JP2007082107A

JP2007082107A - 映像提示・撮像装置

Info

Publication number: JP2007082107A
Application number: JP2005270460A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Kunida; 豊國田; Shiro Suyama; 史朗陶山; Munekazu Date; 宗和伊達; Hideaki Takada; 英明高田
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2005-09-16
Filing date: 2005-09-16
Publication date: 2007-03-29
Anticipated expiration: 2025-09-16
Also published as: JP4490357B2

Abstract

【課題】視線一致の状態にて利用者の撮影が可能で、かつ、コンパクトな映像提示・撮像装置を提供する。
【解決手段】透過型ディスプレイパネルと、前記透過型ディスプレイパネルの利用者と反対側に配置される導光板と、前記導光板の側面に配置される光源と、前記導光板の前記透過型ディスプレイパネルと反対側に配置される少なくとも１個のカメラとを有する映像提示・撮像装置であって、前記透過型ディスプレイパネルに画像を表示せずに透過状態にして、前記カメラにより利用者を撮影をする状態１と、前記光源をオンとするとともに、前記透過型ディスプレイパネルに画像を表示する状態２とを、時分割で交互に切り替えて実行する手段とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、映像提示・撮像装置に係り、特に、視線一致の状態にて利用者の撮影が可能で、かつ、コンパクトな映像提示・撮像装置に関する。

地理的に離れた者同士が、あたかもそばにいるかのような感覚で面談コミュニケーションを行うシステムが、数多く提案されている。
このようなシステムは、一般に高臨場感通信と呼ばれるが、ディスプレイの上部や下部や側部にカメラを配置し、カメラで撮影した画像をそのまま通信して提示し合っているだけのシステムにおいては、ディスプレイを見る目線とカメラの光軸が一致していないため、利用者がお互いに視線を合わせることができず、アイコンタクトによる意思の疎通が困難である。
即ち、利用者に違和感のないコミュニケーションを提供するためには、「視線一致」の課題を解決する必要がある。
ハーフミラーを用いてディスプレイとカメラの位置を光学的に合わせたシステムはこの課題を一応は解決するものの、ハーフミラーを配置する広い空間を要することや、光量の減少を伴うために実用的であるとは言い難い。
そのため、光の透過状態と不透過状態を交互に制御されるスクリーンを用い、透過状態のときに撮影を行い、不透過状態の時に映像の投影を行うシステムが考案された。（下記、特許文献１、特許文献２参照）。

なお、本願発明に関連する先行技術文献としては以下のものがある。
特許第３０１１４３９号明細書特開平８−３２９４８号公報國田豊, 橋本秋彦 , 木村一夫, 中沢憲二「信頼度を利用した多層平面レンダリング法の提案」，３次元画像コンファレンス2004講演論文集，pp.135-138，３次元画像コンファレンス2004実行委員会，2004．

しかし、前述の特許文献１、特許文献２に開示されている、プロジェクタを用いるシステムは、十分にコンパクトであるとは言えない。
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、視線一致の状態にて利用者の撮影が可能で、かつ、コンパクトな映像提示・撮像装置を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。
前述の課題を解決するために、本発明は、透過型ディスプレイパネルと、前記透過型ディスプレイパネルの利用者と反対側に配置される導光板と、前記導光板の側面に配置される光源と、前記導光板の前記透過型ディスプレイパネルと反対側に配置される少なくとも１個のカメラとを有する映像提示・撮像装置であって、前記透過型ディスプレイパネルに画像を表示せずに透過状態にして、前記カメラにより利用者を撮影をする状態１と、前記光源をオンとするとともに、前記透過型ディスプレイパネルに画像を表示する状態２とを、時分割で交互に切り替えて実行する手段とを有すること特徴とする。
また、本発明は、偏光旋光型の透過型ディスプレイパネルと、前記透過型ディスプレイパネルの利用者側に配置される偏光光学素子と、前記透過型ディスプレイパネルの利用者と反対側に配置される導光板と、前記導光板の側面に配置され、所定の偏光を照射する光源と、前記導光板の前記透過型ディスプレイパネルと反対側に配置される少なくとも１個のカメラとを有する映像提示・撮像装置であって、前記透過型ディスプレイパネルに画像を表示せずに透過状態にして、前記カメラにより利用者を撮影をする状態１と、前記光源をオンとするとともに、前記透過型ディスプレイパネルに画像を表示する状態２とを、時分割で交互に切り替えて実行する手段とを有すること特徴とする。

