(57)【要約】【課題】フレネル反射成分に起因する画質の低下を抑制することができる画像表示システムおよび画像処理装置を提供すること。【解決手段】画像表示システム１００は、第１方向に振動する第１直線偏光を散乱させ、第１方向に直交する第２方向に振動する第２直線偏光を透過させる散乱状態を取り得るスクリーン２００と、スクリーン２００の一方側に位置し、スクリーン２００に第１直線偏光の映像光を投射して画像を表示する光投射デバイス３００と、スクリーン２００の一方側に位置し、スクリーン２００が散乱状態であるときに、第１直線偏光からなる第１画像と、第２直線偏光からなる第２画像とを取得する撮影デバイス４００と、第２画像を、第１画像に基づいて画像処理する画像処理部１０００と、を有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１方向に振動する第１直線偏光を散乱させ、前記第１方向に直交する第２方向に振動する第２直線偏光を透過させる散乱状態を取り得るスクリーンと、
前記スクリーンの一方側に位置し、前記スクリーンに前記第１直線偏光の映像光を投射して前記スクリーンに画像を表示する光投射デバイスと、
前記スクリーンの一方側に位置し、前記スクリーンが前記散乱状態であるときに、前記第１直線偏光からなる第１画像と、前記第２直線偏光からなる第２画像とを取得する撮影デバイスと、
前記第２画像を、前記第１画像に基づいて画像処理する画像処理部と、を有していることを特徴とする画像表示システム。
【請求項２】
前記画像処理部は、前記第１画像を背景画像として前記第２画像に対して背景差分を行う請求項１に記載の画像表示システム。
【請求項３】
前記スクリーンは、前記第１直線偏光と、前記第２直線偏光とを透過させる透過状態となることができ、
前記撮影デバイスは、前記スクリーンが前記透過状態であるときに、前記第１直線偏光からなるまたは前記第２直線偏光からなる第３画像を取得し、
前記画像処理部は、前記第２画像を、前記第３画像に基づいて色補正する請求項１または２に記載の画像表示システム。
【請求項４】
前記撮影デバイスは、光が入射する撮影光学系と、
前記撮影光学系に入射する前記光の偏光制御を行う偏光制御部と、を有している請求項１ないし３のいずれか一項に記載の画像表示システム。
【請求項５】
前記偏光制御部は、所定方向に振動する直線偏光を通過させる偏光子と、前記偏光子の姿勢を変化させる駆動部と、を有している請求項４に記載の画像表示システム。
【請求項６】
前記偏向制御部は、カイラリティを有する状態とカイラリティを有しない状態とを選択することのできる液晶デバイスと、
前記液晶デバイスと前記撮影光学系の間に設けられ、所定方向に偏向した直線偏光を通させる偏光子と、を有している請求項４に記載の画像表示システム。
【請求項７】
前記撮影デバイスは、起動後、前記第２画像を取得する前に前記第１画像を取得する請求項１ないし６のいずれか一項に記載の画像表示システム。
【請求項８】
前記撮影デバイスは、前記第１画像を所定時間間隔ごとに取得する請求項１ないし７のいずれか一項に記載の画像表示システム。
【請求項９】
前記スクリーンは、液晶分子中に高分子が分散した高分子分散型液晶層を有している請求項１ないし８のいずれか一項に記載の画像表示システム。
【請求項１０】
前記スクリーンは、前記高分子分散型液晶層に電界を作用させることにより前記散乱状態となる請求項９に記載の画像表示システム。
【請求項１１】
第１方向に振動する第１直線偏光を散乱させ、前記第１方向に直交する第２方向に振動する第２直線偏光を透過させるスクリーンの一方側に配置された撮影デバイスによって取得された前記第２直線偏光からなる第２画像を、撮影デバイスによって取得された前記第１直線偏光からなる第１画像に基づいて画像処理することを特徴とする画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示システムおよび画像処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年のネットワークの発達によって、離れた場所に居る者同士がネットワークを介した会議（いわゆるテレビ会議）を行うことが増えている。このようなテレビ会議に用いられるシステムとして、特許文献１の表示撮影装置が知られている。
特許文献１の表示撮影装置では、相手の映像が映し出されるディスプレイと、ディスプレイの背面側に設けられたビデオカメラとを有し、ビデオカメラによって、ディスプレイの前面側にいる人物をディスプレイ越しに撮影するように構成されている。ここで、ディスプレイは、特定の直線偏光をほぼ透過する性質を有しているため、特許文献１では、ビデオカメラの前面に偏光板を設けて、ディスプレイを透過する特定の直線偏光のみをビデオカメラへ導くことによって、ディスプレイ越しに人物を撮影することができるようになっている。このように、ビデオカメラをディスプレイの背面に配置することにより、人物の目線が一致した画像を撮影することができるため、違和感なくテレビ会議を進めることができる。
しかしながら、このような構成では、ディスプレイの背面でフレネル反射した光（ランダム偏光）のうちの特定の直線偏光成分が偏光板を通過してビデオカメラに入射する。そのため、ビデオカメラによって取得さる画像データにフレネル反射成分に起因するノイズが発生し、画質を低下させるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−８３４９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、フレネル反射成分に起因する画質の低下を抑制することができる画像表示システムおよび画像処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の画像表示システムは、第１方向に振動する第１直線偏光を散乱させ、前記第１方向に直交する第２方向に振動する第２直線偏光を透過させる散乱状態を取り得るスクリーンと、
