DE69118011T2

DE69118011T2 - Bildaufzeichnungs- und Aufnahmegerät

Info

Publication number: DE69118011T2
Application number: DE69118011T
Authority: DE
Inventors: Yoshiharu Kobayashi; Yoshikazu Satoh; Yasushi Tanigaki
Original assignee: Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1990-04-27
Filing date: 1991-04-22
Publication date: 1996-10-02
Anticipated expiration: 2011-04-23
Also published as: JPH0411484A; US5406323A; EP0454245A2; EP0454245A3; DE69118011D1; EP0454245B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Bildwiedergabe- und aufnahmegerät mit einem Bildaufnahmeabschnitt, einem Wiedergabeabschnitt und einem teildurchlässigen Spiegel.
Solch ein Gerät, das beispielsweise zur Verwendung in einem Bildtelefon (sogenanntes Videophon) verwendet werden kann, ist in mehreren Varianten bekannt.
In einem der herkömmlichen Bildwiedergabe- und -aufnahmegeräte 10, in Fig. 7 abgebildet, sind ein Bildschirm mit einer Kathodenstrahlröhre (CRT) 11 zur Wiedergabe eines von einem ersten Benutzer empfangenen Bildes und ein Bildaufnahmeabschnitt 12 zum Aufnehmen eines Bildes eines sich vor dem Gerät befindenden zweiten Benutzers nebeneinander in einer vorderen Fläche des Gerätekörpers aufgestellt. Dieses Gerät hat den Nachteil, daß, da eine Blicklinie des zweiten Benutzers nicht auf den Bildaufnahmeabschnitt 12, sondern auf den CRT-Bildschirm 11 gerichtet ist, kein Blickkontakt zwischen den beiden Benutzern vorhanden ist.
Um diesen Nachteil zu vermeiden, schlägt die einstweilige japanische Patentveröffentlichung JP-A-62269128 vor, eine halbdurchlässigen Spiegel in dem Gerät schräg anzuordnen. Ein auf einer an einem unteren Teil des Geräts angeordneten Kathodenstrahlröhre wiedergegebenes Bild wird von dem halbdurchlässigen Spiegel nach vorn reflektiert, während ein Bild eines sich vor dem Gerät befindenden Benutzers über den halbdurchlässigen Spiegel von einer an einem hinteren Teil des Geräts angeordneten Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommen wird. Dieses herkömmliche Gerät hat jedoch den Nachteil, daß es einen unnatürlichen Eindruck gibt, weil das auf der Kathodenstrahiröhre wiedergegebene Bild im Inneren des Geräts zu sehen ist.
Fig. 8 zeigt ein Bildwiedergabe- und aufnahmegerät 20, das in dieser Hinsicht verbessert ist. Dieses Gerät umfaßt einen geneigten halbdurchlässigen Spiegel 22, der hinter einer durchsichtigen Frontbeglasung 21 angeordnet ist, eine Flüssigkristall-Wiedergabeeinrichtung 23 an einem Ort unter dem halbdurchlässigen Spiegel und eine Bildaufnahmeeinrichtung 24 an einem Ort hinter dem zentralen Abschnitt des halbdurchlässigen Spiegeis. Die Wiedergabeeinrichtung 23 umfaßt ein zwischen einem Paar Polarisationspiatten 25 und 26 liegendes Flüssigkristallanzeigeelement 27, das auf Basis eines empfangenen Bildsignals angesteuert wird, und eine Hintergrund-Beleuchtung 28.
Das Bildwiedergabe- und -aufnahmegerät 20 hat noch immer den Nachteil eines unnatürlichen Eindrucks der Wiedergabe, weil das Bild auf der Wiedergabeeinrichtung 23 an einem hinsichtlich des halbdurchlässigen Spiegels 22 symmetrischen Ort, das heißt, an einem Ort weit hinter dem halbdurchlässigen Spiegel gesehen wird. Weiterhin wird das von der Hintergrund-Beleuchtung 28 stammende Beleuchtungslicht am Inneren des Geräts diffus reflektiert, so daß eine erhebliche Menge des Beleuchtungslichtes in die Bildaufnahmeeinrichtung 24 gelangen kann. Dieses Steulicht mischt sich mit dem von dem Subjekt vor dem Gerät stammenden Licht, so daß dieses Subjekt nicht ausreichend aufgenommen wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bildwiedergabe- und - aufnahmegerät zu schaffen, in dem ein Bild auf natürliche Weise wiedergegeben werden kann.