また、本発明では、前記光源は、複数の色の光を照射可能であり、前記状態２において、前記光源からの照射光の色を変化させ、当該照射光の色に応じた画像を前記透過型ディスプレイパネルに表示する。
また、本発明は、透過型ディスプレイパネルと、前記透過型ディスプレイパネルの利用者と反対側に配置される透明照明パネルと、前記透明照明パネルの前記透過型ディスプレイパネルと反対側に配置される少なくとも１個のカメラとを有する映像提示・撮像装置であって、前記透過型ディスプレイパネルに画像を表示せずに透過状態にして、前記カメラにより利用者を撮影をする状態１と、前記透明照明パネルをオンとするとともに、前記透過型ディスプレイパネルに画像を表示する状態２とを、時分割で交互に切り替えて実行する手段とを有することを特徴とする。

本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
本発明によれば、視線一致の状態にて利用者の撮影が可能で、かつ、コンパクトな映像提示・撮像装置を提供することが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
［実施例１］
図１は、本発明の実施例１の映像提示・撮像装置の概略構成を示す模式断面図である。
図１（ａ）に示すように、本実施例の映像提示・撮像装置は、透過型ディスプレイパネル１５と、導光板１２と、導光板１２の側面に配置される光源１３と、導光板１２の透過型ディスプレイパネル１５と反対側に配置されるカメラ１１とを有する。
ここで、導光板１２と、導光板１２の側面に配置される光源１３とは、照明パネルを構成する。また、透過型ディスプレイパネル１５は、例えば、液晶ディスプレイパネルで構成される。さらに、光源１３は、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）で構成される。
本実施例では、図１（ｃ）に示す状態１と、図１（ｂ）に示す状態２とを、時分割で交互に実行する。
（１）状態１
透過型ディスプレイパネル１５に何も表示せず透過状態にするとともに、照明パネルをＯＦＦとする。この状態では、背面のカメラ１１と利用者１の間を光学的に遮蔽するものはなにもないので、カメラ１１により利用者１の姿を撮影することができる。
（２）状態２
透過型ディスプレイパネル１５に画像を表示するとともに、照明パネルをＯＮとする。
前述したこの２つの状態を、利用者１が知覚できる以上の速さで交互に切り替えることにより、画像の撮影と提示が一体となった画像端末を実現することができる。

本実施例によれば、従来法のように光源を透過型ディスプレイの背面に配置するのではなく、導光板１２の側面に光源１３を配置し、透過型ディスプレイパネル１５に画像を表示するときには、導光板１２内での全反射および導光板１２表面での散乱を利用する。
そのため、図１（ｂ）に示すように、光源１３がＯＮの時（状態２の時）には、導光板１２から照射される光は均一な照明となる。
また、図１（ｃ）に示すように、光源１３がＯＦＦの時（状態１の時）には、導光板１２は透明な状態となり、カメラ１１により利用者１の姿を撮影することができる。
また、本実施例では、光源１３とカメラ１１の空間的な配置が干渉することがないので、本実施例では、薄型でコンパクトな実装をとることが可能となる。
さらに、状態１と状態２の切り替えにおいて、導光板１２と光源１３とから成る照明パネルが行う処理は、光源１３のＯＮ・ＯＦＦのみであるため、切り替え処理を高速に行うことが可能である。よって、提示画像および撮影画像の画質を向上させることが可能となる。

［実施例２］
図２は、本発明の実施例２の映像提示・撮像装置の概略構成を示す模式断面図である。
本実施例は、図２（ａ）に示すように、前述の実施例１において、導光板１２の透過型ディスプレイパネル１５側に、拡散・透過制御パネル１４を配置したものである。また、図２（ａ）には図示していないが、導光板１２のカメラ１１側に、拡散・透過制御パネル１４を配置することもできる。ここで、拡散・透過制御パネル１４は、例えば、高分子分散型液晶ディスプレイパネルで構成される。
本実施例によれば、図２（ｂ）に示すように、光源１３をＯＮの時（状態２の時）に、同時に拡散・透過制御パネル１４を拡散状態にすることにより、導光板１２から照射される光は均一な照明となる。
また、図２（ｃ）に示すように、光源１３がＯＦＦの時（状態１の時）に、同時に拡散・透過制御パネル１４を透過状態にすることで、カメラ１１により利用者１の姿を撮影することができる。
本実施例では、導光板１２および光源１３のみの場合に比べ、表示と透過の状態の効果がより明確に現れるので、提示画像および撮影画像の画質を向上させることができる。

