(57)【要約】【課題】テレビ電話機能が低下することなく、テレビ電話機能においても表示画像・撮像画像とも明るい画像を得ることが可能な投影装置を提供する。【解決手段】画像投影スクリーン１３上に画像を表示する表示手段１０、画像投影スクリーンを通して画像を撮像する撮像手段１４を具備する。そして、画像投影スクリーンを光拡散状態と透明状態に交互に切り替え、画像投影スクリーンが光拡散状態である時は表示手段により画像を表示し、画像投影スクリーンが透明状態である時は撮像手段により当該画像投影スクリーンを通して画像を撮像する。テレビとして使用する場合には、画像投影スクリーンを常時光拡散状態とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明状態と光拡散状態の２つの状態に切り替え可能な画像投影スクリーンと、前記画像投影スクリーン上に画像を表示する表示手段と、前記画像投影スクリーンの後方に配置され、前記画像投影スクリーンを通して画像を撮像する撮像手段と、前記画像投影スクリーンを光拡散状態と透明状態に交互に切り替えると共に、前記画像投影スクリーンが光拡散状態である場合には当該画像投影スクリーン上に前記表示手段により画像を表示し、前記画像投影スクリーンが透明状態である場合には前記撮像手段により当該画像投影スクリーンを通して画像を撮像するように制御する制御手段とを備えたことを特徴とする投影装置。
【請求項２】
前記投影装置は、リア型又はフロント型であることを特徴とする請求項１に記載の投影装置。
【請求項３】
前記画像投影スクリーンは、ＰＮＬＣ又はＰＤＬＣであることを特徴とする請求項１又は２に記載の投影装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記画像投影スクリーンを光拡散状態と透明状態に交互に切り替える際に光拡散状態と透明状態との１周期のうち光拡散状態である時間が透明状態である時間に比べて長くなるように制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の投影装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記表示手段により前記画像投影スクリーン上に表示された対話者の視線と前記撮像手段により撮像された通話者の視線とが一致するように前記撮像手段の位置を調整することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の投影装置。
【請求項６】
更に、テレビ機能を有し、前記テレビ機能を使用する場合には、前記画像投影スクリーンを光拡散状態として画像を表示することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の投影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テレビ電話機能を有する投影装置、特に、テレビ電話機能を有するリアプロジェクションテレビ或いはフロントプロジェクションテレビ等に好適な投影装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、テレビ電話は対話者を映し出す表示装置と通話者を撮影する撮像装置とを備え、対話者間で相手の顔を見ながら会話が出来る。通常、従来のテレビ電話では対話者を映し出す表示装置の上下左右のいずれかに通話者を撮影する撮像装置が配置されている。そのため、例えば、通話者は自分のテレビ電話の表示装置に映し出された対話者の目を見ながら会話をしているにも拘わらず、対話者が見る表示装置に映し出された通話者の視線は対話者とは異なる方向を見ているという視線不一致の不自然さがある。
【０００３】
そこで、テレビ電話によるより円滑なコミュニケーションのためには、上述のような不自然さを解消し、あたかも実際に相手と直接会話しているような感覚を通話者・対話者双方に与えることが好ましい。このような観点から、上述のような視線不一致の問題を解決する視線一致型テレビ電話が提案されている。
【０００４】
図６は特開平４−８６１６１号公報に記載された視線一致型テレビ電話の概念図を示す（特許文献１）。同公報のものは、表示装置１１２、ハーフミラー１１１、撮像装置１１３からなり、ハーフミラー１１１の後方から撮像装置１１３で通話者を撮像する。また、表示装置１１２に表示された対話者の映像をハーフミラー１１１に反射させて通話者１００に提供する。
【０００５】
図７は特許第３４０４１８６号公報に記載された視線一致型テレビ電話の概念図を示す（特許文献２）。同公報のものは、表示装置１１２、撮像装置１１３、マイクロレンズ１１５と透明領域１１６とを有するスクリーン１１４からなる。表示装置１１２からスクリーン１１４に投射された映像はマイクロレンズ１１５によって拡散され、通話者１００に提供される。更に、通話者１００の画像をスクリーン１１４の透明領域１１６を介して撮像装置１１３で撮像する。
【０００６】
図８は特開昭６３−３１１８９０号公報に記載された視線一致型テレビ電話の概念図を示す（特許文献３）。同公報のものは、撮像装置１１３、撮像装置用シャッタ１１７、透過型の表示パネル１１８、光源１２０、光源用シャッタ１１９からなる。
