JP2007251778A - Image input-output apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、テレビ電話、テレビ会議システム等で使用可能な映像入出力装置に関する。 The present invention relates to a video input / output device that can be used in a video phone, a video conference system, and the like.
通話相手を自分の電話機の表示画面に表示して通話を行ういわゆるテレビ電話機は、相手と通話する通話装置と共に相手を映し出すLCD等の表示装置、及び通話者を撮像する撮像装置を備えている。
現在用いられているテレビ電話機では、撮像装置は表示装置の上部に設けてあることが多く、相手が映し出されている表示装置を見ながら話をする通話者を多少上から撮像し、その撮像画像を相手側に送信するため、お互いに表示画面に映し出された顔は多少下向きとなり、表示画像を見つめながら話をすると互いに目が合わず、不自然な画像になる。
そこで、表示画面内に撮像手段を設け、表示画像を見ている通話者の顔を表面から撮像して、目が下向きとなる従来のものを改良した映像入出力装置が開発されている(特許文献1参照)。
A so-called video phone that displays a call partner on the display screen of the telephone and makes a call includes a display device such as an LCD that displays the other party together with a call device that makes a call with the other party, and an imaging device that images the caller.
In videophones currently in use, the image pickup device is often provided at the top of the display device, and the caller who speaks while looking at the display device on which the other party is shown is picked up from above, and the picked-up image Are transmitted to the other party, the faces projected on the display screens are slightly downwards, and if you talk while looking at the display image, the eyes will not see each other, resulting in an unnatural image.
Therefore, an image input / output device has been developed in which an imaging means is provided in the display screen, the face of the caller who is looking at the display image is imaged from the surface, and the conventional one with eyes downward is improved (patent) Reference 1).
図7は、特許文献1に記載された映像入出力装置の映像入出力部の断面図である。
映像入出力装置100は、液晶パネル110と撮像パネル120からなっている。液晶パネル110は、透光性の第1基板111及び第2基板112を備え、第1基板111の第2基板112側との対向面には、多数のTFTトランジスタがマトリクス状に配置された画素駆動素子アレイ113が形成され、また第2基板112の第1基板111側との対向面には、対向電極114が形成されている。また、これら第1基板111と第2基板112の間には、液晶層115が挟持されており、個々の画素駆動素子と対向電極との間で液晶層に画素が形成される。また撮像パネル120は、透光性の第3基板121を備えており、その液晶パネル110と反対側の面上に受光素子からなる撮像素子アレイ122が形成されている。更に撮像素子アレイ122の前面に導光部材123が設けられ、導光部材123の前面には、撮像素子アレイ122に結像する光の入射角を規制するための光入射角制限部材124が形成され、このような液晶パネル110と撮像パネル120は、接着層130による貼着によって一体化されている。そして更に液晶パネル110の画素駆動素子アレイ113と撮像パネル120の撮像素子アレイ122は、それぞれ接続配線140により制御回路150に接続されて撮像と表示が制御される。このように本画像入出力装置100は、撮像方向と表示方向が逆向きの構成を備えるようにしたものであり、これをテレビ電話等の映像表示装置に使用する場合、通話者が自分の電話機の表示画面上に表示される通話相手の顔を見ながら通話を行うと、両者の視線が正面を向くことになるので自然な姿で通話を行うことができる(特許文献1参照)。
FIG. 7 is a cross-sectional view of the video input / output unit of the video input / output device described in Patent Document 1.
