JP3011439B2

JP3011439B2 - 視線一致型の画像表示装置

Info

Publication number: JP3011439B2
Application number: JP2213649A
Authority: JP
Inventors: 新一志和; 有二大庭
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1990-08-14
Filing date: 1990-08-14
Publication date: 2000-02-21
Anticipated expiration: 2015-02-21
Also published as: JPH0496581A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はテレビ電話やテレビ会議等の画像通信装置に
使用される臨場感の高い視線一致型の画像表示装置に関
する。

（従来の技術）テレビ電話やテレビ会議等の画像通信装置は、音声の
送受信装置の他に画像を送受信するための表示・撮影装
置を備えているため、通信相手が実際に眼前に居るかの
ような感覚を与える臨場感の優れた通信装置である。

従来、このような通信装置の画像表示・撮影部分に
は、CRTディスプレイ等の表示装置とテレビカメラ等の
撮影装置を近接して並べた形態のものが使用されてき
た。

しかしこのような通信装置で送信した画像は、観察者
の視線が表示装置の表示面を向くためカメラの撮影方向
と一致せず、その結果通信相手と視線が合わなくなって
不自然な感覚を与える欠点があった。さらに表示面の中
心とカメラとの間隔は表示画面が大きくなるほど離れる
ため、これまでは広画角大画面の表示でかつ相手と視線
を一致させることの出来る視線一致型の画像表示装置は
存在しなかった。

最近、相手と視線を一致させることのできる例えば、
第14図に示すような視線一致型の画像表示装置が提案さ
れている。これは、ハーフミラー１を撮影装置２と表示
装置３の間に設けて、表示と撮影とを同一方向から行な
うというものである。そして、観察者４はハーフミラー
１を介して表示装置３に映し出された相手を見るもので
ある。

また、別の従来例として表示スクリーンを用いた投影
型表示装置と撮影装置とからなる入力表示装置も提案さ
れている。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上述した従来例の前者の場合は、大き
な欠点が２つある。

その１つは、表示画面以上の大きさのハーフミラー１
を傾けて設置するので大きな空間を必要とし、従って表
示画面の大きさに比べて表示装置が大形化する欠点があ
る。

もう１つは、表示面が装置の奥深くに存在するため
に、表示を見る角度を大きく取れず、従って表示を見る
ことのできる位置はほぼ正面に限られる。また、表示面
に近づいて見ることができない、表示面の近くを指差す
ことができない、等の欠点がある。

また、上述した従来例の後者の場合は表示スクリーン
に光透過・不透過の制御機能が無いため、カメラの設置
位置は表示スクリーンの上下隣または左右隣の場合に限
られていた。そのため表示面に映し出された相手側の視
線と表示観察者との視線を一致することが出来なかっ
た。

さらに、スクリーンの光透過時に画像投影機の投影を
中断することは、十分な表示画質を得るために必要であ
る。もし、スクリーンの光透過時に画像投影機の投影を
中断しなければ、次の問題が生じる。

第１は表示スクリーンに表示された映像を見ると画像
投影機からの直接光が見えるため、レンズ付近が明るい
点として見える。第２に、表示スクリーンの画像の一部
の光が撮影装置に入り、その像がゴーストとして薄く表
示スクリーンに表示される問題がある。

（発明の目的）本発明はこのような従来技術のうち、特に後者の場合
の問題点を解決し、表示スクリーンの光透過と不透過を
撮影装置と同期させて高速に切替え広画角大画面画像を
表示させながら相手と視線を一致させることができる臨
場感の高い画像表示装置を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段）本発明は上記課題を解決し目的を達成するため、画像
を投影する手段と該投影手段からの投影光を結像する表
示スクリーン手段から構成された画像表示装置におい
て、前記表示スクリーン手段を挾んで表示画像を観察す
る観察者と対向する位置に設定された撮影手段と、前記
表示スクリーン手段に印加される電気信号により光の透
過状態を制御する手段と、該制御手段により前記表示ス
クリーン手段の光透過状態と光不透過状態を交互に切替
え、光透過状態時に前記撮影手段への起動を行い、か
つ、前記表示スクリーン手段が光透過状態時に前記投影
手段の画像投影を中断する手段とを備え、撮影手段によ
る画像入力が、周期的に変動する観察者側の周囲光強度
を検出して当該周囲光強度が所定の値に到達したとき
に、行われるようにしたことを特徴とする。

