施的示例的图。本实施方式的投影系统100为将图像投影到用户主要单独使用的隔间的墙壁或地板面等的被投影面，并向用户显示如广告等的图像的系统。投影系统100具有检测部46、投影仪(图像投影部)1、控制装置3及中继装置6。在图2的示例中，在建筑物的每个楼层上设置有多个隔间14，并且与该多个隔间14相连接的控制装置3设置在每个楼层。此外，每个楼层的控制装置3与中继装置6相连接，中继装置6通过如互联网等的网络5而与内容服务器2相连接。
内容服务器2定期向投影系统100传输内容或者根据来自投影系统100的请求而传输内容。投影系统100的中继装置6接收从内容服务器2传输到的内容，并向每个楼层的控制装置3发送。控制装置3与设置在各隔间14的检测部46及投影仪1相连接，基于上述内容的图像利用投影仪1而投影到对应于被检测部46检测到的用户的位置的投影位置。
隔间14为例如具有便器41且供公众在如百货商店等的商业设施或车站中利用的洗手间隔间。图3为示出洗手间设施10的示例的图，图4为示出设置在洗手间设施10的隔间14的立体图，图5为示出隔间14的俯视图，图6为示出隔间14的主视图，图7为示出将门9设置成铰链门的隔间14的图，图8为示出将门9设置成推拉门的隔间14的图。
如图3所示，洗手间设施10分为例如女性用洗手间设施101、男性用洗手间设施102及多功能洗手间设施103。女性用洗手间设施101及男性用洗手间设施102中设置有多个隔间14。图3的多功能洗手间设施103示出了由一个隔间14形成的示例，但多功能洗手间设施103还可具有多个隔间14。其中，隔间14是指由门、墙壁等包围且设置有通常能够仅一人使用的洗手间设备7的空间。此外，隔间14并不严格限定于仅一人使用，看护人员或婴幼儿也可与用户一同进入。
隔间14具有包围三面的左右一对侧壁14L、14R及后壁14B以及用于开闭隔间14的出入口4的门9。四面由侧壁14L、14R及后壁14B以及门9围绕而成的隔间14中设置有便器41。围绕隔间14的墙壁14L、14R、14B及门9可具有从地板面14F至天花板面14C的高度，但在本实施方式中，如图6所示，左右侧壁14L、14R及门9与天花板面14C之间设置有空间，以便可实现空气的流通。
在这里，左右是指，从洗手间的外侧面向出入口4时的左侧及右侧，前后是指，就座于便器41上时的前方及后方，上下是指，天花板面14C侧及便器41的设置面(地板面)14F侧。
左右侧壁14L、14R为后部呈平面状且前部呈二次曲面状的板材，使得横截面呈“J”字形，即，左右侧壁14L、14R的横截面的一侧呈直线状而另一侧呈弯曲线状(参照图4、图5)。此外，当存在相邻的隔间14时，左侧壁14L可兼作隔间14的左侧相邻的另一隔间14的右侧壁14R，右侧壁14R可兼作隔间14的右侧相邻的另一隔间14的左侧壁14L。
右侧壁14R的内侧上部设置有导轨8(参照图4)。导轨8一端保持在该右侧壁14R，经由出入口4的上部，另一端固定设置于左侧壁14L。此外，虽然在图4中省略，但兼作左侧相邻的隔间14的右侧壁的左侧壁14L的隔间14内侧也设置有导轨8。此外，右侧壁14R的前端上部的导轨8附近设置有门驱动单元63。门9以垂悬的状态设置于该导轨8上，在门驱动单元63的作用下门9沿着导轨8移动来开闭出入口4。此外，导轨8设置有锁91，门驱动单元63的作用下伴随着门9的驱动而控制锁91的上锁/解锁。
在门9的左侧端部的内部面具有门9的开闭按钮，并设置有与门驱动单元63电连接的操作面板61。当通过用户的操作而操作面板61的关闭按钮被按下时，门驱动单元63对门9进行驱动而使其关闭，在门9的左端与左侧壁14L相抵接的状态下使锁91与门9配合来上锁，以此防止门被打开。
当操作面板61的打开按钮被按下时，门驱动单元63驱动锁91而解除与门9之间的配合来进行解锁，并向打开方向对门9进行驱动。锁91的结构不限定于设置在导轨8上而与门9相配合的结构，还可以为设置在该左侧壁14L或右侧壁14R、地板面14F等上并通过与门9相配合来防止门被打开的结构。
此外，反之，还可以采用设置在门9上且通过与导轨8或左侧壁14L、右侧壁14R、地板面14F等相配合来防止门被打开的结构。此外，在本例中，在关上门9时锁91被上锁而门9不会被打开，但是，只要是所关闭的门9难以从外侧打开的结构、例如即使别人为了打开门9而手动施力，驱动单元63的齿轮也不旋转而门9不移动的结构的话，可省略锁9。像这样，用于开闭门9的操作面板61设置在隔间14内，因此，在门9被关闭的状态下，操作了操作面板61的用户存在于隔间14内。
