書画カメラ、書画カメラの制御方法、プログラムおよび表示処理システム
【課題】３次元画像を表示させることのできる書画カメラ、書画カメラの制御方法、プログラムおよび表示処理システムを提供する。
【解決手段】表示装置（プロジェクター１０）に接続されて用いられる書画カメラ１であって、複数の撮像部（カメラ２，３）と、複数の撮像部のうち、２つの撮像部により同一の撮像対象を異なる撮像位置から撮像した２つの画像データを生成する画像処理部１４と、表示装置により表示される２つの画像データの画像間距離を決定するためのパラメータを取得するパラメータ取得部（カメラ位置取得部１６）と、表示装置に対して、２つの画像データ、並びにパラメータまたは画像間距離を出力する出力部１５と、を備えたことを特徴とする。
【解決手段】表示装置（プロジェクター１０）に接続されて用いられる書画カメラ１であって、複数の撮像部（カメラ２，３）と、複数の撮像部のうち、２つの撮像部により同一の撮像対象を異なる撮像位置から撮像した２つの画像データを生成する画像処理部１４と、表示装置により表示される２つの画像データの画像間距離を決定するためのパラメータを取得するパラメータ取得部（カメラ位置取得部１６）と、表示装置に対して、２つの画像データ、並びにパラメータまたは画像間距離を出力する出力部１５と、を備えたことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の撮像部を備えた書画カメラ、書画カメラの制御方法、プログラムおよび表示処理システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の書画カメラとして、２つの撮像部により同一の撮像対象を撮像し、ユーザーに対して様々な画像を提供するものが提案されている。特許文献１に記載の書画カメラでは、２つの撮像部により撮像した画像データから撮像対象の３次元情報を取得して、擬似的に撮像視点を変化させた画像データを生成し、ユーザー所望の角度からの画像を表示させたり、２つの画像データを重ねて、より高精細な画像を表示させたりしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２１５２９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、観察者側から立体的に見える３次元映像を表示する映画館やテレビジョン装置が増加している。そこで、書画カメラにおいて３次元画像データを生成し、表示装置により３次元画像を表示することができれば、当該書画カメラを使用する学校での授業やプレゼンテーション等において、より臨場感のある画像を観察者に提供することができる。しかし、上記の書画カメラでは、いずれも２次元画像データの質を向上させているのに過ぎず、３次元画像データを生成することはできない。
【０００５】
本発明は、３次元画像を表示させることのできる書画カメラ、書画カメラの制御方法、プログラムおよび表示処理システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の書画カメラは、表示装置に接続されて用いられる書画カメラであって、複数の撮像部と、複数の撮像部のうち、２つの撮像部により同一の撮像対象を異なる撮像位置から撮像した２つの画像データを生成する画像処理部と、表示装置により表示される２つの画像データの画像間距離を決定するためのパラメータを取得するパラメータ取得部と、表示装置に対して、２つの画像データ、並びにパラメータまたは画像間距離を出力する出力部と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
本発明の書画カメラの制御方法は、複数の撮像部を備え、表示装置に接続されて用いられる書画カメラの制御方法であって、複数の撮像部のうち、２つの撮像部により同一の撮像対象を異なる撮像位置から撮像する撮像ステップと、２つの撮像部により撮像した２つの画像データを生成する画像処理ステップと、表示装置により表示される２つの画像データの画像間距離を決定するためのパラメータを取得するパラメータ取得ステップと、表示装置に対して、２つの画像データ、並びにパラメータまたは画像間距離を出力する出力ステップと、を実行することを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、複数の撮像部のうち２つの撮像部により撮像した２つの画像データを、画像間距離を存して表示させることができる。よって、一方の画像データを右目用画像データ、他方の画像データを左目用画像データとすれば、観察者から立体的に見える３次元画像を提供することができる。この場合、本書画カメラから画像間距離または画像間距離を決定するためのパラメータを出力するため、当該パラメータに基づいて表示装置が右目用画像データと左目用画像データをずらすことができるため、３次元画像を表示させることができる。
なお、表示装置に対して２つの画像データと共に画像間距離を出力する場合は、パラメータから画像間距離を算出する距離算出部を備えていることが望ましい。また、表示装置に対して２つの画像データと共に画像間距離を決定するためのパラメータを出力する場合は、表示装置がパラメータから画像間距離を算出する距離算出部を備えていることが望ましい。
【０００９】
この場合、表示装置に画像間距離を存して２つの画像データを表示させる３次元モードと、表示装置に画像間距離を存さずに１つ以上の画像データを表示させる２次元モードと、のいずれかに切り替えるモード切替部をさらに備え、モード切替部により３次元モードに切替られた場合に、パラメータ取得部は、パラメータを取得し、出力部は、パラメータまたは画像間距離を出力することが好ましい。
【００１０】
この構成によれば、３次元画像を表示させる３次元モードに加えて、２次元画像を表示させる通常の２次元モードも備えているため、使用用途によって、または撮像対象が立体物か平面物かによって、２つのモードを選択することができる。なお、このモードの切替は、ユーザーの操作によって行ってもよいし、例えば撮像部による撮像対象の認識によって、自動的に切り替えても良い。
【００１１】
この場合、モード切替部により３次元モードに切替られた場合に、出力部は、２つの画像データを所定の周波数で交互に出力することが好ましい。
【００１２】
この構成によれば、２つの画像データが出力される所定の周波数に同期したシャッター式の眼鏡を用いる、または、２つの画像データに異なる偏光を与えて偏光式の眼鏡を用いれば、観察者に対して３次元画像を提供することができる。
【００１３】
この場合、２つの撮像部は、設置面に対して水平に配設され、パラメータ取得部は、パラメータとして、２つの撮像部の離間距離、２つの撮像部と設置面との距離、および２つの撮像部の光軸が設置面に対して成す角度を取得することが好ましい。
【００１４】
この構成によれば、実際の撮像部の配置に基づいて画像間距離を決定することができる。よって、実際に撮像した画像データに最適な画像間距離、または画像間距離を算出するためのパラメータを表示装置に出力することができる。
【００１５】
この場合、２つの撮像部は、当該２つの撮像部の光軸が設置面に対して成す角度が同一であることが好ましい。
【００１６】
この構成によれば、画像を表示する表示面（例えば、スクリーンやディスプレイ）に対して正面方向に立体となる３次元画像を表示させることができる。
【００１７】
この場合、２つの撮像部の離間距離を可変する離間距離可変部、２つの撮像部と設置面との距離を可変する設置距離可変部、および２つの撮像部の光軸が設置面に対して成す角度を可変する角度可変部のうち、少なくとも１つをさらに備えていることが好ましい。
【００１８】
この構成によれば、２つの撮像部の配置を調節することができるため、所望の撮像位置から撮像した画像データによる３次元画像を提供することができる。
【００１９】
この場合、３つ以上の撮像部を備え、３つ以上の撮像部のうち、２つの撮像部を選択する選択部をさらに備えていることが好ましい。
【００２０】
この構成によれば、３つ以上の撮像部のうち、ユーザーの所望の２つの撮像部を選択して画像データを得ることができる。また、異なる撮像部のペアにより撮像した複数ペアの画像データを合成して、より精度の良い３次元画像を提供することができる。
【００２１】
本発明のプログラムは、コンピューターに、上記の書画カメラの制御方法における各ステップを実行させることを特徴とする。
【００２２】
この構成によれば、３次元画像を提供することのできる書画カメラを実現させることができる。
【００２３】
本発明の表示処理システムは、上記の書画カメラと、表示装置と、を備えたことを特徴とする。
【００２４】
この構成によれば、３次元画像を提供することのできる表示処理システムを実現させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態に係る書画カメラの斜視図である。