（作用）本発明は電気信号により光透過状態と光不透過状態を
交互に制御される表示スクリーンを用い、該スクリーン
が光透過状態の場合には画像投影機の投影を中断するこ
とにより、レンズ付近が明るい点として見える第１の問
題の大部分を解決した。

これと同時に第２の問題のゴーストの問題が同じ処置
により解決できた。これは撮影装置が画像を取り込む際
に、これまでは画像投影機による画像の表示が継続して
おり、かつ表示スクリーンの光透過状態が理想的な透明
度を示すのではなく、ある程度の散乱や反射を起こすた
め、これによる画像を撮影装置が取り込んだと考えられ
るが、表示スクリーンが光透過状態の場合には画像投影
機の投影を中断する処置をすることにより、表示スクリ
ーン上には表示画像がなくなり、ゴーストが消失した。

また、これまでの画像投影機による画像の表示が継続
する方法では投影像に伴ない表示スクリーンが多少であ
るが明るくなるため、撮影装置の撮影像がその影響で白
味を帯びて、鮮明度が減少したが、この処置により、鮮
明度が向上した。

また、例えば商用電源に同期した光源を照明に使用
し、その光源の照度変動周波数（f1）と異なる撮影タイ
ミング（周波数f2）で画像を撮影した場合、明るさ変動
のうなり（f1−f2）が発生するとの問題があったが、こ
の点も解決される。

このように、スクリーンの光透過時に画像投影機の投
影を中継することにより、観察者からは投影された表示
像だけが見え、撮影装置からは表示スクリーンが無いか
のように観察者側が見えることになる。

（発明の前提）第１図は本発明の前提として考慮された、視線一致型
の画像表示装置を対向して使用したときの構成図を示
す。図に示すように観察者4A,4Bの夫々に画像表示装置5
A,5Bを各１組配置した例を示す。両画像表示装置5A,5B
の51A,51Bは該画像表示装置の各ユニットを収容する
箱、52A,52Bは観察者4A,4Bに対向する表示スクリーン、
53A,53Bは観察者4A,4Bを撮影する撮影装置、54A,54Bは
相手側の観察者4B,4Aを表示スクリーン52A,52B上に投影
する画像投影機、55A,55Bは投影シャッター、56A,56Bは
前記撮影装置53A,53B,画像投影機54A,54B及び投影シャ
ッター55A,55Bの保持台、6A,6Bは表示スクリーン52A,52
Bの光透過と光不透過を制御する第１の駆動回路、7A,7B
は基準となる同期信号を発生させる第１の同期回路、8
A,8Bは撮影装置53A,53Bの入力動作と第１の同期回路7A,
7Bにより生成した表示スクリーン52A,52Bの光透過動作
を同期させる第２の同期回路、9A,9Bは投影シャッター5
5A,55Bを駆動して、画像投影機54A,54Bの投影動作と第
１の駆動回路6A,6Bにより生成した表示スクリーン52A,5
2Bの光不透過動作を同期させるための第２の駆動回路で
ある。

前記第1,第２の駆動回路6A・6B,9A・9Bと第1,第２の
同期回路7A・7B,8A・8B及び撮影装置53A,53Bは同期信号
線10A,10Bで夫々接続されている。また、第１の駆動回
路6A,6Bと表示スクリーン52A,52B、及び第２の駆動回路
9A,9Bと投影シャッター55A,55Bとは駆動信号線11A,11B
で夫々接続されている。

更に画像投影機54Aと撮影装置53B及び画像投影機54B
と撮影装置53Aは、夫々映像信号線12で接続されてい
る。

また、画像投影機54A,54Bと撮影装置53A,53Bと、第1,
第２の駆動回路6A・6B,9A・9Bと、第1,第２の同期回路7
A・7B,8A・8Bは夫々電源13A,13Bに電源線14A,14Bで接続
されている。