此外，用户使用后打开门9而从隔间14退出之后，下一个用户进入并关闭门9为止的期间，门9处于被打开的状态。因此，还可以根据门9的开闭状态，在门9处于关闭的情况下，检测为用户位于隔间14内，在门9处于打开的情况下，检测为用户不在隔间14内。
此外，就门9的开闭状态而言，例如，门驱动单元63具备用于检测门9的位置的传感器(开闭传感器)，可以利用该开闭传感器来检测门9处于关闭的位置还是处于打开的位置，还可以根据基于门驱动单元63的门9的驱动历史来检测门9是否关闭着或者打开着。
此外，在图4～图6中，示出了使用了旋转式的门9的洗手间隔间的示例，但不限定于此，如图7所示，门9还可以为铰链门的结构，或者如图8所示，门9还可以为推拉门结构。
图7所示的隔间14由左右一对侧壁14L、14R及后壁14B三侧包围，在该前部面的左侧设置有左前壁141L，在前部面的右侧设置有右前壁141R，该左前壁141L与右前壁141R之间的开口成为出入口4。此外，在右前壁141R的左端通过铰链(未图示)而以可摆动的方式安装有门9。门9的铰链侧上部设置有门驱动单元63，在该门驱动单元63的作用下门9被开闭驱动。例如，门驱动单元63以铰链作为中心轴使门9的门边9A向内侧转动而使出入口4成为打开的状态，反之，门边9A搭在左前壁141L的右端为止转动而成为关闭的状态。
在左前壁141L的内侧设置有用于操作基于门驱动单元63的开闭的操作面板61。
此外，在左前壁141L和右前壁141R的上端架设置有上框142，该上框142设置有锁91。锁91在门驱动单元63的作用下伴随着门9的开闭而被驱动，当门9被关闭时，通过与门9相配合来进行上锁，从而防止门被打开。
图8所示的隔间14由侧壁14L、14R及后壁14B三侧包围，左前壁141L设置在该前部面的左侧，该左前壁141L与右侧壁14R的前端之间的开口成为出入口4。此外，在左前壁141L和右侧壁14R的上部设置有导轨8，门驱动单元63沿着该导轨8设置。门9以垂悬状态设置于该导轨8，在门驱动单元63的作用下门9沿着导轨8进行移动而开闭出入口4。此外，导轨8设置有锁91，在门驱动单元63的作用下锁91的上锁/解锁伴随着门9的驱动而被控制。例如，当门9关闭时，通过与门9相配合来进行上锁，从而防止门被打开。
在右侧壁14R的门9附近设置有用于操作基于门驱动单元63的开闭的操作面板61。
返回图1，隔间14具备诸如便器41、座圈装置42、控制器43、操作面板61等的洗手间设备7、检测部46、投影仪1。
座圈装置42设置在西式便器41之上，并且具有对用户就座的座圈面进行加热的功能、喷射温水而清洗用户的肛门或局部的清洗功能。此外，座圈装置42具备用于检测用户是否就座的就座传感器421，根据该就座传感器421的检测结果来进行如下的控制：即，在检测出用户的就座之后经过规定时间后未检测到就座的情况下，也就是说在判定为用户解完手之后站起来的情况下排放用于清洗座圈的洗涤水的控制或者在用户未就座的情况下降低座圈面的温度而进入省电模式的控制等。此外，便器41不限于西式，还可以为日式，在设置有日式的便器41的情况下，座圈装置42被省略。在这种情况下，利用人体传感器等来检测用户跨坐在日式的便器41上的解手姿态，并将这个作为用户就座而检测也可。
如图9所示，控制器43具有进行座圈装置42的温度设定、清洗位置的设定等的操作的操作部431。此外，控制器43具有显示部432、扬声器433。
显示部432除了显示座圈的设定温度、清洗用的温水温度、清洗位置之外，还显示从控制装置3接收到的信息等。
扬声器433用于输出对操作部431进行操作时的操作音、模拟冲洗便器的冲洗水流淌的模拟音、与投影到被投影面上的图像一同构成内容的声音等。
检测部46为用于检测隔间14内的用户的位置的传感器。检测部46为利用例如红外线、无线电波、超声波等来检测用户的存在的传感器。检测部46可以为感测用户所发射的红外线而检测用户的存在的无源型的传感器，还可以为从发射器发射红外线、无线电波、超声波，在该红外线、无线电波、超声波被用户遮挡或反射而发生变化情况下，用接收器捕获该变化而检测用户的存在的有源型传感器。
尤其，在本实施方式中，位于各个隔间14的上方的天花板面14C设置有源型的距离传感器460，向便器41传输红外线等的信号光，并根据接收到被隔间内的物体反射的反射光为止的时间、位置敏感探测器(PSD，Position Sensitive Detector)接收到反射波时的接收光位置，通过三角测量来检测至上述物体的距离。