【０００７】
対話者の映像を通話者に提供する表示モードの場合には、透過型表示パネル１１８に一定周期で映像を表示すると共に光源用シャッタ１１９を同期させて開き、また撮像装置用シャッタ１１７を同期させて閉じる。
【０００８】
一方、通話者の映像を撮像装置１１３で撮像する撮像モードの場合には、透過型表示パネル１１８を一定周期で透明にすると共に光源用シャッタ１１９を同期させて閉じ、また撮像装置用シャッタ１１７を同期させて開く。
【０００９】
図９は特開平３−５８５８９号公報に記載された視線一致型テレビ電話の概念図を示す（特許文献４）。同公報のものは、表示装置１１２、撮像装置１１３、ピンホール１２１が形成された反射型のスクリーン１１４からなる。対話者の映像表示は表示装置１１２から投影された画像をスクリーン１１４で反射させて通話者１００の眼に結像させる。通話者の映像はスクリーン１１４に穿たれたピンホール１２１を介して撮像装置１１３で撮像される。
【特許文献１】特開平４−８６１６１号公報
【特許文献２】特許第３４０４１８６号公報
【特許文献３】特開昭６３−３１１８９０号公報
【特許文献４】特開平３−５８５８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１のものは、ハーフミラー１１１を透過させて通話者１００を撮像するため、撮像された映像が暗くなり、また、ハーフミラー１１１に反射させて対話者を表示するため表示画像が暗くなってしまう。テレビ電話専用機であれば問題は無いが、付属機能としてテレビ電話機能を有するテレビの場合には、主機能であるテレビ機能の表示画像が暗くなることは問題である。
【００１１】
特許文献２のものは、同様に撮像された通話者１００の映像及び投影された対話者の映像の双方が暗くなることは避けられない。
【００１２】
特許文献３の方式では、主機能のテレビとして使用する場合には、表示モードのみを実施することになるため、表示画像の劣化は無い。しかしながら、テレビ電話として使用する場合、表示モードと撮像モードで時間分割するために撮像画像が暗くなることが知られている。
【００１３】
更に、同文献のものは、透過型表示パネルを使用する場合、特に、カラーの透過型表示パネルを使用する場合には、一般に表示用にカラーフィルターが使われており、透明にした場合にもカラーフィルター越しに撮像しなければならない。そのため、明るさは１／３程度になってしまう。
【００１４】
特許文献４のものは、映像の明るさに関しては表示画像・撮像画像ともに明るいため、テレビ電話専用機としては優れた構造を有する。しかしながら、付属機能としてテレビ電話機能を有するテレビの場合には、主機能であるテレビ機能がスクリーン１１４に穿たれたピンホール１２１のために画像が表示されない領域が形成されてしまうという課題がある。
【００１５】
このように従来技術においては、テレビ電話専用機としては優れた構造を持つ技術であるが、付属機能としてテレビ電話機能を有するテレビの場合には、主機能のテレビ機能が低下することがあった。また、テレビ電話機能においても表示画像や撮像画像が暗くなる場合があった。
【００１６】
本発明の目的は、主機能であるテレビ機能が低下することがなく、テレビ電話機能においても表示画像・撮像画像とも明るい画像を得ることが可能な投影装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、画像を表示するスクリーンとして、ＰＮＬＣ等の透明状態と光拡散状態の２つの状態に切り替えることが可能な画像投影スクリーンを用いる。また、画像投影スクリーン上に画像を表示する表示手段と、画像投影スクリーンを通して画像を撮像する撮像手段とを具備する。そして、画像投影スクリーンを光拡散状態と透明状態に交互に切り替え、画像投影スクリーンが光拡散状態である場合には表示手段により画像を表示し、画像投影スクリーンが透明状態である場合には撮像手段により当該画像投影スクリーンを通して画像を撮像する。テレビとして使用する場合には、画像投影スクリーンを常時光拡散状態とし、テレビ画像を表示する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、テレビ機能が低下することなく、テレビ電話機能においても表示画像・撮像画像ともに明るい画像を得ることが可能となる。また、テレビ電話機能において通話者と対話者間の視線を容易に一致させることが可能となり、視線不一致の不自然さを解消することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に、発明を実施するための最良の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
（第１の実施形態）
図１は本発明に係るテレビ電話機能を有するプロジェクションテレビを示す横断面図、図２はそのブロック図である。リアプロジェクションテレビ１は、映像を表示する画像投影スクリーン１３、画像投影スクリーン１３に映像を投射する表示する表示装置１０、通話者の映像を撮像する撮像装置１４等から構成されている。
【００２１】