ここで、画像投影機54Aは撮影装置53Bと、画像投影機
54Bは撮影装置53Aとそれぞれ接続されており、その結果
表示スクリーン52A,52Bは互いに相手側を表示する。画
像投影機と撮影装置は電話回線を介して接続されていて
もよい。

次に、第１の同期回路7A,7B、第１の駆動回路6A,6B、
第２の同期回路8A,8B、及び第２の駆動回路9A,9Bの動作
を第２図の動作タイミング図を用いて説明する。

第１の同期回路7A,7Bはまず周期（T1）の同期信号１
を発生して第１の駆動回路6A,6Bに送る。

次に、第１の駆動回路6A,6Bは同期信号１に同期した
駆動信号１を発生して表示スクリーン52A,52Bを動作さ
せる。その結果、表示スクリーンは、光の透過状態と不
透過状態を周期T1で繰り返す。また、第２の同期回路8
A,8Bは同期信号１に対して時間T3の遅延をもつ同期信号
２を発生して、表示スクリーンの光透過時に撮影装置53
A,53Bを入力状態にする。

さらに、第２の駆動回路9A,9Bは同期信号１に対して
時間T5の遅延で時間T6の駆動信号２を発生して、表示ス
クリーンの光透過時に画像投影機54A,54Bを非投影状態
にする。その結果、表示スクリーンが常に光透過状態の
時に撮影装置53A,53Bへ画像を取り込むため、表示スク
リーンがあたかも存在しないかのような画像が得られ
る。また、表示スクリーンが光不透過状態の時は投影光
が見えないため、通常の表示スクリーンに投影したとき
と同じ画像が得られる。

次に上述した構成装置において、光の透過状態と不透
過状態を生成する表示スクリーン52A,52Bとしては、光
散乱性のブラインドを開閉する機械式のスクリーンや、
電界で光学特性が変化する材料を用いる電子式のスクリ
ーン等があげられる。

表示スクリーンとしては、電気信号により光透過状態
と光不透過状態を交互に制御するようにして、光散乱モ
ードの液晶材料を透明電極で挾んだ構造の液晶セルを用
いる。

即ち光散乱モードの液晶材料は表示コントラストや閾
値特性が十分でなく、従来は、表示材料として好適な材
料とは考えられていなかった。しかし最近になって、光
散乱モードの液晶を用いて、窓を光透過状態と光不透過
状態に変化させる調光パネルとしての用途が開けてき
た。

しかしながら、調光パネルの観点からは、光不透過状
態は遮光の意味で考えられていたため光透過状態および
光不透過状態の両方が比較的長時間続く必要があり、２
つの状態を交互に高速に切り替える必要はなかった。

上述したように光透過状態時に撮影装置に入力を行
い、光不透過状態時に画像の投影結像を行なうものであ
るから、光散乱モードの液晶セルに対して、従来は考え
られなかった光透過状態と光不透過状態の高速な交互切
り替え動作をさせることによって、光散乱モードの液晶
セルが好適な表示スクリーンとして使用できることが見
いだされた。

液晶の応答速度を向上する手段としては、液晶材料の
内、誘電異方が駆動周波数により正と負に変わる２周波
駆動用液晶材料を表示スクリーンの構成材料とすること
により、その応答性が向上する。

光散乱型の液晶材料としては、動的散乱型、カプセル
型、分散型、等の液晶材料が知られている。動的散乱形
の液晶材料にはMBBA等があり文献（佐々木昭夫編「液晶
エレクトロニクスの基礎と応用」オーム社、ほか）に詳
しく説明されている。カプセル型の液晶セルとしては、
日本板硝子製の「瞬間調光ガラス」、旭ガラス製の「調
光ガラスLCW」、味の素製の「調光液晶シート＜アクト
＞」等がある。また、分散型の液晶としては、大日本イ
ンキ社がジャパンディスプレイ'89国際会議で発表した
「PN−LCD」、等があげられる。

