(57)【要約】【課題】  表示品質および撮像品質の悪化を防止でき、かつ、小型化を図ることが可能な表示撮像装置を提供する。【解決手段】  表示撮像部５には、表示素子５ｂと受光素子５ｃとが互いに重ならないように配列されている。透過部４ａには、光が透過する。透過部４ａは、撮影される像を受光素子５ｃに形成する集光レンズ４ａ１を有する。導光レンズ４ｂは、表示素子５ｂから出力された光を透過部４ａに導く。【選択図】      図２
2007074666.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示と撮像を行う表示撮像装置であって、
表示用の光を出力する表示素子と撮像用の受光素子とが互いに重ならないように配列された表示撮像部と、
前記表示撮像部の前面に配置され、撮影される像を前記受光素子に形成する集光レンズを有する光が透過する透過部と、
前記表示素子から出力された光を前記透過部に導く導光部と、を含む表示撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の表示撮像装置において、
前記導光部は、前記表示素子から出力された光を内部に取り込み、その取り込まれた光を前記透過部に出力する導光レンズである、表示撮像装置。
【請求項３】
請求項２に記載の表示撮像装置において、
前記導光レンズは、前記取り込まれた光が、隣接する受光素子または他の表示素子に漏れないように、該光を内部で反射させて前記透過部に出力する、表示撮像装置。
【請求項４】
請求項１に記載の表示撮像装置において、
前記導光部は、前記表示素子から出力された光を反射して前記透過部に導く反射部である、表示撮像装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の表示撮像装置において、
前記導光部および前記表示素子は、複数あり、
各導光部は、前記複数の表示素子のいずれかに対応し、該対応する表示素子から出力された光を前記透過部に導く、表示撮像装置。
【請求項６】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の表示撮像装置において、
前記導光部および前記表示素子は、複数あり、
前記複数の表示素子は、複数の表示素子からなる表示素子群に分けられ、
各導光部は、前記表示素子群のいずれかに対応し、該対応する表示素子群から出力された光を前記透過部に導く、表示撮像装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の表示撮像装置において、
前記集光レンズにて集光された光を前記受光素子に導く撮像用導光部を、さらに含む表示撮像装置。
【請求項８】
請求項７に記載の表示撮像装置において、
前記撮像用導光部は、前記集光レンズにて集光された光を内部に取り込み、その取り込まれた光が、隣接する表示素子または他の受光素子に漏れないように、該光を内部で反射させて前記受光素子に導く、表示撮像装置。
【請求項９】
請求項７に記載の表示撮像装置において、
前記撮像用導光部は、前記集光レンズにて集光された光を反射して前記受光素子に導く、光反射部である、表示撮像装置。
【請求項１０】
請求項７ないし９のいずれか１項に記載の表示撮像装置において、
前記撮像用導光部および前記受光素子は、複数あり、
各撮像用導光部は、前記複数の受光素子のいずれかに対応し、前記集光レンズにて集光された光を該対応する受光素子に導く、表示撮像装置。
【請求項１１】
請求項７ないし９のいずれか１項に記載の表示撮像装置において、
前記撮像用導光部および前記受光素子は、複数あり、
前記複数の受光素子は、複数の受光素子からなる受光素子群に分けられ、
各撮像用導光部は、前記受光素子群のいずれかに対応し、前記集光レンズにて集光された光を該対応する受光素子群に導く、表示撮像装置。
【請求項１２】
請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の表示撮像装置において、
前記表示素子による表示の視野角を設定するための光入出射角制御レンズを、さらに含む表示撮像装置。
【請求項１３】
請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の表示撮像装置において、
前記集光レンズは、移動可能な複数のレンズからなる、表示撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示と撮像を行う表示撮像装置に関し、特には、表示用の光を出力する表示素子と撮像用の受光素子とが互いに重ならないように配列された表示撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
テレビ電話システムまたはビデオ会話システムでは、ユーザを撮像する撮像部と、ユーザの話し相手を表示する表示部と、を有した表示撮像装置が使用される。ユーザは、表示部に表示された話し相手の顔を見ながら話し相手と会話をし、また、ユーザの顔は撮像部にて撮像され、その撮像された像が、話し相手の表示撮像装置に表示される。
【０００３】
しかしながら、小型ＣＣＤカメラ等の撮像部が、表示部の脇に設けられている場合、または、表示部と別個に設けられている場合、会話をしているユーザ同士の視線がずれる。このため、両者は、相手の顔を見合した状態で会話を行えず、ユーザが違和感を覚えてしまう。
【０００４】
従来、会話をしているユーザ同士の視線を合わせることを可能にする表示撮像装置が提案されている。
【０００５】
