图像处理装置的制作方法

专利名称：图像处理装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及图像处理装置，所述图像处理装置具有拾取目标图像的 图像拾取单元、以及将成像光投射到所述图像拾取单元的图像拾取区域 的投影单元。
背景技术：
已经公知有从远程位置使用图像来发送指示的技术。通过这些技术， 将由摄像机拾取的预定区域的图像发送到远程位置，并且通过投影仪将 基于来自远程位置的指示的注释图像投影到摄像机的图像拾取区域上
(参见日本特开2005-33756号公报和美国专利申请公开第2004/0070674号)。
在这些常规技术中，摄像机和投影仪容纳在壳体中，并被遮蔽了外 部光，摄像机的光学系统和投影仪的光学系统被设计为借助于半镜而共 用同一光轴，从而使得摄像机的每一个图像拾取范围都对应于投影范围。
如上所述，在摄像机和投影仪容纳在壳体中并且摄像机的光学系统 和投影仪的光学系统被设计为借助于半镜而共用同一光轴的情况下，从 投影仪向半镜发出的成像光中的不用于投影的成像光在壳体中可能散射 为杂散光并进入摄像机。因此，将称为阱(trap)的用于吸收和衰减不用 于投影的成像光的光衰减元件与半镜相对地设置在接收不用于投影的成 像光的位置。例如在日本特开9-5663号公报中公开了这种抑制杂散光 的技术。
在上述与摄像机集成为一体的投影仪装置中，在要沿水平方向对目 标图像进行拾取和投影的情况下的装置朝向需要与在要从上方对目标图 像进行拾取和投影的情况下的装置朝向有所不同。在图像拾取方向和投 影方向受诸如目标形状的目标情况的限制的情况下，装置朝向也需要变化。
然而，由于投影仪设计上的各种制约，难以将与被设计为放置在水 平面上的摄像机集成为一体的投影仪装置从天花板吊下(或者难以将与 被设计为从天花板吊下的摄像机集成为一体的投影仪设置在水平面上)。 因此，必须准备具有适合于使用条件(诸如限于水平面的使用或者限于 从天花板吊下的使用)地设置的摄像机和投影仪的装置。
由此，必须根据要拾取并投影其图像的各个目标的投影条件和图像 拾取条件来准备与摄像机集成为一体的投影仪装置。

发明内容
因此，本发明的目的是提供消除了上述缺点的图像处理装置。 本发明的更具体目的是提供一种能够根据要拾取并投影其图像的目 标的条件来改变投影和图像拾取方向的图像处理装置。
根据本发明的--方面，提供一种图像处理装置，该图像处理装置包
括.-第一图像拾取单元；投影单元，其投射成像光；光学单元，其透射 从第一图像拾取方向进入的光的一部分并将这部分光导向所述第一图像 拾取单元，同时反射从所述投影单元投射的成像光的一部分并沿所述第 一图像拾取方向输出反射光，并且，其反射从第二图像拾取方向进入的 光的一部分并将这部分光导向所述第一图像拾取单元，同时透射从所述 投影单元投射的成像光的一部分并沿所述第二图像拾取方向输出这部分 成像光；以及衰减单元，其可移动地设置在可以接收透过所述光学单元 的成像光的位置与可以接收由所述光学单元反射的成像光的位置之间， 并且对所接收的成像光进行衰减。使用此结构，无需改变装置的朝向， 通过调节衰减单元的位置即可改变投影方向和图像拾取方向。
上述图像处理装置可以进一步包括壳体，所述壳体遮蔽所述第一图 像拾取单元、所述投影单元中的至少光学系统、以及所述光学单元，所 述壳体具有第一光射入/射出单元，其接收来自第一图像拾取方向的光， 并发射由所述投影单元投射的成像光的一部分；以及第二光射入/射出单 元，其接收来自第二图像拾取方向的光，并发射由所述投影单元投射的
成像光的一部分；并且，所述衰减单元被设计为选择性遮蔽所述第一光 射入/射出单元和所述第二光射入/射出单元。
上述图像处理装置可以进一步包括第一调节机构，所述第一调节机 构对由所述投影单元投射的成像光的方向进行调节。使用此结构，对成 像光投影方向进行调节以使得光学单元不处于投影范围内。因此，可以 将图像直接投影在诸如屏幕的显示区域上。
