CN115112042A - 检测装置、检测方法以及空间投影装置 - Google Patents

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Abstract

一种检测装置，具备：至少1个控制部；导光光学系统，其使投影光成像于空间成像面；以及照相机，其通过以使上述空间成像面包含在视场角内的方式拍摄的图像，来检测与上述空间成像面正交的方向的对象的进入深度和上述空间成像面中的上述对象的进入位置，上述控制部在上述对象的进入深度达到设定的深度的情况下，执行与上述进入位置对应的处理。

Description

检测装置、检测方法以及空间投影装置
技术领域
本发明涉及检测装置、检测方法以及空间投影装置。
背景技术
以往以来，已公开了检测针对空间投影图像的操作的技术。例如，特开2005-141102号公报中记载的立体二维图像显示装置具备：三维位置检测传感器，其与空间中的立体图像显示面相对应地配置，输出与受到来自外部的物理动作的位置对应的信号；以及扬声器，其输出声音。三维位置检测传感器在划定检测平面的四方形框的4个边上将X方向检测用线性传感器的发光部与受光部相对设置，并将Y方向检测用线性传感器的发光部与受光部相对设置。另外，三维位置检测传感器通过将X方向检测用线性传感器和Y方向检测用线性传感器在进深方向的Z方向上排列多层，而能检测被检测物的三维位置。
发明内容
本发明的检测装置的特征在于，具备：至少1个控制部；导光光学系统，其使投影光成像于空间成像面；以及照相机，其通过以使上述空间成像面包含在视场角内的方式拍摄的图像，来检测与上述空间成像面正交的方向的对象的进入深度和上述空间成像面中的上述对象的进入位置，上述控制部在上述对象的进入深度达到设定的深度的情况下，执行与上述进入位置对应的处理。
本发明的检测方法的特征在于，通过导光光学系统使投影光成像于空间成像面从而对图像进行空间投影，通过从上述空间成像面向该空间成像面的面外方向分开设置的照相机以使上述空间成像面包含在视场角内的方式进行拍摄，从而检测针对上述图像的向进深方向的用户操作。
本发明的空间投影装置的特征在于，具备：至少1个控制部；导光光学系统，其使投影光成像于空间成像面；以及照相机，其通过以使上述空间成像面包含在视场角内的方式拍摄的图像，来检测与上述空间成像面正交的方向的对象的进入深度和上述空间成像面中的上述对象的进入位置，上述控制部在上述对象的进入深度达到设定的深度的情况下，执行与上述进入位置对应的处理。
附图说明
图1是从俯视侧观看本发明的实施方式的空间投影装置的示意图。
图2是示出本发明的实施方式的投影装置的构成的图。
图3是从正面侧观看本发明的实施方式的空间投影装置的示意图。
图4是本发明的实施方式的变形例1中的空间投影装置的从俯视侧观看的示意图。
图5是示出本发明的实施方式的变形例中的空间投影装置的响应输出的示意图，(a)示出变形例2，(b)示出变形例3。
图6是示出本发明的实施方式的变形例4中的空间投影装置的响应输出的示意图，(a)是使变形例4的指示器图像显示于空间投影图像的图，(b)是示出指示器图像的颜色发生变化的情形的图。
具体实施方式
以下，说明本发明的实施方式。图1是空间投影系统1中的空间投影装置100的俯视示意图。空间投影装置100具备：投影装置10(投影仪)、从投影装置10出射的投影光P1所照射的成像构件20、对投影到成像构件20的光进行引导的导光光学系统30、以及供由导光光学系统30引导的光在其中再次成像的空间成像部40。另外，空间投影装置100具备控制装置60、TOF照相机70、以及作为输出部80的扬声器81，它们分别通过有线或无线被连接。空间投影装置100通过使从投影装置10出射并在成像构件20上成像后的投影图像2a从成像构件20扩散透射过而入射到导光光学系统30且由导光光学系统30在空间成像部40再次成像，能够使收看者50视觉识别出浮在空中的空间投影图像4a。另外，空间投影装置100能够检测手指51等针对空间投影图像4a进行的输入操作而执行各种响应处理。
