投影系统及投影方法与流程

本发明涉及一种投影系统及投影方法，尤其涉及一种可根据使用者与目标投影面之间的空间位置投射投影画面的投影系统及投影方法。

背景技术：

目前，投影机广泛应用于家庭、办公室、学校和娱乐场所。虽然投影机测量投影面的技术越来越好，但在使用某些功能时，有时需要手动调整，例如调整支撑脚的高度、左右方向、焦距、投影画面尺寸等。此外，投影机默认将画面投射至投影机的前方而并不考虑观看者的位置，影响观看者的观影体验。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种投影系统及投影方法，可根据使用者与目标投影面之间的空间位置来投射投影画面，提供使用者的观看体验。

为了达到上述目的，本发明提出一种投影方法，包含：

步骤a，提供第一空间，该第一空间内具有投影装置、便携式通信装置组合以及目标投影面，该投影装置具有第一测量单元和第二测量单元，该便携式通信装置组合具有无线单元；

步骤b，该无线单元发送第一信号至该第一测量单元，以获得该投影装置与该便携式通信装置组合间的第一距离信息和第一角度信息；

步骤c，该第二测量单元发送第二信号至该目标投影面，以获得该投影装置与该目标投影面间的第二距离信息和第二角度信息，其中步骤b及步骤c不分先后；

步骤d，根据该第一距离信息、该第一角度信息、该第二距离信息及该第二角度信息确定该便携式通信装置相对于该目标投影面的位置信息，并根据该位置信息确定该目标投影面对应该便携式通信装置组合的第一投影区域信息；以及

步骤e，根据该第一投影区域信息调整该投影装置的该镜头，并于该目标投影面上投射第一投影画面。

作为可选的技术方案，步骤d包含，

步骤d1，建立第一三维坐标系，设定该目标投影面的坐标，记为第一坐标；

步骤d2，根据该第一坐标、该第二距离信息及该第二角度信息确定该投影装置的坐标，记为第二坐标；

步骤d3，根据该第二坐标、该第一距离信息及该第一角度信息确定该便携式通信装置的坐标，记为第三坐标，该第三坐标视为该位置信息；以及

步骤d4，根据该第三坐标确定其对应于该目标投影面上的坐标，记为第四坐标，该第四坐标视为该第一投影区域信息。

作为可选的技术方案，步骤d4中，根据该第三坐标确定其对应于该目标投影面上的投影的坐标，记为该第四坐标；或者，步骤d4中，根据该第三坐标确定其对应于该目标投影面上的投影的坐标，记为第五坐标，将该第五坐标于z轴上增加第一数值以形成该第四坐标，其中，该第一数值为大于0的数值。

作为可选的技术方案，该便携式通信装置组合包含至少两个便携式通信装置，每一便携式通信装置内的子无线单元组成该无线单元；步骤b包括，每一便携式通信装置内的该子无线单元发送第一信号至该第一测量单元，以获得该投影装置与每一便携式通信装置间的第三距离信息和第三角度信息，根据该投影装置与每一便携式通信装置间的该第三距离信息和该第三角度信息确定该投影装置与该便携式通信装置组合间的该第一距离信息和该第一角度信息。

作为可选的技术方案，该第一测量单元为到达角度测距单元，该第二测量单元为飞行时间测距单元。

此外，本发明还提出一种投影系统，应用于第一空间，该投影系统包含：目标投影面、投影装置以及便携式通信装置组合。投影装置具有第一测量单元、第二测量单元及镜头；便携式通信装置组合具有无线单元；使用时，该无线单元发送第一信号至该第一测量单元，以获得该投影装置与该便携式通信装置组合间的第一距离信息和第一角度信息；该第二测量单元发送第二信号至该目标投影面，以获得该投影装置与该目标投影面间的第二距离信息和第二角度信息；该投影装置根据该第一距离信息、该第一角度信息、该第二距离信息及该第二角度信息确定该便携式通信装置相对于该目标投影面间的位置信息，并根据该位置信息确定该目标投影面对应该便携式通信装置组合的第一投影区域信息；该投影装置根据该第一投影区域信息调整该投影装置的该镜头，并于该目标投影面上投射第一投影画面。