上述图像处理装置可以进一步包括第二图像拾取单元，所述第二图 像拾取单元对通过由所述投影单元投射的成像光在其上投影了图像的预 定显示区域的图像进行拾取。使用此结构，可以获得关于投影在显示区 域上的图像的图像信息，并且可以将该图像信息发送到远程位置。
所述图像处理装置可以进一步包括图像处理单元，其由所述第一 图像拾取单元、所述投影单元、所述光学单元、以及所述衰减单元形成； 和第二调节机构，其调节所述图像处理单元的位置和设置角度中的至少 一个。使用此结构，可以适当地设置图像处理单元与目标之间的位置关 系来拾取目标的图像并投射成像光。
所述图像处理装置可以进一步包括反射单元，当通过所述第二调节 机构的位置调节而使得所述图像处理单元位于预定位置时，所述反射单 元位于所述第一图像拾取单元的图像拾取范围内。在此，所述反射单元 例如可以是镜。
所述图像处理装置可以进一步包括对所述图像处理单元的位置进行 检测的检测单元。
在上述图像处理装置中，当所述检测单元检测到的所述图像处理单 元的位置是使得所述反射单元位于所述第一图像拾取单元的图像拾取范 围内的位置时，所述投影单元可以投射与通过反转由所述第一图像拾取 单元拾取的图像而获得的图像对应的成像光。
所述图像处理装置可以进一步包括对所述图像处理单元的位置进行 检测的检测单元。
在上述图像处理装置中，当所述检测单元检测到的所述图像处理单 元的位置是使得所述反射单元位于所述第一图像拾取单元的图像拾取范
围内的位置时，所述投影单元可以投射与通过反转由所述第一图像拾取 单元拾取的图像而获得的图像对应的成像光。如果所述反射单元位于所 述第一 图像拾取单元的图像拾取范围内，则通过投射与所述第一 图像拾 取单元拾取的图像对应的成像光而形成的图像是所拾取图像的反像。因 此，投影仪投射与通过反转由所述第一图像拾取单元拾取的图像而获得 的图像对应的成像光。这样，可以执行适当的图像投影。
在上述图像处理装置中，当所述检测单元检测到的所述图像处理单 元的位置是使得所述反射单元位于所述投影单元的成像光投影范围内的 位置时，所述投影单元可以停止投射成像光。
所述图像处理装置可以进一步包括排除机构，当所述检测单元检测 到的所述图像处理单元的位置是使得所述反射单元位于所述投影单元的 成像光投影范围内的位置时，所述排除机构将所述反射单元排除出所述 投影单元的成像光投影范围。使用此结构，反射单元不会位于成像光投 影方向的延长线上。因此，可以将图像直接投影到诸如屏幕的显示区域 上。
在上述图像处理装置中，所述图像处理单元可以接合于天花板。 在上述图像处理装置中，所述图像处理单元可以可滑动地接合到台
架(stand )。
根据本发明的一方面，可以在不改变装置的朝向和位置的情况下改 变图像拾取方向和投影方向。


基于以下附图详细描述本发明的示例性实施例，在附图中 图1A和IB示意性地示出作为图像处理装置的部件的图像处理单元 的结构；
图2示出光学阱的第一具体示例结构； 图3示出光学阱的第二具体示例结构； 图4A和4B是图像处理单元的侧面图5示出了投影仪的投影方向相对于屏幕的投影面的角度的示例；
图6是图像处理单元位于目标上方的图像处理装置的侧面图7是图像处理单元设置在与目标相同的水平面中的图像处理装置
的侧面图8是镜设置在图像处理单元的投影仪的投影方向的延长线上的图 像处理装置的侧面图9是其中投影仪的投影方向为水平并且图像处理单元设置在使得 屏幕位于投影方向延长线上的位置的图像处理装置的侧面图10是其中投影仪向斜下方投射光并且图像处理单元设置在使得 屏幕位于投影方向延长线上的位置的图像处理装置的恻面图11是图像处理单元位于使得镜处于摄像机的图像拾取范围内的位 置的图像处理装置的侧面图；以及
图12是其中将镜排除出摄像机的图像拾取范围的图像处理装置的 侧面图。
具体实施例方式
