(57)【要約】【課題】画面に映し出されている対話相手を見ながら会話する場合に、利用者の視線が対話相手に向くようにすること。【解決手段】撮像装置１０２は、画像が表示される表示面１０１に配置される複数の光電変換部２５０と、前記光電変換部２５０に入射する光を制限する制限部２６０であって、光が入射される入射口２６１と、前記入射口２６１から入射された光を前記光電変換部２５０に出射する出射口２６２と、を有し、前記入射口２６１に入射した光のうち、前記入射口２６１及び前記出射口２６２の間で前記出射口２６２に到達しない光の前記出射口２６２への出射を制限する制限部２６０と、を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像が表示される表示面に配置される複数の光電変換部と、
前記光電変換部に入射する光を制限する制限部であって、光が入射される入射口と、前記入射口から入射された光を前記光電変換部に出射する出射口と、を有し、前記入射口に入射した光のうち、前記入射口及び前記出射口の間で前記出射口に到達しない光の前記出射口への出射を制限する制限部と、
を備える撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像装置であって、
前記制限部は、前記入射口と前記出射口とを接続する第１側壁を有する第１光通過部を有し、
前記第１光通過部は、前記第１側壁により前記入射口に入射した光の反射を制限する撮像装置。
【請求項３】
請求項２に記載の撮像装置であって、
前記第１光通過部は、光の反射率より光の吸収率又は光の反射率より光の透過率が高い材料で形成された貫通孔である撮像装置。
【請求項４】
請求項２に記載の撮像装置であって、
前記第１光通過部は、屈折率が均一な材料で構成される撮像装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の撮像装置であって、
前記出射口から出射された光を拡散して前記光電変換部に出射する光拡散部を有する撮像装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の撮像装置であって、
前記入射口に集光させるレンズを有する撮像装置。
【請求項７】
請求項６に記載の撮像装置であって、
前記レンズの直径は、前記入射口の幅よりも広く、
前記制限部は、前記レンズと前記入射口とを接続する第２側壁を有する錐状の第２光通過部を有し、
前記第２光通過部は、前記第２側壁により前記入射口に入射した光の反射を制限する撮像装置。
【請求項８】
請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の撮像装置であって、
前記入射口に設けられ、前記入射口に集光させるレンズを有し、
前記第１光通過部は、前記入射口の幅が前記出射口の幅よりも広い錘状である撮像装置。
【請求項９】
凸状に湾曲した被覆体と、
前記被覆体の凸状の湾曲面上に設けられた複数のレンズと、
前記被覆体内に設けられ、前記複数のレンズの各レンズについて、前記レンズによって集光された光を受光して電気信号に変換する光電変換部と、
前記被覆体内に設けられ、前記レンズが設けられる入射口と、前記入射口において前記レンズから入射され集光された光を前記光電変換部に出射する出射口と、を有し、前記入射口と前記出射口との間で集光されなかった光の前記出射口への出射を制限する複数の制限部と、
を備える撮像装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の撮像装置であって、
前記制限部は、前記入射口の幅が前記出射口の幅よりも広い錘状である撮像装置。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載の撮像装置であって、
前記制限部と前記光電変換部との間に設けられ、前記制限部から出射された光を通過させ前記光電変換部に出射する管状の導光部を備え、
前記制限部は、前記入射口と前記出射口との間の長さが同一長である撮像装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の撮像装置であって、
前記被覆体内において、前記導光部の屈折率よりも低い屈折率を有する物質が充填されている撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ディスプレイとカメラとを一体制御するテレビ会議システムがある（たとえば、下記特許文献１を参照。）。カメラは、ディスプレイの端縁に配置される。利用者は、ディスプレイに映し出されている対話相手を見ながら会話しても、その視線が対話相手に向かず、違和感が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１６６６１３号公報
【発明の概要】
【０００４】
本発明の一側面の撮像装置は、画像が表示される表示面に配置される複数の光電変換部と、前記光電変換部に入射する光を制限する制限部であって、光が入射される入射口と、前記入射口から入射された光を前記光電変換部に出射する出射口と、を有し、前記入射口に入射した光のうち、前記入射口及び前記出射口の間で前記出射口に到達しない光の前記出射口への出射を制限する制限部と、を備える。
【０００５】