The video input /
前記撮像方向と表示方向が逆向きの構成を備える本映像入出力装置100によって撮像された通話者の映像を相互に送受信してテレビ電話に使用すれば、視線の方向は、それ以前のテレビ電話機で生じていた斜め下向きになるようなことはなくなり、相互に同一方向に向かうと考えられる。
しかしながら、特許文献1に記載された画像入出力装置は、基本的には複眼でイメージを捉え撮像する方式であり、しかも、撮像素子アレイ上に結像する光の入射角を規制して導光板に対して角度を持って入射した光は撮像素子アレイに到達しないように制限しているから、撮像イメージは表示・撮像画面に垂直な無限遠からの撮像イメージになる。そのため、画面と同じ大きさの正面の範囲しか撮像できず、例えば画面から離れても上半身全体を撮像することはできない。また、視線は概略的には合うが、完全に一致した画像が得られる訳ではなく、あくまで焦光点から撮像しているだけでハーフミラー方式と同等である。したがって、実際の目を合わせて会話を行う臨場感には程遠いものであり、満足のできるものではなかった。
However, the image input / output device described in Patent Document 1 is basically a system that captures and captures an image with a compound eye, and regulates the incident angle of light imaged on the image sensor array and guides the light guide plate. Since the light that is incident at an angle is limited so as not to reach the image sensor array, the captured image is an image captured from infinity perpendicular to the display / imaging screen. For this reason, only the front area having the same size as the screen can be imaged. For example, the entire upper body cannot be imaged even if the screen is separated from the screen. Although the lines of sight roughly match, an image that completely matches is not obtained, and it is equivalent to the half mirror method only by taking an image from the focal point. Therefore, it was far from a sense of realism in which conversation was carried out with actual eyes, and was not satisfactory.
本発明は、このような実状に鑑みてなされたものであり、その目的は、テレビ電話、テレビ会議システム等で使用される映像入出力示装置において、常に対話者同士の視線が一致する映像を相手対話者の装置に表示できるようにすることである。 The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to provide an image input / output display device used in a videophone, a videoconferencing system, etc., in which an image in which the lines of sight of the interlocutors always coincide. It is to be able to display on the other party's device.
請求項1の発明は、映像を送受信する手段と、受信した映像を表示する手段と、該表示手段の表示面に形成される透光領域を通して撮像する手段とを備えた映像入出力装置であって、表示画面上の人物像の目の位置を検知する手段と、検知した目の位置に基づき表示画面の当該目の位置に前記透光領域を形成する手段と、表示画面における受信した映像の表示手段と前記透光領域を形成する手段とを交互に切り換え作動させる手段とを備えたことを特徴とする。
請求項2の発明は、請求項1記載の映像入出力装置において、前記表示手段は液晶表示手段であって、前記透光領域形成手段は、検知した目の位置に対応する液晶表示用画素を透光性にかつ他の画素領域を不透光性にする制御を行うことを特徴とする。
請求項3の発明は、請求項2記載の映像入出力装置において、前記液晶表示装置は、バックライト手段、該バックライトを交互に点灯又は消灯する手段を有し、前記バックライトの消灯時に前記透光領域形成手段を作動させることを特徴とする。
The invention of claim 1 is a video input / output device comprising means for transmitting and receiving video, means for displaying the received video, and means for imaging through a translucent area formed on the display surface of the display means. Means for detecting the eye position of the person image on the display screen, means for forming the translucent area at the eye position of the display screen based on the detected eye position, and And a means for alternately switching between a display means and a means for forming the light-transmitting region.
According to a second aspect of the present invention, in the video input / output device according to the first aspect, the display means is a liquid crystal display means, and the translucent area forming means includes a liquid crystal display pixel corresponding to the detected eye position. Control is performed so as to be translucent and make other pixel regions opaque.
According to a third aspect of the present invention, in the video input / output device according to the second aspect, the liquid crystal display device includes backlight means and means for alternately turning on or off the backlight, and the backlight is turned off. The translucent region forming means is actuated.
本発明によれば、テレビ電話、テレビ会議システム等で使用される映像入出力装置において、常に対話者同士の視線が一致する映像を対話者の装置に表示することができる。 According to the present invention, in a video input / output device used in a videophone, a video conference system, or the like, a video in which the lines of sight of the talkers always match can be displayed on the talker's device.
