JP2013205730A - Electronic equipment, and display system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子機器、及び表示システムに関する。 The present invention relates to an electronic device and a display system.
従来から、下記の特許文献1等に記載されているように、ネットワーク等を介して画像を送受信して相手の画像を表示する電子機器(双方向端末)が提案されている。特許文献1に記載された双方向端末は、カメラおよびフラットパネルディスプレイ(以下、FPDという)を備える。この双方向端末は、FPDを観察している第1ユーザーをFPDの上部に設けられたカメラにより撮影し、その画像を他の双方向端末に送信する。また、この双方向端末は、同様に動作している他の双方向端末から第2ユーザーを撮影した画像を受信し、第2ユーザーの画像をFPDに表示する。このようにして、複数のユーザーは、相手の画像を観察しながらテレビ会議等を行うことができる。 2. Description of the Related Art Conventionally, as described in the following Patent Document 1 and the like, an electronic device (bidirectional terminal) that transmits and receives an image via a network or the like and displays a partner image has been proposed. The bidirectional terminal described in Patent Document 1 includes a camera and a flat panel display (hereinafter referred to as FPD). The interactive terminal captures a first user observing the FPD with a camera provided on the upper part of the FPD, and transmits the image to another interactive terminal. The interactive terminal receives an image of the second user taken from another interactive terminal operating in the same manner, and displays the image of the second user on the FPD. In this way, a plurality of users can perform a video conference or the like while observing the image of the other party.
上述のような電子機器は、一般的に、ユーザーがFPDを見やすい位置関係で使用され、カメラとユーザーの距離は、ユーザーがFPDを見やすい距離で決まることになる。この距離は、例えば0.5m程度の距離となり、カメラは、例えばユーザーの胸から上、顔等を視野に収めることが可能なように、比較的広角なレンズを備えることが求められる。このようなカメラで撮影された画像は、広角レンズの特性によって、近いところが大きく遠いところが小さくなるような遠近感が強調されやすくなり、特にユーザーを俯瞰するように正面以外から撮影される場合等には、違和感が生じやすくなる。 The electronic device as described above is generally used in a positional relationship in which the user can easily see the FPD, and the distance between the camera and the user is determined by the distance at which the user can easily see the FPD. This distance is, for example, about 0.5 m, and the camera is required to have a relatively wide-angle lens so that, for example, the face above the user's chest can be accommodated. Images taken with such a camera tend to emphasize the perspective that makes the near area large and the distant area small due to the characteristics of the wide-angle lens, especially when the image is taken from other than the front so as to look down on the user. Is likely to cause a sense of incongruity.
このような画像の違和感は、レンズの焦点距離を長くすれば低減される。しかしながら、この手法は、カメラの視野を確保するためにユーザーからカメラまでの距離を離す必要があり、結果として、カメラの撮影範囲がFPDに邪魔されないように、カメラを専用の取付部材などで配置する必要がある。この場合、ユーザーがFPDに表示された相手の眼を見る視線と、カメラがユーザーを撮影する光軸との間の角度が大きくなり、相手のFPDに表示された画面上には、ユーザーの眼が明らかに下を向いたような画像が表示される。そのため、コミュニケーションがとりにくくなり、電子機器の利便性(使い勝手)が低くなる。さらには、上述のような電子機器は、使用しない場合にも、レンズの焦点距離が長い分だけカメラがFPDから離れた位置に置かれているために、その場所を他の目的に使えないことになり、電子機器の利便性(使い勝手)が低くなることもありえる。 Such an uncomfortable feeling of the image is reduced by increasing the focal length of the lens. However, in this method, it is necessary to increase the distance from the user to the camera in order to secure the field of view of the camera. As a result, the camera is arranged by a dedicated mounting member so that the shooting range of the camera is not obstructed by the FPD. There is a need to. In this case, the angle between the line of sight of the user's eyes displayed on the FPD and the optical axis at which the camera captures the user increases, and the user's eyes are displayed on the screen displayed on the partner's FPD. An image that looks like it is clearly facing down is displayed. Therefore, it becomes difficult to communicate and the convenience (usability) of the electronic device is lowered. Furthermore, even when the electronic device as described above is not used, the camera is placed at a position away from the FPD by the length of the focal length of the lens, so that the place cannot be used for other purposes. Therefore, the convenience (usability) of the electronic device may be lowered.
本発明は、上記の事情に鑑み成されたものであって、例えば視線のずれの少ない自然な画像の撮影と表示を可能にすること等によって、利便性が高い電子機器及び表示システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a highly convenient electronic device and display system, for example, by enabling natural images to be captured and displayed with little gaze shift. For the purpose.
本発明の第1態様の電子機器は、画像を生成する画像生成装置と、前記画像生成装置の画像生成面に対して傾斜しており前記画像からの光が入射する素子面を有し、前記素子面に関して前記画像生成面と面対称な実像面に前記画像を実像として結像する結像素子と、前記実像面に対して前記結像素子からの前記光が入射する側に配置されたカメラと、を備える。 An electronic apparatus according to a first aspect of the present invention includes an image generation device that generates an image, and an element surface that is inclined with respect to the image generation surface of the image generation device and on which light from the image is incident, An imaging element that forms the image as a real image on a real image plane that is plane-symmetric with the image generation plane with respect to the element plane, and a camera that is disposed on the side on which the light from the imaging element is incident on the real image plane And comprising.
