(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズシステムと、このレンズシステムを介してスクリーンに画像を投影可能な画像出力手段と、前記レンズシステムを介して前記スクリーンの画像を取得可能な画像入力手段と、
前記画像出力手段からの光束を前記レンズシステムに導き、前記レンズシステムからの光束を前記画像入力手段に導くビームスプリッタとを有し、
前記画像出力手段は、光源と、前記光源からの光を第１の偏光方向に揃える偏光変換素子と、前記偏光変換素子により揃えられた前記第１の偏光方向の光束を画像データに基づき変調する反射型の変調手段とを備え、
前記ビームスプリッタは、第１の方向から入力された前記偏光変換素子により揃えられた前記第１の偏光方向の光束を前記第１の方向に対し９０度方向の第２の方向に出力して前記反射型の変調手段に導き、前記第２の方向から入力された前記反射型の変調手段により変調された光束を前記第２の方向に対し１８０度方向の第３の方向に出力して前記レンズシステムに導き、前記第３の方向から入力された前記レンズシステムからの光束を前記第１の方向に対し１８０度方向の第４の方向に出力して前記画像入力手段に導く、画像入出力装置。
【請求項２】
請求項１において、前記画像入力手段は、前記レンズシステムに対して前記スクリーンと共役な面となる、画像を取得する面を含む撮像素子を備えている画像入出力装置。
【請求項３】
請求項１または２において、前記画像入力手段は、取得した画像データを記録する手段を備えている画像入出力装置。
【請求項４】
請求項３において、前記記録する手段は、記録用紙に前記画像データを記録する画像入出力装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかにおいて、前記画像入力手段は、取得した画像データをモニターに出力する手段を備えている画像入出力装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかにおいて、前記スクリーンを有し、前記レンズシステムが前記スクリーンの背面に配置されている画像入出力装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像情報の入力および出力可能な装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プロジェクタ（データプロジェクタ）は、プレゼンテーションに欠かせないツールとなっている。図３にデータプロジェクタ９０の一例を示してある。このプロジェクタ９０は、画像表示素子としてＬＣｏＳ（Liquid Crystal on Silicon）と呼ばれる反射型の液晶パネル（ライトバルブ）４と、超高圧水銀ランプなどからなる光源７とを備えている。光源７からの照明光７１は、インテグレータ８で断面分布の均一化が図られ、その後、偏光変換素子９でＳ偏光に揃えられて偏光ビームスプリッタ（以下、ＰＢＳ）５に入射する。ここで照明光７１はＳ偏光なので、ＰＢＳ５内の偏光分離面５ａで入射方向に対して９０度の方向に反射し、画像表示素子であるＬＣｏＳ４に到達する。このＬＣｏＳ４は、パーソナルコンピュータなどのホスト装置（ホストＰＣ）８０から供給された画像データφ１を受信した画像出力制御装置６により制御され、照明光７１を画素単位でオンオフする。したがって、ＬＣｏＳ４で反射された光束７１には画像情報φ１が付与されており、さらに、光束７１はＰ偏光となる。このため、再びＰＢＳ５内の偏光分離面５ａに到達した光束７１は、偏光方向がＳからＰへと透過の方向に切り替えられているので分離面５ａを透過し、投射レンズシステム２を介してスクリーン１０へ投射される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
プロジェクタ９０を用いることにより、プレゼンテーションあるいは会議などにおいては、事前に用意した画像情報φ１をスクリーン１０に表示できるので、資料を参加者に対して同時に見せることができ、それに基づいて説明や議論を行えるので非常に便利である。
【０００４】