【図２】書画カメラおよび表示処理システムの制御ブロック図である。
【図３】「３次元モード」におけるカメラおよび撮像対象の配置を示す図である。
【図４】（ａ）は「３次元モード」における表示例を示す図であり、（ｂ）は観察者から肉眼視で観察される画像データを表した図である。
【図５】「３次元モード」における観察者から３次元画像が観察される様子を示した模式図である。
【図６】「２次元モード」における表示例であり、（ａ）は「通常形態」における表示例を示す図、（ｂ）は「比較形態」における表示例を示す図、（ｃ）は「同時表示形態」における表示例を示す図、（ｄ）は「個別切替形態」における表示例を示す図、（ｅ）は「複合切替形態」における表示例を示す図である。
【図７】書画カメラの画像データ出力処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、添付の図面を参照し、本発明の書画カメラについて説明する。本発明の書画カメラは、２つのカメラを備え、当該２つのカメラによって得た２つの画像データを表示装置に出力し、表示装置は２つの画像データを表示する。なお、以下に説明する実施形態の書画カメラは、上記の２つの画像データを所定の画像間距離を存して投写させる「３次元モード」、２つの画像データを重ね合わせる、並列配置する、または個別に切り替えて投写させる「２次元モード」、の２つの表示モードに切替可能となっている。
【００２７】
図１に示すのは、本発明の一実施形態にかかる書画カメラ１の外観斜視図である。図１および図２に示すように、書画カメラ１は、表示装置であるプロジェクター１０に接続され、第１カメラ２および第２カメラ３（撮像部）と、第１カメラ２および第２カメラ３をそれぞれ支持するカメラスタンド４と、カメラスタンド４が立設された支持台５と、支持台５上に配設された操作部６と、を備えている。さらに書画カメラ１は、その内部に、フレームメモリー１１と、カメラ位置取得部１６（パラメータ取得部）と、制御部１３と、画像処理部１４と、出力部１５と、を備えている。
【００２８】
書画カメラ１は、第１カメラ２および第２カメラ３により撮像対象Ａを撮像して、２つの画像データを得る。なお、本実施形態では、後述の表示モードが「３次元モード」である場合、同一の撮像対象Ａ１を撮像する。また、同モードの場合、撮像対象Ａ１は立体物であることが望ましい。一方、表示モードが「２次元モード」である場合、第１カメラ２が撮像対象Ａ２を撮像し、第２カメラ３が撮像対象Ａ３を撮像するものとする。なお、「２次元モード」において、第１カメラ２および第２カメラ３は、同一の撮像対象を別の角度で撮像してもよいし、同一の撮像対象の異なる領域を撮像対象Ａ２および撮像対象Ａ３として撮像してもよい。
【００２９】
カメラスタンド４は、第１カメラ２および第２カメラ３を、位置変更可能且つ角度変更可能に支持するものであって、支持台５に立設されると共に鉛直方向に延在する鉛直支持軸２１と、接合部２４を介して鉛直支持軸２１の先端部に支持されると共に、水平方向に延在する一対の水平支持軸２２、２２と、各係合部２５、２５を介して各水平支持軸２２、２２の先端部に対し２次元内で回動自在に支持されると共に、その先端部に各カメラ２、３を取り付けた一対の支持フレーム２３、２３と、を備えている。
【００３０】
鉛直支持軸２１および一対の水平支持軸２２、２２は、基端側の円筒形の太軸と、先端側の円柱形の細軸とから成る入り子構造を有しており、先端方向に伸縮自在且つ先端側を回転自在に構成している。一対の支持フレーム２３、２３は、水平方向に延在し、その先端部の鉛直方向下部に各カメラ２、３を配設している。また、一対の支持フレーム２３、２３の先端は、内蔵したカメラ２、３の撮像方向（光軸）を水平支持軸２２、２２に沿う方向に変化可能なように回動自在に構成されている。このように、鉛直支持軸２１および各水平支持軸２２、２２の伸縮、鉛直支持軸２１および各水平支持軸２２の先端側の回転、並びに各支持フレーム２３、２３の回動によって、各カメラ２、３と設置面Ｇとの距離、各カメラ２、３の離間距離、および各カメラ２、３の撮像角度（各カメラ２、３の光軸が設置面Ｇに対して成す角度）をそれぞれ変更可能に構成している。
【００３１】
なお、請求項にいう「設置距離可変部」とは鉛直支持軸２１を指し、「角度可変部」とは、支持フレーム２３、２３を指し、「離間距離可変部」とは、水平支持軸２２および支持フレーム２３、２３を指す。
【００３２】
操作部６は、第１電源スイッチ２９と、第２電源スイッチ３０と、表示モード切替スイッチ３１と、表示形態切替スイッチ３２と、を有している。第１電源スイッチ２９は、第１カメラ２のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるためのスイッチである。第２電源スイッチ３０は、第２カメラ３のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるためのスイッチである。表示モード切替スイッチ３１は、表示モードを「２次元モード」および「３次元モード」のいずれかに切り替えるためのスイッチである。表示形態切替スイッチ３２は、表示モードが「２次元モード」に切り替えられた場合に、さらに、後述の表示形態を切り替えるためのスイッチである。
【００３３】
フレームメモリー１１は、各カメラ２、３によって撮像した撮像画像データを一時的に記憶する記憶手段である。具体的には、２つのカメラ２、３のうち、一方または両方のカメラ２、３により撮像された２つの画像データを一時的に記憶する。フレームメモリー１１は、各カメラ２、３に対しそれぞれ専用のデータ記憶領域を有し、各データ記憶領域に、撮像画像データを格納する。
【００３４】
カメラ位置取得部１６は、表示モードが「３次元モード」である場合、各カメラ２、３の位置情報（パラメータ）を取得する。具体的には、鉛直支持軸２１の伸縮量、水平支持軸２２の伸縮量、および支持フレーム２３の水平方向、鉛直方向の回動量に基づいて、各カメラ２、３と設置面Ｇとの距離、各カメラ２、３の離間距離、および各カメラ２、３の光軸が設置面Ｇに対して成す角度を位置情報として取得する。
【００３５】
制御部１３は、表示モード切替スイッチ３１の操作信号に基づいて、「３次元モード」または「２次元モード」を決定し、決定した表示モードを示すモード設定信号を、画像処理部１４および出力部１５に出力する。また、表示モードが「３次元モード」に切り替えられた場合、カメラ位置取得部１６により取得した位置情報から、表示される２つの画像データの画像間距離Ｗを算出する。なお、表示モードが「２次元モード」に切り替えられた場合、表示形態切替スイッチ３２の操作信号に基づいたモード設定信号を、画像処理部１４および出力部１５に出力する。なお、請求項にいう「モード切替部」は、制御部１３および表示モード切替スイッチ３１により実現される。
【００３６】
画像処理部１４は、制御部１３のモード設定信号に基づき、フレームメモリー１１に記憶された撮像画像データに基づいて、出力用の画像データを生成する。
【００３７】
出力部１５は、制御部１３のモード設定信号に基づいて、生成された画像データをプロジェクター１０に対して出力する。また、「３次元モード」においては、算出した画像間距離Ｗを２つの画像データに関連付けて出力する。なお、同モードにおいて、出力部１５は、２つの画像データを所定の周波数で交互に出力する。
【００３８】
なお、出力部１５は、画像出力端子やＵＳＢ端子等を有する共通の端子部１７（図１参照）によって構成されており、ケーブル１８を介して、プロジェクター１０に接続されている。
【００３９】
一方、プロジェクター１０は、出力部１５により出力された２つの画像データをスクリーンＳＣに投写する。
【００４０】
ここで、図３ないし図５を参照して、本実施形態の表示モードについて説明する。図３は、カメラスタンド４の逆方向から見た「３次元モード」における各カメラ２、３と撮像対象Ａ１との配置を示す図である。図示のように同モードでは、２つのカメラ２、３が同一の撮像対象Ａ１に向けられた状態で撮像を行う。すなわち、第１カメラ２および第２カメラ３の光軸の交差点、いわゆる輻輳点Ｃが、撮像対象Ａ１の略中央となるように、各カメラ２、３の撮像角度、２つのカメラ２、３の離間距離、２つのカメラ２、３の設置距離（設置面Ｇからの距離）、が調節されている。そして、各カメラ２、３の位置を示すこれらの位置情報から、プロジェクター１０により表示させる２つの画像データの画像間距離Ｗが算出される。画像間距離Ｗとは、３次元画像を表示するための２つの画像データのズレ量であり、２つの画像データをどの程度ずらして表示するか（例えば、画素数など）を示すものである。具体的には、図３に示すように、２つのカメラ２、３の離間距離をＤ、２つのカメラ２、３と設置面Ｇとの距離をＲ、２つのカメラ２、３を結ぶ仮想線５０と輻輳点Ｃを通り設置面Ｇに直交する仮想線５１との交点５２から輻輳点Ｃまでの距離をｒとすると、画像間距離Ｗは、Ｗ＝（Ｒ／ｒ−１）Ｄにより算出することができる。
