(57)【要約】【課題】視線が一致された状態で相手操作者を表示でき携帯電話の筐体内にも容易に組み込むことができる表示撮像装置を実現する。【解決手段】携帯電話２の筐体３の本体部３ｂに偏光ビームスプリッタ８、液晶パネル１１、ＣＣＤ撮像素子９、及びプロジェクションレンズ１２が格納され、蓋体部３ｃに光導体１３、ホログラムスクリーン１４が格納される。液晶パネル１１に表示された相手操作者の画像は、偏光ビームスプリッタ８を経由してプロジェクションレンズ１２により拡大されてホログラムスクリーン１４へ投影される。ホログラムスクリーン１４は、自操作者Ａの視線Ｓの先に相手操作者の虚像Ｂを生成する。自操作者Ａ側からの光（像）は、ホログラムスクリーン１４により集光され、プロジェクションレンズ１２及び偏光ビームスプリッタ８を投影時とは逆の方向に通ってＣＣＤ撮像素子９によって撮像され、無線通信手段５により相手側の携帯電話へ送信される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自操作者と相手操作者が互いに視線が一致された状態で相手操作者の画像を表示できる表示撮像装置であって、
相手操作者の画像を画面に表示する画像表示手段と、
前記画像表示手段によって表示された画像を拡大して投影するプロジェクション手段と、
前記プロジェクション手段によって投影された相手操作者の画像を、自操作者から虚像として視認可能に表示するホログラムスクリーンと、
前記ホログラムスクリーンによって集光され、前記プロジェクション手段を投影時とは逆の方向に通って形成された自操作者の縮小画像を撮像する撮像手段と、
前記画像表示手段から前記プロジェクション手段へ出射する相手操作者の画像と、前記ホログラムスクリーンから前記プロジェクション手段を通って前記撮像手段へ入射する自操作者の画像を分離する画像分離手段と、を備えることを特徴とする表示撮像装置。
【請求項２】
前記画像表示手段、前記プロジェクション手段、前記ホログラムスクリーン、前記撮像手段、及び前記画像分離手段が、携帯電話の筐体内に格納されていることを特徴とする請求項１に記載の表示撮像装置。
【請求項３】
前記画像表示手段が表示する相手操作者の画像は、前記携帯電話の通信手段によって受信される画像であり、前記撮像手段によって撮像される自操作者の画像は、前記携帯電話の通信手段によって送信されることを特徴とする請求項２に記載の表示撮像装置。
【請求項４】
前記ホログラムスクリーンは、背面を透視することができる透過型であることを特徴とする請求項２又は３に記載の表示撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自操作者と相手操作者が互いに視線が一致された状態で画像を表示できる表示撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、画像と音声を双方向に伝達できる、いわゆるテレビ電話装置が知られており、自操作者と相手操作者の視線が互いに一致された状態で相手操作者の画像が表示される表示撮像装置も知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、携帯電話に設けられる小型のディスプレイとしてホログラム素子を採用することによって、ホログラム素子の背面側に虚像を形成させ、会話のために携帯電話を顔に接近させて使用するときであっても、操作者が容易にディスプレイの画像を見ることができる携帯情報装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２０００−５６２２６号公報
【特許文献２】特開２００１−３０８９９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の表示撮像装置では、自操作者と相手操作者が互いに視線を合わせて会話ができることから、容易に質の高いコミュニケーションを図ることができるという長所を有するが、小型の液晶パネルから出射される相手操作者側の画像を拡大すると共に、自操作者側からの光を集光してＣＣＤ撮像素子へ伝達するための自由曲面プリズムが比較的大型で嵩張るものであることから、当該表示撮像装置を携帯電話の筐体内に組み込むことが容易ではないという問題がある。
【０００５】
一方、特許文献２には、視線が一致した状態で相手操作者側の画像を表示する構成が開示されていない。
