(57)【要約】【課題】撮像した映像のノイズ成分を減らす。【解決手段】表示装置１のスクリーン２は、表示映像を表示するための表示面１１を、表示面１１を複数に分割する分割領域１２毎に、映像を表示する表示状態と光を透過する非表示状態との間で切り替える。制御部５は、スクリーン２の切替周期（Ｔ）に同期する撮像同期信号を生成する。カメラ４は、スクリーン２に向かって配置され、撮像同期信号が入力され、スクリーン２の切替周期（Ｔ）に同期して撮像する。【選択図】  図１
2013258551.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示映像を表示するための表示面を、前記表示面を複数に分割する分割領域毎に、映像を表示する表示状態と光を透過する非表示状態との間で切り替える表示部と、
前記表示部に向かって配置される撮像部と、
前記表示部の切替周期に同期する同期信号を生成する生成部と、
を有し、
前記撮像部は、
前記同期信号が入力され、前記表示部の切替周期に同期して撮像する、
ことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記撮像部は、
前記表示部の切替周期と比べて短い撮像期間において、前記表示面の中で、前記撮像期間において非表示状態に維持される分割領域を含む範囲を撮像する、
ことを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項３】
前記表示映像の投射光により前記表示面を繰り返し走査するプロジェクタを有し、
前記表示部は、前記投射光が前記表示面を繰り返し走査する走査周期毎に、前記表示面を分割する複数の前記分割領域を、投射光を散乱する散乱状態と、光を透過する透過状態との間で切り替え、
前記生成部は、前記走査周期に同期する前記同期信号を生成し、
前記撮像部は、
前記走査周期に同期する前記同期信号に基づいて、前記走査周期と比べて短い撮像期間により撮像する、
ことを特徴とする請求項２記載の表示装置。
【請求項４】
前記表示部は、複数の前記分割領域を、前記表示面での配置順で切り替え、
前記撮像部は、
前記表示面の中心部分において連続して配置される複数の前記分割領域が透過状態である期間を含む前記撮像期間により撮像する、
ことを特徴とする請求項３記載の表示装置。
【請求項５】
前記撮像部は、
連続する２つの前記走査周期の中の先の走査周期から後の走査周期に渡る前記撮像期間により撮像する、
ことを特徴とする請求項３または４記載の表示装置。
【請求項６】
前記プロジェクタは、
前記走査期間の先頭または最後に、前記投射光により前記表示面を走査しない垂直ブランキング期間を含み、
前記表示部は、
前記垂直ブランキング期間において、すべての前記分割領域を透過状態とする、
ことを特徴とする請求項３から５のいずれか一項記載の表示装置。
【請求項７】
表示映像を表示するための表示面が、前記表示面を複数に分割する分割領域毎に、映像を表示する表示状態と光を透過する非表示状態との間で切り替わる表示部、および前記表示部に向かって配置される撮像部を有する表示装置の撮像方法であって、
前記表示装置は、前記表示部の切替周期に同期する同期信号を生成し、
前記撮像部は、前記同期信号の入力に基づいて、前記表示部の切替周期に同期して撮像する、
ことを特徴とする表示装置の撮像方法。
【請求項８】
表示映像を表示するための表示面が前記表示面を複数に分割する分割領域毎に映像を表示する表示状態と光を透過する非表示状態との間で切り替わる表示部に向かって配置される撮像部を制御する制御部を有し、
前記制御部は、
前記表示部の切替周期に同期する同期信号を生成し、
前記同期信号に基づいて、前記表示部の切替周期に同期して、前記撮像部に撮像させる、
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項９】
表示映像を表示するための表示面が前記表示面を複数に分割する分割領域毎に映像を表示する表示状態と光を透過する非表示状態との間で切り替わる表示部に向かって配置される撮像部に接続される、撮像装置の制御部により実行されるプログラムであって、
前記制御部は、
前記表示部の切替周期に同期する同期信号を生成し、
前記同期信号に基づいて、前記表示部の切替周期に同期して、前記撮像部に撮像させる、
ことを特徴とするプログラム。
【請求項１０】
表示映像を表示するための表示面が前記表示面を複数に分割する分割領域毎に映像を表示する表示状態と光を透過する非表示状態との間で切り替わる表示部に向かって配置される撮像部に接続される、撮像装置の制御部により実行されるプログラムを記録した記録媒体であって、
前記制御部は、
前記表示部の切替周期に同期する同期信号を生成し、
前記同期信号に基づいて、前記表示部の切替周期に同期して、前記撮像部に撮像させる、
ことを特徴とするプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置、撮像方法、撮像装置、プログラム、および記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示装置として、プロジェクタからスクリーンへ表示映像の投射光を照射するものが知られている。たとえば特許文献１の表示装置では、スクリーンとして、散乱状態と透過状態との間で切り替えることができる液晶スクリーンを用い、この液晶スクリーンへプロジェクタの投射光を照射する。
また、特許文献１では、表示装置に、ビデオカメラによる撮像機能を追加している。ビデオカメラは、液晶スクリーンに向かって配置され、液晶スクリーンの表示映像を視聴する話者を撮像する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−０５０２２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１において、液晶スクリーンは、散乱領域と透過領域とが千鳥格子状に配列されたパターンを有する。液晶スクリーンは、千鳥格子状のパターンにおける散乱領域と透過領域とを切り替える。
