(57)【要約】【課題】インテグラルイメージング方式における逆立体視の問題を簡単に矯正でき、高解像度と大きな飛び出し距離を両立できる立体テレビ電話装置を提供する。【解決手段】インテグラルイメージング方式の立体像撮影部及び立体像表示部を備えた立体テレビ電話装置であって、立体像撮影部は、自己の姿である第一被写体を、第一レンズ群近傍に凹凸関係をそのままに結像させて、結像させた第一被写体の立体像を撮影し、立体像表示部は、他の立体テレビ電話装置の立体像撮影部により撮影された相手の姿である第二被写体の立体像を、第二レンズ群近傍に、凹凸関係をそのままに表示し、第二レンズ群近傍に表示した第二被写体の立体像を、反射型面対称結像素子の作用により、凹凸関係を反転させて、面対称な位置に表示する。【選択図】図１
2013197933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インテグラルイメージング方式の立体像撮影部及び立体像表示部を備えた立体テレビ電話装置であって、
前記立体像撮影部は、
所定の一平面上に二次元状に配列された複数のレンズからなる第一レンズ群と、
自己の姿である第一被写体を、前記第一レンズ群近傍に、凹凸関係をそのままに結像させて、結像させた前記第一被写体の立体像を撮影する撮影手段と、を有し、
前記立体像表示部は、
所定の一平面上に二次元状に配列された複数のレンズからなる第二レンズ群と、
通信ネットワークを介して相互に通信可能な別の前記立体テレビ電話装置の前記立体像撮影部により撮影された相手の姿である第二被写体の立体像を、前記第二レンズ群近傍に、凹凸関係をそのままに表示する表示手段と、
平板状の光学素子であって、板厚方向に第一光反射面及び前記第一光反射面と直交する第二光反射面を備え、前記第一光反射面及び第二光反射面により構成された単位光学素子を複数備えてなり、前記第二レンズ群近傍に表示された前記第二被写体の立体像から入射した光を、所定の前記単位光学素子内の前記第一光反射面及び前記第二反射面にそれぞれ１回ずつ反射させて、平板面に対し、前記第二レンズ群近傍に表示された前記第二被写体の立体像の位置と面対称な位置に、前記第二レンズ群近傍に表示された前記第二被写体の立体像と凹凸関係が反転した前記第二被写体の立体像を表示する反射型面対称結像素子と、
を備えることを特徴とする立体テレビ電話装置。
【請求項２】
前記立体像撮影部及び前記立体像表示部を中に収める筐体と、
前記筐体の一側面に形成され、前記第一被写体からの光を取り込むとともに前記第二被写体の立体像を表示するための開口と、
前記筐体内の前記開口近傍に、前記反射型面対称結像素子に隣接して配設されたハーフミラーと、
を備え、
前記第一被写体からの光は、前記開口を介して前記ハーフミラーに到達し、前記ハーフミラーにより反射されて前記第一レンズ群近傍に結像し、
前記第二レンズ群近傍に表示された前記第二被写体の立体像からの光は、前記反射型面対称結像素子に２回反射されるともに前記ハーフミラーを透過して前記開口近傍に表示されることを特徴とする請求項１記載の立体テレビ電話装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体像を表示する立体テレビ電話システムに関し、特に、面対称な位置に光を結像させる反射型面対称結像素子を用いた立体テレビ電話システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、立体テレビ電話装置としては、例えば、特許文献１に示すように、多視点方式の撮影及び表示装置からなるものがある。この立体テレビ電話装置は、話者同士の視線を一致させることができ、かつ特殊な眼鏡を使用することなく立体映像を表示する装置であるが、良好な視差映像を視認できる目の位置が限られており、話者が頭を前後左右に動かすと突然立体感が失われる、あるいは連続的な立体映像が観察できないという問題がある。
【０００３】
この点、インテグラルイメージング方式の撮影及び表示装置では、上記問題点が解決されており、特殊な眼鏡を使用することなく連続的な立体映像が観察可能となっている。すなわち、インテグラルイメージング方式の撮影及び表示装置では、観察者が移動したとしても、その位置に応じた立体映像を観察することができる。インテグラル方式の撮影及び表示装置としては、例えば、特許文献２に示すように、複数の単焦点レンズからなるレンズ群と撮像素子を備えた撮影装置と、複数の単焦点レンズからなるレンズ群と画像表示手段とを備えた表示装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−５４３４８号公報
