JPH0750820A

JPH0750820A - 表示・撮像装置

Info

Publication number: JPH0750820A
Application number: JP5195645A
Authority: JP
Inventors: Masato Kuriki; 真人久力; Kazutake Kamihira; 員丈上平; Kenji Nakazawa; 憲二中沢; Munekazu Date; 宗和伊達
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: NTT Inc
Priority date: 1993-08-06
Filing date: 1993-08-06
Publication date: 1995-02-21

Abstract

(57)【要約】【目的】ＴＶ電話やＴＶ会議システム等に用いられる
表示・撮像装置において、視線一致を実現するとともに
表示画面の画質向上を図る。【構成】表示装置１と撮像装置２の前方に、入射光に
対し透明状態と反射状態に切り換え可能な光偏向素子３
を、透明状態では表示装置１が見えるように、反射状態
では撮像装置２が使用者Ｍを撮像できるように配置す
る。この光偏向素子３の２つの状態を、制御装置５によ
り１フレーム周期より短い間隔で時分割的に切り換え、
反射状態のときに、撮像装置２を制御して使用者Ｍを撮
像する。【効果】表示を見ている方向から使用者Ｍを撮像する
ことができ、使用者同士の視線を一致させた画像を表示
かつ撮像できる。また、透明状態で表示を見るため、表
示画面の画質劣化を招かず、さらに、表示装置の種類を
問わず適用できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＴＶ電話やＴＶ会議シ
ステム等に用いられる表示装置と撮像装置が組み合わさ
った表示・撮像装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、画像符号化技術等の通信技術の発
展により、遠隔地間を映像・音声通信網で結んだＴＶ電
話やＴＶ会議システム等の双方向映像通信が急速に普及
してきている。今後は、ＩＳＤＮ網の充実と伝送網の高
帯域化等により、より高臨場感に溢れた映像がサービス
できることが期待されている。

【０００３】図６に、現在、双方向映像通信に用いられ
ている表示・撮像装置を示す。撮像装置２がＣＲＴディ
スプレイ等の表示装置４の上面または側面にあり、使用
者Ｍの撮像を行なう。しかし、このような装置を利用す
る使用者Ｍは、通常表示装置４を見ているため、撮像装
置２で撮像を行なっても、使用者Ｍは撮像装置２の方に
視線を向けることはない。そのため、せっかくの高臨場
感溢れる映像が送信可能となっても、対話者同士の視線
が一致しない不自然な会話になるという欠点があった。

【０００４】対話者同士の視線を一致させ、かつＴＶ会
議システムなどに用いる大画面表示にも対応可能な方法
に、表示スクリーンの光透過／散乱状態を高速に切り換
えて、表示と撮像を時分割で行う方式がある（特開平２
−２２８８９３号）。この方式では、図７に示すよう
に、上記の機能を有する表示スクリーン４と、投射装置
から成る投射型表示装置１と、撮像装置２と、表示スク
リーン４の光透過／散乱状態を高速に切り換えて表示と
撮像を時分割で行うように制御する制御装置５とで構成
されており、表示スクリーン４が散乱状態の場合では、
投射型表示装置１により投射された画面を表示し、透過
状態では表示スクリーン４を通して被写体である使用者
Ｍを撮像装置２により撮像を行うことにより、視線一致
を実現している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな機能を有する表示スクリーンは、本来の投射スクリ
ーンと比べ、投射像を表示するという面では性能が劣る
ため、表示と撮像を時分割的に行う従来の方式では表示
品質の劣化を招く欠点がある。例えば、この方式では表
示スクリーン４と投射型表示装置１との間にフレネルレ
ンズを挿入できないため、表示スクリーン４に投射され
た表示画像の中央部は明るいが、周辺部が極端に暗くな
ってしまう欠点がある。さらに、撮像時すなわち表示ス
クリーン４が透過状態の場合、使用者Ｍは投射表示装置
１の投射光を直接見ることになるため、表示画面上に投
射表示装置１の投射口に相当する大きな輝点が生じる欠
点がある。

【０００６】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたものであり、その目的は、ＴＶ電話やＴＶ会議
システム等に用いられる表示・撮像装置において、表示
画面の画質向上を図ることを目的とし、時分割方式によ
る視線一致を実現した表示・撮像装置を新規に提供する
ことにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の表示・撮像装置は、表示手段と撮像手段
から構成される表示・撮像装置において、該表示手段お
よび撮像手段の前方に、入射光を任意の出方向に切り換
えて出射可能な光学素子を配置し、該光学素子からの出
方向を該表示手段および該撮像手段の方向へと時分割的
に切り換える制御手段を設けることを特徴としている。

【０００８】

【作用】本発明の表示・撮像装置では、表示装置と撮像
装置の前方に設置した光学素子の入射光に対する出射方
向を時分割的に表示手段と撮像手段とに切り換えること
により、光の経路を変えて、表示手段方向の時にはその
表示が使用者から見えるようにし、撮像手段方向の時に
は使用者を表示を見ている方向から撮像できるように
し、視線一致を実現する。このように、特別な表示スク
リーンを用いないことにより、表示品質の劣化を招かな
いようにしている。すなわち、光学素子により表示時と
撮像時の光の経路を変えることで、例えば、撮像時には
表示が輝点などとして見えないようにし、表示時には表
示光の方向を変えるのみで表示画像の画質低下を抑え、
さらには、表示手段の種類を問わず見えるようにして、
周辺部の輝度低下対策等を可能にする。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を、図面を参照して詳
細に説明する。