本発明の他の側面の撮像装置は、凸状に湾曲した被覆体と、前記被覆体の凸状の湾曲面上に設けられた複数のレンズと、前記被覆体内に設けられ、前記複数のレンズの各レンズについて、前記レンズによって集光された光を受光して電気信号に変換する光電変換部と、前記被覆体内に設けられ、前記レンズが設けられる入射口と、前記入射口において前記レンズから入射され集光された光を前記光電変換部に出射する出射口と、を有し、前記入射口と前記出射口との間で集光されなかった光の前記出射口への出射を制限する複数の制限部と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、表示装置の利用例を示す説明図である。
【図２】図２は、表示装置の側断面図である。
【図３】図３は、図２の（Ａ）に示した撮像部の拡大断面図である。
【図４】図４は、図２の（Ｂ）に示した撮像部の拡大断面図である。
【図５】図５は、図２の（Ｃ）に示した撮像部の拡大断面図である。
【図６】図６は、フィルタ層をＸＹ平面に平行な面で切断した断面図である。
【図７】図７は、表示装置の他の利用例を示す説明図である。
【図８】図８は、全天球型撮像装置の外観図である。
【図９】図９は、全天球型撮像装置の側断面図である。
【図１０】図１０は、導光部および制限部の拡大断面図である。
【図１１】図１１は、全天球型撮像装置の他の構成例を示す側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【０００７】
実施例１では、画面に映し出されている対話相手を見ながら会話する場合に、利用者の視線が対話相手に向くようにする表示装置の一例について説明する。
【０００８】
図１は、表示装置の利用例を示す説明図である。表示装置１００は、たとえば、テレビ会議システムやテレビ電話で利用されるディスプレイである。テレビ会議システムやテレビ電話では、マイクも必要であるが、ここでは省略する。表示装置１００は、利用者Ｈ１と対面した状態である。表示装置１００は、表示面１０１を有する。なお、原点をＯとする直角座標系の３軸をＸ、Ｙ、Ｚと定義し、表示面１０１の縦方向をＸ方向、表示面の横方向をＹ方向、表示面１０１の奥行方向をＺ方向とする。表示面１０１に入射される光の方向をＺプラス方向とし、表示面１０１から出射される光の方向をＺマイナス方向とする。
【０００９】
表示面１０１には、利用者Ｈ１の対話相手の画像Ｇ２が映し出されている。表示面１０１上には、複数の撮像部１０２（撮像装置）が設けられる。表示装置１００は、撮像部１０２で利用者Ｈ１を撮像する。利用者Ｈ１が対話相手の画像Ｇ２において目の画像ｅを見て対話することにより、実際に対話相手と対面した場合と同じように、自然な視線で対話することができる。また、複数の撮像部１０２は、表示面１０１に分散されているため、表示面１０１上のどの位置に対話相手の顔が映し出されても、利用者Ｈ１は、対話相手の画像Ｇ２の目の画像ｅを見て対話することができる。
【００１０】
図２は、表示装置１００の側断面図である。図２中、細矢印は、表示装置１００に入射されるＺプラス方向の光を示す。また、太点線矢印は、表示装置１００から利用者Ｈ１側に出射されるＺマイナス方向の光を示す。（Ａ）は、レンズ２８０が設けられていない表示装置１００の側断面図である。表示装置１００は、表示部２０１と、撮像部１０２と、を有する。
【００１１】
表示部２０１は、反射板２１１と、発光パネル２１２と、液晶層２１３と、フィルタ層２１４と、が積層された構造である。発光パネル２１２は光を発光する。液晶層２１３は、発光パネル２１２からの光を透過したり遮光したりする。発光パネル２１２および液晶層２１３は、図示しない駆動回路により制御される。フィルタ層２１４は、透光領域２４１と遮光領域２４２とを有する。透光領域２４１は、たとえば、赤（Ｒ）、青（Ｂ）、および緑（Ｇ）のカラーフィルタを有する。これらカラーフィルタは、たとえば、ベイヤ配列されている。遮光領域２４２は、たとえば、光電変換部２５０からのノイズの発生や光電変換部２５０近傍の光による混色を防止する遮光膜である。なお、図２では、表示部２０１として発光パネル２１２および液晶層２１３を採用したが、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）層を採用してもよい。
【００１２】
撮像部１０２は、透過層２２１と透明体２２２とが積層された構造である。透過層２２１は、表示部２０１の表示面１０１、すなわち、フィルタ層２１４の表面に設けられる。透過層２２１は、たとえば、ガラス基板であり、表示部２０１から発光された光を透過する。透過層２２１には、複数の光電変換部２５０が設けられる。光電変換部２５０は、遮光領域２４２上に設けられる。光電変換部２５０は、図示しない信号処理回路に接続されており、透明体２２２に入射される光を受光して電気信号に変換する。
【００１３】
透明体２２２は、透過層２２１と同様、表示部２０１から発光された光を透過する層である。透明体２２２は、たとえば、カラーフィルタや位相板でもよい。透明体２２２内において、光電変換部２５０の上方には、制限部２６０が設けられる。制限部２６０は、光電変換部２５０に入射する光を制限する。制限部２６０は、入射口２６１と出射口２６２と中途部２６３とを有する管状（筒状）の構造である。入射口２６１は、表示装置１００の表面１００Ａに位置し、撮像部１０２に到来する光を入射する。出射口２６２は、入射口２６１から入射された入射光を光電変換部２５０に出射する。
【００１４】