また、上記撮影装置の開閉動作は、機械的、および電
気的・電子的シャッターを用いて行なうことが出来る。
ここでは、投影状態を中断する手段として投影シャッタ
ー55A,55Bを用いた例を示したが、画像投影機54A,54Bの
外部または内部に設けた機械的、電子的等の任意の手段
を用いてもよい。

次に前述した表示スクリーンは散乱モードを使用する
ため、スクリーン自体が白色に見える。これは投影画像
のコントラスト比を向上させるには不都合な性質であ
る。これをできるだけ黒に近付ける方法として観察者4
A,4B側から表示スクリーンに到達する光ができる限り観
察者側に戻らない構成とすることが重要である。

このため、撮影装置53A,53Bや画像投影機54A,54Bを設
置した側を外光から遮光するとともにその内部を黒色に
して、内部に入射した光が表示スクリーン側に戻らない
ようにする。これ以外に表示スクリーンの観察者側と撮
影装置や画像投影機の設置側の両面を無反射コーティン
グ処理をすることにより、表示スクリーンが一段と黒に
近づき表示画面のコントラスト比が向上する。

また、同期回路7A,7B,8A,8Bは周期T1で同期信号1,2を
発生する場合を説明したが、同期信号は必ずしも周期的
である必要はない。しかし、同期信号1,2を周期的に
し、その周期T1を映像規格の１フィールド時間や１フィ
ールド時間の整数倍の時間とすれば、カウンター回路を
用いることによりNTSCやPAL等の規格に合った映像機器
を使用することができる利点がある。

また、同期回路や駆動回路の構成と配置はこの例に限
られる物ではなく、要は、表示スクリーンが光透過状態
の時に撮影装置の入力ができて、かつ表示スクリーンが
光透過状態の時に画像投影機の投影動作が中断できるよ
うに、必要な回路が付加されていれば良い。

画像投影機54A,54Bは、表示スクリーン52A,52Bに対し
て垂直方向ではなく斜め方向から投影すると表示画像の
歪みが生じてその補正が必要となるため、画像投影機は
表示スクリーンを貫く中心線上に近づけて置くことが望
ましい。

第３図は、この点を解決しようとした、本発明の前提
として考慮された装置の構成例図を示し、ここでは片方
の視線一致の動作表示装置の主要部分だけを図示してあ
る。画像投影機54Aの光は穴空き鏡57Aで反射して表示ス
クリーン52Aに結像する。一方、撮影装置53Aは穴空き鏡
の穴部分から観察者4A側の画像を入力することができ
る。

この構成では、画像投影機54Aと鏡57Aの距離を短くす
ることが、投影画像中の穴による欠陥を生じさせないた
めに必要である。鏡と画像投影機の距離が近ければ、鏡
の穴は表示スクリーン上に暗い部分として結像すること
がなく、それは画像の明るさの低下として現われる。さ
らに、穴の大きさを撮影装置が表示スクリーンを通して
入力するのに必要な大きさに限定すると、穴により低下
した投影画像の明るさは、画像投影機の輝度を上げるこ
とにより容易に補うことができる。

第４図は本発明の前提として考慮されたさらに他の構
成例図を示し、ここでは片方の視線一致型の画像表示装
置の主要部分だけを図示してある。画像投影機54Aから
の画像はハーフミラー1Aで部分的に反射して表示スクリ
ーン52Aに投影され、撮影装置53Aにはハーフミラー1Aを
部分的に通過した観察者4A側のシーンが撮影される。こ
のハーフミラーを用いて光路を折り返す構造は、装置の
奥行きを減らし、装置を小型にできる長所を合わせ持っ
ている。