例えば、表示部の前面にハーフミラーが設けられた表示撮像装置が提案されている。この表示撮像装置では、ハーフミラーが、ユーザの光学像を、表示部の横に配置された撮像部まで導く。しかしながら、この表示撮像装置では、ハーフミラーの取り付け場所および大きさが問題となって、表示撮像装置の薄型化を図ることが難しい。
【０００６】
また、表示部の前面に表示部とは別体の撮像部を配置することを可能にした取り付け装置がある。しかしながら、この場合、撮像部および取り付け装置によって表示の一部が隠されてしまう。
【０００７】
また、パネル型の撮像センサが用いられれば、撮像部の小型化を図ることはできるが、この場合も、例えば、ハーフミラーが必要となる。
【０００８】
特許文献１（特開平８−４６１６２号公報）には、ハーフミラーを用いず、かつ、撮像部および取り付け部によって表示の一部が隠されることがなく、会話をしているユーザ同士の視線を合わせることを可能にする表示撮像装置が記載されている。
【０００９】
以下、特許文献１に記載の表示撮像装置について説明する。
【００１０】
図２０は、特許文献１に記載の表示撮像装置の断面図である。
【００１１】
この表示撮像装置は、画像表示基板１０１と、表示素子１０２と、表示素子用スイッチング素子１０３と、対向基板１０４と、表示用共通電極１０５と、液晶１０６と、撮像素子１０７と、撮像素子用スイッチング素子１０８と、マイクロレンズ１０９と、絶縁層１１０とを含む。
【００１２】
表示素子１０２は、マトリックス状に配置されている。また、各表示素子用スイッチング素子１０３上には、絶縁層１１０を介して、撮像素子１０７と撮像素子用スイッチング素子１０８とが形成されている。
【００１３】
この表示撮像装置では、表示画面を直視する通話者の像が、マイクロレンズ１０９および液晶１０６を介して、撮像素子１０７に結像する。このため、通話者を正面から撮像することが可能になり、通話者同士の視線を完全に一致させることができる。
【特許文献１】特開平８−４６１６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、特許文献１に記載の表示撮像装置では、以下のような問題が生じる。
【００１５】
撮像素子１０７は、液晶１０６を介して通話者の像を受光する。このため、撮像素子１０７にて受光される像が、液晶１０６のスイッチング動作によって、悪影響を受けてしまう。このため、表示品質が悪化する。
【００１６】
液晶１０６に起因する表示品質の悪化を防止するために、液晶が撮像素子１０７側でなく表示素子１０２側に配設されたり、また、表示素子１０２として発光素子が用いられたりすることが考えられる。
【００１７】
しかしながら、この場合、表示素子１０２から発せられた光が散乱しやすくなる。このため、表示素子１０２から発せられた光が効率よく表示撮像装置の外部に出て行かなくなる。よって、表示品質が悪化する。
【００１８】
また、撮像素子１０７が、表示素子１０２の散乱光、および、マイクロレンズ１０９にて反射された表示素子１０２の光を受光してしまう。このため、撮像品質が悪化する。
【００１９】
本発明の目的は、表示品質および撮像品質の悪化を防止でき、かつ、小型化を図ることが可能な表示撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記の目的を達成するために、本発明の表示撮像装置は、表示と撮像を行う表示撮像装置であって、表示用の光を出力する表示素子と撮像用の受光素子とが互いに重ならないように配列された表示撮像部と、前記表示撮像部の前面に配置され、撮影される像を前記受光素子に形成する集光レンズを有する光が透過する透過部と、前記表示素子から出力された光を前記透過部に導く導光部とを含む。
【００２１】
上記の発明によれば、表示素子から出力された光が散乱しても、その散乱した光は、導光部によって透過部に導かれる。このため、表示素子から出力された光は、透過部を通って、効率よく表示撮像装置の外部に出て行くようになる。したがって、散乱した光に起因する表示品質の悪化を防止することが可能になる。
【００２２】
また、導光部が、表示素子から出力された光を透過部に導くため、表示素子から出力された光が散乱して受光素子に入射したり、表示素子から出力された光が散乱し、その後、集光レンズにて反射されて受光素子に入射したりすることを防止可能となる。よって、受光素子が表示素子の光を受光することに起因する撮像品質の悪化を防止することが可能になる。
【００２３】
また、ハーフミラーおよび取り付け装置が必要ないので、表示撮像装置の小型化を図ることが可能となる。
【００２４】
なお、前記導光部は、前記表示素子から出力された光を内部に取り込み、その取り込まれた光を前記透過部に出力することが望ましい。
【００２５】
上記の発明によれば、例えば、導光部としてロッドレンズを用いることが可能になる。
【００２６】
また、前記導光レンズは、前記取り込まれた光が、隣接する受光素子または他の表示素子に漏れないように、該光を内部で反射させて前記透過部に出力することが望ましい。
【００２７】
上記の発明によれば、撮像品質の悪化および表示品質の悪化を防止することが可能になる。
【００２８】
また、前記導光部は、前記表示素子から出力された光を反射して前記透過部に導くことが望ましい。
【００２９】
上記の発明によれば、表示素子から出力された光は、何らかの部材の中を通過することなく、透過部に導かれることが可能になる。この場合、表示素子から出力された光が部材の中を通過することによって生じる光エネルギーの減衰を少なくすることが可能になる。
【００３０】