前記スクリーンの一方側に位置し、前記スクリーンに前記第１直線偏光の映像光を投射して前記スクリーンに画像を表示する光投射デバイスと、
前記スクリーンの一方側に位置し、前記スクリーンが前記散乱状態であるときに、前記第１直線偏光からなる第１画像と、前記第２直線偏光からなる第２画像とを取得する撮影デバイスと、
前記第２画像を、前記第１画像に基づいて画像処理する画像処理部と、を有していることを特徴とする。
このような構成とすることにより、フレネル反射成分を除去することができ、フレネル反射成分に起因する画質の低下を抑制することができる。
【０００６】
本発明の画像表示システムでは、前記画像処理部は、前記第１画像を背景画像として前記第２画像に対して背景差分を行うことが好ましい。
このような構成とすることにより、簡単な画像処理によって、フレネル反射成分を除去することができる。
本発明の画像表示システムでは、前記スクリーンは、前記第１直線偏光と、前記第２直線偏光とを透過させる透過状態となることができ、
前記撮影デバイスは、前記スクリーンが前記透過状態であるときに、前記第１直線偏光からなるまたは前記第２直線偏光からなる第３画像を取得し、
前記画像処理部は、前記第２画像を、前記第３画像に基づいて色補正することが好ましい。
このような構成とすることにより、画像処理部によって処理された画像がより自然な画像となる。
【０００７】
本発明の画像表示システムでは、前記撮影デバイスは、光が入射する撮影光学系と、
前記撮影光学系に入射する前記光の偏光制御を行う偏光制御部と、を有していることが好ましい。
このような構成とすることにより、少ない部品点数で第１画像と第２画像とを取得することのできる撮影デバイスとなる。
【０００８】
本発明の画像表示システムでは、前記偏光制御部は、所定方向に振動する直線偏光を通過させる偏光子と、前記偏光子の姿勢を変化させる駆動部と、を有していることが好ましい。
このような構成とすれば、駆動部によって偏光子を９０°回転させることにより、簡単に、第１画像と第２画像とを撮り分けることができる。
【０００９】
本発明の画像表示システムでは、前記偏向制御部は、カイラリティを有する状態とカイラリティを有しない状態とを選択することのできる液晶デバイスと、
前記液晶デバイスと前記撮影光学系の間に設けられ、所定方向に偏向した直線偏光を通させる偏光子と、を有していることが好ましい。
このような構成とすれば、液晶デバイスの駆動を制御することよって、第１画像と第２画像とを簡単に撮り分けることができる。
【００１０】
本発明の画像表示システムでは、前記撮影デバイスは、起動後、前記第２画像を取得する前に前記第１画像を取得することが好ましい。
このような構成とすることにより、起動後に取得される全ての第２画像について第１画像に基づいた画像処理を行うことができる。
本発明の画像表示システムでは、前記撮影デバイスは、前記第１画像を所定時間間隔ごとに取得することが好ましい。
このような構成とすることにより、背景の変化に対応することができ、第２画像に対してより精度のよい画像処理を行うことができる。
【００１１】
本発明の画像表示システムでは、前記スクリーンは、液晶分子中に高分子が分散した高分子分散型液晶層を有していることが好ましい。
このような構成のスクリーンによれば、簡単に、散乱状態と透過状態とを切り替えることができる。
本発明の画像表示システムでは、前記スクリーンは、前記高分子分散型液晶層に電界を作用させることにより前記散乱状態となることが好ましい。
このような構成によれば、未使用時にスクリーンを透過状態（透明状態）としておくことができるため、スクリーンが与える圧迫感を低減することができる。
【００１２】
本発明の画像処理装置は、第１方向に振動する第１直線偏光を散乱させ、前記第１方向に直交する第２方向に振動する第２直線偏光を透過させるスクリーンの一方側に配置された撮影デバイスによって取得された前記第２直線偏光からなる第２画像を、撮影デバイスによって取得された前記第１直線偏光からなる第１画像に基づいて画像処理することを特徴とする。
このような構成とすることにより、フレネル反射成分を除去することができ、フレネル反射成分に起因する画質の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる画像表示システムの概略図である。
【図２】図１に示す画像表示システムを用いたテレビ会議の概略図である。
【図３】図１に示す画像表示システムが有するスクリーンの断面図（図１中のＡ−Ａ線断面図）である。
【図４】図３に示すスクリーンの電圧印加状態を示す断面図である。
【図５】図３に示すスクリーンを通過する映像光の散乱を示す図であり、（ａ）が図１中のＡ−Ａ線断面に対応する図、（ｂ）が図１中のＢ−Ｂ線断面に対応する図である。
【図６】図３に示すスクリーンを通過する映像光の散乱を示す図であり、（ａ）が図１中のＡ−Ａ線断面に対応する図、（ｂ）が図１中のＢ−Ｂ線断面に対応する図である。
【図７】偏光方向が異なる直線偏光のスクリーン透過率を示すグラフである。
【図８】図１に示す光投射デバイスの光学系の構成を示す平面図である。
【図９】スクリーンに含まれる液晶分子の配向方向と、スクリーンに照射される映像光の偏光方向との関係を示す平面図である。
【図１０】図１に示す画像表示システムが有する撮影デバイスの構成図である。
【図１１】図１に示す画像表示システムの作動を説明するための図である。
【図１２】図１に示す画像表示システムの作動を説明するための図である。
【図１３】本発明の第２実施形態にかかる画像表示システムが備える偏光制御部の断面図である。