また、ビデオカメラは、液晶スクリーンについての表示映像を視聴する話者とは反対側に設置され、このように千鳥格子状のパターンで散乱領域と透過領域との間で切り替わる液晶スクリーンを透過して得られる話者の映像を撮像する。
この結果、撮像される映像には、たとえば液晶スクリーンの千鳥格子状のパターンの映像が、被写体である話者の映像に対してノイズ成分として含まれる。
なお、このようなノイズ成分を撮像した映像から除去する場合、たとえば、散乱領域と透過領域とが千鳥格子状のパターンとされているパターン表示状態で撮像した映像と、散乱領域と透過領域とが切り替えられたパターン反転表示状態で撮像した映像と、を合成するなどの、映像の加工処理が必要になる。
【０００５】
このように表示装置では、撮像した映像のノイズ成分を減らすことが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る発明は、表示映像を表示するための表示面を、前記表示面を複数に分割する分割領域毎に、映像を表示する表示状態と光を透過する非表示状態との間で切り替える表示部と、前記表示部に向かって配置される撮像部と、前記表示部の切替周期に同期する同期信号を生成する生成部と、を有し、前記撮像部は、前記同期信号が入力され、前記表示部の切替周期に同期して撮像する、表示装置である。
【０００７】
請求項７に係る発明は、表示映像を表示するための表示面が、前記表示面を複数に分割する分割領域毎に、映像を表示する表示状態と光を透過する非表示状態との間で切り替わる表示部、および前記表示部に向かって配置される撮像部を有する表示装置の撮像方法であって、前記表示装置は、前記表示部の切替周期に同期する同期信号を生成し、前記撮像部は、前記同期信号の入力に基づいて、前記表示部の切替周期に同期して撮像する、表示装置の撮像方法である。
【０００８】
請求項８に係る発明は、表示映像を表示するための表示面が前記表示面を複数に分割する分割領域毎に映像を表示する表示状態と光を透過する非表示状態との間で切り替わる表示部に向かって配置される撮像部を制御する制御部を有し、前記制御部は、前記表示部の切替周期に同期する同期信号を生成し、前記同期信号に基づいて、前記表示部の切替周期に同期して、前記撮像部に撮像させる、撮像装置である。
【０００９】
請求項９に係る発明は、表示映像を表示するための表示面が前記表示面を複数に分割する分割領域毎に映像を表示する表示状態と光を透過する非表示状態との間で切り替わる表示部に向かって配置される撮像部に接続される、撮像装置の制御部により実行されるプログラムであって、前記制御部は、前記表示部の切替周期に同期する同期信号を生成し、前記同期信号に基づいて、前記表示部の切替周期に同期して、前記撮像部に撮像させる、プログラムである。
【００１０】
請求項１０に係る発明は、表示映像を表示するための表示面が前記表示面を複数に分割する分割領域毎に映像を表示する表示状態と光を透過する非表示状態との間で切り替わる表示部に向かって配置される撮像部に接続される、撮像装置の制御部により実行されるプログラムを記録した記録媒体であって、前記制御部は、前記表示部の切替周期に同期する同期信号を生成し、前記同期信号に基づいて、前記表示部の切替周期に同期して、前記撮像部に撮像させる、プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る表示装置を示す概略ブロック図である。
【図２】図１のスクリーンの正面図である。
【図３】図１のスクリーンの部分縦断面図である。
【図４】図１の制御部のハードウェア構成図である。
【図５】図１の表示装置での同期制御を示すタイミングチャートである。
【図６】スクリーンの表示面に対する、撮像範囲の一例の説明図である。
【図７】第２実施形態での同期制御を示すタイミングチャートである。
【図８】スクリーンの表示面に対する、撮像範囲の一例の説明図である。
【図９】第３実施形態でのスクリーンの分割領域の説明図である。
【図１０】制御部による撮像設定処理のフローチャートである。
【図１１】顔認識処理により特定される撮像領域の一例を示す図である。
【図１２】第４実施形態での表示装置を示す概略ブロック図である。
【図１３】第５実施形態での表示装置を示す概略ブロック図である。
【図１４】第６実施形態での表示装置を示す概略ブロック図である。
【図１５】第７実施形態に係るテレビ会議システムの概略構成図である。
【図１６】第１スクリーンの表示面に表示される表示映像の一例を示す説明図である。
【図１７】第８実施形態に係る表示装置の概略構成図である。
【図１８】図１７のスクリーンの部分縦断面図である。
【図１９】制御部による表示制御処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１３】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る表示装置１を示す概略ブロック図である。
図１の表示装置１は、スクリーン２、プロジェクタ３、カメラ４、制御部５を有する。
視聴者Ｐは、スクリーン２の表示面１１に表示される映像を視聴する。
図１の表示装置１では、プロジェクタ３およびカメラ４は、スクリーン２についての、視聴者Ｐとは反対側に、スクリーン２に向かって配置される。
図１の表示装置１は、プロジェクタ３が投射した映像光をスクリーン２で透過散乱する透過型プロジェクション装置の例である。
【００１４】
スクリーン２は、プロジェクタ３が投射した映像光を散乱して映像を表示する。
スクリーン２は、たとえば映像光を透過散乱する調光スクリーンでよい。調光スクリーンは、散乱状態と透過状態とに制御可能であり、散乱状態において映像を表示する。また、調光スクリーンは、透過状態においてシースルーできる。
【００１５】
図２は、図１のスクリーン２の正面図である。
スクリーン２は、映像を表示するための表示面１１を有する。表示面１１に、映像が表示される。
表示面１１は、複数の分割領域１２により分割される。図２の分割領域１２は、横長の矩形形状（短冊形状）を有する。複数の分割領域１２は、表示面１１において縦方向に配列される。
