JPH11355742A - 画像入出力システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 反射光等のノイズ成分を除去して画質を向上
させること。 【解決手段】 プロジェクタ２からの投影画像Ｙは、透
過型ホログラムのスクリーン１によって表示される。カ
メラ３は、スクリーン１を通して話者Ｍ１の姿を撮影
し、撮影画像信号を出力する。スクリーン１に投影画像
Ｙが投射されると、スクリーン１の特性等に応じて反射
光Ｒ(Ｙ)、妨害光Ｉ(Ｙ)が発生する。反射光処理回路４
と妨害光処理回路５には、投影画像Ｙの信号がそれぞれ
入力されており、反射光Ｒ(Ｙ)，妨害光Ｉ(Ｙ)に相当す
る信号Ｒ'(Ｙ)，Ｉ'(Ｙ)をそれぞれ発生させる。差分回
路６は、カメラ３の撮影画像信号（Ｘ＋Ｒ(Ｙ)＋Ｉ
(Ｙ)）からＲ'(Ｙ)及びＩ'(Ｙ)を差し引いて出力する。
これにより、ノイズ成分を除去して高品位の画像を得る
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、テレビ会
議システム、テレビ電話システムとして用いることがで
きる画像入出力システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】テレビ会議システムやテレビ電話システ
ムのような双方向の画像情報伝送システムでは、互いに
離れた複数の話者が互いの映像を確認しながらコミュニ
ケーションを行うことができる。このようなシステムで
は、話者の容姿を撮像して相手方の端末に送信すると共
に、相手方から送信された映像を表示装置に表示させる
ようになっている。

【０００３】初期のシステムでは、例えば、ディスプレ
イ装置の上部にカメラを設置して構成しているため、デ
ィスプレイ装置の表示上の中心軸とカメラの撮像上の光
軸とが一致していない。従って、話者がディスプレイ装
置に映る相手方の映像を見つめている限り、両者の視線
が一致することはなく、不自然で違和感のあるコミュニ
ケーションを強いられてきた。

【０００４】上記の問題を解決すべく、ハーフミラーを
採用し、撮像上の光軸と表示上の中心軸とを一致させる
ものも提案されているが、この場合は、ハーフミラーに
よって光量が半減するため、映像が暗くなる。また、光
量低下を補うために、表示画像の輝度を上げると、消費
電力が増大する。

【０００５】そこで、近年、特開平９−１６８１４１号
公報等に示す如く、ホログラムを用いた画像入出力シス
テムが提案されている。図５は、ホログラムを用いた従
来システムの要部を示す説明図である。

【０００６】スクリーン１００は、例えば、透過型の透
明なホログラムフィルムを透明な支持基板上に設けるこ
とにより形成されている。スクリーン１００は、所定の
方向から入射した光線に対しては、この光線を拡散させ
て投影スクリーンとしての機能を発揮する。一方、スク
リーン１００は、所定の方向以外から入射する光線は透
過させて透明な窓部としての機能を発揮する。

【０００７】プロジェクタ１０１は、例えば、ＬＣＤ
（Liquid Crystal Display）、光源、反射鏡、結像光学
系等を含んで構成されている。プロジェクタ１０１に相
手方の端末から送信された画像信号が入力されると、こ
の信号に応じた画像がＬＣＤに形成される。光源の光を
ＬＣＤの背後から照射することにより、ＬＣＤを通過し
た光線は、画像情報を含んだ信号光となる。この信号光
は、結像光学系を介してスクリーン１００に所定の方向
から入射して結像し、スクリーン１００のホログラムに
よって拡散される。これにより、スクリーン１００には
相手方話者Ｍ２の画像が表示され、「観察者」としての
話者Ｍ１は、投影された画像を目視することができる。

【０００８】カメラ１０２は、スクリーン１００の背後
から話者Ｍ１の姿を撮像する。撮像された画像の信号
は、例えば、通信回線を介して相手方の話者Ｍ２の端末
に向けて送信される。なお、図示は省略しているが、音
声伝送システムも設けられている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術では、カメラ１０２の撮像上の光軸とスクリーン
１００の表示上の中心軸とを一致させることができるた
め、スクリーン１００を介して対面する両者の視線を一
致させることができ、自然な対話ができるようになって
いる。