【００４１】
なお、「３次元モード」では、画像処理部１４により、フレームメモリー１１に記憶された２つの画像データに対し、各画像データの表示サイズをスクリーンＳＣの投写領域全体に表示するためのサイズ調整処理を施す。その他、データ形式の変換等の標準の画像処理を行って、２個の画像データを生成する。
【００４２】
図４は、「３次元モード」における２つの画像データの表示例である。第１カメラ２により撮像されたものが第１画像データであり、第２カメラ３により撮像されたものが第２画像データである。同図（ａ）に示すように２つの画像データは、所定の周波数で交互に投写される。なお、当該２つの画像データは、算出された画像間距離Ｗだけ位置ずれしてそれぞれ投写される。そして、同図（ｂ）に示すように、２つの画像データは、観察者から肉眼視において画像間距離Ｗの分だけ水平方向に位置ずれして観察される。すなわち、プロジェクター１０が、一方の画像データに対して他方の画像データを相対的に画像間距離Ｗだけシフトさせて投写している。
【００４３】
図５は、「３次元モード」における観察者から３次元画像が観察される様子を示した模式図である。観察者は、当該周波数に同期して片眼ずつシャッターが開閉するシャッター式の眼鏡を装着し（眼鏡は図示省略）、第１画像データを右目、第２画像データを左目でそれぞれ観察する。このように各画像データをそれぞれ片眼で観察することにより、視線の輻輳点がスクリーンの手前に形成され、観察者が脳内で立体画像を形成する。この場合、書画カメラまたはプロジェクターから当該眼鏡に対して同期信号を出力することが望ましい。なお、画像間距離Ｗは、人間の一般的な両眼間隔である略６５ｍｍに設定することが望ましい。また、２つのカメラ位置を変化させることによって、輻輳点Ｃの位置を変化させ立体度を変化させることも可能である。
【００４４】
なお、各画像データに異なる方向の偏光を与えて表示し、観察者が片眼ずつに画像データに対応した偏光フィルムを備えた眼鏡を装着するようにしてもよい。この偏光式の眼鏡を用いる場合、２つの画像データの表示方法として、上記したように２つの画像データを交互に出力することで時間的に分割表示させても良いし、スクリーンＳＣ内に例えばストライプ状に２つの画像データを配置することで空間的に分割表示させても良い。後者の場合、画像処理部１４が２つの撮像画像データをストライプ状に合成する合成処理を行って出力する画像データを生成する。
【００４５】
図６は、「２次元モード」における２つの画像データの表示例である。「２次元モード」は、さらに表示形態として、「通常形態」、「比較形態」、「同時表示形態」、「個別切替形態」および「複合切替形態」と、に分類される。図６（ａ）に示すように、「通常形態」は、フレームメモリー１１に記憶された１つの画像データのみを表示するモードである。同形態では、画像処理部１４により、１つの画像データに対し、スクリーンＳＣの表示領域全体に表示するためのサイズ調整処理、データ形式の変換等の標準の画像処理を行って、１つの画像データを生成する。なお、図６（ａ）では、正方形の図形の画像データ（第１カメラ２の画像データ）と、円形の図形の画像データ（第２カメラ３の画像データ）とのいずれか一方を表示している。また、ＯＮ状態のカメラが１つであった場合に、制御部１３により強制的に決定される表示形態である。すなわち、ＯＮ状態のカメラが１つであった場合、「３次元モード」および「２次元モード」における「比較形態」、「同時表示形態」、「個別切替形態」および「複合切替形態」は選択不可となる。
【００４６】
図６（ｂ）に示すように、「比較形態」は、フレームメモリー１１に記憶された２つの画像データを重畳させて表示するモードである。同形態では、画像処理部１４により、２つの画像データのうち１つの画像データに対して透過処理すると共に、透過処理済みの画像データを、透過処理していない画像データの上に重ね合わせる（重畳する）合成処理を施す。その後、上記のサイズ調整処理および標準の画像処理を施して、１つの画像データを生成する。なお、図６（ｂ）では、正方形の図形の画像データ（第１カメラ２の画像データ）を透過処理して、円形の図形の画像データ（第２カメラ３の画像データ）の上に重ね合わせたものを表示している。
【００４７】
図６（ｃ）に示すように、「同時表示形態」は、フレームメモリー１１に記憶された２つの画像データを隣接させて表示するモードである。同形態では、画像処理部１４により、２つの画像データが隣接して表示されるように、当該２つの画像データに対し縮小処理および合成処理を施す。その後、上記標準の画像処理を施して、１の画像データを生成する。なお、図６（ｃ）の表示例では、正方形の図形の画像データ（第１カメラ２の画像データ）と、円形の図形の画像データ（第２カメラ３の画像データ）とを、それぞれ横方向に縮小しつつ隣接させたものを表示している。
【００４８】
図６（ｄ）に示すように、「切替表示形態」は、フレームメモリー１１に記憶された２つの画像データを切り替えて表示するモードである。同形態では、画像処理部１４により、２つの画像データのそれぞれに対し、個別に「通常モード」と同様の画像処理を施して、２つの画像データを生成する。図６（ｄ）では、正方形の図形の画像データ（第１カメラ２の画像データ）と、円形の図形の画像データ（第２カメラ３の画像データ）とを切り替えて表示している。
【００４９】
図６（ｅ）に示すように、「複合切替形態」は、フレームメモリー１１に記憶された２つの画像データと、これらを合成した画像データとを切り替えて表示するモードである。同形態では、画像処理部１４により、２つの画像データに対し、当該２つの画像データが隣接して表示されるように、縮小処理および合成処理を施して、１つの画像データ（第１の画像データ）を生成すると共に、２つの画像データのそれぞれに対し、個別に「通常モード」と同様の画像処理を施して、２つの画像データ（第２の画像データ）を生成する。これにより、切替対象となる、合成した画像データとカメラ別の画像データと、の合計３つの画像データが生成される。図６（ｅ）では、正方形の図形の画像データ（第１カメラ２の画像データ）と、円形の図形の画像データ（第２カメラ３の画像データ）と、それらを縮小して隣接させた画像データと、を切り替えて表示している。
【００５０】
なお、２つの撮像部の離間距離、２つの撮像部と設置面との距離、および２つの撮像部の光軸が前記設置面に対して成す角度を２次元表示において分割表示するためのデータとして使用しても良い。
【００５１】
次に、図７のフローチャートを参照し、書画カメラ１の画像データ出力処理について説明する。なお、本画像データ出力処理では、第１カメラ２および第２カメラ３がいずれもＯＮ状態であり、両カメラ２、３によって撮像を行うことを前提として説明を進める。図示のように、まず、書画カメラ１（制御部１３）は、第１カメラ２および第２カメラ３によって撮像対象Ａ（撮像対象Ａ１、または撮像対象Ａ２およびＡ３）を撮像する（Ｓ０１：撮像ステップ）。そして、撮像した２つの撮像画像データをフレームメモリー１１により、一時的に記憶する（Ｓ０２）。そして、表示モード切替スイッチ３１の操作信号に基づいて、表示モードを決定する（Ｓ０３）。
【００５２】
表示モードを「３次元モード」に決定した場合（Ｓ０３：３次元モード）、一時記憶した２つの撮像画像データに対して上記した画像処理を施して、２つの画像データを生成する（Ｓ０４：画像処理ステップ）。そして、カメラ位置取得部１６により、位置情報を取得して（Ｓ０５：パラメータ取得ステップ）、取得した位置情報からプロジェクター１０に表示させる２つの画像データの画像間距離Ｗを算出する（Ｓ０６）。そして、生成した２つの画像データを所定の周波数で交互に出力すると共に、算出した画像間距離Ｗを当該２つの画像データに関連付けてプロジェクター１０に出力する（Ｓ０７：出力ステップ）。なお、プロジェクター１０は、画像間距離Ｗと、プロジェクター１０およびスクリーンＳＣの距離と、を考慮して、２つの画像データを表示させることが望ましい。
【００５３】
一方、表示モードを「２次元モード」に決定した場合（Ｓ０３：２次元モード）、さらに、表示形態切替スイッチ３２の操作信号に基づいて、表示形態を決定する（Ｓ０８）。そして、画像処理部１４により、一時記憶した２つの撮像画像データに対して、決定した表示形態に応じた上記の所定の画像処理を施して、画像データを生成する（Ｓ０９）。上記したように、「比較形態」および「同時表示形態」の場合、１個の画像データを生成し、「個別切替形態」の場合、２個の画像データを生成し、「複合切替形態」の場合、３個の画像データを生成する。そして、出力部１５は、画像処理部１４により１個の画像データが生成された場合（「比較モード」および「同時表示モード」の場合）は、それを出力し、複数の画像データが生成された場合（「個別切替モード」および「複合切替モード」の場合）は、不図示の操作子による表示切替信号の取得に伴って、出力対象となる画像データを切り替えて、プロジェクター１０に出力する（Ｓ１０）。なお、書画カメラ１は、ＯＮ状態のカメラが１つである場合、強制的に「２次元モード」における「通常形態」の処理を行う。