【００１６】
図３は、図１のスクリーン２の部分縦断面図である。図３には、スクリーン２とともに制御部５が図示されている。
図３のスクリーン２は、一対の透明なガラス板１３，１４の間に、液晶を含む複合材料を挟み込んだ光学層１５を有する。
一対の透明なガラス板１３，１４は、たとえばスクリーン２の表示面１１のサイズに形成される。
一方のガラス板１３の光学層１５側の面には、全面に対向電極１６が形成される。
他方のガラス板１４の光学層１５側の面には、横長の短冊形状の複数の制御電極１７が縦に並べて全面に配置される。この場合、分割領域１２は、制御電極１７に１対１で対応する。
対向電極１６および制御電極１７は、たとえばＩＴＯ（酸化インジウム・スズ）により、透明電極として形成される。
図３において、スクリーン２の表示面１１は、他方のガラス板１４の外面である。表示面１１は、一方のガラス板１３の外面でもよい。
【００１７】
スクリーン２には、ノーマルモードで動作するものと、リバースモードで動作するものとがある。
ノーマルモードで動作するスクリーン２は、電圧を印加していない通常状態において、散乱状態となる。電圧を印加すると、印加電圧に応じた透明度の透過状態となる。
リバースモードで動作するスクリーン２は、電圧を印加していない通常状態において、透過状態となる。電圧を印加すると、印加電圧に応じた散乱度の散乱状態となる。
【００１８】
複数の制御電極１７および対向電極１６は、制御部５に接続される。
制御部５は、制御電極１７と対向電極１６との間に電圧を印加する。
これによりたとえばリバースモードで動作するスクリーン２においては、対向電極１６との間で電位差を生じた制御電極１７に対応する分割領域１２は、散乱状態になる。対向電極１６との間で電位差を生じていない制御電極１７に対応する分割領域１２は、透過状態になる。
光学層１５内の液晶の配向状態は、制御電極１７と対向電極１６との間の電位差に応じて変化する。
光学層１５は、制御電極１７に対応する領域毎に、入射光の散乱が小さい透明な透過状態と、入射光を散乱する散乱状態との間で制御される。
【００１９】
プロジェクタ３は、映像光をスクリーン２へ投射する。
プロジェクタ３には、たとえばレーザープロジェクタがある。レーザープロジェクタは、映像光によりスクリーン２を走査する。レーザープロジェクタは、１枚の映像を表示するための走査周期Ｔ毎に、スクリーン２を走査する。
【００２０】
図１のプロジェクタ３には、具体的には、入力映像信号と、撮像信号とが入力される。入力映像信号は、外部から表示装置１へ入力される映像信号である。撮像信号は、カメラ４が撮像により生成した映像信号である。
映像信号には、たとえば、ＮＴＳＣ（National Television Standards Committee）方式、ＰＡＬ（Phase Alternation by Line）方式のようなアナログ方式の映像信号、ＭＰＥＧ−ＴＳ（Moving Picture Experts Group - Transport Stream）フォーマット、ＨＤＶ（High-Definition Video）フォーマットのようなデジタルフォーマットの映像信号がある。プロジェクタ３には、動画の映像信号だけでなく、たとえばＪＰＥＧ（Joint Photographic Experts Group）のような静止画の映像信号が入力されてもよい。
プロジェクタ３は、入力された入力映像信号および撮像信号から、映像を抽出する。プロジェクタ３は、たとえば、入力映像の一部に撮影した映像を重ね合わせた表示映像を生成する。
プロジェクタ３は、生成した表示映像により映像光を変調してスクリーン２へ投射する。プロジェクタ３は、表示映像により変調された走査光により、スクリーン２を走査する。
【００２１】
プロジェクタ３は、各表示映像を表示するための走査周期Ｔ毎に、以上の処理を繰り返す。
たとえば図２に示すように、プロジェクタ３は、各走査周期Ｔにおいて、スクリーン２の表示面１１を全面的に走査する。プロジェクタ３は、表示映像の各画素の色成分による走査光（例えばレーザー光）で表示面１１を走査する。走査光は、ある周波数に対応する時間で、表示面１１を左側から右側へ走査する。一行分の走査が終了すると、走査光は、次の行の走査位置へ移動する（水平ブランキング期間）。この１行分の走査と移動とを繰り返す。最終的には、映像の終点となる位置が走査される。これにより、スクリーン２の全体が走査される。スクリーン２に、１枚の映像が表示される。
その後、プロジェクタ３は、次の映像を表示するために、走査位置を下から上へ戻す（垂直ブランキング期間Ｔｂ）。次の走査周期Ｔになると、プロジェクタ３は、同様の走査を繰り返す。
【００２２】
制御部５は、表示装置１の全体的な動作を同期制御する。
制御部５は、スクリーン２、プロジェクタ３、カメラ４に接続される。なお、制御部５は、有線ケーブルで接続されても、無線通信回線により接続されてもよい。
【００２３】
図４は、図１の制御部５のハードウェア構成図である。
図４の制御部５は、メモリ２１、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２２、およびこれらを接続するシステムバス２３を有する。システムバス２３には、スクリーン２、プロジェクタ３、カメラ４が接続される。
メモリ２１は、たとえばＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ハードディスクデバイスで構成される。
メモリ２１は、表示装置１を制御するためのプログラムを記憶する。
メモリ２１に記憶されるプログラムは、表示装置１の出荷前に書き込まれたものであっても、出荷後に書き込まれたものでもよい。出荷後に書き込まれるプログラムは、たとえばＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc - Read Only Memory）などのコンピュータ読取可能な記録媒体に記録さていたものをインストールしたものであっても、インターネットなどの通信ネットワークを通じてサーバ装置からダウンロードしたものであってもよい。