Weiterhin ist eine andere Aufgabe dieser Erfindung, ein Bildwiedergabeund -aufnahmegerät zu schaffen, in dem ein Subjekt ausgezeichnet aufgenommen werden kann, ohne durch das Licht aus einer Wiedergabeeinrichtung beeinflußt zu werden. Ein erfindungsgemäßes Bildwiedergabe- und aufnahmegerät mit einem Bildaufnahmeabschnitt, einem Wiedergabeabschnitt und einem teildurchlässigen Spiegel, ist dadurch gekennzeichnet,
daß der Wiedergabeabschnitt ein Flüssigkristallanzeigeelement der Art umfaßt, die von ihrer Rückseite durch Licht aus einer Lichtquelle beleuchtet wird; daß das Flüssigkristallanzeigeelement sich an einem vorderen Teil des Geräts befindet;
daß der teildurchlässige Spiegel an einem Ort hinter dem Flüssigkristallanzeigeelement von dem genannten Flüssigkristallanzeigeelement aus rückwärts gerichtet in Lichtwegen zwischen der genannten Lichtquelle und dem genannten Flüssigkristall anzeigeelement bzw. zwischen dem Bildaufnahmeabschnitt und dem genannten Flüssigkristall-Wiedergabeabschnitt angeordnet ist.
Da das Bild an der Vorderseite des Geräts wiedergegeben wird, hat dieses Bild ein natürliches Aussehen.
Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Geräts ist dadurch gekennzeichnet, daß ein optischer Verschluß, der verhindern soll, daß ein von der genannten Lichtquelle erzeugtes Lichtstrahlenbündel den genannten teildurchlässigen Spiegel erreicht, im Lichtweg zwischen der genannten Lichtquelle und dem teildurchlässigen Spiegel in der Nähe der genannten Lichtquelle angeordnet ist.
Durch eine Steuereinheit kann der optische Verschluß in einen lichtsperrenden Zustand gebracht werden, wenn der Bildaufnahmeabschnitt sich im Betriebszustand befindet, so daß Licht aus der Lichtquelle sich nicht mit dem von dem Bildaufnahmeabschnitt aufgenommenen Licht mischen kann.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 einen Querschnitt der ersten Ausführungsform des erfindungs gemäßen Bildwiedergabe- und -aufnahmegeräts;
Figur 2 eine perspektivische Ansicht der ersten Ausführungsform;
Figur 3 ein Blockschaltbild der Schaltung der ersten Ausführungsforin;
Figur 4 ein die Funktionsweise der ersten Ausführungsform erläuterndes Zeitdiagramm;
Figur 5 einen Querschnitt einer zweiten Ausführungsforrn der Erfindung;
Figur 6 eine Querschnittsansicht einer dritten Ausführungsforrn der Erfindung;
Figur 7 eine perspektivische Ansicht eines ersten herkömmlichen Bildwiedergabe- und -aufnahmegeräts und
Figur 8 eine Querschnittsansicht eines zweiten herkömmlichen Bildwiedergabe- und -aufnahmegeräts.
Zunächst soll eine erste Ausführungsform, in der ein erfindungsgemäßes Bildwiedergabe- und aufnahmegerät auf ein Bildtelefon angewendet wird, anhand der Figuren 1 bis 4 beschrieben werden. Diese Ausführungsform 30 umfaßt einen Wiedergabeabschnitt 32, an einer Vorderfläche eines Körpers 31. Der Wiedergabeschirmabschnitt 32 besteht aus einem Flüssigkristallanzeigeelement 33 in Form einer ebenen Platte, die zwischen einer Polarisationspiatte 34 an der Vorderseite und einer Polarisationspiatte 35 an der Rückseite liegt. Das Flüssigkristallanzeigeelement 33 ist ein monochromatisches Matrix-Flüssigkristallanzeigeelement, das beispielsweise nematischen Flüssigkristall verwendet. Ein um nahezu 45 Grad geneigter, rechteckiger, teildurchlässiger, beispielsweise halbdurchlässiger Spiegel 36 ist an der Rückseite des Wiedergabeabschnitts 32 so angeordnet, daß der halbdurchlässige Spiegel 36 ein oberes Ende hat, das einen oberen Teil des Bildschirmabschnitts 32 berührt, und ein unteres Ende, daß vom Bildschirmabschnitt 32 aus rückwärts gerichtet ist. Weiter ist ein optischer Verschluß, beispielsweise ein Flüssigkristall-Verschluß 37 in Form einer rechteckigen ebenen Platte nahezu horizontal zwischen dem unteren Ende des Wiedergabe-Bildschirmabschnitts 32 und dem unteren Ende des halbdurchlässigen Spiegels angeordnet. Der Flüssigkristall-Verschluß 37 ist beispielsweise von dem Typ, der DSM-Flüssigkristallzellen verwendet (die Licht sperren, wenn eine Spannung anliegt und Licht durchlassen, wenn keine Spannung anliegt). Alternativ kann der Verschluß ein Vielzahl Kapseln, die einen TN-Flüssigkristall einschließen, als Flüssigkristalllellen verwenden (die beispielsweise beim Anliegen einer Spannung von 100 V Licht durchlassen, während sie das Licht sperren, wenn keine Spannung anliegt). Eine Lichtquelleneinheit 38 ist an einem Ort nahe der Unterseite des Flüssigkristall-Verschlusses 37 angeordnet, um nahezu parallele Lichtstrahlen durch den Flüssigkristall-Verschluß nach oben zu emittieren. Beispielsweise wird eine Vielzahl von kleinen Leuchtstofflampen in der Lichtquelle 38 verwendet.
