CN101213487A - 投影图像显示装置 - Google Patents

Abstract

提供一种投影图像显示装置，其特征是具有：显示图像的显示面(10)；在显示面(10)上投影图像的投影单元(12)；以及与投影单元(12)配置在显示面(10)的同一侧的、对显示面(10)进行拍摄的摄像单元(11)，在投影单元(12)相对于显示面(10)的对称位置(12a)位于摄像单元(11)的视场角范围以外的位置配置摄像单元(11)。在投影单元(12)的光源的直接反射光不会进入的位置配置摄像单元(11)，由此避免产生光斑。

Description

投影图像显示装置

技术领域

本发明涉及一种投影图像显示装置。本发明尤其涉及一种将拍摄屏幕前面的写入信息等被拍摄物而得到的绘图数据、与投影在屏幕上的图像的图像数据重合，从屏幕的背面进行投影，并且将绘图数据捆绑在图像数据上进行保存的绘图数据保存方法、绘图数据保存装置以及投影图像显示装置。

背景技术

目前正在使用一种从透过型屏幕的与观察者所观察的面(前面)相反的里面(背面)，通过投影器将图像投影在屏幕上的背面投影型投影图像显示装置。

图1表示该投影图像显示装置的例子。在图1中表示了两个投影图像显示装置1、2。投影图像显示装置1是立式投影图像显示装置，投影图像显示装置2是台式投影图像显示装置。

在这样的投影图像显示装置中，有的可以从屏幕3的背面一侧通过照相机对存在于屏幕3前面的被拍摄物进行拍摄。

拍摄受到投影器的对比度的影响。投影器的对比度由全白投影：全黑投影的亮度比来表示。在灯的亮度一定时，对比度低意味着黑投影的亮度高，黑投影时的灯的透过率也高。

近年来的DLP方式的投影器多数为高对比度的投影器，此时灯中心光的影响较小。但是，关于现有的投影器对比度为50∶1～1000∶1左右的投影器，在黑投影时也无法忽视灯的影响(参照专利文献1～6)。

此外近年来，在活动或会议等的演示中使用该背面投影型显示器，对于将在屏幕前面写入的绘图与投影在屏幕上的图像合成而显示在屏幕上的功能、以及通过用手直接触摸屏幕的前面来操作投影在屏幕上的图像的功能的要求相当高。

作为满足这些要求的一种方法，具有以下的方法：从屏幕的背面一侧通过使用了CCD固体摄像元件的照相机等器材对屏幕前面存在的被拍摄物进行拍摄，从拍摄图像中提取所需要的信息。

但是，在从屏幕背面进行拍摄时，目前使用的背面投影型显示器用屏幕将重点放在从前面进行观察时的可视性上，一般设置有用于使从前面观察投影器的投影光时的光量平均的菲涅耳透镜(Fresnel lens)、以及用于提高可视性的柱状透镜(Lenticular lens)，但当从背面对使用这些透镜的屏幕进行拍摄时，图像失真。此外，存在以下的问题：为了得到良好的图像，需要来自屏幕前面的外部光充分地透过到背面一侧，与此相对，当提高从背面投影的光的散射性能时透过性能降低。

因此，例如具有以下的方法：在投影器和屏幕之间设置遮罩(Mask)，在投影显示期间使遮罩为透过状态，在摄像期间使遮罩为光遮挡状态或光散射状态(参照专利文献7)。

此外，还具有以下的方法：在菲涅耳透镜和柱状透镜之间间隔液晶来构成屏幕，并对液晶施加电场，在拍摄时使折射率与柱状透镜一致，由此使屏幕成为光透过状态，在显示时使折射率与柱状透镜不一致，由此使屏幕成为光散射状态(参照专利文献8)。

但是，在这些方法中，屏幕的造价昂贵，并且为了使从前面进行观察的使用者没有不适的感觉，需要对屏幕的状态、照相机、投影器进行高精度、高速度的控制，系统结构和控制变得复杂化。

对此具有以下的对策：把对光进行扩散的区域和透过来自前面的光的区域设置为格状，实现投影图像可视性的提高和背面照相机的拍摄图像的图像品质的提高(参照专利文献9)。

根据该方法，具有高效地取得外部光，并且防止投影图像可视性的降低，无需在使用装置的过程中切换状态的优点。但是，当考虑到对屏幕前面的观察者显示良好的投影画面，并且考虑从背面进行拍摄的拍摄画质时，必须高精度地配置屏幕的扩散区域和透过区域，具有技术难度高并且成本高的问题。

而且，还具有以下的方法：使用通过电力被选择设定为散射状态和透过状态两种状态的屏幕，从屏幕的背面投影影像，并且从屏幕的背面拍摄配置在屏幕前面的原稿或参加者等，由此来保管影像信息以及会议图像信息，或者可以将其传输到远距离的地点(参照专利文献10)。

专利文献1：特开2004-109402号公报

专利文献2：特开2003-094886号公报

专利文献3：特开2004-032665号公报

专利文献4：特开2003-153136号公报

专利文献5：特开平09-326981号公报

专利文献6：特许第3171955号公报

专利文献7：特开平06-269002号公报

专利文献8：特许第2940716号公报

专利文献9：特开2000-101981号公报

专利文献10：特开2003-94886号公报

发明内容

在拍摄时进行黑色显示时，观察者可以观察到整个画面为黑色，但如图2所示，在照相机拍摄到的图像中拍入投影器的光斑5。光斑5是可以点状地看到投影器的光源(灯)的现象。所谓光斑5是指从投影器的光直接反射的角度看去，只有一个点明亮地发光的现象。将这样的光斑5的拍入表现为“光斑5的产生”。该光斑5的产生是由于屏幕3在显示投影光的同时还起到镜面作用而引起的。