画像投影機54A,54Bには液晶プロジェクター（シャー
プ製、商品名「液晶ビジョンXV−100Z」）、表示スクリ
ーン52A,52Bと投影シャッター55A,55Bには液晶シートを
ガラスに挾んだガラススクリーン（日本板硝子製、商品
名「瞬間調光ガラス」）、撮影装置53A,53Bには電子シ
ャッター付きのテレビカメラ（ソニー製、商品名「XC−
711」）、第１、第２の同期回路7A,7B,8A,8Bには同期信
号発生器（山下電子製、商品名「SG−3000B」）および
パルスジェネレータ（ヒューレットパッカード製、商品
名「8112A」）、第1,第２の駆動回路6A,6B,9、9A,9Bに
はパルス／ファンクションジェネレータ（ヒューレット
パッカード製、商品名「8116A」）と増幅器（NF回路
製、商品名「高速電力増幅器4010」）をそれぞれ２組用
いて第１図の構成の視線一致型の画像表示装置を作製し
た。

画像の撮影及び投影周波数、および表示スクリーンの
光透過・光不透過の切り替え周波数は60Hzとした。

表示スクリーンの駆動信号に関しては、印加電圧は通
常0Vにして表示スクリーンを光不透過状態にしておき、
60Hz周期で１〜５ミリ秒の時間、電圧が±100Vで周波数
500Hz〜1KHzの両極性パルス電圧を印加して瞬間的に光
透過状態を形成した。

また、投影シャッターの駆動信号に関しては、駆動波
形は表示スクリーンの駆動波形と同じものとし、両極性
パルス列を印加する印加時間とその遅延を調節して、表
示スクリーンが光不透過なときにだけ投影シャッターに
電圧を印加した。

次に、表示スクリーンに対して前記のパルス信号を印
加してから表示スクリーンが最も光透過になる時間だけ
テレビカメラの電子シャッターが開くよう、駆動信号の
同期信号とテレビカメラの同期信号の遅延を調節した。

その結果、表示スクリーンには相手側の正面像が写
り、かつ視線が一致した状態で相対することができ、極
めて自然な臨場感が得られた。

第５図は前述した第４図と同様に片方の視線一致型の
画像表示装置であって本発明の前提として考慮された構
成例図を示し、前記第１図に示す前提構成と異なり、画
像投影器54Aは表示スクリーン52Aに対して観察者4Aと同
じ側にあるが、画像が表示スクリーンに反射して観察さ
れることを除けば、装置の動作は当該前提構成と全く同
様である。

この場合も、表示スクリーンには相手側の正面像が写
り、かつ視線が一致した状態で相対することができる。

第６図及び第７図は本発明の前提として考慮されたも
のであって、表示スクリーンが光透過状態の場合に画像
投影機54A（54B）の投影を中断する手段の構成例図を示
す。

第６図に示す画像投影機54A（54B）は光源100、スイ
ッチ101、ダイクロイックミラー102,103、鏡104,105,10
6、液晶パネル107,108,109、ダイクロイックプリズム11
0、レンズ群111からなる。

光源100はスイッチ101を介して電源（図省略）に接続
され、表示スクリーンの光透過状態に合わせて点滅を繰
り返す。光源100をでた光はダイクロイックミラー102,1
03、により赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色に分
離され、それぞれの光（B,G,R）は鏡104,105,106により
液晶パネル107,108,109を照明する。各色に合わせた画
像を表示する液晶パネル107,108,109の画像はダイクロ
イックプリズム110により集められてレンズ群111により
投影される。この時、光源としては応答速度の早いキセ
ノンランプ等の放電管光源が好ましい。

第７図に示す画像投影機54A（54B）は第６図の画像投
影機54A（54B）と基本的には同じ構成であるが、光源10
0は連続的に点灯し、投影用のレンズ群111の光路上に設
置したシャッター112により、映像投影の点滅を行う。
このシャッター112としては機械式シャッターや液晶やP
LZT等を用いた電子式のシャッターが使用可能である。
このシャッター112はスイッチ113を介して電源（図省
略）に接続され、表示スクリーンの光透過状態に合わせ
てON,OFFを繰り返し、シャッターを開閉する。

この第７図の画像投影機を、実際に動作させると次の
ような問題を生じる。

第７図の液晶を用いて投影機の代わりに市販のブラウ
ン管形の画像投影機にシャッター112を付加して適用し
たところ、テレビ画面をテレビカメラで撮影した時に見
られると同様な画像の一部が横長の帯状に暗くなるゴー
スト現象があったため、この装置は実用に適さない。

