(57)【要約】【課題】撮像装置における不要な投影光の影響を低減することができる映像入出力装置を提供する。【解決手段】本発明は、プロジェクタ１により投影され、ハーフミラー２１によって反射した不要な投影光の光路上に２枚の互いに直交する偏光特性を有する直線偏光フィルタ２２を、該不要な反射光がカメラ２に写らないように配置する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像を投影する映像投影装置と、
前記映像投影装置により投影される映像の光路上に配置されたハーフミラーと、
前記映像投影装置により前記ハーフミラーを透過して投影面に投影され、前記投影面に投影された映像が再び前記ハーフミラーで反射された映像を撮影する撮像装置と、
前記映像投影装置により投影された映像のうち、前記ハーフミラーを透過せずに前記ハーフミラーで反射した映像の光路上に配置され、前記ハーフミラーを透過せずに前記ハーフミラーで反射した映像が前記撮像装置に写らないように配置されたフィルタと
を具備することを特徴とする映像入出力装置。
【請求項２】
映像を投影する映像投影装置と、
前記映像投影装置により投影される映像の光路上に配置されたハーフミラーと、
前記映像投影装置により前記ハーフミラーにて反射して投影面に投影され、前記投影面に投影された映像が再び前記ハーフミラーを透過した映像を撮影する撮像装置と、
前記映像投影装置により投影された映像のうち、前記ハーフミラーで反射せずに前記ハーフミラーを透過した映像の光路上に配置され、前記ハーフミラーで反射せずに前記ハーフミラーを透過した映像が前記撮像装置に写らないように配置されたフィルタと
を具備することを特徴とする映像入出力装置。
【請求項３】
前記フィルタは、２枚の直線偏光フィルタを組み合わせたものであり、各直線偏光フィルタは互いに直交する偏光特性を有することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の映像入出力装置。
【請求項４】
前記フィルタは、円偏光フィルタであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の映像入出力装置。
【請求項５】
前記フィルタは、前記ハーフミラーを透過せずに前記ハーフミラーで反射した映像の光路に対して、前記ハーフミラーを透過せずに前記ハーフミラーで反射した映像が前記撮像装置に写らない角度で配置されていることを特徴とする請求項１記載の映像入出力装置。
【請求項６】
前記フィルタは、前記ハーフミラーで反射せずに前記ハーフミラーを透過した映像の光路に対して、前記ハーフミラーで反射せずに前記ハーフミラーを透過した映像が前記撮像装置に写らない角度で配置されていることを特徴とする請求項２記載の映像入出力装置。
【請求項７】
前記撮像装置と前記ハーフミラーとの間の光路上に配置され、前記撮像装置に入力される映像を円偏光する円偏光フィルタをさらに具備することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の映像入出力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、映像投影装置から投影された映像を撮像装置で撮影し、この撮像装置で撮像された撮像画像に対して処理を行う映像入出力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、プロジェクタなどの映像投影装置により実空間上に映像を投影し、この投影された映像の映像情報を撮像装置により取得して種々の処理を行う映像入出力装置が開発されている。
このような従来の映像入出力装置は、映像を撮影するカメラと映像を投影するプロジェクタとを各光軸が直交するように配置し、その光軸の交点にハーフミラーを配置する構成を採用している（特許文献１、特許文献２参照）。
【０００３】
このような構成により、光軸が一致するため投影対象面までの距離などに依存せずに投影映像と撮影映像とを関連付けた処理が行える。つまり、投影映像の処理及び撮影映像の処理時に投影映像と撮影映像の位置合わせを行う必要がない。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２１１３７２号公報
【０００５】