【特許文献２】特開平８−２８９３２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、インテグラルイメージング方式の撮影及び表示装置では、原理上、撮影された物体の凹凸が逆転する（逆立体視）ので、このままでは、観察者は裏返しの立体映像を観察してしまうという問題がある。そのため、従来においては、高度な専用信号処理を行うか、屈折率分布レンズなどを用いるかして凹凸の逆転を元に戻していた。ところが、高度な専用信号処理を行う場合には、リアルタイムでの処理が困難であるという問題、屈折率分布レンズを用いる場合には、屈折率分布レンズによる画像ボケが発生するという問題があった。
【０００６】
また、インテグラルイメージング方式の撮影及び表示装置においては、原理上、立体映像の解像度は撮影／表示スクリーン周辺で最も高く、撮影／表示スクリーンから離れた位置に立体映像を結像させようとすると、急激に解像度が悪化するため、大きな飛び出し距離と高解像度は両立できないという問題があった。
【０００７】
本発明は上記の事情を鑑みてなされたものであり、その課題の一例としては、インテグラルイメージング方式における逆立体視の問題を簡単に矯正でき、高解像度と大きな飛び出し距離を両立できる立体テレビ電話装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を達成するため、請求項１に係る発明は、インテグラルイメージング方式の立体像撮影部及び立体像表示部を備えた立体テレビ電話装置であって、前記立体像撮影部は、所定の一平面上に二次元状に配列された複数のレンズからなる第一レンズ群と、自己の姿である第一被写体を、前記第一レンズ群近傍に、凹凸関係をそのままに結像させて、結像させた前記第一被写体の立体像を撮影する撮影手段と、を有し、前記立体像表示部は、所定の一平面上に二次元状に配列された複数のレンズからなる第二レンズ群と、通信ネットワークを介して相互に通信可能な別の前記立体テレビ電話装置の前記立体像撮影部により撮影された相手の姿である第二被写体の立体像を、前記第二レンズ群近傍に、凹凸関係をそのままに表示する表示手段と、平板状の光学素子であって、板厚方向に第一光反射面及び前記第一光反射面と直交する第二光反射面を備え、前記第一光反射面及び第二光反射面により構成された単位光学素子を複数備えてなり、前記第二レンズ群近傍に表示された前記第二被写体の立体像から入射した光を、所定の前記単位光学素子内の前記第一光反射面及び前記第二反射面にそれぞれ１回ずつ反射させて、平板面に対し、前記第二レンズ群近傍に表示された前記第二被写体の立体像の位置と面対称な位置に、前記第二レンズ群近傍に表示された前記第二被写体の立体像と凹凸関係が反転した前記第二被写体の立体像を表示する反射型面対称結像素子と、を備えることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態に係る立体テレビ電話システムの概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る立体テレビ電話装置の撮影部の概略構成図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る立体テレビ電話装置の表示部の概略構成図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る立体テレビ電話装置に用いられる反射型面対称結像素子の一例の外観図である。
【図５】図４に示す反射型面対称結像素子を構成する直方体材の外観図である。
【図６】図４に示す反射型面対称結像素子を形成する２つのミラーシートの組合せを示す図である。
【図７】図４に示す反射型面対称結像素子を用いた空間映像表示装置の光学系の概略図である。
【図８】図４に示す反射型面対称結像素子において光が２回反射する様子を示す概要図である。
【図９】本発明の実施の形態に係る立体テレビ電話装置に用いられる反射型面対称結像素子の別の一例の外観図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係る立体テレビ電話装置に用いられる反射型面対称結像素子の別の一例の外観図である。
【図１１】本発明の実施の形態に係る立体テレビ電話装置の撮影部の変形例の概略構成図である。
【図１２】本発明の実施の形態に係る立体テレビ電話装置の撮影部の変形例の概略構成図である。