如图6所示，在用户不存在于隔间14内的状态下，在传感器460与便器41之间不存在遮挡传输波的物体，因此传感器460检测至便器41的距离。另一方面，在用户就座于便器41的状态下，传输波被用户反射，因此传感器460检测至用户的距离。从地板面14F与传感器460之间的距离(高度)减去用传感器460检测到的至用户的距离，据此求得用户的高度信息。通常，用户的最高部位为头部，因此从该用户的高度信息往下规定距离(例如，10cm)的位置作为视点位置来求出。此外，设置多个传感器460，不仅求出对便器41的正上方的距离，还可以将传输波朝向便器41的周围传输并求出对便器41的周围的距离，其中，将最靠近于传感器460的位置、即将用户的高度信息之中的最高位置设定为用户的头部的位置。
此外，用于检测用户的高度信息的检测部不限定于距离传感器，也可以在天花板面14C设置投光器，向隔间内投影由红外线形成的规定图案，并利用照相机拍摄投影到隔间内的物体上的图案，对该规定图案与投影到物体上的图案进行比较，并根据它们的差异而求出至存在于便器41上的物体的距离、即该物体的高度信息。
进而，还可利用飞行时间(ToF)测距图像传感器来求出至存在于便器41上的物体的距离、即该物体的高度信息。在这种情况下，将人体的形状作为标准图案来存储，并通过图案匹配来将与该标准图案相匹配的物体确定为用户，其中，可通过识别与标准图案的头部相匹配的部位来求出头部的高度、视点位置。
此外，检测部46还可使用其它设备的传感器。作为检测部46，还可使用例如座圈装置42的就座传感器421、检测用户进入隔间14之后使照明、空调、除臭器等工作的传感器(未图示)。此外，还可将操作面板61、门驱动单元63作为检测部46来使用。
控制装置3为从内容服务器2接收内容并进行使投影仪1投影该内容的图像的控制的装置，并且具有内容接收部411、图像控制部412、移动控制部413、校正部414。
内容接收部411从中继装置6接收内容。内容接收部411可以为将从中继装置6接收的内容存储于存储装置并向图像控制部412提供内容的结构，还可以为每次投影图像时从中继装置6获取内容而向图像控制部412提供的结构。
图像控制部412将内容接收部411所接收的内容的图像信息传输给投影仪1并使其投影图像。此外，图像控制部412也可以在利用检测部46检测到用户进入到隔间14内时开始图像的投影，在用户从隔间14出来时停止投影。
移动控制部413根据检测部46所检测的用户的位置来使基于图像投影部的投影位置移动。例如，当就座传感器成为ON(开启)时，能够确定用户就座于便器41上的情况、即能够确定用户位于便器41之上的情况，因此控制投影位置而使图像投影于从就座于便器41上的用户容易看到的位置。在这里，由于便器41的位置固定，因此在用户就座于便器41上的情况下，虽然水平面内的视点位置对于所有用户而言几乎相同，但高度方向上的视点位置因用户的身高而不同。因此，移动控制部413通过检测部46来检测用户的高度信息，配合每一位用户的视点高度而确定投影位置，并将图像投影到该投影位置。此外，投影位置的高度可以为：例如，与视点位置相同高度、或者加上偏移值(offset value)而与视点位置相比规定距离高或低的高度。此外，投影位置的高度是指图像的中心等的成为基准的位置的高度。在本例中，该投影位置的高度用从地板面14F的绝对值表示，但还可用从视点位置等的相对值表示。
校正部414根据投影位置来进行投影到该投影位置的图像的失真校正。投影到被投影面的图像的失真因投影位置的被投影面的角度、形状而不同，因此根据投影位置而预先求出用于校正该失真的校正值并存储于存储器(后文中的辅助存储装置等)中，根据移动控制部413所确定的投影位置而从存储器中读取校正值，并按照该校正值对图像进行校正。此外，在如此对图像进行校正的情况下，校正的效果因观察被投影的图像的视点位置而不同，因此校正部414根据投影位置和视点位置来进行投影到该投影位置的图像的失真校正也可。例如，根据投影位置及视点位置来预先求出用于校正该失真的校正值并存储于存储器中，根据移动控制部413所确定的投影位置及基于检测部46的检测结果的视点位置来从存储器读取校正值，并按照该校正值对图像进行校正。
中继装置6为从控制装置3接收内容并将该内容提供给内容服务器2的装置，其具有内容接收部611、内容发送部612。
