投影装置、投影方法以及存储介质与流程

本发明尤其涉及适用于穿戴式超小型的投影仪等的投影装置、投影方法以及存储介质。

背景技术：

日本特开2011-175051号公报提出一种用于提供不在投影仪主体上配置操作按钮而能够投射图像的小型投影仪的技术。例如以在工作台或桌子上等设置投影仪并将图像投影到地平面上作为前提。因此，检测在设置面上操作的装置的运动，根据检测结果执行与操作对应的处理。

另一方面，近年来各种非常小型且容易携带的移动投影仪被产品化。这种移动投影仪由电池驱动，例如安装在胸前的口袋中，由此安装者自身能够将图像投影到胸前的手掌上。

在这种移动投影仪中，由于装置主体小型，即使装备了用于进行投影相关的各种操作的多个按钮，这些操作会变得复杂，特别是不引起投影动作中所投影的图像失真等情况地操作按钮会变得十分困难。

因此，考虑了使用与投影仪分设的遥控器的方法、将具有覆盖投影画角的摄影画角的摄像系统的部件并列设置在投影面上，并且根据该摄影图像来识别用于指示操作的投影图像的手掌的运动的方法。

但是，使用上述前者的分设的遥控器的方法成为阻碍小型移动投影仪自身携带容易性的主要原因。

另外，上述后者的针对投影系统并列设置摄像系统的部件，识别用于指示操作的手掌运动的方法，需要包括固体摄像元件和摄影透镜光学系统的复杂硬件电路，也包括移动投影仪的制造成本、消耗电力等，因此不实用。

技术实现要素：

本发明鉴于上述实际情况而进行的，其目的为提供能够以简单的结构实现与投影动作相关的各种操作的投影装置、投影方法以及存储介质。

本发明提供一种投影装置，包括：投影部，其投影图像；取得部，其取得装置主体与投影对象物之间的距离；测距部，其具有与上述投影部的投影光轴大致平行的测距轴；以及控制部，其根据将上述取得部取得的距离作为基准的上述测距部的测距结果来控制投影动作。

本发明提供一种装置的投影方法，该装置包括投影图像的投影部、取得装置主体与投影对象物之间的距离的取得部、具有与上述投影部的投影光轴大致平行的测距轴的测距部，该投影方法包括：

根据将上述取得部取得的距离作为基准的上述测距部的测距结果来控制投影动作的控制工序。

本发明提供一种存储介质，存储计算机可读取的程序，内置有该计算机的装置包括投影图像的投影部、取得装置主体与投影对象物之间的距离的取得部、具有与上述投影部的投影光轴大致平行的测距轴的测距部，上述程序使上述计算机作为控制部而发挥功能，该控制部根据将上述取得部取得的距离作为基准的上述测距部的测距结果来控制投影动作。

附图说明

图1a至图1c是表示本发明一个实施方式的小型移动投影装置的外观结构和安装方法的图。

图2a以及图2b是表示本发明一个实施方式的基本手势操作的概要的图。

图3是表示本发明一个实施方式的电子电路的功能结构的框图。

图4是表示本发明一个实施方式的与用户的手势操作对应的处理内容的流程图。

图5a至图5c是例示本发明一个实施方式的tof(timeofflight飞行时间)传感器(tof-a，tof-b)的检测输出的时间变化特性的图。

图6a以及图6b是说明本发明一个实施方式的“手掌投影模式”下的投影环境与手势判定内容的图。

图7是说明本发明一个实施方式的“墙面投影模式”下的投影环境的图。

图8a以及图8b是说明本发明一个实施方式的“墙面投影模式”下的投影环境和手势判定内容。

图9a以及图9b是说明本发明一个实施方式的“静置投影模式”下的手势判定内容。

图10a以及图10b是说明本发明一个实施方式的“窄地投影模式”下的投影环境和手势判定内容的图。

具体实施方式

以下参照附图详细说明将本发明适用于穿戴式小型移动投影仪时的一个实施方式。

图1a至图1c表示本实施方式的小型移动投影仪10的外观结构和安装例。如图1a所示，小型移动投影仪10为外壳10a和外壳10b经由铰链开关自由地连接的两个折叠构造，在外壳10a的外面侧配设有投影透镜部10c、隔着该投影透镜部10c的2个tof传感器10d(tof-a)和10e(tof-b)。