【特許文献２】特開２００４−２３３１２６公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記構成の従来技術では、ハーフミラーの特性上、カメラに所望の投影画像だけではなく、不要な投影画像が映りこむという問題がある。
図６（ａ）は、プロジェクタからの投影映像をハーフミラーを透過させて実空間上に投影させ、投影された投影映像をハーフミラーで反射させてカメラにより撮像する映像入出力装置を示す図である。
【０００７】
このような構成の場合、使用するハーフミラー２の透過率、反射率に依存してプロジェクタ１の投影光の一部はハーフミラー２で反射し、さらに映像入出力装置の筐体４で反射する。そして、筐体４で反射した不要な映像は、さらに、ハーフミラー２を透過してカメラ３に入力される。
【０００８】
図６（ｂ）は、プロジェクタからの投影映像をハーフミラーで反射させて実空間上に投影させ、投影された投影映像をハーフミラー２を透過させてカメラにより撮像する映像入出力装置を示す図である。
このような構成の場合、使用するハーフミラー２の透過率、反射率に依存してプロジェクタ１の投影光の一部はハーフミラー２を透過し、さらに筐体４で反射する。そして、筐体４で反射した不要な映像は、さらに、ハーフミラー２で反射してカメラ３に入力される。
【０００９】
プロジェクタ光の照度は高いため、カメラに入力されるこの不要な映像成分は、無視できない。また、筐体で反射する部分を開放した場合であっても、実用上は外界の何らかの対象物で反射されるか、あるいは外部からの入力光が同じ問題を生ずる。投影映像をハーフミラーを透過あるいは反射させた後に、鏡や別のハーフミラーを配置して、投影方向を変更させる場合も基本的には同じ問題が生ずる。
【００１０】
余計な光の反射を防ぐ方法としては光無反射終端が従来より良く知られている。この光無反射終端は、照射されるレーザ光の直径よりも十分大きくなるようにその先端を揃えて束上に結束された複数本の針を配置したものである。
この光無反射終端に入射されるレーザ光は、針の錘状に尖った先端部側面において反射され、この反射された光は隣接する別の針の先端部側面又は一定の直径を主軸部側面において再び反射され、更に、こうした反射が繰り返されるため、高出力レーザであっても次第に減衰して終端する。
【００１１】
不要なプロジェクタ投影光が反射する筐体部分に、光無反射終端を配置することで、上記課題を解決する方法が考えられるが、プロジェクタ光とレーザ光の特性の違いから、その効果は期待できない。
すなわち、レーザ光は指向性が強く、光無反射終端に対して一様な角度で入射されるため、ほとんどのレーザ光が同様の光路をたどり減衰することが期待できるが、プロジェクタ光は指向性が弱く、光無反射終端に対して様々な角度で入射されるため、一部のプロジェクタ光は減衰する光路をたどるが、多くのプロジェクタ光は減衰する前に反射されてしまう。
【００１２】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、ハーフミラーを透過あるいは反射して入力される撮像装置における不要な投影光の影響を低減することができる映像入出力装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の第１の発明によれば、映像を投影する映像投影装置と、前記映像投影装置により投影される映像の光路上に配置されたハーフミラーと、前記映像投影装置により前記ハーフミラーを透過して投影面に投影され、前記投影面に投影された映像が再び前記ハーフミラーで反射された映像を撮影する撮像装置と、前記映像投影装置により投影された映像のうち、前記ハーフミラーを透過せずに前記ハーフミラーで反射した映像の光路上に配置され、前記ハーフミラーを透過せずに前記ハーフミラーで反射した映像が前記撮像装置に写らないように配置されたフィルタとを具備することを特徴とする映像入出力装置、である。
【００１４】