内容接收部611通过互联网等的网络5而从内容服务器2接收内容。内容发送部612将从中继装置6接收的内容存储于存储装置中，当从控制装置3接收到内容的请求时读取内容而发送给控制装置3。此外，还可以为如下结构：即，每当从控制装置3接收到内容的请求时，内容接收部611从内容服务器2获取内容，并每当从内容服务器2获取内容时，内容发送部612向控制装置3发送内容的结构。
图10为示出计算机的一例的装置结构图。内容服务器2、中继装置6、控制装置3为例如图10所示的计算机。计算机200具有中央处理器(CPU)21、存储器22、输入/输出接口(IF，Interface)23及通信总线26。CPU 21还可称为处理器。但是，CPU 21不限于单处理器，还可以为多处理器结构。此外，由单个插座(socket)连接的单个的CPU 21可以为多核结构。
存储器22包括主存储装置和辅助存储装置。主存储装置作为CPU 21的工作区域、程序或数据的存储区域、通信数据的缓冲区域来使用。主存储装置由例如随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、或者RAM与只读存储器(ROM，Read Only Memory)的组合形成。主存储装置为CPU 21缓存程序、数据或者扩展工作区域的存储介质。主存储装置包括例如闪存(Flash memory)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)。辅助存储部为用于存储由CPU 21执行的程序、动作的设定信息等的存储介质。辅助存储装置为例如硬盘驱动器(HDD，Hard-disk Drive)、固态硬盘(SSD，Solid State Drive)、可擦除可编程只读存储器(EPROM，Erasable Programmable ROM)、闪存、通用串行总线(USB)存储器、存储卡等。
输入/输出接口(IF)23为在与内容服务器2、中继装置6、或者与控制装置3相连接的传感器或操作部、通信模块等的设备之间进行数据的输入和输出的接口。此外，上述的结构要素可以分别设置多个，或者还可以不设置一部分结构要素。
在内容服务器2中，CPU 21执行程序，据此作为进行从存储器22读取内容而向中继装置6发送的处理的处理部来发挥作用。此外，在中继装置6中，CPU 21执行程序，据此作为图1所示的内容接收部611、内容发送部612的各处理部来发挥作用。此外，在控制装置3中，CPU 21执行程序，据此作为图1所示的内容接收部411、图像控制部412、移动控制部413、校正部414的各处理部来发挥作用。只不过，上述各处理部的至少一部分的处理还可以由数字信号处理器(DSP，Digital Signal Processor)、专用集成电路(ASIC，ApplicationSpecific Integrated Circuit)等提供。此外，上述各处理部的至少一部分还可以为现场可编程门阵列(FPGA，Field-Programmable Gate Array)等的专用大规模集成电路(LSI，large scale integration)、其他的数字电路。此外，上述各处理部的至少一部分还可以为包括模拟电路的结构。
图11为投影仪1的简要结构图。投影仪1具备有：投影透镜11、液晶显示部(显示元件)12、光源13、棱镜19、透镜驱动部15、投影位置变更部16、基座17、壳体18。
液晶显示部12为用于显示基于上述内容的图像的元件，在本例中，将该图像分解成光的三原色，并将所分解的R(红色)、G(绿色)、B(蓝色)的图像一一分配给三个液晶显示部而显示。光源13分别照射三个液晶显示部12。棱镜19对透过三个液晶显示部12的三原色的光束进行合成。投影透镜11将棱镜19所合成的光束投影到被投影面，并形成显示在各液晶显示部12的图像的放大图像(彩色图像)。透镜驱动部15驱动投影透镜11的至少一部分，并进行投影透镜11的焦点(focus)、倾斜(tilt)、移位(shift)的调整。
基座17固定于天花板面14C，并以可旋转的方式保持用于收容投影透镜11、液晶显示部12、光源13、棱镜19、透镜驱动部15的壳体18。投影位置变更部16通过使壳体18相对于基座17进行旋转来改变图像的投影位置。即，投影仪1以朝向被投影面的投影透镜11的光轴110具有俯角的方式设置在天花板面14C上，投影位置变更部16通过改变该俯角来上下变更投影到被投影面的图像的位置。