しかしながら、プレゼンテーションされた資料に対して、その場で質問が出されて協議したり、会議で資料に基づき打ち合わせたりした際に、その内容や結論はメモ書きして記憶する必要がある。さらに討論の内容を参加者全員が分かるようにするには、画像を表示しているスクリーンとは別にホワイトボード等にメモ書きする作業が必要である。たとえば、記録を行う担当者を配置し、文章やフリーハンドの図などにより、協議内容をホワイトボードなどに記録することが行われている。そして、担当者が会議やプレゼンテーションが終了した後、この手書きの内容を整理して議事録などを作成して配布することになる。
【０００５】
この際、記録した内容と、プレゼンテーションに用いられた画像や図表とをリンクさせようとすると、担当者が画像や図表を作成し直して、記録した内容を盛り込む必要があるが、非常に手間のかかる作業となる。また、作成し直した資料には誤りが入り込む確率も高くなる。
【０００６】
このため、本発明においては、プロジェクタやＯＨＰなどで画像をスクリーンに表示しながら説明あるいは議論を行ったときに、その過程を画像と共に一括して記録することができる装置を提供することを目的としている。そして、上述したような議事録を作り直したりする手間をかけずに、プレゼンテーションの内容や、会議の内容を記録することができる装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明においては、レンズシステムと、このレンズシステムを介してスクリーンに画像を投影可能な画像出力手段と、レンズシステムを介してスクリーンの画像を取得可能な画像入力手段とを有する画像入出力装置を提供する。すなわち、本発明においては、プロジェクタあるいはＯＨＰなどの画像を投射する装置における投射レンズは撮影レンズとしても機能することに本願の発明者らは着目し、レンズシステムに対してスクリーンの共役面として画像を形成する面と、画像を取得する面とを設けることにより、同一の装置により画像を投射すると共に画像を入力することができる装置を開発した。
【０００８】
この画像入出力装置は、さらに、画像出力手段からの光束をレンズシステムに導き、レンズシステムからの光束を前記画像入力手段に導くビームスプリッタを有し、画像出力手段は、光源と、光源からの光を第１の偏光方向に揃える偏光変換素子と、偏光変換素子により揃えられた第１の偏光方向の光束を画像データに基づき変調する反射型の変調手段とを備え、ビームスプリッタは、第１の方向から入力された、偏光変化素子により揃えられた第１の偏光方向の光束を第１の方向に対し９０度方向の第２の方向に出力して反射型の変調手段に導き、第２の方向から入力された反射型の変調手段により変調された光束を第２の方向に対し１８０度方向の第３の方向に出力してレンズシステムに導き、第３の方向から入力された前記レンズシステムからの光束を第１の方向に対し１８０度方向の第４の方向に出力して画像入力手段に導く。また、画像出力手段の画像を形成する面と、画像入力手段の画像を取得する面とが、レンズシステムに対しスクリーンと共役な面となるので、スクリーンに対して画像を鮮明に投射するようなレンズシステムを採用し、画像の投射位置や、焦点距離を合わせるなどの調整を行うことにより、スクリーンに投射された画像を画像入力手段の画像を取得する面の所定の領域に、鮮明に結像することができる。したがって、投射された画像以外にスクリーンに追記された情報も画像と同様に画像入力手段で、鮮明な画像として取得することが可能となる。そして、画像入力手段では、画像出力手段で出力した画像情報も取得できるので、スクリーンに投射された画像にリンクさせて、そこに付加情報が追加された画像情報を外界からの画像情報として取り込むことができる。したがって、上述したようなプレゼンテーションや会議などの状況では、本発明の画像入出力装置によりスクリーンに表示された画像情報に対し、外界から付加された画像情報を、手間を掛けずに簡単に、そして表示された画像情報とリンクして確実に取得することが可能である。さらに、画像の入出力に対しレンズシステムなどが共通になるので、コストアップを抑えることが可能であり、低コストで多機能な画像入出力装置を提供できる。
【０００９】