【００１０】しかし、従来技術では、投影と撮像とを同
じ側から行うため、図６（ａ）に示すように、投影画像
の信号光がスクリーン１００の表面で一部反射し、反射
光Ｒとしてカメラ１０２に入射する場合がある。また、
信号光の一部が支持部材１０３によって反射し、妨害光
Ｉとしてカメラ１０２に入射する場合もある。これら反
射光Ｒ，妨害光Ｉがカメラ１０２によって取り込まれる
と、図６（ｂ）に示すように、相手方のスクリーン１０
０には、話者Ｍ１の姿以外にノイズ画像Ｇ１〜Ｇ３も表
示されてしまい、表示画像の品質が低下する。例えば、
Ｇ１，Ｇ２は、妨害光Ｉによるノイズ画像であり、Ｇ３
は、反射光Ｒによるノイズ画像（ゴースト画像）であ
る。

【００１１】本発明は、上記の課題に鑑みなされたもの
であり、その目的は、ノイズ画像を消去して、画像情報
の品質を向上できるようにした画像入出力システムを提
供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明で
は、画像を表示させると共に、この表示された画像を目
視する観察者側の画像を撮像可能な画像入出力システム
において、所定の方向から入射した光線を拡散させて画
像を表示すると共に、該所定の方向以外から入射した光
線は透過させる表示手段と、入力される投影画像信号に
基づいて画像を生成し、この生成した画像を前記所定の
方向から前記表示手段に向けて投影する投影手段と、前
記表示手段を目視する観察者側の画像を該表示手段を介
して撮像し、撮影画像信号を出力する撮像手段と、前記
投影手段から投影された画像によって前記表示手段に発
生するノイズ光に応じたノイズ信号を生成し、前記撮影
画像信号から前記ノイズ信号を差し引く信号処理手段
と、を備えたことを特徴としている。

【００１３】表示手段は、所定の方向から入射した光線
に対しては、投影スクリーンとして機能し、所定の方向
以外から入射する光線に対しては、透明な窓部として機
能する。投影手段が所定の方向から画像を投影すると、
この画像は、表示手段によって表示される。観察者は、
表示手段により表示された画像を視認する。撮像手段
は、観察者側の映像を表示手段を通して撮像し、画像信
号を出力する。

【００１４】ここで、投影手段から投影された画像が表
示手段や該表示手段の付属物等により反射されてノイズ
光となり、撮像手段に取り込まれる場合がある。そこ
で、信号処理手段は、ノイズ光に応じたノイズ信号を生
成し、このノイズ信号を撮影画像信号から差し引く。こ
れにより、撮像画像からノイズ光が消去され、画像情報
の品質を向上させることができる。

【００１５】請求項２に係る発明のように、前記信号処
理手段は、前記表示手段の特性に基づいて設定されるノ
イズ発生関数に前記投影画像信号を入力することによ
り、前記ノイズ信号を生成するノイズ信号発生回路と、
前記ノイズ信号と前記撮影画像信号との差分を出力する
差分回路とを含んで構成することができる。

【００１６】ノイズ光は、投影画像が表示手段に投影さ
れることにより発生する。即ち、ノイズ光は、投影画像
に基づいて発生するものであり、その発生量は、表示手
段の特性（構造等）により決定される。従って、予めノ
イズ発生関数を決定し、このノイズ発生関数に投影画像
の情報を入力することにより、ノイズ光に相当するノイ
ズ信号を擬似的に発生させることができる。差分回路に
よって撮影画像信号からノイズ信号を消去することによ
り、高品位の画像を得ることができる。

【００１７】請求項３に係る発明のように、前記撮影画
像信号と前記ノイズ信号とを同期させてもよい。

【００１８】例えば、投影手段による投影画像の表示周
期と撮像手段による撮像周期との差異が少なく、かつ、
両者が同期していない場合は、撮像画像中のノイズ光を
きれいに消去できない可能性がある。従って、固定また
は可変の遅延を挿入することにより、撮影画像信号とノ
イズ信号とを同期させるのが好ましい。