Eine Bildaufnahmeeinrichtung 24 ist an einem Ort hinter einem zentralen Teil des halbdurchlässigen Spiegels 36 angeordnet, um ein Bild eines vor dem Gerät 30 befindlichen Subjekts in ein elektrisches Signal umzuwandeln, wobei das Bild nacheinander durch den Wiedergabe-Bildschirmabschnitt 32 und den halbdurchlässigen Spiegel 36 zugeführt wird. Die Bildaufnahmeeinrichtung 24 umfaßt ein Kamera-Linsensystem und einen Bildsensorabschnitt 41, der einen Bildsensor, wie eine CCD, eine MOS- Schaltung oder ähnliches, und eine Treiberschaltung für den Bildsensor aufweist.
Weiterhin erstreckt sich, wie in Figur 2 gezeigt, der untere Teil des Gerätekörpers 31 nach vorn, um einen Betriebsabschnitt 42 zu bilden. Verschiedene Funktionsschalter einschließlich eines Schalters 43 zum Starten einer Bildaufnahme sind an der Oberfläche des Betriebsabschnitts angeordnet. Außerdem ist ein Telefonapparat 44 beispielsweise an der linken Seite des Gerätekörpers 31 angeordnet.
Das Flüssigkristallanzeigeelement 33, der Flüssigkristall-Verschluß 37, die Lichtquelle 38, der Bildsensorabschnitt 41 und der Betriebsabschnitt 42, wie in Figur 1 abgebildet, sind auf einem am unteren Teil des Gerätekörpers 31 angeordneten Schaltungssubstrat mit verschiedenen Abschnitten einer Schaltung 45 (in Figur 3 dargestellt) verbunden.
Die Schaltung 45 von Figur 3 umfaßt einen Wiedergabe-Steuerabschnitt 46 zum Ansteuern des Flüssigkristallanzeigeelements 33, um auf diesem Element ein Bild zu formen, einen Verschlußtreiber 47 zum Ansteuern des Flüssigkristall-Verschlusses 37, um diesen zwischen einem lichtsperrenden Zustand und einem lichtdurchlassenden Zustand hin und her zu schalten, eine Stromversorgungseinheit 48, um die verschiedenen Abschnitte des Geräts einschließlich der Leuchtstofflampen der Lichtquelle 38 mit Strom zu versorgen, einen Kamera-Steuerabschnitt 49 zum Ansteuern des Bildsensorabschnitts 41, um das mit einer CCD oder ähnlichem erhaltene Bildsignal zu entnehmen, und einen Kommunikations-Steuerabschnitt 50 einschließlich einem Modem oder ähnlichem, um einer Telefonleitung Informationen zu entnehmen oder Informationen zur Leitung auszusenden, sowie eine Steuereinheit 51, der von der Stromversorgungseinheit 48 elektrische Leistung zugeführt wird und in die Betriebsinformationen vom Betriebsabschnitt 42 eingegeben wird, um die verschiedenen Abschnitte 46, 47, 49, 50 und ähnliche anzusteuern.
Die Arbeitsweise des Bildwiedergabe- und -aufnahmegeräts soll im weiteren beschrieben werden.