【００５４】
なお、表示モードが「３次元モード」に決定された場合（Ｓ０３：３次元モード）、２つのカメラ２、３の位置情報を取得した後、当該２つのカメラ２，３の位置（各カメラ２、３の撮像角度、２つのカメラ２、３の離間距離、２つのカメラ２、３の設置距離（設置面Ｇからの距離））が合致しているか否かを判別して、合致していない場合は、カメラ位置を修正する旨を示すメッセージ画像を出力する構成としてもよい。
【００５５】
以上のように、本実施形態の書画カメラ１によれば、上記の「３次元モード」において、２つのカメラ２、３によって撮像した視差のある２つの画像データを、プロジェクター１０に出力し表示させることによって、観察者からみて立体的な３次元画像を提供することができる。また、本実施形態においては、２つの画像データの画像間距離Ｗをプロジェクター１０に出力すると共に、２つの画像データを交互に出力することによって、プロジェクター１０に３次元画像を表示する機能が備わっていない場合でも、観察者に３次元画像を提供することができる。
【００５６】
なお、「３次元モード」において、カメラ位置取得部１６により取得した位置情報（各カメラ２、３と設置面Ｇとの距離、各カメラ２、３の離間距離、および各カメラ２、３の光軸が設置面Ｇに対して成す角度：パラメータ）を２つの画像データに関連付けてプロジェクター１０に出力する構成としても良い。この場合、これらの位置情報を受け取ったプロジェクター１０が、当該位置情報から画像間距離Ｗを算出する距離算出部を備えていることが望ましい。
【００５７】
また、本書画カメラ１は、「２次元モード」および「３次元モード」のいずれかを選択可能であるため、撮像対象Ａが平面物であるか立体物であるかによって、また、書画カメラの１の用途によって、両モードを使い分けることができる。例えば、学校の授業において、文章や平面図等を表示させる場合に、「２次元モード」を選択し、立体模型等を表示させる場合に、「３次元モード」を選択すれれば、より臨場感のある画像を観察者に提供し、より有効な授業を実施することができる。
【００５８】
なお、本実施形態の書画カメラ１は、２つのカメラ２、３を備え、最大２つの画像データを表示させる構成であったが、３つ以上のカメラを備えた構成であっても良い。この場合、「３次元モード」において、３つ以上のカメラから同時に同一の撮像対象Ａ１を撮像する２つのカメラを選択する選択部を備えていることが望ましい。この場合、選択部は、スイッチ方式でユーザーが都度カメラを選択できる構成としてもよいし、予め特定の２つのカメラを３次元用として設定しておく構成としてもよい。また、３つ以上のカメラから複数ペアのカメラを選択し、当該複数ペアのカメラにより順次撮像された複数ペアの画像データを合成することも可能である。この場合、複数ペアのカメラがそれぞれ異なる角度から同一の撮像対象Ａ１を撮像すれば、より精巧な３次元画像を観察者に提供することができる。
【００５９】
なお、本実施形態においては、書画カメラ１が、ケーブル１８を介した有線接続によって、プロジェクター１０に接続して、画像データを出力する構成であったが、無線接続によって、プロジェクター１０に接続して、画像データを出力する構成であっても良い。かかる場合、書画カメラ１にはバッテリーを内蔵する。また、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ
Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）を経由して、プロジェクター１０に接続する構成であっても良い。また、書画カメラ１が撮像した２つの画像データを表示できるものであれば、表示装置はプロジェクター１０に限られるものではなく、その他の表示装置も使用可能である。
【００６０】
なお、本実施形態においては記載を省略したが、画像データは、静止画データでも良いし、動画データでも良い。また、本実施形態においては、生成した画像データを、出力部１５によって随時出力する構成であったが、これと共に、生成した画像データを記録媒体（ＵＳＢメモリーやＳＤメモリーカード）に保存する構成としても良い。かかる場合、画像データを保存することができるため、画像データを別のタイミングで使うことができると共に、画像データの移動や保管を行うことができる。なお、画像データを保存する際、静止画データとして画像データを保存しても良いし、連続する複数の画像データを動画データとして保存する構成であっても良い。
【００６１】
なお、２つ画像データの出力方法は、上記した交互出力ではなく、右目用画像データおよび左目用画像データをそれぞれ個別に出力してもよい。この場合、２つの画像データを取得した表示装置が当該２つの画像データを同時（時間的または空間的分割表示）に表示させる表示処理を行うことが望ましい。
【００６２】
なお、書画カメラ１は、上記のカメラスタンド４に替えて、各カメラ２，３に対してアーム型の支持軸が備えられた構成でもよい。この場合、支持軸の角度を検出する角度センサ等から２つのカメラ２，３の位置情報を取得することが望ましい。
【００６３】
なお、本実施形態においては、選択可能な表示モードとして、「３次元モード」および「２次元モード」を含む構成であったが、必ずしも両方のモードを含む必要はなく、少なくとも「３次元モード」が表示可能な構成であればよい。
【符号の説明】
【００６４】
１：書画カメラ ２：第１カメラ ３：第２カメラ ４：カメラスタンド １０：プロジェクター １３：制御部 １５：ビデオ出力部 １６：カメラ位置取得部（パラメーター取得部） ２１：鉛直支持軸 ２２：水平支持軸 ２３：支持フレーム ３１：表示モード切替スイッチ Ａ１：撮像対象 ＳＣ：スクリーン Ｗ：画像間距離
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の撮像部を備えた書画カメラ、書画カメラの制御方法、プログラムおよび表示処理システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の書画カメラとして、２つの撮像部により同一の撮像対象を撮像し、ユーザーに対して様々な画像を提供するものが提案されている。特許文献１に記載の書画カメラでは、２つの撮像部により撮像した画像データから撮像対象の３次元情報を取得して、擬似的に撮像視点を変化させた画像データを生成し、ユーザー所望の角度からの画像を表示させたり、２つの画像データを重ねて、より高精細な画像を表示させたりしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２１５２９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、観察者側から立体的に見える３次元映像を表示する映画館やテレビジョン装置が増加している。そこで、書画カメラにおいて３次元画像データを生成し、表示装置により３次元画像を表示することができれば、当該書画カメラを使用する学校での授業やプレゼンテーション等において、より臨場感のある画像を観察者に提供することができる。しかし、上記の書画カメラでは、いずれも２次元画像データの質を向上させているのに過ぎず、３次元画像データを生成することはできない。
【０００５】
本発明は、３次元画像を表示させることのできる書画カメラ、書画カメラの制御方法、プログラムおよび表示処理システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の書画カメラは、表示装置に接続されて用いられる書画カメラであって、複数の撮像部と、複数の撮像部のうち、２つの撮像部により同一の撮像対象を異なる撮像位置から撮像した２つの画像データを生成する画像処理部と、表示装置により表示される２つの画像データの画像間距離を決定するためのパラメータを取得するパラメータ取得部と、表示装置に対して、２つの画像データ、並びにパラメータまたは画像間距離を出力する出力部と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
本発明の書画カメラの制御方法は、複数の撮像部を備え、表示装置に接続されて用いられる書画カメラの制御方法であって、複数の撮像部のうち、２つの撮像部により同一の撮像対象を異なる撮像位置から撮像する撮像ステップと、２つの撮像部により撮像した２つの画像データを生成する画像処理ステップと、表示装置により表示される２つの画像データの画像間距離を決定するためのパラメータを取得するパラメータ取得ステップと、表示装置に対して、２つの画像データ、並びにパラメータまたは画像間距離を出力する出力ステップと、を実行することを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、複数の撮像部のうち２つの撮像部により撮像した２つの画像データを、画像間距離を存して表示させることができる。よって、一方の画像データを右目用画像データ、他方の画像データを左目用画像データとすれば、観察者から立体的に見える３次元画像を提供することができる。この場合、本書画カメラから画像間距離または画像間距離を決定するためのパラメータを出力するため、当該パラメータに基づいて表示装置が右目用画像データと左目用画像データをずらすことができるため、３次元画像を表示させることができる。