また、前記導光部および前記表示素子は、複数あり、各導光部は、前記複数の表示素子のいずれかに対応し、該対応する表示素子から出力された光を前記透過部に導くことが望ましい。
【００３１】
上記の発明によれば、導光部と表示素子とを１対１で対応させることが可能になる。
【００３２】
また、前記導光部および前記表示素子は、複数あり、前記複数の表示素子は、複数の表示素子からなる表示素子群に分けられ、各導光部は、前記表示素子群のいずれかに対応し、該対応する表示素子群から出力された光を前記透過部に導くことが望ましい。
【００３３】
上記の発明によれば、表示素子群内の表示素子同士を隣り合わせれば、表示素子と受光素子とが隣同士になる箇所を少なくできる。このため、異なる素子同士の光の干渉が少なくなり、また、光学部材等の部品の点数も削減することが可能になる。
【００３４】
また、前記集光レンズにて集光された光を前記受光素子に導く撮像用導光部をさらに含むことが望ましい。
【００３５】
上記の発明によれば、集光レンズにて集光された光が、高い確率で受光素子に照射される。このため、受光素子に効率よく像を形成することが可能になる。
【００３６】
また、前記撮像用導光部は、前記集光レンズにて集光された光を内部に取り込み、その取り込まれた光が、隣接する表示素子または他の受光素子に漏れないように、該光を内部で反射させて前記受光素子に導くことが望ましい。
【００３７】
上記の発明によれば、撮像品質の悪化および表示品質の悪化を防止することが可能になる。
【００３８】
また、前記撮像用導光部は、前記集光レンズにて集光された光を反射して前記受光素子に導くことが望ましい。
【００３９】
上記の発明によれば、集光レンズにて集光された光は、何らかの部材の中を通過することなく、受光素子に導かれることが可能になる。この場合、集光レンズにて集光された光が部材の中を通過することによって生じる光エネルギーの減衰を少なくすることが可能になる。
【００４０】
また、前記撮像用導光部および前記受光素子は、複数あり、各撮像用導光部は、前記複数の受光素子のいずれかに対応し、前記集光レンズにて集光された光を該対応する受光素子に導くことが望ましい。
【００４１】
上記の発明によれば、撮像用導光部と受光素子とを１対１で対応させることが可能になる。
【００４２】
また、前記撮像用導光部および前記受光素子は、複数あり、前記複数の受光素子は、複数の受光素子からなる受光素子群に分けられ、各撮像用導光部は、前記受光素子群のいずれかに対応し、前記集光レンズにて集光された光を該対応する受光素子群に導くことが望ましい。
【００４３】
上記の発明によれば、受光素子群内の受光素子同士を隣り合わせれば、表示素子と受光素子とが隣同士になる箇所を少なくできる。このため、異なる素子同士の光の干渉が少なくなり、また、光学部材等の部品の点数も削減することが可能になる。
【００４４】
また、前記表示素子による表示の視野角を設定するための光入出射角制御レンズを、さらに含むことが望ましい。
【００４５】
上記の発明によれば、表示の視野角を大きくすることが可能になる。
【００４６】
また、前記集光レンズは、移動可能な複数のレンズからなることが望ましい。
【００４７】
上記の発明によれば、受光素子に形成される像の大きさを変更することが可能になる。
【発明の効果】
【００４８】
本発明によれば、表示品質および撮像品質の悪化を防止でき、かつ、表示撮像装置の小型化を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
【００５０】
図１は、本発明の第１実施例の表示撮像装置を示した概略図である。
【００５１】
図１において、本表示撮像装置は、表示部１と、撮像部２と、電極部３と、光学部材４とを含む。表示部１と撮像部２と電極部３とは、表示撮像部５に含まれる。
【００５２】
表示部１は、表示用の光を出力する表示素子を含む。撮像部２は、撮像用の受光素子を含む。電極部３は、表示部１の表示素子と撮像部２の受光素子とを駆動するための駆動回路を含む。
【００５３】
表示部１と撮像部２と電極部３とは、表示部１の表示素子と撮像部２の受光素子とが互いに重ならないように重ねられる。
【００５４】
光学部材４は、表示部１の表示素子から出力された光を通し、また、撮影される像を撮像部２の受光素子に形成する。
【００５５】
図２は、本表示撮像装置の断面の一部を示した断面図である。なお、図２において、図１に示したものと同一のものには同一符号を付してある。
【００５６】
図２において、本表示撮像装置は、光学部材４と、表示撮像部５とを含む。光学部材４は、透過部４ａと、導光レンズ４ｂとを含む。透過部４ａは、集光レンズ４ａ１を含む。表示撮像部５は、表示部１、撮像部２および電極部３とを一体化した表示撮像用基板である。表示撮像部５は、透明基板５ａと、表示素子５ｂと、受光素子５ｃと、信号ライン５ｄとを含む。
【００５７】
透明基板５ａは、例えば、透明シリコン基板である。なお、透明基板５ａは、透明シリコン基板に限らず適宜変更可能である。
【００５８】
表示素子５ｂは、透明基板５ａの背面５ａ１に配列され、表示用の光を前面５ａ２側に出力する。表示素子５ｂは、例えば、バックライト（不図示）の光を出力する液晶シャッタでもよいし、表示用の光を発する発光ダイオードでもよい。
【００５９】
受光素子５ｃは、透明基板５ａの前面５ａ２に配列される。
【００６０】
信号ライン５ｄは、表示素子５ｂおよび受光素子５ｃを駆動するための信号ラインであり、表示素子５ｂと受光素子５ｃとの間に設けられている。信号ライン５ｄは、遮光部材としても機能する金属にて形成される。
【００６１】
ここで、表示素子５ｂと受光素子５ｃとの位置関係について説明する。
【００６２】
