JP2002027419A - 画像端末装置及びそれを用いる通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】視線一致が可能なコンパクトで明るい画像端末
装置及びそれを用いる通信システムを提供する。加え
て、それらを立体視可能にする。 【解決手段】表示する画像を投影する画像投影装置と、
該画像投影装置から投影された画像を表示するためのス
クリーンと、該スクリーンに対向する被写体を撮影する
撮像装置とを備え、上記スクリーンにピンホールを設
け、ピンホールを介して上記被写体を撮影するように撮
像装置を配置する。立体視のための両眼視差が得られる
ように、複数のピンホールと撮像装置及び画像投影装置
を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、映像通信に用いる
画像端末装置に係り、特に撮像機能を具備した画像端末
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、高度情報化社会の到来に伴い、高
い臨場感を伴った映像情報通信が現実のものとなってき
た。とりわけ、遠隔地間で、互いに相手の映像を見なが
ら通信を行なうことが可能になり、コミュニケーション
の質が一段と変革しつつある。従来、この種の映像情報
通信に用いられる画像端末装置としては、例えば、ＣＲ
Ｔ（ブラウン管）ディスプレイ、液晶ディスプレイ等の
直視型の装置、及び液晶プロジェクタやＣＲＴプロジェ
クタとスクリーンを用いた投射型の装置があった。そし
て、従来の映像通信においては、上記の画像表示装置と
は別に設置された撮像装置を用いて、話者の像を撮像
し、話者の音声情報とともに通信回線に送出するもので
あった。

【０００３】しかしながら、このような画像端末装置を
用いて通信を行なうに当たっては、撮像装置を表示画面
の外に設置せざるを得ず、その結果、通信し合う話者同
士が相手と視線を一致させることが難しいという課題が
あった。これについて、図６を用いて説明する。会議参
加者１１ａがカメラ２３ａ及びディスプレイ２４ａを用
い、会議参加者１１ｂがカメラ２３ｂ及びディスプレイ
２４ｂを用い、通信ネットワーク２５を介して通話が行
なわれている。会議参加者１１ａは、画面を見て話しか
けている。しかし、撮像装置２３ａは会議参加者１１ａ
の額の方から撮像するので、会議参加者１１ｂが画面上
で見る会議参加者１１ａの映像は、上記のように顔の上
方からの画像となってしまい、会議参加者１１ａと会議
参加者１１ｂとは視線を交わすことができない。

【０００４】この視線一致の課題は、遠隔会議における
対話の際に相手とあたかも直接会話しているような臨場
感を与えるために重要な項目であり、従来の検討例とし
て以下がある。図７は、プロジェクション方式を用いた
視線一致の例であり、テレビジョン学会技術報告第１６
巻第１０号、ＩＤＹ’９２―４５、第３７頁〜第４２頁
（１９９２年１月）に開示されている。この方式は、透
明状態と光散乱状態を電気的に切り替え可能なスクリー
ン２７を用い、制御回路２９を用いて２つの状態を数１
０Hz以上の高速で切り替え、これと同期して透明状態の
ときにカメラ２６で鑑賞者１１を撮像し、光散乱状態の
ときにビデオプロジェクタ２８で画像を投射する時分割
のシステムである。本方式では、システムが大きくなる
点、及び時分割であるため撮像と表示の両方で光の利用
効率が低い点に実用上の難点がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、高い臨場感
を得るには、上記の視線一致の他に立体表示を備えるこ
とが効果的である。従来、高い臨場感を実現するため
に、両眼視差を活用して画像を立体表示する各種装置が
開発されている。中でも立体視を特殊な眼鏡を着用する
ことなく可能にする画像装置として、画像投影手段と指
向性の反射又は透過スクリーンを組み合わせた装置が知
られている。水平方向の集光手段として合わせ鏡群を用
いた指向性反射スクリーンについては、例えば、平成３
年７月朝倉書店発行 大越孝敬著「三次元画像工学」第
２８頁及び第９１頁〜第９７頁に開示されている。