【０００６】
そこで、本発明は、自操作者と相手操作者が互いに視線が一致された状態で相手操作者の画像を表示できる表示撮像装置であって、携帯電話の筐体内にも容易に組み込むことができる表示撮像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】
【０００７】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、自操作者と相手操作者が互いに視線が一致された状態で相手操作者の画像を表示できる表示撮像装置であって、相手操作者の画像を画面に表示する画像表示手段と、前記画像表示手段によって表示された画像を拡大して投影するプロジェクション手段と、前記プロジェクション手段によって投影された相手操作者の画像を、自操作者から虚像として視認可能に表示するホログラムスクリーンと、前記ホログラムスクリーンによって集光され、前記プロジェクション手段を投影時とは逆の方向に通って形成された自操作者の縮小画像を撮像する撮像手段と、前記画像表示手段から前記プロジェクション手段へ出射する相手操作者の画像と、前記ホログラムスクリーンから前記プロジェクション手段を通って前記撮像手段へ入射する自操作者の画像を分離する画像分離手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１の表示撮像装置において、前記画像表示手段、前記プロジェクション手段、前記ホログラムスクリーン、前記撮像手段、及び前記画像分離手段が、携帯電話の筐体内に格納されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項２の表示撮像装置において、前記画像表示手段が表示する相手操作者の画像は、前記携帯電話の通信手段によって受信される画像であり、前記撮像手段によって撮像される自操作者の画像は、前記携帯電話の通信手段によって送信されることを特徴とする。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項２又は３の表示撮像装置において、前記ホログラムスクリーンは、背面を透視することができる透過型であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明によれば、ホログラムスクリーンによって相手操作者の画像が虚像として表示されると共に自操作者側からの光が集光されるので、装置全体が嵩張ることがなく、比較的扁平に近い構成とすることができ、自操作者が相手操作者の画像を視線が一致された状態で見ることができると共に携帯電話の筐体内に容易に組み込むことができる。
【００１２】
請求項４の発明によれば、自操作者は、相手操作者を視認可能な上に、ホログラムスクリーンの背面側を見ることができ、それだけ多くの情報を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の一実施形態に係る表示撮像装置について、図１、２を参照して説明する。本実施形態の表示撮像装置１は、図１に示されるように、携帯電話２の筐体３内に組み込まれ、携帯電話２のテレビ電話機能を実現する装置の一部として構成される。筐体３は、中央のヒンジ部分３ａを中心にして折り畳み自在に構成された本体部３ｂと蓋体部３ｃとを有する。
【００１４】
本体部３ｂ内には、マイク４、該マイク４によって集音された音声を送信する無線通信手段５、テンキー等の操作キー（不図示）、及び動作状態を示す種々のランプ（不図示）等が収納され、蓋体部３ｃ内には、無線通信手段５によって受信された音声を出力するスピーカ６が収納されている。なお、無線通信手段５には、本体部３ｂの側面に設けられた端子（不図示）を介してハンズフリーイヤホンマイク７を接続することが可能になっており、自操作者Ａは、ハンズフリーイヤホンマイク７を装着することによって、携帯電話２を自操作者Ａ自身から所定距離だけ離して操作することができる。
【００１５】
本実施形態の表示撮像装置１は、本体部３ｂ内に格納された横長直方形状の偏光ビームスプリッタ８（画像分離手段）と、偏光ビームスプリッタ８の長手側端面に固定されたＣＣＤ撮像素子９（撮像手段）と、偏光ビームスプリッタ８の側面に固定された小型液晶パネル１１（画像表示手段）と、プロジェクションレンズ１２（プロジェクション手段）、及び蓋体部３ｃ内に格納された光導体１３と、ホログラムスクリーン１４を備える。ホログラムスクリーン１４は、薄板状に形成され、蓋体部３ｃを前後に貫通するように開けられた窓孔１５に嵌合して設けられている。