【図１３】図１１または図１２に示す撮影部を有する立体テレビ撮影装置と対になる立体テレビ表示装置の概略構成図である。
【図１４】図１１または図１２に示す撮影部を有する立体テレビ撮影装置と対になる立体テレビ表示装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【００１１】
図１は、本発明の実施の形態に係る立体テレビ電話システム１００を側面方向から見た場合の概略構成図である。立体テレビ電話システム１００は、インテグラルイメージング方式を用いて立体像を表示するテレビ電話システムであり、話者は特殊なメガネを用いることなく相手話者の立体映像を見ることができる。詳しくは、立体テレビ電話システム１００は、図１に示すように、話者Ａが利用する立体テレビ電話装置１と、話者Ｂが利用する立体テレビ電話装置２と、立体テレビ電話装置１と立体テレビ電話装置２とを相互に通信可能とする通信ネットワーク３と、を備え、話者Ａと話者Ｂは相手の姿映像を見ながら会話をすることができるようになっている。なお、立体テレビ電話装置１と立体テレビ電話装置２は、同一構成及び作用を有するので、以下においては、立体テレビ電話装置１の構成及び作用についてのみ詳細に説明する。また、立体テレビ電話装置１と立体テレビ電話装置２は、当然のこととして、音声伝達に関する機能及び装置（例えば、マイクロホン、スピーカなど）を有しているが、以下においては、映像に関する構成及び作用についてのみ説明する。
【００１２】
立体テレビ電話装置１は、図２及び図３に示すように、その筐体Ｈ内に、話者Ａの上半身姿を撮影する撮影部１１と、話者Ｂの上半身姿の立体映像を表示する表示部１２と、を具備する構成である。ここで、図２は、図１に示す立体テレビ電話装置１の撮影部１１を側面方向から見た場合の概略構成図、図３は、図１に示す立体テレビ電話装置１の表示部１２を側面方向から見た場合の概略構成図である。
【００１３】
なお、立体テレビ電話装置１の撮影部１１により撮影される、話者Ａの上半身姿の立体映像ＰＡ１は、通信ネットワーク３を介して、立体テレビ電話装置２に送信され、立体テレビ電話装置２の表示部１２により立体映像ＰＡ２として表示される。また、立体テレビ電話装置１の表示部１２により表示される、話者Ｂの上半身姿の立体映像ＰＢ２は、立体テレビ電話装置２の撮影部１１により立体映像ＰＢ１として撮影されたものであり、通信ネットワーク３を介して、立体テレビ電話装置１が受信したものである。
【００１４】
また、立体テレビ電話装置１の前面（話者Ａと対向する面）には開口部１１１が形成されており、話者Ａの上半身姿の立体映像はこの開口部１１１を介して撮影部１１に取り込まれ、また、話者Ｂの上半身姿の立体映像は、この開口部１１１近傍に表示される。
【００１５】
撮影部１１は、図２に示すように、ハーフミラー１０１、像位置調整用凸レンズ１０３、全反射ミラー１０４、凸レンズ群１０５、撮影用拡散スクリーン１０６、及びインテグラルイメージ方式の撮影装置１０７と、を備える。
【００１６】
ハーフミラー１０１は、話者Ａの視線位置に合わせて、開口部１１１近傍に、話者Ａの視線方向に対して下向きに４５度傾斜して配置されている。また、ハーフミラーの下方位置には、像位置調整用凸レンズ１０３が配置されており、さらに像位置調整用凸レンズ１０３の下方には、全反射ミラー１０４が配置されている。また、像位置調整用凸レンズ１０３による結像位置には、一平面（床面に垂直な一平面）上に複数の微小な凸レンズ１０５ａを二次元状に配列した凸レンズ群１０５が配置され、凸レンズ群１０５の焦点位置には撮影用拡散スクリーン１０６が配置されている。そして、撮影用拡散スクリーン１０６の後方には、撮影用拡散スクリーン１０６を撮影する撮影装置１０７が配置されている。
【００１７】
一方、表示部１２は、図３に示すように、反射型面対称結像素子１０２、インテグラルイメージ方式の表示装置１０８、表示用拡散スクリーン１０９、及び凸レンズ群１１０を備える。
【００１８】
反射型面対称結像素子１０２は、ハーフミラー１０１に隣接して（図１参照）、配置されている。すなわち、反射型面対称結像素子１０２は、話者Ａの視線位置に合わせて、開口部１１１近傍に、話者Ａの視線方向に対して下向きに４５度傾斜して配置されている。
【００１９】
ここで、反射型面対称結像素子１０２は、平面板状に形成されている光学素子であり、その素子の一方側に置かれた被投影物である物体の像を素子の反対側の面対称となる位置に結像させる。本実施の形態では、一例として、本出願人が、国際公開第ＷＯ２００９／１３６５７８号パンフレットに開示した光学素子を採用する。