此外，因为利用外部光进行拍摄，所以在照明少的环境下难以对屏幕表面的信息进行拍摄，此时通过改变投影器的投影光的颜色，起到照相机的闪光灯的作用。例如，在整个画面显示白色进行了拍摄的情况下，如图3所示，由光斑5引起的画质降低显著。

此外，引用文献7～10公开的技术全部是在屏幕上投影基于图像数据的图像的技术，例如在会议等场合，在屏幕上通过手写写入了信息时，无法将写入的手写信息与投影的图像的数据一同保存，并且无法编辑所保存的信息。

本发明是鉴于这样的问题而发明的，其目的在于提供一种避免产生光斑的投影图像显示装置。

为了解决上述问题，本发明的特征在于，具有：显示图像的显示面；将图像投影到所述显示面的投影单元；以及与所述投影单元配置在所述显示面的同一侧的、对所述显示面进行拍摄的摄像单元，在所述投影单元关于所述显示面的对称位置成为所述摄像单元的视场角范围以外的位置处，配置所述摄像单元。

此外，为了解决上述问题，本发明的特征在于，具有：显示图像的显示面；将图像投影到所述显示面的投影单元；以及与所述投影单元配置在所述显示面的同一侧的、对所述显示面进行拍摄的摄像单元，在所述摄像单元关于所述显示面的对称位置成为所述投影单元的视场角范围以外的位置处，配置所述投影单元。

所述投影图像显示装置的特征还在于，所述投影图像显示装置具有对所述投影单元的光路以及所述摄像单元的光路进行变更的单元。

所述投影图像显示装置的特征还在于，所述进行变更的单元通过对光进行反射的反射板对所述投影单元的光路以及所述摄像单元的光路进行变更。

所述投影图像显示装置的特征还在于，所述进行变更的单元对所述投影单元的光路以及所述摄像单元的光路进行变更，以使其通过所述显示面。

所述投影图像显示装置的特征还在于，以如下方式配置所述摄像单元：所述摄像单元的光路和所述投影单元的光路在所述进行变更的单元的反射面上不重叠。

所述投影图像显示装置的特征还在于，以如下方式配置所述投影单元：所述摄像单元的光路和所述投影单元的光路在所述反射单元的反射面上不重叠。

所述投影图像显示装置的特征还在于，具有：投影用变更单元，对所述投影单元的光路进行变更，以使其通过所述显示面；以及摄像用变更单元，对所述摄像单元的光路进行变更，以使其通过所述显示面。

所述投影图像显示装置的特征还在于，所述投影单元在所述显示面上显示对所述摄像单元拍摄到的图像的失真进行修正而得的图像。

所述投影图像显示装置的特征还在于，所述摄像单元可以移动或者倾斜该摄像单元所具有的镜头。

所述投影图像显示装置的特征还在于，所述投影单元可以移动或者倾斜该投影单元所具有的镜头。

所述投影图像显示装置的特征还在于，所述摄像单元对所述显示面上形成的写入内容、或者与所述显示面面接触的图像进行拍摄。

所述投影图像显示装置的特征还在于，所述投影单元在所述显示面中的投影区域与所述摄像单元的拍摄区域大体相同。

根据本发明，可以提供避免产生光斑的投影图像显示装置。

附图说明

图1是表示投影图像显示装置的图。

图2是表示光斑的图(其1)。

图3是表示光斑的图(其2)。

图4是表示本实施方式的投影图像显示装置的基本结构的图。

图5是表示拍摄静止图像的动作的流程图。

图6是表示产生光斑时的投影图像显示装置的结构的图。

图7是表示不将投影器包含在视场角内的照相机的配置的图(其1)。

图8是表示不将照相机包含在视场角内的投影器的配置的图。

图9是表示不包含光斑的屏幕的图(其1)。

图10是表示成像面相对于屏幕的倾斜的图。

图11是表示基于镜头移动的倾斜修正的图。

图12是表示基于镜头倾斜的焦平面调整的图。

图13是表示基于反射镜的光路变更的图。

图14是使用反射镜的投影图像显示装置的结构的展开图。

图15是表示不将投影器包含在视场角内的照相机的配置的图(其2)。

图16是表示漫反射的情况的图。

图17是表示不包含光斑的屏幕的图(其2)。

图18是表示使用两个反射镜的投影图像显示装置的结构的图。

图19是表示屏幕的倾斜的图。

图20是表示背面投影显示装置的一例的图。

图21是表示背面投影显示装置的另一例子的图。

图22是表示在背面投影显示装置中使用的屏幕的示意图。

图23是表示在背面投影显示装置中使用的屏幕的示意图。

图24是举例表示背面投影显示装置的图像显示单元的图。

图25表示从投影器投影到屏幕上的合成图像。

图26表示作为投影文件的内部数据进行保存的状况。

图27是作为另一例子表示背面投影显示装置的图像显示单元的图。

图28是表示通过使用虚拟打印机驱动程序进行变换来生成具有分层结构的图像文件的图。

图29表示从绘图数据中提取写入的绘图自身的数据(上部)，作为文本图像以及绘图图像进行重叠来进行画面显示(下部)。

图30表示在变换后的图像文件中的要粘贴绘图数据的页面上重叠该绘图数据，并在捆绑的状态下进行保存。

图31是表示在背面一侧设置了菲涅耳透镜的比较例的屏幕的构造的概要图。

图32是说明屏幕的构造的图。

图33表示为了防止外部光进入屏幕而设置了防反射膜时的光的透过特性。

符号说明

1、2投影图像显示装置；3、10屏幕；5、光斑；11、11a、11b照相机；12、12a、12b投影器；13 PC；14开关；15观察者；20镜头；21成像面；22焦平面；23、23a、23b反射镜；31区域；101屏幕；101a显示面一侧；101b背面一侧；102投影器；102a、103a镜头面；103数字照相机；104机壳；104b底面；105反射镜；110背面投影显示装置；130图像显示单元；131图像提取部；132图像取得部；133数据附加部；134切换单元；135投影文件；140虚拟打印机驱动程序；150玻璃；151扩散片；152菲涅耳透镜；153光源；155平行光路；201扩散粒子层；202亚克力层；203、207透明薄膜；204透明部件；205平板部件；206粘接剂；208空气层；210绘图图像；220文本图像；230图像文件