【図１４】図１３に示す偏光制御部が有する液晶デバイスの駆動を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の画像表示システムおよび画像処理装置を図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態にかかる画像表示システムの概略図である。図２は、図１に示す画像表示システムを用いたテレビ会議の概略図である。図３は、図１に示す画像表示システムが有するスクリーンの断面図（図１中のＡ−Ａ線断面図）である。図４は、図３に示すスクリーンの電圧印加状態を示す断面図である。図５および図６は、図３に示すスクリーンを通過する映像光の散乱を示す図であり、（ａ）が図１中のＡ−Ａ線断面に対応する図、（ｂ）が図１中のＢ−Ｂ線断面に対応する図である。図７は、偏光方向が異なる直線偏光のスクリーン透過率を示すグラフである。図８は、図１に示す光投射デバイスの光学系の構成を示す平面図である。図９は、スクリーンに含まれる液晶分子の配向方向と、スクリーンに照射される映像光の偏光方向との関係を示す平面図である。図１０は、図１に示す画像表示システムが有する撮影デバイスの構成図である。図１１、図１２は、図１に示す画像表示システムの作動を説明するための図である。
【００１５】
図１に示すように、画像表示システム１００は、スクリーン２００と、光投射デバイス３００と、撮影デバイス４００と、画像処理部（本発明の画像処理装置）１０００と、制御部８００とを有している。
このような画像表示システム１００は、いわゆるテレビ会議に好適に用いることができる。テレビ会議に用いる場合には、例えば、図２に示すように、遠隔する２つの会議室Ｒ１、Ｒ２に画像表示システム１００、１００’を配備し、ネットワークＮを介して、これら画像表示システム１００、１００’を接続する。撮影デバイス４００で撮像した人物Ｘの映像は、ネットワークＮを介して画像表示システム１００’に送信され、その映像が光投射デバイス３００’によってスクリーン２００’に映し出される。反対に、撮影デバイス４００’で撮像した人物Ｙの映像は、ネットワークＮを介して画像表示システム１００に送信され、その映像が光投射デバイス３００によってスクリーン２００に映し出される。なお、音声については、例えば、ビデオカメラ５００、５００’に内蔵されたマイクによって取得され、会議室Ｒ１、Ｒ２に配備された図示しないスピーカーから出力される。また、光投射デバイス３００、３００’はスクリーン２００、２００’の人物Ｘ側、人物Ｙ側を前面としたときにその反対の面である背面に映像光を投射する。このようなシステムによれば、スクリーン２００、２００’に映し出された相手の画像（リアルタイム画像）を見ながら会議を行うことができるため、円滑にテレビ会議を進めることができる。
【００１６】
以下、画像表示システム１００について詳細に説明する。なお、画像表示システム１００’は、画像表示システム１００と同様の構成である。
（スクリーン）
図３に示すように、スクリーン２００は、一対の透明基板２１１、２１２と、一対の透明電極２２１、２２２と、一対の配向膜２３１、２３２と、一対の透明基板２１１、２１２の間に設けられた高分子分散型液晶層２５０とを有している。
【００１７】
透明基板２１１、２１２は、透明電極２２１、２２２および配向膜２３１、２３２を支持する機能を有している。また、透明基板２１１がスクリーン２００の背面側（光投射デバイス３００側）に位置し、透明基板２１２がスクリーン２００の前面側（人物Ｘ側）に位置している。これら透明基板２１１、２１２の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、石英ガラス等のガラス材料やポリエチレンテレフタレート等のプラスチック材料等が挙げられる。この中でも特に、石英ガラス等のガラス材料で構成されたものであるのが好ましい。これにより、反り、撓み等の生じにくい、より安定性に優れたスクリーン２００を得ることができる。
【００１８】
一対の透明電極２２１、２２２のうちの透明電極２２１は、透明基板２１１の内側の面に形成されており、透明電極２２２は、透明基板２１２の内側の面に形成されている。これら透明電極２２１、２２２は、導電性を有しており、例えば、インジウムティンオキサイド（ＩＴＯ）、インジウムオキサイド（ＩＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）等で構成されている。
【００１９】
一対の配向膜２３１、２３２のうちの配向膜２３１は、透明電極２２１の内側の面に形成されており、配向膜２３２は、透明電極２２２の内側の面に形成されている。また、一対の配向膜２３１、２３２は、これらの間に挟まれる後述する液晶分子２５３のツイスト角がほぼ０°となるように形成されている。これら配向膜２３１、２３２は、例えば、ポリイミド、ポリビニルアルコール等からなる膜にラビング処理等の配向処理を施したものである。
【００２０】
高分子分散型液晶層２５０は、透過（透明）状態と散乱状態とを印加電界の強度により切替えることができる。このような高分子分散型液晶層２５０は、ＰＤＬＣ（高分子分散型液晶）２５１を含んでいる。また、ＰＤＬＣ２５１は、液晶分子２５３と、この液晶分子２５３中に分散された高分子２５２とを含んでいる。液晶分子２５３および高分子２５２は、それぞれ、一対の透明電極２２１、２２２間に電圧を印加していない電圧非印加状態において、配向膜２３１、２３２の間でこれらの配向方向Ａ、Ｂに沿って所定のチルト角を有して所定の方向に配向している。
なお、図３中にて、配向膜２３１側での液晶分子２５３の配向方向を矢印Ａで示し、配向膜２３２側での液晶分子２５３の配向方向を矢印Ｂで示している。また、以下では、配向方向Ａ、配向方向Ｂとも言う。
【００２１】
このようなＰＤＬＣ２５１は、例えば、液晶性モノマー等の高分子前駆体と液晶分子との混合物により形成することができる。具体的には、前記混合物を配向膜２３１、２３２により配向させた状態で前記混合物に紫外線光等のエネルギーを照射し、液晶性モノマーを重合させる。すると、液晶性モノマーは、配向を保持したまま重合し、配向規制力を有する高分子２５２になる。液晶分子２５３は、高分子２５２から相分離され、高分子２５２の配向規制力により配向する。