投影透镜部10c将由内部未图示的半导体发光元件产生的光源和作为显示元件的微镜元件形成的光图像射出到与外壳10a的板面正交的方向，并将图像投影到被投影对象上。

tof传感器10d、10e一起沿着与投影透镜部10c的投影光轴平行的轴方向射出极小输出的不可视激光，并通过射出时刻与其反射光的接收时刻之间的时间差来测量与存在于上述轴方向上的外部物体之间的距离。

通过考虑2个tof传感器10d、10e的各检测输出和tof传感器10d、10e的排列方向，能够检测沿着上述排列方向的外部物体的运动。

并且，在外壳10a的侧面配设有用于调整投影透镜部10c的焦点距离的聚焦旋钮(focusdial)10f。检测出与手动聚焦透镜(取得部)的透镜位置对应的被摄体距离，由此能够取得小型移动投影仪10(装置主体)与投影对象物之间的距离。在另一个外壳10b的侧面配设有指示电源的接通/切断的电源键10g。

图1b表示折叠了外壳10a、10b后的状态的小型移动投影仪10的外观。

图1c例示了在衬衫st的胸前口袋pk安装了小型移动投影仪10的状态。由外壳10a和外壳10b夹住胸前口袋pk，并且将外壳10a侧作为胸前口袋pk的外侧，以面向穿了衬衫st的用户的前方的方式来安装小型移动投影仪10，由此成为该小型移动投影仪10的投影状态。

图2a例示了从如上述图1c那样安装的小型移动投影仪10将图像投影到相同用户的手hd上的状态。

并且如图2b所示，在本实施方式的小型移动投影仪10中，通过tof传感器10d、10e的检测输出来接受用户的手hd的手势动作作为基本的操作指示。

即，能够使用户的手hd接近小型移动投影仪10的情况(近(near))、远离小型移动投影仪10的情况(远(far))、相对于小型移动投影仪10上升的情况(上(up))、相对于小型移动投影仪10下降的情况(下(down))共4个移动作为操作指示来接受。

其中，关于上升的情况(up)以及下降的情况(down)，使用户的手hd沿着tof传感器10d、10e的排列方向移动，由此当tof传感器10d、10e的一个的检测结果比另一个的检测结果的距离更急剧地变“大”时，判断用户的手hd的上升下降的方向。

图3是表示设置在小型移动投影仪10内的电子电路的功能结构的框图。图3中，存储器12与进行小型移动投影仪10整体的控制的控制部11直接连接，并且经由总线b与聚焦处理部13、投影部14、键操作部15、测距部16以及通信部17连接。

存储器12具备由ram构成的工作存储器12a、非易失性存储器例如由闪存rom构成的程序存储器12b以及内容存储器12c。

控制部11由cpu等处理器构成，读出被存储在程序存储器12b中的动作程序，在工作存储器12a上展开后来执行，从而控制在小型移动投影仪10内的投影动作。

投影部14除了包括上述投影透镜部10c，还包括未图示的半导体发光元件的光源、作为显示元件的微镜元件，使用存储在内容存储器12c中的图像内容来形成光图像，通过投影透镜部10c射出而投影。

聚焦处理部13在控制部11的控制下，驱动控制投影透镜部11c中的未图示的聚焦透镜的位置。

键操作部16包括聚焦旋钮10f、电源键10g，将与这些操作对应的操作信号发送给控制部11。

测距部16以预定的采样周期，例如0.2“毫秒”～0.35“毫秒”(采样频率：约2850[hz]～5000[hz])来驱动tof传感器10d、10e，根据各自的检测输出取得距离数据，并将所取得的距离数据发给控制部11。

通信部17例如经由无线lan接口(i/f)18、蓝牙(注册商标)接口(i/f)19、usb接口(i/f)20，控制该小型移动投影仪10与通过无线或有线进行外部连接的设备之间的数据的收发。

无线lan接口18例如按照ieee802.11a/11b/11g/11n标准与外部设备进行无线数据的收发。

蓝牙接口19例如与蓝牙(bluetooth)(注册商标)br/edr版本5.0对应，以比较低的功耗来进行图像内容等无线数据的收发。

这里，usb接口20与经由未图示的usb缆线连接的外部设备进行图像内容等数据的收发。

接着说明上述实施方式的动作。

图4是表示主要由控制部11周期性执行的与用户的手势操作对应的处理内容的流程图。

在处理最初，控制部11从聚焦处理部13取得与聚焦旋钮10f的操作位置对应的当前图像投影的焦点距离f(步骤s101)。

接着，控制部11主要取得当前的使用状况作为刚刚之前(直前)的一定时间的tof传感器10d、10e的检测输出(步骤s102)。

图5a至图5c例示例如将采样周期设为0.3[毫秒]时的tof传感器10d、10e的检测输出的时间变化特性。在图5a至图5c中，例如通过实线表示的特性图为tof传感器10d(tof-a)的输出，用虚线表示的特性图为tof传感器10e(tof-b)的输出。