(校正方法)
如图11所示，本实施方式的投影仪1设置于天花板面14C，使投影透镜11的光轴110倾斜朝向下方，并将垂直的壁面当作被投影面，因此投影到被投影面的图像存在失真。例如，如图12的(A)所示，使网格状的校准(calibration)用图案1A显示在投影仪1的液晶显示部12中，在以无校正的方式投影到门9的内壁的情况下，如图12的(B)所示，所投影的校准用图案1B扭曲(失真)成扇形。该失真为由从天花板面14C朝向斜下投影到垂直的壁面引起的梯形失真和由投影到以圆弧作为母线的柱形的门9引起的圆弧状的失真的组合。
在图12的(A)中，将矩形用直线纵横分割，将各直线的交叉点表示为A1～A20。对此，在图12的(B)中，将对应于图12的(A)的A1～A20的交叉点表示为a1～a20。像这样，在图12的(A)中水平方向的直线A1～A5、A16～A20成为在图12的(B)中向下弯曲的曲线a1～a5、a16～a20。此外，在图12的(B)中，下底a16～a20比a1～a5更加失真。
在这里，如图12的(B)那样，用照相机拍摄投影到被投影面上的校准用图案1B，并如图12的(C)那样通过与原始校准用图案1A比较而如箭头所示那样求出各点a1～a20的失真的方向和量。
如图12的(D)所示，通过对显示于液晶显示部12的图像向相反方向实施与该失真相同量的变形来抵消投影时的失真，使得能够以矩形投影图像。此外，用于抵消该失真的变形量和方向因投影位置、视点位置而不同，因此对每个投影位置、视点位置求出用于抵消该失真的变形量和方向，并作为校正值来存储于存储器。此外，校正方法并不限定于如上所述，代替网格状的图案，还可使用如格雷码(gray code)等的结构化图案、或者使用基于相移法的亚像素级的失真测量。
控制装置3的校正部414根据投影位置、视点位置从存储器读取校正值，根据该校正值而进行图像处理，并使内容的图像变形，据此进行校正。
此外，在投影时的失真中，因从天花板面14C朝向倾斜向下投影到垂直的壁面而引起的梯形失真还可通过投影仪1的透镜驱动部15而使投影透镜11位移来光学性地进行校正。例如，为了对投影到规定的高度的图像的梯形失真进行校正，使投影透镜11位移，在此状态下用照相机拍摄投影到被投影面的校准用图案1B，并如图12的(C)那样与原始校准图案相比较而确定校正值，使得抵消校准用图案1B的失真。由此，可光学性地校正梯形失真，并且能够抑制因图像处理而引起的变形量(校正量)。此外，投影透镜11的校正量根据投影位置而变更也可，或者固定在规定的投影位置也可。例如，在从地板面14F的800mm～1400mm的范围内调整投影位置的情况下，为了对投影到中间高度1100mm的图像进行校正而固定投影透镜11的位移量，实际上，还可以通过图像处理来进行根据用户就座时的视点位置而改变了投影位置时的失真校正。在这种情况下，投影透镜11的位移量还可以为求出规定时间段内所检测出的视点位置的平均值并根据该视点位置来改变了投影位置时的梯形失真的位移量。
此外，也可以如图7、图8那样，在将门9设置成平面的情况下，不进行基于图像处理的校正，而根据投影位置来调整投影透镜11的位移量而进行失真校正。
(投影方法)
接着，对本实施方式的投影系统100的投影方法进行说明。图13为控制装置3按照程序来执行的投影方法的说明图。
首先，当设置在隔间14内的人体传感器等的检测部46检测到了用户的进入时，控制装置3开始图13的处理。首先，控制装置3从内容服务器2或存储器获取内容(步骤S10)。将图像投影到规定的投影位置的同时从扬声器433输出内容的声音信息而开始内容的输出(再生)(步骤S20)。此时，推断为用户进入到隔间14内且就座于便器41之前的站立的情况，因此将图像投影到高的位置、例如调整范围的最大高度(例如，1400mm)。此外，并不限定于此，还可以求出调整范围之中的中间位置、规定时间段内所检测的视点位置的平均值来设为根据该视点位置的投影位置。
此外，控制装置3判定用户是否从隔间14退出(步骤S30)，在用户已退出的情况下(步骤S30，是(Yes))，结束图13的处理。此外，关于是否退出的检测，设置在隔间14内的人体传感器等的检测部46未检测到用户的存在时判定为退出也可，或者在锁91被解锁或门9成为打开状态时判定为用户已退出。在判定为用户未退出的情况下(步骤S30，否(No))，控制装置3判定用户是否就座在便器41上、即就座传感器是否检测到用户的存在(步骤S40)。在此，在用户未就座的情况下(步骤S40，否(No))，返回步骤S30。