【００２２】
高分子前駆体としては、液晶分子２５３に溶解し、その混合液が液晶性を有するものであればよく、例えば、高分子中にベンゼン骨格、好ましくはビフェニル骨格が導入されているものが挙げられる。また、ベンゼン骨格を有しなくても、液晶分子２５３とともに配向する高分子であれば同様に使用することができる。高分子２５２および高分子前駆体の具体例としては、例えば、ビフェニルメタノールもしくはナフトールのメタクリル酸エステルもしくはアクリル酸エステル、または、これらの化合物の誘導体がある。また、これらに、ビフェノールのメタクリル酸エステルもしくはアクリル酸エステル誘導体を混合して用いてもよい。また、その他の例として、α−メチルスチレン、エポキシ樹脂等を用いることもできる。
【００２３】
一方、液晶分子２５３としては、屈折率異方性および誘電率異方性を有するものであればよく、公知の液晶材料から適宜選択することができる。なお、液晶分子２５３としては、その長軸方向の屈折率が高分子２５２の長軸方向の屈折率とほぼ等しく、かつ、その短軸方向の屈折率が高分子２５２の短軸方向の屈折率とほぼ等しく、さらには、その短軸方向の屈折率が高分子２５２の長軸方向の屈折率と十分に異なる材料が用いられる。
【００２４】
本実施形態のＰＤＬＣ２５１は、リバース型である。そのため、高分子分散型液晶層２５０は、一対の透明電極２２１、２２２間に電圧が印加されていない電圧非印加状態において光透過性を有する透過状態となり、一対の透明電極２２１、２２２間に電圧が印加されている電圧印加状態において光散乱性を有する散乱状態となる。
具体的に説明すれば、電圧非印加状態においては、液晶分子２５３と高分子２５２との間で屈折率が連続しており、ＰＤＬＣ２５１に入射した光はほとんど拡散されずに射出され、透過状態となる。反対に、電圧印加状態では、図４に示すように、高分子２５２の方位角が変化しないのに対して、液晶分子２５３の方位角が電界に応じて変化し、これにより、高分子２５２と液晶分子２５３との間で屈折率が不連続に変化することにより入射した光が散乱されて射出され、光散乱状態となる。
なお、前記「電界非発生状態」とは、高分子分散型液晶層２５０に電界が全く作用していない状態のみならず、一対の透明電極２２１、２２２間に、電界発生状態にて印加される電圧よりも弱い電圧が印加され、電界発生状態と比較して強度の小さい電界が発生している場合も含むものとする。
【００２５】
このスクリーン２００によれば、スクリーン２００を使用しない場合には、スクリーン２００を透明にしておくことができる。そのため、例えば、スクリーン２００を生活空間にて使用する場合には、スクリーン２００が与える圧迫感を低減することができる。また、前述したように、スクリーン２００は、リバース型のＰＤＬＣ２５１を用いているため、スクリーン２００に画像を表示している時間（すなわち散乱状態の時間）が、スクリーン２００に画像を表示しない時間（すなわち透過状態の時間）よりも短い用途に用いるのが好ましい。このような用い方をすることによって、画像表示システム１００の省電力駆動が可能となる。
【００２６】
このような構成のスクリーン２００は、拡散状態にて、スクリーン２００の背面側に位置する液晶分子２５３の配向方向Ａと平行な方向（第１方向）に振動する直線偏光（第１直線偏光）Ｌ１を拡散し、配向方向Ａと直交する方向（第２方向）に振動する直線偏光（第２直線偏光）Ｌ２を透過する性質を有している。
具体的に説明すると、電圧印加状態では、スクリーン２００の背面側から高分子分散型液晶層２５０に入射した光は、高分子２５２と液晶分子２５３とを交互に通過する。この際、直線偏光Ｌ１は、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、高分子２５２を短軸方向に通過し、液晶分子２５３を長軸方向に通過する。前述したように、高分子２５２の短軸方向の屈折率と液晶分子２５３の長軸方向の屈折率とが異なっているため、直線偏光Ｌ１は、高分子２５２と液晶分子２５３との界面にて散乱する。これに対して、直線偏光Ｌ２は、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、高分子２５２を短軸方向に通過し、液晶分子２５３を短軸方向に通過する。前述したように、高分子２５２の短軸方向の屈折率と液晶分子２５３の短軸方向の屈折率とがほぼ等しいため、直線偏光Ｌ２は、高分子２５２と液晶分子２５３との界面にてほとんど散乱せず、そのまま高分子分散型液晶層２５０を通過する。
図７に、直線偏光Ｌ１、Ｌ２の透過率の一例を示す。図７から明らかなように、直線偏光Ｌ１は、高分子分散型液晶層２５０内をほとんど透過せず、大半が高分子分散型液晶層２５０内で散乱している。一方、直線偏光Ｌ２は、高分子分散型液晶層２５０内でほとんど散乱せず、大半が高分子分散型液晶層２５０を透過している。
【００２７】
（光投射デバイス）
光投射デバイス３００は、プロジェクター６００と、偏光制御部７００とを有している（図１参照）。
図８に示すように、プロジェクター６００は、光源装置６２０と、均一照明光学系６３０と、光変調装置６４０と、投射光学系６５０とを有している。このようなプロジェクター６００は、光源装置６２０から射出された光を与えられた画像情報に応じて光変調装置６４０によって変調することにより光像を形成し、この光像を投射光学系（投射レンズ群）６５０からスクリーン２００上に拡大投射するための光学機器である。
【００２８】
光源装置６２０は、光源である超高圧水銀ランプ６２１と、リフレクター６２２とを備えている。このような構成では、超高圧水銀ランプ６２１から放射された光は、リフレクター６２２で反射されて前方側に収束される。なお、光源としては、超高圧水銀ランプに限らず、例えば、メタルハライドランプ等を採用してもよい。
均一照明光学系６３０は、ロッドインテグレーター６３１と、カラーホイール６３２と、リレーレンズ群６３３と、反射ミラー６３４を有している。このような均一照明光学系６３０では、光源装置６２０から射出された光束がカラーホイール６３２を通過し後、ロッドインテグレーター６３１に角度を付けて入射する。