中途部２６３の一端は、入射口２６１であり、他端は出射口２６２である。中途部２６３は、管状（筒状）である。中途部２６３は、入射口２６１と出射口２６２との間で入射光のうち出射口２６２に到達しない光の出射口２６２への出射を制限する。たとえば、中途部２６３は、管状（筒状）の光通過部２６４および外周部２６５を有する。光通過部２６４は、光通過部２６４と外周部２６５との間の側壁で入射光の反射を制限する。これにより、入射口２６１からの入射光のうち表面１００Ａに直交する平行光は、出射口２６２から出射される。また、入射光のうち表面１００Ａに直交しない光は、側壁に到達し、側壁により反射が制限、好ましくは吸収される。
【００１５】
（Ｂ）は、制限部２６０の入射口２６１にレンズ２８０を設けた構造の一例である。中途部２６３は、第１中途部２６３Ａと第２中途部２６３Ｂとを有する。第１中途部２６３Ａの一端は、入射口２６１であり、レンズ２８０が設けられる。第１中途部２６３Ａは、入射口２６１から他端にかけて開口幅が縮小する錘状である。第２中途部２６３Ｂは、管状（筒状）の構造であり、第１中途部２６３Ａと連通する。これにより、レンズ２８０に到達した入射光のうちレンズ２８０の光軸に平行な平行光が第１中途部２６３Ａの他端で集光され、第２中途部２６３Ｂを介して光電変換部２５０に導かれる。また、レンズ２８０に到達した入射光のうちレンズ２８０の光軸に平行でない光は、第１中途部２６３Ａ内の側壁に到達し、側壁により反射が制限、好ましくは吸収される。なお、第１中途部２６３Ａおよび第２中途部２６３Ｂの光路長は、光電変換部２５０の受光量に応じて設定すればよい。
【００１６】
（Ｃ）は、制限部２６０の入射口２６１にレンズ２８０を設けた構造の他の例である。（Ｃ）は、（Ｂ）の構造において、制限部２６０の中途部２６３を第１中途部２６３Ａと同一構造とした例である。これにより、レンズ２８０に到達した入射光のうちレンズ２８０の光軸に平行な平行光が光電変換部２５０で集光される。また、レンズ２８０に到達した入射光のうちレンズ２８０の光軸に平行でない光は、中途部２６３の側壁に到達し、側壁により反射が制限、好ましくは吸収される。つぎに、図２に示した撮像部１０２の拡大断面図を図３〜図５に示す。
【００１７】
図３は、図２の（Ａ）に示した撮像部１０２の拡大断面図である。図３は、ＸＹ平面に平行な面で撮像部１０２を切断した断面図である。図２で説明したように、撮像部１０２は、透過層２２１に設けられた光電変換部２５０と、透明体２２２に設けられた制限部２６０と、を有する。
【００１８】
撮像部１０２は、光電変換部２５０と制限部２６０とを有する。光電変換部２５０は、たとえば、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサやＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ−Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサ等の固体撮像素子を含む。光電変換部２５０は、たとえば、ベイヤ型配列のカラーイメージセンサを含む。光電変換部２５０は、単板式の撮像部１０２を提供する。
【００１９】
光電変換部２５０は、たとえば、Ｚマイナス方向に沿って、第１絶縁層３０１と、第２絶縁層３０２と、パッシベーション層３０３と、フィルタ層３０４と、第３絶縁層３０５と、が積層された構造である。
【００２０】
第１絶縁層３０１には、光電変換素子３１０が設けられる。光電変換素子３１０は、カラーフィルタ３４０と同様、ｎ行ｍ列のマトリクス状に配列されている。第ｉ行第ｊ列に位置する光電変換素子３１０には符号の添え字として“−ｉｊ”を付して、光電変換素子３１０−ｉｊと呼ぶ場合がある。
【００２１】
光電変換素子３１０は、画素素子の一例である。カラーフィルタ３４０と光電変換素子３１０とは、一対一に対応して設けられる。カラーフィルタ３４０のそれぞれを通過した光は、それぞれ対応する光電変換素子３１０に入射する。たとえば、カラーフィルタ３４０−１１を通過した光が光電変換素子３１０−１１に入射し、カラーフィルタ３４０−１２を通過した光が光電変換素子３１０−１２に入射する。
【００２２】
光電変換素子３１０は、入射した光により電荷を生成する。光電変換素子３１０は、入射した光を電荷に変換する光電変換機能を有する。光電変換素子３１０は、光電変換された電荷を蓄積する。表示装置１００は、光電変換素子３１０にそれぞれ蓄積された電荷により光電変換信号を生成する。すなわち、表示装置１００は、光電変換素子３１０に蓄積された電荷により被写体の画像データを生成する。
【００２３】
第２絶縁層３０２は、配線層３２０を形成する層である。配線層３２０は、カラーフィルタ３４０から光電変換素子３１０への光の光路上に位置しないように設けられる。パッシベーション層３０３は、最もＺマイナス方向に位置する第２絶縁層３０２とフィルタ層３０４との間に位置する。
【００２４】
フィルタ層３０４は、カラーフィルタ３４０を含む。フィルタ層３０４のカラーフィルタ３４０は、ｎ行ｍ列のマトリクス状に配列されている。ここで、ｎおよびｍは、２以上の整数である。第ｉ行第ｊ列に位置するカラーフィルタ３４０には、符号の添え字として“−ｉｊ”を付して、カラーフィルタ３４０−ｉｊと呼ぶ場合がある。フィルタ層３０４の詳細については図６で後述する。
【００２５】