また、２０は画像投影スクリーン１３を駆動する駆動回路であり、制御回路２１の制御に基づいて画像投影スクリーン１３に電圧を印加或いは非印加とし、画像投影スクリーン１３を透明状態或いは光拡散状態とする。
【００２２】
制御回路２１は表示装置１０、撮像装置１４、移動機構等の装置内の各部を制御する回路である。また、撮像装置１４は垂直水平移動機構１６により垂直及び水平方向に移動することが可能であり、傾斜機構１７により傾斜可能に構成されている。これら移動機構は図示しない操作部を操作することによってユーザが任意に撮像装置１４の位置を調整することが可能である。
【００２３】
また、後述するように制御回路２１は垂直水平移動機構１６及び傾斜機構１７を制御することで、画像投影スクリーン１３上に表示された対話者の視線と通話者の視線とが一致するように撮像装置１４の位置調整を行う。
【００２４】
更に、テレビ電話機能において画像投影スクリーン１３上に映像を表示する場合には、表示装置１０から対話者（通信相手）の映像を反射板１１、反射板１２に順次投射し、画像投影スクリーン１３に投影する。反射光学系は画像投影スクリーン後方上部は光路が干渉しないようにする。
【００２５】
この光路が干渉しない空間を光路非干渉空間１５とし、光路非干渉空間１５に撮像装置１４が配置されている。即ち、撮像装置１４は画像投影スクリーン１３の後方に配置され、画像投影スクリーン１３を通して通話者を撮像する。
【００２６】
なお、図１ではテレビ機能の構成に関しては周知であるため詳細な構成を省略している。図１の投影装置をテレビとして使用する場合には、画像投射スクリーン１３を光拡散状態とし、その画像投射スクリーン１３上にテレビ画像を表示する。
【００２７】
駆動回路２０は、上述のように画像投影スクリーン１３に電圧を印加或いは印加しないことで、画像投影スクリーン１３を透明状態と光拡散状態とに交互に切り替える。画像投影スクリーン１３としては、例えば、ＰＮＬＣ等が使用されている。
【００２８】
画像投影スクリーン１３は駆動回路２０から電圧を印加しない状態では光拡散板として機能し、表示装置１０から対話者の映像を反射板１１、反射板１２に順次投射し、画像投影スクリーン１３に表示する表示モードとなる。その場合、図１と同様の構成を有する通信相手の装置との間で通信を行い、対話者の映像は通信相手の装置から電話回線等の通信回線を介して送信された映像である。
【００２９】
一方、画像投影スクリーン１３に電圧を印加した状態では、画像投影スクリーン１３は透明状態になり、画像投影スクリーン１３越しに撮像装置１４によって通話者の映像を撮像する撮像モードとなる。撮像モード時には撮像装置１４で撮像された映像が電話回線等の通信回線を介して通信相手の装置に送信される。
【００３０】
表示装置１０は、例えば、６０Ｈｚ（１秒間に６０回）、即ち、１６ミリ秒間隔で対話者の映像を画像投影スクリーン１３に投影する。つまり、制御回路２１は表示装置１０における表示モードと撮像装置１４における撮像モードを交互に切り替えるが、表示モードと撮像モードの１周期において３／４以上の時間を表示モードに、１／４以下の時間を撮像モードにするのが望ましい。
【００３１】
その場合、相手装置から送信された映像は１周期の１／４以下の時間の映像であるが、例えば、それを１周期の３／４以上の時間表示しつづける。画像投影スクリーン１３は透明状態と光拡散状態に交互に切り替わる。その際、通者者が画像投影スクリーン１３上の対話者の映像を違和感なく見るためには、上述のように３／４以上の時間を表示モード、１／４以下の時間を撮像モードとするのが好ましい。もちろん、通信相手の装置においても同様に表示モードと撮像モードの１周期において３／４以上の時間を表示モード、１／４以下の時間を撮像モードとする。
【００３２】
本実施形態では、このように表示モードに同期して表示装置１０から対話者の映像を画像投影スクリーン上に投射することで、通話者は対話者の映像を見ながら通話を行うことが出来る。また、撮像モードに同期して撮像装置１４により通話者の映像を撮像し、通信相手の装置に送信することで、通信相手側の装置においても同様に通話者は対話者の映像を見ながら通話を行うことが出来る。
【００３３】
図３は画像投影スクリーン１３上に表示された対話者と通話者との位置関係を示す模式図である。１０１は画像投影スクリーン１３上に表示された対話者の映像、１００は画像投射スクリーン１３の前面の通話者である。
【００３４】
撮像モード時には、上述のように画像投影スクリーン１３越しに撮像装置１４により通話者１００の映像を撮像する。その場合、制御回路２１は垂直水平移動機構１６及び傾斜機構１７を制御し、通話者１００の眼と画像投影スクリーン１３上の対話者１０１の眼とが概ね同一直線上となるように撮像装置１４の位置を調整する。そうすることで、通話者と対話者の視線を一致させることが可能となる。
【００３５】
図４はその場合の制御回路２１の視線一致処理を示すフローチャートである。制御回路２１はプログラム制御によって動作する演算回路であり、相手装置から送信された対話者の映像データを取り込み、対話者の映像を認識する（Ｓ１）。即ち、対話者の映像のうち両目の映像を認識し、両目間の位置を認識する。
【００３６】