【００２９】
カラーホイール６３２は、図示しないモーター等の駆動源によって回転可能に設けられている。また、カラーホイール６３２には、ロッドインテグレーター６３１の入射側の端に形成されたポートと対向するフィルター面６３２ａが形成されており、このフィルター面６３２ａには、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色のフィルターが領域を隔てて周方向に並んで形成されている。なお、カラーホイール６３２は、ロッドインテグレーター６３１の出射側に設けられていてもよい。
【００３０】
カラーホイール６３２に入射した光束は、フィルター面６３２ａによって、赤色（Ｒ）光、緑色（Ｇ）光、青色（Ｂ）光の３色に時系列的に色分離される。Ｒ、Ｇ、Ｂの３色への分離は、スクリーン２００に表示する画像のフレーム周波数よりも高速な周波数で行う。このような周波数で色分離を行うことにより、スクリーン２００にフルカラー画像を表示することが可能となる。
【００３１】
カラーホイール６３２を通過した光（Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光）は、ロッドインテグレーター６３１の入射ポートからその内部に導入される。ロッドインテグレーター６３１の内部に導入された光は、ロッドインテグレーター６３１内にて複数回の反射をおこし、これによって、ロッドインテグレーター６３１の出射面に均一な照度が確保される。そのため、ロッドインテグレーター６３１の出射ポートから出射された光は、均一な照明分布を有するものとなる。
ロッドインテグレーター６３１から出射された光は、リレーレンズ群６３３および反射ミラー６３４を介して、均一な照明光として光変調装置６４０へ入射する。
【００３２】
光変調装置６４０は、基板６４１と、基板上に配列された複数の光変調素子６４２（例えば、ＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス：ただし「ＤＭＤ」は、米国テキサスインスツルメント株式会社の登録商標）とを有している。複数の光変調素子６４２は、基板６４１上にマトリクス状に配置されている。光変調素子６４２の数としては特に限定されない。プロジェクター６００では、１つの光変調素子６４２が１画素を構成するため、光変調素子６４２は、画素数分、例えば、横×縦＝１２８０×１０２４、６４０×４８０のように配置されている。
【００３３】
各光変調素子６４２は、入射した光束を反射するための可動ミラーを有しており、この可動ミラーは、反射した光が投射光学系６５０へ導かれるＯＮ状態と、ＯＮ状態に対して傾きが異なり、反射した光がアブソーバー（図示せず）へ導かれるＯＦＦ状態とに姿勢が変化する。
光変調装置６４０は、制御部８００から与えられた画像情報に基づいて各光変調素子６４２のＯＮ状態／ＯＦＦ状態を独立して切り替えることにより所定の光像を形成する。そして、形成された光像は、投射光学系６５０に入射する。投射光学系６５０は、投射レンズ６５１を備えており、投射光学系６５０に導かれた光像を映像光Ｌとして出射する。
【００３４】
投射光学系６５０から出射された映像光Ｌは、偏光制御部７００を通過する。偏光制御部７００は、ランダム偏光である映像光Ｌを、所定の振動方向の直線偏光である映像光Ｌ’とする偏光子である。このような偏光制御部７００としては、上記の効果を発揮することができれば、特に限定されず、例えば、ワイヤーグリッドアレイ、液晶デバイス等の公知のものを用いることができる。
【００３５】
図９に示すように、偏光制御部７００によって直線偏光となった映像光Ｌ’は、その偏光方向Ｃが、液晶分子２５３の配向方向Ａと平行となる。配向方向Ａと偏光方向Ｃを平行とすることにより、上述した理由によって、映像光Ｌ’をスクリーン２００にて効率的に散乱させることができる。そのため、スクリーン２００上での輝点の発生を効果的に抑制することができ、スクリーン２００に表示される画像の品質が高まる。
なお、前記「平行」には、配向方向Ａと偏光方向Ｃとが平行である場合の他、配向方向Ａに対して偏光方向Ｃが僅かに傾いている場合も含まれる。具体的には、スクリーン２００の平面視にて、配向方向Ａと偏光方向Ｃとのなす角が１０°以内程度である場合も含まれる。このような範囲内であれば、十分に効果を発揮することができる。
【００３６】
以上、光投射デバイス３００について説明した。このような光投射デバイス３００では、偏光制御部７００がプロジェクター６００とスクリーン２００との間に位置している。また、偏光制御部７００は、プロジェクター６００と別体として設けられている。光投射デバイス３００をこのような構成とすることにより、プロジェクター６００の姿勢に関わらず、スクリーン２００に対する偏光制御部７００の姿勢を所定の姿勢に保つことができる。そのため、偏光制御部７００によって、常に、偏光方向Ｃが配向方向Ａと一致する映像光Ｌ’を得ることができる。
なお、光投射デバイス３００としては、偏光方向が配向方向Ａと一致する映像光Ｌ’を出射することができれば、特に限定されない。例えば、偏光制御部７００は、プロジェクター６００に内蔵されており、光変調装置６４０と投射光学系６５０の間に配置されていてもよい。また、各種液晶プロジェクター（ＬＣＤ）を用いてもよい。
【００３７】
（撮影デバイス）
図１０に示すように、撮影デバイス４００は、ビデオカメラ５００と、ビデオカメラ５００に入射する光を偏光制御する偏光制御部９００とを有している。
ビデオカメラ５００は、撮影光学系（撮影レンズ群）５１０と、撮影光学系５１０によって結像された光像を電気信号に変換する撮像部５２０（例えば、ＣＣＤ、ＣＭＯＳなどの撮像素子）と、撮像部５２０の出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部５３０と、Ａ／Ｄ変換部５３０から出力されたデジタル信号を画像処理や圧縮の演算処理を行って画像データに変換する演算部５４０と、演算部５４０で生成された画像データの送信を行う送信部５５０と、画像データ等を記憶する図示しない記憶部（ＳＳＤ、ＨＤＤ等の記憶媒体）とを有している。