表示素子５ｂと受光素子５ｃとは、互いに重ならないように、透明基板５ａに配列されている。
【００６３】
図３は、表示撮像部５の正面図である。なお、図３において、図２に示したものと同一のものには同一符号を付してある。
【００６４】
本実施例では、表示素子５ｂと受光素子５ｃとは、図３に示すように、互い違いにマトリックス状に配列される。また、信号ライン５ｄは、表示素子５ｂと受光素子５ｃとの間に設けられている。
【００６５】
図４は、信号ライン５ｄを説明するための回路図である。
【００６６】
図４において、信号ライン５ｄは、走査データ信号スイッチ／駆動回路６と接続された複数の走査データ信号電極（信号ライン）５ｄ１と、走査制御信号スイッチ／駆動回路７と接続された複数の走査制御信号電極（信号ライン）５ｄ２と、を含む。
【００６７】
複数の走査データ信号電極５ｄ１は、互いに平行に配列される。
【００６８】
複数の走査制御信号電極５ｄ２は、互いに平行に配列され、かつ、複数の走査データ信号電極５ｄ１と直交するように配列されている。
【００６９】
表示素子５ｂと受光素子５ｃとは、走査データ信号電極５ｄ１と走査制御信号電極５ｄ２との交点に、互い違いに配置されている。
【００７０】
図５は、表示素子５ｂと受光素子５ｃとで構成される画素の一例を示した回路図である。なお、図５において、図４に示したものと同一のものには同一符号を付してある。
【００７１】
図５において、表示素子５ｂは、フォトダイオード５ｂ１とトランジスタ５ｂ２とからなり、走査制御信号電極５ｄ２ａと走査データ信号電極５ｄ１ａとに接続されている。
【００７２】
表示素子５ｂは、走査制御信号スイッチ／駆動回路７から、走査制御信号電極５ｄ２ａを介して、画像表示を制御するための走査信号を受信し、また、走査データ信号スイッチ／駆動回路６から、走査データ信号電極５ｄ１ａを介して、表示用の画像データ信号を受信する。
【００７３】
表示素子５ｂは、画像表示を実行するための走査信号と画像データ信号とを受信すると、その受信した画像データ信号に応じた表示を行う。
【００７４】
なお、マトリクス状に配列された表示素子を用いて画像を表示する技術に関しては、従来から用いられている公知の技術を用いることができる。
【００７５】
受光素子５ｃは、フォトダイオード５ｃ１とトランジスタ５ｃ２とからなり、走査制御信号電極５ｄ２ｂと走査データ信号電極５ｄ１ａとに接続されている。
【００７６】
受光素子５ｃは、走査制御信号スイッチ／駆動回路７から、走査制御信号電極５ｄ２ｂを介して、画像イメージを作成するための走査信号を受信すると、受け付けた光に応じた受光信号を、走査データ信号電極５ｄ１ａを介して、走査データ信号スイッチ／駆動回路６に送信する。
【００７７】
なお、受光信号をイメージデータとして用いて、画像イメージを作成する技術に関しては、従来から用いられている公知の技術を用いることができる。
【００７８】
なお、フォトダイオード５ｂ１とフォトダイオード５ｃ１として、発光素子としても受光素子としても動作する光素子が用いられてもよい。
【００７９】
このような光素子としては、例えば、ＰＮ接合を有し発光機能を備えた光素子を用いるることができる。
【００８０】
この光素子が発光素子として用いられる場合は、ＰＮ接合を介して光素子に強制的に電子が注入される。このとき、光素子は、再結合発光を行う。
【００８１】
これに対して、光素子が受光素子として用いられる場合は、再結合発光とは逆の現象である、光の吸収励起に相当する現象が利用され、ＰＮ接合部での電子の流れが変わるように光素子に電圧が印加される。このとき、光素子は、受け付けられた光に応じた励起電流（受光信号）を出力する。
【００８２】
このように、光素子としてＰＮ接合を用いた素子を用い、その素子の電極に印可する電圧を反転することによって、その素子を発光素子としても受光素子としても使用できることが可能となる。
【００８３】
図６は、表示撮像部５の一例の断面図である。なお、図６において、図５に示したものと同一のものには同一符号を付してある。
【００８４】
表示撮像部５は、２層基板であり、一方の透明基板５１に、走査データ信号電極５ｄ１および受光素子５ｃが設けられ、他方の透明基板５２に、走査制御信号電極５ｄ２および表示素子５ｂとが設けられている。
【００８５】
受光素子５ｃは、走査データ信号電極５ｄ１のいずれか、および、走査制御信号電極５ｄ２のいずれかと、接続用電極（不図示）を介して接続される。
【００８６】
また、表示素子５ｂは、走査データ信号電極５ｄ１のいずれか、および、走査制御信号電極５ｄ２のいずれかと、接続用電極（不図示）を介して接続される。
【００８７】
なお、表示撮像部５は、例えば、一方の面に表示素子５ｂの素子回路が形成され、他方の面に受光素子５ｃの素子回路が形成された、１層の透明基板でもよい。この場合、表示素子５ｂの素子回路と、受光素子５ｃの回路素子とは、互いに重ならないように、交互に配列される。
【００８８】
図２に戻って、透過部４ａは、表示撮像部５の前面（具体的には、表示撮像部５の表示面側）に配置される。透過部４ａは、例えば、ガラスまたはプラスチック等の透光性の良い部材で形成される。このため、透過部４ａ内を光が通り抜ける。
【００８９】
集光レンズ４ａ１のぞれぞれは、受光素子５ｃのいずれかに対応し、撮影される像を、その対応する受光素子５ｃに形成する。
【００９０】
図７は、透過部４ａの正面図である。なお、図７において、図２に示したものと同一のものには同一符号を付してある。
【００９１】
図２に戻って、導光レンズ４ｂは、導光部の一例であり、表示素子５ｂから出力された光を透過部４ａに導く。このため、表示素子５ｂから出力された光は、導光レンズ４ｂおよび透過部４ａを通過して、表示撮像装置の外部に出力される。
