(57)【要約】【課題】視線が完全に一致するハーフミラーの角度を、簡単な方法によって高い精度で調整できる遠隔対話装置を提供する。【解決手段】リンク機構１７が、ハーフミラー１４の角度を変化させたと同時に、ハーフミラー１４とカメラ１２のなす角度、ハーフミラー１４とディスプレイ１１のなす角度の両方を変化させる。具体的には、ハーフミラー１４上をその回転軸１７３に向かって往復直線動作する直動機構１７１と、この直動機構１７１とカメラ１２もしくはディスプレイ１１を結合する第１アーム１７４と、この直動機構１７１と装置筐体１０を結合する第２アーム１７６によってリンク機構１７を構成する。【選択図】  図１
2006100926.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対話の相手の像を表示するディスプレイと、
使用者の像を撮影するカメラと、
前記ディスプレイで表示した画像の一部を反射し、他部を透過してその反射光と透過光の一方を前記使用者に指向させ、他方を前記カメラに指向させる回動自在なハーフミラーとを備えた遠隔対話装置であって、
前記ディスプレイと前記カメラの一方の光軸と前記ハーフミラーがなす角度に応じて前記ディスプレイと前記カメラの他方の光軸と前記ハーフミラーがなす角度を変化させるリンク機構を備えたことを特徴とする遠隔対話装置。
【請求項２】
前記ディスプレイは、その周辺部で装置筐体に着脱可能に結合されており、
前記カメラの保持部および前記ハーフミラーは共に回動自在であり、
前記リンク機構は、前記ディスプレイと前記ハーフミラーがなす角度に応じて前記カメラと前記ハーフミラーがなす角度を変化させるものであることを特徴とする請求項１記載の遠隔対話装置。
【請求項３】
前記ハーフミラーの回転軸を軸Ｏとし、前記ディスプレイ上で注目させたい点を点Ａとし、
前記カメラの焦点を点Ｂとしたとき、
点Ａから軸Ｏまでの距離が点Ｂから軸Ｏまでの距離と略等しくなるように前記ディスプレイおよび前記カメラが設置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の遠隔対話装置。
【請求項４】
前記ハーフミラーの回転軸を軸Ｏとし、前記ディスプレイ上で注目させたい点を点Ａとし、
前記カメラの焦点を点Ｂとし、
軸Ｏと点Ａを含む平面を平面Ｘとし、軸Ｏと点Ｂを含む平面を平面Ｙとしたとき、
前記ハーフミラーと平面Ｘとのなす角度が前記ハーフミラーと平面Ｙとのなす角度と略等しくなるように前記リンク機構が設置されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかの項に記載の遠隔対話装置。
【請求項５】
前記リンク機構は、
前記ハーフミラー上を前記ハーフミラーの回転軸に向かう方向で往復直線動作する直動機構と、
前記カメラの保持部上または前記ディスプレイの保持部上のいずれか一点と前記直動機構上の一点を軸として、これら２点間の距離を保持しつつ回動自在に動作する第１アームと、
対話装置筐体上の一点と前記直動機構上の一点を軸として、これら２点間の距離を保持しつつ回動自在に動作する第２アームと
によって構成されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかの項に記載の遠隔対話装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばテレビ会議システムなどで利用されるディスプレイとカメラを用いた遠隔対話装置に関するものであって、特に、カメラあるいはディスプレイと使用者との間に、ハーフミラーを置いた視線一致型の遠隔対話装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
２以上の地点を通信回線で接続し、各地点にディスプレイとカメラを設置して、これら各地点間でテレビ会議などを行なう場合、使用者はディスプレイに映された相手を注視しながら対話することで臨場感を得ようとする。一方、カメラがディスプレイと異なる位置に配置されていたとしても、使用者はカメラに視線を向けて話す（いわゆる「カメラ目線」で話す）という意識はそれほど高くない。したがって、相手に写る使用者の像は、そっぽを向いた状態となって現れることが多く、こういった場合には、満足に臨場感が得られない。