当判定为用户就座在便器41上时(步骤S40，是(Yes))，控制装置3通过传感器460获取用户的高度信息并求出视点位置(步骤S50)。
接着，控制装置3根据视点位置来确定投影位置，并控制投影仪1在该位置投影图像(步骤S60)。
此外，控制装置3根据基于该投影位置的校正值来对内容的图像进行校正(步骤S70)，并将校正后的图像投影到投影仪1(步骤S80)。控制装置3返回步骤S30并用户退出为止反复进行这些处理。
如此，本实施方式1的投影系统100根据用户的位置来进行图像的失真校正，据此能够投影精度良好地校正了失真的图像。尤其，本实施方式1的投影系统100根据用户的位置来使投影位置移动，据此对每个用户而言能够将图像分别显示于易于观看的位置。
此外，在本例中，用户进入到隔间14时开始图像的投影，但并不限定于此，还可以省略步骤S20，并用户就座在便器41之后，配合用户的视点位置来确定投影位置并开始投影。
(实施方式2)
与上述的实施方式1相比，实施方式2中加入了根据用户的姿态(gesture)来控制投影图像的结构。此外，由于其他的结构相同，因此给相同要素标注相同附图标记等并省略了重复的说明。图14为示出实施方式2的结构的图，图15为示出用于检测用户的姿态的传感器的配置例的图。
如图14所示，在本实施方式2的投影系统100中，控制装置3具备有姿态判定部415。此外，在本实施方式2中，如图15所示，隔间14内具备用于检测用户的姿态的传感器(动作检测部)468、469。
传感器468设置在比便器41更靠近门9一侧的天花板面14C上，求出存在于该门9一侧的物体的距天花板面14C的距离、即该物体的高度方向(铅垂方向)的位置。此外，传感器468设置在比便器41更靠近门9一侧的左侧壁14L，求出存在于该门9一侧的物体的距左侧壁14L的距离、即该物体的水平方向的位置。
可通过这些传感器468、469来周期性地检测向门9一侧(即，被投影面侧)伸出的用户的手臂等的部位的高度方向及垂直方向的二维位置，据此检测该部位的动作。此外，用于检测用户的动作的检测部并不限于距离传感器，还可以将投光器设置在天花板面14C，并向隔间内投影基于红外线的规定图案，用照相机拍摄投影到隔间内的物体上的图案，将该规定图案与投影到物体上的图案进行比较而根据它们的差异来周期性地求出存在于便器41上的物体的位置。
进而，还可以通过飞行时间(ToF)测距图像传感器来周期性地求出存在于便器41上的物体的位置而求出该物体(用户)的动作。在这种情况下，将人体的形状作为标准图案来存储，并通过图案匹配来将与该标准图案相匹配的物体确定为用户，其中，还可以识别与标准图案的手臂相匹配的部位而求出手臂的动作。
姿态判定部415用于判定传感器468、469所检测出的用户的动作是否属于规定的姿态。所谓规定的姿态是指，例如向被投影面侧伸出的部位左右挥动或上下挥动、或者朝向显示在投影图像中的选项停止规定时间以上等。
当通过姿态判定部415被判定为已执行了规定的姿态时，图像控制部412执行分配给该姿态的处理。例如，在向水平方向挥动的姿态的情况下，进行图像的快进或快退，在向高度方向挥动的情况下，进行音量的调节。此外，在朝向选项停止规定时间以上的姿态(选择操作)的情况下，执行该选项被选择时的处理。
如此，根据本实施方式2，用户可在不触碰操作部等的情况下仅利用姿态来进行对于图像的操作，即使在排便中也可容易且卫生地进行操作。
(实施方式3)
与上述的实施方式1或2相比，实施方式3中加入了直到用户就座于便器41上为止在便器41上投影图像的结构。此外，由于其他的结构相同，因此对相同要素标注相同附图标记等并省略了重复的说明。图16为示出实施方式3中的投影方法的图，图17为投影到便器上的图像的例子的图。
首先，当设置在隔间14内的人体传感器等的检测部46检测到了用户的进入时，控制装置3开始图16的处理。首先，控制装置3从内容服务器2或存储器获取内容(步骤S10)。此时，控制装置3除了投影到上述的门9的内壁的图像之外还获取投影到便器41上的图像。将投影位置设置为便器41上并将图像投影到便器41上，同时从扬声器433输出内容的声音信息，而开始内容的再生(步骤S20A)。此时，推断为用户进入到隔间14内且就座于便器41之前，从出入口侧朝向便器41站立，因此将视点位置设置为出入口4侧并进行图像的失真校正，并将图像投影在便器41上。例如，如图17所示，在便器41的便池部内显示金鱼，并在座圈上显示如鱼缸等的纹理。此外，投影的图像并不限于金鱼，还可以为海底、珊瑚礁等的任意图像。