第1態様の電子機器は、実像面に形成される像を観察する視線とカメラの撮影方向とが揃うようになるので、カメラによる撮影画像に写っている視線と、この撮影画像を観察する視線とのずれが低減される。そのため、第1態様の電子機器は、視線のずれの少ない自然な画像の撮影と表示が可能になり、利便性が高くなる。 In the electronic device of the first aspect, the line of sight for observing an image formed on the real image plane and the shooting direction of the camera are aligned, so that the line of sight reflected in the captured image by the camera and the line of sight for observing the captured image Deviation from this is reduced. Therefore, the electronic device according to the first aspect can capture and display a natural image with little line-of-sight shift, and is highly convenient.
第1態様の電子機器において、前記実像面における前記カメラの撮影範囲は、前記実像が形成される範囲を含んでいてもよい。 In the electronic device according to the first aspect, the shooting range of the camera on the real image plane may include a range where the real image is formed.
この電子機器は、実像面上の像を観察する視点を、実像面上の像が形成される範囲を通してカメラで撮影することができるので、視線のずれが格段に低減される。 In this electronic apparatus, the viewpoint for observing the image on the real image plane can be taken by the camera through the range where the image on the real image plane is formed, so that the line-of-sight shift is significantly reduced.
第1態様の電子機器において、前記結像素子は、前記結像素子の厚み方向と直交する2方向のそれぞれに繰り返し配列された反射面を有し、前記素子面の法線方向から見て、前記2方向のそれぞれは前記画像生成面と交差する方向であってもよい。 In the electronic device of the first aspect, the imaging element has a reflecting surface that is repeatedly arranged in each of two directions orthogonal to the thickness direction of the imaging element, and viewed from the normal direction of the element surface, Each of the two directions may be a direction intersecting the image generation plane.
この電子機器は、実像面に像を良好に結像することができるので、利便性が高くなる。 Since this electronic apparatus can form an image satisfactorily on the real image surface, it is highly convenient.
第1態様の電子機器において、前記カメラは、前記素子面の法線方向から見て前記実像面の中央を向くように配置されていてもよい。 In the electronic device according to the first aspect, the camera may be disposed so as to face the center of the real image plane when viewed from the normal direction of the element surface.
この電子機器は、実像面に結像する像を観察しやすい方向とカメラの撮影方向とが格段に揃うので、視線のずれの少ない自然な画像の撮影と表示が可能になり、利便性が高くなる。 This electronic device has a much easier way to observe the image formed on the real image plane and the shooting direction of the camera, so it is possible to shoot and display natural images with little gaze shift and high convenience. Become.
第1態様の電子機器は、前記画像生成装置、及び該画像生成装置と対になる前記カメラを含む処理部を複数備えており、前記結像素子の反射面は、第1方向を向いて互いに交差する第1組の反射面と、第2方向を向いて互いに交差する第2組の反射面とを含み、第1の前記処理部の前記画像生成装置は、前記画像生成面を前記第1組の反射面に向けて配置されており、第2の前記処理部の前記画像生成装置は、前記画像生成面を前記第2組の反射面に向けて配置されていてもよい。 The electronic device of the first aspect includes a plurality of processing units including the image generation device and the camera paired with the image generation device, and the reflecting surfaces of the imaging elements face each other in the first direction. A first set of reflecting surfaces intersecting each other and a second set of reflecting surfaces intersecting each other in the second direction, and the image generating device of the first processing unit includes the first image generating surface as the first reflecting surface. The image generation device of the second processing unit may be arranged with the image generation surface facing the second set of reflection surfaces.
この電子機器は、複数の処理部がそれぞれの実像面に像を形成し、複数の像のそれぞれを各処理部に応じた視点から観察することができる。そのため、この電子機器は、例えば複数のユーザーに対応可能になり、利便性が高くなる。また、このような電子機器は、画像生成装置の数が1つである電子機器を複数用いて複数のユーザーに対応する構成と比較して、結像素子を共通化することができる。 In this electronic apparatus, a plurality of processing units form images on the respective real image planes, and each of the plurality of images can be observed from a viewpoint corresponding to each processing unit. For this reason, this electronic device can handle, for example, a plurality of users, and is highly convenient. In addition, such an electronic device can use a common imaging element as compared with a configuration corresponding to a plurality of users by using a plurality of electronic devices having one image generation device.
第1態様の電子機器において、前記画像生成装置は、前記画像生成面を画面とするフラットパネルディスプレイを含んでいてもよい。 In the electronic device according to the first aspect, the image generation device may include a flat panel display having the image generation surface as a screen.
この電子機器は、フラットパネルディスプレイの画面に表示される画像を、実像面に結像させて表示でき、装置コストを低減できる。 This electronic apparatus can display an image displayed on the screen of a flat panel display by forming it on a real image plane, thereby reducing the device cost.
第1態様の電子機器において、前記画像生成装置は、前記画像生成面に配置されたスクリーンと、前記スクリーンに前記画像を投射するプロジェクターと、を備えていてもよい。 In the electronic device according to the first aspect, the image generation device may include a screen disposed on the image generation surface and a projector that projects the image on the screen.
この電子機器は、プロジェクターがスクリーンに投射する画像を、実像面に結像させて表示でき、明るい像を表示すること等ができる。 This electronic device can display an image projected by a projector on a screen by forming an image on a real image surface, and can display a bright image.
第2態様の表示システムは、第1態様の複数の電子機器と、前記複数の電子機器の間で、前記カメラによる撮影画像を示す第1画像データ、及び前記画像生成装置が形成する画像を示す第2画像データを送受信する送受信装置と、を備える。 The display system according to the second aspect shows a plurality of electronic devices according to the first aspect, first image data indicating images taken by the camera, and images formed by the image generation device between the plurality of electronic devices. A transmission / reception device for transmitting / receiving the second image data.