ＣＰＵ２２は、メモリ２１からプログラムを読み込んで実行する。
これにより、表示装置１に制御部５が実現される。
【００２４】
制御部５は、プロジェクタ３の走査と、スクリーン２の切替動作と、カメラ４の撮像動作とを同期させる。
たとえばプロジェクタ３は、走査周期Ｔに同期する走査同期信号を生成して制御部５へ出力する。
制御部５は、この走査同期信号の入力に基づいて、スクリーン２およびカメラ４の動作を同期制御する。
たとえば、スクリーン２の切替動作をプロジェクタ３の走査に同期させる場合、制御部５は、スクリーン２についての映像光により走査される部分が散乱状態に維持されるように、複数の制御電極１７の印加電圧を制御する。また、制御部５は、スクリーン２についての映像光により走査されていない部分が透過状態になるように、複数の制御電極１７への印加電圧を制御する。
具体的には、プロジェクタ３がたとえば図２のスクリーン２の左上隅から走査を開始する場合、制御部５は、まず最上行の分割領域１２に対応する制御電極１７に電圧を印加する。図２中の点線は、スクリーン２の表示面における、走査光の軌跡である。これにより、最上行の分割領域１２は透過状態から散乱状態になる。最上行の分割領域１２に投射された走査光は、散乱状態のスクリーン２により散乱される。
また、スクリーン２上の走査位置が最上行から２行目の分割領域１２へ移動する場合、制御部５は、２行目の分割領域１２に対応する制御電極１７に電圧を印加する。これにより、２行目の分割領域１２は透過状態から散乱状態になる。２行目の分割領域１２に投射された走査光は、散乱状態のスクリーン２により散乱される。
このように制御部５は、走査周期Ｔにおいて、すべての分割領域１２を表示面１１での配列順に従って上から順番に、透過状態から散乱状態に制御する。また、制御部５は、走査後の分割領域１２を、散乱状態から透過状態へ戻す。
これにより、スクリーン２の全体に表示映像が表示される。
視聴者Ｐは、スクリーン２に表示された映像を視聴できる。
【００２５】
また、図１の表示装置１は、このような映像の表示機能に加え、カメラ４による撮像機能を有する。
カメラ４は、たとえばビデオカメラ、スチルカメラでよい。カメラ４は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサなどの光電変換デバイスを有し、この光電変換デバイスにより撮像する。
カメラ４は、撮像期間Ｔｉ前に蓄積された電荷を排出する電子シャッターを用いるものでも、メカニカルシャッターを用いるものでもよい。
図１の表示装置１では、カメラ４は、スクリーン２に向かって配置される。また、カメラ４は、スクリーン２について、視聴者Ｐと反対側に配置される。カメラ４は、スクリーン２を通じて、正対する視聴者Ｐを撮像する。カメラ４は、撮像した映像の信号を出力する。
このように、図１の表示装置１は、画像を表示しながら、その表示画像を妨げることなく、スクリーン２の正面側にいる視聴者Ｐをスクリーン２の背面側から撮像できる。
【００２６】
ところで、単に表示装置１にカメラ４などの撮像機能を追加した場合、たとえば以下のような課題が生じる可能性がある。
たとえば、カメラ４は、映像表示の妨げにならないように、配置する必要がある。カメラ４の配置は制限される。スクリーン２から離す必要がある。その結果、たとえば図１の表示装置１を組み合わせたテレビ会議システム１００においては、スクリーン２にカメラ４を正対させることができず、視聴者Ｐが表示された相手側を見る目線と、カメラ４による視聴者Ｐの撮像方向とが、ずれてしまう可能性がある。
この他にもたとえば、走査光が漏れてカメラ４に入り込まないようにする必要がある。走査光の漏れ込みを抑制するためにスクリーン２に偏向フィルタを設けることも考えられるが、この場合には、スクリーン２の透明性が損なわれる。カメラ４で撮影した映像が暗くなる。また、映像にスクリーン２が映り込む可能性もある。これにより、撮影した映像にノイズ成分が増える。
この他にもたとえば、スクリーン２の映り込みによる映像のノイズ成分を抑えるために、たとえば走査周期Ｔに垂直ブランキング期間Ｔｂを設け、この垂直ブランキング期間Ｔｂにおいてすべての分割領域１２を透過状態に制御し、その間に撮像することが考えられる。しかしながら、この場合には、撮像期間Ｔｉがブランキング時間以下に制約されて極端に短くなるため、映像が暗くなる。特に、走査型プロジェクタでは、液晶ディスプレイなどと比べて、走査周期Ｔ中の垂直ブランキング期間Ｔｂが圧縮されている場合がある。この場合、垂直ブランキング期間Ｔｂが更に短くなるので、特に明るい環境で撮像しなければ、映像が暗くなる。映像を明るくするためにカメラ４の撮像ゲインを上げた場合、映像のノイズ成分が大きくなる。
このように表示装置１では、映像の表示性能を損なうことなく、撮像した映像のノイズ成分を減らすことなどが望まれる。
【００２７】
このため、本実施形態では、制御部５により、カメラ４の撮像動作を、映像の表示に同期させる。
【００２８】
図５は、図１の表示装置１での同期制御を示すタイミングチャートである。
図５（Ａ）は、図２の最上行の分割領域１２の光学状態である。図５（Ｂ）は、図２の上から２番目の分割領域１２の光学状態である。図５（Ｃ）は、図２の上から３番目の分割領域１２の光学状態である。図５（Ｄ）は、図２の上から４番目の分割領域１２の光学状態である。図５（Ｅ）は、図２の最下行の分割領域１２の光学状態である。図５（Ｆ）は、制御部５が走査周期Ｔに同期して生成する撮像同期信号である。図５（Ｇ）は、カメラ４の撮像期間Ｔｉである。横軸は、時間である。
図５（Ａ）から（Ｅ）に示すように、制御部５は、プロジェクタ３の走査周期Ｔにおいて、スクリーン２のすべての分割領域１２を透過状態と散乱状態との間で切り替える。制御部５は、複数の分割領域１２を、上から順番に、透過状態から散乱状態へ制御する。各分割領域１２は、走査光により走査されている期間に、散乱状態に維持される。制御部５は、走査が終了した分割領域１２を、散乱状態から透過状態に制御する。