【００１９】請求項４に係る発明のように、前記表示手
段は、透過型ホログラムを含んで構成され、前記撮像手
段及び前記投影手段と前記観察者とは、前記表示手段を
挟んで対向配置することができる。

【００２０】即ち、表示手段の一方の側には、撮像手段
と投影手段とが配置され、表示手段の他方の側には、観
察者が配置される。これにより、観察者に撮像手段を意
識させずに自然な映像を撮像することができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図４に基づいて、本
発明の実施の形態について詳述する。以下の各実施の形
態では、テレビ電話システムまたはテレビ会議システム
に用いた場合を例に挙げて説明するが、音声伝送システ
ムについては説明を省略する。

【００２２】１．第１の実施の形態 図１及び図２に基づいて、本発明の第１の実施の形態を
説明する。図１のシステム構成説明図に示すように、本
システムは、スクリーン１と、スクリーン１の背後に設
置されたプロジェクタ２及びカメラ３と、信号処理回路
４，５，６とを備えている。

【００２３】「表示手段」としてのスクリーン１は、例
えば、透過型の透明なホログラムフィルムを透明な支持
基板上に設けることにより形成されている。スクリーン
１は、所定の方向（図１中の右斜め下）から入射した光
線に対しては、この光線を拡散させて拡散光となし、投
影スクリーンとしての機能を発揮する。一方、スクリー
ン１は、所定の方向以外（例えば、図１中の左右方向）
から入射する光線を透過させて透明な窓部としての機能
を発揮する。

【００２４】ここで、スクリーン１としては、種々の構
造を採用することができる。例えば、ホログラム部の強
度が高い場合等には、透明な支持基板を省き、実質的に
ホログラム部のみでスクリーン１を構成することもでき
る。また、複数の小型スクリーンから単一のスクリーン
１を構成してもよい。なお、「スクリーン」という表現
に代えて、表示部、表示面、表示パネル等の表現を採用
してもよい。

【００２５】「投影手段」としてのプロジェクタ２は、
例えば、ＬＣＤパネル、光源、反射鏡、結像光学系、回
路基板等を含んで構成することができる。図３に示すよ
うに、プロジェクタ２には、インターフェース（Ｉ／Ｆ
と略記）７及び通信回線８を介して相手方の端末から投
影画像Ｙの信号が入力される。プロジェクタ２は、投影
画像Ｙの信号が入力されると、この画像信号に基づいて
ＬＣＤ上に投影画像Ｙを生成する。光源の光をＬＣＤの
背後から照射することにより、ＬＣＤを通過した光線
は、投影画像Ｙの情報を含んだ信号光となる。この信号
光は、結像光学系を介してスクリーン１に所定の方向か
ら入射して結像し、スクリーン１のホログラムによって
拡散される。これにより、スクリーン１には相手方話者
Ｍ２の画像が表示され、「観察者」としての話者Ｍ１
は、投影された画像を目視することができる。なお、プ
ロジェクタ２としては、ＬＣＤ方式のものに限らず、例
えば、ＣＲＴ（Cathode-Ray Tube）を用いた装置でもよ
い。

【００２６】「撮像手段」としてのカメラ３は、例え
ば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）素子等を含んで
構成されている。カメラ３は、スクリーン１の背後から
話者Ｍ１の画像Ｘを撮像し、撮影画像信号を出力する。
撮影画像信号には、話者Ｍ１の画像Ｘのほか、上述した
反射光Ｒ(Ｙ)及び妨害光Ｉ(Ｙ)が含まれている。そし
て、撮影画像信号は、後述の信号処理が行われた後、Ｉ
／Ｆ７及び通信回線８を介して相手方の端末に送信され
る。なお、カメラ２としては、ＣＣＤ方式に限らず、撮
像管等の他の方式を採用してもよい。

【００２７】ここで、スクリーン１に表示される投影画
像Ｙの表示上の中心軸と、カメラ３の撮像上の光軸と
は、軸ＡＸとして一致するように設定されている。従っ
て、話者Ｍ１が投影画像Ｙを目視すると、話者Ｍ１の視
線も軸ＡＸに略一致し、これにより、両話者Ｍ１，Ｍ２
の視線が一致して自然なコミュニケーションを行えるよ
うになっている。