【０００３】
こういった視線不一致の欠点を解消すべく、カメラあるいはディスプレイと使用者との間に、ハーフミラーを置いて、ディスプレイあるいは使用者の像をハーフミラーで反射させるかたちで視線一致を実現しようとする遠隔対話装置等が知られている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、対面型撮像装置システムとそのビデオカメラが開示されており、その構成を図６および図７に示す。
【０００５】
図６において、対面型撮像装置システムは、モニターディスプレイ６１の画面の周縁部６２に固定される固定部６３と、固定部６３に固定され、撮像部６４を備えたヘッド部６５と、ヘッド部６５に固定されるハーフミラー６６を有したビデオカメラ６７とを設けた構造となっている。
【０００６】
さらに、ヘッド部６５は、ビデオカメラ６７から被写体像に至る光軸方向を自在に変えられるように、固定部６３に固定され、撮像部６４は、回転可能にヘッド部６５に固定され、ヘッド部６５は、回転可能に固定部６３に軸支され、ハーフミラー６６が、回転可能にヘッド部６５に軸支され、撮像部６４はヘッド部６５において、上下方向６８に抜き差し可能に保持されている。
【０００７】
図７は図６のＡ−ａ断面図であって、ヘッド部６５は、固定部６３において、チルト軸７１で回転可能に軸支されている。ハーフミラー６６はミラー支持部７２と、ミラー部７３及びミラー部７３の裏側に貼付けた偏光板７４からなり、ミラー支持部７２とミラー部７３のなす角θ１は１３５度である。したがって、レンズ部７５の真下に位置するミラー部７３とレンズ部７５の光軸とのなす角θ２は４５度である。ピストンリング７６はシリンダ７７内を上下方向６８に摩擦を伴って摺動する。
【０００８】
このような構成のもと、適切な高さ調整（上下方向６８）と適切な角度調整（チルト軸７１）を行なうことで、わずかな視線のずれにも対応して、視線、ハーフミラー及びビデオカメラのレンズのなす反射角を微調整して、被写体像（使用者）を正確に反射させることができるため、異なる使用者では体格（座高）が異なること、同じ使用者でも姿勢が変わること、あるいは、モニター画面中で視線一致の対象となるビデオ映像の場所が変わること等によって生ずる微妙な視線の不一致も矯正することができる。
【０００９】
【特許文献１】特開平０９−２０５６２６号公報（段落０００７、００１６、００３２、第１図および第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前述したように、特許文献１に開示された技術によれば、視線一致を実現するために、適切な高さ調整および適切な角度調整が必要となる。使用者は、高さと角度の調整をいっぺんに行なうことが難しいので、高さを調整した後に角度を調整したり、角度を調整した後に高さを調整したりすることが多い。
【００１１】
たとえば、使用者が適切に角度を調整した後で、続いて高さを調整した場合、使用者のハーフミラーに対する角度が変わってしまうため、せっかく調整した角度を再び調整しなければならない。逆に、使用者が適切に高さを調整した後で、続いて角度を調整したとすると、今度は使用者のハーフミラーに対する高さが変わってしまうため、せっかく調整した高さを再び調整しなければならない。結局、使用者は調整のために、高さ調整や角度調整を何度か繰り返しながら、利用に耐えうる高さおよび角度を調整することになり、調整に手間や時間を要するという問題があった。
【００１２】
また、特許文献１記載の技術によれば、使用者がハーフミラーの位置を調整するために、ディスプレイを注視したときの視線と、カメラ目線とを一致させる必要がある。しかし、使用者はハーフミラーの反射側にあるカメラを見ることができないので、カメラ目線に調整するための適切な角度および高さが使用者にとってわかりづらいという問題があった。
【００１３】