プロジェクタ３の走査周期Ｔの最後には、垂直ブランキング期間Ｔｂがある。この間、制御部５は、すべての分割領域１２を透過状態に維持する。走査周期Ｔのうち、垂直ブランキング期間Ｔｂ以外の期間を、画像表示期間Ｔｄという。
制御部５には、プロジェクタ３が走査に同期して生成した走査同期信号が入力される。制御部５は、この走査同期信号の入力タイミングを基準として、スクリーン２の光学状態を、走査周期Ｔ毎に繰り返して制御する。
【００２９】
このようなスクリーン２の同期制御とともにカメラ４を同期制御するために、制御部５は、図５（Ｆ）に示すように、各走査周期Ｔに同期する撮像同期信号を生成する。制御部５は、走査同期信号に同期するように生成した撮像同期信号をカメラ４へ出力する。
撮像同期信号が入力されると、カメラ４は、撮像を開始する。カメラ４は、予め定められた撮像期間Ｔｉで撮像する。
図５（Ｇ）の撮像期間Ｔｉは、走査周期Ｔより短い。
撮像期間Ｔｉは、連続する２つの走査周期Ｔの中の先の走査周期Ｔの後半から、後の走査周期Ｔの前半にかけた期間となる。このような期間で撮像することにより、撮像期間Ｔｉに、垂直ブランキングが含まれる。カメラ４は、スクリーン２のすべての分割領域１２が透過状態に維持される期間を含む期間により、スクリーン２を通じた映像を撮像できる。
【００３０】
また、図５（Ｇ）の撮像期間Ｔｉでは、最下行の分割領域１２と、最上行の分割領域１２とが、部分的に散乱状態に制御される。
このため、カメラ４は、図６に示すように、スクリーン２の表示部の中の、最上行の分割領域１２と最下行の分割領域１２とを除いた範囲について撮像する。
図６は、スクリーン２の表示面１１に対する、撮像範囲３１の一例の説明図である。
これにより、撮像した画像には、散乱状態の分割領域１２が含まれなくなる。
散乱状態の分割領域１２が、撮影した画像にノイズ成分として含まれないようにできる。
なお、カメラ４自体が撮像可能な範囲は、スクリーン２の表示面１１の全体でもよい。この場合、カメラ４は、光電変換デバイスから出力される撮像信号のうち、散乱状態の分割領域１２に対応する部分を除いた映像信号を出力すればよい。
【００３１】
以上のように、本実施形態では、プロジェクタ３が走査光によりスクリーン２を走査する走査周期Ｔ中に、スクリーン２の各分割領域１２を透過状態と散乱状態との間で切り替える。そして、カメラ４は、走査周期Ｔに同期した撮像同期信号に基づいてこのスクリーン２の切替周期に同期して、すべての分割領域１２が透過状態に維持される垂直ブランキング期間Ｔｂを含む撮像期間Ｔｉにより、撮像する。
よって、カメラ４の撮像画像に、散乱状態の分割領域１２が映り込まなくなる。撮像期間Ｔｉを通じて透過状態に維持される複数の分割領域１２を通じて、スクリーン２の向こう側の映像をクリアに撮像できる。表示する映像の品質を劣化させることなく、臨場感の高いクリアな映像を撮像できる。
走査型プロジェクタの走査にあわせて分割領域１２毎にスクリーン２の透過度合いを制御し、映像の表示されない部分においては透過性を有する表示装置１の特性を生かして、撮像できる。
【００３２】
特に、カメラ４は、撮影した映像に、スクリーン２の散乱状態の分割領域１２が映り込まない範囲を、撮像範囲３１としている。スクリーン２の映り込みによるノイズ成分が含まれないクリアな映像を撮像できる。また、カメラ４の配置は、プロジェクタ３からスクリーン２までの映像光の通過領域に入り込まない限り、自由に設定できる。
また、撮像期間Ｔｉは、垂直ブランキング期間Ｔｂより長い期間としている。長い撮像期間Ｔｉでの撮像により、カメラ４は、明るい映像を撮像できる。垂直ブランキング時間に制限されることなく、十分に長い撮像期間Ｔｉにより明るい映像を撮像できる。暗い被写体を撮像できる。また、動きの早い被写体を撮像する場合でも、撮影された映像がコマ送りのような画像となり難くなり、動きの滑らかな映像を撮像できる。
なお、カメラ４は、撮像範囲３１に散乱状態の分割領域１２を含んでもよい。この場合でも、少なくとも垂直ブランキング期間Ｔｂにおいてすべての分割領域１２が透過状態になるので、スクリーン２の向こう側の映像を撮像できる。
【００３３】
ところで、表示装置１に撮像機能を持たせる場合、スクリーン２とカメラ４およびプロジェクタ３との間にハーフミラーを配置することも考えられる。プロジェクタ３の映像光をハーフミラーを通じてスクリーン２へ投射し、透過状態のスクリーン２の向こう側の風景を、ハーフミラーを通じてカメラ４で撮像できる。
しかしながら、このようにハーフミラーを用いる場合、ハーフミラーを配置するスペースを設けるために、表示装置１は大型化し、コストアップする。また、高品質での映像表示を実現するためには、ハーフミラーとして、平面度の誤差が少ない高精度なものを用いる必要がある。ハーフミラーにより、スクリーン２へ投射される映像光の光量が半減する。カメラ４により撮像される映像も暗くなる。
本実施形態では、ハーフミラーを使用しないので、これらの二次的課題が生じない。
【００３４】
また、本実施形態では、走査周期Ｔに同期した走査同期信号および撮像同期信号により、スクリーン２の切替と、カメラ４の撮像とを、プロジェクタ３の走査に同期させている。その結果、プロジェクタ３の走査光などが漏れて不用意にカメラ４へ入射し難くなる。カメラ４は、プロジェクタ３の映像光が入射されないように、液晶スクリーンから離れた位置に設置する必要が無い。カメラ４の設置位置の自由度が向上する。
【００３５】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係る表示装置１を説明する。
第２実施形態は、第１実施形態と比べて、撮像同期信号に基づくカメラ４の撮像動作が異なる。
以下、第２実施形態の表示装置１について、第１実施形態からの変更点を説明する。
【００３６】
図７は、第２実施形態での同期制御を示すタイミングチャートである。
図７（Ａ）から（Ｇ）は、図５（Ａ）から（Ｇ）に対応する。
【００３７】
カメラ４は、走査周期Ｔに同期して、走査周期Ｔの開始タイミングから撮像を開始する。
