投影显示设备.pdf

一种投影显示设备在帧存储器中存储了针对在投影的区域中未示出障碍的情况的测试图案的拍摄图像；在比较单元处，将针对在投影区域中示出了障碍的情况的测试图案的拍摄图像与所存储的测试图案的拍摄图像进行比较，以便检测在投影的区域中所存在的障碍；在图像掩模放大处理单元处，产生具有比检测到的障碍的区域更大的区域的图像掩模部分；以及在亮度控制单元处，实现控制以减小在图像掩模部分中的亮度。

1.  一种投影显示设备，包括：
图像处理装置，用于处理输入图像数据以产生显示图像；
投影透镜，用于将由所述图像处理装置处理过的显示图像投影到屏幕上，以制作视频画面的放大表示；
测试图案投影装置，用于通过所述投影透镜将测试图案投影在所述屏幕上；
成像装置，配备有用于拍摄投影视频画面的成像元件和拍摄透镜；
拍摄图像分析装置，用于分析由所述成像装置所产生的拍摄图像，并且还检测在所述投影视频画面的区域内的障碍；
图像掩模产生装置，用于产生与所检测到的障碍相对应的图像掩模；以及
亮度控制装置，用于控制与所述图像掩模相对应的亮度；
其中，所述图像掩模产生装置配备有图像掩模放大处理装置，用于产生具有比与所检测到的障碍相对应的区域更大的区域的图像掩模部分。

2.  根据权利要求1所述的投影显示设备，其特征在于：所述拍摄图像分析装置包括：
存储装置，用于针对在投影视频画面的区域中未示出所述障碍的情况，存储所述测试图案的拍摄图像；
比较装置，用于将针对在投影视频画面的区域中成像了所述障碍的情况的所述测试图案的拍摄图像与在所述存储装置中所存储的所述测试图案的拍摄图像进行比较；
障碍检测装置；用于根据比较结果来检测所述障碍；
开关装置，用于通过开关操作将接收到的测试图案的拍摄图像传送到所述存储装置，所述接收到的拍摄图像是针对在投影视频画面的区域中不存在所述障碍、并从所述成像装置中接收到的所述测试图案的拍摄图像。

3.  根据权利要求1所述的投影显示设备，其特征在于：所述亮度控制装置具有用于减小亮度的装置。

4.  根据权利要求1所述的投影显示设备，其特征在于：所述图像掩模放大处理装置具有确定装置，用于根据包括屏幕尺寸、障碍的移动速度、水平分辨率、以及在检测到所述障碍之后直到由所述亮度控制装置实现了亮度控制为止所需的时间中的至少一个规格，来确定所述图像掩模部分。

5.  根据权利要求1所述的投影显示设备，其特征在于：所述图像掩模放大处理装置具有用于在垂直和/或水平方向上放大所述图像掩模部分的装置。

6.  根据权利要求1所述的投影显示设备，其特征在于：所述测试图案包括在水平直线上的图案。

7.  根据权利要求1所述的投影显示设备，其特征在于：所述测试图案包括位于不与连接所述投影透镜和所述成像装置的直线平行的方向上的直线。

8.  根据权利要求1所述的投影显示设备，其特征在于：通过红外射线来成像所述测试图案。

9.  根据权利要求6所述的投影显示设备，其特征在于：通过红外射线来成像所述测试图案。

10.  根据权利要求7所述的投影显示设备，其特征在于：通过红外射线来成像所述测试图案。

11.  根据权利要求2所述的投影显示设备，其特征在于：所述障碍检测装置具有检测装置，用于检测在拍摄图像中所出现的所述测试图案的线性，并且还用于检测作为所述障碍的非线性部分。

12.  根据权利要求2所述的投影显示设备，其特征在于：所述障碍检测装置具有寻找装置，用于寻找在所述存储装置中所存储的所述测试图案的拍摄图像与针对在投影视频画面中成像了所述障碍的情况的所述测试图案的拍摄图像之间的差别；以及用于对所找到的差别进行二值化的装置。