本発明の第２の発明によれば、映像を投影する映像投影装置と、前記映像投影装置により投影される映像の光路上に配置されたハーフミラーと、前記映像投影装置により前記ハーフミラーにて反射して投影面に投影され、前記投影面に投影された映像が再び前記ハーフミラーを透過した映像を撮影する撮像装置と、前記映像投影装置により投影された映像のうち、前記ハーフミラーで反射せずに前記ハーフミラーを透過した映像の光路上に配置され、前記ハーフミラーで反射せずに前記ハーフミラーを透過した映像が前記撮像装置に写らないように配置されたフィルタとを具備することを特徴とする映像入出力装置、である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ハーフミラーを透過あるいは反射して入力される撮像装置における不要な投影光の影響を低減することができる映像入出力装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態に係る映像入出力装置について説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る映像入力装置の全体構成を示す図である。
同図に示すように、本発明の実施の形態に係る映像入力装置は、プロジェクタ１、カメラ２及びコンピュータ３を有している。図１においては、図示していないがプロジェクタ１とカメラ２との間には、本発明の実施の形態の特徴である光学系（後に詳述する）が配置されている。
【００１７】
プロジェクタ１は、コンピュータ３から送信される投影映像を光学系（図示せず）を介して投影面に投影する。
カメラ２は、プロジェクタ１によって投影された投影映像を光学系を介して撮影し、この撮影した投影映像をカメラ映像としてコンピュータ３に入力する。
【００１８】
コンピュータ３は、カメラ映像入力部１１、カメラ映像処理部１２、映像処理判断部１３、投影映像生成部１４及び投影映像送信部１５を有している。
カメラ映像入力部１１は、カメラ２からのカメラ映像を入力する。
カメラ映像処理部１２は、カメラ映像入力部１１によって入力されたカメラ映像から所望の画像を抽出する処理などの画像処理を行う。
【００１９】
映像処理判断部１３は、カメラ映像処理部１２による画像処理結果に基づき、或いは予めメモリに蓄積されたプログラムに基づき投影映像を決定する。
投影映像生成部１４は、映像処理判断部１３によって決定された投影映像をプロジェクタ１によって投影することができるような形式で生成する。
【００２０】
投影映像送信部１５は、投影映像生成部１４によって生成された投影映像をプロジェクタ１に送信する。
図２は、プロジェクタとカメラとの間に配置される光学系を示す図である。
同図において、ハーフミラー２１は、プロジェクタ１により投影される映像の光路上に、光軸に対して所定角度傾けて配置される。プロジェクタ１から投影された投影映像はハーフミラー２１を透過して投影面に投影される。
【００２１】
そして、投影面に投影された投影映像は、ハーフミラー２１によって反射されてカメラ２に入力される。すなわち、ハーフミラー２１の傾き角度は、投影面に投影された投影映像がハーフミラー２１によって反射されてカメラ２に入力されるような角度である。
【００２２】
一方、ハーフミラー２１を透過せずに反射したプロジェクタ１により投影された映像の反射光路上には、反射光路に対して所定角度傾けて２枚の直線偏光フィルタ２２が配置されている。
この２枚の直線偏光フィルタ２２は、互いに直交する偏光特性を有するものである。これにより、ハーフミラー２１で反射された投影光の大部分は直線偏光フィルタ２２により吸収されることになる。なお、本実施の形態においては、２枚の直線偏光フィルタを組み合わせる場合について説明したが、２枚に限られるものでないことはいうまでもない。
【００２３】
この直線偏光フィルタ２２の傾き角度は、ハーフミラー２１で反射した投影光の光路に対して、ハーフミラー２１で反射した投影光の映像が再び直線偏光フィルタ２２の表面で反射した光がカメラ２に写らないような角度である。このように、直線偏光フィルタ２２を配置することにより、映像入出力装置１の筐体２４からの光は遮断され、プロジェクタ１からのハーフミラー２１によって反射された投影光は外界方向に反射される。
【００２４】
外界からの光は、大半は２枚の直線偏光フィルタ２２によって遮断されるが、一部は直線偏光フィルタ２２で反射してハーフミラー２１方向に反射される。この直線偏光フィルタ２２で反射した外界からの光は、ハーフミラー２１を透過するが、カメラ２の入射側に取り付けられた円偏光フィルタ２３によって遮断される。
【００２５】
なお、本実施の形態においては、直線偏光フィルタを設ける場合について説明したが、図３に示すように、直線偏光フィルタの変わりに円偏光フィルタ３１を設けてもよい。このように円偏光フィルタ３１を設けることにより、筐体２４からの光は偏光され、プロジェクタ１からのハーフミラー２１により反射した不要な投影光は外界方向に反射される。