この原因は、ブラウン管形の画像投影機は電子線が蛍
光体を発光させるが、短時間の内にその発光強度が減少
する。この発光強度の特性例を第８図に示す。ここで、
横軸は時間（ms）であり、テレビ画面の１フィールドの
時間（1/60秒）を示している。縦軸は光強度（任意単
位）である。

この図には投影された画面の最上部と上から1/4,2/4,
3/4の位置に設けた光フォトトランジスタの特性をそれ
ぞれ、a,b,c,dの発光特性で示した。ここで、例えばシ
ャッターが時間Ｓの間が閉じた状態で時間Ｏの間が開い
た状態とすると、最上部ａでの最も光強度が高い時間は
シャッターが閉じているため画面は暗いのに対し、b,c,
dでは最も光強度が強い時間はシャッターが開いている
ため画面は明るくなる。このような差が原因で、部分的
に暗い画面ができる。

この問題を回避する手段としては投影画像が１フィー
ルドの間のほぼ一定の光調度を示すことが重要である。
これに適する画像投影機としてはアクティブマトリクス
形の液晶パネルや他の画面を蓄積する機能を持つ画像投
影機があり、これを用いる。

ここで使用する表示スクリーンとしては光透過状態と
散乱モードによる光不透過状態を電気的に制御できる事
が基本条件であるが、光透過と光不透過の両状態の切り
替わり速度が早い場合は撮影装置の画像取り込み時間の
延長に役立ち、ひいては画質の向上に大きく影響を及ぼ
す。

この切り替わり速度が向上する手段としては、材料の
応答速度の向上と他に電気的な遅延の減少がある。

電気的な遅延の減少は表示スクリーンが大型化するに
ともない特に問題になる。これは表示スクリーンの電気
容量がスクリーンの大型化に伴い増大することに原因が
ある。これに対応するため、画像撮影装置が画像を取り
込むことにあたり、光透過化する必要のある表示スクリ
ーンの部分のみを高速で光透過と光不透過の両状態を切
り替えるようにする。これにより電気的な容量が減少し
て、応答速度を早くすることができる。

この表示スクリーン52A（52B）の構成例を第９図に示
す。この表示スクリーンは撮影兼表示用の表示スクリー
ン52A1（52B1）と表示専用の表示スクリーン52A2（52B
2）とからなる。また114と115は各々を駆動するための
スイッチである。また、この表示スクリーンは２枚の対
向する透明電極からなり、それらは例えばガラス上に設
けてある。これ等の一方の透明電極は表示スクリーン52
A1（52B1）と表示スクリーン52A2（52B2）の境界が絶縁
されている。また、他方の透明電極を明示するため、第
９図は強調した立面図とした。

ここで、表示スクリーン52A1（52B1）は全体の大きさ
に比べて小さいため、容量が減少し、応答速度が向上す
る。この際に表示スクリーン52A2（52B2）の散乱効率が
表示スクリーン52A1（52B1）の散乱効率と同じになるよ
うに光透過化を適当な時間とする。この操作は完全な光
透過化をする必要がなく、両者のバランス調整のための
補正の光透過化ができれば良い。このため、応答速度の
高速性は必要とされない。

（実施例）上記の如く、本発明の前提としての構成が考慮されテ
ストされたが、装置を取り巻く周囲光が表示画質に影響
を及ぼすことがわかった。それは、周囲光として商用電
源の周波数で明るさの変動する蛍光灯のような光源を主
として用いた場合、画像の明るさが変化して画面がちら
つく現象であった。

これは、撮影装置の入力動作が短い時間幅で周期的な
場合、その周期が蛍光灯の照度変化の周期に近い場合
は、撮影装置に取り込まれる周囲光の強度がより長い周
期で変化する。これは、いわゆるうなりに似た現象が起
きたためと考えられた。このような場合は第10図に示し
たように、駆動信号を同期信号１に対して０からT1の時
間内でランダムに遅延をかけることによって、画面のち
らつきを防止することができる。

