JP2011227170A - 画像処理装置、画像表示システムおよび画像処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】使用者と使用者以外の人との間で、見える画像を異ならせることができる画像表示システムを提供することを目的とする。
【解決手段】新たな投写画像として表示すべき画像である投写画像Ｐを示す第１画像データＤ１と、投写画像Ｐを構成する色の一部の明度を下げ、明度を下げた部分で投写画像Ｐ上に付加情報を示す付加画像ＡＤ１を描いた画像である第２画像を示す第２画像データＤ２と、の差分データである第３画像データＤ３を算出し、差分データＤ３と第１画像データとに基づいて、第１投写第１投写画像ＰＡおよび第２投写第２投写画像ＰＢにおいて付加画像と対応する部分の明度を合計した明度が、第１画像において付加画像と対応する部分である第１部分像の明度と同じ明度となるように、第１投写第１投写画像ＰＡおよび第２投写第２投写画像ＰＢにおいて付加画像と対応する部分の明度を相補的に異ならせ、投写画像データを作成する。
【選択図】図５

Description

本発明は、画像処理装置、画像表示システムおよび画像処理方法に関するものである。

従来、展示会や学会、会議等のプレゼンテーションに、あるいはホームシアター等にプロジェクターが用いられている（例えば、特許文献１参照）。近年では、店頭広告などにもプロジェクターの使用用途が広がっている。プロジェクターを用いると、ディスプレイなどの直視型表示装置よりも大画面表示が容易であるため、より多人数に対して同じ画像を見せることが可能であり利便性が高い。

特開２００１−１５４２６８号公報

ところで、例えばプレゼンテーションの場面において、発表者は、聴講者に対して表示するプレゼンテーション画像と同時に、発表の際に確認するメモや、発表開始からの経過時間など、種々の情報をみる必要がある。このような場面で、手元のメモや演台上の時計などを見ることとすると、その都度スクリーンから視線を外す必要があるため使用感が悪い。

プレゼンテーション画像と同時に、メモや経過時間などを含む画像を発表者だけが見ることができる状態で表示することができれば、このような使用感を向上させることができる。しかし通常のプロジェクターは、１つの映像信号を受け取り映像信号が示す画像をスクリーンなどの被投写面に表示するため、メモ等の画像を投写表示すると、発表者だけでなく聴講者にも見えてしまい、プレゼンテーション画像の邪魔となる。

このように、プロジェクターによる画像表示の際、通常の表示画像と共に、特定の人だけが見ることができる画像を表示したいという要求は存在するものの、実現する手段がなかった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、使用者と使用者以外の人との間で、見える画像を異ならせることができる画像表示システムを提供することを目的とする。また、上記画像表示システムから投写される投写画像を示す投写画像データを作成する画像処理装置および画像処理方法を提供することをあわせて目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明の画像処理装置は、画像形成光学系で形成された第１投写画像および第２投写画像を被投写面上で重畳させて投写することにより、１つの新たな投写画像を表示する画像表示システムに入力される、前記第１投写画像および前記第２投写画像を示す投写画像データを作成する画像処理装置であって、前記新たな投写画像として表示すべき画像である第１画像を示す第１画像データと、前記第１画像を構成する一部の色の明度を下げ、明度を下げた部分で前記第１画像上に付加情報を示す付加画像を描いた画像である第２画像を示す第２画像データと、の差分データを算出し、前記差分データと前記第１画像データとに基づいて、前記第１投写画像および前記第２投写画像において前記付加画像と対応する部分の明度を合計した明度が、前記第１画像において前記付加画像と対応する部分である第１部分像の明度と同じ明度となるように、前記第１投写画像および前記第２投写画像において前記付加画像と対応する部分の明度を相補的に異ならせ、前記投写画像データを作成することを特徴とする。

この構成によれば、差分データに基づいて付加画像のみを抽出することができるため、２つの投写画像において付加画像と対応する部分（第１部分像）の明度を、相補的に異ならせた２つの投写画像データを作成することができる。

ここで、「第１画像を構成する一部の色の明度」とは、第１画像のうち白表示されている部分においては、白表示するための色光であるＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の色の少なくとも一部の色光の明度を下げることを意味している。全ての色光の明度を下げてグレー表示としても良く、Ｒ光，Ｂ光の明度を下げてＧ光のみで表示することとしても良い。

本発明においては、前記第１画像における前記第１部分像を除く部分を第２部分像とし、前記第１投写画像および前記第２投写画像において、前記第２部分像と対応する部分の明度を合計した明度が、前記第２部分像の明度と同じ明度となるように、前記第１投写画像および前記第２投写画像において前記第２部分像と対応する部分の明度を相補的に異ならせ、前記投写画像データを作成することが好ましい。
この構成によれば、２つの投写画像において第１部分像以外の部分（第２部分像）の明度を、相補的に異ならせた２つの投写画像データを作成することができる。そのため、作成できる第１投写画像および第２投写画像の自由度が高くなる。

本発明においては、前記差分データと前記第２画像データとを、前記第１投写画像を示す第１投写画像データ、および前記第２投写画像を示す第２投写画像データとすることが望ましい。
この構成によれば、軽い計算処理の負荷で投写画像データを作成することができる。