また、使用者がカメラ目線に調整するための一例として、ディスプレイ上にカメラで撮影した自らの像を表示させて、自らの視線が一致するように調整するという方法も考えられるが、こういった調整方法では自らの像を表示させるために装置の電源を投入しなければならず、電源投入作業のほか、さらにディスプレイ表示の切替作業などが発生するため、調整に手間や時間を要するという問題があった。
【００１４】
そこで本発明は、視線が完全に一致するハーフミラーの角度を、簡単な方法によって高い精度で調整できる遠隔対話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】
【００１５】
本発明の課題を解決するため、本発明の第１の構成による遠隔対話装置は、対話の相手の像を表示するディスプレイと、使用者の像を撮影するカメラと、前記ディスプレイで表示した画像の一部を反射し、他部を透過してその反射光と透過光の一方を前記使用者に指向させ、他方を前記カメラに指向させる回動自在なハーフミラーとを備えた遠隔対話装置であって、前記ディスプレイと前記カメラの一方の光軸と前記ハーフミラーがなす角度に応じて前記ディスプレイと前記カメラの他方の光軸と前記ハーフミラーがなす角度を変化させるリンク機構を備えたことを特徴とする。
【００１６】
本発明の第２の構成による遠隔対話装置は、前記ディスプレイは、その周辺部で装置筐体に着脱可能に結合されており、前記カメラの保持部および前記ハーフミラーは共に回動自在であり、前記リンク機構は、前記ディスプレイと前記ハーフミラーがなす角度に応じて前記カメラと前記ハーフミラーがなす角度を変化させるものであることを特徴とする。
【００１７】
本発明の第３の構成による遠隔対話装置は、前記ハーフミラーの回転軸を軸Ｏとし、前記ディスプレイ上で注目させたい点を点Ａとし、前記カメラの焦点を点Ｂとしたとき、点Ａから軸Ｏまでの距離が点Ｂから軸Ｏまでの距離と略等しくなるように前記ディスプレイおよび前記カメラが設置されていることを特徴とする。
【００１８】
本発明の第４の構成による遠隔対話装置は、前記ハーフミラーの回転軸を軸Ｏとし、前記ディスプレイ上で注目させたい点を点Ａとし、前記カメラの焦点を点Ｂとし、軸Ｏと点Ａを含む平面を平面Ｘとし、軸Ｏと点Ｂを含む平面を平面Ｙとしたとき、前記ハーフミラーと平面Ｘとのなす角度が前記ハーフミラーと平面Ｙとのなす角度と略等しくなるように前記リンク機構が設置されていることを特徴とする。
【００１９】
本発明の第５の構成による遠隔対話装置は、前記リンク機構は、前記ハーフミラー上を前記ハーフミラーの回転軸に向かう方向で往復直線動作する直動機構と、前記カメラの保持部上または前記ディスプレイの保持部上のいずれか一点と前記直動機構上の一点を軸として、これら２点間の距離を保持しつつ回動自在に動作する第１アームと、対話装置筐体上の一点と前記直動機構上の一点を軸として、これら２点間の距離を保持しつつ回動自在に動作する第２アームとによって構成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の第１の構成によれば、リンク機構が、ハーフミラーの角度を変化させたと同時に、ハーフミラーとカメラのなす角度、ハーフミラーとディスプレイのなす角度の両方を変化させ、ハーフミラーの角度を変化させたと同時に、ハーフミラーとカメラのなす角度、ハーフミラーとディスプレイのなす角度の両方を変化させるので、視線が完全に一致するハーフミラーの角度を、簡単な方法によって調整することができる。
【００２１】
本発明の第２の構成によれば、装置筐体を通常のモニターに容易に着脱可能な形にするとともに、リンク機構が、ハーフミラーの角度を変化させたと同時に、ハーフミラーとカメラのなす角度、ハーフミラーとディスプレイのなす角度の両方を変化させるので、視線が完全に一致するハーフミラーの角度を、簡単な方法によって調整することができる。
【００２２】
本発明の第３の構成によれば、ハーフミラーの回転軸からディスプレイ上で注目させたい点までの距離と、ハーフミラーの回転軸からカメラの焦点までの距離が略等しくなるようにディスプレイおよびカメラを設置することで、ハーフミラーの角度に関係なく、視線が完全に一致する状態を維持し続けることができる。