【００９２】
導光レンズ４ｂは、例えば、表示素子５ｂから出力された光を内部に取り込み、その取り込まれた光が、隣接する受光素子または他の表示素子に漏れないように、その光を内部で反射させて透過部４ａに出力するロッドレンズ（円柱のレンズ）である。
【００９３】
図８は、導光レンズ４ｂの正面図である。なお、図８において、図２に示したものと同一のものには同一符号を付してある。図８に示した例では、複数の導光レンズ４ｂは、穴部４ｂ１とともにレンズ部材４ｂ２に形成される。
【００９４】
穴部４ｂ１の側面は、集光レンズ４ａ１にて集光された光を反射して、その集光レンズ４ａ１に対応する受光素子５ｃに導く光反射部として機能する。なお、穴部４ｂ１の側面は、撮像用導光部の一例である。
【００９５】
集光レンズ４ａ１にて集光された光は、直接、または、穴部４ｂ１の側面で反射されながら、その集光レンズ４ａ１に対応する受光素子５ｃに導かれる。
【００９６】
なお、一例としてレンズ部材として説明した、導光レンズ４ｂと穴部４ｂ１との間に介在する部材（以下「隙間部材」と称する。）は、以下の（１）〜（３）のいずれかの部材であることが好ましい。
（１）空気。
（２）導光レンズ４ｂより屈折率が低い、透明なガラス、プラスチック部材、アクリル、または、樹脂などの素材。
【００９７】
なお、（２）の場合、この素材の屈折率が、空気の屈折率（通常１．０程度）よりも高く、導光レンズ４ｂの屈折率（例えば１．２以上）より低い値（例えば１．１程度）であると、導光レンズ４ｂ内に取り込まれた光は、隙間部材よりも屈折率の高い導光レンズ４ｂ内で反射する。このため、導光レンズ４ｂは、光を導光しやすくなる。
（３）白、黒または金属色などの色がつけられた、ガラス、プラスチック部材、アクリル、または、樹脂などの素材、または、金属。
【００９８】
隙間部材が、上記（１）ないし（３）のいずれかであると、光を隙間部材および他の部材に漏らさない効果が生じる。
【００９９】
また、隙間部材が上記（２）または（３）であると、導光レンズ４ｂおよび穴部４ｂ１を固定するために隙間部材を用いることが可能になる。
【０１００】
また、隙間部材に色が付けられると、映像を表示した場合に、黒色等の特定の色を際立たせることが可能になる。
【０１０１】
なお、穴部４ｂ１は、筒状の部材にて形成されてもよいし、隙間部材に穴をあけて形成されてもよい。
【０１０２】
穴部４ｂ１として筒状の部材が用いられる場合（特に、隙間部材が上記（１）または（２）の場合）、筒状の部材が、白、黒または金属色などの色のついたガラス、プラスチック部材、アクリル、樹脂、または、金属等の素材であれば、効率よく受光素子５ｃに光が届く。
【０１０３】
隙間部材に穴が開けられて、穴部４ｂ１が形成される場合、隙間部材は、上記（３）になる。
【０１０４】
本実施例によれば、表示素子５ｂから出力された光は、導光レンズ４ｂの内部を通って透過部４ａに導かれる。このため、表示素子５ｂから出力された光が散乱しても、その散乱した光は、導光レンズ４ｂよって透過部４ａに導かれる。よって、表示素子５ｂから出力された光は、透過部４ａを通って、効率よく表示撮像装置の外部に出て行くようになる。したがって、散乱した光に起因する表示品質の悪化を防止することが可能になる。
【０１０５】
また、導光レンズ４ｂが、表示素子５ｂから出力された光を透過部４ａに導くため、表示素子５ｂから出力された光が散乱して受光素子５ｃに入射したり、表示素子５ｂから出力された光が散乱して集光レンズ４ａ１にて反射されて受光素子５ｃに入射したりすることを防止する。よって、受光素子５ｃが表示素子５ｂの光を受光することに起因する撮像品質の悪化を防止することが可能になる。
【０１０６】
また、ハーフミラーおよび取り付け装置が必要ないので、表示撮像装置の小型化を図ることが可能となる。
【０１０７】
また、本実施例では、導光レンズ４ｂは、表示素子５ｂから出力された光を内部に取り込み、その取り込まれた光を透過部４ａに出力する。さらに言えば、導光レンズ４ｂは、その取り込まれた光が、隣接する受光素子または他の表示素子に漏れないように、その光を内部で反射させて透過部４ａに出力する。
【０１０８】
この場合、導光レンズ４ｂとしてロッドレンズを用いることが可能になり、また、撮像品質の悪化および表示品質の悪化を防止することが可能になる。
【０１０９】
また、本実施例では、穴部４ｂ１の側面（光反射部）は、集光レンズ４ａ１にて集光された光を、その集光レンズ４ａ１に対応する受光素子５ｃに導く。
【０１１０】
この場合、集光レンズ４ａ１にて集光された光が、高い確率で受光素子５ｃに照射される。このため、受光素子５ｃに効率よく像を形成することが可能になる。
【０１１１】
さらに言えば、穴部４ｂ１の側面（光反射部）は、集光レンズ４ａ１にて集光された光を反射して、その集光レンズ４ａ１に対応する受光素子５ｃに導く。
【０１１２】
この場合、集光レンズ４ａ１にて集光された光は、何らかの部材の中を通過することなく、受光素子５ｃに導かれることが可能になる。この場合、集光レンズ４ａ１にて集光された光が部材の中を通過することによって生じる光エネルギーの減衰を少なくすることが可能になる。
【０１１３】
次に、本発明の第２実施例を説明する。
【０１１４】
図９は、第２実施例の表示撮像装置の断面の一部を示した断面図である。なお、図９において、図２に示したものと同一のものには同一符号を付してある。
【０１１５】
図９に示した表示撮像装置では、図２に示した表示撮像装置に、レンズである撮像用導光部４ｃと光入出射角制御レンズ４ｄが付加されている。