【０００６】図８は、上記原理に基づいた技術で、公開
特許公報特開平９−１９７５８１号に開示された指向性
反射スクリーンについて示すものである。指向性反射ス
クリーン４０は、２面直交合わせ鏡群４１にレンチキュ
ラ板４２を組み合わせた構造によって構成される。直交
合わせ鏡群４１により、入射光は、水平方向には集光し
て反射し、更にレンチキュラ板４２により、垂直方向に
拡散して反射する。このようなスクリーン反射特性を活
かし、２個の画像投影手段を鑑賞者の右眼および左眼の
直上または直下に配置し、併せて両眼視差の原理に基づ
く立体画像となる一対の映像を照射することによって、
特殊な眼鏡を着用することなく立体画像を鑑賞すること
ができる。

【０００７】話者を見ながら対話する通信において、視
線一致にこのような立体表示の機能を加えることによ
り、一層高い臨場感や視認性が得られ、装置の実用性を
高めることができる。

【０００８】本発明の目的は、上記課題を克服した、視
線一致が可能なコンパクトで明るい画像端末装置及びそ
れを用いる通信システムを提供することにある。加え
て、立体視を可能にしてその臨場感を更に増すようにし
た画像端末装置及びそれを用いる通信システムを提供す
ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的を達成
するための画像端末装置は、表示する画像を投影する画
像投影装置と、該画像投影装置から投影された画像を表
示するためのスクリーンと、該スクリーンに対向する被
写体を撮影する撮像装置とを有しており、上記スクリー
ンには小さい穴（以下「ピンホール」という）が設けら
れ、上記撮像装置は、ピンホールを介して上記被写体を
撮影するように配置されていることを特徴とする。スク
リーンに対向する被写体は、通常、スクリーンに表示し
た画像を見る鑑賞者であり、従ってピンホールが視線と
一致することになり、視線一致の鑑賞者像を撮影するこ
とができる。従来装置の視線一致のための状態切り替え
スクリーンや時分割処理は不要であり、小型でかつ光利
用効率を損なうことのない画像端末装置を実現すること
ができる。

【００１０】ピンホールの径は、鑑賞者から見て目立た
ない程度（０．５〜５ｍｍφ）とすることが可能であ
る。被写体の光量はこのようなピンホールを経ることに
よって低下するが、最近のＣＣＤ（電荷移送素子）撮像
素子の感度は非常に高くなっており、そのようなピンホ
ールからの暗い被写体を、通常の室内照明のもとで画質
劣化なく撮影することができる。

【００１１】なお、複数のピンホールを用意することに
より、立体表示が可能となる複数の視差画像を同時に撮
像することが可能になる。そのような撮像機構を設ける
ことにより、視線一致と立体表示を合わせ持つ、より好
ましい画像端末装置を得ることができる。

【００１２】本発明の画像端末装置において、平面表示
及び立体表示とも、スクリーンを水平方向に鑑賞範囲を
限定した指向性反射スクリーンとすることが可能であ
る。そのようなスクリーンを採用することにより、明る
さを大幅に改善した投射型の画像端末装置を実現するこ
とができる。すなわち、指向性反射スクリーン方式によ
る画像表示の利点は、光の利用効率が高いことである。
このスクリーンを用いると、数ルーメンの光出力で、視
距離５０ｃｍ〜１ｍ、画像サイズ１３インチ〜２０イン
チで明るい部屋で鑑賞可能となり、パーソナル用途の投
射型でかつ小型の画像端末装置が実現可能になる。即
ち、通常のオフィスや家庭の個室におけるパーソナルコ
ンピュータに適用して好適であるが、本発明において
も、その活用により、視認性や臨場感が優れた画像通信
端末を得ることができる。

【００１３】本発明による複数の画像端末装置を通信ネ
ットワークを使って接続することにより、撮像装置から
の映像信号を相手側に送り、相手からの映像信号を受信
して表示する画像端末装置システムを実現することがで
きる。それにより、臨場感の高いテレビ電話通話や遠隔
会議を実現することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る画像端末装置
及びそれを用いる通信システムを図面に示した発明の実
施の形態を参照して更に詳細に説明する。なお、図１〜
図７における同一の記号は、同一物又は類似物を表示す
るものとする。