また、本発明の画像表示システムは、上述の画像処理装置と、前記画像処理装置から供給される投写画像データに基づいて、前記第１投写画像および前記第２投写画像を形成する画像形成光学系と、前記第１投写画像と前記第２投写画像とを、被投写面上に重畳させて前記新たな投写画像を表示する投写光学系と、前記新たな投写画像を観察する際に、前記被投写面上に投写された前記第１投写画像と前記第２投写画像とのうち、いずれか一方の投写画像を選択的に透過させ、使用者に前記一方の投写画像のみを認識させる画像分離手段と、を有することを特徴とする。

この構成によれば、画像分離手段を用いる使用する使用者は、画像分離手段によって分離された画像を観察し、使用者以外の画像分離手段を用いない人は、第１投写画像と第２投写画像とが重畳して表示された画像を観察することとなる。したがって、使用者と使用者以外の人との間で、見える画像を異ならせることができる画像表示システムを提供することが可能となる。

本発明においては、前記画像形成光学系は、前記第１投写画像を形成する第１画像形成光学系と、前記第２投写画像を形成する第２画像形成光学系と、を有し、前記画像分離手段は、ｓ偏光またはｐ偏光のいずれか一方の直線偏光のみを透過する偏光素子が、使用者の目に対応する位置に設けられた分光メガネであり、前記第１画像形成光学系は、前記分光メガネの前記偏光素子を透過する直線偏光で、前記第１投写画像を示す画像光を形成し、前記第２画像形成光学系は、前記分光メガネの前記偏光素子に遮断される直線偏光で、前記第２投写画像を示す画像光を形成することが望ましい。
この構成によれば、画像分離手段には電源や駆動装置が不要であるため軽く、使用者が良好な使用感を得られる画像表示システムとすることができる。

本発明においては、前記画像分離手段は、光を透過させる状態と遮断する状態とを印加電圧に応じて交互に繰り返す液晶シャッターが、使用者の目に対応する位置に設けられた分光メガネであり、前記第１投写画像を示す画像光が、前記分光メガネの前記液晶シャッターが光を透過する期間に同期して投写され、前記第２投写画像を示す画像光が、前記分光メガネの前記液晶シャッターが光を遮断する期間に同期して投写されることが望ましい。

この構成によれば、第１画像形成光学系と第２画像形成光学系とが同じ構成であっても、画像投写のタイミングを異ならせることで目的を達することができる。したがって、例えば同じ構成のプロジェクターを２台用い、各プロジェクターが有する画像形成光学系をそれぞれ第１画像形成光学系および第２画像形成光学系とすることができるため、汎用のプロジェクターを用いて目的とする画像表示が可能となり、システムを安価に構成することができる。

本発明においては、前記画像処理装置は、前記第１投写画像と前記第２投写画像との表示切替に対応するタイミング信号を発信する発信部を有し、前記分光メガネは、前記タイミング信号を受信する受信部を有することが望ましい。
この構成によれば、投写表示されている画像と、分光メガネの左右シャッターの切り替えと、をズレなく行うことができる。

本発明においては、前記第１投写画像を形成する第１画像形成光学系と、前記第２投写画像を形成する第２画像形成光学系と、前記第１投写画像と前記第２投写画像とを、前記被投写面上で重畳するように投写する投写光学系とを備えるプロジェクターを有することが望ましい。
所謂６板式のプロジェクターを用いることで、装置構成を簡略化することができるとともに、第１投写画像と第２投写画像とを重畳して投写表示することが容易となる。

また、本発明の画像処理方法は、画像形成光学系で形成された第１投写画像および第２投写画像を、被投写面上に重畳させながら投写することにより、１つの新たな投写画像を表示する画像表示システムに入力される、前記第１投写画像および前記第２投写画像を示す投写画像データを作成する画像処理方法であって、前記新たな投写画像として表示すべき画像である第１画像を示す第１画像データと、前記第１画像の一部の明度を下げ、明度を下げた部分で前記第１画像上に付加情報を示す付加画像を描いた画像である第２画像を示す第２画像データと、の差分データを算出し、前記差分データと前記第１画像データとに基づいて、前記第１投写画像および前記第２投写画像において前記付加画像と対応する部分の明度を合計した明度が、前記第１画像において前記付加画像と対応する部分である第１部分像の明度と同じ明度となるように、前記第１投写画像および前記第２投写画像において前記付加画像と対応する部分の明度を相補的に異ならせて前記投写画像データを作成することを特徴とする。

この方法によれば、差分データに基づいて付加画像のみを抽出することができるため、２つの投写画像において付加画像と対応する部分（第１部分像）の明度を、相補的に異ならせた２つの投写画像データを作成することができる。

第１実施形態の画像表示システムの全体構成を示す概略図である。 画像表示システムが有するプロジェクターの画像形成素子を示す断面図である。 第１実施形態の画像表示システムが備える画像分離手段を示す説明図である。 画像処理装置に入力される画像データが示す画像を説明する説明図である。 画像処理装置における画像処理を説明する説明図である。 画像処理装置における画像処理の変形例を示す説明図である。 画像処理装置における画像処理の変形例を示す説明図である。 第２実施形態の画像表示システムの全体構成を示す概略図である。 第２実施形態の画像表示システムが備える画像分離手段を示す説明図である。 第２実施形態の画像表示システムの動作を示す説明図である。 第３実施形態の画像表示システムが有するプロジェクターの説明図である。