第2態様の表示システムは、例えば、第1の電子機器のユーザーを撮影した撮影画像を第2の電子機器によって表示し、この撮影画像を観察している第2の電子機器のユーザーを撮影した撮影画像を第1の電子機器によって表示することができる。上述のように第1の態様の電子機器は、視線のずれの少ない画像の撮影と表示が可能であるので、このような表示システムは、複数のユーザーで視線のずれの少ない互いの画像を観察でき、利便性が高くなる。 The display system according to the second aspect displays, for example, a photographed image obtained by photographing the user of the first electronic device using the second electronic device, and photographs the user of the second electronic device that observes the photographed image. The captured image can be displayed by the first electronic device. As described above, since the electronic device according to the first aspect can capture and display an image with little line-of-sight shift, such a display system allows a plurality of users to observe each other with little line-of-sight shift. Can be made more convenient.
次に、実施形態について説明する。実施形態において同様の要素については、同じ符号を付してその説明を簡略化または省略することがある。 Next, an embodiment will be described. In the embodiment, the same elements are denoted by the same reference numerals, and the description thereof may be simplified or omitted.
[第1実施形態]
図1は、本実施形態の表示システムSYSの概略構成を模式的に示す図である。本実施形態の表示システムSYSは、例えばテレビ会議等に用いられ、複数のユーザーに対して相手の画像を相互にリアルタイムで表示できる。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a diagram schematically showing a schematic configuration of a display system SYS of the present embodiment. The display system SYS of the present embodiment is used for, for example, a video conference and can display images of the other party in real time with respect to a plurality of users.
本実施形態の表示システムSYSは、インターネット、LAN等の通信回線Lを介して互いに通信可能なように接続された複数の機能部(第1機能部Q1、第2機能部Q2)を備える。 The display system SYS of the present embodiment includes a plurality of functional units (a first functional unit Q1 and a second functional unit Q2) connected so as to communicate with each other via a communication line L such as the Internet or a LAN.
第1機能部Q1は、画像(実像IM1)を表示するとともに、実像IM1を観察可能な視点(第1ユーザーK1)を撮影する。そして、第1機能部Q1は、例えば第1ユーザーK1を撮影した撮影画像を示す第1画像データDa1を、通信回線Lを介して第2機能部Q2に送信する。 The first function unit Q1 displays an image (real image IM1) and photographs a viewpoint (first user K1) that can observe the real image IM1. Then, the first function unit Q1 transmits, for example, first image data Da1 indicating a captured image obtained by capturing the first user K1 to the second function unit Q2 via the communication line L.
第2機能部Q2は、第1機能部Q1から受信した第1画像データDa1に基づいて、例えば第1ユーザーK1が写っている画像の実像IM2を表示する。また、第2機能部Q2は、表示されている実像IM2を観察可能な視点(第2ユーザーK2)を撮影する。そして、第2機能部Q2は、例えば第2ユーザーK2を撮影した撮影画像を示す第2画像データDa2を、通信回線Lを介して第1機能部Q1に送信する。 Based on the first image data Da1 received from the first function unit Q1, the second function unit Q2 displays, for example, a real image IM2 of an image showing the first user K1. Further, the second function unit Q2 captures a viewpoint (second user K2) that can observe the displayed real image IM2. Then, the second function unit Q2 transmits, for example, second image data Da2 indicating a captured image obtained by capturing the second user K2 to the first function unit Q1 via the communication line L.
第1機能部Q1は、第2機能部Q2から受信した第2画像データDa2に基づいて、例えば第2ユーザーK2が写っている画像の実像IM1を表示する。このようにして、第1ユーザーK1と第2ユーザーK2は、それぞれ、相手が写っている画像(実像)を観察することができる。 Based on the second image data Da2 received from the second function unit Q2, the first function unit Q1 displays, for example, a real image IM1 of an image showing the second user K2. In this way, each of the first user K1 and the second user K2 can observe an image (real image) showing the other party.