【００１５】本発明による画像端末装置の一実施の形態
を図１及び図２を用いて説明する。図１ａの側面図、図
１ｂの正面図及び図２の上面図において、１ａ，１ｂは
画像投影装置、２は、画像投影装置１ａ，１ｂから投影
された画像を表示するためのスクリーン、３は、スクリ
ーン２に表示すべき画像を生成し制御する制御部、４
は、制御部３に外部から指示を入力する外部入力装置、
６ａ，６ｂは、スクリーン２に開けたピンホール、５
ａ，５ｂは、ピンホール６ａ，６ｂから見える被写体を
撮影する撮像装置、７ａ，７ｂは、撮像装置５ａ，５ｂ
に備えたピンホールレンズ、８は、画像投影装置１ａ，
１ｂ、制御部３及び外部入力装置４を含む画像端末装置
の本体、９ａ，９ｂは音声を受けるマイクロフォン、１
０ａ，１０ｂは音声を発するスピーカ、１１は画像端末
装置を利用する鑑賞者である。

【００１６】画像投影装置１は、液晶表示素子を用いた
液晶プロジェクタであるが、その他にブラウン管を用い
たＣＲＴプロジェクタ等を用いることができる。本発明
の実施の形態では、２個の画像投影装置１ａ，１ｂが設
置される。また、外部入力装置４は、パーソナルコンピ
ュ−タで使用されるキーボードによる入力装置である
が、その他に、マウス、マウスパッドやゲーム機で使用
されるジョイスティックなどを用いることができる。更
に、図１ｂ及び図２に示すように、スクリーン２にピン
ホール６ａ，６ｂの２個が設けられ、ピンホール６ａ，
６ｂのそれぞれに結合してその背後に、図２に示すよう
に、２台の撮像装置５ａ，５ｂが設置される。

【００１７】ここで、スクリーン２に指向性を有する指
向性反射スクリーンを用いることにより、画像鑑賞の範
囲として、水平方向に１０ｍｍ〜５００ｍ、垂直方向に
１０ｍｍ〜１０００ｍｍを設定することができる。これ
らの範囲の中から、用途によって適切な範囲が定められ
る。

【００１８】指向性反射スクリーンであるスクリーン２
は、図８に示した合わせ鏡群４１とレンチキュラ板４２
を用いて構成することができる。合わせ鏡群４１の挟角
が９０度で、かつ合わせ鏡群４１の稜線が上下方向に構
成されている場合には、画像投影装置から投影された画
像信号はスクリーンで反射され、水平方向には入射方向
に戻される。このために、鑑賞範囲を画像投射装置の射
出瞳の直上又は直下に限定することが可能になる。この
ような限定を採用することにより、周囲に不要な画像信
号光が分散せず、従って投射光の利用効率が高まり、低
消費電力の画像端末装置を得ることができる。

【００１９】さて、２個の画像投影装置１ａ，１ｂから
は、互いに両眼視差を有する右眼用及び左眼用の画像信
号を投影することが可能であり、これにより、専用の眼
鏡を掛けることなく立体画像を鑑賞することが可能にな
る。即ち、立体視を実現することができる。

【００２０】この場合、画像投影装置１ａ，１ｂの一方
に対応する鑑賞範囲は、左右画像のクロストークを避け
るために、鑑賞者の両眼間隔以下にすることが好まし
い。また、２個の画像投影装置１ａ，１ｂの間隔も、ほ
ぼ両眼間隔とすることが好ましい。人間の両眼間隔は、
平成８年６月人間生活工学研究センター発行「設計のた
めの人体寸法データ集」の第７９頁によれば、４９〜７
４ｍｍである。このように、画像投影装置１が２個の場
合に立体視が可能な鑑賞範囲は、最大で両眼間隔の７４
ｍｍ程度である。

【００２１】本発明の実施の形態の画像端末装置におい
て、撮像は、画像が投射されるスクリーン２内のピンホ
ール６ａ，６ｂから行なわれるため、鑑賞者１１が表示
画像に注目していれば視線方向からの撮像が可能とな
る。また、ピンホール６ａ，６ｂを通して、時分割する
ことなく撮像を行なうため光利用効率を損なうことがな
い。スクリーン２に配置したピンホールの直径は、０．
５〜５ｍｍ程度が好ましい。また、２個のピンホール６
ａ，６ｂの間隔は、立体表示に良好な視差画像を撮像す
るために両眼間隔程度が好ましい。