【００３８】
このようなビデオカメラ５００は、スクリーン２００の背面側に設けられている（図１参照）。また、図１、図２に示すように、ビデオカメラ５００は、スクリーン２００を介して人物Ｘと対向して配置され、人物Ｘがスクリーン２００に映った人物Ｙを視認している状態において人物Ｘの視線が一致するように配置されているのが好ましい。このような配置としたビデオカメラ５００で撮影された映像は、人物Ｘの視線が一致した映像となる。そのため、人物Ｙは、スクリーン２００’に映し出された人物Ｘと目があった状態でビデオ会議を行うことができるため、より臨場感のある会議が可能である。
【００３９】
図１０に戻り、偏光制御部９００は、ビデオカメラ５００の撮影光学系５１０の前面に取り付けられている。偏光制御部９００は、ワイヤーグリッドアレイなどの偏光子９１０と、偏光子９１０を光軸まわりに９０°回転させる駆動部９２０とを有している。このような偏光制御部９００では、駆動部９２０によって偏光子９１０を回転させることにより、簡単に、撮影光学系５１０に入射する光の偏光制御を行うことができる。具体的には、偏光子９１０を所定位置（第１状態）とすることにより、偏光子９１０を通過する光を配向方向Ａと平行な方向に振動する直線偏光Ｌ３とすることができ、偏光子９１０を第１状態から９０°回転させた状態（第２状態）とすることにより、偏光子９１０を通過する光を配向方向Ａに対して直交する方向に振動する直線偏光Ｌ４とすることができる。
【００４０】
（制御部）
図１、図２に示すように、制御部８００は、例えば、パーソナルコンピューターに内蔵されており、光投射デバイス制御部８１０と、スクリーン制御部８２０と、撮影デバイス制御部８４０と、画像データ通信部８３０とを有している。
画像データ通信部８３０は、画像処理部１０００で処理された画像データをネットワークＮを介して画像表示システム１００’に送信する。また、画像データ通信部８３０は、画像表示システム１００’で生成された画像データＩ’をネットワークＮを介して受信する。画像データＩ’は、光投射デバイス制御部８１０から光投射デバイス３００（プロジェクター６００）に送られ、光投射デバイス３００は、送られた画像データに基づく映像光Ｌ’を出射する。
【００４１】
スクリーン制御部８２０は、プロジェクター６００への画像データＩ’の送信と対応してスクリーン２００の駆動を制御する。具体的には、スクリーン制御部８２０は、光投射デバイス制御部８１０からプロジェクター６００へ画像データＩ’が出力されていない状態ではスクリーン２００を透過状態とする。反対に、スクリーン制御部８２０は、光投射デバイス制御部８１０からプロジェクター６００へ画像データＩ’が出力されている状態ではスクリーン２００を散乱状態とする。また、スクリーン制御部８２０は、後述する画像データＧ１、Ｇ２、Ｇ３を取得する際には、その取得条件に適合するようにスクリーン２００の状態を制御する。
【００４２】
（画像処理部）
画像処理部１０００は、ビデオカメラ５００によって取得された画像データを画像処理する機能を有する。以下、この画像処理の方法を具体的に説明するが、説明の便宜上、図１１に示すように、人物Ｘの背面には観葉植物２１００を含む背景２０００が存在し、ビデオカメラ５００の背面には額３１００を含む背景３０００が存在している場合について説明する。
【００４３】
まず、ビデオカメラ５００は、スクリーン２００が透過状態であるときの画像データＧ１を取得する。具体的には、撮像部５２０からの電気信号に基づいて演算部５４０によって画像データ（第３画像）Ｇ１を生成する。図１２（ａ）に示すように、画像データＧ１は、スクリーン２００越しの人物Ｘおよび背景２０００と、スクリーン２００の背面でフレネル反射した背景３０００とが合成された画像データとなる。画像データＧ１は、後述するように、背景差分を行った後の画像データＧ３’の色補正の基準として用いられる補正用の画像データである。このような画像データＧ１は、画像処理部１０００に記憶される。
なお、画像データＧ１を取得する際、偏光制御部９００から撮影光学系５１０に導かれる光は、直線偏光Ｌ３、Ｌ４のいずれであってもよい。すなわち、偏光制御部９００の状態は問わない。
【００４４】
次に、偏光子９１０を必要に応じて回転させて、直線偏光Ｌ３が偏光子９１０を通過する状態とする。そして、ビデオカメラ５００によって、スクリーン２００が散乱状態であるときの直線偏光Ｌ３の画像データ（第１画像）Ｇ２を取得する。直線偏光Ｌ３は、その偏光方向が液晶分子２５３の配向方向Ａと平行であるため、スクリーン２００にとっての不透過成分である。そのため、画像データＧ２は、図１２（ｂ）に示すように、スクリーン２００越しの人物Ｘや背景２０００が映ることなく、スクリーン２００の背面でフレネル反射した背景３０００のみが映る画像データとなる。画像データＧ２は、後述するように、背景差分の背景画像として用いられる補正用の画像データである。画像データＧ２は、画像処理部１０００に記憶される。
【００４５】
次に、スクリーン２００を散乱状態とし、光投射デバイス３００から画像データＩ’に基づく映像光Ｌ’を出射する。これにより、スクリーン２００に人物Ｙの映像がリアルタイムに表示される。さらに、偏光子９１０を回転させて、直線偏光Ｌ４が偏光子９１０を通過する状態とし、ビデオカメラ５００によって直線偏光Ｌ４の画像データ（第２画像）Ｇ３を取得する。直線偏光Ｌ４は、その偏光方向が液晶分子２５３の配向方向Ａに対して直交するため、スクリーン２００にとっての透過成分である。そのため、直線偏光Ｌ４によれば、スクリーン２００が散乱状態であっても、スクリーン２００越しの人物Ｘおよび背景２０００を撮像することが可能である。したがって、画像データＧ３は、図１２（ｃ）に示すように、スクリーン２００越しの人物Ｘおよび背景２０００と、スクリーン２００の背面でフレネル反射した背景３０００とが合成された画像データとなる。このような画像データＧ３は、画像処理部１０００に送られる。