すなわち、一般的なプロジェクタやＯＨＰは、事前に用意した情報を一方的に流すだけの機器であるのに対し、本発明の画像入出力装置は、情報の双方向の流れを作ることができる新しい装置である。
【００１０】
画像出力手段は、光源と、この光源から照射される光束を画像データに基づき変調可能な変調手段とを備えたプロジェクタタイプのものである。たとえば、パーソナルコンピュータから画像データを受信して画像出力手段でスクリーン上に投射し、スクリーン上で付加された情報を含めて画像入力手段で画像データとして取得し、パーソナルコンピュータに送信あるいはフィードバックすることが可能となる。
【００１１】
また、画像入力手段に、取得した画像データを記録する手段を設けることも有効である。本発明の画像入出力装置をスタンドアロンの装置として利用する場合に適している。記録する手段としてはハードディスクなどの、デジタルデータとして取得した画像データを記憶するものであっても良い。記録用紙に画像データを記録する手段であれば、プレゼンテーションあるいは会議などでスクリーンに投射した画像に基づき応答した内容をその場でメモなどとして出力できる。
【００１２】
さらに、画像入力手段が、取得した画像データをモニターに出力する手段を備えていれば、画像入力手段が取得している画像データを随時モニターできる。また、画像入力手段において、画像データを取得するための光学素子としては、現状ではＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子が、コストおよび性能の点で最も適している。
【００１３】
画像出力手段からの画像を投射するための光束をレンズシステムに導き、レンズシステムからの画像を取得するための光束を画像入手力手段に導く光学素子を偏光板と共に採用することにより、画像出力手段と画像入力手段とをほぼ完全にセパレートすることが可能である。したがって、それぞれの手段に適した部品や光学素子を採用できるので、レンズシステムを共用する装置として画像出力手段および画像入力手段を最適化でき、画像出力および画像入力の性能を向上できると共にコストも低減できる。
【００１４】
光学素子は、ビームスプリッタである。
【００１５】
本発明の画像入出力装置は、スクリーンを別体にして、スクリーンの前方あるいは後方に配置できるものでも良いし、さらには、スクリーンと一体にしてレンズシステムがスクリーンの背面に配置されている画像入出力装置としても提供できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照してさらに説明する。図１に、本発明の実施の形態に係る画像入出力装置の概要を示してある。この画像入出力装置１は、スクリーン１０と対峙したレンズシステム２と、このレンズシステム２を介してスクリーン１０に画像を投影する画像出力部２０と、レンズシステム２を介してスクリーン１０の画像を取得する画像入力部３０とを有している。画像出力部２０は、先に図３に基づき説明したプロジェクタと同様の構成であり、超高圧水銀ランプなどからなる光源７と、この光源７からの照射光（光束）７１の断面方向の分布の均一化を図るインテグレータ８と、この光束７１をＳ偏光に揃える偏光変換素子９と、Ｓ偏光に揃えられた光束７１がＰＢＳ５の偏光分離面５ａで反射されるほぼ９０度の方向に配置されたＬＣｏＳ４を備えている。さらに、画像出力部２０は、ホストＰＣ８０から画像データφ１を受信してＬＣｏＳ４を制御し、入射光束７１をドット（画素）単位で変調する画像出力制御装置６を備えている。したがって、光源７からの光７１は、ＬＣｏＳ４に至り、このＬＣｏＳ４で反射される際に変調され、所望の画像情報φ１が付与され、Ｐ偏光となってＰＢＳ５を透過し、投射レンズ（レンズシステム）２を介してスクリーン１０へ投射される。
【００１７】
画像入力部３０は、レンズシステム２を介して取得され、ＰＢＳ５で分離された入射光束７３に含まれる画像をデジタルデータの画像データφ２に変換する撮像素子（ＣＣＤまたはＣＭＯＳ）３と、画像データφ２をモニターできるＬＣＤ（モニター）３２と、画像データφ２を記録用紙３５に出力できるプリンタ３３を備えている。さらに、画像データφ２をモニター３２やプリンタ３３に適したフォーマットなどに変換する機能などを持つ画像入力制御部３１を備えており、この画像入力制御部３１からホストＰＣ８０に対しても撮像素子３で得られた画像データφ２を送信できるようになっている。