［実施例３］
図３は、本発明の実施例３の映像提示・撮像装置の概略構成を示す模式断面図である。
本実施例は、導光板１２として、光の放出方向が透過型ディスプレイ方向のみである導光板を使用する点で、前述の実施例１と相違する。
本実施例によれば、図３（ｂ）に示すように、光源１３がＯＮの時（状態２の時）に、導光板１２からの光の放出方向が、透過型ディスプレイパネル１５方向のみであり、カメラ１１の方向には光が放出しないために、光源１３から照射された光の大半を透過型ディスプレイパネル１５の照明として用いることができ、光の利用効率を向上させることができる。
また、状態１と状態２の切り替えにおいて、導光板１２と光源１３とから成る照明パネルが行う処理は、光源１３のＯＮ・ＯＦＦのみであるため、切り替え処理を高速に行うことが可能である。よって、提示画像および撮影画像の画質を向上させることが可能となる。

［実施例４］
図４は、本発明の実施例４の映像提示・撮像装置の概略構成を示す模式断面図である。
図４（ａ）に示すように、本実施例の映像提示・撮像装置は、偏光旋光型の透過型ディスプレイパネル１５ａと、導光板１２と、導光板１２の側面に配置される偏光光源と、偏光旋光型の透過型ディスプレイパネル１５ａの利用者１側に配置される偏光光学素子１７とを有する。
ここで、偏光旋光型の透過型ディスプレイパネル１５ａは、例えば、パネル両側に添付された偏光板を取り外した液晶ディスプレイパネルで構成される。また、偏光光源は、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）などから成る照明光源１３と偏光光学素子１８とで構成される。偏光光学素子（１７，１８）は、一般の偏光板で構成できる。さらに、導光板１２と、導光板１２の側面に配置される光源１３とは、照明パネルを構成する。
本実施例によれば、図４（ｂ）に示す画像提示状態の時（状態２の時）には、偏光光源から照射された偏光が、偏光状態を保ったまま導光板１２から、偏光旋光型の透過型ディスプレイパネル側に放射され、提示画像のパターンに応じて光が旋光された後、偏光光学素子１７を通り利用者に提示される。
一方、図４（ｃ）に示す画像撮影の時（状態１の時）には、被写体である利用者側からの光は、偏光光学素子１７を通り、偏光旋光型の透過型ディスプレイパネル１５ａを通り、導光板１２を通ってカメラ１１に到達する。
したがって、本実施例では、図１に示す透過型ディスプレイパネル（例えば、液晶ディスプレイパネル）を用いた場合と比べ、カメラ１１にとって偏光光学素子が１枚減り、偏光光学素子を通る光のロスが低減される。したがって、撮影画像の画質を向上させることが可能となる。

［実施例５］
図５は、本発明の実施例５の映像提示・撮像装置の概略構成を示す模式断面図である。
本実施例は、導光板１２として、光の放出方向が偏光旋光型の透過型ディスプレイパネル方向のみである導光板を使用する点と、画像撮影（状態１）の期間においても、光源１３を点灯する点で、前述の実施例４と相違する。
本実施例によれば、状態１と状態２の切り替えにおいて、光源１３のＯＮ・ＯＦＦも、導光板１２と光源１３とから成る照明パネルの状態切替えも必要ないため、装置を簡便化することができる。
画像撮影の時（状態１の時）においても、利用者側に光が照射されるため、周囲が暗く被写体の照度が不足している環境においても、良好な画像を撮影することができる。
なお、図示は省略するが、前述の実施例３の場合にも、画像撮影（状態１）の期間に、光源１３を点灯するようにしてもよい。

［実施例６］
図６は、本発明の実施例６の映像提示・撮像装置における光源の発光タイミングを説明する図である。
本実施例では、光源１３として、複数の波長（色）の光を発光可能な光源を使用する。
そして、本実施例では、図６のＲ，Ｇ，Ｂに示すように、光源１３の発光波長（色）を逐次的に変化させて点灯し、しかも、点灯のパターンに同期して、透過型ディスプレイパネル１５、あるいは、偏光旋光型の透過型ディスプレイパネル１５ａの表示も変化させることで、カラー画像を表示するようにしたものである。
本実施例によれば、カラー表示する際に、透過型ディスプレイパネル１５、あるいは、偏光旋光型の透過型ディスプレイパネル１５ａと組み合わせて使用される、格子状のカラーフィルタが不要となる。
即ち、利用者１とカメラ１１の間から、カラーフィルタが取り除かれるぶん、被写体（利用者）からカメラ１１に到達するまでの光量のロスがなくなり、また、カラーフィルタによる格子模様も認められないため、撮影画像の画質を向上させことができる。