具体实施方式

以下，根据附图对本发明的实施方式进行说明。此外，在本实施方式中，对于已经说明过的符号省略其说明。此外，在本实施方式中，所谓视场角表示照相机的镜头(lens)可以拍摄到的范围、或者投影器可以进行投影的范围。

一般地，照相机的摄像元件的纵横比不同，因此照相机的视场角中存在针对水平方向的视场角和针对垂直方向的视场角。同样地，投影器的视场角中也存在针对水平方向的视场角和针对垂直方向的视场角。在本实施方式的说明中，所谓视场角意味着针对水平方向的视场角和针对垂直方向的视场角。

图4是表示本实施方式的投影图像显示装置的基本结构的图。在图4中表示了屏幕10、照相机11、投影器12、PC(Personal Computer)13以及开关14。此外，还表示了用于说明从哪个方向观察该投影图像显示装置的观察者15。

当把该观察者15所观察的屏幕10的一侧作为前面(显示面)时，投影器12和照相机11从屏幕10的背面进行投影或者拍摄。

作为投影单元的投影器12与PC13连接，对来自PC13的图像进行投影。PC13可以内置于装置中，也可以从外部连接。此外，PC13只要是可以进行图像处理的信息处理装置即可，并非仅限于PC。

虽然在观察者15一侧设置了用于处理命令的开关14，但其可以是操作PC13的鼠标或者发出特定的处理信号的开关14，在为开关14时，可以是包含发出与各处理对应的信号的多个按钮的结构，例如可以设置数字键，或者设置装置专用的多个按钮。

对作为显示面的屏幕10设置保护片或者对其进行处理，以便可以使用一般的白板用记号笔(Whiteboard Marker)在背面投影型投影器用屏幕上进行写入。

作为摄像单元的照相机11内置在投影图像显示装置中。设置该照相机11，使照相机11的视场角与投影在屏幕10上的图像目匹配。此外，由照相机11拍摄的显示面的区域与由投影器12投影的显示面的区域可以不完全一样。例如，在写入区域可以不是由投影器12投影的整个显示面时，写入区域可以是由照相机11拍摄的显示面的区域。

而且，除了投影在屏幕10上的图像之外，照相机11还对观察者15在屏幕10上形成的写入图像、或者与显示面面接触的图像进行拍摄。此外，照相机11在本实施方式中为CCD照相机。

上述投影图像显示装置的整体结构只表示了结构，如后所述，本实施方式的照相机11和投影器12可以位于各种各样的位置。

对于该投影图像显示装置，观察者一边观察屏幕10上的投影图像，一边使用白板用记号笔写入追加事项等。在写入结束之后，观察者通过开关14进行处理命令，由此照相机11进行拍摄。该拍摄的目的是对在屏幕上写入的文字或图等内容进行拍摄，所以为了避免拍入投影图像，在拍摄时暂时使投影器12的投影光为遮光状态。通过使投影图像整个画面为黑色，例如使PC13进行全画面黑色显示等方法实现该遮光状态。

具体地说，使用图5的流程图来说明对该投影图像显示装置中的静止图像进行拍摄的动作。在步骤S101中，由用户按下开关14。在步骤S102中进行全画面黑色显示。然后，在步骤S103中，通过照相机11进行拍摄。在拍摄后的步骤S104中，通过投影器12再投影通常图像。之后，在步骤S105中对刚才拍摄到的图像进行处理。

此外，在本实施方式中，对根据来自用户的操作由照相机11进行拍摄的情况进行了说明，但还可以在每次经过预先设定的任意时间时由照相机11进行拍摄。

以下，对避免产生光斑的结构进行说明，但在该说明之前，首先对产生光斑的原因进行说明。

图6表示产生光斑时的投影图像显示装置的结构。在图6中，在以屏幕10为对称轴的面对称的位置上表示了照相机11和照相机11a。以下把这样的以某个对称轴面对称的照相机11或投影器12表现为对称照相机、对称投影器。如图6所示，在照相机11a的视场角内存在投影器12。此外，虽然没有图示，但在对称投影器的视场角内存在照相机11。

如此，在位于以屏幕10为对称轴的面对称的位置上的对称照相机11a的视场角内存在投影器12时，产生光斑。此外，在位于以屏幕10为对称轴的面对称的位置上的未图示的对称投影器的视场角内存在照相机11时，也产生光斑。

当然，在投影图像显示装置那样的在屏幕上具有相同视场角的结构的情况下，如果一方不存在于视场角内，则另一方也不存在于视场角内。因此，通过使得在与照相机11a的视场角面对称的范围内不包含投影器12，或者在与未图示的对称投影器的视场角面对称的范围内不包含照相机11，可以避免产生光斑。

如此，在本实施方式中，通过在投影器12的光源的直接反射光不会进入的位置上配置照相机11可以避免产生光斑。在本实施方式中，在将屏幕10视为反射镜时，为了使投影器12的光源不会进入照相机11的视场角(拍摄范围)，防止在照相机11拍摄的图像中拍入所产生的光斑而决定照相机11和投影器12的位置关系，由此不会受到光斑的影响。