画面のちらつきを防止する他の手段としては、周囲光
の強度を検出して、その値がある範囲にあるときに限っ
て撮影装置に画像を入力する手段が有効である。

第11図（ａ）は、表示スクリーン52A（52Bも同じ）に
隣接して周囲光光源41からの光を検出する周囲光検出器
42の配置の１例を示す。受光部43は周囲光を受けること
のできる方向に向いている。

第11図（ｂ）は、周囲光検出器42の出力を用いて表示
スクリーン52Aおよび撮影装置53A（53Bも同じ）の動作
を行なうタイミングチャートを示している。周囲光検出
器42の出力がある値Tnに到達したときに同期信号１を発
生させる。次に同期信号１に同期したスクリーン動作の
ための駆動信号を発生させる。その結果、表示スクリー
ンは散乱状態の光不透過状態と光透過状態を繰り返す。
同期信号１の時点から表示スクリーンが最も光を透過す
るまでの時間がT3であるとすると、同期信号１に対して
T3の遅延を加えて同期信号２を発生し、撮影装置は同期
信号２に同期して画像の入力を行なう。その結果、撮影
装置が観察者側の画像を入力するときは、周囲光の強度
は一定に保たれているため、撮影装置は短い時間間隔で
周期的に画像を入力するにもかかわらず、画像の明るさ
変化のうなりに対応するちらつきは生じない。

次に表示スクリーンの散乱状態による光不透過状態と
光透過状態を繰り返すうちに、駆動時間に対する表示ス
クリーンの動作の同期がずれてくることがある。これは
駆動信号の繰り返しや温度変動等により表示スクリーン
の動作特性が変化するためであり、この場合は、撮影装
置の開閉動作の同期信号として駆動信号一定の遅延を加
えて同期信号を作ったのでは、表示スクリーンの透過時
に撮影装置に入力する条件が満たされないことになる。

このようなときは、表示スクリーンをよぎるように光
源と光検出器を配置して、表示スクリーンが光透過にな
るタイミングを光検出器の出力が最大になる時間で検出
し、それを基準にして撮影装置が開閉動作をするための
同期信号を発生することで解決できる。

第12図は、本発明の一実施例の構成例図を示すもので
あり、図（ａ）は表示スクリーン52A（52Bも同じ）に対
する光源35と光検出器36の配置を示したもので、光源と
光検出器は、表示スクリーンの両端に設置し、光源の発
光部37からの光は光路39に沿って表示スクリーンのスク
リーン動作層40を進み光検出器36の受光部38に届くよう
に配置する。

この配置は表示スクリーンの散乱性が低い場合に適す
るものであるが、光源と光検出器の位置関係は、表示ス
クリーンの光散乱状態の光不透過状態と光透過状態にお
ける検出器の出力差が必要なだけ得られるならば表示ス
クリーンのどこに置いてもよい。なお（a1）は（ａ）の
方向１から見た図、（a2）は（ａ）の方向２からみた図
である。

第12図（ｂ）は本発明の一実施例の別の配置構成例図
を示すもので、光源35と光検出器36を表示スクリーン52
A（52Bも同じ）を挾む位置に設置した場合を示す。光源
35からの光はスクリーン動作層40を１回通過するだけな
ので、光不透過時と光透過時の光検出器36の出力差を大
きくするには光検出器をスクリーンからできるだけ遠ざ
けた位置に置く必要がある。

光源に可視光を用いる表示スクリーンに現われること
と光検出器が周囲光の影響を受ける恐れがあり、赤外光
を用いるのが好ましい。また光源からの光は直進性の良
い方が光検出器の出力差を大きくできるので、光源には
赤外光を放射する半導体レーザーが適している。

第13図は光検出器36の出力を用いて撮影装置の入力の
ための同期信号２を発生させる手段を示す。周期T1の同
期信号１を同期回路で発生させ、これに同期させて表示
スクリーンの駆動信号を駆動回路により発生させる。そ
の結果、表示スクリーンは光不透過状態と光透過状態を
繰り返す。