本発明の実施形態に係る映像入出力装置の概要を図面を参照して説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る映像入出力装置の中央部断面の構造を概略的に示す図である。図において、映像入出力装置1は、本体装置10と該装置10に設置される撮像表示装置20からなる。本体装置10は、映像入出力装置の主要機能を制御する制御装置11、通話者の音声を入力するマイクロフォン12、相手通話者の音声を出力するスピーカ13を内蔵し、本図では不図示のキーボードパネル等の入力装置を備えている。なお、マイクロフォン12及びスピーカ13は内蔵型でなく、外付けの携帯型送受話器であってもよい。
An outline of a video input / output device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram schematically showing a cross-sectional structure of a central portion of a video input / output device according to an embodiment of the present invention. In the figure, the video input / output device 1 includes a
また撮像表示装置20は、例えば、アクティブマトリクス駆動方式の液晶表示装置21を備える。液晶表示装置21の各画素は位置情報(アドレス)を有する。制御装置11からアドレスを指定することにより、例えば薄膜トランジスタ(TFT)からなる画像駆動部を制御し、指定されたアドレスの画素のみを透過とするLCD透過部22を形成する。液晶表示装置21の後方部にはその光源となる例えばLED等のバックライト23が備えられている。更に液晶表示装置21の後方部のほぼ中央部付近に、撮像装置である例えば、CCD(Charge Coupled Device)又はCMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)センサ24が備えられ、指定されたアドレスのLCD透過部22をピンホールとするカメラ方式により、撮像表示装置20の前面に位置する被写体を撮像することができる。
The
図2は、液晶表示装置21の断面構成図であり、図中、液晶表示装置21は、ガラスやプラスチック等からなる透光性の第1基板211と第2基板212を備えている。第1基板211の内側部分にはRGBのカラーフィルタ213を備え、更にその内側部分に共通の透明電極214を備えている。第2基板212の内側部分には画素毎の透明電極215、その内側部分には配光膜216をそれぞれ備え、これらの構成部品を備える第1基板211及び第2基板212間に液晶層217を挟持するようにして液晶表示装置21が構成されている。共通電極214及び画素電極215及び不図示の画素毎に付設されているTFT並びにバックライトの光源であるLED23は、制御装置11に接続されている。
FIG. 2 is a cross-sectional configuration diagram of the liquid
映像入出力装置1は、通話相手側の音声および映像情報を受信すると、音声情報はスピーカ13から音声出力し、映像情報は液晶表示装置21に表示するよう制御するが、この通話中において、制御装置11は、所定の周期でバックライト23をオン・オフし、バックライト23をオフした時に、LCDを光不透過にすると共に、液晶基板の裏側のLEDバックライトの一部に組み込んだCMOS等のイメージセンサに対応するLCD部分は光透過状態にし、この光透過部分を通して入射した光を撮像、即ちイメージセンサで検出して電気信号に変換してメモリに記録する。また、バックライトをオンしたときは、画像情報に応じてLCDの光透過制御を行い画像を表示する。
ここで、バックライトのオン・オフの繰返し周期は、例えば1/30秒に設定することにより、当該通話者にはこのオン・オフを全く意識させることなく表示と撮像を並行して行うことができる。
When the video input / output device 1 receives the voice and video information of the other party, the video input / output device 1 outputs the voice information from the
Here, by setting the repetition cycle of the backlight on / off to, for example, 1/30 seconds, the caller can perform display and imaging in parallel without making the caller aware of this on / off at all. it can.
本撮像表示装置20は、液晶表示装置21の画面上における相手側通話者の目の位置を検出し、その位置に合わせてLCD透過部22を動的に変化させて、そのLCD透過部22を通して当該通話者を撮像する。これにより通話者が相手側画像の目をみて話しかけると、LCD透過部22は相手側画像の目の位置で撮像されるから、表示された相手画像の目をみて話しかければ、相手側表示画面には相手側と視線の合った画像を表示することができる。なお、このためには、イメージセンサはLCD表示部の大きさに合わせ、一致しないまでも大きなものであることが望ましい。それにより通話者の画面上の目の位置が移動しても撮像が可能である。このように、画面に表示された人の目の位置を検出してその位置で撮像し、互いに映像を交換することにより、互いに向かい合って話をしているときと変わらない視線の合った画像を相手側に送信することができる。
The
図3は、映像入出力装置のハードウエア構成を示すブロック図である。図中、図1と同じ参照番号が付してある構成部品は図1と同じ動作をするので説明を省略する。 FIG. 3 is a block diagram illustrating a hardware configuration of the video input / output device. In the figure, components having the same reference numerals as those in FIG. 1 operate in the same manner as in FIG.