【００２２】本発明の実施の形態の本体８の構成を図３
に示す。本体８は、上記の外部入力装置４、画像投影装
置１及び制御部３のほかに、ハードディスク装置などの
主記憶装置１２、フロッピディスク装置やＤＶＤ−ＲＯ
Ｍ装置などの外部記憶装置１３、モデムやＬＡＮ通信装
置などの通信部１４、ＤＶＤ装置などのビデオメモリ１
５、画像投影装置１ａ，１ｂの表示を制御する表示コン
トローラ１６を備え、これらの各装置を相互に接続する
内部バス１７を具備している。画像投影装置１ａ，１ｂ
へ供給される信号は、制御部３で生成されて表示コント
ローラ１６に入力される信号とするほか、表示コントロ
ーラ１６の外部入力端子（図示せず）に供給される例え
ば外部ビデオ信号であってもよい。

【００２３】上記した画像端末装置は、その複数を通信
ネットワークを介して接続することにより、遠隔会議の
映像通信端末として使用することができる。そのような
接続により、画像端末装置を用いる通信システムが構成
される。構成の一例を図４に示す。図４において、２台
の画像端末装置２０ａ，２０ｂが通信ネットワーク２１
によって接続される。

【００２４】本通信装置システムによれば、会議参加者
１１ａが、会議参加者１１ｂの顔の映し出されるスクリ
ーン２を注視しながら通信を行なうと、そのスクリーン
２の中心近辺にある撮像装置５で会議参加者１１ａの顔
を撮影するので、会議参加者１１ｂ側の画像端末装置の
スクリーン２には会議参加者１１ａの視線を捕らえる画
像が映し出される。会議参加者１１ａ側もまた同様であ
り、結果として、会議参加者１１ａと１１ｂは視線を一
致させることが可能になる。

【００２５】更に、通信ネットワーク２１に撮像装置５
ａ，５ｂの上下左右の傾きを制御するためのアングル制
御信号を伝送することにより、会議参加者１１ｂが所望
する会議参加者１１ａ側の映像を会議参加者１１ｂの意
思で入手するシステムを構成することが可能になる。撮
像装置５ａ，５ｂの上下左右の傾きの制御は、カメラレ
ンズの光軸の向きを変えることによって実施することが
できる。

【００２６】以上の本発明の実施の形態により、視線の
一致が得られ、更に、立体視が得られることにより、臨
場感が高くかつ視認性が優れた画像端末装置を得ること
ができる。また、指向性スクリーンの採用により、装置
を小型化、低消費電力化することができる。

【００２７】なお、本発明による画像端末装置の構成
は、上記の実施の形態に限定されるものではない。例え
ば、画像投影装置及び撮像装置はそれぞれ１台としても
よく、その場合にも視線一致の効果が得られることは言
うまでもない。

【００２８】また、スクリーン２に採用したレンチキュ
ラ板４２の代わり、ホログラフィックに水平方向に光を
拡散する機能を有するフィルムを用いることにより、単
一の画像投影装置で適度の視域を実現する画像端末装置
を得ることができる。この場合は、もとより立体視はで
きないが、遠隔対話者との視線一致を実現し、小型、低
消費電力の効果は変わらずに享受できることは言うまで
もない。

【００２９】更には、３個以上の画像投影装置を用いる
場合にも有効である。この場合は、複数台の画像投影装
置をほぼ両眼間隔で並べることにより、鑑賞者の水平方
向の立体視が可能な鑑賞範囲を広げることができる。

【００３０】また、ピンホールも、本発明の実施の形態
で示した２個に限らない。上記３個以上の画像投影装置
に対応して、複数個のピンホール及び撮像装置を配置す
ることにより、鑑賞者の水平方向の鑑賞範囲を広げた立
体表示の画像端末装置を実現することができる。４個の
等間隔のピンホールを設けた画像端末装置の例を図５に
示す。図５ａの正面図に示すように、４個の等間隔のピ
ンホール６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄを設け、全てのピンホ
ールの背後にそれぞれ撮像装置を配置する。