【００１８】
さらに、本例の画像入出力装置１においては、ＰＢＳ５を透過して出射される光束７１はＰ偏光であり、レンズシステム２を透過してＰＢＳ５により撮像素子３の方向に導かれる撮像に関与する光束７３の偏光はＳ偏光となる。したがって、スクリーン１０の散乱特性に偏光保持性がある場合には、レンズシステム２とＰＢＳ５との間の光路に、１／４波長板などの偏光板１３を挿入し撮像性能を改善している。
【００１９】
本例では、撮像素子３が、画像出力部２０のＬＣｏＳ４が貼り付けられているＰＢＳ５の面５ｂとは異なる面、すなわち、照射光７１が入射する面５ｃと対向する面５ｄに配置されている。したがって、ＰＢＳ５は、画像出力部２０から出射された画像を投射するための光束７１をレンズシステム２に導き、その一方で、レンズシステム２を介して入力された画像を取得するための光束７３を画像入力部３０に導く光学素子として機能する。そして、ＬＣｏＳ４および撮像素子３が、レンズシステム２に対しスクリーン１０と共役な面となる。したがって、レンズシステム２は、画像出力部２０に対しては変調された光束７１をスクリーン１０に投射あるいは投影するレンズとして機能し、画像入力部３０に対してはスクリーン１０からの入射光束７３を撮像素子３に導く撮影レンズとして機能する。そして、ＬＣｏＳ４および撮像素子３がスクリーン１０に対して共役な位置となるように調整されている。このため、スクリーン１０に投射しようとする画像が鮮明に映し出されるように画像入出力装置１の向きや高さを調整したり、レンズシステム２の焦点距離（ズーム）を調整することにより、スクリーン１０に投射あるいは形成された画像を撮像素子３に鮮明に結像させることができる。
【００２０】
したがって、画像入力部３０においては、画像出力部２０のＬＣｏＳ４により変調しスクリーン１０に投影したオリジナルの画像情報φ１に加えて、スクリーン１０の上に付加された情報も含む画像情報φ２を取得することが可能となる。このため、例えば、画像出力部２０で画像をホワイトボードなどをスクリーン１０として、それに投射しながらプレゼンテーションを行っている最中に、ホワイトボードに書き込まれた内容を、ホワイトボードに投射している情報とリンクさせて、１つの画像情報φ２として取得することができる。そして、その取得された情報φ２は、モニター３２に表示したり、プリンタ３３から記録用紙３５に出力したり、ホストＰＣ８０に出力することができる。さらには、画像入力部３０にハードディスク装置などの記憶装置３６を設けて画像データφ２を記憶するようにしても良い。
【００２１】
このように、本例の画像入出力装置１は、基本的な構成は、図３で示した従来のプロジェクタとほぼ同じであるが、所望のオリジナルの画像情報φ１を映し出すだけでなく、外界、すなわち、スクリーン１０に表示あるいは書き込まれた画像情報φ２を読み込むことができる。したがって、例えば、スクリーン１０にホワイトボードを兼ねたものを用いることで、プレゼンテーション中にされる協議の内容や結論を、画像情報φ１が表示されているスクリーン１０上に書き加えることで、プレゼンテーションに用いられた画像や図表と共に自動的に読込むことができる。このため、プレゼンテーションや会議のときの記録作業を簡単に、そして確実に行うことができる。したがって、本例の画像入出力装置１は、プロジェクタのように画像を一方的に投射するだけでなく、また、カメラのように情報を一方的に撮影するだけでなく、画像情報を双方向で取り扱いできる装置となる。したがって、上記のようにプレゼンテーションや会議などのコミュニケーションツールとして好適なものである。
【００２２】
また、上述したようにレンズシステム２が投射レンズおよび撮影レンズを兼ねるため、低コストで、プロジェクタのように画像を出力する機能と画像を入力する機能を備えた装置を実現できる。さらに、レンズシステム２を共用するために、ＰＢＳ５により画像出力部２０からの出射光７１をレンズシステム２に導き、また、レンズシステム２からの入射光７３を画像入力部３０に導いている。したがって、画像出力部２０および画像入力部３０は、各々が独立した構成を採用することが可能であり、それぞれの構成を最適化して高性能で低コストな画像入出力装置１を提供できる。