首先，参照图2来说明投影装置10的构成。投影装置10具备存储部11、处理部12、投影部13、操作部14、通信部15以及声音处理部16，它们分别由内部总线连接。存储部11例如由SSD(Solid State Drive：固态驱动器)或SRAM(Static Random Access Memory：静态随机存取存储器)构成。在存储部11中，存储未图示的图像数据、动态图像数据、控制程序等数据。处理部12由CPU或个人计算机等构成，读出存储部11中存储的控制程序并控制投影装置10。
投影部13将从处理部12发送来的图像数据以按照预先设定的图像格式的帧率形成图像，将该图像作为投影光P1出射到外部。本实施方式的投影装置10是DLP(DigitalLight Processing：数字光处理)方式的投影装置。在投影部13中，例如由内部的光源装置出射的蓝色波段光、绿色波段光以及红色波段光照射到作为显示元件的DMD(数字微镜器件)，该DMD按每一微镜(或每一像素)分时地反射蓝色波段光、绿色波段光以及红色波段光，从而能够形成彩色的图像光。图像光经由投影部13内的投影透镜作为投影装置10的投影光P1出射到外部。从投影部13出射的投影光P1(图像光)被投影到图1的成像构件20。
操作部14从投影装置10的箱体所具备的操作键等受理操作信号，将该操作信号经由总线发送到处理部12。处理部12根据来自操作部14的操作信号，执行投影处理等各种功能。
通信部15接收由来自未图示的遥控器的红外线调制信号等产生的操作信号，将该操作信号发送到处理部12。另外，通信部15与控制装置60、输出部80以及TOF照相机(Timeof Flight Camera：飞行时间照相机)70等外部装置连接。
声音处理部16具备PCM声源等声源电路，驱动扬声器17使其扩声放音。声音处理部16在要投影的图像数据中包含有声音信号的情况下，在投影动作时将该声音信号进行模拟转换并经由扬声器17输出声音。
回到图1，成像构件20具有包含投影光P1的投影范围的程度的任意的形状和大小。或者，成像构件20配置在包含投影光P1的投影范围的任意的位置。本实施方式的成像构件20构成为设置成平坦状的板状或膜状的透射型屏幕。成像构件20是当从投影装置10出射的投影光P1(包含光L1)照射到投影装置10侧的第一面21侧时使空间投影光P2(也包含光L2)从作为第一面21的相反面的第二面22侧朝向导光光学系统30扩散出射的透射构件。
导光光学系统30设置于成像构件20的第二面22侧，具备分束器31和回归性反射构件32(回归性反射镜)。回归性反射构件32配置成与成像构件20的配置面S(包含图1的Y方向(前后方向)和Z方向(上下方向)的面)垂直。另外，分束器31形成为平板状，配置成相对于成像构件20的配置面S和回归性反射构件32倾斜45度。本实施方式的分束器31是使所入射的光中的一部分反射并使另一部分透射过的半反射镜(half mirror)。回归性反射构件32具有使所入射的光向与入射方向为反向的相反方向反射的镜面。
空间成像部40是投影到成像构件20的投影图像2a作为空间投影光P2(P3)出射后通过导光光学系统30再次成像而显示空间投影图像4a的空间区域。
控制装置60能够由个人计算机、智能手机以及PDA等构成，控制装置60能够将内部或外部的存储部(未图示)中存储的图像数据(包含动态图像和静态图像)或声音数据对投影装置10进行发送。此外，控制装置60也可以将声音数据向设置在投影装置10外的扬声器81发送。作为外部的存储部，例如能够使用经由LAN或WAN连接的外部存储装置。控制装置60检测来自TOF照相机70的输入而控制投影装置10或输出部80的动作。
TOF照相机70具有：投光部，其出射(投射)来自激光光源或发光二极管的光；以及受光部，其接受由投光部出射并由被检测体反射的光。控制装置60测量从TOF照相机70将脉冲状的红外波段的光从投光部出射到该光被受光部接受为止所需的时间(具体而言，是所出射的光与所接受的光的相位差)，算出从TOF照相机70到被检测体的距离。另外，受光部内的拍摄元件按每一像素检测接受到光的定时。因而，TOF照相机70通过拍摄规定的检测范围71并检测构成所拍摄的二维图像的每一像素的距离，能够求出检测范围71中的被检测体的空间位置。此外，作为TOF照相机70出射的光，能够使用任意波长的光。