第３絶縁層３０５は、光拡散素子３５０を有する。光拡散素子３５０は、入射した光を拡散して光電変換部２５０に出射する。光拡散素子３５０は、Ｎ行Ｍ列のマトリクス状に配列されている。第ｉ行第ｊ列に位置する光拡散素子には符号の添え字として“−ｉｊ”を付して、光拡散素子３５０−ｉｊと呼ぶ場合がある。
【００２６】
光拡散素子３５０は、制限部２６０に一対一に対応して設けられている。光拡散素子３５０は、制限部２６０の出射口２６２よりＺ軸マイナス側に、出射口２６２を覆う位置に設けられる。なお、光拡散素子３５０は、たとえば、微粒子等の光散乱素子を含む光散乱素子であってよい。また、光拡散素子３５０は、光拡散フィルム等、シート状の一枚のシート部材で形成されてもよい。
【００２７】
なお、図３において、第１絶縁層３０１〜第３絶縁層３０５は、制限部２６０と表示部２０１との間に積層された構造として描かれているが、ＸＹ平面に平行な方向にわたって形成されていてもよい。この場合、表示部２０１から出射された光を透過させるため、制限部２６０が設けられていない箇所では、光電変換素子３１０、配線層３２０、カラーフィルタ３４０、光拡散素子３５０は設けられていないものとする。
【００２８】
制限部２６０は、表示装置１００の表面１００Ａからの光を、光電変換部２５０に出射する管状（筒状）の構造である。制限部２６０は、入射口２６１と出射口２６２と中途部２６３とを有する。制限部２６０は、制限部２６０に入射する光のうち、Ｚプラス方向の光を、光電変換部２５０に向けて出射する。これにより、光電変換部２５０は、入射口２６１からの光のうち選択された光を受光することができる。制限部２６０は、結像レンズ等の結像光学系を有さずに、結像光学系の機能と同様の機能を提供する。
【００２９】
制限部２６０は、Ｎ行Ｍ列のマトリクス状に配列されている。ここで、ＮおよびＭは、２以上の整数である。第ｉ行第ｊ列に位置する制限部２６０には符号の添え字として“−ｉｊ”を付して、制限部２６０−ｉｊと呼ぶ場合がある。同様に、出射口２６２も、出射口２６２−ｉｊと呼ぶ場合がある。
【００３０】
中途部２６３は、光通過部２６４と外周部２６５とを有する。光通過部２６４の断面形状は、円でもよく多角形でもよい。光通過部２６４は、たとえば、入射口２６１から出射口２６２までを貫通する貫通孔である。この場合、外周部２６５は、光の反射率より光の吸収率が高い材料である。外周部２６５は、たとえば、カーボン素材や黒色で塗布された部材など光を吸収する部材であればよい。また、外周部２６５は、光の反射率より光の透過率が高い材料であってもよい。
【００３１】
また、光通過部２６４は、貫通孔ではなく、屈折率が均一な材料で構成（たとえば、充填）されていてもよい。制限部２６０内が充填されている場合、入射口２６１側において、充填媒質と入射側媒質との境界面で光の入射角と屈折角の差が予め定められた値より小さいことが好ましい。充填媒質の屈折率と入射側媒質の屈折率との差が予め定められた値より近いことが好ましい。入射側媒質が空気である場合、制限部２６０内に充填される材料の屈折率は、空気に近いことが好ましい。これにより、入射口２６１からの入射光のうち表面１００Ａに直交する平行光は、出射口２６２から光電変換部２５０に出射される。また、入射光のうち表面１００Ａに直交しない光は、側壁２６６に到達し、側壁２６６により反射が制限、好ましくは吸収される。
【００３２】
図４は、図２の（Ｂ）に示した撮像部１０２の拡大断面図である。図３と重複する説明については省略する。中途部２６３は、第１中途部２６３Ａと第２中途部２６３Ｂとを有する。第１中途部２６３Ａの一端は、入射口２６１であり、レンズ２８０が設けられる。第１中途部２６３Ａの他端は、入射口２６１よりも開口幅が小さい開口２６１Ａであり、第２中途部２６３Ｂの一端に連通する。第２中途部２６３Ｂの一端は、第１中途部２６３Ａの他端の開口２６１Ａと同一開口幅の開口２６１Ｂである。第２中途部２６３Ｂの他端は、出射口２６２であり、光電変換部２５０に接続される。第１中途部２６３Ａは、一端である入射口２６１から他端である開口２６１Ａにかけて開口幅が縮小する錘状である。これにより、レンズ２８０に到達した入射光のうちレンズ２８０の光軸に平行な平行光が第１中途部２６３Ａの他端である開口２６１Ａで集光され、第２中途部２６３Ｂを介して光電変換部２５０に導かれる。また、レンズ２８０に到達した入射光のうちレンズ２８０の光軸に平行でない光は、側壁２６６Ａ、２６６Ｂに到達し、側壁２６６Ａ、２６６Ｂにより反射が制限、好ましくは吸収される。これにより、図３の構成に比べて、より広い範囲で表示装置１００の表面１００Ａ側の被写体を撮像することができる。なお、第１中途部２６３Ａおよび第２中途部２６３Ｂの光路長は、光電変換部２５０の受光量に応じて設定すればよい。
【００３３】
図５は、図２の（Ｃ）に示した撮像部１０２の拡大断面図である。図３および図４と重複する説明については省略する。（Ｃ）において、制限部２６０は、図４の第１中途部２６３Ａにより構成される。レンズ２８０に到達した入射光のうちレンズ２８０の光軸に平行な平行光が光電変換部２５０で集光される。また、レンズ２８０に到達した入射光のうちレンズ２８０の光軸に平行でない光は、第１中途部２６３Ａの側壁２６６Ａに到達し、側壁２６６Ａにより反射が制限、好ましくは吸収される。また、制限部２６０は、第２中途部２６３Ｂがない構成であるため、図４の構造に比べて撮像部１０２を薄くすることができる。
【００３４】