现在参照附图给出对本发明的示例性实施例的描述。图1A和1B示 意性地示出了作为在本示例性实施例中采用的图像处理装置的部件的图 像处理单元的结构。图1A和1B中示出的各个图像处理单元拾取目标300 的图像，并且对所拾取的图像进行投影。各个图像处理单元10包括作 为光学元件的半镜12、作为第一图像拾取单元的摄像机14、作为投影单 元的投影仪16、作为衰减单元的光学阱18、以及为这些元件遮蔽外部光 的壳体H。
壳体11包括允许沿水平方向射入光并且发射从投影仪16投射的图 像的光的一部分的光射入/射出单元IIA、以及允许从下方射入光并且发 射从投影仪16投射的图像的光的一部分的光射入/射出单元IIB。为这 两个光射入/射出单元IIA和11B选择性地设置光学阱18，光学阱18遮 蔽各个光射入/射出单元IIA和IIB。
在图1A和1B中，半镜12的位置位于摄像机14的图像拾取范围内 以及投影仪16的成像光的投影范围内。摄像机14拾取设置在其下方的 目标的图像。在图1A中，摄像机14接收目标300的透过半镜12的光， 并且拾取设置在地板等上的目标300的图像。在图1B中，摄像机14接 收目标300的被半镜12反射的光，并且拾取设置在桌子等上的目标300 的图像。同时，投影仪16沿着水平方向投射成像光。投影仪16经由半 镜12将与由摄像机14获得的图像对应的成像光投射到屏幕等(未示出)。
光学阱18属于可移动型，并且对光进行衰减。更具体来说，在摄像 机14接收目标300的透过半镜12的光并且拾取目标300的图像的情况 下，光学阱18位于图像处理单元10的侧面，或者位于投影仪16的投影 方向的延长线上，以防止图像拾取所不需要的光被半镜12反射并进入摄 像机14。在摄像机14接收目标300的被半镜12反射的光并且拾取目标 300的图像的情况下，光学阱18位于图像处理单元10的下方，或者位于 摄像机14的图像拾取方向的延长线上，以防止不必要的光透过半镜12 并进入摄像机14。
图2和3详细例示出光学阱18的结构。图2所示的光学阱18包括 凹面镜104、垂直板107、水平板108、以及光衰减滤光器109、 110和 111。凹面镜104对透过半镜12的成像光进行反射。垂直板107位于凹 面镜104反射的光的聚焦区域。水平板108接合到垂直板107的远离半 镜12的端部。
光衰减滤光器110形成在垂直板107中。光衰减滤光器110具有用 于抑制光透射的ND涂层、用于抑制光反射的AR涂层等。由凹面镜104 反射的光被光衰减滤光器110衰减，但是反射光的一部分被再次反射并 且到达形成在凹面镜104上的光衰减滤光器109。光衰减滤光器109与光 衰减滤光器110具有相同的结构。到达光衰减滤光器109的光被衰减， 但是该光的一部分被反射并且到达光衰减滤光器IIO。此后，光衰减滤光 器109与光衰减滤光器110之间的光反射反复发生，从而逐步使光衰减。 光衰减滤光器109可以完全或部分地设置在凹面镜104上。
另一方面，图3所示的光学阱18包括光衰减滤光器124和无反射器 125。透过半镜12的成像光被扁平型光衰减滤光器124衰减，但该成像 光的一部分被半镜12反射。横截面为矩形少一边的形状的无反射器125
位于由光衰减滤光器反射的光入射的位置。无反射器125吸收该反射光。 此光学阱18的光接收面可以形成有诸如绒的织物。
图4A和4B是图像处理单元10的侧面图。作为第一调整机构的接 合基座22接合有摄像机，并且接合有投影仪16，投影仪16的投影方向 是可以调节的。光学阱18形成在光学阱单元20中。
由于投影仪16的投影方向是可以调节的，所以对成像光的投射方向 进行调节以使得半镜12不位于投影范围之内，如图4B所示。这样，成 像光可以直接投射到屏幕200上。
在屏幕200的投影面沿垂直方向延伸的情况下，图4A所示的状态下 的图像处理单元10中的投影仪16的成像光投影方向与屏幕的投影面垂 直。因此，在投影图像的中心观察到圆形的亮度分布，或者形成所谓的 热斑。然而，投影仪16如图4B所示地发生倾斜，使得投影仪16的成像 光投影方向不能相对于屏幕200的投影面形成直角，如图5所示。这样， 不能在屏幕200上形成热斑。