なお、表示装置に対して２つの画像データと共に画像間距離を出力する場合は、パラメータから画像間距離を算出する距離算出部を備えていることが望ましい。また、表示装置に対して２つの画像データと共に画像間距離を決定するためのパラメータを出力する場合は、表示装置がパラメータから画像間距離を算出する距離算出部を備えていることが望ましい。
【０００９】
この場合、表示装置に画像間距離を存して２つの画像データを表示させる３次元モードと、表示装置に画像間距離を存さずに１つ以上の画像データを表示させる２次元モードと、のいずれかに切り替えるモード切替部をさらに備え、モード切替部により３次元モードに切替られた場合に、パラメータ取得部は、パラメータを取得し、出力部は、パラメータまたは画像間距離を出力することが好ましい。
【００１０】
この構成によれば、３次元画像を表示させる３次元モードに加えて、２次元画像を表示させる通常の２次元モードも備えているため、使用用途によって、または撮像対象が立体物か平面物かによって、２つのモードを選択することができる。なお、このモードの切替は、ユーザーの操作によって行ってもよいし、例えば撮像部による撮像対象の認識によって、自動的に切り替えても良い。
【００１１】
この場合、モード切替部により３次元モードに切替られた場合に、出力部は、２つの画像データを所定の周波数で交互に出力することが好ましい。
【００１２】
この構成によれば、２つの画像データが出力される所定の周波数に同期したシャッター式の眼鏡を用いる、または、２つの画像データに異なる偏光を与えて偏光式の眼鏡を用いれば、観察者に対して３次元画像を提供することができる。
【００１３】
この場合、２つの撮像部は、設置面に対して水平に配設され、パラメータ取得部は、パラメータとして、２つの撮像部の離間距離、２つの撮像部と設置面との距離、および２つの撮像部の光軸が設置面に対して成す角度を取得することが好ましい。
【００１４】
この構成によれば、実際の撮像部の配置に基づいて画像間距離を決定することができる。よって、実際に撮像した画像データに最適な画像間距離、または画像間距離を算出するためのパラメータを表示装置に出力することができる。
【００１５】
この場合、２つの撮像部は、当該２つの撮像部の光軸が設置面に対して成す角度が同一であることが好ましい。
【００１６】
この構成によれば、画像を表示する表示面（例えば、スクリーンやディスプレイ）に対して正面方向に立体となる３次元画像を表示させることができる。
【００１７】
この場合、２つの撮像部の離間距離を可変する離間距離可変部、２つの撮像部と設置面との距離を可変する設置距離可変部、および２つの撮像部の光軸が設置面に対して成す角度を可変する角度可変部のうち、少なくとも１つをさらに備えていることが好ましい。
【００１８】
この構成によれば、２つの撮像部の配置を調節することができるため、所望の撮像位置から撮像した画像データによる３次元画像を提供することができる。
【００１９】
この場合、３つ以上の撮像部を備え、３つ以上の撮像部のうち、２つの撮像部を選択する選択部をさらに備えていることが好ましい。
【００２０】
この構成によれば、３つ以上の撮像部のうち、ユーザーの所望の２つの撮像部を選択して画像データを得ることができる。また、異なる撮像部のペアにより撮像した複数ペアの画像データを合成して、より精度の良い３次元画像を提供することができる。
【００２１】
本発明のプログラムは、コンピューターに、上記の書画カメラの制御方法における各ステップを実行させることを特徴とする。
【００２２】
この構成によれば、３次元画像を提供することのできる書画カメラを実現させることができる。
【００２３】
本発明の表示処理システムは、上記の書画カメラと、表示装置と、を備えたことを特徴とする。
【００２４】
この構成によれば、３次元画像を提供することのできる表示処理システムを実現させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態に係る書画カメラの斜視図である。
【図２】書画カメラおよび表示処理システムの制御ブロック図である。
【図３】「３次元モード」におけるカメラおよび撮像対象の配置を示す図である。
【図４】（ａ）は「３次元モード」における表示例を示す図であり、（ｂ）は観察者から肉眼視で観察される画像データを表した図である。
【図５】「３次元モード」における観察者から３次元画像が観察される様子を示した模式図である。
【図６】「２次元モード」における表示例であり、（ａ）は「通常形態」における表示例を示す図、（ｂ）は「比較形態」における表示例を示す図、（ｃ）は「同時表示形態」における表示例を示す図、（ｄ）は「個別切替形態」における表示例を示す図、（ｅ）は「複合切替形態」における表示例を示す図である。
【図７】書画カメラの画像データ出力処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、添付の図面を参照し、本発明の書画カメラについて説明する。本発明の書画カメラは、２つのカメラを備え、当該２つのカメラによって得た２つの画像データを表示装置に出力し、表示装置は２つの画像データを表示する。なお、以下に説明する実施形態の書画カメラは、上記の２つの画像データを所定の画像間距離を存して投写させる「３次元モード」、２つの画像データを重ね合わせる、並列配置する、または個別に切り替えて投写させる「２次元モード」、の２つの表示モードに切替可能となっている。
【００２７】
図１に示すのは、本発明の一実施形態にかかる書画カメラ１の外観斜視図である。図１および図２に示すように、書画カメラ１は、表示装置であるプロジェクター１０に接続され、第１カメラ２および第２カメラ３（撮像部）と、第１カメラ２および第２カメラ３をそれぞれ支持するカメラスタンド４と、カメラスタンド４が立設された支持台５と、支持台５上に配設された操作部６と、を備えている。さらに書画カメラ１は、その内部に、フレームメモリー１１と、カメラ位置取得部１６（パラメータ取得部）と、制御部１３と、画像処理部１４と、出力部１５と、を備えている。
【００２８】
書画カメラ１は、第１カメラ２および第２カメラ３により撮像対象Ａを撮像して、２つの画像データを得る。なお、本実施形態では、後述の表示モードが「３次元モード」である場合、同一の撮像対象Ａ１を撮像する。また、同モードの場合、撮像対象Ａ１は立体物であることが望ましい。一方、表示モードが「２次元モード」である場合、第１カメラ２が撮像対象Ａ２を撮像し、第２カメラ３が撮像対象Ａ３を撮像するものとする。なお、「２次元モード」において、第１カメラ２および第２カメラ３は、同一の撮像対象を別の角度で撮像してもよいし、同一の撮像対象の異なる領域を撮像対象Ａ２および撮像対象Ａ３として撮像してもよい。
【００２９】
カメラスタンド４は、第１カメラ２および第２カメラ３を、位置変更可能且つ角度変更可能に支持するものであって、支持台５に立設されると共に鉛直方向に延在する鉛直支持軸２１と、接合部２４を介して鉛直支持軸２１の先端部に支持されると共に、水平方向に延在する一対の水平支持軸２２、２２と、各係合部２５、２５を介して各水平支持軸２２、２２の先端部に対し２次元内で回動自在に支持されると共に、その先端部に各カメラ２、３を取り付けた一対の支持フレーム２３、２３と、を備えている。
【００３０】
鉛直支持軸２１および一対の水平支持軸２２、２２は、基端側の円筒形の太軸と、先端側の円柱形の細軸とから成る入り子構造を有しており、先端方向に伸縮自在且つ先端側を回転自在に構成している。一対の支持フレーム２３、２３は、水平方向に延在し、その先端部の鉛直方向下部に各カメラ２、３を配設している。また、一対の支持フレーム２３、２３の先端は、内蔵したカメラ２、３の撮像方向（光軸）を水平支持軸２２、２２に沿う方向に変化可能なように回動自在に構成されている。このように、鉛直支持軸２１および各水平支持軸２２、２２の伸縮、鉛直支持軸２１および各水平支持軸２２の先端側の回転、並びに各支持フレーム２３、２３の回動によって、各カメラ２、３と設置面Ｇとの距離、各カメラ２、３の離間距離、および各カメラ２、３の撮像角度（各カメラ２、３の光軸が設置面Ｇに対して成す角度）をそれぞれ変更可能に構成している。
【００３１】
なお、請求項にいう「設置距離可変部」とは鉛直支持軸２１を指し、「角度可変部」とは、支持フレーム２３、２３を指し、「離間距離可変部」とは、水平支持軸２２および支持フレーム２３、２３を指す。
【００３２】