【００２８】反射光処理回路４及び妨害光処理回路５
は、「ノイズ信号発生回路」に該当するもので、例え
ば、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等により実現
することもできる。各回路４，５には、それぞれ投影画
像Ｙの信号が入力されるようになっている。反射光処理
回路４には、投影画像Ｙの投影によってスクリーン１に
発生する反射光Ｒ(Ｙ)に相当する反射光信号Ｒ'(Ｙ)を
発生させるための関数Ｒが設定されている。同様に、妨
害光処理回路５には、投影画像Ｙの投影によって発生す
る妨害光Ｉ(Ｙ)に相当する妨害光信号Ｉ'(Ｙ)を発生さ
せるための関数Ｙが設定されている。これら関数Ｒ，Ｉ
が「ノイズ発生関数」に該当する。関数Ｒ，Ｉは、例え
ば、次のようにして求めることができる。プロジェクタ
２から基準画像としてのホワイト画像を投影し、このホ
ワイト画像の投影によって生じる反射光等を観測し、こ
の反射光等を擬似的に発生させる関数を決定すればよ
い。

【００２９】差分回路６は、反射光処理回路４及び妨害
光処理回路５と共に、「信号処理手段」を構成する。差
分回路６には、カメラ３からの撮影画像信号と反射光処
理回路４及び妨害光処理回路５からのノイズ信号がそれ
ぞれ入力されている。

【００３０】ここで、撮影画像信号は、話者Ｍ１側の画
像Ｘと反射光Ｒ(Ｙ)と妨害光Ｉ(Ｙ)とを含んで構成され
ている（Ｘ＋Ｒ(Ｙ)＋Ｉ(Ｙ)）。反射光処理回路４，妨
害光処理回路５からは、擬似的な反射光に相当する信号
Ｒ'(Ｙ)，擬似的な妨害光に相当する信号Ｉ'(Ｙ)がマイ
ナス入力として入力される。従って、差分回路６は、撮
影画像信号から各ノイズ信号を差し引いた信号（Ｘ＋Ｒ
(Ｙ)＋Ｉ(Ｙ)−Ｒ'(Ｙ)−Ｉ'(Ｙ)）を出力する。この出
力信号は、Ｉ／Ｆ７及び通信回線８を介して相手方の端
末に送信され、相手方のプロジェクタ２に投影画像Ｙの
信号として入力される。撮影した画像中から反射光及び
妨害光の成分が除去されているため、高品位の画像を伝
送することができる。図２に示すように、相手方話者Ｍ
２の端末側でも、上記と同様の処理が行われ、高品位の
画像が送信される。

【００３１】このように構成される本実施の形態によれ
ば、撮影画像信号から反射光と妨害光とを除去して送信
できるため、画質を大幅に向上させることができる。ま
た、撮像画像信号中から反射光等を除去して送信するた
め、多数の話者が同時に会話を行う会議システムに好適
に用いることができる。

【００３２】２．第２の実施の形態 図３は、本発明の第２の実施の形態に係るシステム構成
を示す説明図であり、本実施の形態の特徴は、遅延回路
１１，１２を導入した点にある。即ち、各遅延回路１
１，１２は、反射光処理回路４，妨害光処理回路５から
のノイズ信号を所定の時間だけ遅延させることにより、
ノイズ信号と撮影画像信号とを同期させるようになって
いる。なお、必要に応じて、固定または可変の遅延を採
用することができる。

【００３３】これにより、撮影画像信号中に含まれる反
射光等の成分をより一層正確に消去することができる。

【００３４】３．第３の実施の形態 図４は、本発明の第３の実施の形態に係るシステム構成
を示す説明図であり、本実施の形態の特徴は、投影画像
の段階で、反射光等の成分を除去している点にある。な
お、妨害光処理回路については、図示を省略する。

【００３５】本実施の形態による反射光処理回路２１に
は、カメラ３からの撮影画像信号が入力されていると共
に、それぞれ相手方のスクリーン１の特性に応じた関数
Ｒがセットされている。即ち、図中左側に示す話者Ｍ１
側の反射光処理回路２１には、話者Ｍ２側のスクリーン
１の特性に基づいて決定された関数Ｒ２が設定されてお
り、同様に、話者Ｍ２側の反射光処理回路２１には、話
者Ｍ１側のスクリーン１の特性により定まる関数Ｒ１が
設定されている。