【００２３】
本発明の第４の構成によれば、リンク機構によってハーフミラーとカメラのなす角度、ハーフミラーとディスプレイのなす角度が略等しい関係を維持し続けることで、ハーフミラーの角度に関係なく、視線が完全に一致する状態を維持し続けることができる。
【００２４】
本発明の第５の構成によれば、ハーフミラー上をその回転軸に向かって往復直線動作する直動機構と、この直動機構とカメラもしくはディスプレイを結合する第１アームと、この直動機構と装置筐体を結合する第２アームによってリンク機構を構成し、ハーフミラーの角度を変化させたと同時に、ハーフミラーとカメラのなす角度、ハーフミラーとディスプレイのなす角度の両方を変化させることにより、視線が完全に一致するハーフミラーの角度を、簡単な方法によって調整することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００２６】
本発明の実施例１を、図１〜図３を用いて説明する。
【００２７】
図１は、実施例１の遠隔対話装置の構成を示す横断面図である。図１において遠隔対話装置は、ディスプレイ１１と、カメラ１２と、ディスプレイ１１で表示した画像を使用者１３に向けて反射させるとともに使用者１３の像をカメラ１２に向けて透過させるハーフミラー１４を備えている。
【００２８】
ディスプレイ１１の保持部１５およびハーフミラー１４は、共に装置筐体１０上に固定された回転ジョイント１６と結合されて、回転ジョイント１６を回転中心として回動自在となっている。
【００２９】
また、ハーフミラー１４には、その回転ジョイント１６に向かう方向で往復直線動作する直動機構１７１と、ディスプレイ保持部１５上の一点１７２と直動機構１７１上の一点１７３を軸として、これら２点間の距離を保持しつつ回動自在に動作する第１アーム１７４と、装置筐体１０上の一点１７５と直動機構１７１上の一点１７３を軸として、これら２点間の距離を保持しつつ回動自在に動作する第２アーム１７６と、によって、リンク機構１７が構成される。
【００３０】
このリンク機構１７の作用によって、カメラ１２とハーフミラー１４のなす角度に応じて、ディスプレイ１１の保持部１５とハーフミラー１４のなす角度が変化するようになっている。
【００３１】
つまり、ハーフミラー１４を矢印αの方向に動かすと、第２アーム１７６の影響によって直動機構１７１が矢印βの方向に動く。すると、第１アーム１７４の影響によって保持部１５が矢印γの方向に動くことになる。
【００３２】
このように、リンク機構１７が、ハーフミラー１４の角度を変化させたと同時に、ハーフミラー１４とカメラ１２のなす角度と、ハーフミラー１４とディスプレイ１１のなす角度の両方を変化させ、具体的には、ハーフミラー１４上をその回転軸に向かって往復直線動作する直動機構１７１と、この直動機構１７１とカメラ１２もしくはディスプレイ１１を結合する第１アーム１７４と、この直動機構１７１と装置筐体１０を結合する第２アーム１７６によってリンク機構１７を構成し、ハーフミラー１４の角度を変化させたと同時に、ハーフミラー１４とカメラ１２のなす角度と、ハーフミラー１４とディスプレイ１１のなす角度の両方を変化させるので、視線が完全に一致するハーフミラー１４の角度を、簡単な方法によって調整することができる。
【００３３】
ここで、図２に示すように、ハーフミラー１４の回転ジョイント１６を軸Ｏとし、ディスプレイ１１で注目させたい点ＡをＯＡ＝ｐとなるように配置し、カメラ１２の焦点ＢをＯＢ＝ｑとなるように配置し、軸Ｏと点Ａを含む平面を平面Ｘとし、軸Ｏと点Ｂを含む平面を平面Ｙとし、ハーフミラー１４と平面Ｘとのなす角度をλとし、ハーフミラー１４と平面Ｙとのなす角度をμとしたとき、使用者１３がハーフミラー１４で反射したディスプレイ１１上の点Ａを注視したときの目線と、カメラ１２に対するカメラ目線とを一致させるようにすると、その角度関係は図２に示す通りとなる。ただし、ディスプレイ１１で注目させたい点とは、例えば、ディスプレイ１１上に表示される相手の瞳の位置等のことをいう。