操作部６は、第１電源スイッチ２９と、第２電源スイッチ３０と、表示モード切替スイッチ３１と、表示形態切替スイッチ３２と、を有している。第１電源スイッチ２９は、第１カメラ２のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるためのスイッチである。第２電源スイッチ３０は、第２カメラ３のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるためのスイッチである。表示モード切替スイッチ３１は、表示モードを「２次元モード」および「３次元モード」のいずれかに切り替えるためのスイッチである。表示形態切替スイッチ３２は、表示モードが「２次元モード」に切り替えられた場合に、さらに、後述の表示形態を切り替えるためのスイッチである。
【００３３】
フレームメモリー１１は、各カメラ２、３によって撮像した撮像画像データを一時的に記憶する記憶手段である。具体的には、２つのカメラ２、３のうち、一方または両方のカメラ２、３により撮像された２つの画像データを一時的に記憶する。フレームメモリー１１は、各カメラ２、３に対しそれぞれ専用のデータ記憶領域を有し、各データ記憶領域に、撮像画像データを格納する。
【００３４】
カメラ位置取得部１６は、表示モードが「３次元モード」である場合、各カメラ２、３の位置情報（パラメータ）を取得する。具体的には、鉛直支持軸２１の伸縮量、水平支持軸２２の伸縮量、および支持フレーム２３の水平方向、鉛直方向の回動量に基づいて、各カメラ２、３と設置面Ｇとの距離、各カメラ２、３の離間距離、および各カメラ２、３の光軸が設置面Ｇに対して成す角度を位置情報として取得する。
【００３５】
制御部１３は、表示モード切替スイッチ３１の操作信号に基づいて、「３次元モード」または「２次元モード」を決定し、決定した表示モードを示すモード設定信号を、画像処理部１４および出力部１５に出力する。また、表示モードが「３次元モード」に切り替えられた場合、カメラ位置取得部１６により取得した位置情報から、表示される２つの画像データの画像間距離Ｗを算出する。なお、表示モードが「２次元モード」に切り替えられた場合、表示形態切替スイッチ３２の操作信号に基づいたモード設定信号を、画像処理部１４および出力部１５に出力する。なお、請求項にいう「モード切替部」は、制御部１３および表示モード切替スイッチ３１により実現される。
【００３６】
画像処理部１４は、制御部１３のモード設定信号に基づき、フレームメモリー１１に記憶された撮像画像データに基づいて、出力用の画像データを生成する。
【００３７】
出力部１５は、制御部１３のモード設定信号に基づいて、生成された画像データをプロジェクター１０に対して出力する。また、「３次元モード」においては、算出した画像間距離Ｗを２つの画像データに関連付けて出力する。なお、同モードにおいて、出力部１５は、２つの画像データを所定の周波数で交互に出力する。
【００３８】
なお、出力部１５は、画像出力端子やＵＳＢ端子等を有する共通の端子部１７（図１参照）によって構成されており、ケーブル１８を介して、プロジェクター１０に接続されている。
【００３９】
一方、プロジェクター１０は、出力部１５により出力された２つの画像データをスクリーンＳＣに投写する。
【００４０】
ここで、図３ないし図５を参照して、本実施形態の表示モードについて説明する。図３は、カメラスタンド４の逆方向から見た「３次元モード」における各カメラ２、３と撮像対象Ａ１との配置を示す図である。図示のように同モードでは、２つのカメラ２、３が同一の撮像対象Ａ１に向けられた状態で撮像を行う。すなわち、第１カメラ２および第２カメラ３の光軸の交差点、いわゆる輻輳点Ｃが、撮像対象Ａ１の略中央となるように、各カメラ２、３の撮像角度、２つのカメラ２、３の離間距離、２つのカメラ２、３の設置距離（設置面Ｇからの距離）、が調節されている。そして、各カメラ２、３の位置を示すこれらの位置情報から、プロジェクター１０により表示させる２つの画像データの画像間距離Ｗが算出される。画像間距離Ｗとは、３次元画像を表示するための２つの画像データのズレ量であり、２つの画像データをどの程度ずらして表示するか（例えば、画素数など）を示すものである。具体的には、図３に示すように、２つのカメラ２、３の離間距離をＤ、２つのカメラ２、３と設置面Ｇとの距離をＲ、２つのカメラ２、３を結ぶ仮想線５０と輻輳点Ｃを通り設置面Ｇに直交する仮想線５１との交点５２から輻輳点Ｃまでの距離をｒとすると、画像間距離Ｗは、Ｗ＝（Ｒ／ｒ−１）Ｄにより算出することができる。
【００４１】
なお、「３次元モード」では、画像処理部１４により、フレームメモリー１１に記憶された２つの画像データに対し、各画像データの表示サイズをスクリーンＳＣの投写領域全体に表示するためのサイズ調整処理を施す。その他、データ形式の変換等の標準の画像処理を行って、２個の画像データを生成する。
【００４２】
図４は、「３次元モード」における２つの画像データの表示例である。第１カメラ２により撮像されたものが第１画像データであり、第２カメラ３により撮像されたものが第２画像データである。同図（ａ）に示すように２つの画像データは、所定の周波数で交互に投写される。なお、当該２つの画像データは、算出された画像間距離Ｗだけ位置ずれしてそれぞれ投写される。そして、同図（ｂ）に示すように、２つの画像データは、観察者から肉眼視において画像間距離Ｗの分だけ水平方向に位置ずれして観察される。すなわち、プロジェクター１０が、一方の画像データに対して他方の画像データを相対的に画像間距離Ｗだけシフトさせて投写している。
【００４３】
図５は、「３次元モード」における観察者から３次元画像が観察される様子を示した模式図である。観察者は、当該周波数に同期して片眼ずつシャッターが開閉するシャッター式の眼鏡を装着し（眼鏡は図示省略）、第１画像データを右目、第２画像データを左目でそれぞれ観察する。このように各画像データをそれぞれ片眼で観察することにより、視線の輻輳点がスクリーンの手前に形成され、観察者が脳内で立体画像を形成する。この場合、書画カメラまたはプロジェクターから当該眼鏡に対して同期信号を出力することが望ましい。なお、画像間距離Ｗは、人間の一般的な両眼間隔である略６５ｍｍに設定することが望ましい。また、２つのカメラ位置を変化させることによって、輻輳点Ｃの位置を変化させ立体度を変化させることも可能である。
【００４４】
なお、各画像データに異なる方向の偏光を与えて表示し、観察者が片眼ずつに画像データに対応した偏光フィルムを備えた眼鏡を装着するようにしてもよい。この偏光式の眼鏡を用いる場合、２つの画像データの表示方法として、上記したように２つの画像データを交互に出力することで時間的に分割表示させても良いし、スクリーンＳＣ内に例えばストライプ状に２つの画像データを配置することで空間的に分割表示させても良い。後者の場合、画像処理部１４が２つの撮像画像データをストライプ状に合成する合成処理を行って出力する画像データを生成する。
【００４５】
図６は、「２次元モード」における２つの画像データの表示例である。「２次元モード」は、さらに表示形態として、「通常形態」、「比較形態」、「同時表示形態」、「個別切替形態」および「複合切替形態」と、に分類される。図６（ａ）に示すように、「通常形態」は、フレームメモリー１１に記憶された１つの画像データのみを表示するモードである。同形態では、画像処理部１４により、１つの画像データに対し、スクリーンＳＣの表示領域全体に表示するためのサイズ調整処理、データ形式の変換等の標準の画像処理を行って、１つの画像データを生成する。なお、図６（ａ）では、正方形の図形の画像データ（第１カメラ２の画像データ）と、円形の図形の画像データ（第２カメラ３の画像データ）とのいずれか一方を表示している。また、ＯＮ状態のカメラが１つであった場合に、制御部１３により強制的に決定される表示形態である。すなわち、ＯＮ状態のカメラが１つであった場合、「３次元モード」および「２次元モード」における「比較形態」、「同時表示形態」、「個別切替形態」および「複合切替形態」は選択不可となる。
【００４６】
図６（ｂ）に示すように、「比較形態」は、フレームメモリー１１に記憶された２つの画像データを重畳させて表示するモードである。同形態では、画像処理部１４により、２つの画像データのうち１つの画像データに対して透過処理すると共に、透過処理済みの画像データを、透過処理していない画像データの上に重ね合わせる（重畳する）合成処理を施す。その後、上記のサイズ調整処理および標準の画像処理を施して、１つの画像データを生成する。なお、図６（ｂ）では、正方形の図形の画像データ（第１カメラ２の画像データ）を透過処理して、円形の図形の画像データ（第２カメラ３の画像データ）の上に重ね合わせたものを表示している。
【００４７】