【００３１】また、図５ｂ，５ｃの上面図に示すよう
に、４個の内の相隣る２個のピンホールのみを用いて撮
影してもよい。図５ｂは、ピンホール６ｂ，６ｃ及び撮
像装置５ｂ，５ｃを用いている例を示し、図５ｃは、ピ
ンホール６ａ，６ｂ及び撮像装置５ａ，５ｂを用いてい
る例を示している。こうすることにより、視線を一致さ
せた画像だけではなく、撮像の角度を変化させた画像を
伝送する通信が可能となり、より臨場感を高めることが
可能になる。複数の撮像装置の中から活用される２個の
撮像装置の選択は、上記によるように通信ネットワーク
を介して行なうことが可能であることは言うまでもな
い。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、視線の一致した画像を
撮影することが可能になるので、臨場感の高い通信用の
画像端末装置を実現することができる。また、指向性の
ある投射用スクリーンを採用するので、画像端末装置を
操作性、視認性のよい小型コンパクト、低消費電力のパ
ーソナル画像端末にすることができる。加えて、複数の
画像投影装置及び撮像装置を備えることにより、視線一
致が可能でかつ立体視の得られる画像端末装置を実現す
ることができる。このような画像端末装置の複数を用い
た通信システムにより、一段と質の高いコミュニケーシ
ョンを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像端末装置の一実施形態を説明
するための構成図。

【図２】図１に示した画像端末装置の上面図。

【図３】本発明の画像端末装置の本体を説明するための
構成図。

【図４】本発明の通信システムの一実施形態を説明する
ための構成図。

【図５】本発明の画像端末装置の別の実施形態を説明す
るための構成図。

【図６】従来の画像端末装置を説明するための構成図。

【図７】従来の別の画像端末装置を説明するための構成
図。

【図８】指向性反射スクリーンを説明するための図。

【符号の説明】

１…画像投影装置、２…スクリーン、３…制御部、４…
外部入力装置、５…撮像装置、６…ピンホール、８…本
体、１１…鑑賞者、会議参加者、２０…画像端末装置、
２１…通信ネットワーク、４０…指向性反射スクリー
ン、４１…合わせ鏡群、４２…レンチキュラ板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 13/04 Ｈ０４Ｎ 13/04 Ｆターム(参考） 2H021 BA01 BA02 5C022 AA12 AB68 5C058 AA06 BA35 EA02 EA26 EA33 5C061 AA06 AA14 AA20 AA23 5C064 AA02 AB04 AC04 AC12 AD12

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表示する画像を投影する画像投影装置
   と、該画像投影装置から投影された画像を表示するため
   のスクリーンと、該スクリーンに対向する被写体を撮影
   する撮像装置とを有しており、上記スクリーンにピンホ
   ールが設けられ、上記撮像装置は、ピンホールを介して
   上記被写体を撮影するように配置されていることを特徴
   とする画像端末装置。
2. 【請求項２】 前記スクリーンに設けられたピンホール
   は、複数でありかつ複数のピンホール毎に撮像装置が配
   置されており、前記画像投影装置は、ピンホールと同数
   の複数でありかつピンホールの間隔で配置されているこ
   とを特徴とする請求項１に記載の画像端末装置。
3. 【請求項３】 前記スクリーンに設けられた複数のピン
   ホールの内の、少なくとも隣合う２個１組のピンホール
   の間隔がほぼ両眼間隔に設定されており、前記複数の画
   像投影装置の内の、少なくとも隣合う２個１組の画像投
   影装置は、視差を設けた画像を投影することを特徴とす
   る請求項２に記載の画像端末装置。
4. 【請求項４】 前記スクリーンは、水平方向の鑑賞範囲
   が限定された指向性反射スクリーンであることを特徴と
   する請求項１〜請求項３のいずれか一に記載の画像端末
   装置。
5. 【請求項５】請求項１〜請求項４のいずれか一に記載の
   画像端末装置の複数と、該複数の画像端末装置を相互に
   接続する通信ネットワークとを備えてなることを特徴と
   する通信システム。