［第１実施形態］
以下、図１〜図７を参照しながら、本発明の実施形態に係る画像処理装置、画像表示システムおよび画像処理方法について説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の寸法や比率などは適宜異ならせてある。

図１〜３は、本実施形態の画像表示システムを示す概略図であり、図１は画像表示システム１Ａの全体構成を示す概略図、図２は画像表示システム１Ａが備えるプロジェクターの画像形成素子を示す概略断面図、図３は画像表示システム１Ａが備える画像分離手段４を示す説明図である。

図１に示すように、本実施形態の画像表示システム１Ａは、複数台のプロジェクター２、画像処理装置３、および分光メガネ（画像分離手段）４を備えている。図では、画像表示システム１Ａを用いてプレゼンテーションを行う様子を示しており、聴講者Ｘ１に対して、被投写面Ｓに投写する画像を参照しながら、発表者（使用者）Ｘ２が発表を行う場合を示している。

プロジェクター２は、図１では２台配置されていることとしているが、数や配置についてはこれに限らない。ここでは、説明の便宜上、プロジェクター２として第１のプロジェクター２１、第２のプロジェクター２２が設けられていることとする。また、各プロジェクター２１，２２は、投写画像を形成するための画像形成素子をそれぞれ有している。画像形成素子としては、液晶ライトバルブやＤＭＤ（デジタルミラーデバイス）等を用いることができる。ここでは、画像形成素子として液晶ライトバルブを有するものとする。

液晶ライトバルブは、例えば図２に示すように、不図示の画素電極、共通電極、配向膜等を有する一対の基板２０１，２０２、およびシール材２０３に囲まれた空間に封止された液晶層２０４を有している。一対の基板２０１，２０２の液晶層２０４とは反対側には、偏光素子２０５，２０６が直交ニコル配置または平行ニコル配置で設けられている。

第１のプロジェクター２１と第２のプロジェクター２２とは、互いに振動方向が直交する直線偏光を射出して投写画像を形成するように設計されている。すなわち、第１のプロジェクター２１が有する液晶ライトバルブは、透過光（画像光）がｓ偏光となるように偏光素子が設けられており、第２のプロジェクター２２が有する液晶ライトバルブは、透過光（画像光）がｐ偏光となるように偏光素子が設けられている。もちろん第１のプロジェクター２１がｐ偏光、第２のプロジェクター２２がｓ偏光を射出することとしてもかまわない。

第１のプロジェクター２１は、画像処理装置３から入力された画像データに基づいて、第１投写画像ＰＡを被投写面Ｓ上に表示する。また、第２のプロジェクター２２は、画像処理装置３から入力された画像データに基づいて、第２投写画像ＰＢを被投写面Ｓ上に表示する。

第１のプロジェクター２１が有する液晶ライトバルブからの画像光はｓ偏光であるため、第１投写画像ＰＡを形成する画像光はｓ偏光である。一方、第２のプロジェクター２２が有する液晶ライトバルブからの画像光はｐ偏光であるため、第２投写画像ＰＢを形成する画像光はｐ偏光である。聴講者Ｘ１には、第１投写画像ＰＡと第２投写画像ＰＢとが重なった１つの投写画像Ｐとして認識される。

画像処理装置３は、信号源９から入力される画像データから、各プロジェクターが投写表示する画像ＰＡ及びＰＢに対応した画像データを作成する。第１，第２のプロジェクター２１，２２は、画像処理装置３から入力された画像データに基づいて、被投写面Ｓ上に画像を表示する。

すなわち、画像処理装置３は、第１投写画像ＰＡを示す画像データを第１のプロジェクター２１に出力する。同様に、画像処理装置３は、第２投写画像ＰＢを示す画像データを第２のプロジェクター２２に出力する。

分光メガネ４は、発表者Ｘ２が装着するメガネ状の装置であり、本体４１の両眼に対応する部分に、ｐ偏光を透過させる偏光レンズ４２が設けられている。すなわち、分光メガネ４を装着し、偏光レンズ４２を介して投写画像Ｐを観察すると、ｓ偏光の画像光で形成された第１投写画像ＰＡは偏光レンズ４２で遮られ、ｐ偏光の画像光で形成された第２投写画像ＰＢのみが偏光レンズ４２を透過する。したがって、分光メガネ４を装着する発表者Ｘ２には、第２投写画像ＰＢのみが認識されることとなる。

次に、図４，５を用いて、本実施形態の画像表示システム１Ａで投写表示する第１投写画像ＰＡおよび第２投写画像ＰＢについて説明する。

図４は、画像処理装置３に入力される画像データが示す画像を説明する説明図である。図４（ａ）は、聴講者Ｘ１が観察する投写画像（新たな投写画像）Ｐ、図４（ｂ）は、発表者Ｘ２が観察する画像（第２投写画像）ＰＢの例を示す図である。第２投写画像ＰＢは、投写画像Ｐにコメントや時間表示などの付加画像ＡＤが加えられた画像となっている。画像処理装置３には、これら投写画像Ｐを示す第１画像データＤ１および第２投写画像ＰＢを示す第２画像データＤ２が入力される。

図５は、画像処理装置３における画像処理を説明する説明図である。画像処理装置３では、入力される第１画像データＤ１および第２画像データＤ２から第１のプロジェクター２１、第２のプロジェクター２２に入力する投写画像データを作成する。