图7表示投影器12在照相机11a的视场角以外而构成的投影图像显示装置。如图7所示，投影器12在照相机11a的视场角以外。

图8表示与图7相反使照相机11在投影器12a的视场角以外而构成的投影图像显示装置。如图8所示，照相机11在投影器12a的视场角以外。

如图9所示，在该状态下拍摄到的图像成为避免了产生光斑的图像。但是，在图7、8所示的照相机或投影器的配置中，光轴相对于屏幕倾斜，所以在该拍摄图像中产生失真。具体地说，屏幕表面的长方形在拍摄图像内失真为梯形。可以通过射影变换(projective transformation)对该梯形失真进行修正。

此外，如图10所示，该失真是由于成像面21与经由镜头20进行拍摄的屏幕10不平行而产生的。因此，如图11所示，通过进行将镜头20的光轴和成像面21的光轴错开的移动修正，可以光学地修正该梯形失真。

此外，因为屏幕相对于镜头倾斜，所以根据倾斜的程度，拍摄镜头在屏幕表面各点的景深有时变得比通常的景深浅。

此时，如图12所示，使镜头20相对于成像面21倾斜。即，通过使镜头20倾斜可以对焦平面22调焦。

通过组合地进行照相机镜头的移动和倾斜，可以光学地修正像上述那样为了使投影器不在照相机的视场角内而决定了照相机的配置时产生的图像失真。

镜头的倾斜和移动并不限于照相机，还可以对投影器进行。即，通过组合地进行投影器镜头的移动和倾斜，可以光学地修正决定了投影器的配置时产生的图像失真。当然，在投影器情况下，还可以使用投影器的梯形失真(keystone)修正。

以下的说明是关于避免在图1中介绍的投影器1、2的情况下产生光斑。图13是投影器1、2的结构的一例。照相机11、投影器12一同经由一面反射镜23使视场角与屏幕10匹配。

在投影器1、2中，在进行设计时，从节省装置空间等实际使用的观点出发，很多时候难以确保用于投影器、照相机的足够的光路长度。因此，一般采取通过反射镜23确保光路长度的构造。

图14表示图13所示的投影图像显示装置的照相机和投影器的配置的展开图。在图14中，在以反射镜23为对称轴的面对称的位置表示了照相机11b、投影器12b。并且，在以屏幕10为对称轴与照相机11b面对称的位置表示了照相机11a。

如该图14所示，在照相机11a的视场角内包含投影器12。因此，在图13所示的投影图像显示装置中产生光斑。

因此，通过如图15所示配置照相机11和投影器12，可以避免产生光斑。在图15中，在以反射镜23为对称轴的面对称的位置表示了照相机11b、投影器12b。而且，在以屏幕10为对称轴与照相机11b面对称的位置表示了照相机11a。此外，在图15中，存在照相机11的光路和投影器12的光路重叠的部分30。

如该图15所示，在照相机11a的视场角内不包含投影器12b。因此，在图15所示的投影图像显示装置中可以避免产生光斑。

但是，因为该部分30，由于附着在反射镜23上的尘埃等，投影器光产生漫反射，该反射光被拍摄到照相机图像中。图16表示在进行拍摄时，作为辅助光从投影器投影白色图像时的情况。图16中位于上部的区域31表示由于附着在反射镜上的尘埃投影器光漫反射的情况。

该漫反射光成为画质降低的主要原因，所以在经由反射镜构成装置时，希望投影器的光路和照相机的光路不在反射镜上重叠。因此，通过避免投影器光斑的产生，并进行投影器和照相机的光路不会在镜面上重叠的配置(消除由于附着在反射镜面上的异物的漫反射光而引起的高亮部分)，可以拍摄出图17那样的高画质的图像。此外，通过采用两者的光路不重叠的结构，反射镜的维护频率降低，成为了实际使用上的优点。

如此，当使用一面反射镜实现了投影器不在照相机的视场角内、并且没有两者的光路在镜面上重叠的部分的结构时，反射镜的面积变大，从节省实际使用空间的设计出发，认为这不是一个理想的情况。

此外，有时反射镜自身由于自重而产生变形，从而在投影图像中产生失真。反射镜面变形而导致的失真无法通过投影器的梯形失真修正等进行修正，因此希望反射镜面积尽可能小。

因此，如图18所示，优选使用两个反射镜。在图18中表示了使用两个反射镜23a、23b的结构。即投影器12和照相机11各自单独使用使视场角与屏幕表面匹配的反射镜23a、23b，由此可以消除由于光学系统引起的高亮问题、以及由于附着在反射镜面上的尘埃等引起的高亮问题。因为还缩小了反射镜面积，所以节省实际使用空间等设计上的自由度也变高。

此外，当设想图1所示的台式投影图像显示装置时，其高度具有限制，由于较大的反射镜或者防止画质降低的配置等而导致死区(dead space)增大也不是理想的情况，所以如图19所示，使用两个反射镜23a、23b的设计的优点极其明显。

此外，在台式投影图像显示装置的结构中，由于其空间狭小，所以照相机的光轴与屏幕表面变得不垂直、发生倾斜的可能性非常高，在用于防止由于反射镜面上附着的尘埃等导致的画质降低的结构中，产生梯形失真。

作为其对策，上述的基于照相机镜头的移动、倾斜的光学修正方法是有效的，但此时还存在使用特殊镜头的问题，为了避免梯形失真希望极力减小照相机一侧的倾斜角来进行配置。因此，如图19所示，也可以采取独立使用反射镜23a、23b来提高配置的自由度，由此减小照相机11的倾斜的结构。

此外，上述的屏幕10由照相机11进行拍摄，所以基体材料必须是平滑面，但也考虑以下的实施方式。以下，以屏幕10的实施方式为中心，对绘图数据保存方法、绘图数据保存装置以及投影图像显示装置的实施方式进行说明。

(第一实施方式)