【０１１６】
撮像用導光部４ｃは、例えばロッドレンズ（円柱のレンズ）であり、集光レンズ４ａ１にて集光された光を、その集光レンズ４ａ１に対応する受光素子５ｃに導く。さらに言えば、撮像用導光部４ｃは、集光レンズ４ａ１にて集光された光を内部に取り込み、その取り込まれた光が、隣接する表示素子または他の受光素子に漏れないように、その光を内部で反射させて、その集光レンズ４ａ１に対応する受光素子５ｃに導く。
【０１１７】
なお、本実施例では、撮像用導光部４ｃと導光レンズ４ｂは一体化されている。
【０１１８】
図１０は、一体化された撮像用導光部４ｃと導光レンズ４ｂとの正面図である。なお、図１０において、図９に示したものと同一のものには同一符号を付してある。
【０１１９】
図９に戻って、光入出射角制御レンズ４ｄは、例えばフレネルレンズであり、透過部４ａの前面（具体的には、表示撮像部５と対向する透過部４ａの面と反対側の透過部４ａの面側）に配置され、表示素子５ｂによる表示の視野角を設定する。
【０１２０】
図１１は、光入出射角制御レンズ４ｄの正面図である。
【０１２１】
図１２は、表示撮像部５と、一体化された撮像用導光部４ｃと導光レンズ４ｂと、透過部４ａと、光入出射角制御レンズ４ｄとを、一列ずらして重ね合わせた例を示した説明図である。
【０１２２】
なお、図１２において、光入出射角制御レンズ４ｄと透過部４ａとの間に多少隙間がある。このため、光入出射角制御レンズ４ｄの屈曲部４ｄ１の位置を厳密に調整する必要はない。
【０１２３】
また、撮像用導光部４ｃと導光レンズ４ｂとの間に介在する部材（以下「隙間部材」と称する。）は、上記第１実施例で示した（１）〜（３）のいずれかの部材であることが好ましい。
【０１２４】
なお、導光レンズ４ｂの屈折率が、隙間部材の屈折率より大きければ、表示画像の光を適確に透過部４ａに送ることができる。
【０１２５】
ただ、表示素子５ｂからの光を多少は拡散させた方が、各光の間隔が狭くなり、自然な画像を表示することが可能となる。その際は、導光レンズ４ｂの屈折率を、隙間部材の屈折率と同じまたはそれより小さくすれば、表示画像の光を拡散することが可能となる。
【０１２６】
導光レンズ４ｂの屈折率と隙間部材の屈折率を同じにする場合は、それぞれを、別部材にしてもよいし、同じ部材で一体的に形成してもよい。
【０１２７】
また、撮像用導光部４ｃの屈折率を隙間部材の屈折率より大きくすれば、撮像用導光部４ｃは、効率よく受光素子に光を導く。
【０１２８】
本実施例によれば、撮像用導光部４ｃは、集光レンズ４ａ１にて集光された光を受光素子５ｃに導く。このため、集光レンズ４ａ１にて集光された光が、高い確率で受光素子５ｃに照射される。このため、受光素子５ｃに効率よく像を形成することが可能になる。
【０１２９】
また、本実施例では、撮像用導光部４ｃは、集光レンズ４ａ１にて集光された光を内部に取り込み、その取り込まれた光が、隣接する表示素子または他の受光素子に漏れないように、その光を内部で反射させて、その集光レンズ４ａ１に対応する受光素子５ｃに導く。
【０１３０】
この場合、撮像品質の悪化および表示品質の悪化を防止することが可能になる。
【０１３１】
また、本実施例では、光入出射角制御レンズ４ｄは、表示素子５ｂによる表示の視野角を設定する。このため、表示の視野角を大きくすることが可能になる。
【０１３２】
次に、本発明の第３実施例を説明する。
【０１３３】
図１３は、第３実施例の表示撮像装置の断面の一部を示した断面図である。なお、図１３において、図９に示したものと同一のものには同一符号を付してある。
【０１３４】
第３実施例では、透過部４ａが、複数の透過部４ａｂからなり、これらの透過部４ａｂは、移動可能である。さらに言えば、集光レンズ４ａ１が、移動可能な複数のレンズからなる。なお、図１３では、集光レンズ４ａ１は２枚のレンズで構成されているが、集光レンズの倍率を変更可能にする場合、集光レンズ４ａ１は２枚以上のレンズで構成される。
【０１３５】
本実施例によれば、集光レンズ４ａ１の倍率を変更することが可能になる。よって、受光素子５ｃに形成される像の大きさを変更することが可能になる。
【０１３６】
また、本実施例において、撮像用導光部として、図８に示したような、穴部４ｂ１の側面（光反射部）が用いられると、撮像用導光部としてレンズが用いられた場合に比べて、軽量化を図ることが可能となる。
【０１３７】
次に、本発明の第４実施例を説明する。
【０１３８】
図１４は、第４実施例の表示撮像装置の断面の一部を示した断面図である。なお、図１４において、図２に示したものと同一のものには同一符号を付してある。
【０１３９】
第４実施例では、図２に示した導光レンズ４ｂの代わりに反射部４ｅが含まれる。
【０１４０】
反射部４ｅは、導光部の一例であり、表示素子５ｂから出力された光を反射して透過部４ａに導く。
【０１４１】
図１５は、反射部４ｅの正面図である。反射部４ｅは、隙間部材４ｅ１に設けられた穴の側面である。表示素子５ｂから出力された光は、この側面、すなわち、反射部４ｅで反射されながら、透過部４ａに導かれる。
【０１４２】
反射部４ｅ間に介在する隙間部材４ｅ１は、上記第１実施例で示した（１）〜（２）のいずれかの部材であることが好ましい。なお、第１実施例では導光レンズ４ｂが存在したが、第４実施例では導光レンズ４ｂがない。このため、隙間部材４ｅ１が上記（２）に部材であるとき、隙間部材４ｅ１の屈折率は、導光レンズ４ｂの屈折率と関係しない。
【０１４３】
反射部４ｅは、筒状の部材にて形成されてもよいし、隙間部材４ｅ１に穴をあけて形成されてもよい。
【０１４４】