具体的には、画像処理装置３において、第１画像データＤ１と第２画像データＤ２との差分データを算出し、付加画像ＡＤ１の反転画像である付加画像（第１部分像）ＡＤ２のみからなる第３画像データ（第１部分像データ）Ｄ３を算出する。算出にあたっては、各画像データに含まれるＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の各成分について算出し、画像データ全体についての算出を行う。

このように得られる第３画像データＤ３が示す付加画像ＡＤ２は、投写画像Ｐにおいて付加画像ＡＤ１と対応する部分の画像となっている。したがって、第３画像データＤ３が示す画像と、第２画像データＤ２が示す画像とを重ね合わせると、付加画像ＡＤ１と付加画像ＡＤ２とが相補的に重なり合うことで、第２画像データＤ２が示す画像中の付加画像ＡＤ１が消え、全体として投写画像Ｐとなる。

このようにして得られる第３画像データＤ３および第２画像データＤ２は、それぞれ図１に示す第１のプロジェクター２１および第２のプロジェクター２２に入力され、第１のプロジェクター２１からは第３画像データＤ３に基づく第１投写画像ＰＡが、第２のプロジェクター２２からは第２画像データＤ２に基づく第２投写画像ＰＢが、それぞれ投写される。

すなわち、図１に示す画像表示システム１Ａを用いると、聴講者Ｘ１は、第１投写画像ＰＡと第２投写画像ＰＢとが重畳して表示された投写画像Ｐを観察し、発表者Ｘ２は、分光メガネ４によって分離された第２投写画像ＰＢを観察することとなる。したがって、プレゼンテーション目的で画像表示システム１Ａを用いる場合に、第２投写画像ＰＢに発表開始からの経過時間や、表示している画像の補足説明コメントなどの付加情報を含む画像を表示しておくと、発表を聴講する聴講者Ｘ１には余計な画像を見せることなく、発表者Ｘ２のみが所望の情報を得ることが可能となる。

以上のような構成の画像表示システム１Ａによれば、使用者と使用者以外の人との間で、見える画像を異ならせることができる画像表示システムを提供することが可能となる。

また、以上のような構成の画像処理装置３によれば、差分データに基づいて付加画像ＡＤ１のみを抽出することができるため、２つの投写画像において付加画像ＡＤ１と対応する部分の明度を、相補的に異ならせた２つの投写画像データを作成することができる。さらに、以上のような画像処理方法では、確実に付加画像ＡＤ１と対応する部分の明度を、相補的に異ならせた２つの投写画像データを作成することができる。

（変形例）
また、本実施形態で示した画像処理装置３における画像処理は一例であって、他の画像処理に基づき第１のプロジェクター２１、第２のプロジェクター２２から投写する画像の画像データを算出することもできる。図６，７は、画像処理装置３における画像処理の変形例を示す説明図である。

（変形例１）
図６に示すように、画像処理装置３において図５で示した処理と同様にして第２画像データＤ２、第３画像データＤ３を算出した後、これらの画像データに対して更に画像処理を行う。

まず、投写画像Ｐの最小輝度を０、最大輝度を１とし、投写画像Ｐ内の像を明るさ０〜１の範囲内で表示することとする。そして、第２画像データＤ２から付加画像ＡＤ１を除いた部分の像（第２部分像）を抽出し、当該第２部分像の明るさを所定の明るさＬｂｋから１までの範囲（Ｌｂｋ〜１）に圧縮して再現した像と、付加画像ＡＤ２を示す第３画像データＤ３との和を第４画像データＤ４として算出する。

また、第２部分像の明るさを０から所定の明るさＬｂｋまでの範囲（０〜Ｌｂｋ）に圧縮して再現した像と、第２画像データＤ２における付加画像ＡＤ１を示す画像データとの和を第５画像データＤ５として算出する。

具体的には、投写画像Ｐを示す第１画像データＤ１における任意の画素の明度（階調値）をImage1(x,y)、第２画像データＤ２における任意の画素の明度をImage2(x,y)、第４画像データＤ４において対応する画素の明度をImage_PJ1(x,y)、第５画像データＤ５において対応する画素の明度をImage_PJ2(x,y)とした場合に、以下の式（１）（２）で示される関係を満たすように、各画像データを算出する。
Image_PJ2(x,y)＝Lbk×Image2(x,y) …（１）
Image_PJ1(x,y)＝(1-Lbk)×Image1(x,y)＋Lbk−Image_PJ2(x,y) …（２）

このようにして得られた第４画像データＤ４は、図１に示す第１のプロジェクター２１に、第５画像データＤ５は第２のプロジェクター２２に、それぞれ入力され、第１のプロジェクター２１からは第４画像データＤ４に基づく第１投写画像ＰＡが、第２のプロジェクター２２からは第５画像データＤ５に基づく第２投写画像ＰＢが、それぞれ投写される。

（変形例２）
図６では、第２画像データＤ２から付加画像ＡＤ１を除いた像である第２部分像の明るさを変化させたが、付加画像ＡＤ１，ＡＤ２の明るさを変化させることとしても良い。

図７に示すように、画像処理装置３において図５で示した処理と同様にして第２画像データＤ２、第３画像データＤ３を算出した後、投写画像Ｐの最小輝度を０、最大輝度を１とする。そして、第３画像データＤ３が示す付加画像ＡＤ２の明るさを、Ｌｂｋ〜１の範囲に圧縮して再現した像（付加画像ＡＤ３）を示す画像データを第６画像データＤ６として算出する。