【００２３】
さらに、図２に示す画像入出力装置１のように、ＰＢＳ５とレンズシステム２の間にＰＢＳ１２を配置し、スクリーン１０から入力された光７３をＰＢＳ１２で９０度折り曲げて画像入力部３０の撮像素子（ＣＣＤ）３に導くようにすることも可能である。このように、ＰＢＳ５および１２と偏光板１３といった偏光分離素子を配置することにより、画像出力部２０の光源７から出射される光束７１の方向から、画像入力部３０の撮像素子３を外すことが可能となる。したがって、光源７からの照明光７１がＰＢＳ５から漏れてノイズ光となり、それが撮像素子３に入るのを防止することができる。
【００２４】
また、図２に示した画像入出力装置１は、スクリーン１０が一体となったものであり、そのスクリーン１０に対しレンズシステム２を背面に設置し、背面から画像出力手段による画像を投射すると共に、背面からスクリーン１０に投影または書き込まれた文字情報などを画像情報と共に取得することができる。もちろん、図１に示した画像入出力装置１のように、スクリーン１０を別体として提供し、スクリーン１０の正面から画像を投射し、正面からスクリーン１０の画像を読み込むことも可能である。また、これらの例の画像入出力装置１では、モニター３２およびプリンタ３３などの投射した画像をその場で出力できる装置が内蔵されているが、ホストＰＣ８０に取得した画像データを確認したり、ホストＰＣ８０を経由してローカルあるいはネットワークを介して接続されたプリンタなどの周辺機器から取得した画像データを出力することも可能である。
【００２５】
このように、本発明の画像入出力装置では、プロジェクタにより表示された画像情報に、外界から付加された画像情報を、手間を掛けずに、記録作業が簡単にそして確実に行うことができる。したがって、本発明の画像入出力装置を１台と、ホワイトボードを兼ねるスクリーンが１枚あれば、プレゼンテーション画面の投射は言うにおよばず、プレゼンテーション中に協議した内容の手書きメモまでプレゼンテーション画像と共に記録できるので、プレゼンテーションや会議終了後に議事録などを作成する際に、誤りが入り込む確率を大幅に低減することが可能となる。
【００２６】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の画像入出力装置では、レンズシステムを、画像出力手段で変調された光束をスクリーンに投射する投射レンズとして使用すると共に、画像入力手段でスクリーン上に表示されている画像情報を取得するための撮像レンズとしても使用している。したがって、本発明の画像入出力装置を用いることにより、予め準備された画像情報に加え、スクリーン上で追加された情報を含む画像情報を外界からの画像情報として、逆のルートで取り込むことができる。このため、プレゼンテーションなどにおいて表示した画像データと、そのときにスクリーン上に追加された情報とをリンクして取得あるいは記録することができる付加価値の高い画像入出力装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像入出力装置の概略構成を示す図である。
【図２】上記と異なる画像入出力装置の概略構成を示す図である。
【図３】一般的なプロジェクタの概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１    画像入出力装置
２    投射レンズ
３    撮像素子（ＣＣＤまたはＣＭOＳ）
４    画像形成装置（画像表示素子、ＬＣｏＳ）
５、１２    偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）
５ａ    偏光ビームスプリッタの偏光分離面
７    光源
８    インテグレータ
９    偏光変換素子
１０    スクリーン
１３    偏光板
２０    画像出力部
３０    画像入力部
φ１、φ２    画像情報
【図１】
0004620909.tif 000002
【図２】
0004620909.tif 000003
【図３】
0004620909.tif 000004