［実施例７］
図７は、本発明の実施例７の映像提示・撮像装置の概略構成を示す模式断面図である。
本実施例は、図７に示すように、透過型ディスプレイパネル１５と、透明照明パネル１９とで構成される。
ここで、透過型ディスプレイパネル１５は、例えば、液晶ディスプレイパネルで構成される。透明照明パネル１９は、例えば、透明電極とＥＬなどの発光物質を組み合わせた透明照明パネルで構成される。
本実施例によれば、透明照明パネル１９がＯＮの状態（状態２）では、均一で高輝度の面照明が得られる一方で、透明照明パネル１９がＯＦＦの状態（状態１）では、高い透明度が得られる。したがって、提示画像および撮影画像の画質を向上させることができる。

［実施例８］
図８は、本発明の実施例８の映像提示・撮像装置の概略構成を示す模式断面図である。
本実施例は、図８に示すように、透明照明パネル１９として、発光波長が異なる複数の透明照明パネル（図８では、赤色を発光する透明照明パネル１９ｒ、緑色を発光する透明照明パネル１９ｇ、青色を発光する透明照明パネル１９ｂ）を積層し、当該多層照明パネルの発光パターンを逐次的に変化させて点灯し、しかも、点灯のパターンと同期して、透過型ディスプレイパネル１５の表示も変化させることでカラー画像を表示するようにした点で、前述の実施例７と相違する。
本実施例によれば、カラー表示する際に、透過型ディスプレイパネル１５と組み合わせて使用される、格子状のカラーフィルタが不要となる。
即ち、利用者１とカメラ１１の間から、カラーフィルタが取り除かれるぶん、被写体（利用者）からカメラ１１に到達するまでの光量のロスがなくなり、また、カラーフィルタによる格子模様も認められない。
また、透明照明パネル（１９ｒ，１９ｇ，１９ｂ）がＯＮの状態（状態２）では、均一で高輝度の面照明が得られる一方、透明照明パネル（１９ｒ，１９ｇ，１９ｂ）がＯＦＦの状態（状態１）で高い透明度が得られる。したがって、提示画像および撮影画像の画質を向上させることができる。

［実施例９］
本発明の実施例９の映像提示・撮像装置は、状態１の継続時間と、状態２の継続時間とを異ならせるようにしたものである。
本実施例によれば、状態２、即ち、画像提示の期間を長くとり表示の明るさをとるか、状態１、即ち、撮影の期間を長くとり（露光時間を多くとり）撮影画像の明るさをとるか、両者のトレードオフを調節することができる。
したがって、表示画像と撮影画像の画質を総合的に判断して、両者のバランスがとれた構成をとることができる。

［実施例１０］
本発明の実施例１０の映像提示・撮像装置は、状態１の継続時間と、状態２の継続時間を、カメラ１１、あるいは、別途設置した光センサにより測定された被写体または外光の明るさによって決定するようにした点で、前述の実施例９と相違する。
本実施例によれば、表示と撮影に必要な光量のバランスを環境に適応して配分することができる。
例えば、明るい環境で用いる際には、透過型ディスプレイパネル１５を明るくする必要があるのに対して、撮影の露光時間は短くてよい。そのため、状態２の期間を長く、状態１の期間を短く配分することで、撮影画像の画質を犠牲にすることなく、表示画像の画質を向上させることができる。
また、逆に暗い環境で用いる際には、状態２の期間を短く、状態１の期間を長く配分することで、表示画像の画質を犠牲にすることなく、撮影画像の画質を向上させることができる。