在图像处理单元10中的投影仪16的成像光投影方向与屏幕200的 投影面不垂直的情况下，如图5所示，在投影到屏幕200上的图像中可 能引起梯形失真。在此情况下，内置在投影仪16中的投影透镜(未示出) 沿着预定方向偏移，并且投射校正了失真的成像光。这样，可以校正梯 形失真。
例如，通过控制接合基座22的个人计算机(PC)等来设置投影仪 16的倾斜角度。从PC向投影仪16输入倾斜角度。基于此倾斜角度，对 成像光进行校正。另选的是，将回转仪接合到投影仪16，并将由回转仪 检测到的倾斜角度输入投影仪16。基于此倾斜角度，投影仪16对成像光 进行校正。在由摄像机14拾取的图像中出现梯形失真的情况下，可以使 用与上述相同的方式对图像进行校正。
图4B所示的摄像机30拾取通过成像光投射而在其上投影有图像的 屏幕200的图像。如果将摄像机14设计为可以移动并且可以拾取其上投 影有图像的屏幕200的图像，则摄像机30是不必要的。然而，考虑到半 镜12上的灰尘和污点，具有对屏幕200的图像进行拾取的摄像机是理想
的。
图6和图7是其上安装有图像处理单元10的第一图像处理装置的侧
面图。图像处理单元10设置在可滑动地接合于台架41的作为第二调节 机构的升降式可移动搁板40上。这样，图像处理单元10可以上下移动。 在图6中，目标300-1设置在位于位置A的图像处理单元10的下方。 在此情况下，光学阱18设置在图像处理单元10的侧面，或者设置在投 影仪16的投影方向的延长线上，如图1A所示。摄像机14接收目标300-1 的透过半镜12的光，并且拾取目标300-l的图像。来自投影仪16的成像 光被半镜12反射，并且向下投射。可移动搁板可以被设计为使得图像处 理单元10倾斜。
另一方面，在图7中，目标300-2并非设置在图像处理单元10的下 方。在此情况下，图像处理单元10向下移动到与目标300-2相同的水平 面中的位置(位置B)。光学阱18设置在图像处理单元10的下方，或者 设置在摄像机14的图像拾取方向的延长线上，如图1B所示。摄像机14 接收目标300-2的被半镜12反射的光，并且拾取目标300-2的图像。来 自投影仪16的成像光透过半镜12，并且沿水平方向投射。
图8、 9和10是其上安装有图像处理单元10的第二图像处理装置的 侧面图。与第一图像处理装置相同，图像处理单元10设置在可移动搁板 40上，并且可以上下移动。在图像处理单元IO位于位置C的情况下， 作为反射装置的镜50设置在投影仪16的投影方向的延长线上。
在图像处理单元10如图8所示地位于位置C的情况下，光学阱18 设置在图像处理单元10的下方，或者设置在摄像机14的图像拾取方向 的延长线上，如图1B所示。摄像机14接收目标300-1的被镜50反射并 且透过半镜12的光。摄像机14随后拾取目标300-1的图像。在图像处理 单元位于在位置D的情况下，光学阱18设置在图像处理单元10的侧面， 或者设置在投影仪16的投影方向的延长线上。摄像机14接收目标300-2 的被半镜12反射的光，并且拾取目标300-2的图像。
在图9中，图像处理单元10位于位置E。在此情况下，光学阱18 设置在图像处理单元10的下方，或者设置在摄像机14的图像拾取方向
的延长线上，如图1B所示。来自投影仪16的成像光透过半镜12，并且 水平地投射在屏幕200上。
在图10中，图像处理单元10位于位置F。该图像处理单元10发生 倾斜以使得向斜下方投射从投影仪16发射并透过半镜12的成像光。在 此情况下，光学阱18设置在图像处理单元10的下方，或者设置在摄像 机14的图像拾取方向的延长线上，如图1B所示。来自投影仪16的成像 光透过半镜12并且向斜下方投射。这样，成像光投射到屏幕200上。
