JP4480358B2 - 投写型表示装置 - Google Patents

Description

本発明はプレゼンテーションデータや映画などの動画データの表示を行うための投写型表示装置に関し、特に著作権保護機能を備えた投写型表示装置に関する。

スクリーンに対して画像光を照射してスクリーン上に画像を表示させるプロジェクタはその性能や手軽さから、あるいはコンピュータなどのデジタル機器との整合性のよさなどから、電子プレゼンテーション用あるいは映画鑑賞として幅広く普及してきた。さらに、自宅におけるホームシアターの中核機器としても認知されている。ところで、近年では映画ソフトにおける海賊版の存在が問題となっている。海賊版とは、映画やプレゼンテーションデータ等の著作物の違法複製物をいう。これらの海賊版が流通すると、著作権者等の利益が失われ、健全な文化的創作活動の障害や企業秘密の漏洩など大きな問題となる。さらに近年の情報技術の発展により海賊版はデジタル化され、パソコンで容易に大量製作し、またインターネットを介して簡単に全世界流通させることができるので非常に大きな脅威である。このため、著作権者の権利を保護するための仕組みがいろいろと提案されてきた。たとえば、画像ファイルなどの著作権保護を目的とした技術には、電子透かし技術やコピーガード技術など画像ファイル自体に細工を行う技術がある。

この技術は非常に優れているが、プロジェクタなどで投写した画像やＣＲＴ上に表示された画像データを、デジタルビデオカメラやデジタルカメラ、あるいは、携帯電話に内蔵されたＣＣＤカメラなどにより、映し出されている画像を撮影されてしまう場合（盗撮）には、いかに頑丈な電子透かし技術やコピーガード技術が適用されていても、スクリーン上に映し出されている画像自体を録画されてしまっては、先の複製防止技術は役に立たない。そのため、特許文献１では、スクリーンに投写された画像の上に重ねて赤外線プロジェクタにより赤外線で画像（以下、赤外画像と称する）を投写し、これによりスクリーンに投写された画像をデジタルビデオやデジタルカメラによって撮像した場合でも、撮像した画像中に赤外画像が写し込まれるようにした技術が提案されている。この特許文献１の技術によれば、所望の画像を投写すれば、投写された画像中に赤外画像が重ねて投写されることになるため、投写画像を盗撮しても当該撮像した画像が違法なコピーであることが直ちに判明できるとともに、画像自体の品質が低下されるため商品価値が低下されることになる。

また、特許文献２の技術では、スクリーンの反射率が低い場合には、スクリーンに投写した赤外線の反射光量が少なくなり、盗撮した画像中における赤外画像が目立たなくなることを防止するために、赤外画像を視聴者側に向けて投射して、盗撮するカメラ等に対して赤外画像を直接的に入射させるように配設した技術が提案されている。
米国特許第６０１８３７４号明細書 特開２００２−３４１４４９号公報

このようにスクリーンに投写する画像に赤外線画像を重畳させる技術はＣＣＤ撮像装置等による盗撮に対して有効であるが、特許文献１の技術では、本来の画像を投写するプロジェクタとは別に赤外線画像を投写するプロジェクタが必要であり、少なくとも２台のプロジェクタが必要で、さらに、本画像の上に赤外画像を重ねることが必須となる。また、特許文献２の技術においても視聴者側に向けて赤外線を投射するためのプロジェクタ等が必要となる。このように、特許文献１，２の技術では次に述べるような３つの問題が生じている。

第一の問題は、赤外画像を投写するプロジェクタの作製の問題である。プロジェクタには、ブラウン管式、液晶方式、ＤＭＤ（デジタルマイクロミラー）方式の３種類がある。ブラウン管式では加速した電子を蛍光体に衝突させて蛍光体が発光する現象を利用している。よって、ブラウン管式のプロジェクタにより赤外画像を投写するためには、赤外線を放射するブラウン管が必要であるが実現性に問題がある。また、液晶方式やＤＭＤ方式のプロジェクタにおいては、プロジェクタの信頼性を確保するために、光源から発せられる光束中から赤外線や紫外線を除去して使用している。赤外線には発熱作用があるので、赤外線を含んだ光が液晶パネルやＤＭＤのような表示デバイスに照射されると、その表示デバイスやその周辺に配置されている部品の温度が高くなってしまう。その結果、部品寿命を著しく低下させることになってしまうので、従来の液晶方式やＤＭＤ方式のプロジェクタで赤外画像を投写することは極めてリスクが高く問題である。