投影显示设备
技术领域
本发明涉及一种投影显示设备，更具体地，涉及一种投影显示设备，当障碍进入从投影显示设备中所投影的光束的区域时，能够检测障碍(人)，并且还能够产生具有比所检测到的障碍区域更大的区域的图像掩模，以便减小亮度，从而确保了人体(人眼)的安全。
背景技术
通常，该类型的投影显示设备允许用户识别已经通过使画面进入他的或她的视野而投影到屏幕上的视频画面的内容。因此，用于将光束投影到屏幕上的投影系统需要涉及到具有允许投影光束通过的在投影显示设备和屏幕之间的空间。因此，当障碍，特别是人无意地进入投影的视频画面的区域内时，投影光会导致不舒服(对人而言)，此外，可能会损害眼睛。随着向投影视频画面的更高亮度的最新技术趋势，这样的伤害已经出现了增大。
因此，为了解决上述问题，已经开发了投影显示设备，其中，设置了具有热电传感器的人体传感器单元和具有第一和第二扫描光束传感器的激光扫描器单元，由此，检测障碍进入了投影光束的路径上；并且当检测到障碍时，扫描器控制单元进行操作，或者停止激光振荡器的输出，或者机械地关闭扫描光的发射，从而确保了人体的安全(例如，参见JP 2000-194302)。
还已经开发了其他类型的投影显示设备，当投影直接入射在人的视觉上时，抑制了不舒适。这样的设备的一个示例包括：电光设备，用于发射由图像信号调制的光；图像处理单元，用于将图像信号提供给电光设备；以及光通量控制器，用于控制从电光设备提供的投影光的光通量。所述光通量控制器具有检测单元，适合于检测进入投影光束的路径的人；以及抑制控制单元，当检测单元检测到人的进入时，所述抑制控制单元适合于抑制所提供的投影光束的光通量。按照该方式，当将投影光直接入射在人的视觉上时，能够抑制不舒适(例如，参见JP 2001-305650)。
在以上的JP 2000-194302中所述的技术中，通过利用在人体传感器单元中设置的热电传感器来检测障碍进入投影光路径，确保了人体的安全，并且当检测到障碍时，或者停止激光振荡器的输出，或者由扫描器控制单元机械地关闭扫描光的发射。然而，由于人体传感器用于在障碍与投影视频画面的区域接触之前检测障碍，并且当障碍位于离投影显示设备较远处时，例如，当人站在屏幕侧的中央位置附近时，预防性地停止激光振荡器的输出或关闭扫描光的投影，因此，在某些情况下，障碍的位置可能会超出了人体传感器能够检测到该障碍的区域。这引起了以下问题：存在不能够避免光投影到眼睛的情况。
在以上的JP 2001-305650所述的技术中，投影显示设备适合于通过当能够检测到人体进入投影视频画面的路径上的检测单元检测到这样的进入时，经由抑制控制单元抑制投影光束的光通量，能够避免当发射的光束刚好与人的视觉直接接触时的不舒适。然而，当检测单元位于离屏幕较近处并且位于离投影显示设备较远处时，该检测单元不能够检测障碍(人体)，这是由于当其进入预定范围的区域时，该检测单元仅能够检测到人体。这引起了以下的问题：存在不能够避免在眼睛上的投影光并且不能够确保人体的安全的情况。
发明内容
本发明的目的是提出一种投影显示设备，为了解决上述问题，通过以下方式，能够确保人体(眼睛)的安全，所述方式为：存储针对在投影的区域中未示出(成像)障碍的情况的测试图案的拍摄图像；将针对在投影区域中示出了障碍的情况的测试图案的拍摄图像与所存储的测试图案的拍摄图像进行比较，以便检测在投影的区域内存在地障碍；产生具有比检测到的障碍的区域更大的区域的图像掩模部分；以及减小图像掩模部分中的亮度。