なお、この場合、撮像用の光が、隙間部材４ｅ１を介して、表示素子５ｂに少し入る恐れがあるが、集光レンズ４ａ１が、ある程度、撮像用の光を受光素子５ｃに集光しているため、表示品質の大幅な悪化を避けることができる。
【０１４５】
本実施例によれば、表示素子５ｂから出力された光は、何らかの部材の中を通過することなく、透過部４ａに導かれることが可能になる。この場合、表示素子５ｂから出力された光が部材の中を通過することによって生じる光エネルギーの減衰を少なくすることが可能になる。
【０１４６】
次に、本発明の第５実施例を説明する。
【０１４７】
図１６は、第５実施例の表示撮像装置の断面の一部を示した断面図である。なお、図１６において、図１５または図９に示したものと同一のものには同一符号を付してある。
【０１４８】
第５実施例では、第４実施例に、撮像用導光部４ｃと光入出射角制御レンズ４ｄが付加されている。
【０１４９】
なお、本実施例では、撮像用導光部４ｃと反射部４ｅは一体化されている。
【０１５０】
図１７は、一体化された撮像用導光部４ｃと反射部４ｅとの正面図である。なお、図１７において、図１６に示したものと同一のものには同一符号を付してある。
【０１５１】
また、撮像用導光部４ｃと反射部４ｅとの間に介在する部材（以下「隙間部材」と称する。）は、上記第１実施例で示した（１）〜（３）のいずれかの部材であることが好ましい。
【０１５２】
なお、反射部４ｅは、筒状の部材にて形成されてもよいし、隙間部材に穴をあけて形成されてもよい。
【０１５３】
ただ、表示素子５ｂからの光を多少は拡散させた方が、各光の間隔が狭くなり、自然な画像を表示することが可能となる。よって、この場合、隙間部材の素材、色および屈折率は、どのようなものでもそれぞれ利点があるので、限定されない。
【０１５４】
本実施例によれば、撮像用導光部４ｃは、集光レンズ４ａ１にて集光された光を受光素子５ｃに導く。このため、集光レンズ４ａ１にて集光された光が、高い確率で受光素子５ｃに照射される。このため、受光素子５ｃに効率よく像を形成することが可能になる。
【０１５５】
また、本実施例では、光入出射角制御レンズ４ｄは、表示素子５ｂによる表示の視野角を設定する。このため、表示の視野角を大きくすることが可能になる。
【０１５６】
また、本実施例では、導光部として反射部４ｅが用いられているため、導光部として導光レンズが用いられる場合に比べて、軽量化を図ることが可能となる。
【０１５７】
また、本実施例において、撮像用導光部として、図８に示したような、穴部４ｂ１の側面（光反射部）が用いられると、撮像用導光部としてレンズが用いられた場合に比べて、軽量化を図ることが可能となる。
【０１５８】
上記各実施例によれば、会話をしているユーザ同士の視線を合わせることが可能になる。
【０１５９】
また、表示素子を駆動するための電極が、受光素子を駆動する電極を兼ねる。このため、装置の薄型化が可能となり、また、コストを抑えることが可能となる。
【０１６０】
以上説明した各実施例において、図示した構成は単なる一例であって、本発明はその構成に限定されるものではない。
【０１６１】
例えば、第５実施例の透過部４ａが、図１３に示したような移動可能な複数の透過部にて構成されてもよい。この場合、第５実施例において、集光レンズ４ａ１の倍率を変更することが可能になる。よって、受光素子５ｃに形成される像の大きさを変更することが可能になる。
【０１６２】
また、上記各実施例では、表示素子５ｂと受光素子５ｃとは、互い違いに配列されているが、表示素子５ｂと受光素子５ｃとの配列はこれに限らず、表示素子５ｂと受光素子５ｃとは、互いに重ならないように配列されていればよい。
【０１６３】
また、カラー撮影が行えるように、受光素子５ｃと集光レンズ４ａ１の間（例えば、受光素子５ｃと撮像用導光部４ｃの間、または、撮像用導光部４ｃと集光レンズ４ａ１の間）に、カラーフィルタが設けられてもよい。この場合、ＲＧＢの各カラーフィルタ、または、ＹＣＭの各カラーフィルタが順番に設けられる。
【０１６４】
なお、カラーフィルタを設けるかわりに、撮像用導光部４ｃに色が付けられてもよい。
【０１６５】
また、表示素子５ｂとして、例えば、ＲＧＢの各発光ダイオードが用いられると、カラー表示が可能になる。
【０１６６】
なお、表示素子５ｂとして、バックライト（不図示）の光を出力する液晶シャッタが用いられる場合、表示素子５ｂと透過部４ａの間（例えば、表示素子５ｂと導光レンズ４ｂの間、または、導光レンズ４ｂと透過部４ａの間）に、カラーフィルタが設けられれば、カラー表示が可能となる。この場合も、ＲＧＢの各カラーフィルタ、または、ＹＣＭの各カラーフィルタが順番に設けられる。
【０１６７】
なお、カラーフィルタを設けるかわりに、導光レンズ４ｂに色が付けられてもよい。
【０１６８】
また、導光レンズ４ｂとして、四角柱のレンズが用いられてもよい。
【０１６９】
この場合、導光レンズ４ｂの側面を、集光レンズ４ａ１にて集光された光を反射して受光素子５ｃに導く光反射部として用いることが可能となる。このため、構成の簡略化を図ることが可能となる。
【０１７０】
また、撮像用導光部４ｃとして、四角柱のレンズが用いられてもよい。
【０１７１】
この場合、撮像用導光部４ｃの側面を、表示素子５ｂから出力された光を反射して透過部４ａに導く反射部として用いることが可能となる。このため、構成の簡略化を図ることが可能となる。
【０１７２】
なお、導光レンズ４ｂおよび撮像用導光部４ｃとして、四角柱のレンズが用いられる場合、例えば、それらのレンズの屈折率が互いに異なるように、それらのレンズが選定される。両者の屈折率の違いにより、光が反射させる。
【０１７３】