同様に、第２画像データＤ２が示す画像のうち付加画像ＡＤ１の明るさを０〜Ｌｂｋの範囲に圧縮して再現した像（付加画像ＡＤ４）を示す画像データを第７画像データＤ７として算出する。

具体的には、投写画像Ｐを示す第１画像データＤ１における任意の画素の明度（階調値）をImage1(x,y)、第２画像データＤ２における任意の画素の明度をImage2(x,y)、第６画像データＤ６において対応する画素の明度をImage_PJ1(x,y)、第７画像データＤ７において対応する画素の明度をImage_PJ2(x,y)とした場合に、以下の式（３）（４）で示される関係を満たすように、各画像データを算出する。
Image_PJ1(x,y)＝｛(1-Lbk)×Image1(x,y)＋Lbk｝×｛1−Image_PJ2(x,y)｝ …（３）
Image_PJ2(x,y)＝｛(1-Lbk)×Image1(x,y)＋Lbk｝×Image_PJ2(x,y)｝ …（４）

このようにして得られた第６画像データＤ６は、図１に示す第１のプロジェクター２１に、第７画像データＤ７は第２のプロジェクター２２に、それぞれ入力され、第１のプロジェクター２１からは第６画像データＤ６に基づく第１投写画像ＰＡが、第２のプロジェクター２２からは第７画像データＤ７に基づく第２投写画像ＰＢが、それぞれ投写される。

このようにして得られた画像データであっても、本実施形態の画像表示システム１Ａにおいて用いることで、使用者と使用者以外の人との間で、見える画像を異ならせることができる。

［第２実施形態］
図８〜１０は、本発明の第２実施形態に係る画像表示システム１Ｂの説明図である。本実施形態の画像表示システム１Ｂは、第１実施形態の画像表示システム１Ａと一部共通している。異なるのは主として、分光メガネ（画像分離手段）５が偏光を利用して分光するものではなく液晶シャッターを利用したものであることと、第１投写画像ＰＡ，ＰＢを時分割で表示することである。したがって、本実施形態において第１実施形態と共通する構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。

図８は画像表示システム１Ｂの全体構成を示す概略図であり、図１に対応する図である。図に示すように、発表者Ｘ２は、分光メガネ５を装着して投写画像Ｐを見ることとしている。

画像表示システム１Ｂは、第１投写画像ＰＡ，ＰＢを所定のタイミングで交互に表示する。この第１投写画像ＰＡ，ＰＢの切替のタイミングは人間の目では認識出来ない速さであるため、聴講者Ｘ１には、被投写面Ｓに投写された第１投写画像ＰＡ，ＰＢは重畳する投写画像Ｐとして認識される。また画像処理装置３は、第１投写画像ＰＡ，ＰＢの切替のタイミングを分光メガネ５に向けて発信するタイミング信号発信部（発信部）３１を有している。

図９に示すように、分光メガネ５は、発表者Ｘ２が装着するメガネ状の装置であり、本体５１の両眼に対応する部分に、光透過および光遮断の切替を行うことが可能な液晶シャッター５２が設けられている。ここでは、電圧印加により光を遮断するノーマリーホワイトの液晶素子を用いることとする。もちろん、電圧印加により光を透過するノーマリーブラックの液晶素子を用いることもできる。

また、本体５１には、タイミング信号発信機３１から発信されたタイミング信号を受信するタイミング信号受信部（受信部）５３が形成されている。液晶シャッター５２では、受信するタイミング信号に併せて光透過と光遮断とを交互に繰り返す。

図１０は、画像表示システム１Ｂの動作を示す説明図である。図に示すように、画像表示システム１Ｂでは、画像表示において、例えば６０Ｈｚで表示する際の１フレームに対して、半分の時間でタイミング信号が供給され、プロジェクター２１，２２からはタイミング信号に応じて交互に画像表示を行っている。

このタイミング信号は画像処理装置３において形成される。形成されるタイミング信号は、プロジェクター２１，２２に入力される第１，第２投写画像データに含まれていることとしても良く、独立した信号データであっても良い。ここでは、１ピッチが１フレームの半分の長さのタイミング信号が含まれていることとしている。

また、このタイミング信号は、分光メガネ５に送信されるタイミング信号と同期している。そのため、投写表示されている画像と、分光メガネの左右シャッターの切り替えと、をズレなく行うことができる。

分光メガネ５の液晶シャッター５２では、第１のプロジェクター２１の画像表示と同期して電圧が印加され、光遮断状態となる。すなわち、分光メガネ５を装着し、液晶シャッター５２を介して投写画像Ｐを観察すると、プロジェクター２１から射出された画像光が示す第１投写画像ＰＡは液晶シャッター５２で遮られ、プロジェクター２２から射出された画像光が示す第２投写画像ＰＢのみが液晶シャッター５２を透過する。したがって、分光メガネ５を装着する発表者Ｘ２には、第２投写画像ＰＢのみが認識されることとなる。

すなわち、図８に示す画像表示システム１Ｂを用いても、聴講者Ｘ１は、第１投写画像ＰＡと第２投写画像ＰＢとが重畳して表示された投写画像Ｐを観察し、発表者Ｘ２は、分光メガネ５によって分離された第２投写画像ＰＢを観察することとなる。