【００２０】
図４〜図６は、反射型面対称結像素子１０２の構成を示す図である。図４は反射型面対称結像素子１０２の外観図、図５は反射型面対称結像素子１０２を構成する直方体材２０の外観図、図６は反射型面対称結像素子１０２を形成する２つのミラーシート２１、２２の組合せを示す外観図である。
【００２１】
反射型面対称結像素子１０２は、図４及び図６に示すように、各々が多数の棒状の直方体材２０を並列に密着させることにより形成された２つのミラーシート２１、２２を有する。
【００２２】
直方体材２０は、図５に示すように、長手部材であり、長手方向に垂直な方向、すなわち、短手方向の四角形の断面の一辺が数百μｍ前後の透明なアクリルに代表されるプラスチックまたはガラスの棒からなる。長さは投影する画像の大きさによって変化するが、数十ｍｍ程度である。なお、長手方向に伸長した４面のうちの３面は光の透過または反射に使用する面であるため、滑らかな状態とする。直方体材２０はミラーシート２１、２２各々で数百本程度用いられる。
【００２３】
図５に示すように、直方体材２０の長手方向に伸長した１面には光反射膜２３が形成され、それにより光反射面２３となっている。光反射膜２３はアルミや銀の蒸着あるいはスパッタなどによって形成される。
【００２４】
このような複数の直方体材２０について、１つの直方体材２０の光反射面２３を形成した面とは反対側の対向面２４と別の直方体材２０の光反射面２３を密着させてミラーシート２１、２２が形成される。ミラーシート２１、２２は、図６に示すように、直方体材２０の並列方向が交差するようにいずれか一方を９０度回転させた状態で貼り合わせられ、それによって、反射型面対称結像素子１０２が形成される。ミラーシート２１の各直方体材２０とミラーシート２２の各直方体材２０とが交差する部分が微小ミラーユニット（単位光学素子）を構成し、各微小ミラーユニットのミラーシート２１の光反射面２３が第１光反射面となり、ミラーシート２２の光反射面２３が第２光反射面となる。
【００２５】
かかる反射型面対称結像素子１０２を用いた空間映像表示装置においては、図７に示すように、物体（ディスプレイ部）１０が反射型面対称結像素子１０２の一方の面側に配置され、反射型面対称結像素子１０２には物体１０からの光が斜めに入射するようになっている。反射型面対称結像素子１０２の他方の面側には観察者の目Ｅが位置し、反射型面対称結像素子１０２について物体１０と面対称となる空間位置に実像３０、すなわち空間映像３０が形成される。なお、図７における反射型面対称結像素子１０２の両端部である下端Ａ、上端Ａ’は、図４の反射型面対称結像素子１０４の対向角Ａ、Ａ’に対応している。
【００２６】
より詳しくは、図８に示すように、物体１０からの光は矢印Ｙ１の方向でミラーシート２２の光反射面２３（第２光反射面）に反射し、その反射光は矢印Ｙ２の方向でミラーシート２１の光反射面２３（第１光反射面）に反射し、その反射光は矢印Ｙ３の方向で観察者に向けて進むので、反射型面対称結像素子１０２の各光反射面２３でそれぞれ１回、つまり２回反射して鏡映像を作り出すようになっている。
【００２７】
なお、反射型面対称結像素子の構成は、図４〜図８に示した長手部材である直方体材を用いて２つのミラーシートを形成する構成に限定されるものではなく、物体からの光を光学素子に対して面対称な位置に実像として結像させる光学素子であれば、いずれの構成でもよい。
【００２８】
例えば、特開２００８−１５８１１４号公報（図４、図７）に開示された反射型面対称結像素子の構成でもよい。図９は、このような反射型面対称結像素子１０２Ａの外観斜視図である。より詳しくは、反射型面対称結像素子１０２Ａは、所定の基盤５１を厚み方向に貫通させた複数の穴５２を備え、各穴５２の内壁に直交する２つの鏡面要素５４ａ及び５４ｂから構成される単位光学素子５３を形成したものであって、その穴を通じて基盤５１の一方の面方向から他方の面方向へ光が透過する際に、２つの鏡面要素５４ａ及び５４ｂでそれぞれ１回ずつ反射させるようにしてもよい。また、図１０に示すように、所定の基盤５１の厚み方向に突出する透明な筒状体５５を碁盤目上に多数形成し、各筒状体５５の内壁面のうち、直交する２つを鏡面要素５４ａ、５４ｂとした反射型面対称結像素子１０２Ｂとしてもよい。
【００２９】
図３に戻り、この反射型面対称結像素子１０２の上方には、一平面（床面に平行な一平面）上に複数の微小な凸レンズ１１０ａを二次元状に配列した凸レンズ群１１０が配置され、凸レンズ群１１０の焦点位置には表示用拡散スクリーン１０９が配置されている。さらに、表示用拡散スクリーン１０９の上方には、表示装置１０８として映像プロジェクターが配置されている。