将焦点距离f设为中心，在其上下设定第一检测线、第二检测线作为阈值，判定预定时间内变化的程度。

如上述图1c所示那样，如图5a例如将小型移动投影仪10安装在衬衫st的胸前口袋pk上，且使用用户的手hd作为投影面的情况那样，例示了小型移动投影仪主体10和投影面一起摇摆的“情形i”状态的tof传感器10d、10e的输出。

在控制部11中，将在一定时间内超过了相对于焦点距离f偏离大的阈值即第二检测线的次数进行计数，判定成为该“情形i”状态。

如上述图1c所示那样，如图5b例如将小型移动投影仪10安装在衬衫st的胸前口袋pk上，且使用墙面等被固定的被投影对象作为投影面的情况那样，例示了只有小型移动投影仪主体10摇摆的“情形ii”状态的tof传感器10d、10e的输出。

在控制部11中，虽然在一定时间内没有超过相对于焦点距离f偏离大的阈值即第二检测线，但是在超过偏离小的阈值即第一检测线时，将超过了该第一检测线的次数进行计数，判定成为该“情形ii”状态。

如图5c例如通过三脚架等将小型移动投影仪10固定，并且使用墙面等被固定的被投影对象作为投影面的情况那样，例示小型移动投影仪10和投影面一起被固定的“情形iii”状态的tof传感器10d、10e的输出。

在控制部11中，由于在一定时间内都没有超过相对于焦点距离f偏离大的阈值即第二检测线、偏离小的阈值即第一检测线，因此判定成为该“情形iii”状态。

在上述步骤s102中，在取得tof传感器10d、10e的检测输出作为当前的使用状况后，接着，控制部11根据最近(直近)一定时间的tof传感器10d、10e的检测输出来判定使用状况是“情形i”、“情形ii”、“情形iii”、“窄地”、“非投影中”的哪一个(步骤s103)。

当判定使用状况为“情形i”时，接下来控制部11选择与“手掌投影模式”对应的手势判定表(步骤s105)。

图6a以及图6b是说明“手掌投影模式”下的投影环境与手势判定内容的图。如图6a所示，根据聚焦旋钮10f的操作位置求出焦点距离f，这里如图示那样为投影面位于手掌上。

将该焦点距离f作为基准，根据离小型移动投影仪10的距离分为以下4个区域：

区域3：0以上，并且a(＝f-0.30f)以下、

区域2：a(＝f-0.30f)以上，并且b(＝f+0.30f)以下、

区域1：b(＝f+0.30f)以上，并且c(＝f+0.5f)以下、

区域0：c(＝f+0.5f)以上。

在控制部11中，在如图6b所示那样，从程序存储器12b读出手掌投影模式下的手势判定表并设置在工作存储器12a后，准备以后的手势操作。

即，在此，根据从tof传感器10d、10e的检测输出得到的用户手的位置的迁移状态来检测7种手势操作。在该表中，例如将从tof传感器10d、10e的各输出得到的区域3～区域0的任意一个值作为组而判定为(x、y)。表中的变量n(＝1～3)表示位于区域0以外的区域1～区域3的任意一个中。

例如，在阅览被保存在作为内部存储介质的内容存储器12c中的图像文件的阅览模式下，如果在对投影一系列图像文件中的文件“image001”的动作中检测到第二个手势命令“下(down)”，则通过与该手势关联后的操作指示“向后滑动(slideback)”来投影前一个图像“image(图像)000”。

如果从该状态进一步检测到第三个手势命令“上(up)”，则通过与该手势关联后的操作指示“slidefwd”来投影后一个的图像“image(图像)001”。

将如上述图2b所示的4个基本的手势操作“up”“down”“near(近)”“far(远)”与尤其在图像投影时的使用频率高的操作指示关联地进行设定，例如将“near”与扩大投影视角的扩大投影关联地进行设定、将“far”与减少投影视角的缩小投影关联地进行设定，由此能够进一步提高操作性。

而且，在将第一个的手势命令“out(外)”(向外侧大大逃离的手的运动)与操作指示“焦点距离f的延长”关联设定时，通过检测该手势而能够执行焦点距离f的一定量的延长来代替聚焦旋钮10f的操作。

