JP2012189834A - 投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 投射画像と加筆画像を良好な画質で取り込むとともに、撮像時に投射部の状態に合わせて撮像範囲を変更する必要の無い投射型表示装置を提供すること。また、より見易い“加筆された投射画像データ”を得るために、投射画像データと加筆画像データを別々に出力するようにした投射型表示装置を提供すること。
【解決手段】 画像投射手段を通して入射した被投射面からの光を入射方向とは異なる方向へ反射する光透過／反射手段をライトバルブと画像投射手段の間に備え、光透過／反射手段で反射された被投射面からの入射光を撮像する撮像手段と、撮像手段からの撮像信号を画像信号に変換処理する撮像画像処理手段と、撮像画像処理手段から生成された撮像画像データと撮像したときの投射画像処理手段の中の投射画像データを記憶する出力画像記憶手段と、出力画像記憶手段に記憶された撮像画像データと投射画像データを出力するための画像出力インタフェース手段と、撮像を指示するための撮像指示入力手段とを備えることを特徴とする構成とした。
【選択図】 図１

Description

本発明は光源から照射された光を用いて画像を被投射面（スクリーン）に表示する投射型表示装置に関するものである。特に被投射面で加筆された投射画像を投射型表示装置内に取り込む技術に関する。

投射型表示装置を会議や打合せで使用する際、ホワイトボードをスクリーン代わりに使用し、投射画像の上にマーカーペンで加筆する使われ方がある。そしてこの加筆された投射画像をデジタルカメラで撮像し、電子的に保存できる投射型表示装置もしくは投射型表示装置システムが考案されている。しかし、ホワイトボード上のホットスポットや周囲の明るさによる投射画像のコントラストの低下が問題となるため、これをさらに改善した提案がなされている。（特許文献１参照）。

この提案によれば、周囲の影響を受ける事無く、良好な画質の投射画像を得ることができる。

特開２００８−１２２７４９号公報

しかしながらこのように改善された投射型表示装置においても、撮像部と投射部の光学系が異なるため、投射部のズーム状態、フォーカス状態、レンズシフト状態に応じて撮像部の撮像範囲を変更する必要があり、複雑な構成、制御が必要であった。

また、投射画像データと加筆画像データを合成したとき、色の似ている部分や加筆画像の薄くなった部分はそのまま表示されるので例え画質が良くても見易くはならない。

更には、加筆した文字の輪郭を強調したり滑らかにしたくても合成したあとでは行えない。

本発明の目的は、投射画像と加筆画像を良好な画質で取り込むとともに、撮像時に投射部の状態に合わせて撮像範囲を変更する必要の無い投射型表示装置を提供するものである。

また、より見易い“加筆された投射画像データ”を得るために、投射画像データと加筆画像データを別々に出力するようにした投射型表示装置を提供するものである。

上記目的を達成するために本発明の投射型表示装置は、被投射面に投射される画像信号を入力するための投射画像入力インタフェース手段と、 前記投射画像入力インタフェース手段から入力された画像信号のスケーリングや色処理を行う投射画像処理手段と、光源と、前記投射画像処理手段から出力された画像信号により前記光源から照射された光を変調するライトバルブと、前記ライトバルブから出射された光を被投射面に投射する画像投写手段と、全体の制御を行うシステム制御手段とを具備する投射型表示装置において、前記ライトバルブと前記画像投射手段の間に光透過／反射手段と、前記光透過／反射手段で反射された被投射面からの入射光を撮像する撮像手段と、前記撮像手段からの撮像信号を画像信号に変換処理する撮像画像処理手段と、前記撮像画像処理手段から生成された撮像画像データと撮像したときの前記投射画像処理手段の中の投射画像データを記憶する出力画像記憶手段と、前記出力画像記憶手段に記憶された撮像画像データと投射画像データを出力するための画像出力インタフェース手段と、撮像を指示するための撮像指示入力手段とを備えたことを特徴とする。

以上説明したように本発明によれば、撮像時に投射光学系のズーム状態やフォーカス状態やレンズシフト状態に合わせて撮像範囲を変更すべく撮像光学系を変更する必要が無なくなる。また別々に記憶している加筆画像と投射画像を合成する前に、色変更、色強調、エッジ強調、スムージング等の処理を加えることができるため、より見易い“加筆された投射画像データ”の生成が可能となる。

本発明の第１の実施例に係わるプロジェクターのブロック図 （ａ）本発明の第１の実施例に係わるプロジェクターの投射モード時の全反射ミラーの位置を示すブロック図、（ｂ）本発明の第１の実施例に係わるプロジェクターの撮像モード時の全反射ミラーの位置を示すブロック図、（ｃ）本発明の第２の実施例に係わるプロジェクターの撮像モード時の半透過ミラーの位置を示すブロック図 本発明の第１の実施例に係わるプロジェクターの撮像モード時の動作を示すフローチャート 本発明の第２の実施例に係わるプロジェクターの撮像モード時の動作を示すフローチャート