根据本发明的投影显示设备包括：图像处理装置，用于处理输入图像数据以产生显示图像；投影透镜，用于将由所述图像处理装置处理过的显示图像投影到屏幕上，以制作视频画面的放大表示；测试图案投影装置，用于通过所述投影透镜将测试图案投影在所述屏幕上；成像装置，配备有用于拍摄投影视频画面的成像元件和拍摄透镜；拍摄图像分析装置，用于分析由所述成像装置所产生的拍摄图像，并且还检测在所述投影视频画面的区域内的障碍；图像掩模产生装置，用于产生与所检测到的障碍相对应的图像掩模；以及亮度控制装置，用于控制与所述图像掩模相对应的亮度；其中，所述图像掩模产生装置配备有图像掩模放大处理装置，用于产生具有比与所检测到的障碍相对应的区域更大的区域的图像掩模部分。
所述拍摄图像分析装置包括：存储装置，用于针对在投影视频画面的区域中未示出所述障碍的情况，存储所述测试图案的拍摄图像；比较装置，用于将针对在投影视频画面的区域中成像了所述障碍的情况的所述测试图案的拍摄图像与在所述存储装置中所存储的所述测试图案的拍摄图像进行比较；障碍检测装置；用于根据比较结果来检测所述障碍；以及开关装置，用于通过开关操作将接收到的测试图案的拍摄图像传送到所述存储装置，所述接收到的拍摄图像是针对在投影视频画面的区域中不存在所述障碍、并从所述成像装置中接收到的所述测试图案的拍摄图像。
所述亮度控制装置可以具有用于减小亮度的装置。
所述图像掩模放大处理装置可以具有确定装置，用于根据包括屏幕尺寸、障碍的移动速度、水平分辨率、以及在检测到所述障碍之后直到由所述亮度控制装置实现了亮度控制为止所需的时间中的至少一个规格，来确定所述图像掩模部分。
所述图像掩模放大处理装置可以具有用于在垂直和/或水平方向上放大所述图像掩模部分的装置。
所述测试图案可以包括在水平直线上的图案。
所述测试图案可以包括位于不与连接所述投影透镜和所述成像装置的直线平行的方向上的直线。
可以通过红外射线来成像所述测试图案。
所述障碍检测装置可以具有检测装置，用于检测在拍摄图像中所出现的所述测试图案的线性，并且还用于检测作为所述障碍的非线性部分。
所述障碍检测装置可以具有寻找装置，用于寻找在所述存储装置中所存储的所述测试图案的拍摄图像与针对在投影视频画面中成像了所述障碍的情况的所述测试图案的拍摄图像之间的差别；以及用于对所找到的差别进行二值化的装置。
因此，根据本发明，投影显示设备通过以下方式提供了确保了移动期间的人体(眼睛)的安全的优点，即使人移动到投影区域内，所述方式为：将针对在投影的区域中未示出(成像)障碍的情况的测试图案的拍摄图像存储在存储装置中；将针对在投影区域中示出了障碍的情况的测试图案的拍摄图像与所存储的测试图案的拍摄图像进行比较，以便检测在投影的区域内存在的障碍；产生具有比检测到的障碍的区域更大的区域的图像掩模部分；以及减小图像掩模部分中的亮度。
参考说明了本发明的示例的附图，从以下描述中，本发明的上述和其他目的、特征和优点将变得明显。
附图说明
图1是示出了根据本发明的投影显示设备的实施例的示意结构的方框图。
图2A是示出了当在屏幕和投影显示设备之间不存在障碍时使用投影显示设备的示例的图。
图2B是示出了测试图案的图。
图2C是示出了由成像单元拍下的拍摄图像的图。
图3A是示出了当在屏幕和投影显示设备之间存在障碍时使用投影显示设备的示例的图。
图3B是示出了测试图案的图。
图3C是示出了由成像单元拍下的拍摄图像的图。
图4是示出了用于检测障碍的位置的方法的图。
图5是输出了当人进入投影显示设备和屏幕之间的区域并且当人移动时的操作的图。
图6是示出了在产生图像掩模部分而不增大障碍的检测图像的情况下的操作的图。