【００２６】
外界からの光は、一部円偏光フィルタ３１により遮断されるが、一部は円偏光フィルタ３１を反射してハーフミラー２１方向に反射される。この円偏光フィルタ３１によって反射した外界からの光は、ハーフミラー２１を透過するが、カメラ２の入射側に取り付けられた円偏光フィルタ２３によって遮断される。
【００２７】
さらに、上述の実施の形態において、プロジェクタ１とカメラ２との位置を入れ替えてもよい。図４は、図２に示した直線偏光フィルタを使用した映像入出力装置のプロジェクタとカメラとの位置を入れ替えた場合を示す図であり、図５は、図３に示した円偏光フィルタを使用した映像入出力装置のプロジェクタとカメラとの位置を入れ替えた場合を示す図である。
【００２８】
図４及び図５に示した映像入出力装置においては、プロジェクタ１から投影された映像は、ハーフミラー２１で反射して投影面に投影される。そして、投影面に投影された映像は、ハーフミラー２１を透過してカメラ２に入力される。すなわち、ハーフミラー２１の傾き角度は、投影面に投影された投影映像がハーフミラー２１を透過してカメラ２に入力されるような角度である。
【００２９】
一方、ハーフミラー２１で反射せずに透過したプロジェクタ１により投影された映像の透過光路上には、透過光路に対して所定角度傾けて２枚の直線偏光フィルタ２２（図４の場合）又は円偏光フィルタ３１（図５の場合）が配置されている。
この２枚の直線偏光フィルタ２２は、互いに直交する偏光特性を有するものである。これにより、ハーフミラー２１を透過した投影光の大部分は直線偏光フィルタ２２により吸収されることになる。
【００３０】
直線偏光フィルタ２２或いは円偏光フィルタ３１の傾き角度は、透過した投影光の光路に対して、ハーフミラー２１を透過した投影光の映像がカメラ２に写らないような角度である。このように、直線偏光フィルタ２２或いは円偏光フィルタ３１を配置することにより、映像入出力装置１の筐体２４からの光は遮断され、プロジェクタ１からのハーフミラー２１を透過した投影光は外界方向に反射される。
【００３１】
外界からの光は、大半は２枚の直線偏光フィルタ２２或いは円偏光フィルタ３１によって遮断されるが、一部は直線偏光フィルタ２２或いは円偏光フィルタ３１で反射してハーフミラー２１方向に反射される。この直線偏光フィルタ２２或いは円偏光フィルタ３１で反射した外界からの光は、ハーフミラー２１で反射されるが、カメラ２の入射側に取り付けられた円偏光フィルタ２３によって遮断される。
【００３２】
したがって、本発明の実施の形態によれば、不要な投影光の光路上にフィルタを設けることにより、不要な投影光のカメラにおける影響を低減することができる。
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施の形態に係る映像入力装置の全体構成を示す図である。
【図２】プロジェクタとカメラとの間に配置される光学系を示す図である。
【図３】プロジェクタとカメラとの間に配置される他の光学系の例を示す図である。
【図４】図２に示した直線偏光フィルタを使用した映像入出力装置のプロジェクタとカメラとの位置を入れ替えた場合を示す図である。
【図５】図３に示した円偏光フィルタを使用した映像入出力装置のプロジェクタとカメラとの位置を入れ替えた場合を示す図である。
【図６】（ａ）は、プロジェクタからの投影映像をハーフミラーを透過させて実空間上に投影させ、投影された投影映像をハーフミラーで反射させてカメラにより撮像する映像入出力装置を示す図、（ｂ）は、プロジェクタからの投影映像をハーフミラーで反射させて実空間上に投影させ、投影された投影映像をハーフミラーを透過させてカメラにより撮像する映像入出力装置を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１…プロジェクタ、２…カメラ、３…コンピュータ、１１…カメラ映像入力部、１２…カメラ映像処理部、１３…映像処理判断部、１４…投影映像生成部、１５…投影映像送信部、２１…ハーフミラー、２２…直線偏光フィルタ、２３…カメラ用円偏光フィルタ、２４…筐体、３１…円偏光フィルタ。
【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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