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。

［実施例１］
図１は本発明の第１の実施例にかかわるプロジェクターのブロック図を示す。

１はＤＶＤプレーヤーからのビデオ信号やパソコンからのＶＧＡ信号、ＵＳＢメモリやＬＡＮからの画像データ等投射する画像を入力するための投射画像入力インタフェース部。２は投射画像処理部で、投射画像入力インタフェース部１からの画像信号の走査線数変換やフレームレート変換、キーストン補正や拡大・縮小処理、色処理、輝度処理といった一連の画像処理を行う。３はライトバルブで、投射画像処理部２からの画像信号で放電ランプ４から照射される光を変調する。本実施例では透過型液晶パネルを使用している。４はライトバルブ３に光を照射する放電ランプ。５は赤、緑、青の３つの色の光を合成するダイクロイックプリズム。６はライトバルブ３で変調された光をスクリーンとしてのホワイトボード（不図示）へ投射する投射レンズ。７は全反射ミラーで、投射レンズ６を通して入射してきたホワイトボード（不図示）に記載された画像光を撮像デバイス９へと反射する。８はミラー駆動部で、全反射ミラー７の位置を移動させる。

９はＣＣＤやＣＭＯＳセンサーといった撮像デバイスで、全反射ミラー７で反射されたホワイトボード（不図示）に記載された画像光を受けてこれを撮像する。１０は撮像画像処理部で、撮像デバイス９で撮像された画像光を画像信号へと変換処理する。１１は出力画像記憶部で、撮像画像処理部１０で生成された撮像画像データと、撮像したときに投射画像処理部２にあった投射画像データを記憶するメモリ。１２は出力画像記憶部１１に記憶された撮像画像データと投射画像データをＵＳＢメモリやＳＤカードといった外部メモリ（不図示）に保存したり、ＬＡＮ経由でパソコンへ保存したりするための画像出力インタフェース部。１３は操作ボタンや赤外線リモコンや遠隔操作（ＬＡＮやＲＳ２３２Ｃ等）といった撮像指示入力部で、ホワイトボード（不図示）上の投射画像とそこに加筆された加筆画像を撮像するときにその指示を与える。１４はシステム制御部で、撮像指示入力部１３の指示を受けて撮像モードを動作させるとともに通常の投射モードにおいてもシステム全体を制御する。

動作について説明する。まずは通常のプロジェクターとしての投射モードについて説明する。投射画像入力インタフェース部１に入力された画像信号は投射画像処理部２で走査線数変換やフレームレート変換、キーストン補正や拡大・縮小処理、色処理、輝度処理といった一連の画像処理が行われ、投射される画像としてライトバルブ３へ表示される。ライトバルブ３上の画像は放電ランプ４から照射される光を変調し、変調された光はダイクロイックプリズム５で赤、緑、青の色光合成され投射レンズ６を通してスクリーンとしてのホワイトボード（不図示）上に投射される。投射モードでは全反射ミラー７はライトバルブ３からの変調光を遮らない投射モード位置に配置されている（図２（ａ）参照）。

プレゼンターはホワイトボード（不図示）上で必要に応じて投射画像の上から修正を加えたり、強調したり、コメントを加えたりといった加筆が行える。しかし投射画像上に加筆を行ってもその内容は投射画像そのものには何らリンクされていないため、結局加筆した内容は別に記録を取る必要がある。プレゼン画像が変わったときなどは急いで記録してホワイトボード（不図示）上の加筆内容を消すことも必要である。加筆画像のみをスキャンして印刷できるコピーボードの場合でも投射画像と別管理となるため、あとから投射画像を修正する場合にはやはり不便である。そこで本発明のプロジェクターは投射画像と加筆画像を一緒に撮像して電子データ化できるように撮像モードを備える。

撮像モードについて図３（ａ）のフローチャートとともに説明する。投射モードで動作中（Ｓ１０１）、プレゼンターあるいはその補助の人が撮像用の操作ボタンやリモコン、遠隔制御（ＬＡＮやＲＳ２３２Ｃ等）等によって撮像指示入力部１３に撮像指示を与える（Ｓ１０２）。撮像指示入力部１３は入力された撮像指示をシステム制御部１４へ伝える。システム制御部１４は撮像指示を受けて以下に続く撮像モードの一連の処理を制御する。撮像指示が入力されたときに投射されていた投射画像処理部２内の投射画像を出力画像記憶部１１に保持する（Ｓ１０３）。ミラー駆動部８は全反射ミラー７の位置を撮像モード位置に移動する（図２（ｂ）参照）（Ｓ１０４）。