本実施形態の第1機能部Q1は、第1双方向端末1A(電子機器)と、第1送受信装置T1とを備える。第1双方向端末1Aは、その構成については後述するが、実像IM1を形成すること、及び実像IM1を観察可能な位置(視点)を撮影することができる。
The first functional unit Q1 of the present embodiment includes a first
第1送受信装置T1は、通信回線Lと接続可能であり、通信回線Lを介して第2機能部Q2と通信できる。本実施形態において、第1送受信装置T1は、例えば、コンピュータ、携帯情報端末等で構成され、第1双方向端末1Aを制御する。
The first transmission / reception device T1 can be connected to the communication line L and can communicate with the second functional unit Q2 via the communication line L. In the present embodiment, the first transmission / reception device T1 includes, for example, a computer, a portable information terminal, and the like, and controls the first
詳しくは、第1送受信装置T1は、通信回線Lを介して第2機能部Q2から第2画像データDa2を受信する。第1送受信装置T1は、受信した第2画像データDa2を第1双方向端末1Aに供給し、第1双方向端末1Aを制御して実像IM1を形成させる。また、第1送受信装置T1は、第1双方向端末1Aを制御して画像を撮影させ、その撮像画像を示す第1画像データDa1を第1双方向端末1Aから取得する。第1送受信装置T1は、取得した第1画像データDa1を、通信回線Lを介して第2機能部Q2に送信する。
Specifically, the first transmission / reception device T1 receives the second image data Da2 from the second function unit Q2 via the communication line L. The first transmission / reception device T1 supplies the received second image data Da2 to the first
第2機能部Q2は、第2双方向端末1Bと、第2送受信装置T2とを備える。本実施形態において、第2機能部Q2は、第1機能部Q1と同様の構成及び機能を有しており、その説明を簡略化する。第2送受信装置T2は、通信回線Lと接続可能であり、第1機能部Q1との間で第1画像データDa1の受信及び第2画像データDa2の送信を実行できる。また、第2送受信装置T2は、第2双方向端末1Bを制御して、第2双方向端末1Bに実像IM2を形成させ、実像IM2を観察する視点を撮影させる。
The second functional unit Q2 includes a second
次に、第1双方向端末1Aの構成について説明する。図2は、本実施形態における第1双方向端末1Aを示す図である。図3は、再帰性透過材4の構成を示す図であり、図3(A)は再帰性透過材4の厚み方向から見た平面図、図3(B)は、再帰性透過材4の一部を拡大して示す斜視図である。
Next, the configuration of the first
図1及び図2に示すように、第1双方向端末1Aは、FPD2(画像生成装置)、カメラ3(撮影装置)、及び再帰性透過材4(結像素子)を備えている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the first
FPD2は、第1送受信装置T1から入力された画像データ(例えば、第2画像データDa2)に基づいて、画像表示面2a(画像生成面)上に画像Vを表示する。画像Vは、例えば、人物を写した画像、風景を写した画像、文字を示す画像等を含む。FPD2は、例えば液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機ELディスプレイなどの一般的なディスプレイでもよい。
The
再帰性透過材4は、図3(A)及び図3(B)に示すように、所定の厚みを持った矩形状のガラスなどの板材7に、光が通過(透過)する複数の四角柱状の開口部8が設けられたものである。板材7は、互いにほぼ平行な2つの主面7a,7bを有し、一方の主面7a側から入射した光は、他方の主面7b側から出射する。
As shown in FIGS. 3 (A) and 3 (B), the
なお、本実施形態において、図1等に示すXYZ直交座標系を参照して、第1双方向端末1Aの各部の位置関係等を説明する場合がある。このXYZ直交座標系は、再帰性透過材4の素子面S上で互いに直交する2方向がX方向、Y方向であり、再帰性透過材4の厚み方向(素子面Sの法線方向)がZ方向である。また、図1及び図2に示すV1方向は、XY平面においてX方向とY方向のそれぞれに交差する方向であり、例えば再帰性透過材4の対角方向である。
In the present embodiment, the positional relationship and the like of each part of the first
なお、素子面Sは、板材7の主面7aと主面7bとに平行な平面であって、板材7の中心を通る(主面7aからの距離と主面7bからの距離が同じ)仮想的な平面である。素子面Sは、板材7の厚み方向の中心を通り、板材7の厚み方向(Z方向)と直交する平面としてもよい。
The element surface S is a plane parallel to the
開口部8は、板材7上の互いに直交する2方向(X方向、Y方向)に、繰り返し配列されている。素子面Sの法線方向から見た開口部8の平面形状は、例えば正方形である。本実施形態の再帰性透過材4は、板材7の厚み方向(Z方向)から見て(平面視して)、開口部8の各辺が板材7の各辺とほぼ平行である。
The
このように、再帰性透過材4は、2方向(ここでは、X方向及びY方向)のそれぞれに周期的な構造(開口部8)を有しており、素子面Sは、再帰性透過材4の内部の仮想的な平面であって、周期的な構造が並ぶ2方向のそれぞれに平行な面としてもよい。
Thus, the
開口部8は、その内側を光が通過する光通過部として機能するように、構成されている。開口部8は、その内側が空間(空隙)であってもよいし、その内側に透明性の高い樹脂材料などが充填されていてもよい。
The
開口部8の4つの内壁面のうち互いに直交する2つの内壁面には、反射面9(第1反射面9a、第2反射面9b)になっている。反射面9は、例えば、開口部8の内壁面に形成された金属反射膜等で構成される。
Two inner wall surfaces orthogonal to each other among the four inner wall surfaces of the
第1反射面9a及び第2反射面9bは、いわゆる2面コーナーリフレクターを構成する。第1反射面9a及び第2反射面9bは、複数の開口部8のいずれにおいても、各開口部8の中心を原点として+X方向と+Y方向の間(第1象限)の任意の方向を向いている。
The 1st
開口部8の内壁面のうち互いに直交する2つの内壁面が反射面である構成を説明したが、開口部8の4つの内壁面が全て反射面9になっていてもよく、本実施形態において、開口部8の4つの内壁面は、いずれも反射面9になっている。反射面9のうち第3反射面9cは、第2反射面9bと直交し、第1反射面9aとほぼ平行に対向している。反射面9のうち第4反射面9dは、第3反射面9cと直交し、第2反射面9bとほぼ平行に対向している。