图20以及图21表示背面投影显示装置的一例。图20(a)、图21(a)是外观图，图20(b)、图21(b)为侧剖面图。

在图20中表示一例的本实施方式的背面投影显示装置110由以下部分构成：投影图像的屏幕101；将图像投影在屏幕101上的投影器102；从屏幕101背面的后方对屏幕101方向的被拍摄物进行拍摄，取得被拍摄物的图像的数字照相机103；在屏幕101背面101b的后方，相对于屏幕101的显示面101a倾斜地配置的反射镜105；机壳104；以及未图示的计算机(以下称为“PC”)。

此外，将投影器102以及数字照相机103与PC连接。

投影器102的投影画面的镜头面102a以及数字照相机103的拍摄被拍摄物的镜头面103a全部朝向反射镜105的方向，从投影器102投影出的光由反射镜105反射，使光路朝向与屏幕101垂直的方向。此外，在屏幕的显示面101a上写入的绘图、或者在与屏幕的显示面101a接触的物体的接触面反射或者透过的光由反射镜105反射，然后由数字照相机103的镜头103a进行聚光，并且由数字照相机103中内置的固体摄像元件(例如CCD摄像元件)进行拍摄，成为拍摄数据。

PC具有显示画面，根据使用规定的软件(相当于图像显示单元)生成的图像数据、照相机或扫描仪等外部输入的图像数据，在显示面显示图像，另一方面，将表示所显示图像的图像数据发送给投影器102，根据该图像数据，可以从投影器102在屏幕101上投影与显示面中所显示的图像相似的图像。此外，将在后面对图像显示单元进行说明。

在此，机壳104并非必须是纵置型，也可以是使侧面为上下的横置型。

此外，本实施方式的背面投影显示装置110具备对屏幕的显示面上写入的绘图进行拍摄来取得绘图数据的数字照相机103，但还可以取代数字照相机103，例如具备通过电磁方法或者基于红外线的位置检测等可以从写入屏幕101的绘图中取得绘图数据的公知的数字转换器(digitizer)。

图21所示的另一例的背面投影显示装置110是台式的背面投影显示装置，在平台的上面水平地配置屏幕101，投影器102和数字照相机103一同配置在机壳的底部104b，并且使其镜头面102a、103a朝向屏幕101。因此，图21的背面投影显示装置110未设置反射镜105。

图22以及图23是表示本实施方式的背面投影显示装置中使用的屏幕的示意图。

如图22以及图23所示，本实施方式的屏幕101由透明的亚克力(acryl)材料形成，具有扩散粒子层201，其实施了使光扩散在显示图像的显示面101a上的扩散加工；以及没有实施扩散加工的亚克力层202。通过在亚克力材料表面上涂布含有对光进行扩散的微粒子的透明涂料来进行扩散加工。

如图22(a)所示，当从实施了扩散加工的本实施方式的屏幕101的背面101b一侧投影投影器102的光时，通过背面101b的没有实施扩散加工的亚克力层202的光当其到达扩散粒子层201时，如对图22(a)中虚线包围的部分进行了放大的图22(b)所示，由扩散粒子层201的扩散粒子进行扩散。因此，从显示面101a一侧对从屏幕101的背面101b一侧投影的图像进行观察的观察者可以不依赖于观察位置地观察所投影的图像。

如图23所示，在从屏幕101的显示面101a一侧射入屏幕101的光经由扩散粒子层201，然后通过亚克力层202向背面101b一侧进入时，在扩散粒子层201中，从各种各样的角度射入的光进行散射，由此不会产生不均匀，当通过背面101b一侧的数字照相机103对屏幕背面101b进行拍摄时，可以得到对比度高的图像。

在此，在显示面101a的扩散粒子层201上粘贴了透明的薄膜。而且，在该透明的薄膜上涂布防反射膜，起到提高射入照相机的光量的作用。防反射膜最好是在入射角为0度时反射率为1％以下的防反射膜。当考虑从投影器投影的光的透过率、写入信息的对比度等时，包含薄膜的膜厚最好为0.25mm以下。

如此，因为在扩散粒子层201上粘贴了透明的薄膜，所以在与屏幕101上投影的图像相重合使用记号笔写入了文字或图形等内容时，可以容易地消除写入的文字或图形等内容。此外，通过涂布防反射膜，可以抑制屏幕表面的光反射，不会拍入周围的背景，提高投影图像的可视性。

本实施方式的背面投影显示装置使用了这样结构的屏幕101，所以除了在屏幕101的显示面上写入的绘图(文字或图形等)，还可以利用所照射的外部光，对配置在屏幕101的显示面一侧的物体进行拍摄。即，透过性差的物体可以拍摄为影子，稍微具有透过性的记号笔等可以拍摄为有彩色的图形。此外，在屏幕101的表面重叠的原稿，因为无法使用外部光所以从投影器102进行单色投影，可以通过将该光作为照明光来进行拍摄。

在本实施方式中，通过在屏幕表面涂布扩散粒子来形成扩散粒子层201，得到了通过光的扩散效果，这样的基于扩散粒子涂布的方法在生产性和成本方面有利，但并非限于该方法，还可以通过切削、研磨等对亚克力进行直接加工来得到扩散效果。

此外，作为屏幕101的透明的基体材料，从加工性能、成本的观点出发优选亚克力，但并不限于亚克力，只要是折射率接近空气的、透明的材料即可。

图24以及图25表示本实施方式的背面投影显示装置的图像显示单元。

图24中表示了一例的图像显示单元130具备：图像提取部131，在数字照相机103取得的绘图数据中提取出写入屏幕101的绘图自身的数据；图像取得部132，决定粘贴提取出的绘图数据的图像尺寸以及位置；数据附加部133，将由图像取得部132决定了粘贴位置等的绘图数据、与基于生成的或从外部输入的投影文件的图像数据进行粘贴，来生成合成数据；以及切换单元134，根据由数字照相机103对在屏幕101的显示面上写入的绘图进行拍摄的情况、对映在屏幕101上的物体的影子进行拍摄的情况、以及对重叠在显示面上的原稿进行拍摄的情况，将投影器102投影在屏幕101上的图像切换为照明光。