カメラ４は、たとえば前回の撮像同期信号の入力タイミングから、前回の走査周期Ｔの終了タイミングまでの経過時間を図示外のタイマにより計測し、その経過時間の測定により走査の開始タイミングを取得すればよい。
【００３８】
制御部５は、走査周期Ｔ中の所定のタイミングで、走査周期Ｔに同期した撮像同期信号を出力する。
撮像同期信号が入力されると、カメラ４は、撮像を終了する。
なお、カメラ４は、撮像同期信号が入力された後に、最初に散乱領域が切り替わると予想されるタイミングで、撮像を終了してもよい。
カメラ４は、走査の開始タイミングから、該撮像同期信号による終了タイミングまでの撮像期間Ｔｉにおいて、映像を撮像する。
【００３９】
図８は、スクリーン２の表示面１１に対する、撮像範囲３１の一例の説明図である。
図８では、上から４行目の分割領域１２から、最下行の分割領域１２までが、カメラ４の撮像範囲３１とされる。
これにより、撮像期間Ｔｉにおいて散乱状態になる最上行から３行目までの分割領域１２が、カメラ４の撮像範囲３１に含まれなくなる。
【００４０】
以上のように、本実施形態では、カメラ４は、一部の分割領域１２が散乱状態に制御される画像表示期間Ｔｄにおいて、透過状態に維持される複数の分割領域１２の範囲を撮像する。
垂直ブランキング期間Ｔｂを使用することなく、長い撮像期間Ｔｉにより、スクリーン２のノイズ成分が含まれないクリアな映像を撮像できる。
【００４１】
［第３実施形態］
次に、第３実施形態に係る表示装置１を説明する。
第３実施形態の表示装置１は、第２実施形態と比べて、スクリーン２の構造、カメラ４による撮像動作が異なる。
以下、第３実施形態の表示装置１について、第２実施形態からの変更点を説明する。
【００４２】
図９は、第３実施形態でのスクリーン２の分割領域１２の説明図である。
図９には、スクリーン２の表示面１１が図示されている。
図９のスクリーン２は、表示面１１を縦方向および横方向に複数個ずつで分割する、複数の分割領域１２を有する。図９のスクリーン２は、９行７列の分割領域１２の例である。複数の分割領域１２は、個別に制御部５に接続され、個別に散乱状態と透過状態に制御可能である。
この場合、制御部５は、走査同期信号の入力タイミングを基準として、スクリーン２の光学状態を制御する。
制御部５は、走査周期Ｔにおいて、まず、たとえば最上行の複数の分割領域１２について、左側から右へ向かって順番に透過状態から散乱状態に制御する。また、制御部５は、散乱状態の分割領域１２の走査が終了すると、該分割領域１２を、散乱状態から透過状態へ制御する。
制御部５は、最上行の複数の分割領域１２が走査されている期間において、上記制御を繰り返す。
プロジェクタ３によるスクリーン２の走査位置が最上行から第２行へ移動すると、制御部５は、第２行の複数の分割領域１２について、切り替え制御を実行する。
制御部５は、プロジェクタ３によるスクリーン２の走査位置の縦方向への移動に同期して、走査対象の行の複数の分割領域１２を、切り替え制御する。
【００４３】
カメラ４は、撮像を開始する。カメラ４は、映像を表示するスクリーン２を通じて映像を撮像し、制御部５へ出力する。
カメラ４により撮像された映像が入力されると、制御部５は、撮像映像に基づいて、カメラ４による撮像範囲３１および撮像期間Ｔｉを決定する。
制御部５は、決定した撮像期間Ｔｉにおいて決定した撮像範囲３１を撮像するための設定情報を、カメラ４へ出力する。
また、制御部５は、各走査周期Ｔにおいてカメラ４に撮像させる撮像期間Ｔｉのタイミングを決定する、撮像同期信号をカメラ４へ出力する。
カメラ４は、撮像同期信号の入力タイミングから、設定された撮像期間Ｔｉで、設定された撮像範囲３１の映像を撮像する。
【００４４】
以下、この撮像制御処理について説明する。
図１０は、制御部５による撮像設定処理のフローチャートである。
制御部５は、撮像を開始し、カメラ４への撮像同期信号の出力を開始する（ステップＳＴ１）。
撮像同期信号が入力されると、カメラ４は、走査周期Ｔに同期した撮像期間Ｔｉにおいて、映像を撮像する。
【００４５】
カメラ４は、撮像を開始すると、まず最初の１枚目の映像を撮像し、制御部５へ出力する（ステップＳＴ２）。
【００４６】
制御部５は、カメラ４により撮像された１枚目の映像を解析し、カメラ４が撮像可能な範囲の中の、視聴者Ｐの顔の領域を特定する（ステップＳＴ３）。
カメラ４は、顔認識処理等により、顔の領域を特定すればよい。
カメラ４は、特定した顔の領域に対して、たとえば矩形の撮像範囲３１を設定する（ステップＳＴ４）。
【００４７】
図１１は、顔認識処理により特定される撮像領域の一例を示す図である。
図の左上隅の分割領域１２を１行１列とした場合、図１１の撮像可能範囲は、９行７列の分割領域１２に対応する。
そして、図１１の撮像映像の場合、制御部５は、顔認識処理により、２行３列の分割領域１２から、５行５列までの分割領域１２を、顔が映っている領域として特定する。
制御部５は、特定した領域を含む、たとえば２行３列の分割領域１２から、８行５列の分割領域１２までの矩形範囲を撮像範囲３１に設定する。
制御部５は、撮像範囲３１の設定信号をカメラ４へ出力する。
カメラ４は、指定された撮像範囲３１での撮像を開始する。
【００４８】
撮像範囲３１を設定した後、制御部５は、設定した撮像範囲３１を撮像するための撮像期間Ｔｉを設定する（ステップＳＴ５）。
図１１の場合、制御部５は、２行３列の分割領域１２から８行５列の分割領域１２までの撮像範囲３１が透過状態に維持される期間を、撮像期間Ｔｉとして特定する。制御部５は、特定した撮像期間Ｔｉの設定信号をカメラ４へ出力する。
カメラ４は、指定された撮像期間Ｔｉで、撮像範囲３１を撮像する。カメラ４は、該撮像期間Ｔｉで撮像範囲３１を撮像した映像の撮像映像信号を出力する。
【００４９】
以上のように、本実施形態のカメラ４は、一部の分割領域１２が散乱状態に制御される画像表示期間Ｔｄにおいて、透過状態に維持される複数の分割領域１２による撮像範囲３１を撮像する。垂直ブランキング期間Ｔｂを使用することなく、長い撮像期間Ｔｉにより、スクリーン２がノイズ成分として映り込んでいないクリアな映像を撮像できる。