図６（ｃ）に示すように、「同時表示形態」は、フレームメモリー１１に記憶された２つの画像データを隣接させて表示するモードである。同形態では、画像処理部１４により、２つの画像データが隣接して表示されるように、当該２つの画像データに対し縮小処理および合成処理を施す。その後、上記標準の画像処理を施して、１の画像データを生成する。なお、図６（ｃ）の表示例では、正方形の図形の画像データ（第１カメラ２の画像データ）と、円形の図形の画像データ（第２カメラ３の画像データ）とを、それぞれ横方向に縮小しつつ隣接させたものを表示している。
【００４８】
図６（ｄ）に示すように、「切替表示形態」は、フレームメモリー１１に記憶された２つの画像データを切り替えて表示するモードである。同形態では、画像処理部１４により、２つの画像データのそれぞれに対し、個別に「通常モード」と同様の画像処理を施して、２つの画像データを生成する。図６（ｄ）では、正方形の図形の画像データ（第１カメラ２の画像データ）と、円形の図形の画像データ（第２カメラ３の画像データ）とを切り替えて表示している。
【００４９】
図６（ｅ）に示すように、「複合切替形態」は、フレームメモリー１１に記憶された２つの画像データと、これらを合成した画像データとを切り替えて表示するモードである。同形態では、画像処理部１４により、２つの画像データに対し、当該２つの画像データが隣接して表示されるように、縮小処理および合成処理を施して、１つの画像データ（第１の画像データ）を生成すると共に、２つの画像データのそれぞれに対し、個別に「通常モード」と同様の画像処理を施して、２つの画像データ（第２の画像データ）を生成する。これにより、切替対象となる、合成した画像データとカメラ別の画像データと、の合計３つの画像データが生成される。図６（ｅ）では、正方形の図形の画像データ（第１カメラ２の画像データ）と、円形の図形の画像データ（第２カメラ３の画像データ）と、それらを縮小して隣接させた画像データと、を切り替えて表示している。
【００５０】
なお、２つの撮像部の離間距離、２つの撮像部と設置面との距離、および２つの撮像部の光軸が前記設置面に対して成す角度を２次元表示において分割表示するためのデータとして使用しても良い。
【００５１】
次に、図７のフローチャートを参照し、書画カメラ１の画像データ出力処理について説明する。なお、本画像データ出力処理では、第１カメラ２および第２カメラ３がいずれもＯＮ状態であり、両カメラ２、３によって撮像を行うことを前提として説明を進める。図示のように、まず、書画カメラ１（制御部１３）は、第１カメラ２および第２カメラ３によって撮像対象Ａ（撮像対象Ａ１、または撮像対象Ａ２およびＡ３）を撮像する（Ｓ０１：撮像ステップ）。そして、撮像した２つの撮像画像データをフレームメモリー１１により、一時的に記憶する（Ｓ０２）。そして、表示モード切替スイッチ３１の操作信号に基づいて、表示モードを決定する（Ｓ０３）。
【００５２】
表示モードを「３次元モード」に決定した場合（Ｓ０３：３次元モード）、一時記憶した２つの撮像画像データに対して上記した画像処理を施して、２つの画像データを生成する（Ｓ０４：画像処理ステップ）。そして、カメラ位置取得部１６により、位置情報を取得して（Ｓ０５：パラメータ取得ステップ）、取得した位置情報からプロジェクター１０に表示させる２つの画像データの画像間距離Ｗを算出する（Ｓ０６）。そして、生成した２つの画像データを所定の周波数で交互に出力すると共に、算出した画像間距離Ｗを当該２つの画像データに関連付けてプロジェクター１０に出力する（Ｓ０７：出力ステップ）。なお、プロジェクター１０は、画像間距離Ｗと、プロジェクター１０およびスクリーンＳＣの距離と、を考慮して、２つの画像データを表示させることが望ましい。
【００５３】
一方、表示モードを「２次元モード」に決定した場合（Ｓ０３：２次元モード）、さらに、表示形態切替スイッチ３２の操作信号に基づいて、表示形態を決定する（Ｓ０８）。そして、画像処理部１４により、一時記憶した２つの撮像画像データに対して、決定した表示形態に応じた上記の所定の画像処理を施して、画像データを生成する（Ｓ０９）。上記したように、「比較形態」および「同時表示形態」の場合、１個の画像データを生成し、「個別切替形態」の場合、２個の画像データを生成し、「複合切替形態」の場合、３個の画像データを生成する。そして、出力部１５は、画像処理部１４により１個の画像データが生成された場合（「比較モード」および「同時表示モード」の場合）は、それを出力し、複数の画像データが生成された場合（「個別切替モード」および「複合切替モード」の場合）は、不図示の操作子による表示切替信号の取得に伴って、出力対象となる画像データを切り替えて、プロジェクター１０に出力する（Ｓ１０）。なお、書画カメラ１は、ＯＮ状態のカメラが１つである場合、強制的に「２次元モード」における「通常形態」の処理を行う。
【００５４】
なお、表示モードが「３次元モード」に決定された場合（Ｓ０３：３次元モード）、２つのカメラ２、３の位置情報を取得した後、当該２つのカメラ２，３の位置（各カメラ２、３の撮像角度、２つのカメラ２、３の離間距離、２つのカメラ２、３の設置距離（設置面Ｇからの距離））が合致しているか否かを判別して、合致していない場合は、カメラ位置を修正する旨を示すメッセージ画像を出力する構成としてもよい。
【００５５】
以上のように、本実施形態の書画カメラ１によれば、上記の「３次元モード」において、２つのカメラ２、３によって撮像した視差のある２つの画像データを、プロジェクター１０に出力し表示させることによって、観察者からみて立体的な３次元画像を提供することができる。また、本実施形態においては、２つの画像データの画像間距離Ｗをプロジェクター１０に出力すると共に、２つの画像データを交互に出力することによって、プロジェクター１０に３次元画像を表示する機能が備わっていない場合でも、観察者に３次元画像を提供することができる。
【００５６】
なお、「３次元モード」において、カメラ位置取得部１６により取得した位置情報（各カメラ２、３と設置面Ｇとの距離、各カメラ２、３の離間距離、および各カメラ２、３の光軸が設置面Ｇに対して成す角度：パラメータ）を２つの画像データに関連付けてプロジェクター１０に出力する構成としても良い。この場合、これらの位置情報を受け取ったプロジェクター１０が、当該位置情報から画像間距離Ｗを算出する距離算出部を備えていることが望ましい。
【００５７】
また、本書画カメラ１は、「２次元モード」および「３次元モード」のいずれかを選択可能であるため、撮像対象Ａが平面物であるか立体物であるかによって、また、書画カメラの１の用途によって、両モードを使い分けることができる。例えば、学校の授業において、文章や平面図等を表示させる場合に、「２次元モード」を選択し、立体模型等を表示させる場合に、「３次元モード」を選択すれれば、より臨場感のある画像を観察者に提供し、より有効な授業を実施することができる。
【００５８】
なお、本実施形態の書画カメラ１は、２つのカメラ２、３を備え、最大２つの画像データを表示させる構成であったが、３つ以上のカメラを備えた構成であっても良い。この場合、「３次元モード」において、３つ以上のカメラから同時に同一の撮像対象Ａ１を撮像する２つのカメラを選択する選択部を備えていることが望ましい。この場合、選択部は、スイッチ方式でユーザーが都度カメラを選択できる構成としてもよいし、予め特定の２つのカメラを３次元用として設定しておく構成としてもよい。また、３つ以上のカメラから複数ペアのカメラを選択し、当該複数ペアのカメラにより順次撮像された複数ペアの画像データを合成することも可能である。この場合、複数ペアのカメラがそれぞれ異なる角度から同一の撮像対象Ａ１を撮像すれば、より精巧な３次元画像を観察者に提供することができる。
【００５９】
なお、本実施形態においては、書画カメラ１が、ケーブル１８を介した有線接続によって、プロジェクター１０に接続して、画像データを出力する構成であったが、無線接続によって、プロジェクター１０に接続して、画像データを出力する構成であっても良い。かかる場合、書画カメラ１にはバッテリーを内蔵する。また、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ
Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）を経由して、プロジェクター１０に接続する構成であっても良い。また、書画カメラ１が撮像した２つの画像データを表示できるものであれば、表示装置はプロジェクター１０に限られるものではなく、その他の表示装置も使用可能である。
【００６０】
なお、本実施形態においては記載を省略したが、画像データは、静止画データでも良いし、動画データでも良い。また、本実施形態においては、生成した画像データを、出力部１５によって随時出力する構成であったが、これと共に、生成した画像データを記録媒体（ＵＳＢメモリーやＳＤメモリーカード）に保存する構成としても良い。かかる場合、画像データを保存することができるため、画像データを別のタイミングで使うことができると共に、画像データの移動や保管を行うことができる。なお、画像データを保存する際、静止画データとして画像データを保存しても良いし、連続する複数の画像データを動画データとして保存する構成であっても良い。