切换单元134在通过数字照相机103对重叠在屏幕101上的原稿进行拍摄时，由于外部光不会到达原稿的表面，所以停止图像的拍摄，从投影器102照射照明光。

图像显示单元130是安装在与投影器102以及数字照相机103连接的PC中的程序，并且具有以下的功能：例如在使用PC的应用程序生成的投影文件135中粘贴由数字照相机103拍摄到的绘图数据来生成合成数据，如图25所示，通过生成的合成数据，从投影器102在屏幕101上投影在原本投影的图像上粘贴了由绘图数据表示的绘图图像210后得到的合成图像。

作为用于生成图26所示的投影文件的程序，公开了API(ApplicationProgramming Interface)。因此，可以将数字照相机103拍摄到的绘图数据粘贴在投影在屏幕101上的图像数据上，并且可以作为该投影图像的投影文件的内部数据进行保存，上述图像数据基于使用公开了API的程序而生成的投影文件。

由此，除了可以在原本投影在屏幕101上的投影文件上粘贴绘图数据，并在屏幕101上对其进行确认以外，还可以保存捆绑了绘图数据状态下的投影文件，因此以后可以再次进行编辑，或者剪切所粘贴的绘图数据。

此外，由数字照相机103拍摄的内容并非必须是手写的绘图，也可以是打印的原稿，可以将纸件资料的内容拍成绘图数据，与电子资料一起使用。

在图27中表示了另一例的图像显示单元130具备：图像提取部131，在数字照相机103取得的绘图数据中，提取出写入屏幕101的绘图自身的数据；图像取得部132，决定粘贴提取出的绘图数据的图像尺寸以及位置；数据附加部133，将由图像取得部132决定了粘贴位置等的绘图数据、与转换为位图数据的投影文件进行粘贴，来生成合成数据；以及切换单元134，根据由数字照相机103对在屏幕101的显示面上写入的绘图进行拍摄的情况、对映在屏幕101上的物体的影子进行拍摄的情况、以及对重叠在显示面上的原稿进行拍摄的情况，将由投影器102投影在屏幕101上的图像切换为照明光。

在通过数字照相机103对重叠在屏幕101上的原稿进行拍摄时，由于外部光不会到达原稿的表面，所以切换单元134停止图像的拍摄，从投影器102照射照明光。

在本例中，对使用没有公开API的程序生成的投影文件的图像(文本)进行投影，因此对数据附加部133输入通过虚拟打印机驱动程序(virtual printerdriver)140暂时转换为具有分层结构的文件的位图数据。此外，除了输入由虚拟打印机驱动程序140转换而得的位图数据这一点之外，与图24所示的图像显示单元130相同。

在此，打印机驱动程序通常是用于在纸上打印应用程序的打印信息的程序，而虚拟打印机驱动程序140是用于将打印信息作为图像输出到实际的打印机以外的程序。因此，在应用程序具有打印功能时，通过将该虚拟打印机驱动程序140设定为输出目的地的驱动程序，将文件的信息作为图像信息进行输出。

如图28所示，由没有公开API的程序生成的投影文件的文本图像220由虚拟打印机驱动程序140进行转换，由此可以生成具有分层结构的图像文件230。

使用打印功能，通过虚拟打印机驱动程序140将由没有公开API的程序生成的文本图像220展开为分层结构的图像文件。此外，在该图像文件中可以附加任意的图像数据，所以可以不受应用程序限制地附加信息。

因此，在由没有公开API的程序生成的投影文件的情况下，如图29所示，在由投影器102投影在屏幕101上的文件上重叠地进行了写入时，可以由数字照相机103对写入的绘图进行拍摄，从取得的绘图数据中提取写入的绘图自身的数据(上部)，并且在通过虚拟打印机驱动程序140展开的分层结构的图像文件230上附加提取出的绘图数据，在PC上重叠文本图像220以及绘图图像210来进行画面显示(下部)。

用于生成图30所示的投影文件的程序没有公开API，因此无法将数字照相机103拍摄到的绘图数据作为投影在屏幕101上的投影文件的内部数据进行粘贴。另一方面，如果为了在屏幕101上显示合成图像而对数据进行合成，则被合成部分的数据消失。因此，在本例中，通过虚拟打印机驱动程序140将投影文件暂时转换为一页一页的图像文件，在转换后的图像文件中要粘贴绘图数据的页面上重叠该绘图数据，由此可以在原来的投影文件不丢失的情况下连接绘图数据和转换后的图像文件，并在捆绑状态下对它们进行保存。

如此，通过虚拟打印机驱动程序140生成分层结构的文件，因此只要是具有打印功能的应用程序，即可通过以后可编辑的方式来管理应用程序文本和写入的绘图等附加信息。

(第二实施方式)

第二实施方式与第一实施方式相比区别在于屏幕101的结构，例如在背面投影显示装置110中使用的屏幕101的实施了扩散加工的显示面的背面一侧通过粘接剂粘贴了透明的平板部件等，除此之外都相同。因此，对不同的屏幕101的构造等进行说明。

首先，作为比较例，对目前使用的在背面一侧设置了菲涅耳透镜的屏幕101的构造进行说明。

图31是表示在背面一侧设置了菲涅耳透镜的比较例的屏幕的构造的概要图。

图31所示的屏幕101从背面一侧向显示面一侧，菲涅耳透镜152、扩散片151以及加强用玻璃150形成了层结构。为了消除从光源153投影到背面一侧的光的光量不均，以不同角度射入的光通过菲涅耳透镜152成为平行光路155，然后投影到扩散片151上，从显示面一侧对投影的图像进行识别。