第二の問題は、本画像の上に赤外画像を重ねる方法が極めて不便なことである。赤外画像は人間は認知できないので、目視によって赤外画像を本画像の上に重ねるように赤外画像の投写位置を調整することはできない。そのため、赤外線を映し出すことができるカメラなどを用いて確認しなければならなく設置の手間がかかり問題であった。

第三の問題は、２台のプロジェクタを用いることになり携帯性に欠けることである。プレゼンテーションなどでプロジェクタを使用する場合、異なる場所に移動してプレゼンテーションを行う度に、プロジェクター２台と赤外線カメラを持ち歩き、さらに、設置の度に赤外カメラで赤外画像の位置合わせを行い必要があり、この技術では携帯性は全く考慮されておらず問題であった。

本発明の目的は、著作権保護を図るために投写画像に赤外画像を重畳することを可能にした簡便かつ携帯性に優れた投写型表示装置を提供することにある。

本発明は、スクリーンに画像を投写する投写型表示装置において、スクリーンに投写された投写画像に重畳して赤外線を投写する赤外線投写機構を一体に備え、赤外線投写機構の光源として赤外線半導体レーザを用い、赤外線半導体レーザから出射される赤外線はブルーミング現象やスミア現象が生じる程度に高輝度であり、赤外線投写機構は、画像上で赤外線を走査させるための走査機構を備えることが好ましい。

以上説明したように本発明は、著作権保護のために投写画像に重畳させる赤外線を投写する赤外線投写機構をプロジェクタと一体的に構成しているので、簡便かつ携帯性に優れた高度な著作権保護機能を有する投写型表示装置が提供される。また、赤外線投写機構の光源としての赤外線半導体レーザからはブルーミング現象やスミア現象が生じる程度に高輝度の赤外線を出射し、かつ走査機構により画像上で赤外線を走査するので、無断撮影した画像に赤外線の軌跡の太い画像が重畳され、あるいは赤外線スポットに尾を引いた画像が重畳されることになり著作権保護の効果を高めることができる。

本発明においては、赤外線投写機構の光源として赤外線半導体レーザを用いることが好ましい。あるいは、赤外線投写機構の光源として赤外線ＬＥＤを用いる。また、赤外線投写機構は画像上で前記赤外線を走査させるための走査機構を備えることが好ましい。さらに、赤外線は連続光、あるいは不連続光とすることが好ましい。

次に、本発明の実施例を図面を参照して説明する。図１は本発明の投写型表示装置の実施例１の外観斜視図、図２はその内部構成を示す模式的な構成図である。投写型表示装置は、ここではＤＭＤ方式のプロジェクタとして構成されており、当該プロジェクタ１はケーシング２内に構築されている。すなわち、超高圧水銀ランプ等で構成される光源１１から出射された白色光は反射鏡１２によって反射され、集光レンズ１３によって集光されて石英等からなるインテグレータロッド１４の入射端面に焦点を結び、インテグレータロッド１４内に入射される。前記インテグレータロッド１４に入射された光は、カラーホイール１５に入射され、透過されたときに時分割で赤、緑、青の色分解が行われ、それぞれの色に分解された赤、緑、青の色光が集光レンズ１６により全反射プリズム１７に入射される。全反射プリズム１７に入射した各色光は全反射されてＤＭＤパネル１８に到達する。ＤＭＤパネル１８に入射した光はＤＭＤパネル１８に与えられた画像信号に応じて変調され、画像を表す光（投写光）として再び全反射プリズム１７を通って投写レンズ１９に向かい、この投写レンズ１９によって結像が行われ、結像された画像ＶがスクリーンＳに表示される。