図６は、フィルタ層３０４をＸＹ平面に平行な面で切断した断面図である。赤色の波長域の光を通過させる分光特性を有するカラーフィルタ３４０には「Ｒ」の文字が付されている。緑色の波長域の光を通過させる分光特性を有するカラーフィルタ３４０には「Ｇ」の文字が付されている。青色の波長域の光を通過させる分光特性を有するカラーフィルタ３４０には「Ｂ」の文字が付されている。（Ａ）〜（Ｃ）に示されるように、２行２列の４つのカラーフィルタ３４０がベイヤ配列の１つの単位格子を形成する。たとえば、カラーフィルタ３４０−１１（Ｇ）、カラーフィルタ３４０−１２（Ｒ）、カラーフィルタ３４０−２１（Ｂ）およびカラーフィルタ３４０−２２（Ｇ）が、ベイヤ配列の１つの単位格子を形成する。
【００３５】
（Ａ）には、制限部２６０をＺ方向に投影した位置が点線で示されている。制限部２６０のそれぞれは、ベイヤ配列の１つの単位格子に対応する４つの光電変換素子３１０に対応して設けられる。制限部２６０を通過して出射口２６２まで到達した光のそれぞれは、光拡散素子３５０で拡散されて、対応する単位格子の４つの光電変換素子３１０に入射する。
【００３６】
具体的には、たとえば、制限部２６０−１１は、カラーフィルタ３４０−１１、カラーフィルタ３４０−１２、カラーフィルタ３４０−２１およびカラーフィルタ３４０−２２で形成される単位格子の中心位置に対して、制限部２６０−１１の中心軸の位置が位置決めされて設けられる。このように、制限部２６０−１１は、カラーフィルタ３４０−１１、カラーフィルタ３４０−１２、カラーフィルタ３４０−２１およびカラーフィルタ３４０−２２に対応して設けられる。
【００３７】
したがって、制限部２６０−１１は、光電変換素子３１０−１１、光電変換素子３１０−１２、光電変換素子３１０−２１および光電変換素子３１０−２２に対応して設けられる。制限部２６０−１１を通過して出射口２６２−１１まで到達した光は、制限部２６０−１１に対応する光拡散素子３５０および対応するカラーフィルタ３４０を通過して、光電変換素子３１０−１１、光電変換素子３１０−１２、光電変換素子３１０−２１および光電変換素子３１０−２２に入射する。このように、入射口２６１に入射し、制限部２６０を通過して出射口２６２から出射した光は、制限部２６０に対応して設けられた光電変換素子３１０に入射する。
【００３８】
このように、光電変換素子３１０のそれぞれは、対応する制限部２６０の出射口２６２のそれぞれから出射して光拡散素子３５０で拡散された光のうち、特定波長域に属する光を受光する。例えば、光電変換素子３１０−１１および光電変換素子３１０−２２は、出射口２６２−１１に対して設けられ、出射口２６２−１１から出射して光拡散素子３５０−１１により拡散された光のうち、緑の波長域に属する光を受光する。また、光電変換素子３１０−１２は、出射口２６２−１１に対して設けられ、出射口２６２−１１から出射して光拡散素子３５０−１１により拡散された光のうち、赤の波長域に属する光を受光する。また、光電変換素子３１０−２１は、出射口２６２−１１に対して設けられ、出射口２６２−１１から出射して光拡散素子３５０−１１により拡散された光のうち、青の波長域に属する光を受光する。光拡散素子３５０を設けることで、１つの制限部２６０から出射した光の指向性を低減できる。これにより、ベイヤ配列の１つの単位格子内の光電変換素子３１０に向かう光を、略均一化することができる。
【００３９】
なお、光電変換素子３１０−１１および光電変換素子３１０−２２はそれぞれ、出射口２６２−１１に対して設けられ、出射口２６２−１１から出射して光拡散素子３５０により拡散された光のうち、第１波長域の光を受光する第１光電変換素子の一例である。また、光電変換素子３１０−１２は、出射口２６２−１１に対して設けられ、出射口２６２−１１から出射して光拡散素子３５０により拡散された光のうち、第２波長域の光を受光する第２光電変換素子の一例である。また、光電変換素子３１０−２１は、出射口２６２−１１に対して設けられ、出射口２６２−１１から出射して光拡散素子３５０により拡散された光のうち、第３波長域の光を受光する第３光電変換素子の一例である。
【００４０】
ここで、側壁２６６（２６６Ａ，２６６Ｂ）では、光の反射が制限される。例えば、側壁２６６（２６６Ａ，２６６Ｂ）は、側壁２６６（２６６Ａ，２６６Ｂ）に入射した光を吸収する。このように、制限部２６０では、入射口２６１のそれぞれと出射口２６２のそれぞれとが制限部２６０で接続されており、制限部２６０のそれぞれの側壁２６６（２６６Ａ，２６６Ｂ）で光が反射することが制限されている。したがって、例えば入射口２６１−１１に入射した光のうち、実質的には、制限部２６０−１１内を直進して側壁２６６（２６６Ａ，２６６Ｂ）−１１に入射せずに出射口２６２−１１まで到達した光だけが、制限部２６０−１１に対応する光電変換素子３１０に入射する。また、制限部２６０−１１以外の制限部２６０に入射した光は、制限部２６０−１１に対応する光電変換素子３１０には実質的に入射しない。
【００４１】
なお、側壁２６６（２６６Ａ，２６６Ｂ）は、光の反射率が低い材料で形成されてよい。側壁２６６（２６６Ａ，２６６Ｂ）は、光の反射率より光の吸収率が高い材料で形成されてよい。側壁２６６（２６６Ａ，２６６Ｂ）の色は黒色であってよい。側壁２６６（２６６Ａ，２６６Ｂ）は、カーボン等で形成されてよい。例えば、外周部２６５（２６５Ａ，２６５Ｂ）を形成する材料がカーボンであり、側壁２６６（２６６Ａ，２６６Ｂ）に入射した光は、カーボンによって吸収されてよい。側壁２６６（２６６Ａ，２６６Ｂ）は、光の反射率より光の透過率が高い材料で形成されてよい。