このような構成の画像表示システム１Ｂによれば、第１画像形成光学系と第２画像形成光学系とが同じ構成であっても、画像投写のタイミングを異ならせることで目的とする画像を表示することができるため、汎用のプロジェクターを用いて目的とする画像表示が可能となり、システムを安価に構成することができる。

なお、本実施形態においては、２台のプロジェクター２１，２２を交互に用いて第１投写画像ＰＡと第２投写画像ＰＢとを時分割表示することとしたが、これに限らず、１台のプロジェクターで交互に投写表示することとしても良い。

また、本実施形態においては、１ピッチが１フレームの半分の長さのタイミング信号を用いることとしたが、聴講者Ｘ１には２つの投写画像ＰＡ，ＰＢが重畳した投写画像Ｐが認識され、発表者Ｘ２には第２投写画像ＰＢが認識されるだけ十分な表示時間が確保できるならば、均等に半分でなくても良い。

［第３実施形態］
図１１は、本発明の第３実施形態に係る画像表示システムが有するプロジェクター２３の説明図である。本実施形態の画像表示システムは、第１，２実施形態の画像表示システムと一部共通している。異なるのは、第１，２実施形態の画像表示システムが２つのプロジェクターを有しているのに対し、本実施形態の画像表示システムが有するプロジェクター２３は、２つの画像形成光学系（画像形成エンジン）を有し、これら２つの画像形成光学系が協働して１つの画像を表示する構成を有していることである。したがって、本実施形態において第１実施形態と共通する構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。

図１１は、本実施形態のプロジェクターの概略構成図である。本実施形態のプロジェクター２３は、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色について２組ずつ、計６組の液晶ライトバルブを備えた、いわゆる６板式のプロジェクターである。なお、以下の各図面においては、構成要素を見やすくするため、構成要素に応じて寸法の比率や縮尺を異ならせることがある。

図に示すように、プロジェクター２３は、光源から射出された光を入力される画像信号に応じて変調し、画像光を形成する２つの画像形成光学系１１２Ａ，１２Ｂと、画像形成光学系１２Ａ，１２Ｂにて形成された画像光を投写する投写光学系１３と、を備えている。

画像形成光学系１２Ａ，１２Ｂは、形成した画像光の射出方向と投写光学系１３による画像光の投写方向とが略平行となるように配置された画像形成光学系１２Ａと、形成した画像光の射出方向と投写光学系１３による画像光の投写方向とが略直交するように配置された画像形成光学系１２Ｂと、で構成されている。各画像形成光学系１２Ａ，１２Ｂは、照明光学系１４と、色分離光学系１５と、リレー光学系１６と、電気光学装置１７Ａ，１７Ｂと、を備えている。

照明光学系１４は、光源１９から射出された光を被照明領域で結像させるものであり、光源１９と、第１レンズアレイ１１１と、第２レンズアレイ１１２と、重畳レンズ１１３と、を備えている。光源１９は、図示は省略するが、放射状の光線を射出する光源ランプと、光源ランプから射出された放射光を反射して所定位置に収束させるリフレクターと、リフレクターによって収束される光を照明光軸Ａに対して平行化する平行化凹レンズとを備えている。

第１レンズアレイ１１１と第２レンズアレイ１１２とは、互いに対応する小レンズがマトリクス状に配列された構成を有しており、第１レンズアレイ１１１は、光源１９から入射した光を複数の部分光に分割して、第２レンズアレイ１１２の近傍に結像させる。また、第２レンズアレイ１１２は、光路の後段に位置する重畳レンズ１１３とともに、第１レンズアレイ１１１の各小レンズから射出された像を、後述する電気光学装置１７Ａ，１７Ｂの液晶パネルの画像形成領域に結像させる。

なお、第２レンズアレイ１１２から射出した各部分光は、第２レンズアレイ１１２と、重畳レンズ１１３との間に配置される偏光変換素子（図示略）によって略１種類の偏光方向を有する直線偏光に変換される。また、画像形成光学系１１２Ａにおける偏光変換素子によって変換される直線偏光と、画像形成光学系１１２Ｂにおける偏光変換素子によって変換される直線偏光とは、互いに異なる種類の偏光方向を有する直線偏光となっている。

色分離光学系１５は、２枚のダイクロイックミラー１１５，１１６と、反射ミラー１１７と、を備えており、ダイクロイックミラー１１５，１１６によって、照明光学系１４から射出された複数の部分光を赤色光（Ｒ光）、緑色光（Ｇ光）、青色光（Ｂ光）の３色の色光に分離する機能を有している。リレー光学系１６は、入射側レンズ１１９、リレーレンズ１２０、および反射ミラー１２１，１２２を備えており、色分離光学系１５で分離され、他の色光に比べて光路の長い青色光を青色光用の液晶ライトバルブ１２４Ｂまで導く機能を有している。

この際、色分離光学系１５のダイクロイックミラー１１５では、照明光学系１４から射出された光のうちの赤色光成分が透過する一方、緑色光成分と青色光成分とが反射する。ダイクロイックミラー１１５を透過した赤色光は、反射ミラー１１７で反射し、フィールドレンズ１２５を通って赤色光用の液晶ライトバルブ１２４Ｒに到達する。このフィールドレンズ１２５は、第２レンズアレイ１１２から射出された各部分光をその中心軸（主光線）に対して平行な光に変換するものである。緑色光用の液晶ライトバルブ１２４Ｇおよび液晶ライトバルブ１２４Ｂの光入射側に設けられたフィールドレンズ１２５も同様である。