前記ケーシング２内の上部には、赤外線投写機構３が一体的に内装されている。この赤外線投写機構３では、赤外線半導体レーザ２１（λ=780nm、出力20mW）で発光された赤外線ＩＲはコリメータレンズ２２で平行光に整形され、ポリゴンミラー２３に入射される。ポリゴンミラー２３は周面に５つの反射面を有しており、ポリゴンミラー２３自体は12000rpmで回転されている。そのため、ポリゴンミラー２３が回転することによりし、ポリゴンミラー２３に入射されて各反射面で反射される赤外光ＩＲの方向は、当該反射面の回転に伴ってポリゴンミラー２３の回転方向に沿って変化されることになる。そして、このポリゴンミラー２３で反射された赤外線ＩＲは投写レンズ２４によってスクリーンＳに直線走査された状態で投写されるため、プロジェクタ１によってスクリーンＳに投写されている本来の画像に当該赤外線ＩＲが直線状に重畳されることになる。ここで、前記赤外線投写機構３の投写レンズ２３は、プロジェクタ１を構成している投写レンズ１９と共に前記ケーシング２の前面に並んで配置されており、両投写レンズ１９，２４の光軸は同一方向に向けて設定されている。

以上の構成のプロジェクタ１によれば、所望の画像をスクリーンＳに投写するのと同時に赤外線投写機構３を駆動させる。赤外線投写機構３は前述のように赤外線半導体レーザ２１から出射された赤外線をポリゴンミラー２３によって走査して投写レンズ２４によりスクリーンＳ上に投写しているので、スクリーンＳに投写された所望の投写画像Ｖには赤外線ＩＲが直線上に重畳されることになる。ここで、プロジェクタ１により投写される投写画像Ｖには可視光が用いられており、可視光とは波長が400nm から800nm までの光のことであり、人間の眼で認知できる光のことをいう。また、赤外線は可視光よりも波長が長い光を表し人間の眼では認知できない。そのため、人間がスクリーンに投写された投写画像を観察している場合でも、当該画像に重畳されている赤外線は認知されないため、画像の観察には何ら支障が生じない。

一方、スクリーンＳに投写された画像ＶをＣＣＤカメラ等によって盗撮すると、代表的なＣＣＤ撮像素子の分光感度は、カラー用ＣＣＤ素子でも白黒用ＣＣＤ素子でも赤外領域まで感度があるため、可視光により構成される画像Ｖを撮像すると同時に当該画像に重畳されている赤外線ＩＲを撮像してしまうことになる。ここで、スクリーンに投写される赤外線ＩＲの光軸方向は時間と共に変化するようになっており、スクリーンＳに投写されている画像Ｖ上の一点だけでなく線状に走査されるため、盗撮した画像の広い範囲にわたって赤外線ＩＲが撮像されることになる。したがって、盗撮した画像Ｖを表示すると、撮像した画像中に赤外線に対応する白あるいは赤色等の線が表示されることになり、これにより表示している画像が盗撮したものであることが直ちに判明できることになり、これにより盗撮した画像が商品として出回ることを未然に防止し、著作権を保護することが可能になる。

なお、この実施例１の赤外線投写機構３では、ポリゴンミラー２３を前記した回転速度で回転駆動すると、ポリゴンミラー２３の反射面が切り替わる周期は１ミリ秒となり、赤外線ＩＲは画像Ｖの表示領域の大部分にわたって走査しているので、1/1000秒の高速シャッターで写真盗撮された場合でも盗撮された画像には赤外線ＩＲの痕跡が必ず残ることになり、著作権を保護できる。

図３（ａ）は前記実施例１の投写型表示装置、プロジェクタ１による、投写画像Ｖと赤外線ＩＲの関係の具体例を示す図である。投写画像ＶがスクリーンＳ上に投写されており、この投写画像Ｖは可視光であるので人間は認知できる。この投写画像Ｖ上に赤外線ＩＲの軌跡が画面向かって左上から右下にかけて重畳されている。前述したようにポリゴンミラー２３による赤外線の走査によって、赤外線ＩＲの軌跡は画面左上を始点とし、始点からら右下方向に連続的に移動し、画面右下の終点に達すると始点に戻り、画面右下方向に向かって同じ動作を繰り返す。この投写画像Ｖに重畳されている赤外線ＩＲの軌跡は、人間には認知されない（図中は説明のため認知できるように記載した）。