【００４２】
このように、制限部２６０は、光電変換素子３１０のそれぞれに対して設けられた入射口２６１および出射口２６２を有する。制限部２６０は、入射口２６１のそれぞれに入射した光のうち、出射口２６２のそれぞれまで直進して到達できる光を光電変換素子３１０のそれぞれに出射し、出射口２６２のそれぞれまで直進して到達できない光が光電変換素子３１０のそれぞれに出射することを制限する。
【００４３】
制限部２６０は、表面１００Ａから制限部２６０に向かう光のうち、Ｚマイナス方向のまわりの予め定められた微小立体角内の向きの光を選択して、対応する光電変換素子３１０に出射する。そのため、光電変換素子３１０のそれぞれに入射する光は、いわば各光電変換素子３１０のそれぞれの直上の部位からの光に制限される。したがって、表示装置１００は、被写体側の空間内のＸＹ平面に平行な面内において、各光電変換素子３１０が受光できる光を発する範囲の面積を小さくすることができる。そのため、表示装置１００は、いわば深い被写界深度で被写体を撮像することができる。
【００４４】
ここで、図２の（Ａ）および図３では、光電変換素子３１０のそれぞれが受光できる光を発する範囲の面積は、入射口２６１および出射口２６２のＸＹ面に平行な平面内の開口径Ｄと、制限部２６０のＺ方向の長さＬとによって定まる。例えば、Ｆ値をＬ／Ｄによって定義すると、被写界深度は、Ｆの値に応じて定まる。Ｆ値が大きいほど、被写界深度が深くなる。したがって、表示装置１００に要求される被写界深度に応じて定まるＦに基づいて、開口径ＤおよびＬの少なくとも一方を設計してよい。例えば、光電変換素子３１０のピッチに基づく開口径Ｄと、表示装置１００に要求される被写界深度とに基づいて、Ｌを決定してよい。
【００４５】
なお、撮像部１０２では、ベイヤ配列の単位格子のそれぞれに一つの制限部２６０が対応して設けられている。光電変換部２５０の画素配列として、ベイヤ配列以外に様々な配列を適用してよい。
【００４６】
図６の（Ｂ）は、光電変換素子３１０のそれぞれに対して一つの制限部２６０を設けた変形例を示す。図６の（Ｂ）は、図６の（Ａ）におけるカラーフィルタ３４０−１１、カラーフィルタ３４０−１２、カラーフィルタ３４０−２１およびカラーフィルタ３４０−２２を含む単位格子に対応する部分を拡大した断面図である。
【００４７】
カラーフィルタ３４０−１１に対して、制限部２６０−１１が設けられている。カラーフィルタ３４０−１２に対して、制限部２６０−１２が設けられている。カラーフィルタ３４０−２１に対して、制限部２６０−２１が設けられている。カラーフィルタ３４０−２２に対して、制限部２６０−２２が設けられている。
【００４８】
図６の（Ｂ）に示されるように、カラーフィルタ３４０−１１、カラーフィルタ３４０−１２、カラーフィルタ３４０−２１およびカラーフィルタ３４０−２２のそれぞれに対して、一つの制限部２６０が設けられている。上述したように、カラーフィルタ３４０と光電変換素子３１０とは、一対一に設けられる。したがって、光電変換素子３１０のそれぞれに対して一つの制限部２６０が設けられていることになる。
【００４９】
制限部２６０のそれぞれは、ＸＹ平面に平行な面内において、制限部２６０のそれぞれの出射口２６２が、対応する光電変換素子３１０の４辺の内側に位置するように設けられる。ＸＹ平面に平行な面で切断した断面において、制限部２６０のそれぞれの出射口２６２の直径の長さは、光電変換素子３１０の一辺の長さより短い。光電変換素子３１０が短辺および長辺を有する場合、ＸＹ平面に平行な面で切断した断面において、制限部２６０のそれぞれの出射口２６２の直径の長さは、光電変換素子３１０の短辺の長さより短い。これらの点を除いて、制限部２６０のそれぞれには、制限部２６０と同様の構成を適用できる。図６の（Ｂ）には、単位格子に対応する部分のみが示されているが、他のカラーフィルタ３４０および対応する光電変換素子３１０にも、制限部２６０と同様の制限部２６０が一つずつ設けられてよい。
【００５０】
図６の（Ｃ）は、一つの光電変換素子３１０に対して二つの制限部２６０を設けた例を示す。図６の（Ｃ）は、図６の（Ａ）におけるカラーフィルタ３４０−１１、カラーフィルタ３４０−１２、カラーフィルタ３４０−２１およびカラーフィルタ３４０−２２を含む単位格子に対応する部分を拡大した断面図である。
【００５１】
カラーフィルタ３４０−１１に対して、制限部２６０−１１ａおよび制限部２６０−１１ｂが設けられている。カラーフィルタ３４０−１２に対して、制限部２６０−１２ａおよび制限部２６０−１２ｂが設けられている。カラーフィルタ３４０−２１に対して、制限部２６０−２１ａおよび制限部２６０−２１ｂが設けられている。カラーフィルタ３４０−２２に対して、制限部２６０−２２ａおよび制限部２６０−２２ｂが設けられている。
【００５２】
制限部２６０−１１ａおよび制限部２６０−１１ｂは、ＸＹ平面に平行な面内において、制限部２６０−１１ａの出射口２６２および制限部２６０−１１ｂの出射口２６２が、対応する光電変換素子３１０の４辺の内側に位置するように設けられる。ＸＹ平面に平行な面で切断した断面において、制限部２６０−１１ａおよび制限部２６０−１１ｂのそれぞれの出射口２６２の直径の長さは、光電変換素子３１０の一辺の長さより少なくとも短い。光電変換素子３１０が短辺および長辺を有する場合、ＸＹ平面に平行な面で切断した断面において、制限部２６０−１１ａおよび制限部２６０−１１ｂのそれぞれの出射口２６２の直径の長さは、光電変換素子３１０の短辺の長さより少なくとも短い。