光検出器は表示スクリーンの動作に対応して出力を生
じ、出力がある値Tnに到達したときに撮影装置の入力の
ための同期信号２を発生させる。同期信号２は同期信号
１に比べて表示スクリーン動作のばらつきに対応した遅
延t1,t2,t3,t4等を発生させ、その結果、表示スクリー
ンの最も光透過率の高い時間に撮像装置へ画像を入力す
ることができる。

（発明の効果）以上説明したように、本発明の視線一致型の画像表示
装置は表示スクリーンの光透過と光不透過を撮影装置と
同期させて高速に切り替えるため、広画角大画面画像を
表示させながら相手と視線を一致させることができ、非
常に優れた臨場感が得られる利点がある。

また、表示スクリーンに表示された映像をみるとき画
像投影機からの直接光が見えてレンズ付近が明るい点と
なることがなく、また表示スクリーンにゴーストとして
表示されず、見易い画像表示が得られる。そして、うな
りに起因する画像のちらつきを低下させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の前提として考慮した視線一致型の画像
表示装置の構成図、第２図は第１図の動作を説明するタ
イミング図、第３図は本発明の前提として考慮された装
置の構成例図、第４図は本発明の前提として考慮された
さらに他の構成例図、第５図は本発明の前提として考慮
された装置の構成例図、第６図及び第７図は本発明の前
提とされた装置の構成例図、第８図はブラウン管形の画
像投影機の発光強度の特性例図、第９図は撮影兼表示ス
クリーンと表示専用スクリーンの構成例を示す立面図、
第10図は本発明の場合の画面のちらつきを防止する撮影
装置の動作タイミングチャート、第11図は表示スクリー
ンの周囲光を検出する装置の配置例を示す図及びその動
作タイミングチャート、第12図は表示スクリーンが光透
過になるタイミングを検出する本発明の一実施例の装置
の構成図を示す図、第13図は第12図の動作を説明するタ
イミングチャート、第14図は従来の視線一致型の画像表
示装置の構成例を示す図である。 1A……ハーフミラー、4A,4B……観察者、5A,5B……画像
表示装置、51A,51B……箱、52A,52B……表示スクリー
ン、53A,53B……撮影装置、54A,54B……画像投影機、55
A,55B……投影シャッター、56A,56B……保持台、57A…
…穴あき鏡、6A,6B……第１の駆動回路、7A,7B……第１
の同期回路、8A,8B……第２の同期回路、9A,9B……第２
の駆動回路、10A,10B……同期信号線、11A,11B……駆動
信号線、12……映像信号線、13A,13B……電源、14A,14B
……電源線、100……光源、101,113,114,115……スイッ
チ、102,103……ダイクロイックミラー、104,105,106…
…鏡、107,108,109……液晶パネル、110……ダイクロイ
ックプリズム、111……レンズ群、112……シャッター、
52A1,52B1……撮影兼表示スクリーン、52A2,52B2……表
示専用スクリーン、41……周囲光光源、42……周囲光検
出器、38,43……受光部、35……光源、36……光検出
器、37……発光部、39……光路、40……スクリーン動作
層。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 5/225 - 5/247 H04N 7/14 - 7/15 H04N 5/74 H04N 7/18

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】画像を投影する手段と該投影手段からの投
影光を結像する表示スクリーン手段から構成された画像
表示装置において、前記表示スクリーン手段を挾んで表示画像を観察する観
察者と対向する位置に設定された撮影手段と、前記表示
スクリーン手段に印加される電気信号により光の透過状
態を制御する手段と、該制御手段により前記表示スクリ
ーン手段の光透過状態と光不透過状態を交互に切替え、
光透過状態時に前記撮影手段への起動を行い、かつ、前
記表示スクリーン手段が光透過状態時に前記投影手段の
画像投影を中断する手段とを備え、撮影手段による画像
入力が、周期的に変動する観察者側の周囲光強度を検出
して当該周囲光強度が所定の値に到達したときに、行わ
れるようにしたことを特徴とする視線一致型の画像表示
装置。
【請求項２】撮影手段への画像入力は表示スクリーン手
段が光透過状態になるタイミングを基準にして行なうこ
とを特徴とする請求項（１）記載の視線一致型の画像表
示装置。