この投写画像ＶをＣＣＤ撮像素子を備えるデジタルビデオカメラで撮影すると、図３（ｂ）に示すように幅が広い赤外線の軌跡ＩＲ’が画像Ｖに重畳された画像が得られてしまう。これはデジタルビデオカメラのＣＣＤ撮像素子の感度分光特性が赤外領域まであるので、人間が認知できない赤外線までも感知しているからである。さらに、特徴的なことは、赤外線の軌跡ＩＲ’がより太く（広い領域で）撮影されているため投写画像Ｖの認識がより困難になっている。つまり、投写画像の無断撮影などの著作権侵害行為に対し、より強い著作権保護効果を有していることが分かる。赤外線の軌跡がより太くなった理由は、赤外線の光源に赤外線半導体レーザを用いて高輝度の赤外線を本画像に重畳したため、デジタルビデオカメラのＣＣＤ撮像素子が飽和し、ブルーミング現象が生じたからである。

図４（ａ）は投写画像と赤外線の異なる例の関係を示した図である。投写画像ＶがスクリーンＳ上に投写されており、この投写画像Ｖは可視光であるので人間は認知できる。この投写画像上に赤外線スポットＩＲＰが重畳されている。この赤外線スポットＩＲＰは静止しているが、これは赤外線投写機構３のポリゴンミラー２３を所定の回転角度位置で停止させ、静止しているポリゴンミラー２３に赤外線半導体レーザ２１からの赤外線を入射させ、その反射光をスクリーンＳ上に投写している結果である。この投写画像Ｖに重畳されている赤外線スポットＩＲＰは人間には認知されないが、デジタルビデオカメラで撮影すると、図４（ｂ）に示すように上下に尾を引いた赤外線スポットＩＲＰ’が本画像Ｖに重畳された画像が得られてしまう。赤外線スポットが上下に尾を引いた理由は、赤外線の光源に赤外線半導体レーザを用いて高輝度の赤外線を本画像に重畳したため、デジタルビデオカメラのＣＣＤ撮像素子にスミア現象が生じたからである。

このようなブルーミング現象もスミア現象も、撮影対象に高輝度の点光源（例えば、太陽など）がある場合に生じやすい。これを利用して赤外線の光源として赤外線半導体レーザを用いると、高輝度の赤外線が得られるのでブルーミング現象やスミア現象を意図的に生じさせ易いと言う利点がある。因みに、赤外線投写機構において投写する赤外線の輝度が低い場合には赤外線カットフィルタを用いて盗撮を行うと赤外線が除去されてしまう可能性が高いが、前記実施形態のように赤外線の光源として赤外線半導体レーザを用いた場合には、当該光源による赤外線の軌跡はブルーミングやスミアが生じる程度に高輝度であり、さらに、可視光に近い波長の赤外線（例えば、λ＝760nm ）を容易に選択できるので、赤外線カットフィルタの影響を受け難くなり、盗撮による著作権保護の効果を高めることが可能になる。

なお、赤外線半導体レーザの代わりに、赤外線ＬＥＤを用いてもよい。この場合、赤外線半導体レーザよりも輝度が低いので、著作権保護機能としては劣る場合もあるが、一方でＬＥＤからの光は拡散光線であるためにレーザよりは安全性に優れているという利点がある。高度な著作権保護機能が必要な場合には光源として赤外線半導体レーザを、そうでない場合には赤外線ＬＥＤを光源として選択すればよい。