本实施方式的TOF照相机70配置在图1的空间投影装置100中的回归性反射构件32的右侧(从成像构件20侧和空间成像部40侧观看时的相反侧)。因而，TOF照相机70从与显示于空间成像部40的空间投影图像4a的视觉识别侧(A方向侧)相反的一侧相对于空间投影图像4a在倾斜方向上拍摄来进行手指51的检测。另外，TOF照相机70配置成，将分束器31与空间成像部40之间的空间包含在检测范围71内，从视场角将导光光学系统30的各光学构件(图1中为分束器31和回归性反射构件32)排除并且使被检测区域41包含在视场角内。控制装置60能够根据每一像素的离TOF照相机70的距离、以及与每一像素对应的从TOF照相机70算起的方向(立体角)来检测作为被检测体的手指51在空间上的位置。TOF照相机70与空间成像部40的相对位置关系能够预先存储到控制装置60等装置。
空间投影装置100构成为，TOF照相机70的检测范围71将空间投影图像4a的从收看者50侧观看的前后方向(Y方向)的空间区域亦即被检测区域41包含在内。本实施方式的被检测区域41是矩形厚板状的空间区域。此外，在本实施方式中，示出了被检测区域41的从收看者50侧观看的平面区域(ZX平面上的区域)与空间投影图像4a的显示范围一致的例子(参照图3)，但其也可以设定为比空间投影图像4a的显示范围窄或宽。即，被检测区域41能够设定为包含空间投影图像4a的一部分或全部。另外，示出了被检测区域41的从收看者50侧观看的进深方向(Y方向)的范围包含空间投影图像4a的跟前侧和远侧的区域的例子，但也可以仅设定为空间投影图像4a的跟前侧区域或远侧区域。空间投影装置100能够根据在被检测区域41中检测出手指51等被检测体的位置来执行任意的响应处理。因而，被检测区域41还作为能对空间投影图像4a进行输入操作的被操作区域发挥功能。
扬声器81(输出部80)作为投影装置10或控制装置60的外部扬声器来设置。在本实施方式中，扬声器81能够根据投影装置10的投影控制，将从通信部15输出的声音信号与投影控制进行联动等来再现声音。另外，扬声器81也可以再现从控制装置60直接输出的声音数据。
接下来，对空间投影装置100(空间投影系统1)中的空间投影方法和被检测体的检测方法进行说明。从投影装置10内(投影部13内)的点光源(DMD(显示元件)中的微镜上的任意点)经由投影透镜出射的光L1成像于成像构件20上的成像点F1。在成像构件20上，在投影光P1的照射范围内被照射与光L1同样地成像的光，投影出投影图像2a。
构成形成于成像构件20的投影图像2a的任意点的光从第二面22以规定的扩散角度扩散透射过并出射。例如，成像于成像点F1的上述的光L1作为光L2以规定的扩散角度扩散并入射到分束器31。光L2的一部分光由分束器31反射到回归性反射构件32侧。即，从投影图像2a的点光源出射的光L2在从成像构件20到回归性反射构件32的光路中作为扩散光被引导。回归性反射构件32将所入射的光向与入射方向为反向的相反方向反射，因此，入射到回归性反射构件32的光L2作为以与扩散角度相同的角度集聚的聚光朝向分束器31反射。由回归性反射构件32反射的光L3的一部分在分束器31透射过并被引导到空间成像部40侧。然后，在空间成像部40中，光L3在成像点F2再次成像。此外，光L2的光路长度与光L3的光路长度大致相同。
然后，在空间成像部40的成像点F2成像后的光L3作为具有与光L3的聚光角度和光L2的扩散角度相同的扩散角度的光L4被引导。
来自以上这样的投影装置10内的显示元件中的点光源的光L1～L4在成像构件20及导光光学系统30的光路的有效区域内被引导。即，从投影装置10出射的来自点光源的光L1的集合亦即投影光P1从成像构件20的第一面21侧照射并在成像构件20上成像。照射到成像构件20的投影光P1作为光L2的集合亦即空间投影光P2从第二面22向分束器31侧出射。照射到分束器31的空间投影光P2的一部分光被反射到回归性反射构件32侧。回归性反射构件32使从分束器31侧引导的空间投影光P2作为空间投影光P3(光L3的集合)进行反射。由回归性反射构件32反射的空间投影光P3的一部分光透射过分束器31并被引导到空间成像部40侧。