另外，在上述步骤s103中，当判定为使用状况为“情形ii”时，接着控制部11选择与“墙面投影模式”对应的手势判定表(步骤s106)。

图7是说明“墙面投影模式”下的投影环境的图。此时，投影透镜部10c的焦点距离f如图中表示实际投影面那样位于墙wl的表面或其附近，在上述图6a的区域2的里侧、相当于区域1以及区域0的超过焦点距离f的位置，不能够进行手掌的手势操作。

因此，在本实施方式中，将手势操作的基准位置设为焦点距离f的前侧，例如设焦点距离f’＝f/2，进行针对手势操作的控制。

图8a以及图8b用于说明如上所述设定了成为代理的基准位置后的状态下的“墙面投影模式”下的投影环境和手势判定内容。如图8a所示，将与聚焦旋钮10f的操作位置对应的焦点距离f的半值f’作为基准，根据离小型移动投影仪10的距离分为以下4个区域：

区域3：0以上，并且a’(＝f’-0.30f’)以下、

区域2：a’(＝f’-0.30f’)以上，并且b’(＝f’+0.30f’)以下、

区域1：b’(＝f’+0.30f’)以上，并且c’(＝f’+0.50f’)以下、

区域0：c’(＝f’+0.50f’)以上，直到f。

图8b所示的手势判定表自身与上述图6所示的内容相同。

另外，在上述步骤s103中，当判定为使用状况为“情形iii”时，接着，控制部11选择与“静置投影模式”对应的手势判定表。

在该“情形iii”中，认为是小型移动投影仪10和投影面的墙面共同被固定的设置环境，因此关于区域划分与上述图8a所示的“情形ii”相同，将以焦点距离f的半值f’作为基准的区域进行划分来进行手势的判定。

关于图9a的区域划分后的手势判定表的内容，与上述“手掌投影模式”“墙面投影模式”的内容相同，进一步在该“静置投影模式”中，追加第8个手势操作“tilt-1”、第9个手势操作“tilt-2”。

图9b表示这些手势操作“tilt-1”“tilt-2”的手掌的运动，在将与tof传感器10d、10e的测距轴正交的手掌面设为0°时，检测从倾斜前后不满45°到向前侧(tile-1)或后侧(tile-2)倾斜了45°以上。

具体地说，根据tof传感器10d、10e的输出，手掌的位置不在区域内移动，并且由tof传感器10d、10e得到的距离值的差是否成为与2个tof传感器10d、10e的排列间隔相等的距离值d以上，来进行判断。

另外，在上述步骤s103中，当判定使用状况为“窄地”时，接着，控制部11选择与“窄地投影模式”对应的手势判定表(步骤s108)。

另外，关于“窄地投影模式”，只在一定时间0.2[秒]以内的短时间将用户进行的特定操作例如电源键10g进行一次操作，由此可以强制地转到该模式。

图10a以及图10b用于说明“窄地投影模式”下的投影环境和手势判定内容。如图10a所示，在通过非常短的焦点距离f在手掌进行投影的状态下，当由于存在墙壁wl等而没有太多进行手势操作的空间余量时，如上所述指定该模式，由此能够通过小的手势操作进行指示。

此时，将焦点距离f作为基准，根据离小型移动投影仪10的距离分为以下4个区域：

区域3：0以上，并且a(＝f-0.15f)以下、

区域2：a(＝f-0.15f)以上，并且b(＝f+0.15f)以下、

区域1：b(＝f+0.15f)以上，并且c(＝f+0.25f)以下、

区域0：c(＝f+0.25f)以上。

在控制部11中，在如图10b所示那样，从程序存储器12b读出窄地投影模式下的手势判定表并设置在工作存储器12a后，准备以后的手势操作。

另外，在上述步骤s103中，当在该时间点没有进行投影部14的图像投影动作时，无条件地判定使用状况为“非投影中”，接着，控制部11暂时地选择与“手掌投影模式”对应的手势判定表(步骤s104)。

此时，能够通过接受手势操作进行的指示，设定存储在内容存储器12c中的图像文件的选择或经由通信部17来自外部的图像文件的输入，转到投影动作的开始。

如果通过上述步骤s104～s108中任意一个的处理而结束手势判定表的选择，则接着实际上根据tof传感器10d、10e的检测输出来判定是否执行了由手势操作进行的命令指示(步骤s109)。