【００３６】反射光処理回路２１では、撮影画像信号を
関数Ｒに入力することにより、相手方のスクリーン１で
生じた反射光に相当するノイズ信号を生成する。このノ
イズ信号と投影画像信号とを差分回路２２に入力し、両
者の差分信号をプロジェクタ２に入力することにより、
反射光を除去した画像を表示させる。

【００３７】なお、関数Ｒ１，Ｒ２のセットは、以下の
ようにして行うことができる。例えば、予め各端末側に
自己のスクリーン１についての関数Ｒをそれぞれ登録し
ておき、通話開始前に、端末間で関数Ｒの情報を交換す
ることにより、相手方の関数Ｒを反射光処理回路２１に
セットすることができる。

【００３８】なお、当業者であれば、前記各実施の形態
に限らず、本発明から逸脱しない範囲で種々の追加や変
更等を行うことが可能である。例えば、もし、反射型ホ
ログラムを用いたシステムで反射光等の問題が生じるの
であれば、反射型ホログラムを用いたシステムに本発明
を適用することもできる。

【００３９】また、各実施の形態では、話者Ｍ１，Ｍ２
の２人が会話する場合を例示したが、３人以上の会話、
会議にも拡張できることは明らかである。

【００４０】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明に係る画像入
出力システムによれば、表示手段の特性に基づいて発生
するノイズ光を除去できるため、画質を向上させて通話
品質を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係るシステムの構
成を示す説明図である。

【図２】端末間で画像による会話を行う状態を示す説明
図である。

【図３】本発明の第２の実施の形態に係るシステムの構
成を示す説明図である。

【図４】本発明の第３の実施の形態に係るシステムの構
成を示す説明図である。

【図５】従来技術による画像入出力システムを示す説明
図である。

【図６】反射光の発生状況等を示す説明図であり、図６
（ａ）は、反射光及び妨害光がカメラに取り込まれる状
況を模式的に示し、図６（ｂ）は、反射光及び妨害光に
より画質が低下する状況を模式的に示している。

【符号の説明】

１ スクリーン ２ プロジェクタ ３ カメラ ４ 反射光処理回路 ５ 妨害光処理回路 ６ 差分回路 １１ 遅延回路 １２ 遅延回路 ２１ 反射光処理回路 ２２ 差分回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像を表示させると共に、この表示され
   た画像を目視する観察者側の画像を撮像可能な画像入出
   力システムにおいて、 所定の方向から入射した光線を拡散させて画像を表示す
   ると共に、該所定の方向以外から入射した光線は透過さ
   せる表示手段と、 入力される投影画像信号に基づいて画像を生成し、この
   生成した画像を前記所定の方向から前記表示手段に向け
   て投影する投影手段と、 前記表示手段を目視する観察者側の画像を該表示手段を
   介して撮像し、撮影画像信号を出力する撮像手段と、 前記投影手段から投影された画像によって前記表示手段
   に発生するノイズ光に応じたノイズ信号を生成し、前記
   撮影画像信号から前記ノイズ信号を差し引く信号処理手
   段と、を備えたことを特徴とする画像入出力システム。
2. 【請求項２】 前記信号処理手段は、 前記表示手段の特性に基づいて設定されるノイズ発生関
   数に前記投影画像信号を入力することにより、前記ノイ
   ズ信号を生成するノイズ信号発生回路と、 前記ノイズ信号と前記撮影画像信号との差分を出力する
   差分回路とを含んで構成されている請求項１に記載の画
   像入出力システム。
3. 【請求項３】 前記撮影画像信号と前記ノイズ信号とを
   同期させる請求項２に記載の画像入出力システム。
4. 【請求項４】 前記表示手段は、透過型ホログラムを含
   んで構成され、前記撮像手段及び前記投影手段と前記観
   察者とは、前記表示手段を挟んで対向配置されている請
   求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の画像入出力シ
   ステム。