【００１６】
偏光ビームスプリッタ８は、Ｓ偏光Ｌｓを反射層８ａによって反射して進行方向を９０度変更し、Ｐ偏光Ｌｐについては進行方向を変更することなく反射層８ａを通過させるものが採用されている。
【００１７】
小型液晶パネル１１は、図示しないドライバによって画像がフィールドシーケンシャル方式で表示されるもの（例えば、FLC:Ferroelectric Liquid Crystal、OCB:Optically Compensated Birefringence）が適しており、無線通信手段５が受信する相手の携帯電話からの画像（相手操作者の画像情報）を動画として表示する。小型液晶パネル１１は、液晶の偏光方向がＳ偏光Ｌｓのみを出射するものとされる。また、小型液晶パネル１１に代えて、ポリゴンミラーを用いた光走査装置によって画像が生成される表示装置であってもよい。
【００１８】
プロジェクションレンズ１２は、偏光ビームスプリッタ８の端面から出射される画像を拡大して光導体１３へ投影する凸レンズである。なお、本実施形態の携帯電話２では、プロジェクションレンズ１２が本体部３ｂの端部において外方へ向けて光を出射する位置に設けられ、光導体１３が蓋体部３ｃ側に設けられているので、蓋体部３ｃの本体部３ｂに対する開き角度が、図１に示される所定の角度であるときにのみ、プロジェクションレンズ１２から出射された光（画像）が光導体１３の端面に対して略直角に交差して光導体１３内へ進入する。
【００１９】
光導体１３は、アクリル等の透明樹脂により成型されたものであり、プロジェクションレンズ１２から入射した光（画像）を光導体１３の外周面で全反射しつつ前方へ伝達し、プロジェクションレンズ１２の反対側の端面からホログラムスクリーン１４へ向けて所定の角度で出射する。
【００２０】
ホログラムスクリーン１４は、光透過性を有し、観察域が限定されるリップマンホログラムとして作成される。具体的には、ホログラムスクリーン１４は、光導体１３から所定の角度で出射される画像（光）を受けて、図１に示される領域Ｚ内に居る自操作者Ａに対してのみ視認可能なように虚像Ｂ（相手操作者の画像）を生成する。光導体１３からホログラムスクリーン１４に対して出射される光の角度は、ホログラムスクリーン１４の作成過程における参照光の照射角度と同一に設定されている。
【００２１】
また、本実施形態におけるホログラムスクリーン１４は、光導体１３から出射される画像（光）のうち、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の各波長域についてそれぞれ特定の狭い波長域の光のみを反射することによって虚像Ｂを生成し、背面から進入する光ＬＢは波長域に拘わらずに透過する。従って、自操作者Ａは、領域Ｚ内からホログラムスクリーン１４を覗き込むことによって、携帯電話２の後方に実在するシーンを背景として見ながら相手操作者（虚像Ｂ）を視認することができる。例えば、自操作者Ａは、携帯電話２の背後にあるテレビやパソコンの画面をホログラムスクリーン１４を通して見ながら相手操作者Ｂと視線を一致させて会話を行うことができ、それだけより多くの情報を得ることができる。
【００２２】
以上のように、本実施形態におけるホログラムスクリーン１４は、光透過性を有するものであるので、自操作者Ａは、ホログラムスクリーン１４に表示される虚像Ｂ（相手操作者）以外の携帯電話２の背後の実シーンからも情報を得ることができるが、ホログラムスクリーン１４の背面に液晶シャッタ（不図示）を付設することによって、ホログラムスクリーン１４を実質的に光透過性を有する状態と有しない状態とに切替え自在にすることができる。
【００２３】
上記の場合には、例えば、自操作者Ａは、液晶シャッタを閉じてホログラムスクリーン１４を実質的に光不透過の状態とすることによって、携帯電話２の背後のテレビの画面等に気を取られずに相手操作者Ｂとの会話を楽しむことができる。
【００２４】
ここで、本実施形態の表示撮像装置１における像の表示撮像動作について順に説明する。まず、自操作者Ａが携帯電話２の筐体３を開いて図１に示された状態とし、相手との通信を開始すると、無線通信手段５が相手操作者Ｂの画像情報を受信し、ドライバを介して小型液晶パネル１１に相手操作者Ｂの画像が表示される。小型液晶パネル１１に表示された画像は、Ｓ偏光Ｌｓとして出射されて偏光ビームスプリッタ８の反射層８ａによって進行方向を９０度変更され、プロジェクションレンズ１２、及び光導体１３を通ってホログラムスクリーン１４へ投射される。