しかも、顔認識処理により顔が映っていると判断される範囲が透過状態に維持される撮像期間Ｔｉにおいて撮像するので、垂直ブランキング期間Ｔｂを含まない撮像期間Ｔｉで撮像しつつも、撮像期間Ｔｉを長くして明るい映像を撮像できる。
なお、第３実施形態では、撮像開始タイミングおよび撮像範囲３１は、固定的である。第３実施形態に本実施形態を適用し、撮像開始タイミングおよび撮像範囲３１を適応的に制御してもよい。
【００５０】
［第４実施形態］
図１２は、第４実施形態での表示装置１を示す概略ブロック図である。
第４実施形態の表示装置１は、光検出器６を有する。
以下、第４実施形態の表示装置１について、第１実施形態からの変更点を説明する。
【００５１】
光検出器６は、たとえばＣＤＳ（硫化カドミウム ）セル、受光素子である。
光検出器６は、プロジェクタ３からスクリーン２までの映像光の通過範囲内に配置される。
光検出器６は、制御部５に接続される。
光検出器６は、プロジェクタ３による走査光を受光し、検出信号を制御部５へ出力する。
【００５２】
制御部５は、この検出信号の入力タイミングを基準として、スクリーン２の切替動作と、カメラ４の撮像動作とを、プロジェクタ３の走査に同期させる。
制御部５は、検出信号の入力タイミングに基づいて判断されるプロジェクタ３の走査周期Ｔに同期させて、スクリーン２の切替動作およびカメラ４の撮像動作を同期制御する。
【００５３】
以上のように、本実施形態では、光検出器６での検出信号に基づいて、スクリーン２の切替動作と、カメラ４の撮像動作と、プロジェクタ３の走査とを、同期制御できる。
プロジェクタ３には、走査同期信号を出力しない、一般的なものを使用できる。
【００５４】
［第５実施形態］
図１３は、第５実施形態での表示装置１を示す概略ブロック図である。
第５実施形態の表示装置１は、プロジェクタ３が、スクリーン２についての、カメラ４の反対側に配置される。プロジェクタ３は、スクリーン２の視聴者Ｐ側に配置される。
【００５５】
本実施形態での配置でも、スクリーン２の複数の分割領域１２は、走査されるタイミングにおいて散乱状態に制御される。よって、プロジェクタ３がスクリーン２へ投射した走査光が、スクリーン２を通り抜けて、カメラ４に入射し難い。
カメラ４は、スクリーン２の反対側に配置されたプロジェクタ３の映像光に妨げられることなく、スクリーン２についての透過状態に維持された分割領域１２を通じて視聴者Ｐを撮像できる。
【００５６】
［第６実施形態］
図１４は、第６実施形態での表示装置１を示す概略ブロック図である。
第６実施形態の表示装置１は、プロジェクタ３およびカメラ４は、スクリーン２についての、スクリーン２の視聴者Ｐ側に配置される。
【００５７】
本実施形態では、スクリーン２に映し出した映像を視聴者Ｐに視聴させることができる。また、スクリーン２に映像を表示している期間中に、スクリーン２の向こう側の景色を撮影することができる。図１４では、バスを撮像できる。
特に、本実施形態の構成を自動車などの車両に搭載し、フロントガラスをスクリーン２とすることにより、フロントガラスにドライバの必要情報を表示しながら、情報の表示に遮られることなく、外の映像を閲覧および撮像できる。"
【００５８】
［第７実施形態］
次に、表示装置１の応用例について説明する。
図１５は、第７実施形態に係るテレビ会議システム１００の概略構成図である。
図１５のテレビ会議システム１００は、図１の表示装置１を２つ組み合わせたものである。
図１５において、左側を第１表示装置１Ａとよび、右側を第２表示装置１Ｂとよぶ。
第１表示装置１Ａは、第１スクリーン２Ａ、第１プロジェクタ３Ａ、第１カメラ４Ａ、第１制御部５Ａを有する。図１５では、第１制御部５Ａと、その他の構成部材との接続関係の図示を省略している。人物Ｐ１は、第１スクリーン２Ａの第１表示面１１Ａに表示される画像を視聴する。
第２表示装置１Ｂは、第２スクリーン２Ｂ、第２プロジェクタ３Ｂ、第２カメラ４Ｂ、第２制御部５Ｂを有する。図１５では、第２制御部５Ｂと、その他の構成部材との接続関係の図示を省略している。人物Ｐ２は、第２スクリーン２Ｂの第２表示面１１Ｂに表示される画像を視聴する。
第１表示装置１Ａと第２表示装置１Ｂとは、たとえばインターネットなどの通信ネットワークにより相互に接続される。
【００５９】
そして、第１カメラ４Ａは、第１撮像映像信号を、第１プロジェクタ３Ａおよび第２プロジェクタ３Ｂへ出力する。第２カメラ４Ｂは、第２撮像映像信号を、第１プロジェクタ３Ａおよび第２プロジェクタ３Ｂへ出力する。
【００６０】
第１プロジェクタ３Ａは、第２撮像映像信号の映像の一部に、第１撮像映像信号の映像をインポーズした第１表示映像を生成し、第１表示映像により変調され走査光を第１スクリーン２Ａへ照射する。
図１６は、第１スクリーン２Ａの第１表示面１１Ａに表示される表示映像の一例を示す説明図である。
図１６には、第２カメラ４Ｂにより撮像された人物Ｐ２の映像が表示される。表示映像の左上隅には、第１カメラ４Ａにより撮像された人物Ｐ１の映像が割り付けられている。
【００６１】
同様に、第２プロジェクタ３Ｂは、第１撮像映像信号の映像の一部に、第２撮像映像信号の映像をインポーズした第２表示映像を生成し、第２表示映像により変調され走査光を第２スクリーン２Ｂへ照射する。
【００６２】
以上のように、遠方にいる人物Ｐ１，Ｐ２は、テレビ会議システム１００を用いて、互いの様子を視聴できる。
また、図１５に示すように、第１カメラ４Ａは、人物Ｐ１の目線の高さに設置された第１スクリーン２Ａに対して、第１表示面１１Ａの垂直方向から人物Ｐ１を撮像する。同様に、第２カメラ４Ｂは、人物Ｐ２の目線の高さに設置された第２スクリーン２Ｂに対して、第２表示面１１Ｂの垂直方向から人物Ｐ２を撮像する。第１カメラ４Ａおよび第２カメラ４Ｂは、表示される画像を遮ることなく、人物Ｐ１，Ｐ２を正面から撮像できる。
よって、視聴者Ｐ１（Ｐ２）は、第１表示面１１Ａ（第２表示面１１Ｂ）に映し出される遠方の人（相手）Ｐ１（Ｐ２）に視線を向けることができ、あたかも直接に対峙しているように感じることができる。また、相手側も同様の映像表示であるため、完全に視線を合わせた視聴または会話が可能になる。