具体实施方式
图1是示出了根据本发明的投影显示设备的第一实施例的示意结构的方框图。
参考图1，投影显示设备1包括图像处理单元19，对输入图像18的数据执行图像显示处理；投影透镜20，适合于将由图像处理单元19处理后的显示图像投影到屏幕5上，以提供被投影的显示图像的放大表示(视频画面)；测试图案投影单元22，用于通过投影透镜20将测试图案131投影到屏幕5上；成像单元11，配备有用于拍摄投影视频图像的成像元件111，并且还配备有拍摄透镜112；拍摄图像分析单元9，用于分析从成像单元11中提供的拍摄图像，并且检测在视频画面的区域内所表示的障碍7；图像掩模产生单元16，用于产生与检测到的障碍7相对应的图像掩模；以及亮度控制单元17，用于控制与图像掩模相对应的亮度；其中，图像掩模产生单元16包括图像掩模放大处理单元161，用于产生具有比检测到的障碍7的区域更大的区域的图像掩模部分31。
拍摄图像分析单元9包括帧存储器13，针对在投影的视频画面的区域内不存在障碍的情况，存储了测试图案131的拍摄图像；比较单元14，用于将针对在投影视频画面的区域内存在障碍的情况的测试图案131的拍摄图像与在帧存储器13中所存储的测试图案131的拍摄图像进行比较；障碍检测单元15，用于根据比较结果来检测障碍7；以及测试图案获取开关12，通过开关操作，针对在投影的视频画面的区域中不存在障碍7的情况，允许将由成像单元11所拍摄的测试图案131的拍摄图像传送到帧存储器13，而针对在投影的视频画面区域内存在障碍7的情况，停止将测试图案131的拍摄图像传送到帧存储器13。
接下来，将参考附图来解释如上所述构造的投影显示设备1的操作。
图2A示出了针对在投影显示设备1和屏幕5之间不存在障碍7的情况，使用投影显示设备1的示例；图2B示出了测试图案131；而图2C示出了由成像单元11拍摄的拍摄图像61。
图3A示出了针对在投影显示设备1和屏幕5之间存在障碍7的情况，使用投影显示设备1的示例；图3B示出了测试图案131；而图3C示出了由拍摄单元11所拍摄的拍摄图像62。
首先参考图2A到2C，测试图案131具有直线水平图案，并且由红外线光束示出，所述图案位于与连接投影透镜20和成像单元11的直线垂直的方向上。在这种情况下，当由成像元件111拍摄时，视频画面具有如图2C所示的拍摄图像61那样的简单直线的形状。
然而，当如图3A所示，在投影显示设备1和屏幕5之间存在障碍7时，由成像元件111所拍摄的图像具有如图3C所示的拍摄图像62的图案，从对应于投影到屏幕5上的测试图案的画面的直线移动的直线对应于障碍7的位置。该移动是由从成像单元11的位置开始移动的投影透镜20的布置所引起的现象。
因此，可行的是，通过检测在拍摄图像62中的直线的断开位置，检测在投影显示设备1和屏幕5之间所设置的障碍7的位置。
图4示出了说明检测障碍7的位置的方法的图。
参考图4，比较单元14找出在针对在投影视频画面的区域中未示出(成像)障碍7的情况的测试图案131的拍摄图像161的位置(参见图2C)(拍摄图像61的数据存储在帧存储器13中)、与针对在投影的视频画面中示出了障碍7的情况的测试图案131的拍摄图像62的位置(参见图3C)之间的差别；并且障碍检测单元15对所找出的差别进行二值化，并且计算所检测的图像8。
具体地，障碍检测单元15针对每一个像素，从拍摄图像61的亮度中减去拍摄图像62的亮度，并且如果相减结果是负值，则将相减结果变为零。以黑色和白色的二值化表示来示出作为计算结果而获得的图像，从而产生了检测图像8。