图11是其上安装有图像处理单元10的第三图像处理装置的侧面图。 与第二图像处理装置不同，第三图像处理装置具有对设置在可移动搁板 40上的图像处理单元10的位置进行检测的接触传感器60。更具体来说， 在图像处理单元IO位于使得镜50处于摄像机14的图像拾取范围内的位 置的情况下，接触传感器60位于可以与图像处理单元IO接触的位置。
在图11所示的情况下，当接触传感器60与位于位置G的图像处理 单元10接触时，将对此结果的检测信号发送到投影仪16。当投影仪16 接收到该检测信号时，即当镜50位于摄像机14的图像拾取范围内时， 投影仪16对摄像机14拾取的图像进行左右反转，并投射与该左右反转 的图像对应的成像光。这样，在屏幕上投影没有反转的图像。如果投影 仪16没有接收到检测信号，即如果镜50并非位于摄像机14的图像拾取 范围内，则投影仪16投射与摄像机14拾取的图像对应的成像光。
图12是其上安装有图像处理单元10的第四图像处理装置的侧面图。 与第二图像处理装置不同，第四图像处理装置具有可以向上翻的镜50、 以及对设置在可移动搁板40上的图像处理单元10的位置进行检测的接 触传感器70。更具体来说，在图像处理单元10位于使得镜50处于投影 仪16的成像光投影范围内的位置的情况下，接触传感器70设置在可以 与图像处理单元10接触的位置。
在图12所述的情况下，当接触传感器70与位于位置G的图像处理 单元10接触时，将对此结果的检测信号发送到投影仪16。当投影仪16 接收到该检测信号时，即当镜50位于投影仪16的成像光投影范围内时， 投影仪16停止投射成像光。另选的是，当投影仪16接收到该检测信号
时，投影仪16进行控制操作以将镜50向上翻，由此将镜50排除出投影 仪16的成像光投影范围。可以将镜50手动上翻。
如上所述，在本示例性实施例采用的图像处理装置中，限制了图像 处理单元10的投影仪16的成像光投影方向。因此，即使摄像机14的图 像拾取方向受到限制时，摄像机14也可以通过接收透过半镜12的光或 者由半镜12反射的光来拾取目标的图像。因此，摄像机14具有两个图 像拾取方向，在图像拾取中有更大的自由度。
此外，借助于可移动光学阱18,图像拾取所不需要的光不能到达摄 像机14，可以恰当地拾取目标300的图像。
此外，由于可以调节投影仪16的成像光投影方向，所以可以将半镜 12排除出投影范围。这样，可以将图像直接投射在屏幕200上。此外， 由于可以沿垂直方向调节图像处理单元10的位置和设置角度，所以可以 适当地设置图像处理单元10与目标300之间的位置关系以拾取目标的图 像并且投射成像光。
在上述示例性实施例中，在图像处理单元10位于使得镜50处于摄 像机14的图像拾取范围内的位置的情况下，将摄像机14拾取的图像左 右反转。在图像处理单元10位于使得镜50处于投影仪16的成像光投影 范围内的位置的情况下，停止从投影仪16投射成像光，或者将镜50向 上翻。然而，也可以限制图像处理单元10的位置，以使得图像处理单元 10不能移动到让镜50进入摄像机14的图像拾取范围或者投影仪16的成 像光投影范围的位置，或者使得图像处理单元IO不能在这样的位置静止 不动。
虽然在上述示例性实施例中将图像处理单元设置在可滑动地接合于 台架41的可移动搁板41上，但是也可以将图像处理单元10安装在桌子、 地板或者盒状基座的水平表面上，或者可以将其接合于诸如墙面的垂直 面上。另选的是，可以将图像处理单元10接合于天花板。
如上所述，根据本发明的图像处理装置可以允许目标的更大自由度， 并且可以有效地工作。
对本发明示例性实施例的前述描述是为了例示和描述的目的而提供
的。其并非旨在穷举或者将本发明限于所公开的确切形式。显然，许多 修改和变型对于本领域技术人员是显而易见的。选择并描述这些示例性 实施例是为了最好地说明本发明的原理及其实际应用，从而使得本领域 其他技术人员能够理解本发明的适用于所构想特定用途的各种实施例和 各种变型例。旨在由所附权利要求及其等同物来限定本发明的范围。
权利要求