【００３０】
このような構成のもと、話者Ａの上半身から放射された光は、まず、ハーフミラー１０１で反射され、次いで、像位置調整用凸レンズ１０３に入射して集光され、全反射ミラー１０４で反射された後に凸レンズ群１０５近傍に話者Ａの立体映像ＰＡ１として結像し、撮影用拡散スクリーン１０６上に凸レンズ１０５ａと同数の複数の微小な像を結像する。そして、この撮影用拡散スクリーン１０６上に結像された複数の微小な像群は、撮影装置１０７により撮影され、映像データとして、立体テレビ電話装置２に送信される。すなわち、本実施の形態では、話者Ａの立体映像ＰＡ１は、話者Ａの前後方向（奥行き方向）の凹凸関係をそのままにして、撮影装置１０７に取り込まれる。
【００３１】
一方、同様にして、立体テレビ電話装置２に撮影された話者Ｂの映像データは、立体テレビ電話装置１の表示装置１０８において光に変換されて、表示用拡散スクリーン１０９上に複数の微小な像群として投影される。なお、立体テレビ電話装置２に撮影された話者Ｂの映像データとは、詳しくは、立体テレビ電話装置２の撮影部１１により撮影された話者Ｂの立体映像ＰＢ１の映像データである。
【００３２】
次に、複数の微小な像それぞれの光が、対応する凸レンズ群１１０に入射し、凸レンズ群１１０近傍に話者Ｂの立体映像ＰＢ２として結像される。すなわち、本実施の形態では、話者Ｂの立体映像ＰＢ２は、立体テレビ電話装置２の撮影部１１により撮影された話者Ｂの立体映像ＰＢ１の前後方向（奥行き方向）の凹凸関係をそのままに表示される。そのため、下方（話者Ａの観察方向）から話者Ｂの立体映像ＰＢ２を観察すると、凹凸関係が反転した話者Ｂの立体像が観察される。
【００３３】
次に、凸レンズ群１１０近傍に表示された話者Ｂの立体映像ＰＢ２は、反射型面対称結像素子１０２によって、立体映像ＰＢ２が表示された位置と反射型面対称結像素子１０２に対して面対称な位置である開口部１１１近傍に、立体映像ＰＢ３として再結像される。すなわち、凸レンズ群１１０近傍に表示された話者Ｂの立体映像ＰＢ２からの光は、反射型面対称結像素子１０２のミラーシート２１の光反射面２３及びミラーシート２２の光反射面２３にそれぞれ１回ずつ反射した後、ハーフミラー１０１を透過して、面対称位置に結像される。
【００３４】
ここで、立体映像ＰＢ２とＰＢ３は、前後方向（奥行き方向）の凹凸関係が反転している。これは、本出願人が、特開２０１１−８１３０９で開示したように、反射型面対称結像素子１０２は、被投影物である物体の凹凸関係を反転させた実像を形成する機能があるためである。
【００３５】
したがって、話者Ａは、開口部１１１近傍において、前後方向（奥行き方向）の凹凸関係が復元された話者Ｂの立体映像、つまり話者Ｂの実体そのままの凹凸関係を有する立体像を観察することができる。そして、この立体映像ＰＢ３は、スクリーン近傍に表示された立体映像ＰＢ２と異なり、周りに何もない空間上に表示される立体像なので、観察者に大きな飛び出し感（奥行き感）を与えることができる。
【００３６】
このように本実施の形態では、従来のように、高度な専用信号処理及び屈折率分布レンズを用いることなく、反射型面対称結像素子１０２を、インテグラルイメージング方式の表示装置が表示する立体映像の位置と話者の間に介在させるだけで、凹凸関係が復元された立体映像を表示することができるので、簡単な構成にて逆立体視の問題を解決することができる。
【００３７】
すなわち、本実施の形態では、インテグラルイメージング方式の撮影装置及び表示装置が有する欠点（逆立体視）と、反射型面対称結像素子１０２が有する欠点（被投影物の凹凸関係を反転させた実像を形成する）を組み合わせることにより、お互いの欠点が改善され、立体映像の奥行きが正しく表示されるようになっている。
【００３８】
また、反射型面対称結像素子１０２を用いることにより、インテグラルイメージング方式の表示装置が表示した立体映像の位置を、所望の面対称位置に移動させることができるので、比較対象物のない空間上に立体映像を表示でき、以て大きな飛び出しと高解像度を両立させることができる。
【００３９】
なお、本実施の形態においては、表示される立体映像の大きさ及び表示される立体映像の奥行きの観点から、話者Ａから像位置調整用凸レンズ１０３までの距離ａと像位置調整用凸レンズ１０３から撮影用拡散スクリーン１０６までの距離ｂとの比を１：１〜３：１に設定することが好ましい（ｂ／ａの値を１に近づければ、表示される立体映像の大きさ及び表示される立体映像の奥行きは現実に近づくが、立体テレビ電話装置１が大型化してしまう。一方、ｂ／ａの値を０に近づければ、立体テレビ電話装置１を小型化できるが、表示される立体映像の大きさは小さくなり、奥行き感も失われる）。