接着，控制装置3与上述相同地判定用户是否从隔间14退出(步骤S30)以及用户是否就座在便器41上(步骤S40)。在此，在用户为未就座的情况下(步骤S40，否(No))，返回步骤S30。
在判定为用户已就座在便器41上的情况下(步骤S40，是(Yes))、控制装置3停止向便器41上的图像的投影，之后的处理(步骤S50～S80)与上述的图13相同地将图像投影到基于用户的视点位置的投影位置。此外，在本实施方式3中示出了利用一个投影仪1来进行向便器41上的图像的投影和向门9的内壁的图像的投影的例子，但是还可以设置多个投影仪，并利用不同的投影仪来进行向便器41上的图像的投影和向门9的内壁的图像的投影。
如此，在本实施方式3中，将图案投影到进入到隔间14内的用户务必检查的便器41上，据此有效地呈现出图像。例如，显示就像生物栖息于便器41内，据此能够给用户带来清净的印象。此外，显示金鱼等的悠闲的图像，据此能够获得使用户放松的效果。进而，如俯瞰在水面下游泳的金鱼的图像那样，投影包括水面的图像时，该图像中的水面与便器41内的封水相一致的方式进行投影，据此犹如金鱼在真实的封水下游泳那样给用户带来增强现实感(AR)而使其对投影图像具有兴趣，据此能够提高对接下来的向门9的内壁等投影的图像的期待度。
(实施方式4)
与上述的实施方式1～3中任何一个相比，在门9敞开的情况下，实施方式4增加了向地板面14F上投影图像的结构。此外，其他的结构与上述的实施方式1～3中任何一个相同，因此对相同要素标注相同附图标记等来省略了重复的说明。图18为示出实施方式3中的投影方法的图，图19为示出向地板面14F上投影的图像的例子的图，图20为示出用于检测靠近隔间14的用户的传感器的配置例的图。
在本实施方式4中，在隔间14外设置人体传感器466、467，用于检测用户进入到靠近隔间14的规定的区域的情况、即用于检测用户靠近隔间14的情况，并开始向地板面14F的图像70的投影。具体地，在女性用洗手间设施101、男性用洗手间设施102的出入口附近设置传感器466、467，当传感器466检测到了用户的存在时，检测用户靠近了女性用洗手间设施101内的隔间14的情况，当传感器467检测到了用户的存在时，检测用户靠近了男性用洗手间设施102内的隔间14的情况。此外，并不限于人体传感器，还可以在洗手间设施101、102内设置照相机51、52，当通过图案识别来识别出拍摄图像中拍摄有用户时，检测为用户已靠近隔间14。此外，还可以根据该照相机51、52的拍摄图像来检测出乘坐轮椅的用户。
如果利用传感器466、467、照相机51、52来检测到了用户靠近隔间14的情况的话，控制装置3则开始图18的处理。首先，控制装置3从内容服务器2、存储器获取内容(步骤S10)。此时，控制装置3除了获取投影于上述的门9的内壁的图像之外，还获取投影于地板面14F的图像。将投影位置设定为地板面14F上并向地板面14F上投影图像70的同时，从扬声器433输出内容的声音信息而开始内容的再生(步骤S20B)。此时，推断为用户进入到洗手间设施101、102内且进入隔间14之前的朝向隔间14的出入口4站立，因此将视点位置设定为洗手间设施101、102的出入口侧而进行图像的失真校正，并向地板面14F上投影图像。例如，如图19所示，显示隔间空闲(无人)的情况、即表示能够利用的信息71、表示可否能够利用轮椅的信息72等。并不限定于此，所投影的图像70还可以显示冲洗按钮的位置、控制器43的使用方法等。此外，当乘坐轮椅的用户靠近时，还可以显示用于说明轮椅的进入方向、停车位置、从轮椅向便器41移动的方法等的图像73。进而，当利用照相机51、52来检测乘坐轮椅的用户时，还可以洗手间设施内的隔间之中确定能够利用轮椅的隔间14，仅对能够利用轮椅的隔间14进行向地板面14F的投影，并显示出能够利用的信息。此外，当用照相机51、52检测到未乘坐轮椅的用户时，控制装置3还可以如下控制：在能够利用轮椅的隔间14和无法利用轮椅的隔间14双方均空闲时，对无法利用轮椅的隔间14进行向地板面14F的投影并显示出空闲的信息，对能够利用轮椅的隔间不进行空闲的显示。此外，当检测到未乘坐轮椅的用户时，若只有能够利用轮椅的隔间14空闲的话，控制装置3则对能够利用轮椅的隔间14进行向地板面14F的投影并显示出空闲的信息。