这样，构成在成像构件20上成像后的投影图像2a的光(点光源的集合)在作为空间投影面的空间成像部40上再次成像，并出射到收看者50侧。因此，收看者50能够视觉识别出在空间成像部40上的空中成像后的空间投影图像4a。另外，收看者50即便移动了观测点，也能够视觉识别出空间投影图像4a。例如，从成像点F2出射的光L4能够在图1所示的光L4的扩散角度范围内(出射角度范围内)的位置上视觉识别出。
另外，从收看者50侧至空间成像部40侧的方向亦即A方向观看的空间投影图像4a在上下方向(Z方向)和左右方向(X方向)的朝向与从B方向观看的投影图像2a在上下方向(Z方向)和前后方向(Y方向)的朝向大致相同。另一方面，光L2与光L3的光路长度大致相同，因此，从A方向观看的空间投影图像4a的进深位置是与从B方向观看的投影图像2a的进深位置相反的关系。在使用图1的设置成平坦状的成像构件20的情况下，空间投影图像4a也被显示为平坦的平面图像。
空间投影装置100能够使被操作图像等包含在空间投影图像4a内，检测收看者50等操作者通过触摸操作进行的输入操作，并进行与输入操作相应的控制。作为被操作图像，例如能够显示按钮、滑动条、图标等。因而，空间投影装置100还作为检测针对空间投影图像4a的操作的检测装置发挥功能。控制装置60在操作者的手指51接近被检测区域41中显示的被操作图像等时能够使TOF照相机70检测手指51的位置，由控制装置60取得手指51以哪种程度的深度指示了空间投影图像4a上的哪一部分。
此时，控制装置60构成为能阶段性地判定TOF照相机70检测出的被检测区域41中的手指51(被检测体)的进入深度(压入深度)，并以与进入深度相应的强度进行响应输出。在图1的例子中，控制装置60进行如下控制：随着手指51的进入深度变深，从扬声器81使操作音从小的状态逐渐变大并输出，或者从扬声器81使操作音从大的状态逐渐变小并输出。或者，控制装置60能够进行如下控制：随着手指51的进入深度变深，使从扬声器81输出的操作音的音高变高或者变低。而且，控制装置60还可以进行如下控制：随着手指51的进入深度变深，使从扬声器81输出的音色发生变化。
然后，控制装置60在手指51的进入深度达到预定的深度的情况下，判定为进行了针对空间投影图像4a的输入操作，并进行任意的响应处理。作为响应处理，例如能够进行空间投影图像4a的显示内容或设定内容的切换、来自扬声器81(或扬声器17)的声音输出。
这样，通过使TOF照相机70从空间成像部40的侧方对被检测区域41的手指51等被检测体进行检测，从输出部80输出与被检测体的进入深度相应的操作音，从而操作者能够容易地感知针对空间投影图像4a的输入操作以哪种程度被识别。因而，能够构成操作感良好的空间投影装置100(检测装置)。
接下来，对在被检测区域41中检测出被检测体的情况下的其它响应例亦即变形例1至变形例4进行说明。此外，在变形例1至变形例4的说明中，针对与图1至图4所示的构成同样的构成，标注相同的附图标记等而省略或简化其说明。
(变形例1)
图4是变形例1中的空间投影装置100的从俯视侧观看的示意图。变形例1中的空间投影装置100代替扬声器81而使用送风机82(风扇)作为输出部80。
变形例1的空间投影装置100中的控制装置60构成为能阶段性地判定由TOF照相机70检测出的被检测区域41中的手指51(被检测体)的进入深度，并以与进入深度相应的强度通过送风机82进行送风(响应输出)。控制装置60进行如下控制：随着手指51的进入深度变深，使送风机82的送风量从弱风逐渐向强风变化并输出，或者使送风机82的送风量从强风逐渐向弱风变化并输出。此外，送风机82的风可以是瞄准手指51的前端而具有指向性，也可以是具有规定的宽度而瞄准整个手指51。另外，送风机82的位置能够任意设定，并不限于图4所示这样的相对于空间成像部40的侧方位置，也可以设为从操作者(收看者50)侧观看时从隔着空间成像部40的远侧朝向手指51送风的构成。另外，控制装置60也可以设为如下构成：在判定为手指51位于比空间投影图像4a的位置靠远侧(图1的上侧)的情况下，通过送风机82进行送风。这样，通过使用送风机82，操作者能够利用触觉接受反馈来感知输入操作的操作感。