【００６３】
［第８実施形態］
図１７は、第８実施形態に係る表示装置１の概略構成図である。
図１７の表示装置１は、スクリーン２がハーフミラー構造を有し、プロジェクタ３による映像の表示位置が制御部５により制御される。
以下、第２実施形態の表示装置１について、第１実施形態からの変更点を説明する。
【００６４】
図１８は、図１７のスクリーン２の部分縦断面図である。図１８には、スクリーン２とともに制御部５が図示されている。
図１８のスクリーン２は、一対の透明なガラス板１３，１４の間に、液晶を含む複合材料を挟み込んだ光学層１５を有する。
一方のガラス板１３の光学層１５側の面には、全面に対向電極１６が形成される。
一方のガラス板１３の外面には、ハーフミラー１８が貼り付けられる。ハーフミラー１８は、たとえば光の透過率が５０％程度のプラスチックフィルムでよい。ハーフミラー１８は、他方のガラス板１４の外面に設けてもよい。
他方のガラス板１４の光学層１５側の面には、横長の短冊形状の複数の制御電極１７が縦に並べて全面に配置される。
【００６５】
このような構造を有するスクリーン２では、視聴者Ｐの像光の一部がハーフミラー１８により反射される。視聴者Ｐは、この反射光により、スクリーン２に映った自身の姿を観察できる。
また、プロジェクタ３が散乱状態のスクリーン２へ投射した走査光の一部は、ハーフミラー１８を透過する。
視聴者Ｐには、自身の姿と、プロジェクタ３の投影像とが重なって見える。
【００６６】
図１９は、制御部５による表示制御処理のフローチャートである。
プロジェクタ３には、たとえば帽子の映像の映像信号が入力される。
入力映像信号が入力されると、プロジェクタ３は、映像光の照射を開始する前に、走査同期信号の生成を開始し、出力する。制御部５は、走査同期信号に基づいて、走査周期Ｔに同期した撮像同期信号を生成する（ステップＳＴ１１）。
【００６７】
カメラ４は、撮像同期信号の入力タイミングに基づいて、走査周期Ｔに同期した撮像期間Ｔｉで撮像する（ステップＳＴ１２）。カメラ４は、透過状態のスクリーン２の分割領域１２を通じて、スクリーン２の反対側の視聴者Ｐを撮像する。カメラ４は、撮像した映像を制御部５へ出力する。
【００６８】
制御部５は、撮像画像における視聴者Ｐの位置を判定する（ステップＳＴ１３）。
制御部５は、たとえば視聴者Ｐの顔認識処理により、頭位置を判定する。
【００６９】
制御部５は、スクリーン２の表示面１１における、視聴者Ｐの頭位置の判定情報をプロジェクタ３へ出力する。プロジェクタ３は、入力された頭位置情報に基づいて、帽子の映像の表示位置を調整し、表示映像を生成する。プロジェクタ３は、走査周期Ｔに同期して、表示映像により変調された走査光をスクリーン２へ照射する。
これにより、スクリーン２には、ハーフミラー１８に映った視聴者Ｐの顔の上に帽子の映像が合成された映像が表示される（ステップＳＴ１４）。
【００７０】
以上のように、本実施形態では、ハーフミラー１８のスクリーン２に映る視聴者Ｐの像に、入力映像を重ね合わせることができる。
これにより、たとえばファッション情報サイトから取得した帽子やかばん等が、自分に似合うか否かを擬似的に確認できる。
【００７１】
以上の実施形態は、本発明の好適な実施形態の例であるが、本発明は、これに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変形または変更が可能である。
また、上記各実施形態は、互いに矛盾しない範囲で組み合わせることができる。
【００７２】
たとえば上記実施形態では、プロジェクタ３として、スクリーン２を走査光で走査する走査型のものを用いている。
この他にもたとえば、プロジェクタ３は、高速なフレームレートで面の映像光を照射するものでもよい。この場合でも、スクリーン２の複数の分割領域１２を透過状態と散乱状態との間で切り替えることに同期させて、撮像期間Ｔｉを設定すればよい。
さらに他にもたとえば、スクリーン２およびプロジェクタ３の組み合わせで映像を表示するのではなく、表示面１１を分割する複数の分割領域１２毎に表示状態と透過状態との間で切り替えることが可能な液晶表示デバイスを用いてもよい。この場合、制御部５は、液晶表示デバイスの光学状態の切替周期に同期する撮像同期信号を生成すればよい。
【００７３】
上記実施形態は、プロジェクタ３およびスクリーン２を有する表示装置１に、カメラ４および制御部５による撮像機能を追加した例である。
この他にもたとえば、カメラ４および制御部５は、それらのみで、表示装置１の表示に同期して撮像する撮像装置を構成できる。
【符号の説明】
【００７４】
１  表示装置
２  スクリーン
３  プロジェクタ
４  カメラ
５  制御部
６  光検出器
１１  表示面
１２  分割領域
Ｔ  走査周期（切替周期）
Ｔｂ  垂直ブランキング期間
Ｔｉ  撮像期間
【図１】
2013258551.tif 000003
【図２】
2013258551.tif 000004
【図３】
2013258551.tif 000005
【図４】
2013258551.tif 000006
【図５】
2013258551.tif 000007
【図６】
2013258551.tif 000008
【図７】
2013258551.tif 000009
【図８】
2013258551.tif 000010
【図９】
2013258551.tif 000011
【図１０】
2013258551.tif 000012
【図１１】
2013258551.tif 000013
【図１２】
2013258551.tif 000014
【図１３】
2013258551.tif 000015
【図１４】
2013258551.tif 000016
【図１５】
2013258551.tif 000017
【図１６】
2013258551.tif 000018
【図１７】
2013258551.tif 000019
【図１８】
2013258551.tif 000020
【図１９】
2013258551.tif 000021