【００３４】
使用者１３が、カメラ１２の焦点Ｂを注視するためには、ハーフミラー上の点Ｃに向けて視線を合わせることになる。カメラ１２に対するカメラ目線２１の仰角を∠ＣＢＯ＝θであらわすと、その関係は
λ＝μ＋θ−ａｒｃｓｉｎ（ｑ÷ｐ×ｓｉｎθ）・・・・（数１）
という式で拘束される。ただしａｒｃｓｉｎは逆正弦を意味する。
【００３５】
一般的には、人それぞれ体格や姿勢などが異なるので、カメラ目線２１の仰角θも使用者１３によって異なることとなる。そこで、ｐ＝ｑとなるように、ディスプレイ１１とカメラ１２を設置して、λ＝μの関係を維持するようにリンク機構１７を設置するとより好適である。そうすることで、仰角θの大きさに関係なく常に数１に示した条件式が満たされる。
【００３６】
図１の構成でいえば、第１アーム１７４と回転ジョイント１６で構成される三角形と、第２アーム１７６と回転ジョイント１６で構成される三角形が相似関係となるようにリンク機構１７を構成することで、λ＝μの関係を維持することができる。
【００３７】
このように、ハーフミラー１４の回転軸からディスプレイ１１上で注目させたい点までの距離と、ハーフミラー１４の回転軸からカメラ１２の焦点までの距離が略等しくなるようにディスプレイ１１およびカメラ１２を設置して、また、ハーフミラー１４の角度を変化させても、リンク機構１７によってハーフミラー１４とカメラ１２のなす角度と、ハーフミラー１４とディスプレイ１１のなす角度が略等しい関係を維持し続けることで、ハーフミラー１４の角度に関係なく、視線が完全に一致する状態を維持し続けることができる。
【００３８】
なお、本実施例では、ハーフミラー１４が、ディスプレイ１１で表示した画像を使用者１３に向けて反射させるとともに使用者１３の像をカメラ１２に向けて透過させるようにしているが、その替わりに、図３に示す通り、ディスプレイ１１とカメラ１２の位置を入れ替えて、ハーフミラー３１が、ディスプレイ１１で表示した画像を使用者１３に向けて透過させるとともに使用者１３の像をカメラ１２に向けて反射させるような構成としてもよい。すなわち、使用者の正面にディスプレイを配置するか、あるいは、使用者の正面にカメラを配置するかのどちらを選択しても、本発明の本質を変えることなしに、ハーフミラーの角度を簡単な方法によって調整することができ、視線が完全に一致する状態を維持し続けることができる。
【００３９】
また、本実施例では、ディスプレイ１１をその保持部１５を介して回動自在としているが、ディスプレイ１１を回動自在としない替わりに、図３に示す通り、カメラ１２に保持部３２を設けて、カメラ１２の保持部３２およびハーフミラー３１は共に装置筐体３０上に固定された回転ジョイント３３と結合されて、回転ジョイント３３を回転中心として回動自在となるような構成としてもよい。すなわち、ディスプレイを固定としてカメラを回動自在とするか、あるいは、カメラを固定してディスプレイを回動自在とするかのどちらを選択しても、本発明の本質を変えることなしに、ハーフミラーの角度を簡単な方法によって調整することができ、視線が完全に一致する状態を維持し続けることができる。
【実施例２】
【００４０】
次に、本発明の実施例２を、図４および図５を用いて説明する。
【００４１】
図４は、実施例２の遠隔対話装置の構成を示す横断面図である。図４において遠隔対話装置は、装置筐体４０と、カメラ１２と、ディスプレイ１１で表示した画像を使用者１３に向けて透過させるとともに使用者１３の像をカメラ１２に向けて反射させるハーフミラー３１を備える。ディスプレイ１１は、パーソナルコンピュータ等に用いられる汎用のモニター等を用いてもよいし、ノート型パソコンのモニター等を用いてもよい。装置筐体４０は、ディスプレイ１１の周辺部において接着テープやマグネットやクランプ機構など、容易に着脱できる方法で結合させる。
【００４２】
カメラ１２の保持部３２およびハーフミラー３１は、共に装置筐体４０上に固定された回転ジョイント３３と結合されて、回転ジョイント３３を回転中心として回動自在となっている。
【００４３】