The configuration in which two inner wall surfaces orthogonal to each other among the inner wall surfaces of the
反射面9のうち互いに交差して隣接する1対の反射面は、いずれも同じ向きを向いており、この向きから光が入射可能である。例えば、第2反射面9bと第3反射面9cは、+X方向と−Y方向の間(第4象限)の任意の方向を向いている。また、第3反射面9cと第4反射面9dは、−X方向と−Y方向の間(第3象限)の任意の方向を向いている。また、第4反射面9dと第1反射面9aは、−X方向と+Y方向の間(第2象限)の任意の方向を向いている。
A pair of reflecting surfaces that intersect and are adjacent to each other in the reflecting
図2に示すように、FPD2は、素子面S及び画像表示面2aに平行な側方から見ると、画像表示面2aが再帰性透過材4の素子面Sに対して非垂直に傾くように、配置されている。
As shown in FIG. 2, when viewed from the side parallel to the element surface S and the
また、図3(A)に示すように、FPD2は、再帰性透過材4の素子面Sに垂直な方向から見ると、画像表示面2aの法線方向が開口部8の配列方向(X方向、Y方向)のそれぞれと交差するように、配置されている。換言すると、FPD2は、再帰性透過材4の素子面Sに垂直な方向から見ると、画像表示面2aの法線方向が再帰性透過材4の開口部8の2つの反射面9が接する角部の側に向くように傾いて配置されている。
Further, as shown in FIG. 3A, when viewed from the direction perpendicular to the element surface S of the
このようなFPD2と再帰性透過材4の位置関係により、FPD2の画像表示面2aから出射した光は、概ね再帰性透過材4の開口部8の2つの反射面9が接する角部の方向に向けて進む。図1では、図面を見易くするため、再帰性透過材4の開口部8の図示を省略した。再帰性透過材4の開口部8の2つの反射面9が接する角部の位置は、再帰性透過材4の4つの角部のうち、図1に符号Rで示した角部の位置に対応する。
Due to the positional relationship between the
ここで、図4(A)〜(E)を用いて、再帰性透過材4の作用を説明する。図4において、点Pは、図2に示した画像V上の光が射出される点、例えばFPD2上の各画素を示す。また、点Tは、点Pから出射した光が再帰性透過材4の反射面9上に入射する点(入射位置)を示す。また、点Qは、点Pから出射して再帰性透過材4を通った光が結像する点を示す。図4(D)、図4(E)は、それぞれ、点Tの近傍を拡大視した平面図、側面図である。
Here, the effect | action of the
上述したように、再帰性透過材4の2つの反射面9(第1反射面9a及び第2反射面9b)は、互いに直交している。そのため、図4(D)に示すように、第2反射面9bに入射した光は、第2反射面9bで反射した後に、第1反射面9aに入射して第1反射面9aで反射し、第2反射面9bへ入射してくるときの向きと逆向きに進行する。したがって、反射面9に入射した光は、図4(B)に示すように素子面Sと直交する方向(Z方向)から見たときには、一般の再帰性反射材と同様に、入射方向と同じ方向に反射する。そのため、点QをXY平面上に射影した射影点は、点PをXY平面上に射影した射影点とほぼ一致する。
As described above, the two reflecting surfaces 9 (the first reflecting
また、反射面9に入射した光は、図4(E)に示すように再帰性透過材4に対する入射面の法線方向(点P、点T、点Qで作る三角形PTQの法線方向)から見ると、第1反射面9a及び第2反射面9bでそれぞれ反射する。そのため、図4(C)に示すように、反射面9に入射した光は、入射面に直交するように平面ミラーを置いた場合と等価的に、入射角aと同じ反射角aで反射する。
Further, the light incident on the reflecting
このように、点Pから出射した光は、図4(A)に示すように点Tを経て点Qに向かう。一般に、画像V上の点Pから出射した光は、ある程度の角度範囲内に拡散するため、再帰性透過材4の点T以外の箇所にも入射する。点Pから拡散した光は、点T以外の箇所においても同様に反射するため、点Qに集束することになる。すなわち、素子面Sの一方側に位置する画像Vは、素子面Sの他方側の空間における素子面Sに対する面対称位置(実像面J)に結像する。
Thus, the light emitted from the point P goes to the point Q through the point T as shown in FIG. Generally, the light emitted from the point P on the image V is diffused within a certain range of angles, so that the light is also incident on portions other than the point T of the
ここでは、平面的な画像Vの1点をPから出射した光について説明したが、有限の大きさを持った立体的な物体又は像上の各点から出射した光も同様に結像する。よって、再帰性透過材4の下方に立体物が存在した場合、点Qの周辺に、再帰性透過材4の素子面Sに対して面対称な実像が立体像として形成される。
Here, the light emitted from one point of the planar image V from P has been described, but the light emitted from each point on a three-dimensional object or image having a finite size is similarly imaged. Therefore, when a three-dimensional object exists below the
なお、実像上の点Qを観察する場合、観察点と点Qとを結ぶ直線上からの光線を選択的に見ていることになり、両目で観察することで実像が空間に浮かんで見える。また、上述のように、再帰性透過材4は、素子面Sと垂直な方向に貫通する開口部8を有しているため、再帰性透過材4の素子面Sに対して垂直に入射した光は反射面9に入射することなく、そのまま直進する。
When observing the point Q on the real image, the light rays from the straight line connecting the observation point and the point Q are selectively viewed, and the real image appears to float in space when observed with both eyes. Further, as described above, since the
本実施形態においては、図2に示すように、再帰性透過材4の素子面Sの下方にFPD2が傾いて設置されている。そのため、実像面Jは、再帰性透過材4の素子面Sの上方の空間において、FPD2の画像表示面2aの傾きと面対称な方向に傾いて配置される。再帰性透過材4は、このような実像面Jに、画像表示面2a上の画像Vを面対称にした実像IM1を形成する。この場合、FPD2の画像表示面2aが平面であるため、形成される実像IM1は画像Vと傾きが異なり、形状や寸法がほぼ一致した平面像となる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the