図3において、制御装置11はDSP(Digital Signal Processor)、制御装置11の起動プログラムを記録するROM、通話者の目の位置の情報等を一時的に記録するRAM、及び、音声及び映像情報の送受信手段等からなる。CODEC(COmpression/DECompression)14は、音声情報及び映像情報の圧縮及び伸張を行う圧縮伸張部、キーボード15は本体装置10の前面に構成される入力装置であり、PHY(PHYSICAL LAYER:物理層)16は、LAN、ブロードバンド回線等の通信回線を通して音声並びに映像信号を送受信するため、相手通話者の映像入出力装置とのインターフェースであり、D/A変換を行う。メモリ17は必要に応じて受信した音声情報や映像情報等を記録する例えばハードディスク型の外部記録装置である。
In FIG. 3, the
図4は、相手通話者の表示時と当該通話者の撮像時の画面変化の関係を説明する図であり、図4(A)は相手通話者を表示する時の画面を、図4(B)は相手通話者の表示時における相手通話者の目の位置aの画面を、図4(C)は当該通話者を撮像する時の前記目の位置aに対応するピンホール22を示す画面を示す。
FIG. 4 is a diagram for explaining the relationship between the display of the other party and the screen change at the time of imaging of the other party. FIG. 4A shows the screen when displaying the other party. ) Shows the screen of the other party's eye position a at the time of display of the other party's caller, and FIG. 4C shows the screen showing the
図3及び図4において、当該通話者がキーボード15から電話番号を入力して相手通話者を発呼し、相手側が電話に出ると、相手通話者から音声並びに映像が返送される。制御装置11はLED23及び液晶表示装置21の画素駆動部(TFT)を制御し、相手通話者を液晶表示装置21にカラー表示させる(図4(A))。当該通話者はこの画面上に表示された相手通話者の目aを見ながらマイク12とスピーカ13により会話を交わす(図4(B))。この表示が行われている時、それ自身公知又は周知の手段(例えば、特開平11−250267号公報参照)により表示画像の目の(左右どちらでもよい)の位置(又は領域)aを検知し、制御装置11は検知された位置を、表示画素の位置情報(アドレス)として取得しRAMに記憶する。次に、制御装置11は、バックライトLED23をオフすると共に液晶表示装置21の画素駆動部を制御し、RAMに記憶した位置情報に基いて画素駆動部を制御しこのアドレスの画素のみを光透過部22に形成する。そしてCCD又はCMOSセンサ24により、前記透過部22を通して外光を取り込み当該通話者の撮像を行う(図4(C))。この表示と撮像を交互に周期的に切替える。
撮像された当該通話者の映像は、インターフェース16を通して相手の映像入出力装置に送信され液晶表示装置の画面に表示される。
3 and 4, when the caller inputs a telephone number from the
The captured image of the caller is transmitted to the other video input / output device through the
図5は、表示期間と撮像期間の関係を示す図である。図において、LED23がオンの時、表示期間となり、液晶表示装置21に相手映像が表示される。この間イメージセンサ24は待機し、LEDバックライト23がオフの時、イメージセンサ24は撮像を行う。表示と撮像の期間は前記したように例えば1/30秒周期で繰り返す。
FIG. 5 is a diagram illustrating the relationship between the display period and the imaging period. In the figure, when the
以上説明したように、本実施形態によれば、撮像位置は表示された相手の目の位置であるから、当該通話者と相手通話者間で完全に視線が一致した映像を互いに表示できる。従って、テレビ電話で会話を交わすとき、実際に顔を合わせて会話する臨場感を現出することができる。 As described above, according to the present embodiment, since the image pickup position is the position of the displayed partner's eye, images in which the line of sight completely matches between the caller and the other party's caller can be displayed. Therefore, when a conversation is made on a video phone, it is possible to present a sense of realism in which conversations are actually made face to face.
本発明の実施形態に係る映像入出力装置は、1対1のテレビ電話機として使用するだけでなく、例えば企業の本社と支社など複数の拠点間で会議を行うときのテレビ会議用映像入出力装置としても利用することができる。以下に、その利用形態について説明する。
ここでは、説明を簡単にするため、自分(参加者A)と他者2人(参加者B及び参加者C)の3人で会議を行う場合について説明する。
The video input / output device according to the embodiment of the present invention is not only used as a one-to-one video phone, but is also used for a video conference video input / output device when a conference is held between a plurality of bases such as a company head office and a branch office. Can also be used. Below, the utilization form is demonstrated.
Here, in order to simplify the explanation, a case will be described in which a meeting is held by three persons, that is, one person (participant A) and two other persons (participant B and participant C).