【００６１】
なお、２つ画像データの出力方法は、上記した交互出力ではなく、右目用画像データおよび左目用画像データをそれぞれ個別に出力してもよい。この場合、２つの画像データを取得した表示装置が当該２つの画像データを同時（時間的または空間的分割表示）に表示させる表示処理を行うことが望ましい。
【００６２】
なお、書画カメラ１は、上記のカメラスタンド４に替えて、各カメラ２，３に対してアーム型の支持軸が備えられた構成でもよい。この場合、支持軸の角度を検出する角度センサ等から２つのカメラ２，３の位置情報を取得することが望ましい。
【００６３】
なお、本実施形態においては、選択可能な表示モードとして、「３次元モード」および「２次元モード」を含む構成であったが、必ずしも両方のモードを含む必要はなく、少なくとも「３次元モード」が表示可能な構成であればよい。
【符号の説明】
【００６４】
１：書画カメラ ２：第１カメラ ３：第２カメラ ４：カメラスタンド １０：プロジェクター １３：制御部 １５：ビデオ出力部 １６：カメラ位置取得部（パラメーター取得部） ２１：鉛直支持軸 ２２：水平支持軸 ２３：支持フレーム ３１：表示モード切替スイッチ Ａ１：撮像対象 ＳＣ：スクリーン Ｗ：画像間距離
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示装置に接続されて用いられる書画カメラであって、
複数の撮像部と、
前記複数の撮像部のうち、２つの撮像部により同一の撮像対象を異なる撮像位置から撮像した２つの画像データを生成する画像処理部と、
前記表示装置により表示される前記２つの画像データの画像間距離を決定するためのパラメータを取得するパラメータ取得部と、
前記表示装置に対して、前記２つの画像データ、並びに前記パラメータまたは前記画像間距離を出力する出力部と、を備えたことを特徴とする書画カメラ。
【請求項２】
前記表示装置に前記画像間距離を存して２つの画像データを表示させる３次元モードと、前記表示装置に前記画像間距離を存さずに１つ以上の画像データを表示させる２次元モードと、のいずれかに切り替えるモード切替部をさらに備え、
前記モード切替部により前記３次元モードに切替られた場合に、
前記パラメータ取得部は、前記パラメータを取得し、
前記出力部は、前記パラメータまたは前記画像間距離を出力することを特徴とする請求項１に記載の書画カメラ。
【請求項３】
前記モード切替部により前記３次元モードに切替られた場合に、
前記出力部は、前記２つの画像データを所定の周波数で交互に出力することを特徴とする請求項２に記載の書画カメラ。
【請求項４】
前記２つの撮像部は、設置面に対して水平に配設され、
前記パラメータ取得部は、
前記パラメータとして、前記２つの撮像部の離間距離、前記２つの撮像部と前記設置面との距離、および前記２つの撮像部の光軸が前記設置面に対して成す角度を取得することを特徴とする請求項１または３のいずれかに記載の書画カメラ。
【請求項５】
前記２つの撮像部は、当該２つの撮像部の光軸が前記設置面に対して成す角度が同一であることを特徴とする請求項４のいずれかに記載の書画カメラ。
【請求項６】
前記２つの撮像部の離間距離を可変する離間距離可変部、前記２つの撮像部と前記設置面との距離を可変する設置距離可変部、および前記２つの撮像部の光軸が前記設置面に対して成す角度を可変する角度可変部のうち、少なくとも１つをさらに備えたことを特徴とする請求項４または５に記載の書画カメラ。
【請求項７】
３つ以上の撮像部を備え、
前記３つ以上の撮像部のうち、前記２つの撮像部を選択する選択部をさらに備えたことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の書画カメラ。
【請求項８】
複数の撮像部を備え、表示装置に接続されて用いられる書画カメラの制御方法であって、
前記複数の撮像部のうち、２つの撮像部により同一の撮像対象を異なる撮像位置から撮像する撮像ステップと、
前記２つの撮像部により撮像した２つの画像データを生成する画像処理ステップと、
前記表示装置により表示される前記２つの画像データの画像間距離を決定するためのパラメータを取得するパラメータ取得ステップと、
前記表示装置に対して、前記２つの画像データ、並びに前記パラメータまたは前記画像間距離を出力する出力ステップと、を実行することを特徴とする書画カメラの制御方法。
【請求項９】
コンピューターに、請求項８に記載の書画カメラの制御方法における各ステップを実行させるためのプログラム。
【請求項１０】
請求項１ないし７のいずれかに記載の書画カメラと、
前記表示装置と、を備えたことを特徴とする表示処理システム。
【請求項１】
表示装置に接続されて用いられる書画カメラであって、
複数の撮像部と、
前記複数の撮像部のうち、２つの撮像部により同一の撮像対象を異なる撮像位置から撮像した２つの画像データを生成する画像処理部と、
前記表示装置により表示される前記２つの画像データの画像間距離を決定するためのパラメータを取得するパラメータ取得部と、
前記表示装置に対して、前記２つの画像データ、並びに前記パラメータまたは前記画像間距離を出力する出力部と、を備えたことを特徴とする書画カメラ。
【請求項２】
前記表示装置に前記画像間距離を存して２つの画像データを表示させる３次元モードと、前記表示装置に前記画像間距離を存さずに１つ以上の画像データを表示させる２次元モードと、のいずれかに切り替えるモード切替部をさらに備え、
前記モード切替部により前記３次元モードに切替られた場合に、
前記パラメータ取得部は、前記パラメータを取得し、
前記出力部は、前記パラメータまたは前記画像間距離を出力することを特徴とする請求項１に記載の書画カメラ。
【請求項３】
前記モード切替部により前記３次元モードに切替られた場合に、
前記出力部は、前記２つの画像データを所定の周波数で交互に出力することを特徴とする請求項２に記載の書画カメラ。
【請求項４】
前記２つの撮像部は、設置面に対して水平に配設され、
前記パラメータ取得部は、
前記パラメータとして、前記２つの撮像部の離間距離、前記２つの撮像部と前記設置面との距離、および前記２つの撮像部の光軸が前記設置面に対して成す角度を取得することを特徴とする請求項１または３のいずれかに記載の書画カメラ。
【請求項５】
前記２つの撮像部は、当該２つの撮像部の光軸が前記設置面に対して成す角度が同一であることを特徴とする請求項４のいずれかに記載の書画カメラ。
【請求項６】
前記２つの撮像部の離間距離を可変する離間距離可変部、前記２つの撮像部と前記設置面との距離を可変する設置距離可変部、および前記２つの撮像部の光軸が前記設置面に対して成す角度を可変する角度可変部のうち、少なくとも１つをさらに備えたことを特徴とする請求項４または５に記載の書画カメラ。
【請求項７】
３つ以上の撮像部を備え、
前記３つ以上の撮像部のうち、前記２つの撮像部を選択する選択部をさらに備えたことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の書画カメラ。
【請求項８】
複数の撮像部を備え、表示装置に接続されて用いられる書画カメラの制御方法であって、
前記複数の撮像部のうち、２つの撮像部により同一の撮像対象を異なる撮像位置から撮像する撮像ステップと、
前記２つの撮像部により撮像した２つの画像データを生成する画像処理ステップと、
前記表示装置により表示される前記２つの画像データの画像間距離を決定するためのパラメータを取得するパラメータ取得ステップと、
前記表示装置に対して、前記２つの画像データ、並びに前記パラメータまたは前記画像間距離を出力する出力ステップと、を実行することを特徴とする書画カメラの制御方法。
【請求項９】
コンピューターに、請求項８に記載の書画カメラの制御方法における各ステップを実行させるためのプログラム。
【請求項１０】
請求項１ないし７のいずれかに記載の書画カメラと、
前記表示装置と、を備えたことを特徴とする表示処理システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１２９７６８（Ｐ２０１２−１２９７６８Ａ）
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７８９２４（Ｐ２０１０−２７８９２４）
【出願日】平成２２年１２月１５日（２０１０．１２．１５）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１５日（２０１０．１２．１５）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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