【００４０】
また、本実施の形態では、撮影部１１及び表示部１２の光軸中心をそれぞれ撮影範囲及び表示範囲の上方の１／４〜１／２の間に設定することにより、話者Ａと話者Ｂの視線位置を一致させやすくしている。
【００４１】
なお、図１〜図３に示した光学部品の配置位置、像位置調整用凸レンズ１０３の焦点距離及び像倍率は、その利用方法に応じて最適な値に適宜調整可能である。
【００４２】
また、本実施の形態では、像位置調整用凸レンズ１０３として両凸の単レンズを用いたが、これに限定されず、複合レンズやシート状のフレネルレンズでもよい。
【００４３】
さらに上記実施の形態では、インテグラルイメージ方式の表示装置１０８としてビデオプロジェクターを用い、表示用拡散スクリーン１０９及び凸レンズ群１１０を用いる構成について説明したが、これに限定されず、スクリーン位置にフラットパネルディスプレイを用いたインテグラルイメージ方式の表示装置でもよい。
【００４４】
また、本実施の形態では、表示部に反射型面対称結像素子１０２を用いて、話者Ａ及びＢの立体映像を凹凸反転させたが、これとは別に、撮影部に反射型面対称結像素子１０２を用いて、話者Ａ及びＢの凹凸反転させた立体映像を撮影するようにしてもよい。この場合には、表示部に反射型面対称結像素子１０２を用いる場合と比較して、表示される立体映像の飛び出し感は小さくなるが、本実施の形態と同様に、表示された立体像の逆立体視の問題は解消される。
【００４５】
図１１及び図１２に、撮影部に反射型面対称結像素子１０２を用いた場合の一構成を示す。図１１は、立体テレビ電話装置１Ａの撮影部１１Ａを側面方向から見た場合の概略構成図であり、反射型面対称結像素子１０２を像位置調整用凸レンズ１０３と撮影装置１０７の間に配置した場合の構成である。また、図１２は、立体テレビ電話装置１Ｂの撮影部１１Ｂを側面方向から見た場合の概略構成図であり、反射型面対称結像素子１０２を話者Ａと撮影装置１０７の間に配置した場合の構成である。なお、図１１及び図１２においては、撮影部のみ表示し、表示部は省略している。
【００４６】
詳しくは、図１１において、話者Ａから放射された光は、像位置調整用凸レンズ１０３に入射して集光され、所定位置近傍に話者Ａの立体映像ＰＡ１として結像する。次に、所定位置近傍に表示された話者Ａの立体映像ＰＡ１は、反射型面対称結像素子１０２によって、立体映像ＰＡ１が表示された位置と反射型面対称結像素子１０２に対して面対称な位置である凸レンズ群１０５近傍に、立体映像ＰＡ３として再結像され、撮影用拡散スクリーン１０６上に凸レンズ１０５ａと同数の複数の微小な像を結像する。ここで、立体映像ＰＡ１とＰＡ３は、話者Ａの前後方向（奥行き方向）の凹凸関係が反転している。そして、この撮影用拡散スクリーン１０６上に結像された複数の微小な像群は、撮影装置１０７により撮影され、映像データとして、立体テレビ電話装置２Ａに送信される。すなわち、本変形例では、話者Ａの立体映像ＰＡ３は、話者Ａの前後方向（奥行き方向）の凹凸関係を反転させて、撮影装置１０７に取り込まれる。
【００４７】
また、図１２において、話者Ａから放射された光は、反射型面対称結像素子１０２によって、話者Ａの位置と反射型面対称結像素子１０２に対して面対称な位置である凸レンズ群１０５近傍に、立体映像ＰＡ３として再結像され、撮影用拡散スクリーン１０６上に凸レンズ１０５ａと同数の複数の微小な像を結像する。ここで、話者Ａと話者Ａの立体映像ＰＡ３は、話者Ａ（実体）と前後方向（奥行き方向）の凹凸関係が反転している。そして、この撮影用拡散スクリーン１０６上に結像された複数の微小な像群は、撮影装置１０７により撮影され、映像データとして、立体テレビ電話装置２に送信される。すなわち、本変形例の場合も、話者Ａの立体映像ＰＡ３は、話者Ａの前後方向（奥行き方向）の凹凸関係を反転させて、撮影装置１０７に取り込まれる。なお、図１２は、話者Ａの立体映像を等身大で撮影する構成であり、正確な奥行きを持った立体映像を表示することが可能となる。
【００４８】
この結果、立体テレビ電話装置１Ａの撮影部１１Ａや立体テレビ電話装置１Ｂの撮影部１１Ｂにより撮影された話者Ａの立体映像は、前後方向（奥行き方向）の凹凸関係が反転した立体映像となるので、通信先の立体テレビ電話装置２Ａの表示部１２Ａや立体テレビ電話装置２Ｂの表示部１２Ｂが話者Ａの立体映像を表示する場合には、送信された映像データの凹凸関係をそのままに表示すれば、話者は、実体そのままの凹凸関係を有する立体像を観察することができる。