(变形例2)
图5的(a)是示出变形例2中的空间投影装置100的响应输出的示意图。在变形例2中，图1的控制装置60根据TOF照相机70检测出的被检测区域41(参照图1)中的手指51(被检测体)的进入深度，在空间成像部40使指示器图像4a1的显示样式阶段性地变化。因而，作为进行响应输出的输出部80，应用将空间投影图像4a进行投影的投影部(变形例3和变形例4也同样)。
图5的(a)的指示器图像4a1形成为圆形。控制装置60以随着手指51向被检测区域41的进入变深而指示器图像4a1收敛到手指51的位置(在图5的(a)中，是在空间投影图像4a的大致中央处一致)的方式使指示器图像4a1的圆形的大小变小。此外，作为指示器图像4a1，能够使用多边形、箭头、图标等其它图像。另外，并不限于如圆形的指示器图像4a1这样封闭的图形，也可以将一部分开放的图形(例如虚线、点划线)用作指示器图像4a1。操作者能够视觉识别指示器图像4a1变小了而判断为输入操作已被空间投影装置100识别。
(变形例3)
图5的(b)是示出变形例3中的空间投影装置100的响应输出的示意图。在变形例3中，图1的控制装置60也是根据TOF照相机70检测出的被检测区域41(参照图1)中的手指51的进入深度，在空间成像部40使指示器图像4a2的样式阶段性地变化。
图5的(b)的指示器图像4a2由相互使内角侧相对配置的两个L字状的图形构成。指示器图像4a2从操作者侧观看时位于右上和左下，控制装置60以随着手指51向被检测区域41的进入变深而两个指示器图像4a2接近并收敛到手指51的位置(在图5的(b)中，是空间投影图像4a的大致中央)的方式使两个指示器图像4a2的显示样式变化。即，两个指示器图像4a2的整体形状从分开的两个L字状的图形变化为封闭的四边形状。操作者能够视觉识别两个指示器图像4a2封闭并变为了四边形状而判断为输入操作已被空间投影装置100识别。
(变形例4)
图6的(a)和图6的(b)是示出变形例4中的空间投影装置100的响应输出的示意图。在变形例4中，图1的控制装置60也是根据TOF照相机70检测出的被检测区域41(参照图1)中的手指51的进入深度，在空间成像部40使指示器图像4a3的样式阶段性地变化。
图6的(a)的指示器图像4a3形成为圆形。控制装置60以随着手指51向被检测区域41的进入变深而该指示器图像4a3的颜色发生变化的方式改变该指示器图像4a3的显示样式。例如，指示器图像4a3以随着手指51向被检测区域41的进入变深而颜色变浓(图6的(b)所示的变化)或者颜色变淡(与图6的(b)相反的变化)的方式变化。在变形例4中，操作者能够视觉识别指示器图像4a3的颜色而能判断为输入操作已被空间投影装置100识别。
以上，示出了变形例1至变形例4的响应输出的例子，但这些构成也可以与图1所示的其它构成进行组合。例如，空间投影装置100可以设为将送风机82与扬声器81一起作为输出部80来设置的构成。另外，变形例2至变形例4的指示器图像4a1～4a3可以根据场景或位置等选择显示方法，也可以进行组合。例如，指示器图像的显示样式可以设为如下构成：不仅如指示器图像4a1或指示器图像4a2这样逐渐使大小或显示位置变化，而且如指示器图像4a3这样使颜色变化。
如以上这样，本实施方式的空间投影装置100通过投影装置10形成了作为空间投影图像4a来投影的投影图像2a。因而，与使用作为投影对象的显示器图像或实物的情况相比能够显示更高亮度的投影图像2a，而且能够使空间投影图像4a以高亮度清晰地显示。另外，关于由投影装置10投影的投影图像2a，通过增大成像构件20的形状并适当空开投影装置10与成像构件20的距离，也能够容易地增大空间投影图像4a。
另外，空间投影装置100也可以代替分束器31和回归性反射构件32而配置光反射构件，该光反射构件使在成像构件20上成像后的各点光源(例如来自成像点F1的光)再次成像于作为面对称位置的空间成像部40(例如，作为成像点F1的面对称位置的成像点F2)。例如，光反射构件可以设为如下构成：设置多个微小的棱镜或微镜，使以规定的扩散角度入射来的光作为以与该扩散角度大致相同的聚光角度集聚的光进行反射，而使从点光源入射的光以成像于面对称位置的方式出射。由此，与图1的空间投影装置100相比能减少部件个数而简单地构成，因此能将整体小型化。