如此，该构造的屏幕101成为重视投影图像对于显示面一侧的观察者的可视性的结构。因此，在从这样构造的屏幕101的背面一侧对屏幕表面进行了拍摄时，由于菲涅耳透镜152的影响，屏幕101的显示面一侧的被拍摄物变得模糊。此外，当在从光源153投影的状态下使用数字照相机103进行拍摄时，例如在通过进行单色显示将投影光用作数字照相机103拍摄的辅助光时，菲涅耳透镜152表面上的投影光的反射光发生干涉，在拍摄到的图像中混入噪声。

图32说明屏幕的构造，图32(a)表示使用粘接剂粘接的构造，图32(b)表示不使用粘接剂进行粘接的构造。

背面图像投影装置的外观与第一实施方式中使用图20以及图21举例表示的背面图像投影装置相同。特别考虑使用者围在图21所示的台式背面图像投影装置的周围召开会议等时，用手触摸屏幕表面或者在屏幕表面上放置物体的情况。因此，很多时候需要屏幕表面具有可以耐手触摸或放置物体的强度，或者在演示会或会议等中使用的大型屏幕中理所当然需要强度。

因此，需要在屏幕表面的背面设置加强板，但在只安装加强板的状态时，构成显示面的亚克力部件和加强用亚克力部件之间产生空气层。

在图32中，屏幕由具有实施了扩散加工的扩散粒子层201和亚克力层202的、显示投影图像的显示面一侧的透明部件204和投影投影图像的背面一侧的透明的平板部件205构成。

显示面一侧的透明部件204通过在亚克力平板部件的表面涂布了扩散粒子而形成扩散粒子层202。

此外，在显示面一侧的透明部件204以及背面一侧的平板部件205上一同粘贴了透明的薄膜203、207，并且在该薄膜203、207上覆盖放射防止膜。

此外，将防反射膜设定为在入射角为0度时，反射率为1％以下。

使用粘接剂206粘接了显示面一侧的透明部件204和背面一侧的透明的平板部件205的构造的屏幕如下地选择材料：显示面一侧的透明部件204以及背面一例的透明的平板部件205由折射率均为例如1.4的亚克力材料构成，粘接剂206的折射率与亚克力材料的折射率相同，或者在亚克力材料的折射率以上。

例如，作为粘接剂可以使用亚克力类紫外线硬化粘接剂，但并不限于此，只要是折射率接近平板部件205的折射率，硬化后的颜色为透明的性质的粘接剂即可。

一般，在光从折射率高的物质进入折射率低的物质时发生全反射。根据该性质，如图32(a)所示，在从屏幕的前面到背面具有两个亚克力部件和空气的接触面时，在两个面上产生全反射(1)、(2)。因此，从屏幕前面射入的外部光到达背面的比率减少一半。

但是，通过使用折射率高于亚克力部件的折射率的、并且与亚克力部件的折射率接近的物质粘接显示面一侧的透明部件204以及背面一侧的透明部件205，第一面交界处的全反射消失(3)、(4)，进入背面的光与存在空气层时相比增加，屏幕背面的光量增加，使用照相机从背面一侧进行拍摄时的拍摄图像的对比度增高。

由此，在使用照相机从屏幕的背面一侧对显示面一侧的被拍摄物进行拍摄时，可以得到亮度高、并且析像度高的绘图数据。

此外，因为在背面一侧的透明部件205上涂布了防反射膜207，所以可以抑制从投影器投影的光的反射，在使用照相机对例如写入的文字等进行拍摄时，可以抑制投影图像引起的噪声。

图33表示为了防止在本实施方式的屏幕中拍入外部光而设置了防反射膜时的光的透过特性，图33(a)表示提高了峰值增益的透过特性，图33(b)表示稍微提高了峰值增益的透过特性，图33(c)表示使增益平坦的透过特性。

在图33中，横轴表示观察者观察屏幕表面的角度，纵轴表示增益。

如此，通过实施角度不同的各种着色(tinting)加工，可以构成一种适于不降低从投影器投影的图像的画质，并且可以从背面取得良好的拍摄图像的用途的屏幕。

本实施方式的屏幕在背面一侧具备加强板，所以可以增大屏幕的尺寸。因此，用于在会议或演示会等中使用的背面投影型显示器，在屏幕上显示PC的电子资料，另一方面，在对屏幕的显示内容进行变更或追加时，可以在屏幕上，感觉如同在白板上那样使用水性记号笔与显示内容重叠地进行直接写入。

本实施方式的屏幕在显示面粘贴了透明的薄膜，所以感觉如同在白板上那样可以使用记号笔容易地进行写入，并且之后还可容易地消除。此外，可以使用照相机从背面对一边观看投影图像一边重叠地写入的绘图进行拍摄，提取写入的信息将其与投影图像粘贴，将粘贴后的合成图像投影在屏幕上来进行确认，并且可以将写入的绘图信息与本来的投影文件的数据捆绑来进行保存、或者可以以后进行编辑。

此外，本发明的绘图数据保存方法是将绘图数据与表示图像的图像数据捆绑来进行保存的绘图数据保存方法，该绘图数据是从与屏幕上投影的图像重叠地写入的绘图中取得的绘图数据，本发明的绘图数据保存方法的特征可以为：使用投影器从与屏幕的显示面相反的背面后方在该屏幕上投影基于输入图像显示单元的图像数据的图像，并且使用照相机从该屏幕的所述背面后方对投影了上述图像的上述屏幕的显示面上写入的绘图进行拍摄，由此取得绘图数据，将取得的所述绘图数据粘贴在输入所述图像显示单元的所述图像数据上，使用所述投影器从所述屏幕的所述背面后方将基于粘贴后的合成数据的合成图像投影在所述屏幕上，并且将取得的该绘图数据与该图像数据捆绑来进行保存。