在产生了检测图像8之后，图像掩模产生单元16产生了与障碍7的检测图像相对应的图像掩模30。图像掩模放大处理单元161产生了具有比障碍7的检测图像8的区域更大的区域的图像掩模部分31。亮度控制单元17控制并减小图像掩模部分31中的亮度。
在以上的图2到图4中，尽管出于简明的原因，每一个图像平面仅示出了5条线，实际上，每一个图像平面可以显示几十条水平线，由此，可以将由水平线之间的间隙所引起的误差抑制在不会引起实际问题的程度上。
接下来参考图5具体解释从上述的障碍7的检测到减小图像掩模部分31的亮度的操作序列。
图5是示出了当人进入了投影显示设备和屏幕5之间的区域并且在该区域内移动时，投影显示设备的操作的图。
参考图5，当人向右移动时，随着在附图中时间的进行，障碍检测单元15实现了在人(移动前)51的位置处的障碍检测，将其当作障碍7，并且根据检测信息来制作图像掩模30。在制作图像掩模30时，图像掩模放大处理单元161同时在向右和向左的方向上放大在检测信息中所包括的障碍的检测图像8的尺寸，以形成包括图像掩模部分31的图像掩模30。
通过减小要投影到该图像掩模部分31上的视频画面的亮度，可以保护人52以免于被高亮度照射，即使当人移动到人52(在移动后)的位置时，由于人52出现在其中投影视频画面的亮度下降的区域，从而确保了在移动中的人体(人眼)的安全。
作为参考，将参考图6来解释形成包括图像掩模部分41的图像掩模40，而无需同时在向右和向左方向上对在检测信息中所包括的障碍的检测图像8的尺寸进行放大的情况。
当随着时间的进行，在图6中，人向右移动时，障碍的检测发生在人51移动之前的位置处，并且根据检测信息来产生图像掩模40。在这种情况下，在产生图像掩模40时，根据在检测图像8的信息中所述的尺寸来形成具有图像掩模部分41的图像掩模40，并且减小了要投影到与图像掩模部分41的区域相对应的区域上的视频图像的亮度。然而，在人已经移动到人52的位置上之后，在还未减小投影视频画面的亮度的高亮度区域中对他或她进行了照射，所述照射量基于人的移动，并且结果是不能够确保安全(人的安全)。
此外，在图5所示的实施例中，按照水平方向来放大图像掩模部分31的同时，应该指出，通过在垂直方向上放大图像掩模部分31，并且通过预测诸如蹦跳和跳跃等需要垂直方向的移动的人的动作，确保安全性是可行的。这里，省略了解释。
这里，解释了由图像掩模放大处理单元161所实现的放大图像掩模部分31的方法的示例。
假定屏幕5是100英寸(水平长度上大约为2m)标准的屏幕，并且投影显示设备的规格为1024点的水平分辨率和3米每秒(大约11千米每小时)的移动速率(人)，认为从障碍(人51)的检测到由亮度控制单元17实现的将亮度减小反映在投影视频画面上所需的时间为3/60秒。然后，在水平方向上的人的移位距离将对应于3(m/s)×3/60(s)×1024(点)/2(m)＝77(点)。
因此，在向右和向左方向的每一个上、以大于77点的增大的80点来放大图像掩模部分31能够充分地减小覆盖人移动的范围的像素的亮度，从而防止了以高亮度来照射人，由此，确保了移动中的人的安全，即使他正在投影视频图像的区域内移动。
作为参考，可以将要放大的点数固定在足够的数值处以确保人的安全。
尽管已经利用特定的方面描述了本发明的优选实施例，但是这样的描述仅是说明性的，应该理解，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以进行改变和修改。