此外，本实施方式中说明的空间投影装置100可以构成为将投影装置10、成像构件20、导光光学系统30、空间成像部40、控制装置60、TOF照相机70以及输出部80配置于一个装置，也可以构成为将上述构件分散配置于多个装置。
另外，投影装置10并不限于上述DLP方式，也可以是其它方式。作为投影装置10，也可以使用LCP(liquid crystal panel、液晶面板)方式的投影装置。LCP方式的投影装置通过液晶滤光器(液晶板)按每一像素控制蓝色波段光、绿色波段光以及红色波段光的透射率，将透射过液晶滤光器的各像素的蓝色波段光、绿色波段光以及红色波段光进行合成并作为投影光出射。
另外，作为投影装置10，也可以使用LCoS(Liquid Crystal on Silicon：硅基液晶)方式的投影装置。在LCoS方式的投影装置中，代替DLP方式的投影装置10中的DMD，而在反射层之上与每一像素对应地配置具有能使光的透射率可变(也包含遮光)的液晶滤光器(液晶层)的显示元件。因而，投影装置能够将照射到显示元件的光源光一边按每一像素进行光量控制一边反射来形成图像光，将该图像光作为投影光出射到外部而将投影图像2a投影到成像构件20。
另外，在使用LCP方式或LCoS方式的投影装置作为投影装置10的例子中，透射过液晶滤光器的各光(蓝色波段光、绿色波段光、红色波段光)是具有规定的偏振方向的偏振光。因而，例如在实施方式1中，可以配置使S偏振光和P偏振光中的一方反射并使另一方透射过的偏振镜作为分束器31，在分束器31与回归性反射构件32之间的光路上配置1/4波长板。由此，分束器31将从成像构件20出射的光中的S偏振光和P偏振光中的一方亦即第一偏振方向的光反射到回归性反射构件32侧，在透射过1/4波长板并转换为圆偏振光后，由回归性反射构件32反射。被回归性反射构件32反射的圆偏振的光再次透射过1/4波长板并转换为与第一偏振方向正交的第二偏振方向的光，并透射过分束器31。这样，在使用偏振镜作为分束器31的情况下，能使被分束器31反射一次的大部分的光在由回归性反射构件32反射后透射过分束器31，因此与使用半反射镜的情况相比，能使光的利用效率提高。
另外，作为投影装置10，也可以使用激光扫描方式的投影装置。在激光扫描方式的投影装置中，由蓝色波段光、绿色波段光以及红色波段光进行颜色合成而得到的所希望的颜色的激光被照射到显示元件，显示元件对激光一边分时地控制反射角度一边反射，将其照射到作为被投影体的成像构件20。此时，显示元件能够对成像构件20以在垂直方向和水平方向上进行二维扫描的方式照射激光，将投影图像2a投影到成像构件20。在激光扫描方式的投影装置中，能够省略使从显示元件出射的光聚光的投影透镜，因此能将整个投影装置小型化。另外，该投影装置能够通过激光形成图像，因此即使在使用凹凸大的立体面状的成像构件的情况下，也能够投影所预期的清晰的投影图像2a。
另外，在本实施方式的空间投影装置100中，对设置有一个TOF照相机70的例子进行了说明，但也可以设置两个以上的多个TOF照相机70。
另外，TOF照相机70可以设为设置在空间成像部40的侧方(相对于空间成像部40的X方向或Z方向的侧方)来对被检测区域4进行检测的构成，也可以设置在图1的分束器31的右方，拍摄由分束器31反射后的被检测区域41侧的图像来检测手指51。
另外，在本实施方式中，说明了控制装置60对TOF照相机70、输出部80以及投影装置10的各动作进行控制的构成，但也可以设为具有投影部13的装置(相当于本实施方式的投影装置10)对TOF照相机70或输出部80进行控制的构成。
另外，也可以代替图1等所示的平坦状的成像构件20而使用包含曲面或凹凸等的立体面状的成像构件。如前面在图1中所述，由导光光学系统30引导的光L2与光L3的光路长度大致相同，从A方向观看的空间投影图像4a的进深位置是与从B方向观看的投影图像2a的进深位置相反的关系。即，如图3所示，从B方向观看的位于弯曲的投影图像2a的远侧的成像点与从A方向观看的位于空间投影图像4a的跟前侧的成像点对应。因而，通过将成像构件形成为立体面状，能够将立体的空间投影图像4a投影到空间成像部40。