作为可选的技术方案，确定该位置信息时，先建立第一三维坐标系，设定该目标投影面的坐标，记为第一坐标；接着根据该第一坐标、该第二距离信息及该第二角度信息确定该投影装置的坐标，记为第二坐标；然后根据该第二坐标、该第一距离信息及该第一角度信息确定该便携式通信装置的坐标，记为第三坐标，该第三坐标视为该位置信息；最后根据该第三坐标确定其对应于该目标投影面上的坐标，记为第四坐标，该第四坐标视为该第一投影区域信息。

作为可选的技术方案，该投影装置根据该第三坐标确定其对应于该目标投影面上的投影的坐标，记为该第四坐标；或者，该投影装置根据该第三坐标确定其对应于该目标投影面上的投影的坐标，记为第五坐标，将该第五坐标于z轴上增加第一数值以形成该第四坐标，其中，该第一数值为大于0的数值。

作为可选的技术方案，该便携式通信装置组合包含至少两个便携式通信装置，每一便携式通信装置内的子无线单元组成该无线单元；步骤b包括，每一便携式通信装置内的该子无线单元发送第一信号至该第一测量单元，以获得该投影装置与每一便携式通信装置间的第三距离信息和第三角度信息，根据该投影装置与每一便携式通信装置间的该第三距离信息和该第三角度信息确定该投影装置与该便携式通信装置组合间的该第一距离信息和该第一角度信息。

作为可选的技术方案，该第一测量单元为到达角度测距单元，该第二测量单元为飞行时间测距单元。

本发明的投影系统及投影方法，通过投影装置内的测量单元获得投影装置与便携式通信装置组合间的空间位置关系以及投影装置与目标投影面间的空间位置关系，可以确定出便携式通信装置相对于目标投影面的位置信息。由于便携式通信装置握持于使用者手中，即可认为确定出了使用者相对于目标投影面的位置信息，从而投影装置自动根据该位置信息于目标投影面上投射投影画面。由于投影画面对应于使用者的位置进行投射，可使得使用者获得较好的观看角度，提高了使用者的观影体验。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为本发明的投影系统的第一实施例的框图；

图2为本发明的投影系统的第一实施例的示意图；

图3为本发明的投影方法的流程图；

图4为本发明的投影系统的第二实施例的框图。

具体实施方式

为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。

请参考图1、图2及图3，图1为本发明的投影系统的第一实施例的框图，图2为本发明的投影系统的第一实施例的示意图，图3为本发明的投影方法的流程图。本发明的一种投影系统1000，应用于第一空间内。投影系统1000包含便携式通信装置组合100、投影装置200以及目标投影面300。便携式通信装置组合100具有无线单元。投影装置200具有第一测量单元210以及第二测量单元220。使用时，无线单元发送第一信号s1至第一测量单元210，第一测量单元210接收并响应第一信号s1以获得投影装置200与便携式通信装置组合100之间的第一距离信息d1及第一角度信息a1；第二测量单元220发送第二信号s1至目标投影面300，用以获得投影装置200与目标投影面300间的第二距离信息d2和第二角度信息a2。投影装置200根据第一距离信息d1、第一角度信息a1、第二距离信息d2以及第二角度信息a2确定便携式通信装置组合100相对于目标投影面300间的位置信息，从而确定目标投影面300对应便携式通信装置组合100的第一投影区域信息，投影装置200根据第一投影区域信息于目标投影面300上投射第一投影画面。实际操作中，第一信号s1和第二信号s2的发送可不分先后顺序或同时发送。

于一实施例中，第一测量单元210及第二测量单元220可互相通信连接，且至少其中之一内设置有处理单元，以处理第一信号s1、第二信号s2。于另一实施例中，用于处理第一信号s1及第二信号s2的处理单元可设置于第一测量单元210及第二测量单元220之外，第一测量单元210与第二测量单元220均通信连接于该处理单元。

对应的，本发明还提出一种投影方法，具体可包含如下步骤：

步骤a，提供第一空间，第一空间内具有便携式通信装置组合100、投影装置200以及目标投影面300，投影装置200具有第一测量单元210以及第二测量单元220，便携式通信装置组合100具有无线单元。

步骤b，无线单元发送第一信号s1至第一测量单元210，以获得投影装置200与便携式通信装置组合100间的第一距离信息d1和第一角度信息a1。

步骤c，第二测量单元220发送第二信号s2至目标投影面300，以获得投影装置200与目标投影面300间的第二距离信息d2和第二角度信息a2，其中步骤b及步骤c不分先后。