全反射ミラー７が撮像モード位置に移ることでライトバルブ３からの変調光は投射レンズ６へ入射することが遮られ、ホワイトボード（不図示）上では投射光の無い加筆画像のみの状態となる。代わってこの加筆画像のみの光は投射レンズ６へ入射し、全反射ミラー７で反射され、撮像デバイス９で撮像される（Ｓ１０５）。撮像デバイス９で撮像された撮像画像光は撮像画像処理部１０で画像信号に変換処理され出力画像記憶部１１で保持される（Ｓ１０６）。撮像モードは以上で終了し、ミラー駆動部８は全反射ミラー７の位置を投射モード位置に戻し（Ｓ１０７）、投射モードに戻る。

出力画像記憶部１１に保持された投射画像データと撮像画像データ（加筆画像データ）は画像出力インタフェース部１２を介して外部メモリ（ＵＳＢメモリ、ＳＤカード等）に出力したり、ＬＡＮ経由でパソコンへ出力したりできる。出力された投射画像データと撮像画像データ（加筆画像データ）はホワイトボード上でお互いが重なった画像を撮像したものではないため、そのまま合成してもきれいな“加筆された投射画像データ”を得ることができる。しかし、投射画像と加筆した色が良く似ていて判別し難い場合がある。

また、加筆した文字が薄くて判別し難い場合がある。加筆した文字の輪郭をよりズムーズにしたり強調したりしたい場合がある。このようなとき、投射画像データと撮像画像データ（加筆画像データ）が独立しているため、それらに画像処理を加えてから合成ずることができ、より識別し易い“加筆された投射画像データ”を得ることができる。

本実施形態の効果は、投射光学系と撮像光学系が同じであり、投射光学系でズーム状態やフォーカス状態やレンズシフト状態の設定変更が発生しても撮像光学系を何ら調整する必要が発生しないで撮像が行えることである。また、投射画像データと加筆画像データが独立して出力されるため、それらを合成する前に各々に対して画像処理を加えることができ、より見易い“加筆された投射画像データ”を得ることができることである。

尚、出力画像記憶部１１は、投射画像処理部２内で使用されるメモリーを兼用しても良い。また、出力画像記憶部１１を持たないで直接外部のメモリやパソコン等へ書き出すようにしても良い。また、ライトバルブ３は本実施例では透過型液晶パネルを使用しているが、反射型液晶パネルやＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）等のデバイスでも同様に本発明を適用できる。

［実施例２］
本発明の第２の実施例は、第１の実施例の全反射ミラーを半透過ミラーに置き換えたプロジェクターである。即ちプロジェクターのブロック図は図１の全反射ミラーを半透過ミラーと読み替えるのみであり同じブロック図となる。また投射モード時は反射ミラーは機能しないため第１の実施例と同じ動作となり、撮像モード時の動作のみ一部異なる。

図２（ｃ）は本発明の第２の実施例にかかわるプロジェクターの撮像モード時の半透過ミラーの位置を示すブロック図である。投射モード時の半透過ミラーの位置を示すブロック図は図２（ａ）の全反射ミラーを半透過ミラーと読み替えたものと同じである。また図３（ｂ）は本発明の第２の実施例に係わるプロジェクターの撮像モード時の動作を示すフローチャートを示す。以下図３（ｂ）のフローチャートに従って撮像モードの動作について説明する。投射モードで動作中（Ｓ１０１）、プレゼンターあるいはその補助の人が撮像用の操作ボタンやリモコン、遠隔制御（ＬＡＮやＲＳ２３２Ｃ等）等によって撮像指示入力部１３に撮像指示を与える（Ｓ１０２）。

撮像指示入力部１３は入力された撮像指示をシステム制御部１４へ伝える。システム制御部１４は撮像指示を受けて以下に続く撮像モードの一連の処理を制御する。撮像指示が入力されたときに投射されていた投射画像処理部２内の投射画像を出力画像記憶部１１に保持する（Ｓ１０３）。投射画像処理部２は投射画像を無地の白画像とすべくライトバルブ３に無地の白を表示するよう画像信号を出力する。ノーマリーホワイトの液晶パネルでは画像信号が入力されていないときも無地の白を表示することになるが、このような状態も含まれる（Ｓ２０１）。ミラー駆動部８は半透過ミラー７の位置を撮像モード位置に移動する（図２（ｃ）参照）（Ｓ２０２）。