接着，控制装置3利用门9的开闭传感器等来检测门9是否被关闭(步骤S25)。其中，当门9未被关闭时(步骤S25，否(No))，控制装置3继续进行在步骤S20B中开始的图像的显示。
当门9被关闭时(步骤S25，是(Yes))，控制装置3停止向地板面14F上的图像的投影，并控制投影仪1的投影位置变更部16而将被投影面设为门9的内壁面并将图像投影。此时，推断为用户进入隔间14且就座于便器41之前的站立，因此将图像投影到高的位置、例如调整范围的最大高度(例如，1400mm)。此外，并不限定于此，还可以求出调整范围之中的中间的位置、规定时间段内所检测的视点位置(高度)的平均值，从而设定基于该视点位置的投影位置。步骤S30之后与上述的实施方式1～3相同。
如此，根据本实施方式4，能够给位于隔间外的用户呈现出是否能够利用等的图像。尤其，在地板面14F上投影冲洗按钮的位置、控制器43的使用方法等的图像，据此能够使用户在进入时知悉这些信息，从而用户就座时专注于显示在壁面的图像的视听。此外，识别出坐轮椅的用户而显示出利用轮椅的利用方法等，据此提高乘坐轮椅的用户的方便性。
(其他)
本发明不限定于上述的图示例，当然在不脱离本发明的精神的范围内可进行各种变更。此外，在上述实施方式中，作为隔间14，主要示出以具有便器的洗手间隔间的例，但并不限定于此，隔间14只要是淋浴隔间、更衣室、试衣间、胶囊酒店等的通常用户单独使用的地方即可。
(附图标记的说明)
1：投影仪；2：内容服务器；3：控制装置；3：本实施方式；4：出入口；5：网络；6：中继装置；7：洗手间设备；8：导轨；9：门；41：便器；42：座圈装置；46：检测部；61：操作面板；63：门驱动单元；91：锁；100：投影系统。

Claims (6)

1.一种投影系统，具备：
检测部，用于检测利用隔间的用户的位置；
图像投影部，将图像投影到在每个上述隔间中确定的被投影面上；
校正部，根据上述用户的位置而对上述图像的失真进行校正；以及
传感器，用于检测上述隔间的出入口的门的开闭状态，
上述图像投影部设置于上述隔间的上部，并如下切换被投影面：
在关闭了上述门的状态的情况下，上述图像投影部将上述门的内壁作为上述被投影面来投影图像，
在上述隔间外乘坐轮椅的用户靠近到距上述隔间规定范围内的情况下，关于上述门成为打开的状态的上述隔间中的可使用轮椅的隔间，上述图像投影部通过上述出入口将含有表示上述隔间为空闲的信息的图像从上述隔间的上部投影到上述出入口的外侧的地板面，并将该地板面当作被投影面，
上述校正部根据上述传感器所检测的上述门的开闭状态来进行上述校正。
2.根据权利请求1所述的投影系统，具备：
检测部，用于检测利用隔间的用户的位置；以及
移动控制部，其根据上述用户的位置来使被投影面的位置移动，
上述校正部根据上述被投影面的位置来对投影于上述被投影面的位置的上述图像进行校正。
3.根据权利请求2所述的投影系统，其中，
上述检测部作为上述用户的位置来求出上述用户的视点位置，上述移动控制部根据上述视点位置来使上述被投影面的位置移动。
4.根据权利请求1所述的投影系统，其中，
在上述隔间设置有便器，在上述用户未就座于上述便器上的情况下，将上述便器作为上述被投影面。
5.根据权利请求1所述的投影系统，具备：
动作检测部，用于检测上述用户的操作；
姿态判定部，用于判定上述用户的动作是否对应于规定的姿态；以及
图像控制部，在上述用户的动作对应于上述姿态的情况下，根据该姿态来控制投影的上述图像。
6.一种投影方法，通过计算机来执行以下步骤：
通过检测部来检测利用隔间的用户的位置的步骤；
检测门的开闭状态的步骤，传感器检测出上述隔间的出入口的门的开闭状态；
切换被投影面的步骤，在关闭了上述门的状态的情况下，设置在上述隔间的上部的图像投影部将上述门的内壁作为被投影面来投影图像，在上述隔间外乘坐轮椅的用户靠近到距上述隔间规定范围内的情况下，关于上述门成为打开的状态的上述隔间中的可使用轮椅的隔间，上述图像投影部通过上述出入口将含有表示上述隔间为空闲的信息的图像从上述隔间的上部投影到上述出入口的外侧的地板面，并将该地板面当作被投影面；以及
图像校正的步骤，根据上述传感器所检测的上述门的开闭状态来对上述图像的失真进行校正。
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