【００４６】
画像処理部１０００は、保存してある画像データＧ２を背景画像データとして、送られてきた画像データＧ３に対して画像データＧ２に存在しない物体を抽出する背景差分を行い、新たな画像データＧ３’を生成する。本実施形態の場合では、画像データＧ２には背景３０００が存在し、画像データＧ３には人物Ｘ、背景２０００および背景３０００が存在している。そのため、図１２（ｄ）に示すように、背景差分によって画像データＧ３から背景３０００以外の人物Ｘおよび背景２０００が抽出され、これが画像データＧ３’となる。画像データＧ３’は、フレネル反射成分が除去された鮮明な画像データとなっている。
【００４７】
ここで、前述したように、画像データＧ３は、直線偏光Ｌ４の画像データである。直線偏光Ｌ４は、スクリーン２００にとって透過成分ではあるが、スクリーン２００を通過する際に若干散乱する（図７中のＬ２参照）。そのため、画像データＧ３は、前述した若干の散乱成分が重畳されるためコントラストが若干低下した画像となり、画像データＧ３から生成される画像データＧ３’もコントラストが若干低下した画像となる。したがって、画像処理部１０００は、画像データＧ３’のコントラストを高める処理を行う。例えば、画像処理部１０００は、画像データＧ３’に対してヒストグラム伸長処理を行い、画像データＧ３’の濃度分布を広げることによってコントラストを高める。
【００４８】
さらに、画像処理部１０００は、画像データＧ３’に対して色補正を行う。この場合は、スクリーン２００が透過状態の時に取得した画像データＧ１を基準にする。スクリーン２００が透過状態の時に取得した画像は、スクリーン２００が散乱状態の時に取得した画像と比較して鮮明かつ自然である。そのため、このような画像データＧ１を基準とすることにより、効果的な色補正が可能となる。色補正は、例えば、画像データＧ３’に含まれる任意の画素が、画像データＧ１に含まれる対応する画素と同じ色となるように彩度、色相等を補正することにより行うことができる。このような処理を行うことにより、より鮮明で自然な画像データＧ３’となる。
このようにして生成された画像データＧ３’は、制御部８００に送信され、制御部８００の画像データ通信部８３０からネットワークＮを介して画像表示システム１００’に送信される。
【００４９】
例えば、３０〜６０フレーム／秒程度でビデオカメラ５００が画像データＧ３を連続して取得し、取得した画像データＧ３を画像処理部１０００で処理し、生成した画像データＧ３’を画像表示システム１００’に順次送信することにより、画像表示システム１００’のスクリーン２００’に、人物Ｘを被写体としたスムーズな動画を表示することができる。
【００５０】
以上説明したように、画像表示システム１００によれば、フレネル反射成分（背景２０００）が除去された鮮明な画像データＧ３’を生成することができ、鮮明な画像でテレビ会議を行うことができる。そのため、テレビ会議をより円滑にストレスなく進行することができる。
なお、画像データＧ１、Ｇ２を取得するタイミングは、特に限定されない。例えば、ビデオカメラ５００を起動した後、初め（画像データＧ３を取得する前）に画像データＧ１、Ｇ２を取得してもよい。この場合には、画像表示システム１００が停止するまで、初めに取得した画像データＧ１、Ｇ２に基づいて画像データＧ３から画像データＧ３’が生成される。また、例えば、画像データＧ１、Ｇ２を所定時間間隔ごと（例えば１分、５分ごと）に取得し、更新するようにしてもよい。このようにすれば、会議の途中で背景２０００、３０００が変化したり、照明（日差しを含む）の具合が変化したりといった周囲の変化に対応することができ、画像データＧ３’の品質の低下を防止することができる。また、画像データＧ１、Ｇ２は、使用者が手動で取得できるようになっていてもよい。
【００５１】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の画像表示システムの第２実施形態について説明する。
図１３は、本発明の第２実施形態にかかる画像表示システムが備える偏光制御部の断面図である。図１４は、図１３に示す偏光制御部が有する液晶デバイスの駆動を説明する断面図である。
【００５２】
以下、第２実施形態の画像表示システムについて、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本発明の第２実施形態にかかる画像表示システムは、偏光制御素子の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、前述した第１実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
【００５３】
図１３に示すように、偏光制御部９００Ａは、偏光子９１０と、偏光子９１０の前方（スクリーン２００側）に設けられた液晶デバイス９３０とを有している。
液晶デバイス９３０は、ねじれネマティック液晶を用いている。このような液晶デバイス９３０は、一対の透明基板９４１、９４２と、一対の透明電極９５１、９５２と、一対の配向膜９６１、９６２と、一対の透明基板９４１、９４２の間に設けられた液晶層９７０とを有している。また、一対の配向膜９６１、９６２のうちの偏光子９１０側に位置する配向膜９６２は、偏光子９１０の向きに一致して配置され、その向きが配向膜９６１に対して９０°ずれて配置されている。液晶層９７０に含まれる液晶分子９７１は、配向膜９６１、９６２側にて配向膜９６１、９６２の向きに沿って配向しており、全体として９０°捩じれて配向している。
【００５４】