したがって、観察者K(ユーザー)は、実像面Jの傾いた方向から実像IM1の方向を斜めに覗き込むようにすれば、観察者Kに対して実像IM1が略正対した状態となり、実像IM1を見やすくなる。実像IM1は、再帰性透過材4で反射した光により形成されたものであるため、観察者Kは、再帰性透過材4を見ることができる観察範囲内において、実像IM1が空間に浮かんだように見える。
Therefore, if the observer K (user) looks into the direction of the real image IM1 obliquely from the direction in which the real image plane J is inclined, the real image IM1 is in a substantially opposite state to the observer K, and the real image IM1 Makes it easier to see. Since the real image IM1 is formed by the light reflected by the
次に、カメラ3について説明する。カメラ3(撮影装置)は、CCDセンサー、CMOSセンサー等の撮像素子、撮影レンズ、オートフォーカス機構等を備え、一般的なカメラを利用できる。
Next, the
図2に示すように、カメラ3は、実像面Jに対して再帰性透過材4から光が入射してくる側に配置されている。すなわち、カメラ3は、実像IM1を観察する視点(観察者K)とカメラ3との間に実像面Jを挟むように、配置される。これにより、観察者Kは、例えば実像面Jに形成された実像IM1を正面から観察すると、実像IM1の背後にカメラ3を見ることになる。
As shown in FIG. 2, the
カメラ3は、その少なくとも一部が実像面Jよりも下方に配置されており、例えば再帰性透過材4に固定される。カメラ3は、素子面Sよりも上方を仰ぐように配置されている。すなわち、カメラ3の撮影方向Dp(撮影レンズの入射側光軸)は、素子面Sから実像面Jに近づくように傾いている。この場合に、カメラ3の撮影方向Dpは、カメラ3が実像面Jの上方に配置されている場合と比較して、実像IM1を観察する視点(観察者K)と実像IM1上の点を結ぶ線(視線Kv)に対して平行に近くなる。カメラ3の実像面Jにおける撮影範囲3aは、実像面Jにおいて実像IM1が形成される像形成範囲Jaの少なくとも一部を含むように、設定される。
At least a part of the
また、図3(A)に示すように、カメラ3は、実像面J上の実像IM1を形成可能な実像形成範囲Jaを、撮影方向Dpが通るように配置される。例えば、カメラ3は、素子面Sの法線方向から見て実像面Jの中心Jcを向くように、配置される。なお、実像形成範囲Jaは、例えば、FPD2の画像表示面2aにおいて画像Vが表示される範囲と光学的に共役な範囲である。
As shown in FIG. 3A, the
以上のような構成の第1双方向端末1Aは、再帰性透過材4から実像面Jへ光が入射する側に配置されたカメラ3によって、実像IM1を観察する視点(第1ユーザーK1)を撮影する。そのため、第1双方向端末1Aは、撮影方向Dpと視線Kvが近くなり、カメラ3に視線Kvが向いた撮影画像が得られる。このように、第1双方向端末1Aは、視線のずれの少ない自然な画像の撮影と表示が可能であり、利便性が高い。例えば、第1双方向端末1Aは、このような撮影画像を観察する第2双方向端末1Bの観察者(第2ユーザーK2)と第1ユーザーK1との視線のずれを減らすことができる。結果として、表示システムSYSは、例えばテレビ会議等において、ユーザー間の円滑なコミュニケーションをとることを可能とするので、利便性が高い表示システムになる。
The first
ところで、実像IM1の観察者(第1ユーザーK1)は、実像IM1を見やすいように、第1双方向端末1Aとの位置関係を定めると想定される。この場合に、実像IM1を観察する視線Kvは、実像IM1が形成される実像形成範囲Jaを向くこと、実像面Jの中心Jcを向くことが多いと想定される。本実施形態の第1双方向端末1Aにおいて、カメラ3の実像面J上の撮影範囲3aは、実像面J上の実像が形成される実像形成範囲Jaの少なくとも一部を含んでいるので、視線のずれを格段に減らすことができる。また、第1双方向端末1Aにおいて、カメラ3は、素子面Sの法線方向から見て実像面Jの中心Jcを向くように配置されているので、視線のずれを格段に減らすことができる。
By the way, it is assumed that the observer (first user K1) of the real image IM1 determines the positional relationship with the first
また、本実施形態の第1双方向端末1Aは、カメラ3が再帰性透過材4の近傍に配置されている。そのため、第1双方向端末1Aは、カメラ3の撮影レンズに比較的焦点距離の長いレンズを使うことができ、歪の少ない画像を撮影することができる。また、第1双方向端末1Aは、カメラ3が再帰性透過材4の近傍に配置されているので、カメラ3の取り付けに要する取付部品等を簡略化することができる。これにより、第1双方向端末1Aは、取付部品の配置スペース等を減らすことができ、例えば画像を表示しないときに、再帰性透過材4を机等として利用することもできる。
Further, in the first interactive terminal 1 </ b> A of the present embodiment, the
また、第1双方向端末1Aは、FPD2により画像Vを生成するので、装置コストを低減することができる。また、第1双方向端末1Aは、再帰性透過材4がFPD2の上方に配置されているので、FPD2に埃等が付着することを抑制できる。
In addition, since the first
次に、再帰性透過材4の変形例について説明する。
Next, a modified example of the
図5は、再帰性透過材4の変形例1を示す斜視図である。図5に示す再帰性透過材11は、両面もしくは片面が反射面となった金属もしくはガラスなどの複数の板材12を互いに直交するように格子状に組み合わせたものである。板材12の片面のみが反射面である場合に、板材7は、互いに交差して隣り合う1対の反射面が画像生成装置の画像生成面を向くように、配置される。隣り合う板材12の間の空間は、空気が存在してもよいし、透明性の高い樹脂材料などが充填されていてもよい。
FIG. 5 is a perspective view showing Modification Example 1 of the
図6は、再帰性透過材4の変形例2を示す斜視図である。図6に示す再帰性透過材13は、角柱状のガラス材料14の長手方向の一面を鏡面として、鏡面が同じ方向を向くように複数のガラス材料14を並べたものを2組作り、鏡面が互いに直交するように2組を積層したものである。
FIG. 6 is a perspective view showing Modification Example 2 of the
[第2実施形態]
次に、図7を参照しつつ、第2実施形態について説明する。本実施形態の双方向端末21(電子機器)は、画像生成装置の構成が第1実施形態と異なり、その他の構成については第1実施形態と同様である。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. The bidirectional terminal 21 (electronic device) of the present embodiment is different from the first embodiment in the configuration of the image generation apparatus, and the other configurations are the same as those in the first embodiment.