1、 一种图像处理装置，该图像处理装置包括-第一图像拾取单元； 投影单元，其投射成像光；光学单元，其透射从第一图像拾取方向进入的光的一部分并将这部 分光导向所述第一图像拾取单元，同时反射从所述投影单元投射的成像 光的一部分并沿所述第一图像拾取方向输出反射光，并且，其反射从第 二图像拾取方向进入的光的一部分并将这部分光导向所述第一图像拾取 单元，同时透射从所述投影单元投射的成像光的 一部分并沿所述第二图 像拾取方向输出这部分成像光；以及衰减单元，其可移动地设置在可以接收透过所述光学单元的成像光 的位置与可以接收由所述光学单元反射的成像光的位置之间，并且对接 收的成像光进行衰减。
2、 根据权利要求l所述的图像处理装置，该图像处理装置进一步包 括壳体，所述壳体遮蔽所述第一图像拾取单元、所述投影单元中的至少 光学系统、以及所述光学单元，其中，所述壳体具有第一光射入/射出单元，其接收来自第一图像拾取方 向的光，并发射由所述投影单元投射的成像光的一部分；以及第二光射 入/射出单元，其接收来自第二图像拾取方向的光，并发射由所述投影单 元投射的成像光的一部分；并且，所述衰减单元被设计为选择性地遮蔽所述第一光射入/射出单元和 所述第二光射入/射出单元。
3、 根据权利要求l所述的图像处理装置，该图像处理装置进一步包 括对由所述投影单元投射的成像光的方向进行调节的第一调节机构。
4、 根据权利要求l所述的图像处理装置，该图像处理装置进一步包 括第二图像拾取单元，所述第二图像拾取单元对通过由所述投影单元投 射的成像光而在其上投影了图像的预定显示区域的图像进行拾取。
5、 根据权利要求l所述的图像处理装置，该图像处理装置包括 图像处理单元，其由所述第一图像拾取单元、所述投影单元、所述光学单元、以及所述衰减单元形成；以及第二调节机构，其调节所述图像处理单元的位置和设置角度中的至 少一个。
6、 根据权利要求5所述的图像处理装置，该图像处理装置进一步包 括反射单元，当通过所述第二调节机构的位置调节而使得所述图像处理 单元位于预定位置时，所述反射单元位于所述第一图像拾取单元的图像 拾取范围内。
7、 根据权利要求6所述的图像处理装置，该图像处理装置进一步包 括对所述图像处理单元的位置进行检测的检测单元。
8、 根据权利要求7所述的图像处理装置，其中，当由所述检测单元 检测到的所述图像处理单元的位置是使得所述反射单元位于所述第一图 像拾取单元的图像拾取范围内的位置时，所述投影单元投射与通过对由 所述第一图像拾取单元拾取的图像进行反转而获得的图像对应的成像 光。
9、 根据权利要求7所述的图像处理装置，其中，当由所述检测单元 检测到的所述图像处理单元的位置是使得所述反射单元位于所述投影单 元的成像光投影范围内的位置时，所述投影单元停止投射成像光。
10、 根据权利要求8所述的图像处理装置，该图像处理装置进一步 包括排除机构，当由所述检测单元检测到的所述图像处理单元的位置是 使得所述反射单元位于所述投影单元的成像光投影范围内的位置时，所 述排除机构将所述反射单元排除出所述投影单元的成像光投影范围。
11、 根据权利要求5所述的图像处理装置，其中，所述图像处理单元接合于天花板。
12、 根据权利要求5所述的图像处理装置，其中，所述图像处理单元可滑动地接合于台架。
全文摘要
本发明提供图像处理装置。该图像处理装置包括第一图像拾取单元；投射成像光的投影单元；光学单元，其透射从第一图像拾取方向进入的光的一部分并将这部分光导向所述第一图像拾取单元，同时反射从所述投影单元投射的成像光的一部分并沿所述第一图像拾取方向输出反射光，并且，其反射从第二图像拾取方向进入的光的一部分并将这部分光导向所述第一图像拾取单元，同时透射从所述投影单元投射的成像光的一部分并沿所述第二图像拾取方向输出这部分成像光；以及衰减单元，其可移动地设置在两个位置之间。
文档编号G03B17/02GK101122729SQ20071009109
公开日2008年2月13日 申请日期2007年4月9日 优先权日2006年8月9日
发明者安部勉, 新宫淳 申请人:富士施乐株式会社