なお、前述までの各実施例において、カメラ１１の台数を２台以上となし、そのうち１つ以上のカメラ１１からの画像を選択し、当該カメラ１１が組み込まれた端末、もしくは他の同様な端末において利用者１に提示する映像としてもよい。
また、カメラ１１の台数を２台以上となし、その撮影画像をもとに新たな画像を合成し、当該カメラ１１が組み込まれた端末、もしくは他の同様な端末において利用者１に提示する映像としてもよい。
この場合には、実際にカメラ１１で撮影した画像だけでなく、新たに合成された画像、例えば、実際にカメラ１１を配置していない場所からの映像を合成できるため、実装上のカメラ配置が容易になる。
なお、異なる位置で撮影された画像を元に新たな視点位置の画像を生成する方法は、前述の非特許文献１を参照されたい。
さらに、カメラ１１で撮影した利用者の画像中の両眼画像を検出し、提示する画像に反映するようにしてよい。
この場合には、利用者が画像中のどの領域に注目しているかを検出することで、注目している領域を強調して表示したり、あるいは注目点の軌跡を追跡することで利用者が何に関心を持っているかを解析することができる。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。

本発明の実施例１の映像提示・撮像装置の概略構成を示す模式断面図である。本発明の実施例２の映像提示・撮像装置の概略構成を示す模式断面図である。本発明の実施例３の映像提示・撮像装置の概略構成を示す模式断面図である。本発明の実施例４の映像提示・撮像装置の概略構成を示す模式断面図である。本発明の実施例５の映像提示・撮像装置の概略構成を示す模式断面図である。本発明の実施例６の映像提示・撮像装置における光源の発光タイミングを説明する図である。本発明の実施例７の映像提示・撮像装置の概略構成を示す模式断面図である。本発明の実施例８の映像提示・撮像装置の概略構成を示す模式断面図である。

符号の説明

１利用者
１１カメラ
１２導光板
１３光源
１４拡散・透過制御パネル（例えば、高分子分散型液晶ディスプレイパネル）
１５透過型ディスプレイパネル（例えば、液晶ディスプレイパネル）
１５ａ偏光旋光型の透過型ディスプレイパネル
１７，１８偏光光学素子（例えば、偏光板）
１９透明照明パネル（例えば、ＥＬ）
１９ｒ赤色を発光する透明照明パネル
１９ｇ緑色を発光する透明照明パネル
１９ｂ青色を発光する透明照明パネル

Claims

透過型ディスプレイパネルと、
前記透過型ディスプレイパネルの利用者と反対側に配置される導光板と、
前記導光板の側面に配置される光源と、
前記導光板の前記透過型ディスプレイパネルと反対側に配置される少なくとも１個のカメラとを有する映像提示・撮像装置であって、
前記透過型ディスプレイパネルに画像を表示せずに透過状態にして、前記カメラにより利用者を撮影をする状態１と、
前記光源をオンとするとともに、前記透過型ディスプレイパネルに画像を表示する状態２とを、時分割で交互に切り替えて実行する手段とを有すること特徴とする映像提示・撮像装置。
偏光旋光型の透過型ディスプレイパネルと、
前記透過型ディスプレイパネルの利用者側に配置される偏光光学素子と、
前記透過型ディスプレイパネルの利用者と反対側に配置される導光板と、
前記導光板の側面に配置され、所定の偏光を照射する光源と、
前記導光板の前記透過型ディスプレイパネルと反対側に配置される少なくとも１個のカメラとを有する映像提示・撮像装置であって、
前記透過型ディスプレイパネルに画像を表示せずに透過状態にして、前記カメラにより利用者を撮影をする状態１と、
前記光源をオンとするとともに、前記透過型ディスプレイパネルに画像を表示する状態２とを、時分割で交互に切り替えて実行する手段とを有すること特徴とする映像提示・撮像装置。
前記光源は、複数の色の光を照射可能であり、
前記状態２において、前記光源からの照射光の色を変化させ、当該照射光の色に応じた画像を前記透過型ディスプレイパネルに表示することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の映像提示・撮像装置。
透過型ディスプレイパネルと、
前記透過型ディスプレイパネルの利用者と反対側に配置される透明照明パネルと、
前記透明照明パネルの前記透過型ディスプレイパネルと反対側に配置される少なくとも１個のカメラとを有する映像提示・撮像装置であって、
前記透過型ディスプレイパネルに画像を表示せずに透過状態にして、前記カメラにより利用者を撮影をする状態１と、
前記透明照明パネルをオンとするとともに、前記透過型ディスプレイパネルに画像を表示する状態２とを、時分割で交互に切り替えて実行する手段とを有すること特徴とする映像提示・撮像装置。