步骤d，根据第一距离信息d1、第一角度信息a1、第二距离信息d2及第二角度信息a2确定便携式通信装置组合100相对于目标投影面300间的位置信息，并根据该位置信息确定目标投影面300对应便携式通信装置组合100的第一投影区域信息。

步骤e，根据第一投影区域信息于目标投影面300上投射第一投影画面。

本发明的投影系统，通过投影装置内的测量单元获得投影装置与便携式通信装置组合间的空间位置关系以及投影装置与目标投影面间的空间位置关系，可以确定出便携式通信装置相对于目标投影面的位置信息。由于便携式通信装置握持于使用者手中，即可认为确定出了使用者相对于目标投影面的位置信息，从而投影装置根据该位置信息于目标投影面上投射投影画面。由于投影画面对应于使用者的位置进行投射，可使得使用者获得较好的观看角度，提高了使用者的观影体验。

以下模拟一种具体的使用场景进行详细说明，第一空间为客厅，便携式通信装置组合100只包含一个便携式通信装置，记为第一便携式通信装置400，第一便携式通信装置400具有前述无线单元。客厅内有一名使用者a，使用者a手持第一便携式通信装置400，投影装置200放置于例如茶几上，使用者a欲通过投影装置200来观看影像。

使用者a通过手中的第一便携式通信装置400(具体为无线单元)发送第一信号s1至投影装置200，第一测量单元210接收并响应第一信号s1，从而侦测到第一便携式通信装置400与投影装置200之间的第一距离信息d1以及第一角度信息a1。于一实施例中，第一测量单元210可为到达角度测距单元(aoa,angle-of-arrival)。无线单元可为蓝牙单元。无线单元包含发射天线，发射天线发射前述第一信号s1，第一信号s1可为预先设置的特殊的航标信号(beaconsignal)。第一测量单元210包含接收天线阵列以及计算单元。接收天线阵列中的各接收天线用于接收第一信号s1，计算单元根据各接收天线所接收到的信号差异可计算出第一测量单元210与无线单元之间的第一距离信息d1及第一角度信息a1。本实施例中，可将第一距离信息d1及第一角度信息a1视为第一便携式通信装置400与投影装置200之间的距离信息及角度信息。

于一实施例中，第二测量单元220可包含两个或四个飞行时间测距单元。使用时，第二测量单元220发出第二信号s2，第二信号s2可为光脉冲，通过向目标投影面300持续发送光脉冲，然后再通过各飞行时间测距单元内的传感器接收从目标投影面300返回的光，通过各飞行时间测距单元所探测光脉冲的飞行(往返)时间可得到第二测量单元220与目标投影面300之间的第二距离信息d1以及第二角度信息a2。本实施例中，可将第二距离信息d1及第二角度信息a2视为投影装置200与目标投影面300之间的距离信息及角度信息。

以下以第二测量单元220包含两个飞行时间测距单元来说明。两个飞行时间测距单元例如可转动地设置于投影装置200的前下侧。量测时，先使得两个飞行时间测距单元转动至投影装置200的底部，从而侦测其与桌面或甚至客厅地面的距离。由于投影装置200的后侧一般以固定高度支撑于承载面上，从而可通过测量结果得知投影装置200的上倾角度(即垂直方向上的倾斜角度)。然后使得两个飞行测距单元转动至投影装置200的前下侧，从而侦测其与目标投影面300之间的距离，同时，还可以根据两个飞行测距单元的测量结果差异来确定投影装置200于水平方向上的倾斜角度。投影装置200可根据两个飞行时间测距单元的测量结果来得到前述第二距离信息d2及第二角度信息a2。

实际操作中，当投影装置200投射第一投影画面后，投影装置200可通过该上倾角度来自动进行垂直梯形失真(v-keystone)的校正，还可通过该水平方向上的倾斜角度来自动进行水平梯形失真(h-keystone)的校正。

进一步的，根据第一便携式通信装置400与投影装置200之间的第一距离信息d1和第一角度信息a1，以及投影装置200与目标投影面300之间的第二距离信息d2和第二角度信息a2，即可知晓第一便携式通信装置400相对于目标投影面300的位置信息，从而确定出第一便携式通信装置400对应目标投影面300的第一投影区域信息。本实施例中，第一便携式通信装置400握持或邻近于使用者a，第一投影区域信息即可视为目标投影面300对应使用者a的区域信息。