【００１０】［実施例１］図１に本発明による表示・撮
像装置の第１の実施例の構成図を示す。本実施例では、
図１に示したように、表示装置１と撮像装置２の前方
に、入射光に対する出射光の出方向を切り換え可能な光
偏向素子３（本実施例では、本発明の光学素子に相当し
ている）を設置してある。制御装置５は、この光偏向素
子３に入射した光の出射方向を電気的に変化させる。図
例の場合、その変化の方向は、表示装置１からの表示光
をそのまま使用者Ｍの方向へ出射する場合（表示状態）
と、使用者Ｍからの光を撮像装置２の方向へ出射する場
合（撮像状態）の２方向である。表示状態では、使用者
Ｍは光偏向素子３を通して表示装置１を見ることがで
き、この状態では原理的には光偏向素子３は透明状態で
あるため、表示画面の劣化を生じない。撮像状態では使
用者Ｍは撮像装置２を見ることになる。すなわち、制御
装置５からの制御で撮像装置２により使用者Ｍの像を撮
像することができる。ただし、撮像装置２の周辺は暗く
しておく必要がある。それは、撮像時には使用者Ｍが前
述のように撮像装置２を見ることになるためで、暗くし
ておかないと表示時の表示画質が劣化してしまうからで
ある。なお、撮像時においては、表示装置１が使用者Ｍ
からは見えないためそのまま表示を続けても構わない
が、撮像装置２への表示の写り込みの可能性をなくすた
めに、撮像時には制御装置５からの制御によって表示装
置１の表示を停止させたりすることも可能である。

【００１１】このような２つの状態を１フレーム周期よ
り短い間隔で時分割的に切り換えることにより、使用者
同士の視線を一致させた画像を表示しかつ撮像すること
ができる。本実施例では、視線一致の実現に光透過／散
乱状態を高速に切り換える表示スクリーンを用いないの
で、従来のような表示品質の劣化を招かない。例えば、
撮像状態と表示状態で光の経路を変えるので、撮像時に
は表示が見えなくなり、従来のように撮像時に投射形表
示装置が輝点として見えることがない。また、表示時は
表示装置１に表示された画像を透明状態の光偏向素子３
により透過させるのみなので、表示画像の画質低下を抑
えることができる。さらに、表示装置１としては、種類
が限定されないので、表示画面の周辺部の輝度低下のな
い、または輝度低下対策を施した表示手段が使用でき
る。

【００１２】図２に本実施例に用いる光偏向素子３の構
造例の断面図を示す。本構造例では、低屈折率層６と高
屈折率層７とが光偏向素子３の面方向から角度θだけ傾
いて交互に積層された構造となっている。このような構
造では、適当にθを選択することにより、入射光は全て
低屈折率層６により全反射されることになる。ここで、
高屈折率層７は電気的に屈折率を制御できる材料、例え
ば液晶で構成し、この高屈折率層７に電圧を印加するこ
とにより低屈折率層６と同じ屈折率にすることができる
ように構成する。図２に示したように、電圧を印加した
場合には低屈折率層６と高屈折率層７の屈折率が等しく
なるため、入射光は図中のＡ→Ｏ→ａの順で直進して出
射する。それに対し、電圧を印加しない場合には入射光
は点Ｏで全反射されるため、Ａ→Ｏ→ａ′の経路を辿り
ある角度φ方向に出射されることになる。そのため、こ
の光偏向素子３の法線方向に表示装置１、法線方向から
φ方向に撮像装置２を設置すれば、図１で示した構成が
実現できることになる。ここで、φとθの関係は、 φ＝２θ であり、θは全反射条件から導かれる以下の条件式に低
屈折率層６と高屈折率層７の屈折率の比（ｎ₆／ｎ₇）を
代入して決める。

【００１３】θ≧ｓｉｎ^-1（ｎ₆／ｎ₇）［実施例２］図３に本発明による表示・撮像装置の第２
の実施例の構成図を示す。この実施例では、図２におけ
るθを０°にした光偏向素子３を用いており、光偏向素
子３は低屈折率層６と高屈折率層７の積層構造化によ
る、誘電多層ミラーになっている。ただし、実施例１で
述べたようにこの積層構造に電圧を印加すると、低屈折
率層６と高屈折率層７の屈折率が等しくなるため、光学
的に透明となる。このような光偏向素子３を、表示装置
１と撮像装置２の前方であって、表示装置１に対しては
使用者Ｍからの入射光の透過方向に、撮像装置２に対し
ては反射方向になるように配置する。