另外，作为成像构件20，例示了板状或膜状的构成，但也可以使用烟(smoke)或水等流体。
另外，也可以对成像构件20实施着色。由此，能使空间投影图像4a的色彩变化或者任意调整色感。在使用流体作为成像构件20的情况下，也可以将该流体着色。成像构件20的着色也可以按时间序列经时变化。由此，能表现出各种演出效果。
另外，导光光学系统30也可以设为使用菲涅耳透镜来使从成像构件20出射的光再次成像于空间成像部40的构成。
另外，在本实施方式中，以投影到成像构件20的投影光P1从成像构件20的第一面21侧入射并从与第一面21为相反侧的第二面22侧出射、且作为空间投影光P2向导光光学系统30引导的透射型成像构件为例进行了说明，但也可以使用出射投影光P1的面与出射空间投影光P2的面为同一面的反射型成像构件(投影仪屏幕或墙面等被投影介质)。
另外，通过投影光P1成像于成像构件20的投影图像2a并不限于由从投影装置10出射的投影光形成的图像，也可以设为由从其它光源装置作为投影光出射的任意的光源光、照明光、LED光或激光形成的光像。另外，投影图像2a通过使用任意的光源，既可以由可见光形成，也可以由非可见光(例如数字水印等用途)形成。
以上，本实施方式中说明的检测装置(空间投影装置100)具备：导光光学系统30，其使投影光成像于空间成像部40；以及TOF照相机70，其配置成将空间成像部40的被检测区域41包含在检测范围71内。由此，对被检测体进行检测的传感器不需要进行用于空间扫描的移动，能够大致同时取得空间信息，因此能够简单地构成整个装置并容易地进行空间操作的检测。
另外，具备供投影光在其上成像的成像构件20且导光光学系统30将在成像构件20上成像后的投影光作为空间投影光P2、P3进行引导并使其再次成像于空间成像部40的检测装置能够显示高亮度的空间投影图像4a。
另外，TOF照相机70以从视场角将导光光学系统30的光学构件(31、32)排除并且使被检测区域41包含在视场角内的方式配置的检测装置通过预先将拍摄被检测体的可能性低的拍摄范围除去来减少噪声，能够防止图像解析时的处理负荷的增加或误检测。
另外，TOF照相机70通过将图1所示的构成中的分束器31与空间成像部40之间的空间包含在检测范围71内，能够从没有障碍物的正面侧(操作者的相反侧)拍摄被检测体，能够提高检测精度。
另外，从与显示于空间成像部40的空间投影图像4a的视觉识别侧相反的一侧使TOF照相机70相对于空间投影图像4a从倾斜方向对被检测体进行检测的检测装置能够不阻碍从操作者(收看者50)观看的空间投影图像4a的视野地设置检测功能。
另外，关于具备能以与TOF照相机70检测出的被检测区域41中的被检测体的进入深度相应的强度进行响应输出的输出部80的构成进行了说明。由此，操作者能够通过响应输出的强度来感知直至针对空间投影图像4a的输入操作被检测装置识别为止的操作感。
另外，关于输出部80为扬声器或送风机的构成进行了说明。由此，操作者能够通过听觉或触觉来感知输入操作的操作感。
另外，对根据TOF照相机70检测出的被检测区域41中的被检测体的进入深度而在空间成像部40使指示器图像4a1～4a3的显示样式阶段性地变化的构成进行了说明。由此，操作者能够视觉识别指示器图像4a1～4a3的变化来感知直至针对空间投影图像4a的输入操作被检测装置识别为止的操作感。
另外，通过设为随着被检测体向被检测区域41的进入变深而指示器图像4a1、4a2以收敛到被检测体的位置的方式改变形状的构成，操作者能够视觉识别指示器图像4a1、4a2的变化来容易地判断输入操作已被检测装置识别。
另外，通过设为随着被检测体向被检测区域41的进入变深而指示器图像4a3的颜色发生变化的构成，操作者能够视觉识别指示器图像4a3的变化来容易地判断输入操作已被检测装置识别。
此外，以上说明的实施方式是作为例子给出的，无意限定发明的范围。这些新的实施方式能以其它各种方式实施，能在不脱离发明的主旨的范围内进行各种省略、置换、变更。这些实施方式或其变形包含在发明的范围或主旨内，并且包含在权利要求书所记载的发明及其等同的范围内。