また、ハーフミラー３１には、その回転ジョイント３３に向かう方向で往復直線動作する直動機構１７１と、カメラ保持部３２上の一点１７２と直動機構１７１上の一点１７３を軸として、これら２点間の距離を保持しつつ回動自在に動作する第１アーム１７４と、装置筐体４０上の一点１７５と直動機構１７１上の一点１７３を軸として、これら２点間の距離を保持しつつ回動自在に動作する第２アーム１７６と、によって、リンク機構１７が構成される。
【００４４】
このリンク機構１７の作用によって、ディスプレイ１１とハーフミラー３１のなす角度に応じて、カメラの保持部３２とハーフミラー３１のなす角度が変化するようになっている。
【００４５】
つまり、ハーフミラー３１を矢印αの方向に動かすと、第２アーム１７６の影響によって直動機構１７１が矢印βの方向に動く。すると、第１アーム１７４の影響によって保持部３２が矢印γの方向に動くことになる。
【００４６】
このように、装置筐体を通常のモニターに容易に着脱可能な形にするとともに、リンク機構１７が、ハーフミラー３１の角度を変化させたと同時に、ハーフミラー３１とカメラ１２のなす角度、ハーフミラー３１とディスプレイ１１のなす角度の両方を変化させるので、視線が完全に一致するハーフミラー３１の角度を、簡単な方法によって調整することができる。
【００４７】
なお、本実施例では、ハーフミラー３１がディスプレイ１１で表示した画像を使用者１３に向けて透過させるとともに使用者１３の像をカメラ１２に向けて反射させるようにしているが、その替わりに、図５に示す通り、ディスプレイ１１としてノート型パソコン５１を使用して、キーボード５２とディスプレイ１１が結合される開閉部５３を開いて、ディスプレイ１１の表示面が略水平になるようにする。そして、カメラ１２を使用者１３の正面に配置して、ハーフミラー１４が、ディスプレイ１１で表示した画像を使用者１３に向けて反射させるとともに使用者１３の像をカメラ１２に向けて透過させるような構成としてもよい。すなわち、使用者の正面にディスプレイを配置するか、あるいは、使用者の正面にカメラを配置するかのどちらを選択しても、本発明の本質を変えることなしに、ハーフミラーの角度を簡単な方法によって調整することができ、視線が完全に一致する状態を維持し続けることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、視線一致型のテレビ会議システムや、テレビ電話などに利用できるほか、ハーフミラーでカメラの存在を意識させずに、相手の視線等を観察しながら対話することができるので、心理学や医学上の臨床、問診などでも利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】実施例１の遠隔対話装置の構成を示す横断面図である。
【図２】使用者がディスプレイ上を注視する目線とカメラ目線との関係を示す説明図である。
【図３】実施例１における別の構成を示す横断面図である。
【図４】実施例２の遠隔対話装置の構成を示す横断面図である。
【図５】実施例２における別の構成を示す横断面図である。
【図６】公知技術による対面型撮像装置システムの斜視図である。
【図７】公知技術による対面型撮像装置システムの横断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０，３０，４０  装置筐体
１１  ディスプレイ
１２  カメラ
１３  使用者
１４，３１  ハーフミラー
１５  ディスプレイの保持部
１６，３３  回転ジョイント
１７  リンク機構
１７１  直動機構
１７２，１７３，１７５  軸
１７４  第１アーム
１７６  第２アーム
３２  カメラの保持部
５１  ノート型パソコン
５２  キーボード
５３  開閉部
【図１】
2006100926.tif 000003
【図２】
2006100926.tif 000004
【図３】
2006100926.tif 000005
【図４】
2006100926.tif 000006
【図５】
2006100926.tif 000007
【図６】
2006100926.tif 000008
【図７】
2006100926.tif 000009