図7は、本実施形態の双方向端末21の概略構成を模式的に示す斜視図である。図7において、第1実施形態と共通する構成要素は、同一の符号を付してその説明を簡略化又は省略することがある。
FIG. 7 is a perspective view schematically showing a schematic configuration of the
本実施形態の双方向端末21は、プロジェクションシステム22(画像生成装置)と、カメラ3と、再帰性透過材4(結像素子)と、を備えている。プロジェクションシステム22は、透過型のスクリーン23と、スクリーン23に対して画像Vを投射するプロジェクター24と、を備えている。
The
本実施形態において、スクリーン23は、第1実施形態のFPD2の位置に、FPD2の代わりに配置されている。すなわち、スクリーン23は、スクリーン23の画像表示面23aが再帰性透過材4の素子面Sに対して傾くように配置されている。
In the present embodiment, the
以上のような構成の双方向端末21は、第1実施形態で説明したように視線のずれを減らすことができ、利便性が高い。また、双方向端末21は、プロジェクションシステム22によって画像Vを生成するので、画面サイズの自由度が高くなる。また、双方向端末21は、例えばスクリーンゲインを上げることに等より、明るい実像IM1を表示すること等もできる。
As described in the first embodiment, the
[第3実施形態]
次に、図8を参照しつつ、第3実施形態について説明する。本実施形態の双方向端末30(電子機器)は、実像を形成するとともに撮影画像を取得する処理部を複数備えている点が第1実施形態と異なる。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment will be described with reference to FIG. The bidirectional terminal 30 (electronic device) of the present embodiment is different from the first embodiment in that it includes a plurality of processing units that form a real image and acquire a captured image.
図8は、本実施形態の双方向端末30の概略構成を模式的に示す斜視図である。本実施形態において、再帰性透過材4は、図3(A)及び図3(B)に示したように、多数の開口部8を有しているが、図8には開口部8の1つを代表的にまた拡大して模式的に図示した。
FIG. 8 is a perspective view schematically showing a schematic configuration of the
図8に示す双方向端末30は、複数の処理部として、第1処理部31、第2処理部32、第3処理部33、及び第4処理部34を備える。これら処理部は、いずれも同様の構成であるが、再帰性透過材4の反射面9に対する位置関係が互いに異なっている。
The
再帰性透過材4の第1反射面9a及び第2反射面9bは、開口部8の中心を原点として第1象限内の第1象限方向を向いて、互いに直交している。第1処理部31は、第1反射面9a及び第2反射面9bを利用して実像を形成するように、配置されている。すなわち、第1処理部31の画像生成装置35は、素子面Sの法線方向から見て、画像生成面35aを第1反射面9a及び第2反射面9bに向けて、配置されている。第1処理部31のカメラ36は、画像生成装置35に対する実像面J1に対して、再帰性透過材4から実像面J1への光の入射側に配置されている。
The first reflecting
なお、画像生成装置35は、第1実施形態で説明したFPD2であってもよいし、第2実施形態で説明したプロジェクションシステム22であってもよい。第2から第4の処理部32〜34についても同様である。
Note that the
第2反射面9bと第3反射面9cは、第4象限方向(上記の回転角が270°より大きく360°より小さい方向)を向いて、互い直交している。第2処理部32は、第2反射面9b及び第3反射面9cを利用して実像を形成するように、配置されている。第2処理部32の画像生成装置37は、素子面Sの法線方向から見て、画像生成面37aを第2反射面9b及び第3反射面9cに向けて、配置されている。第2処理部32のカメラ38は、画像生成装置37に対応する実像面J2に対して、再帰性透過材4から実像面J2への光の入射側に配置されている。
The
また、第3反射面9cと第4反射面9dは、第3象限方向(上記の回転角が180°より大きく270°より小さい方向)を向いて、互いに直交している。第3処理部33は、第3反射面9c及び第4反射面9dを利用して実像を形成するように、配置されている。第3処理部33の画像生成装置39は、素子面Sの法線方向から見て、画像生成面39aを第3反射面9c及び第4反射面9dに向けて、配置されている。第3処理部33のカメラ40は、画像生成装置41に対応する実像面J3に対して、再帰性透過材4から実像面J3への光の入射側に配置されている。
The third reflecting
また、第4反射面9dと第1反射面9aは、第2象限方向(上記の回転角が90°より大きく180°より小さい方向)を向いて、互い直交している。第4処理部34は、第4反射面9d及び第1反射面9aを利用して実像を形成するように、配置されている。第4処理部34の画像生成装置41は、素子面Sの法線方向から見て、画像生成面41aを第4反射面9d及び第1反射面9aに向けて、配置されている。第4処理部34のカメラ42は、画像生成装置42に対応する実像面J4に対して、再帰性透過材4から実像面J4への光の入射側に配置されている。
The fourth reflecting
本実施形態において、双方向端末30は、複数の処理部31〜34がそれぞれの実像面J1〜J4に像を形成し、複数の像のそれぞれを各処理部に応じた視点から観察することができる。これら4つの視点は、例えば矩形状の再帰性透過材4の角に配置される。本実施形態の双方向端末30は、再帰性透過材4の外側に外周が矩形状の補助部材44が設けられており、補助部材44の外周の各辺に再帰性透過材4の角(視点)が配置されるようになっている。
In the present embodiment, in the
以上のような構成の双方向端末30は、例えば4人のユーザーに対応可能であり、利便性が高くなる。また、このような双方向端末30は、画像生成装置の数が1つである第1双方向端末を複数用いて複数のユーザーに対応する構成と比較して、再帰性透過材4を共通化することができる。
The
なお、本実施形態において、処理部の数は、4つであるが2つでもよいし、3つでもよい。処理部の数が2又は3である場合に、処理部の位置は、上記の第1処理部31〜第4処理部34から適宜選択できる。
In the present embodiment, the number of processing units is four, but may be two or three. When the number of processing units is 2 or 3, the position of the processing unit can be appropriately selected from the
なお、本発明の技術範囲は上記の実施形態に限定されるものではない。上記の実施形態で説明した要件は、適宜組み合わせることができる。また、上記の実施形態で説明した要件の少なくとも1つは、省略されることある。 The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment. The requirements described in the above embodiments can be combined as appropriate. In addition, at least one of the requirements described in the above embodiment may be omitted.