図6は、3つの拠点間でテレビ会議を行うときの出席者の表示と撮像の関係を示す図である。図6(A)は、液晶表示装置21の表示期間における表示画面であり、左側に参加者B、右側に参加者Cを表示する2画面構成となっている。図6(B)は、参加者Aの参加者Bに送信するための画像の撮像位置bを示し、図6(C)は、参加者Aの参加者Cに送信するための画像の撮像位置cを示してる。
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between attendee display and imaging when a video conference is held between three locations. FIG. 6A is a display screen in the display period of the liquid
いま、図6(A)の画面が表示されている時、参加者Aが参加者Bを見ながら意見交換をすると、図6(B)の画面において参加者Aは参加者Bの画像の目の位置に相当する画素部分が透光部22となり、この透光部22を通して撮像される。従って、撮像された参加者Aの映像は、参加者Aの目と参加者Bの目が完全に一致する映像として、制御装置11の制御により参加者Bの映像入出力装置に送信され表示される。その場合、参加者Cに送信される画像は、参加者Cの画像の目の部分で撮像されるから、この撮像画像における参加者Aの視線は参加者Cとは一致せず、従って、参加者Cは、参加者Aが自分に向かって発言しているのではないと容易に理解できる。なお、参加者Aが参加者Cを見ながら意見交換をすると、参加者Aの映像は、同様に、参加者Aの目と参加者Cの目が完全に一致する映像として参加者Cの映像入出力装置に送信され表示される。
このように多数の人がテレビ会議を行うとき、発言者がお互いに誰に向かって発言しているかを明確に認識することができる。
Now, when the screen of FIG. 6 (A) is displayed, if participant A exchanges opinions while watching participant B, participant A sees the image of participant B's image on the screen of FIG. 6 (B). The pixel portion corresponding to the position is the
Thus, when a large number of people hold a video conference, it is possible to clearly recognize who the speaker is speaking to.
1・・映像入出力装置、10・・本体装置、11・・制御装置、12・・マイクロフォン、13・・スピーカ、14・・圧縮伸張器、15・・キーボード、16・・ネットワークインターフェース、17・・メモリ、20・・撮像表示装置、21・・液晶表示装置、22・・LCD透過部、23・・LEDバックライト、24・・CMOSセンサ。 1. Video input / output device, 10. Main unit, 11. Control device, 12. Microphone, 13. Speaker, 14. Compression / decompressor, 15. Keyboard, 16. Network interface, 17. · Memory · 20 · · Imaging display device · 21 · · Liquid crystal display device · 22 · · LCD transmissive part · 23 · · LED backlight · 24 · · CMOS sensor.
Claims (3)
表示画面上の人物像の目の位置を検知する手段と、
検知した目の位置に基づき表示画面の当該目の位置に前記透光領域を形成する手段と、
表示画面における受信した映像の表示手段と前記透光領域を形成する手段とを交互に切り換え作動させる手段と、
を備えたことを特徴とする映像入出力装置。 A video input / output device comprising: means for transmitting and receiving video; means for displaying received video; and means for imaging through a translucent area formed on a display surface of the display means,
Means for detecting the position of the eyes of the human figure on the display screen;
Means for forming the translucent region at the position of the eye on the display screen based on the detected eye position;
Means for alternately switching the display means of the received image on the display screen and the means for forming the light-transmitting region;
A video input / output device comprising:
前記表示手段は液晶表示手段であって、前記透光領域形成手段は、検知した目の位置に対応する液晶表示用画素を透光性にかつ他の画素領域を不透光性にする制御を行うことを特徴とする映像入出力装置。 The video input / output device according to claim 1.
The display means is a liquid crystal display means, and the translucent area forming means controls the liquid crystal display pixels corresponding to the detected eye position to be translucent and the other pixel areas to be opaque. A video input / output device characterized by performing.
前記液晶表示装置は、バックライト手段及び該バックライトを交互に点灯又は消灯する手段を有し、前記バックライトの消灯時に前記透光領域形成手段を作動させることを特徴とする映像入出力装置。 The video input / output device according to claim 2.
The liquid crystal display device includes a backlight unit and a unit that alternately turns on or off the backlight, and operates the translucent region forming unit when the backlight is turned off.
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