实际操作中，确定位置信息及第一投影区域信息(即前述步骤d及步骤e)时，可通过建立三维坐标系来实现。具体步骤如下：

步骤f1，建立第一三维坐标系，设定目标投影面300的坐标，记为第一坐标(x1,y1,z1)。

具体的，第一三维坐标系例如为笛卡尔直角坐标系，包含x轴、y轴和z轴。于一实施例中，可设定目标投影面300的某一点(例如以使用者视角中的左下角落)为第一三维坐标系的原点(0，0，0)。目标投影面300位于y轴和z轴所形成的平面上，即，目标投影面300上各点的坐标为(x，0，z)，其中，x和z为大于0的数值，第一坐标(x1,y1,z1)可为目标投影面300上某一预先设定点的坐标。

步骤f2，根据第一坐标(x1,y1,z1)、第二距离信息d2及第二角度信息a2确定投影装置200的坐标，记为第二坐标(x2，y2，z2)。

步骤f3，根据第一便携式通信装置400与投影装置200之间的第一距离信息d1、第一角度信息a1以及投影装置200的第二坐标(x2，y2，z2)确定出第一便携式通信装置400于第一三维坐标系中的坐标，记为第三坐标(x3，y3，z3)，第三坐标(x3，y3，z3)视为前述位置信息。

步骤f4，根据第三坐标(x3，y3，z3)确定其对应于目标投影面300上的坐标，记为第四坐标(x4，y4，z4)。本实施例中，第四坐标(x4，y4，z4)视为第一投影区域信息。

于一实施例中，第四坐标(x4，y4，z4)为第三坐标(x3，y3，z3)对应于目标投影面300上的投影的坐标，即，第四坐标(x4，y4，z4)为第三坐标(x3，y3，z3)对应于x轴-z轴平面上的投影的坐标，从而第四坐标(x4，y4，z4)可改写为第四坐标(x3，0，z3)。确定出第四坐标(x4，y4，z4)后，投影装置200可根据第四坐标(x4，y4，z4)于目标投影面300上投射第一投影画面。可选的，此时投影装置200可以第四坐标(x4，y4，z4)作为第一投影画面的底边中点。

于另一实施例中，第四坐标(x4，y4，z4)可视为第一便携式通信装置400的第三坐标(x3，y3，z3)于目标投影面300上的投影于z轴上增加第一数值a以后的坐标，即，先根据第三坐标(x3，y3，z3)确定其对应于目标投影面300上的投影的坐标，记为第五坐标(x5，y5，z5)，然后将第五坐标(x5，y5，z5)于z轴上向上移动第一数值a以形成目标的第四坐标(x4，y4，z4)。其中，第一数值a可为预先设定的数值，其例如为使用者a的手与眼睛间的距离在z轴方向上对应的坐标值。当然，第一数值a亦可为其他值。确定出第四坐标(x4，y4，z4)后，投影装置200可根据第四坐标(x4，y4，z4)于目标投影面300上投射第一投影画面。可选的，此时投影装置200可以第四坐标(x4，y4，z4)作为第一投影画面的中心点。

本实施例中，由于第一便携式通信装置400握持或邻近使用者a，投影装置200于目标投影面300上投射的画面的位置对应于便携式通信装置组合100的位置，即相当于投影装置200于目标投影面300上投射的画面的位置对应使用者a的位置，例如第一投影画面可位于使用者a的正前方，从而更加便于使用者a的观看。

前述第一实施例中，便携式通信装置组合内包含一个便携式通信装置，则投影装置200与便携式通信装置组合100之间的第一距离信息d1和第一角度信息a1记为这一个便携式通信装置本身与投影装置200之间的距离信息和角度信息。实际操作中，第一空间内可能不止一位观看者，如果第一投影画面仅根据其中某一位观看者的位置进行设置则可能导致其他观看者的观看效果不佳。本发明中，于另一实施例中，当便携式通信装置组合100可包含至少两个便携式通信装置，每一便携式通信装置内的子无线单元组成前述无线单元。前述步骤b则包括，每一便携式通信装置内的子无线单元发送第一信号s1至投影装置200(具体为第一测量单元210)，以获得投影装置200与每一便携式通信装置间的第三距离信息和第三角度信息，然后根据投影装置200与每一便携式通信装置间的第三距离信息和第三角度信息确定投影装置200与便携式通信装置组合100间的第一距离信息d1和第一角度信息a1。