【００２５】
ホログラムスクリーン１４は、相手操作者の虚像Ｂを生成し、自操作者Ａは、領域Ｚ内からホログラムスクリーン１４を覗き込むことによって視線Ｓの先の所定の奥行き距離に相手操作者の虚像Ｂを見ることができる。このとき、自操作者Ａは、同時にホログラムスクリーン１４の背後のシーンを透視して見ることができる。
【００２６】
一方、自操作者Ａからの光（自操作者Ａの像）は、ホログラムスクリーン１４によって集光されて光導体１３へと出射され、さらにプロジェクションレンズ１２を投影時とは逆の方向に通過して縮小され、偏光ビームスプリッタ８の反射層８ａによって反射されずに通過したＰ偏光Ｌｐの像がＣＣＤ撮像素子９により撮像される。ＣＣＤ撮像素子９によって撮像された自操作者Ａの像は、無線通信手段５により相手の携帯電話へと送信される。従って、自操作者Ａは、視線Ｓの先に相手操作者Ｂを虚像として見ることができ、自操作者Ａの視線Ｓの先にあるホログラムスクリーン１４が自操作者Ａの像を集光するので、相手操作者Ｂ側でも同様に操作者Ｂの視線の先に操作者Ａを視線が一致された状態で見ることができる。
【００２７】
なお、本実施形態では、ＣＣＤ撮像素子９は、ホログラムスクリーン１４に対して焦点距離位置に配置されるが、小型液晶パネル１１は、ホログラムスクリーン１４に対して焦点距離の内側になるように配置されている。ＣＣＤ撮像素子９と小型液晶パネル１１のホログラムスクリーン１４に対する光学上の配置と、自操作者Ａがホログラムスクリーン１４を覗き込んだときに相手操作者の虚像Ｂを見ることができる条件、及び自操作者Ａの像がＣＣＤ撮像素子９によってクリアに撮像されるための条件について、図２（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。
【００２８】
図２（ａ）は、自操作者Ａが相手操作者の虚像Ｂを見るときの光路を示し、図２（ｂ）は、自操作者Ａの像がＣＣＤ撮像素子９によって撮像されるときの光路を示す。小型液晶パネル１１は、図２（ａ）に示されるように、ホログラムスクリーン１４の焦点距離ｄの内側に配置され、自操作者Ａは、ホログラムスクリーン１４のもう一方の側の焦点距離ｄよりも外側からホログラムスクリーン１４を覗くことによって虚像Ｂを見ることができる。
【００２９】
また、ＣＣＤ撮像素子９は、図２（ｂ）に示されるように、ホログラムスクリーン１４の焦点距離ｄの位置に配置され、ホログラムスクリーン１４のもう一方の側の焦点距離ｄよりも外側に居る自操作者Ａの像が、ＣＣＤ撮像素子９の位置において実像として生成されてＣＣＤ撮像素子９によって撮像される。
【００３０】
上記のように、本実施形態では、ホログラムスクリーン１４からの焦点距離ｄに対して内側に配置される小型液晶パネル１１と、ホログラムスクリーン１４からの焦点距離ｄの位置に配置されるＣＣＤ撮像素子９の構成は、偏光ビームスプリッタ８が横長直方形状に形成され、反射層８ａに直近の側面に小型液晶パネル１１が固定され、反射層８ａから離れた端面にＣＣＤ撮像素子９が固定されることによって実現されている。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態に係る表示撮像装置が組み込まれた携帯電話の概略側面図。
【図２】（ａ）は同表示撮像装置におけるホログラムスクリーンと液晶パネルに対する自操作者と相手操作者の虚像の位置関係を示す図、（ｂ）は同表示撮像装置におけるホログラムスクリーンとＣＣＤ撮像素子に対する自操作者の位置関係を示す図。
【符号の説明】
【００３２】
１  表示撮像装置
２  携帯電話
３  筐体
５  無線通信手段（通信手段）
８  偏光ビームスプリッタ（画像分離手段）
９  ＣＣＤ撮像素子（撮像手段）
１１  小型液晶パネル（画像表示手段）
１２  プロジェクションレンズ（プロジェクション手段）
１４  ホログラムスクリーン
Ａ  自操作者
Ｂ  相手操作者（虚像）
Ｓ  視線
【図１】
2009130804.tif 000003
【図２】
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