【００５３】
制限部２６０−１１ａおよび制限部２６０−１１ｂは、光電変換素子３１０の４辺で形成される四角形の対角に沿って設けられてよい。光電変換素子３１０が短辺および長辺を有する場合、ＸＹ平面に平行な面で切断した断面において、制限部２６０−１１ａおよび制限部２６０−１１ｂは、長辺に沿って設けられてよい。これらの点を除いて、制限部２６０−１１ａおよび制限部２６０−１１ｂのそれぞれは、制限部２６０と同様の構成を有してよい。
【００５４】
また、カラーフィルタ３４０−１２および対応する光電変換素子３１０について、制限部２６０−１２ａおよび制限部２６０−１２ｂは、それぞれ制限部２６０−１１ａおよび制限部２６０−１１ｂと同様の構成を有する。また、カラーフィルタ３４０−２１および対応する光電変換素子３１０について、制限部２６０−２１ａおよび制限部２６０−２１ｂは、それぞれ制限部２６０−１１ａおよび制限部２６０−１１ｂと同様の構成を有する。また、カラーフィルタ３４０−２２および対応する光電変換素子３１０について、制限部２６０−２２ａおよび制限部２６０−２２ｂは、それぞれ制限部２６０−１１ａおよび制限部２６０−１１ｂと同様の構成を有する。なお、図６の（Ｃ）には、４つの光電変換素子３１０を含む単位格子に対応する部分のみが示されているが、他のカラーフィルタ３４０および対応する光電変換素子３１０にも、制限部２６０−２２ａおよび制限部２６０−２２ｂと同様の二つの制限部が設けられてよい。
【００５５】
図６の（Ｃ）に関連して、一つの光電変換素子３１０に対して二つの制限部２６０を設けた変形例を示した。他の変形例として、一つの光電変換素子３１０に対して三つ以上の制限部２６０を設けてよい。また、図６の（Ｂ）および（Ｃ）に関連して説明した例のように、光電変換素子３１０のそれぞれに対して一つ又は複数の制限部２６０を設ける構成では、光拡散素子３５０を省略してよい。また、制限部２６０のＸＹ平面に平行な面内の断面形状は、円形に限られない。制限部２６０は、矩形等、円形以外の様々な断面形状を有してよい。
【００５６】
このように、実施例１にかかる表示装置１００は、表示面１０１に映し出されている対話相手を見ながら会話する場合に、利用者Ｈ１の視線が対話相手に向くようにすることができる。したがって、あたかも実際に対話相手が利用者Ｈ１の正面にいるかのように視線を合わせて対話することができる。
【００５７】
図７は、表示装置１００の他の利用例を示す説明図である。図７の表示装置１００は、たとえば、スマートフォンや携帯電話、タブレット端末、およびゲーム機などの携帯端末である。表示装置１００は、電子鏡として機能する。すなわち、撮像部１０２で撮像した利用者Ｈ１の画像Ｇ１が表示部２０１により表示面１０１に表示される。これにより、あたかも実際に利用者Ｈ１が自身を鏡で見ているかのように視線を合わせて、自身の顔を確認することができる。
【実施例２】
【００５８】
つぎに、実施例２について説明する。実施例１と共通部分については説明を省略する場合がある。実施例２では、全天球型撮像装置について説明する。従来、複眼レンズを有するカメラが開発されているが、マイクロレンズに入射される光を除外することができない。このため、実施例２では、レンズの光軸に平行に入射される平行光を撮像部１０２に出射する全天球型撮像装置を提供する。
【００５９】
図８は、全天球型撮像装置の外観図である。全天球型撮像装置８００は、半球状の被覆体８０１と、制御部８０２と、を有する。被覆体８０１は、凸状に湾曲した半球状の構造である。被覆体８０１の表面である湾曲面８０１Ａには、複数のレンズ８０３が設けられる。被覆体８０１内には、撮像部が設けられ、複数のレンズ８０３から入射された光を受光して電気信号に変換する。制御部８０２は、撮像部で変換された電気信号に基づいて画像を生成する。
【００６０】
図９は、全天球型撮像装置８００の側断面図である。全天球型撮像装置８００は、被覆体８０１内に撮像部９００を有する。撮像部９００は、複数のレンズ８０３と光電変換部９０１と複数の導光部９０２と複数の制限部９０３とを有する。光電変換部９０１の内部構造は、実施例１の光電変換部２５０と同一構造である。導光部９０２は、レンズ８０３から制限部９０３を介して入射された光を光電変換部２５０に導く。導光部９０２は、管状（筒状）の構造であり、たとえば、ライトパイプまたは光ファイバである。導光部９０２の一端は、制限部９０３に連通する入射口９２１であり、導光部９０２の他端は、光電変換素子に接続される出射口９２２である。
【００６１】
制限部９０３は、実施例１の第１中途部２６３Ａと同様、錘状の構造である。制限部９０３の一端は、外部からの光を入射する入射口９３１であり、レンズ８０３が設けられる。制限部９０３の他端は、導光部９０２の一端である入射口９２１と連通する出射口９３２である。制限部９０３は、一端である入射口９３１から他端である出射口９３２にかけて開口幅が縮小する錘状の構造である。
【００６２】
また、被覆体８０１の内部は、空気でもよく樹脂などで充填されていてもよい。具体的には、たとえば、被覆体８０１の内部は、導光部９０２よりも屈折率が低い材料であればよい。これにより、導光部９０２内を通過する光は、導光部９０２内で全反射して光電変換素子に出射される。
【００６３】