次に、撮像装置１４で撮像された通話者の映像データを取り込み、同様に対話者の映像の両目の映像を認識し、両目間の位置を認識する（Ｓ２）。その後、対話者の両目間の位置に対する通話者の両目間の位置ずれ量を演算し（Ｓ３）、得られた位置ずれ量に基づいて対話者と通話者との視線が一致するように垂直水平機構１６及び傾斜機構１７を制御し、撮像装置１４の水平方向及び傾斜方向の位置調整を行う（Ｓ５）。その結果、図３に示すように対話者と通話者との視線が一致し、視線不一致の不自然さを解消できる。
【００３７】
ここで、画像投影スクリーン１３は一般的な透過型ディスプレーとは異なり、カラーフィルターを持たない構造であるため、透明な撮像モードにした時の透明度が高く明るさの劣化も少ない。また、撮像モードと表示モードを時分割して駆動する場合にも撮像画像が暗くなるのを最低限度に抑えることが可能である。
【００３８】
更に、図１の装置を主機能であるテレビとして使用する場合には、制御回路２１は駆動回路２０を制御し、常時画像投影スクリーン１３を光拡散状態としておく。そのため、表示画像の劣化は無い。
【００３９】
（第２の実施形態）
図５は本発明の第２の実施形態を示す横断面図である。図５はテレビ電話機能を有するフロントプロジェクシュンテレビの例を示す。図５では図１と同一部分には同一符号を付している。図１と異なるのは表示装置１０が画像投影スクリーン１３の前に配置されている点であり、その他の構成は図１と同様である。
【００４０】
簡単に説明すると、フロントプロジェクションテレビ２は表示装置１０から対話者の映像を画像投影スクリーン１３に投影する。画像投影スクリーン１３の後方には撮像装置１４が配置され、撮像装置１４には水平垂直移動機構１６及び傾斜機構１７が設けられている。
【００４１】
画像投影スクリーン１３には、図１と同様にＰＮＬＣ等が用いられる。画像投影スクリーン１３に電圧を印加しない状態では画像投影スクリーン１３は光拡散板として機能する。その場合には、表示装置１０から対話者の映像を画像投影スクリーン１３に投影し、表示モードとなる。
【００４２】
一方、画像投影スクリーン１３に電圧を印加した状態では画像投射スクリーン１３は透明になり、画像投影スクリーン１３越しに撮像装置１４によって通話者の映像を撮像する撮像モードとなる。
【００４３】
表示装置１０は、図１の実施形態と同様に、例えば、６０Ｈｚ（１秒間に６０回）、即ち、１６ミリ秒間隔で対話者の映像を画像投影スクリーン１３に投影するが、１周期の３／４以上の時間を表示モードに、１／４以下の時間を撮像モードとする。また、制御回路２１は図１の実施形態と同様に図４に示す視線一致処理を行う。更に、図５の装置を主機能であるテレビとして使用する場合には、同様に画像投影スクリーン１３を常時光拡散状態とする。
【００４４】
なお、以上の本実施形態では、リアプロジェクションテレビ或いはフロントプロジェクションテレビの例を説明したが、本発明は、これらのプロジェクションテレビに限定されるものではない。即ち、本発明は、一般のプロジェクションテレビ（投影型テレビ）にも使用することができる。
【００４５】
また、画像投影スクリーンとして、ＰＮＬＣ（Polymer Network Liquid Crystal）を用いた例を説明したが、本発明は、これに限ることなく、例えば、ＰＤＬＣ（Polymer Dispersed Liquid Crystal）を使用しても良い。ＰＮＬＣ或いはＰＤＬＣとも上述のような６０Ｈｚで十分応答が可能である。なお、ＰＤＬＣに関しては、APPLIED PHYSICS LETTERS VOLUME ８４, NUMBER２０に記載のYi-Hsin Lin, Hongwen Ren, Shin-Tson Wu等によれば、応答速度７．６ミリ秒が報告されている。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明に係る投影装置の第１の実施形態を示す横断面図である。
【図２】図１の投影装置のブロック図である。
【図３】通話者の眼、対話者の映像の眼、撮像装置の位置関係を示す図である。
【図４】本発明による視線一致制御の処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】本発明の第２の実施形態を示す構成図である。
【図６】従来例の視線一致型テレビ電話を示す概念図である。
【図７】従来例の視線一致型テレビ電話を示す概念図である。
【図８】従来例の視線一致型テレビ電話を示す概念図である。
【図９】従来例の視線一致型テレビ電話を示す概念図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  リアプロジェクションテレビ
２  フロントプロジェクションテレビ
１０  表示装置
１１、１２  反射板
１３  画像投影スクリーン
１４  撮像装置
１５  光路非干渉空間
１６  垂直水平移動機構
１７  傾斜機構
２０  駆動回路
２１  制御回路
１００  通話者
１０１  対話者
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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