また、上記各実施例では、図５に示すように、１つの表示素子５ｂに対し１つの導光レンズ等の光学部材を対応させて構成し、１つの受光素子５ｃに対し１つの撮像用導光部や集光レンズ等の光学部材を対応させて構成した。
【０１７４】
この場合、表示素子５ｂと導光レンズ等の光学部材（導光部）とは１対１で対応し、受光素子５ｃと撮像用導光部や集光レンズ等の光学部材とは１対１で対向する。
【０１７５】
しかしながら、複数の表示素子５ｂに対し１つの導光レンズ等の光学部材を対応させるように構成し、また、複数の受光素子５ｃに対し１つの撮像用導光部等の光学部材を対応させるように構成してもよい。また、表示素子の個数と受光素子の個数は同じ数でもよいし、異なる数でもよい。
【０１７６】
この場合、表示素子５ｂと受光素子５ｃとが隣同士になる箇所が削減されるので、異なる素子同士の光の干渉が少なくなり、また、光学部材等の部品の点数も削減することが可能になる。
【０１７７】
図１８は、４つの表示素子５ｂで１つの表示画素（表示素子群）を構成し、４つの受光素子５ｃで１つの撮像画素（受光素子群）を構成する２×２画素構成を示した説明図である。具体的には、図１８（ａ）は、表示素子５ｂと受光素子５ｃの配置を示す説明図であり、図１８（ｂ）は、図１８（ａ）の一部拡大図である。なお、図１８において、図５に示したものと同一のものには同一符号を付してある。
【０１７８】
図１８に示した表示素子５ｂおよび受光素子５ｃは、例えば、図４に示した走査データ信号スイッチ／駆動回路６および走査制御信号スイッチ／駆動回路７によって適宜駆動される。
【０１７９】
図１９は、２×２画素構成の表示撮像部５の一例の断面図である。なお、図１９において、図９に示したものと同一のものには同一符号を付してある。
【０１８０】
この場合、各導光レンズ４ｂは、自己に対応する１つの表示画素すなわち４つの表示素子５ｂから出力された光を透過部４ａに導く。また、各撮像用導光部４ｃは、集光レンズ４ａ１にて集光された光を、自己に対応する１つの撮像画素すなわち４つの受光素子５ｃに導く。
【図面の簡単な説明】
【０１８１】
【図１】本発明の第１実施例の表示撮像装置を示した概略図である。
【図２】第１実施例の表示撮像装置の断面の一部を示した断面図である。
【図３】表示撮像部５の正面図である。
【図４】信号ライン５ｄを説明するための回路図である。
【図５】画素の一例を示した回路図である。
【図６】表示撮像部５の一例の断面図である。
【図７】透過部４ａの正面図である。
【図８】導光レンズ４ｂの正面図である。
【図９】第２実施例の表示撮像装置の断面の一部を示した断面図である。
【図１０】一体化された撮像用導光部４ｃと導光レンズ４ｂとの正面図である。
【図１１】光入出射角制御レンズ４ｄの正面図である。
【図１２】表示撮像部５と、一体化された撮像用導光部４ｃと導光レンズ４ｂと、光入出射角制御レンズ４ｄとを、一列ずらして重ね合わせた例を示した説明図である。
【図１３】第３実施例の表示撮像装置の断面の一部を示した断面図である。
【図１４】第４実施例の表示撮像装置の断面の一部を示した断面図である。
【図１５】反射部４ｅの正面図である。
【図１６】第５実施例の表示撮像装置の断面の一部を示した断面図である。
【図１７】一体化された撮像用導光部４ｃと反射部４ｅとの正面図である。
【図１８】２×２画素構成の例を示した説明図である。
【図１９】２×２画素構成の表示撮像部５の一例の断面図である。
【図２０】従来の表示撮像装置の断面図である。
【符号の説明】
【０１８２】
１      表示部
２      撮像部
３      電極部
４      光学部材
４ａ    透過部
４ａ１  集光レンズ
４ａｂ  透過部
４ｂ    導光レンズ
４ｃ    撮像用導光部
４ｄ    光入出射角制御レンズ
４ｄ１  屈曲部
４ｅ    反射部
４ｅ１  隙間部材
５      表示撮像部
５１    透明基板
５２    透明基板
５ａ    透明基板
５ａ１  背面
５ａ２  前面
５ｂ    表示素子
５ｂ１  フォトダイオード
５ｂ２  トランジスタ
５ｃ    受光素子
５ｃ１  フォトダイオード
５ｃ２  トランジスタ
５ｄ    信号ライン
５ｄ１  走査データ信号電極
５ｄ２  走査制御信号電極
６      走査データ信号スイッチ／駆動回路
７      走査制御信号スイッチ／駆動回路
【図１】
2007074666.tif 000003
【図２】
2007074666.tif 000004
【図３】
2007074666.tif 000005
【図４】
2007074666.tif 000006
【図５】
2007074666.tif 000007
【図６】
2007074666.tif 000008
【図７】
2007074666.tif 000009
【図８】
2007074666.tif 000010
【図９】
2007074666.tif 000011
【図１０】
2007074666.tif 000012
【図１１】
2007074666.tif 000013
【図１２】
2007074666.tif 000014
【図１３】
2007074666.tif 000015
【図１４】
2007074666.tif 000016
【図１５】
2007074666.tif 000017
【図１６】
2007074666.tif 000018
【図１７】
2007074666.tif 000019
【図１８】
2007074666.tif 000020
【図１９】
2007074666.tif 000021
【図２０】
2007074666.tif 000022