また、このように赤外線投写機構をプロジェクタと一体的に構成することにより、赤外線投写機構をプロジェクタとは別体の装置として構成している場合に比較して機器の搬送、管理、取り扱い等の携帯性が改善される。また、同時に赤外線投写機構とプロジェクタの両投写レンズの光軸を一致させることができ、スクリーンに投写した画像に対して赤外線を確実に、しかも容易に重畳させることが可能になる。特に、赤外線投写機構３から照射される赤外線の光軸方向は一度調整することによりその後の再調整は殆ど不要になるので、プロジェクタの設置場所や投写方向行などを変更しても赤外線の光軸の再調整は不要になり、使い勝手がよい。仮に両投写レンズの光軸がずれたとしても大きくずれるようなことはなく、赤外線を画像に重畳させると言う目的は確実に達成することができる。さらに、赤外線は専用の投写機構として構成し、プロジェクタの光源との共用は図っていないので、プロジェクタにおける内部温度が高くなるようなこともなく、長寿命化や高信頼性を高めることが可能になる。

また、赤外線半導体レーザは連続発振でも不連続発振でもその発振モードは問わないが、一般に不連続発振モードの赤外線半導体レーザの方が高出力であるので、赤外線強度の観点からは不連続発振モードの方がより効果的である。

なお、前記実施例１では、一つのケーシング内にプロジェクタと赤外線投写機構を一体的に組み立てた構成例を示したが、図５に示す実施例２のように、赤外線投写機構３を別のケーシング２Ａに組み立てた上で、このケーシング２Ａをプロジェクタ１のケーシング２に一体的に固定するように構成してもよい。このようにした場合には、赤外線投写機構の投写レンズをプロジェクタの投写レンズの上側、或いは左右の任意の位置に設置することが可能になり、投写画像に対する赤外線の重畳位置や方向を任意に設定する上で有効である。

また、前記実施例１，２では投写レンズを用いたプロジェクタに本発明を適用した例を示したが、投写ミラーを用いたプロジェクタでも同様に投写ミラーの周囲に赤外線投写機構の投写レンズを配置した状態で構成することができる。このように構成しても、投写画像に対して赤外線の投写方向を容易にかつ確実に設定することが可能である。

さらに、前記実施例１では赤外線投写機構にポリゴンミラーを用いているが、ポリゴンミラー９の代わりにガルバノミラーを用いても同じ効果を得ることができる。また、ポリゴンミラーとガルバノミラーとを併用することにより、投写画像に対して赤外線を二次元方向に走査することが可能であり、赤外線による著作権保護効果を高める上でさらに有効になる。

本発明の投写型表示装置の概略斜視図である。 図１の投写型表示装置の内部構成を示す模式的な斜視図である。 本発明の投写型表示装置による投写画像と走査した赤外線の関係、及び投写された画像を撮影した場合に得られる画像を示した図である。 本発明の投写型表示装置による投写画像とスポット状の赤外線の関係、及び投写された画像を撮影した場合に得られる画像を示した図である。 本発明の他の実施例の投写型表示装置の正面図である。

符号の説明

１ 投写型表示装置（プロジェクタ）
２，２Ａ ケーシング
３ 赤外線投写機構
１１ 光源
１２ 反射鏡
１３ 集光レンズ
１４ インテグレータロッド
１５ カラーホイール
１６ 集光レンズ
１７ 全反射プリズム
１８ ＤＭＤパネル
１９ 投写レンズ
２１ 赤外線半導体レーザ
２２ コリメータレンズ
２３ ポリゴンミラー
２４ 投写レンズ
ＩＲ 赤外線（軌跡）
ＩＲ’ 幅が広い赤外線（軌跡）
ＩＲＰ 赤外線スポット
ＩＲＰ’ 上下に尾を引いた赤外線スポット
Ｓ スクリーン
Ｖ 投写画像

Claims (3)

1. スクリーンに画像を投写する投写型表示装置において、前記スクリーンに投写された投写画像に重畳して赤外線を投写する赤外線投写機構を一体に備え、前記赤外線投写機構の光源として赤外線半導体レーザを用い、前記赤外線半導体レーザから出射される赤外線はブルーミング現象やスミア現象が生じる程度に高輝度であり、前記赤外線投写機構は、前記画像上で前記赤外線を走査させるための走査機構を備えることを特徴とする投写型表示装置。
2. 前記赤外線は連続光であることを特徴とする請求項１に記載の投写型表示装置。
3. 前記赤外線は不連続光であることを特徴とする請求項１に記載の投写型表示装置。

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