当判断为执行了由手势操作进行的命令指示时(步骤s109为是)，控制部11使用在该时间点选择的手势判定表来判定手势命令，执行基于判定结果的投影动作上的控制(步骤s110)。至此一系列的处理一旦结束，再次返回从上述步骤s101开始的处理。

另外，在上述步骤s109中，在根据选择了手势判定表的状态判断为没有通过tof传感器10d、10e的检测输出来进行某种具体的手势操作的命令指示时(步骤s109为否)，控制部11不进行上述步骤s110的投影动作上的控制，至此一系列的处理一旦结束，再次返回从上述步骤s101开始的处理。

根据以上详细描述的本实施方式，至少使用一对分别只在轴方向进行测距的简单结构的tof传感器，由此能够检测简易的手势操作，因此虽然是简易的结构但能够实现与投影动作相关的各种操作。

另外，在上述实施方式中，将手势操作作为与tof传感器的检测输出的时间变化对应的操作，从而作为手势操作能够检测的变化较多，能够指示更加复杂的操作。

另外，在上述实施方式中，由于将在该时间点投影图像的焦点距离设为基准的沿着投影光轴的远近的多个范围进行区域划分并考虑手势操作，因此能够实现适应环境的通过极其直观的手势操作进行的控制。

并且，在上述实施方式中，根据tof传感器的检测输出的时间变化的程度，根据投影装置以及投影面状态的至少一个被固定的情况或双方被固定的情况等，增减作为手势操作而被接受的内容，所以能够适当接受在不稳定投影环境中不能够判定的手势操作。

另外，上述实施方式是说明将本发明适用于内部内置有内容用的存储器且另一方面具有与外部设备的通信功能的穿戴式小型移动投影仪时的一个实施方式，但是本发明不会限定作为投影装置的用途或与发光光源、显示装置等对应的投影方式、作为投影对象的图像信息的输入系统等。

另外，在上述实施方式中，小型移动投影仪10在外壳10a的外面侧隔着投影透镜部10c配设有tof传感器10d(tof-a)和tof传感器10e(tof-b)。但是，不限于该结构。tof传感器可以不是多个而是一个。当在外壳10a的外面侧只配设一个tof传感器时，针对小型移动投影仪10能够接受多个手势命令，具体地说是用户的手hd从焦点附近向外逃的运动(out：外)、接近用户的手hd的运动(near：近)、远离用户的手hd的运动(far：远)、使用户的手hd靠近焦点的状态(set：设置)、用户的手hd在区域1～区域3的任意一个位置都没有待3秒以上的状态(clear：清除)作为操作指示。

进一步，可以使用tof传感器10d、10e以外的元件作为测距部。例如，能够使用激光自动对焦。在激光自动对焦中，在外壳10a的外面侧配设激光光线的发送孔，使用将微弱的红外线激光光线对着对象物，检测该反射的状况，测量到对象物的距离。或者，能够使用根据所拍摄的图像的信息进行对焦的方式。具体地说，能够使用基于如下思想的相位差自动对焦：设置分离透镜或相位差传感器用于自动对焦，如果图像准确对焦，则在摄像用传感器的后面设置分离透镜来将图像分为2个时，能够使2个图像的位置为固定。另外，能够使用对比度自动对焦，活用记录图像用的摄像元件且错开焦点地拍摄多张。

进一步，也能够使用将2个摄像机平行排列同时进行拍摄，进行图像处理，由此取得所拍摄的物体的深度信息的立体声摄像机来测量距离。另外，将条纹或者格子状的图案投影到物体上，通过其他角度的摄像机对其进行拍摄，被投影的图案由于物体的形状而失真，因此也可以通过根据该失真图案来求出物体的形状或深度的结构光来测量距离。

在上述实施方式中，通过检测与手动聚焦透镜(取得部)的透镜位置对应的被摄体距离，取得小型移动投影仪10(装置主体)与投影对象物之间的距离，但是不限于该结构。取得部可以取得具有与投影部的投影光轴大致平行的测距轴的测距部的测距结果。

另外，本申请发明不限于上述实施方式，在实施阶段能够在不脱离该主旨的范围进行各种变形。另外，各个实施方式也可以尽可能地适当组合来实施，此时得到组合后的效果。进一步，上述实施方式中包括各种阶段的发明，能够通过所公开的多个结构要件的适当组合来提取各种发明。例如，在即使从实施方式所示的所有结构要件删除几个结构要件，也能够解决本说明书所述的问题，并得到本说明书所述的效果时，能够将删除了该结构要件的结构作为发明而提取。