【００４９】
また、図１１及び図１２に示したように、反射型面対称結像素子１０２を用いた撮影部１１Ａ及び１１Ｂは、立体テレビ電話装置として用いるほか、撮影機能だけを有した立体テレビ撮影装置として用いることも可能である。すなわち、この場合には、立体テレビ撮影装置は、撮影部１１Ａのみを有する構成である（表示部１２Ａは有しない）。そして、撮影部１１Ａ及び１１Ｂを立体テレビ撮影装置として用いる場合には、撮影側で立体映像の凹凸反転を行っているので、その対となる、立体テレビ表示装置では、送信された映像データの凹凸関係をそのままに表示すればよく、立体テレビ表示装置を簡単な構成とすることができる。
【００５０】
図１３及び図１４は、このような立体テレビ表示装置２Ｃ及び２Ｄの概略構成図である。立体テレビ表示装置２Ｃは、ビデオプロジェクターを用いた、インテグラルイメージ方式の表示装置であり、立体テレビ表示装置２Ｄは、フラットパネルディスプレイを用いた、インテグラルイメージ方式の表示装置である。
【００５１】
このように反射型面対称結像素子１０２を用いた撮影部１１Ａ及び１１Ｂを有する立体テレビ撮影装置を採用する場合には、この立体テレビ撮影装置から映像データを受信する立体テレビ表示装置の構成を簡単にすることができるので、立体テレビ表示装置の小型化が容易である。
【００５２】
以上に述べた実施の形態によれば、インテグラルイメージング方式の立体像撮影部（例えば、撮影部１１）及び立体像表示部（例えば、表示部１２）を備えた立体テレビ電話装置（例えば、立体テレビ電話装置１）であって、前記立体像撮影部は、所定の一平面上に二次元状に配列された複数のレンズ（例えば、凸レンズ１０５ａ）からなる第一レンズ群（例えば、凸レンズ群１０５）と、自己（例えば、話者Ａ）の姿である第一被写体（例えば、話者Ａの上半身姿）を、前記第一レンズ群近傍に、凹凸関係をそのままに結像させて、結像させた前記第一被写体の立体像を撮影する撮影手段（例えば、撮影装置１０７）と、を有し、前記立体像表示部は、所定の一平面上に二次元状に配列された複数のレンズ（例えば、凸レンズ群１１０ａ）からなる第二レンズ群（例えば、凸レンズ群１１０）と、通信ネットワーク（例えば、通信ネットワーク３）を介して相互に通信可能な別の前記立体テレビ電話装置（例えば、立体テレビ電話装置２）の前記立体像撮影部により撮影された相手（例えば、話者Ｂ）の姿である第二被写体（例えば、話者Ｂの上半身姿）の立体像を、前記第二レンズ群近傍に、凹凸関係をそのままに表示する表示手段（例えば、表示装置１０８）と、平板状の光学素子であって、板厚方向に第一光反射面（例えば、光反射面２３、鏡面要素５４ａ）及び前記第一光反射面と直交する第二光反射面（例えば、光反射面２３、鏡面要素５４ｂ）を備え、前記第一光反射面及び第二光反射面により構成された単位光学素子を複数備えてなり、前記第二レンズ群近傍に表示された前記第二被写体の立体像から入射した光を、所定の前記単位光学素子内の前記第一光反射面及び前記第二反射面にそれぞれ１回ずつ反射させて、平板面に対し、前記第二レンズ群近傍に表示された前記第二被写体の立体像の位置と面対称な位置に、前記第二レンズ群近傍に表示された前記第二被写体の立体像と凹凸関係が反転した前記第二被写体の立体像を表示する反射型面対称結像素子（例えば、反射型面対称結像素子１０２、１０２Ａ、１０２Ｂ）と、を備えることを基本的構成とする。
【００５３】
このような構成によれば、反射型面対称結像素子を用いることにより、インテグラルイメージング方式に起因する立体像の凹凸反転を元に戻せるとともに、背景対象物のない空間位置に立体像を表示できるので、インテグラルイメージング方式における逆立体視の問題を簡単に矯正でき、高解像度と大きな飛び出し距離を両立できる立体テレビ電話装置を提供することができる。
【００５４】
また、上記基本的構成において、前記立体像撮影部及び前記立体像表示部を中に収める筐体（筐体Ｈ）と、前記筐体の一側面に形成され、前記第一被写体からの光を取り込むとともに前記第二被写体の立体像を表示するための開口（例えば、開口１１１）と、前記筐体内の前記開口近傍に、前記反射型面対称結像素子に隣接して配設されたハーフミラー（例えば、ハーフミラー１０１）と、を備え、前記第一被写体からの光は、前記開口を介して前記ハーフミラーに到達し、前記ハーフミラーにより反射されて前記第一レンズ群近傍に結像し、前記第二レンズ群近傍に表示された前記第二被写体の立体像からの光は、前記反射型面対称結像素子に２回反射されるともに前記ハーフミラーを透過して前記開口近傍に表示されることが好ましい。