図１４（ａ）に示すように、一対の透明電極９５１、９５２間に電圧を印加していない電圧非印加状態では、液晶層９７０がカイラリティを有している。そのため、液晶デバイス９３０に入射した自然光（ランダム偏光）は、液晶層９７０を通過する間に９０°回転する。これに対して、図１４（ｂ）に示すように、一対の透明電極９５１、９５２間に電圧を印加している電圧印加状態では、液晶層９７０のカイラリティが失われる。そのため、液晶デバイス９３０に入射した自然光（ランダム偏光）は、液晶層９７０内を回転せずに通過する。
【００５５】
偏光制御部９００Ａによれば、電圧非印加状態または電圧印加状態を選択することによって、液晶デバイス９３０に入射する前の偏光方向が液晶分子２５３の配向方向Ａと平行な直線偏光Ｌ３を通過させる状態と、液晶デバイス９３０に入射する前の偏光方向が液晶分子２５３の配向方向Ａと直交する直線偏光Ｌ４を通過させる状態とを選択することができる。
【００５６】
このような偏光制御部９００Ａは、電気的に偏光子９１０を通過する直線偏光を切り替えているため、例えば、前述した第１実施形態の偏光制御部９００のように機械的に偏光子９１０を通過する直線偏光を切り替える構成と比較して、その切り替えをより短時間で行うことができる。そのため、本実施形態では撮影デバイス４００を次のように作動させるのが好ましい。
【００５７】
すなわち、本実施形態では、ビデオカメラ５００は、直線偏光Ｌ３の画像データＧ２と、直線偏光Ｌ４の画像データＧ３とを交互に連続して取得する。そして、画像処理部１０００は、所定の画像データＧ２を背景画像として用い、当該画像データＧ２の次に取得された画像データＧ３に対して背景差分を行う。このような方法によれば、各画像データＧ３の背景差分を直前に取得した画像データＧ２に基づいて行うことができる。そのため、例えば、背景３０００に動く物体（例えば、人間、機械等）が存在する場合や、このような動く物体が背景３０００を横切る場合などであっても、画像データＧ３からより精度よくフレネル反射成分が除去された画像データＧ３’を生成することができる。
【００５８】
なお、液晶デバイス９３０としてねじれネマティック液晶を用いたデバイスを用いたが、同様の効果を発揮することができれば、液晶デバイス９３０の構成は、特に限定されない。例えば、配向制御された垂直配向型の液晶デバイスであってよい。
このような第２実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００５９】
以上、本発明の画像表示システムおよび画像処理装置について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明の画像表示システムは、これに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明の画像表示システムは、前述した各実施形態を適宜組み合わせてもよい。
また、前述した実施形態では、リバース型のスクリーンを用いたが、ノーマル型のスクリーン、すなわち、電圧非印加状態において散乱状態となり、電圧印加状態において透過状態となるスクリーンを用いてもよい。
また、前述した実施形態では、画像処理部が独立して存在している構成について説明したが、画像処理部は、例えば、ビデオカメラに内蔵されていてもよいし、制御部に内蔵されていてもよい。
【符号の説明】
【００６０】
１００、１００’…画像表示システム  ２００、２００’…スクリーン  ２１１、２１２…透明基板  ２２１、２２２…透明電極  ２３１、２３２…配向膜  ２５０…高分子分散型液晶層  ２５１…ＰＤＬＣ  ２５２…高分子  ２５３…液晶分子  ３００、３００’…光投射デバイス  ４００、４００’…撮影デバイス  ５００…ビデオカメラ  ５１０…撮影光学系  ５２０…撮像部  ５３０…Ａ／Ｄ変換部  ５４０…演算部  ５５０…送信部  ６００…プロジェクター  ６２０…光源装置  ６２１…超高圧水銀ランプ  ６２２…リフレクター  ６３０…均一照明光学系  ６３１…ロッドインテグレーター  ６３２…カラーホイール  ６３２ａ…フィルター面  ６３３…リレーレンズ群  ６３４…反射ミラー  ６４０…光変調装置  ６４１…基板  ６４２…光変調素子  ６５０…投射光学系  ６５１…投射レンズ  ７００…偏光制御部  ８００、８００’…制御部  ８１０…光投射デバイス制御部  ８２０…スクリーン制御部  ８３０…画像データ通信部  ８４０…撮影デバイス制御部  ９００、９００Ａ…偏光制御部  ９１０…偏光子  ９２０…駆動部  ９３０…液晶デバイス  ９４１、９４２…透明基板  ９５１、９５２…透明電極  ９６１、９６２…配向膜  ９７０…液晶層  ９７１…液晶分子  １０００、１０００’…画像処理部  ２０００…背景  ２１００…観葉植物  ３０００…背景  ３１００…額  Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ３’…画像データ  Ｒ１、Ｒ２…会議室  Ｌ、Ｌ’…映像光  Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４…直線偏光  Ｎ…ネットワーク  Ｘ、Ｙ…人物
【図１】
2014048304.tif 000003
【図２】
2014048304.tif 000004
【図３】
2014048304.tif 000005
【図４】
2014048304.tif 000006
【図５】
2014048304.tif 000007
【図６】
2014048304.tif 000008
【図７】
2014048304.tif 000009
【図８】
2014048304.tif 000010
【図９】
2014048304.tif 000011
【図１０】
2014048304.tif 000012
【図１１】
2014048304.tif 000013
【図１２】
2014048304.tif 000014
【図１３】
2014048304.tif 000015
【図１４】
2014048304.tif 000016