ダイクロイックミラー１１５で反射した緑色光と青色光のうち、緑色光はダイクロイックミラー１１６によって反射し、フィールドレンズ１２５を通って液晶ライトバルブ１２４Ｇに到達する。一方、青色光はダイクロイックミラー１１６を透過してリレー光学系１６を通り、さらにフィールドレンズ１２５を通って液晶ライトバルブ１２４Ｂに到達する。

電気光学装置１７Ａ，１７Ｂは、入射した光を画像信号に応じて変調して画像光を形成するものであり、形成した画像光の射出方向と投写光学系１３による画像光の投写方向とが略平行となるように配置された電気光学装置１７Ａと、形成した画像光の射出方向と投写光学系１３による画像光の投写方向とが略直交するように配置された電気光学装置１７Ｂと、で構成されている。

これら各電気光学装置１７Ａ，１７Ｂは、３つの液晶ライトバルブと、各液晶ライトバルブ１２４Ｒ，１２４Ｇ，１２４Ｂの光入射側に配置される入射側偏光板（図示略）と、各液晶ライトバルブの光射出側に配置される射出側偏光板（図示略）と、クロスダイクロイックプリズム１２６（色合成光学系）と、を備えている。

入射側偏光板は、色分離光学系１５で分離された各色光のうち、偏光変換素子で揃えられた偏光方向と略同一の偏光方向を有する偏光のみ透過させ、その他の光を吸収する。光変調素子としての液晶ライトバルブ１２４Ｒ，１２４Ｇ，１２４Ｂは入力される画像信号に応じて液晶パネル内の液晶の配向状態が制御されることで、入射側偏光板から入射された偏光の偏光方向を変調する。射出側偏光板は、液晶パネルを介して射出された光のうち、一定方向の偏光（例えば、入射側偏光板における光の透過軸と直交する偏光軸を有する光）を透過し、その他の光を吸収する。

色合成光学系としてのクロスダイクロイックプリズム１２６は、各射出側偏光板から射出された各色光を合成して画像光を形成する。このクロスダイクロイックプリズム１２６は、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状を有し、直角プリズム同士を貼り合わせた界面には、２つの誘電体多層膜が形成されている。これら誘電体多層膜は、液晶ライトバルブ１２４Ｇから射出された緑色光を透過し、液晶ライトバルブ１２４Ｒ，１２４Ｂから射出された赤色光および青色光を反射する。これにより、赤色光、緑色光および青色光が合成された画像光（カラー画像）が形成される。

投写光学系１３は、偏光ビームスプリッター（Polarized Beam Splitter, 以下、ＰＢＳと略記する）１３１と、投写レンズ１３２と、を備えている。ＰＢＳ１３１は、２つの直角プリズムを貼り合わせて構成され、各直角プリズムを貼り合わせた界面に形成された誘電体偏光膜にて一方の偏光方向の光を透過させ、他方の偏光方向の光を反射させる。本実施形態では、画像形成光学系１１２Ａから射出される画像光は誘電体偏光膜を透過し、画像形成光学系１１２Ｂから射出される画像光は誘電体偏光膜で反射されて、それぞれ投写レンズ１３２に導かれる。投写レンズ１３２は、筒状の鏡筒（図示略）内に複数のレンズが収納された組レンズとして構成され、ＰＢＳ１３１から射出される画像光をスクリーン等の被投写面Ｓに拡大投写する。

以上のような構成のプロジェクター２３を有する画像表示システムによれば、用いるプロジェクターが１台で済むため、装置構成を簡略化することができるとともに、第１投写画像と第２投写画像とを重畳して投写表示することが容易となる。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記実施形態では、偏光を用いた分離方式、または時分割で液晶シャッターを駆動させる分離方式について説明を行ったが、分離方式はこれに限らない。他にも、第１のプロジェクター２１と第２のプロジェクター２２で、それぞれ形成する画像光に含まれるＲ光、Ｇ光、Ｂ光の波長を異ならせ、レンズ部分にいずれか一方（例えば第２のプロジェクター２２）から射出される画像光に含まれる波長の光のみを選択的に透過させる波長選択フィルターを有する分光メガネを用いる分離方式（アナグリフ方式）を採用することとしても良い。

また、上記実施形態では、プレゼンテーションの場面において本発明の画像表示システムを用いることとして説明したが、用途はこれに限らない。例えば、店頭において広告を投写表示する電子看板（デジタルサイネージ）において用いると、一般の人には広告内容が見えるように第１投写画像と第２投写画像とを重畳させて投写し、メンテナンスを行う者には第２投写画像が示す、使用時間や内部温度などの機器情報を表示させることとして、広告内容の邪魔にならずに、必要な情報を表示させることができる。