【００５５】
この場合には、開口近傍に相手姿の立体像が表示されるので、話者同士の視線を一致させることができる。
【００５６】
なお、表示される立体像に大きな飛び出し距離を要求しないのであれば、上記基本的構成とは異なる以下のような構成としてもよい。すなわち、インテグラルイメージング方式の立体像撮影部（例えば、撮影部１１Ａ、１１Ｂ）及び立体像表示部（例えば、表示部１２Ａ、１２Ｂ）を備えた立体テレビ電話装置（例えば、立体テレビ電話装置１Ａ、１Ｂ）であって、前記立体像撮影部は、自己（例えば、話者Ａ）の姿である第一被写体（例えば、話者Ａの上半身姿）を、所定位置に、凹凸関係をそのままに結像させる結像手段（例えば、像位置調整用凸レンズ１０３）と、所定の一平面上に二次元状に配列された複数のレンズ（例えば、凸レンズ１０５ａ）からなる第一レンズ群（例えば、凸レンズ群１０５）と、平板状の光学素子であって、板厚方向に第一光反射面（例えば、光反射面２３、鏡面要素５４ａ）及び前記第一光反射面と直交する第二光反射面（例えば、光反射面２３、鏡面要素５４ｂ）を備え、前記第一光反射面及び第二光反射面により構成された単位光学素子を複数備えてなり、前記所定位置に表示された前記第一被写体の立体像から入射した光を、所定の前記単位光学素子内の前記第一光反射面及び前記第二反射面にそれぞれ１回ずつ反射させて、平板面に対し、前記所定位置に表示された前記第一被写体の立体像の位置と面対称な位置である前記第一レンズ群近傍に、前記所定位置に表示された前記第一被写体の立体像と凹凸関係が反転した前記第一被写体の立体像を表示する反射型面対称結像素子（例えば、反射型面対称結像素子１０２、１０２Ａ、１０２Ｂ）と、前記第一レンズ群近傍に表示された前記第一被写体の立体像を撮影する撮影手段（例えば、撮影装置１０７）と、を有し、前記立体像表示部は、所定の一平面上に二次元状に配列された複数のレンズ（例えば、凸レンズ群１１０ａ）からなる第二レンズ群（例えば、凸レンズ群１１０）と、通信ネットワーク（例えば、通信ネットワーク３）を介して相互に通信可能な別の前記立体テレビ電話装置（例えば、立体テレビ電話装置２Ａ、２Ｂ）の前記立体像撮影部により撮影された相手（例えば、話者Ｂ）の姿である第二被写体（例えば、話者Ｂの上半身姿）の立体像を、前記第二レンズ群近傍に、凹凸関係をそのままに表示する表示手段（例えば、表示装置１０８）と、を備える変形例としてもよい。
【００５７】
この変形例によれば、上記基本的構成と同様に、反射型面対称結像素子を用いることにより、インテグラルイメージング方式に起因する立体像の凹凸反転を元に戻せるので、インテグラルイメージング方式における逆立体視の問題を簡単に矯正することができる。なお、結像手段を不要な構成としてもよい。この場合には、第一被写体が直接、反射型面対称結像素子の作用により、前記第一レンズ群近傍に表示されることとなる。
【００５８】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は、上述した実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、本発明の実施の形態に対して種々の変形や変更を施すことができ、そのような変形や変更を伴うものもまた、本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００５９】
１，１Ａ，１Ｂ，２，２Ａ，２Ｂ  立体テレビ電話装置
３  通信ネットワーク
１０  物体（ディスプレイ部）
１１，１１Ａ，１１Ｂ  撮影部
１２，１２Ａ，１２Ｂ  表示部
３０  実像（空間映像）
２０  直方体材
２１，２２  ミラーシート
２３  光反射面（光反射膜）
５３  単位光学素子
５４ａ，５４ｂ  鏡面要素
１００  立体テレビ電話システム
１０１  ハーフミラー
１０２，１０２Ａ，１０２Ｂ  反射型面対称結像素子
１０３  像位置調整用凸レンズ
１０４  全反射ミラー
１０５，１１０  凸レンズ群
１０６  撮影用拡散スクリーン
１０７  撮影装置
１０８  表示装置
１０９  表示用拡散スクリーン
１１１  開口部
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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