図１０は、導光部９０２および制限部９０３の拡大断面図である。導光部９０２は、一端である入射口９２１と他端である出射口９２２と中途部９２３とを有する。中途部９２３は、光通過部９２４と外周部９２５とを有する。光通過部９２４は、制限部９０３から入射口９２１に入射された光を、出射口９２２から光電変換部９０１に出射する。具体的には、たとえば、光通過部９２４は、制限部９０３から入射された光のうち、レンズ８０３の光軸と平行に入射された光をそのまま光電変換部２５０に出射する。また、光通過部は、制限部９０３から入射された光のうち、レンズ８０３の光軸に交差する方向に入射された光を側壁９２６で全反射させて光電変換部２５０に導く。
【００６４】
光通過部９２４の断面形状は、円でもよく多角形でもよい。光通過部９２４は、たとえば、入射口９３１から出射口９３２までを貫通する貫通孔でもよい。また、光通過部９２４は、貫通孔ではなく、屈折率が均一な材料で充填されていてもよい。光通過部９２４および外周部９２５の材料は、光通過部９２４の屈折率が外周部９２５の屈折率よりも高くなるように選択されるのが好ましい。これにより、光通過部９２４を通過する光は側壁９２６で全反射される。
【００６５】
制限部９０３は、一端である入射口９３１と他端である出射口９３２と中途部９３３とを有し、入射口９３１と出射口９３２との間で集光されなかった光の出射口９３２への出射を制限する。入射口９３１にはレンズ８０３が設けられる。出射口９３２は、入射口９３１よりも開口幅が小さく、導光部９０２の入射口９２１に連通する。中途部９３３は、光通過部９３４と外周部９３５とを有する。光通過部９３４の断面形状は、円でもよく多角形でもよい。光通過部９３４は、たとえば、入射口９３１から出射口９３２までを貫通する貫通孔である。この場合、外周部９３５は、光の反射率より光の吸収率が高い材料である。外周部９３５は、たとえば、カーボン素材や黒色で塗布された部材など光を吸収する部材であればよい。また、外周部９３５は、光の反射率より光の透過率が高い材料であってもよい。
【００６６】
また、光通過部９３４は、貫通孔ではなく、屈折率が均一な材料で充填されていてもよい。制限部９０３内が充填されている場合、入射口９３１側において、充填媒質と入射側媒質との境界面において光の入射角と屈折角の差が予め定められた値より小さいことが好ましい。充填媒質の屈折率と入射側媒質の屈折率との差が予め定められた値より近いことが好ましい。入射側媒質が空気である場合、制限部９０３内に充填される材料の屈折率は、空気に近いことが好ましい。これにより、入射口９３１からの入射光のうちレンズ８０３の光軸に平行な平行光は、出射口９３２で集光され、導光部９０２に入射される。また、入射光のうちレンズ８０３の光軸に平行でない光は、側壁９３６に到達し、側壁９３６により反射が制限、好ましくは吸収される。
【００６７】
なお、各制限部９０３の光路長Ｌ１は同一長である。制限部９０３の出射口９３２から光電変換部９０１までの距離は、制限部９０３ごとに異なるため、導光部９０２の光路長Ｌ２で調整される。また、光電変換部９０１のフィルタ層３０４と導光部９０２との対応関係は、図６と同様である。この場合、図６において、制限部９０３を導光部９０２に置き換えればよい。
【００６８】
図１１は、全天球型撮像装置の他の構成例を示す側断面図である。図１１では、光電変換部９０１に替え、湾曲状の支持部１１００に複数の光電変換部１１０１を有する構成である。各光電変換部１１０１の内部構造は、光実施例１の光電変換部２５０と同一構造である。図１１の構造では、導光部９０２が設けられていない。このため、制限部９０３に一対一対応で光電変換部１１０１が設けられる。
【００６９】
このように、実施例２の全天球型撮像装置８００では、マイクロレンズに比べて直径が大きいレンズ８０３を採用する。これにより、レンズ８０３に入射される平行光をより多く取り込むことができ各レンズ８０３をより明るくすることができる。また、複数のレンズ８０３は、１個の光電変換部９０１に対応するため、レンズ８０３ごとの画像を合成する必要がない。したがって、画像処理の処理負荷の低減化を図ることができる。また、制限部９０３を錘状にすることにより、被覆体８０１内部での集積度の向上を図ることができる。また、図１１のように、導光部９０２を設けない構成とすることにより、長さが異なる導光部９０２を用意する必要がなくなり、部品点数の低減化を図ることができる。
【符号の説明】
【００７０】
１００  表示装置、１０１  表示面、１０２  撮像部、２０１  表示部、２５０  光電変換部、２６０  制限部、２６１  入射口、２６２  出射口、２６３  中途部、２６４  光通過部、２６５  外周部、２６６  側壁、２８０  レンズ、３０４  フィルタ層、３１０  光電変換素子、３４０  カラーフィルタ、３５０  光拡散素子、８００  全天球型撮像装置、８０１  被覆体、８０１Ａ  湾曲面、８０２  制御部、８０３  レンズ、９００  撮像部、９０１  光電変換部、９０２  導光部、９０３  制限部、９２１  入射口、９２２  出射口、９２３  中途部、９２４  光通過部、９２５  外周部、９２６  側壁、９３３  中途部、９３４  光通過部、９３５  外周部、９３６  側壁、１１００  支持部、１１０１  光電変換部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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