半透過ミラー７が撮像モード位置に移ることでライトバルブ３からの無地の白色光は投射レンズ６へ入射しホワイトボード（不図示）に投射される。ホワイトボード（不図示）上では加筆された画像のみが無地の白色投射光で照らされている状態となる。無地の白色投射光で照らされた加筆画像光は投射レンズ６へ入射し、半透過ミラー７で反射され、撮像デバイス９で撮像される（Ｓ２０３）。撮像デバイス９で撮像された撮像画像光は撮像画像処理部１０で画像信号に変換処理され出力画像記憶部１１で保持される（Ｓ２０４）。投射画像処理部２はライトバルブ３に通常の投射画像を出力する（Ｓ２０５）。ミラー駆動部８は半透過ミラー７の位置を投射モード位置に戻し（Ｓ２０６）、投射モードに戻る。

第１の実施例では周囲が明るくないとホワイトボード上の加筆画像は撮像できないが、本実施例では白色光をホワイトボードに投射して加筆画像を明るく照らすので、周りが暗い環境でも加筆画像を撮像することができる。

またミラー駆動部８を無くして投射レンズ６からの入射光を常に撮像デバイス９に入射させるよう半透過ミラー７を固定配置したり、半透過ミラー７の代わりに同様の機能を持つプリズムを固定配置してもよい。

本実施形態の効果は、実施例１の効果に加え、周囲が暗い環境下でもホワイトボード上の加筆画像を明るく撮像できることである。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１：投射画像入力インタフェース部
２：投射画像処理部
３：ライトバルブ
４：放電ランプ
５：ダイクロイックプリズム
６：投射レンズ
７：全反射ミラー
８：ミラー駆動部
９：撮像デバイス
１０：撮像画像処理部
１１：出力画像記憶部
１２：画像出力インタフェース部
１３：撮像指示入力部
１４：システム制御部

Claims (7)

1. 被投射面に投射される画像信号を入力するための投射画像入力インタフェース手段と、
   前記投射画像入力インタフェース手段から入力された画像信号のスケーリングや色処理を行う投射画像処理手段と、
   光源と、
   前記投射画像処理手段から出力された画像信号により前記光源から照射された光を変調するライトバルブと、
   前記ライトバルブから出射された光を被投射面に投射する画像投写手段と、
   全体の制御を行うシステム制御手段と、
   を具備する投射型表示装置において、
   前記ライトバルブと前記画像投射手段の間に光透過／反射手段と、
   前記光透過／反射手段で反射された被投射面からの入射光を撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段からの撮像信号を画像信号に変換処理する撮像画像処理手段と、
   前記撮像画像処理手段から生成された撮像画像データと撮像したときの前記投射画像処理手段の中の投射画像データを記憶する出力画像記憶手段と、
   前記出力画像記憶手段に記憶された撮像画像データと投射画像データを出力するための画像出力インタフェース手段と、
   撮像を指示するための撮像指示入力手段と、
   を備えたことを特徴とする投射型表示装置。
2. 前記光透過／反射手段は、
   前記ライトバルブから出射された光を前記画像投射手段へ透過し、かつ被投射面から前記画像投射手段を通して入射された光を入射方向とは異なる方向へ反射するプリズムであることを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
3. 前記光透過／反射手段は、
   前記ライトバルブから出射された光を前記画像投射手段へ入射し、かつ被投射面から前記画像投射手段を通して入射された光を入射方向とは異なる方向へ反射する半透過ミラーであることを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
4. 前記光透過／反射手段で反射された被投射面からの入射光を撮像手段で撮像するとき、前記ライトバルブから出射される光が無地の画像光であることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の投射型表示装置。
5. 前記ライトバルブから出射される無地の画像光が白色であることを特徴とする請求項４に記載の投射型表示装置。
6. 前記光透過／反射手段は全反射ミラーとミラー駆動手段で構成され、
   全反射ミラーは、
   被投射面から前記画像投射手段を通して入射された光を撮像手段にて撮像しないときは、前記ライトバルブから出射された光を遮ること無く前記画像投射手段に入射するよう配され、
   被投射面から前記画像投射手段を通して入射された光を撮像手段で撮像するときは、前記ライトバルブから出射された光を遮るとともに被投射面から前記画像投射手段を通して入射した光を入射方向とは異なる方向へ反射するように配され、
   ミラー駆動手段は、前記全反射ミラーの配置を前記システム制御手段の指示により移動させることを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
7. 前記光透過／反射手段は半透過ミラーとミラー駆動手段で構成され、
   半透過ミラーは、
   被投射面から前記画像投射手段を通して入射された光を撮像手段にて撮像しないときは、前記ライトバルブから出射された光を遮ること無く前記画像投射手段に入射するよう配され、
   被投射面から前記画像投射手段を通して入射された光を撮像手段で撮像するときは、前記ライトバルブから出射された光を前記画像投射手段へ透過するとともに被投射面から前記画像投射手段を通して入射した光を入射方向とは異なる方向へ反射するように配され、
   ミラー駆動手段は、前記半透過ミラーの配置を前記システム制御手段の指示により移動させることを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。