１Ａ，１Ｂ…画像表示システム、３…画像処理装置、４，５…分光メガネ（画像分離手段）、１２Ａ…第１画像形成光学系（画像形成光学系）、１２Ｂ…第２画像形成光学系（画像形成光学系）、１３…投写光学系、２３…プロジェクター、３１…タイミング信号発信部（発信部）、４２…偏光レンズ（偏光素子）、５２…液晶シャッター、５３…タイミング信号受信部（受信部）、ＡＤ…付加画像、ＡＤ１〜ＡＤ４…付加画像と対応する部分、Ｐ…投写画像（新たな投写画像）、ＰＡ…第１投写画像、ＰＢ…第２投写画像、Ｓ…被投写面、

Claims (9)

1. 画像形成光学系で形成された第１投写画像および第２投写画像を被投写面上で重畳させて投写することにより、１つの新たな投写画像を表示する画像表示システムに入力される、前記第１投写画像および前記第２投写画像を示す投写画像データを作成する画像処理装置であって、
   前記新たな投写画像として表示すべき画像である第１画像を示す第１画像データと、前記第１画像の一部の明度を下げ、明度を下げた部分で前記第１画像上に付加情報を示す付加画像を描いた画像である第２画像を示す第２画像データと、の差分データを算出し、
   前記差分データと前記第１画像データとに基づいて、前記第１投写画像および前記第２投写画像において前記付加画像と対応する部分の明度を合計した明度が、前記第１画像において前記付加画像と対応する部分である第１部分像の明度と同じ明度となるように、前記第１投写画像および前記第２投写画像において前記付加画像と対応する部分の明度を相補的に異ならせ、前記投写画像データを作成することを特徴とする画像処理装置。
2. 前記第１画像における前記第１部分像を除く部分を第２部分像とし、
   前記第１投写画像および前記第２投写画像において、前記第２部分像と対応する部分の明度を合計した明度が、前記第２部分像の明度と同じ明度となるように、前記第１投写画像および前記第２投写画像において前記第２部分像と対応する部分の明度を相補的に異ならせ、前記投写画像データを作成することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記差分データと前記第２画像データとを、前記第１投写画像を示す第１投写画像データ、および前記第２投写画像を示す第２投写画像データとすることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の画像処理装置と、
   前記画像処理装置から供給される投写画像データに基づいて、前記第１投写画像および前記第２投写画像を形成する画像形成光学系と、
   前記第１投写画像と前記第２投写画像とを、被投写面上に重畳させて前記新たな投写画像を表示する投写光学系と、
   前記新たな投写画像を観察する際に、前記被投写面上に投写された前記第１投写画像と前記第２投写画像とのうち、いずれか一方の投写画像を選択的に透過させ、使用者に前記一方の投写画像のみを認識させる画像分離手段と、を有することを特徴とする画像表示システム。
5. 前記画像形成光学系は、前記第１投写画像を形成する第１画像形成光学系と、前記第２投写画像を形成する第２画像形成光学系と、を有し、
   前記画像分離手段は、ｓ偏光またはｐ偏光のいずれか一方の直線偏光のみを透過する偏光素子が、使用者の目に対応する位置に設けられた分光メガネであり、
   前記第１画像形成光学系は、前記分光メガネの前記偏光素子を透過する直線偏光で、前記第１投写画像を示す画像光を形成し、
   前記第２画像形成光学系は、前記分光メガネの前記偏光素子に遮断される直線偏光で、前記第２投写画像を示す画像光を形成することを特徴とする請求項４に記載の画像表示システム。
6. 前記画像分離手段は、光を透過させる状態と遮断する状態とを印加電圧に応じて交互に繰り返す液晶シャッターが、使用者の目に対応する位置に設けられた分光メガネであり、
   前記第１投写画像を示す画像光が、前記分光メガネの前記液晶シャッターが光を透過する期間に同期して投写され、
   前記第２投写画像を示す画像光が、前記分光メガネの前記液晶シャッターが光を遮断する期間に同期して投写されることを特徴とする請求項４に記載の画像表示システム。
7. 前記画像処理装置は、前記第１投写画像と前記第２投写画像との表示切替に対応するタイミング信号を発信する発信部を有し、
   前記分光メガネは、前記タイミング信号を受信する受信部を有することを特徴とする請求項６に記載の画像表示システム。
8. 前記第１投写画像を形成する第１画像形成光学系と、前記第２投写画像を形成する第２画像形成光学系と、前記第１投写画像と前記第２投写画像とを、前記被投写面上で重畳するように投写する投写光学系とを備えるプロジェクターを有することを特徴とする請求項５から７のいずれか１項に記載の画像表示システム。
9. 画像形成光学系で形成された第１投写画像および第２投写画像を、被投写面上に重畳させながら投写することにより、１つの新たな投写画像を表示する画像表示システムに入力される、前記第１投写画像および前記第２投写画像を示す投写画像データを作成する画像処理方法であって、
   前記新たな投写画像として表示すべき画像である第１画像を示す第１画像データと、前記第１画像の一部の明度を下げ、明度を下げた部分で前記第１画像上に付加情報を示す付加画像を描いた画像である第２画像を示す第２画像データと、の差分データを算出し、
   前記差分データと前記第１画像データとに基づいて、前記第１投写画像および前記第２投写画像において前記付加画像と対応する部分の明度を合計した明度が、前記第１画像において前記付加画像と対応する部分である第１部分像の明度と同じ明度となるように、前記第１投写画像および前記第２投写画像において前記付加画像と対応する部分の明度を相補的に異ならせて前記投写画像データを作成することを特徴とする画像処理方法。