以下模拟另一种具体的使用场景进行详细说明(第二实施例)，投影系统1000’应用于第一空间内，第一空间为客厅，便携式通信装置组合100’包含两个便携式通信装置，记为第一便携式通信装置400以及第二便携式通信装置500。客厅内有一名使用者a和另一名使用者b，使用者a手持第一便携式通信装置400位于客厅一处，使用者b手持第二便携式通信装置500位于客厅另一处。第一便携式通信装置400及第二便携式通信装置500内均具有子无线单元，且各子无线单元组成前述无线单元。投影装置200放置于茶几上，使用者a及使用者b欲通过投影装置200来观看影像。

使用者a通过手中的第一便携式通信装置400(具体为其内的子无线单元)发送第一信号s1至投影装置200，使用者b通过手中的第二便携式通信装置500(具体为其内的子无线单元)发送第一信号s1至投影装置200，第一测量单元210接收各第一信号s1并响应各第一信号s1，从而侦测到第一便携式通信装置400与投影装置200之间的第三距离信息以及第三角度信息，以及侦测到第二便携式通信装置500与投影装置200之间的第三距离信息以及第三角度信息。然后投影装置200根据其与第一便携式通信装置400、第二便携式通信装置500之间的第三距离信息和第三角度信息确定投影装置200与便携式通信装置组合100’间的第一距离信息d1和第一角度信息a1。

本实施例中，第二距离信息d2及第二角度信息a2的获得与第一实施例类似，不吝赘述。位置信息的获得可与前一实施例稍有区别，具体步骤如下：

步骤f1，建立第一三维坐标系，设定目标投影面300的坐标，记为第一坐标(x1,y1,z1)。

步骤f2，根据第一坐标(x1,y1,z1)、第二距离信息d2及第二角度信息a2确定投影装置200的坐标，记为第二坐标(x2，y2，z2)。

步骤f3，根据每一便携式通信装置与投影装置200之间的第三距离信息、第三角度信息以及投影装置200的第二坐标(x2，y2，z2)确定出每一便携式通信装置的坐标，根据每一便携式通信装置的坐标确定出便携式通信装置组合100’的坐标。便携式通信装置组合100’的坐标可为每一便携式通信装置所组成的图形的中点、中心点等，使用者可根据实际需要设置其他确定便携式通信装置组合100’的坐标的规则。

本实施例中，根据第一便携式通信装置400、第二便携式通信装置500与投影装置200之间的第三距离信息、第三角度信息以及投影装置200的第二坐标(x2，y2，z2)确定出第一便携式通信装置400与第二便携式通信装置500的坐标，从而确定出便携式通信装置组合100’的坐标。本实施例中，便携式通信装置组合100’包含第一便携式通信装置400和第二便携式通信装置500，则便携式通信装置组合100’的坐标可为第一便携式通信装置400的坐标于第二便携式通信装置500的坐标的连线的中点所对应的坐标，将该坐标记为第三坐标(x3，y3，z3)，第三坐标(x3，y3，z3)视为前述位置信息。实际操作中，便携式通信装置组合100’可包含三个及以上的便携式通信装置，则便携式通信装置组合100’的坐标可为该些个便携式通信装置的坐标的连线所形成图形的中心点。

步骤f4，根据第三坐标(x3，y3，z3)确定其对应于目标投影面300上的坐标，记为第四坐标(x4，y4，z4)。本实施例中，第四坐标(x4，y4，z4)视为第一投影区域信息。

本实施例中，第一空间内有多名使用者，每一位使用者握持各自的便携式通信装置，投影装置200于目标投影面300上投射的第一投影画面的位置对应多个便携式通信装置所组成的便携式通信装置组合的位置，即，相当于投影装置200于目标投影面300上投射的画面的位置对应多个使用者的折中的位置，从而使得每一位观看者都能够获得较好的观看角度。

本发明的投影系统及投影方法，通过投影装置内的测量单元获得投影装置与便携式通信装置组合间的空间位置关系以及投影装置与目标投影面间的空间位置关系，可以确定出便携式通信装置相对于目标投影面的位置信息。由于便携式通信装置组合握持于一个使用者或多个使用者手中，即可认为确定出了使用者相对于目标投影面的位置信息，从而投影装置根据该位置信息于目标投影面上投射投影画面。由于投影画面对应于一个使用者的位置或多个使用者的折中位置进行投射，可使得使用者都可获得较好的观看角度，提高了使用者的观影体验。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。