1A・・・第1双方向端末(電子機器)、1B・・・第2双方向端末(電子機器)、2a・・・画像表示面(画像生成面)、3・・・カメラ、3a・・・撮影範囲、4・・・再帰性透過材(結像素子)、9・・・反射面、11、13・・・再帰性透過材(結像素子)、21・・・双方向端末(電子機器)、23・・・スクリーン、23a・・・画像表示面(画像生成面)、24・・・プロジェクター、30・・・双方向端末(電子機器)、31・・・第1処理部、32・・・第2処理部、33・・・第3処理部、34・・・第4処理部、35、37、39、41・・・画像生成装置、35a、37a、39a、41a・・・画像生成面、36、38、40、42・・・カメラ、Da1・・・第1画像データ、Da2・・・第2画像データ、IM1・・・実像(像)、IM2・・・実像(像)、J、J1、J2、J3、J4・・・実像面、Jc・・・中心、SYS・・・表示システム、T1・・・第1送受信装置、T2・・・第2送受信装置、V・・・画像
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記画像生成装置の画像生成面に対して傾斜しており前記画像からの光が入射する素子面を有し、前記素子面に関して前記画像生成面と面対称な実像面に前記画像を実像として結像する結像素子と、
前記実像面に対して前記結像素子からの前記光が入射する側に配置されたカメラと、を備える電子機器。 An image generating device for generating an image;
The image generation device has an element surface that is inclined with respect to the image generation plane and on which light from the image is incident, and the image is combined as a real image on a real image plane that is plane-symmetric with the image generation plane with respect to the element plane. An imaging element for imaging;
An electronic device comprising: a camera disposed on a side on which the light from the imaging element is incident on the real image plane.
請求項1記載の電子機器。 The electronic device according to claim 1, wherein a shooting range of the camera on the real image plane includes a range where the real image is formed.
前記素子面の法線方向から見て、前記2方向のそれぞれは前記画像生成面と交差する方向である
請求項1又は2に記載の電子機器。 The imaging element has a reflecting surface that is repeatedly arranged in each of two directions orthogonal to the thickness direction of the imaging element;
The electronic apparatus according to claim 1, wherein each of the two directions is a direction intersecting with the image generation plane when viewed from a normal direction of the element surface.
請求項1〜3のいずれか一項に記載の電子機器。 The electronic device according to claim 1, wherein the camera is disposed so as to face a center of the real image plane when viewed from a normal direction of the element surface.
前記結像素子の反射面は、第1方向を向いて互いに交差する第1組の反射面と、第2方向を向いて互いに交差する第2組の反射面とを含み、
第1の前記処理部の前記画像生成装置は、前記画像生成面を前記第1組の反射面に向けて配置されており、
第2の前記処理部の前記画像生成装置は、前記画像生成面を前記第2組の反射面に向けて配置されている
請求項3又は4に記載の電子機器。 A plurality of processing units including the image generation device and the camera paired with the image generation device;
The reflective surfaces of the imaging element include a first set of reflective surfaces that intersect each other in the first direction, and a second set of reflective surfaces that intersect each other in the second direction,
The image generation device of the first processing unit is arranged with the image generation surface facing the first set of reflection surfaces,
5. The electronic device according to claim 3, wherein the image generation device of the second processing unit is arranged with the image generation surface facing the second set of reflection surfaces. 6.
請求項1〜5のいずれか一項に記載の電子機器。 The electronic device according to any one of claims 1 to 5, wherein the image generation device includes a flat panel display having the image generation surface as a screen.
前記画像形成面に配置されたスクリーンと、
前記スクリーンに前記画像を投射するプロジェクターと、を備える
請求項1〜5のいずれか一項に記載の電子機器。 The image generation device includes:
A screen disposed on the image forming surface;
The electronic device according to claim 1, further comprising: a projector that projects the image on the screen.
前記複数の電子機器の間で、前記カメラによる撮影画像を示す第1画像データ、及び前記画像生成装置が形成する画像を示す第2画像データを送受信する送受信装置と、を備える表示システム。 A plurality of electronic devices according to any one of claims 1 to 7;
A display system comprising: a transmission / reception device that transmits and receives first image data indicating an image captured by the camera and second image data indicating an image formed by the image generation device between the plurality of electronic devices.
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