Claims (18)

1.一种检测装置，其特征在于，具备：
至少1个控制部；
导光光学系统，其使投影光成像于空间成像面；以及
照相机，其通过以使上述空间成像面包含在视场角内的方式拍摄的图像，来检测与上述空间成像面正交的方向的对象的进入深度和上述空间成像面中的上述对象的进入位置，
上述控制部在上述对象的进入深度达到设定的深度的情况下，执行与上述进入位置对应的处理。
2.根据权利要求1所述的检测装置，其中，
上述照相机设置于上述空间成像面的面外的位置。
3.根据权利要求1所述的检测装置，其中，
具备成像构件，上述投影光在上述成像构件上成像，
上述导光光学系统将在上述成像构件上成像后的上述投影光作为空间投影光进行引导，并使其再次成像于上述空间成像面。
4.根据权利要求3所述的检测装置，其中，
上述照相机以从上述视场角将上述导光光学系统的光学构件排除并且使上述空间成像面包含在上述视场角内的方式配置。
5.根据权利要求4所述的检测装置，其中，
上述导光光学系统具有：回归性反射构件，其配置成与上述成像构件的配置面垂直；以及分束器，其配置成相对于上述成像构件的上述配置面和上述回归性反射构件倾斜45度，
上述照相机将上述分束器与上述空间成像面之间的空间包含在检测范围内。
6.根据权利要求1所述的检测装置，其中，
上述照相机是TOF照相机。
7.根据权利要求1所述的检测装置，其中，
具备输出部，上述输出部根据由上述照相机检测出的、与上述空间成像面正交的方向的上述对象的进入深度而使输出样式变化。
8.根据权利要求7所述的检测装置，其中，
上述输出部是扬声器或送风机。
9.根据权利要求1所述的检测装置，其中，
上述控制部如下控制上述导光光学系统：根据由上述照相机检测出的、与上述空间成像面正交的方向的上述对象的进入深度，使与上述空间成像面重叠显示的指示器图像的显示样式阶段性地变化。
10.根据权利要求9所述的检测装置，其中，
上述控制部如下控制上述导光光学系统：使上述指示器图像以随着上述对象的进入深度变大而收敛到上述对象的进入位置的方式改变形状。
11.根据权利要求9所述的检测装置，其中，
上述控制部如下控制上述导光光学系统：使上述指示器图像的颜色随着上述对象的进入深度变大而变化。
12.一种检测方法，其特征在于，
通过导光光学系统使投影光成像于空间成像面从而对图像进行空间投影，
通过从上述空间成像面向该空间成像面的面外方向分开设置的照相机以使上述空间成像面包含在视场角内的方式进行拍摄，从而检测针对上述图像的向进深方向的用户操作。
13.根据权利要求12所述的检测方法，其中，
具备成像构件，上述投影光在上述成像构件上成像，
上述导光光学系统将在上述成像构件上成像后的上述投影光作为空间投影光进行引导，并使其再次成像于上述空间成像面。
14.根据权利要求12所述的检测方法，其中，
上述照相机以从上述视场角将上述导光光学系统的光学构件排除并且使上述空间成像面包含在上述视场角内的方式设置。
15.根据权利要求12所述的检测方法，其中，
上述控制部如下控制上述导光光学系统：根据由上述照相机检测出的、与上述空间成像面正交的方向的上述对象的进入深度，使与上述空间成像面重叠显示的指示器图像的显示样式阶段性地变化。
16.根据权利要求15所述的检测方法，其中，
上述控制部如下控制上述导光光学系统：使上述指示器图像以随着上述对象的进入深度变大而收敛到上述对象的进入位置的方式改变形状。
17.根据权利要求15所述的检测方法，其中，
上述控制部如下控制上述导光光学系统：使上述指示器图像的颜色随着上述对象的进入深度变大而变化。
18.一种空间投影装置，其特征在于，具备：
至少1个控制部；
导光光学系统，其使投影光成像于空间成像面；以及
照相机，其通过以使上述空间成像面包含在视场角内的方式拍摄的图像，来检测与上述空间成像面正交的方向的对象的进入深度和上述空间成像面中的上述对象的进入位置，
上述控制部在上述对象的进入深度达到设定的深度的情况下，执行与上述进入位置对应的处理。
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