【００１４】このような構成において、光偏向素子３を
実施例１と同様に制御装置５の制御によって電気的に透
明および反射状態を高速に切り換えれば、透明状態では
表示装置１の表示が見え、反射状態では撮像装置２によ
り使用者Ｍを表示を見ている方向から撮像することがで
きる。すなわち、実施例１と同様に、使用者同士の視線
を一致させた画像を表示かつ撮像できることになるとと
もに、視線一致の実現に、光透過／散乱状態を高速に切
り換える表示スクリーンを用いないので、従来のような
表示品質の劣化を招かない。

【００１５】［実施例３］図４に本発明による表示・撮
像装置の第３の実施例の構成図を示す。図１の実施例１
または図３の実施例２がいわば透過光を制御する透過型
であるのに対し、本実施例は反射型に相当するもので、
反射方向を制御し、実施例１と同様な効果を得ることが
できる。本実施例に用いる光学素子としては、図２で示
した光偏向素子３の裏面に鏡８を設置したものを用い
る。この光学素子を、表示装置１と撮像装置２の前方で
あって、光偏向素子３が透明状態のときに使用者Ｍから
の入射光を鏡８が表示装置１に反射し、光偏向素子３の
ときに反射状態で撮像装置２に反射するような角度に傾
斜させて配置する。

【００１６】実施例１で述べた表示状態に相当する状態
では、表示装置１からの表示光は直接鏡８で反射され、
使用者Ｍはこの反射像を見ることになる。従って、表示
装置１に表示された画像は光学素子により反射されるの
みなので、表示品質の低下を抑えることができる。さら
に、撮像状態では光偏向素子３で全反射され、この反射
光が撮像装置２の方向となるため、使用者Ｍの像を表示
を見ている方向から撮像することができ、視線一致を実
現することができる。

【００１７】本実施例では、本発明の光学素子を光偏向
素子３と鏡８を組み合わて構成した場合を示したが、こ
れらの光学素子の代りに、反射面の角度を任意に設定で
きる微小鏡アレイ（Ｌ．Ｊ．Ｈｏｒｎｂｅｃｋ，“Ｄｅ
ｆｏｒｍａｂｌｅ−ｍｉｒｒｏｒｓｐａｔｉａｌｌ
ｉｇｈｔｍｏｄｕｌａｔｏｒｓ”，ＳＰＩＥ，１１５
０，８６（１９８９））を用いることもできる。図５に
その微小鏡アレイの構造例の断面図を示す。この構造例
では、支持棒９により中央部を支えられた微小鏡８′が
アレイ状に配置されており、微小鏡８′の下部の支持棒
９両側に電極１０ａ，１０ｂが設置されている。この電
極１０ａ，１０ｂにそれぞれ−Ｖ，＋Ｖの電圧が印加さ
れると、静電力により微小鏡８′の傾きが変化すること
になる。例えば、電極１０ａ，１０ｂに電圧を印加しな
いと、微小鏡８′は水平を保ち、Ａ方向から入射した光
は微小鏡８′で反射されてＡ１方向に出射される。それ
に対し、電極１０ａ，１０ｂに電圧を印加すると微小鏡
８′が傾き、反射方向がＡ２方向に変わることになる。
ここで、Ａ１方向に表示装置１、Ａ２方向に撮像装置２
を設置すれば、図４で示した構造を実現できる。その
際、光偏向素子３と鏡８が不要になることは言うまでも
ない。

【００１８】なお、以上の各実施例では、表示装置１の
下方に撮像装置２を設置する場合を示したが、光偏向素
子３の構成を変えることにより、上方または側方に設置
できることは言うまでもない。また、表示装置１と撮像
装置２の位置を入れ換えても同様の効果を得ることは自
明である。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
入射光を任意の出方向に制御できる光学素子を用いるこ
とで、簡便に視線一致を可能とした表示・撮像装置を実
現して提供できるとともに、表示手段に表示された画像
光をこの光学素子により方向を変えるのみなので、表示
画像の画質低下を抑えることができる。さらに、用いる
表示装置の種類を問わない利点もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例による表示・撮像装置
（透過型）を示す構成図

【図２】本発明の実施例に用いる光偏向素子の構造例を
示す断面図

【図３】本発明の第２の実施例による表示・撮像装置
（透過型）を示す構成図

【図４】本発明の第３の実施例による表示・撮像装置
（反射型）を示す構成図

【図５】上記第３の実施例に使用できる微小鏡アレイを
使用した光学素子の構造例を示す断面図

【図６】従来例の表示・撮像装置を示す構成図

【図７】時分割方式により視線一致を実現した従来の表
示・撮像装置を示す構成図

【符号の説明】

１…表示装置２…撮像装置３…光偏向素子５…制御装置６…低屈折率層７…高屈折率層８…鏡８′…微少鏡９…支持棒１０ａ，１０ｂ…電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者伊達宗和東京都千代田区内幸町１丁目１番６号日本電信電話株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表示手段と撮像手段から構成される表示
・撮像装置において、該表示手段および撮像手段の前方
に、入射光を任意の出方向に切り換えて出射可能な光学
素子を配置し、該光学素子からの出方向を該表示手段お
よび該撮像手段の方向へと時分割的に切り換える制御手
段を設けることを特徴とする表示・撮像装置。