如此，使用照相机对在投影了图像的屏幕上写入的绘图进行拍摄来取得绘图数据，保存将取得的绘图数据与表示图像的图像数据合并后的合成数据，所以绘图数据的管理变得容易。

此外，本发明的绘图数据保存装置是将绘图数据与表示图像的图像数据捆绑来进行保存的绘图数据保存装置，该绘图数据是从与屏幕上投影的图像重叠地写入的绘图中取得的绘图数据，本发明的绘图数据保存装置的特征可以为，具备：投影器，从与屏幕的显示面相反的背面后方在该屏幕上投影基于规定的图像数据的图像；照相机，从该屏幕的所述背面后方对投影了所述图像的所述屏幕的显示面一侧的被拍摄物进行拍摄，来取得绘图数据；以及图像显示单元，对所述投影器发送生成的图像数据，并且在从照相机输入了由该照相机取得的所述绘图数据时，对该投影器发送将输入的该绘图数据的全部或者一部分与该图像数据进行粘贴后的合成数据，所述图像显示单元将所述绘图数据与所述图像数据捆绑来进行保存。

如此，因为具有将照相机拍摄而取得的绘图数据的全部或者一部分与从投影器投影的图像数据进行粘贴的图像显示单元，所以可以确认并保存基于粘贴后的合成数据的合成图像。

本实施方式的投影图像显示装置的特征可以为，具备：屏幕；投影器，从与该屏幕的显示面相反的背面后方在该屏幕上投影基于从图像显示单元输入的图像数据的投影图像；以及照相机，从该背面后方对该屏幕方向的被拍摄物进行拍摄来取得拍摄数据。投影器是在该屏幕上投影基于合成数据的投影图像的投影图像显示装置，所述合成数据是将取得的该拍摄数据与该图像数据粘贴后的合成数据，上述屏幕由在实施了光扩散加工的所述显示面上粘贴了透明薄膜的透明部件形成，所述照相机对在所述屏幕的所述薄膜上可以消除地写入的绘图、或者与该屏幕接触的物体的接触面进行拍摄，来取得所述拍摄数据。

根据所述绘图数据保存方法、绘图数据保存装置，可以捆绑屏幕上投影的图像数据以及与屏幕显示面中的物体影子或写入的文字、图形有关的绘图数据，在可编辑的状态下进行保存。

此外，根据所述投影图像显示装置，可以提高屏幕显示面中的投影图像的可视性，并且可以确保从屏幕的背面对屏幕显示面一侧的被拍摄物进行拍摄所需要的光量，通过拍摄可以取得析像度高的数据。

本国际申请主张基于在2005年6月30日递交的日本专利申请2005-192511号的优先权，2005-192511号的全部内容被收容于本国际申请中。

Claims (13)

1.一种投影图像显示装置，其特征在于，

具有：显示图像的显示面；

将图像投影到所述显示面的投影单元；以及

与所述投影单元配置在所述显示面的同一侧的、对所述显示面进行拍摄的摄像单元，

在所述投影单元关于所述显示面的对称位置成为所述摄像单元的视场角范围以外的位置处，配置所述摄像单元。

2.一种投影图像显示装置，其特征在于，

具有：显示图像的显示面；

将图像投影到所述显示面的投影单元；以及

与所述投影单元配置在所述显示面的同一侧的、对所述显示面进行拍摄的摄像单元，

在所述摄像单元关于所述显示面的对称位置成为所述投影单元的视场角范围以外的位置处，配置所述投影单元。

3.根据权利要求1或2所述的投影图像显示装置，其特征在于，

所述投影图像显示装置还具有对所述投影单元的光路以及所述摄像单元的光路进行变更的单元。

4.根据权利要求3所述的投影图像显示装置，其特征在于，

进行所述变更的单元通过对光进行反射的反射面对所述投影单元的光路以及所述摄像单元的光路进行变更。

5.根据权利要求3或4所述的投影图像显示装置，其特征在于，

进行所述变更的单元对所述投影单元的光路以及所述摄像单元的光路进行变更，以使其通过所述显示面。

6.根据权利要求3至5的任意一项所述的投影图像显示装置，其特征在于，

以如下方式配置所述摄像单元：所述摄像单元的光路和所述投影单元的光路在所述进行变更的单元的反射面上不重叠。

7.根据权利要求3至5的任意一项所述的投影图像显示装置，其特征在于，

以如下方式配置所述投影单元：所述摄像单元的光路和所述投影单元的光路在所述反射单元的反射面上不重叠。

8.根据权利要求1或2所述的投影图像显示装置，其特征在于，

具有：投影用变更单元，对所述投影单元的光路进行变更，以使其通过所述显示面；以及

摄像用变更单元，对所述摄像单元的光路进行变更，以使其通过所述显示面。

9.根据权利要求1至8的任意一项所述的投影图像显示装置，其特征在于，

所述投影单元在所述显示面显示对所述摄像单元拍摄到的图像的失真进行修正而得的图像。

10.根据权利要求1至9的任意一项所述的投影图像显示装置，其特征在于，所述摄像单元可以移动或者倾斜该摄像单元所具有的镜头。

11.根据权利要求1至10的任意一项所述的投影图像显示装置，其特征在于，所述投影单元可以移动或者倾斜该投影单元所具有的镜头。

12.根据权利要求1至11的任意一项所述的投影图像显示装置，其特征在于，

所述摄像单元对所述显示面上形成的写入内容、或者与所述显示面面接触的图像进行拍摄。

13.根据权利要求1至12的任意一项所述的投影图像显示装置，其特征在于，

所述投影单元在所述显示面中的投影区域与所述摄像单元的拍摄区域大体相同。

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