Im Wiedergabebetrieb des Videophons werden die Leuchtstofflampen der Lichtquelle 38 durch die Stromversorgungseinheit 48 eingeschaltet. Der Bildsensorabschnitt 41 wird durch den Kamera-Steuerabschnitt 49 unter Steuerung der Steuereinheit 51 in betriebslosem Zustand gehalten. Weiterhin wird ein von der Wiedergabe-Steuerabschnitt 46 der Telefonleitung entnommenes Bildsignal von dem Kommunikation-Steuerabschnitt 50 empfangen, in einem Bildspeicher innerhalb der Steuereinheit 51 gespeichert und an den Wiedergabe-Steuerabschnitt 46 geleitet, so daß auf dem Flüssigkristallanzeigeelement 33 ein dem Bildsignal entsprechendes Bild gebildet wird. Die Steuereinheit 51 liefert über den Verschlußtreiberabschnitt 47 an den Flüssigkristall-Verschluß 37 eine solche Spannung (Beispielsweise eine Spannung von 100 V bei einem Flüssigkristallkapsel-Verschluß vom TN-Typ), daß der Verschluß 37 in den lichtdurchlassenden Zustand gebracht wird. Somit durchläuft das von der Lichtquelle 38 emittierte Beleuchtungslicht den Flüssigkristall-Verschluß 37 nach oben und wird anschließend von dem halbdurchlässigen Spiegel 36 nahezu rechtwinklig zur Vorderseite des Geräts reflektiert, so daß das Beleuchtungslicht das Flüssigkristallanzeigeelement 33 von hinten beleuchtet. Dementsprechend wird das auf dem Flüssigkristallanzeigeelement 33 gebildete Bild deutlich auf dem Wiedergabe-Bildschirmabschnitt 32 wiedergegeben.
Da das Bild an der Vorderfläche des Gerätekörpers 31 wiedergegeben wird, sieht der Benutzer das Bild in natürlicher Weise.
Wenn der Benutzer zum Zeitpunkt t&sub1; den Schalter 43 des Betriebsabschnitts 42 betätigt, um sein eigenes Bild zu übertragen, wie im Zeitdiagramm von Figur 4 dargestellt, schaltet die Steuereinheit 51 den Bildsensorabschnitt 41 über den Kamera-Steuerabschnitt 49 während eines vorgegebenen Zeitintervalis Δ t = t&sub2; - t&sub1; (beispielsweise, 10 ms bis 50 ms) in den Betriebszustand, wie in Figur 4b erläutert wird, die den EIN- (hoher Pegel) und AUS-Zustand (niedriger Pegel) des Bildsensors zeigt. Synchron dazu wird die an den Flüssigkristall-Verschluß 37 gelegte Spannung VLCS über den Verschlußtreiber 47 auf einen solchen Wert B gebracht, daß der Verschluß in den lichtsperrenden Zustand gebracht wird. Außerdem sorgt die Steuereinheit über den Wiedergabe-Steuerabschnitt 46 während des Zeitintervalls Δt dafür, daß das Flüssigkristallanzeigeelement sich als Ganzes im lichtdurchlassenden Zustand befindet. Somit durchquert das Bild des vor dem Gerätekörper 31 befindlichen Subjekts nacheinander das Flüssigkristallanzeigeelement 33, den halbdurchlässigen Spiegel 36 und das Kamera-Linsensystem 40, und wird dem Bildsensorabschnitt 41 zugeführt, der das optische Signal in ein elektrisches Signal umwandelt. Da das von der Lichtquelle 38 emittierte Beleuchtungslicht durch den Flüssigkristall-.Verschluß 37 gesperrt wird, wird das dem Bildsensorabschnitt 41 zugeführte optische Bild des Subjekts nicht durch das Beleuchtungslicht beeinflußt. Wenn die Zeitdauer Δt, während der das gesamte Flüssigkristallanzeigeelement 33 sich im lichtdurchlassenden Zustand befindet, genügend kurz ist, wird von dem menschlichen Auge die Unterbrechung des wiedergegebenen Bildes nicht wahrgenommen.
Figur 4c zeigt das elektrische Bildsignal EDS, das auf dem Element 33 wiedergegeben wird.
Figur 5 zeigt eine zweite Ausführungsform eines Videophons, in dem die Erfindung verwendet wird. In dieser Ausführungsform umfäßt der Bildwiedergabeabschnitt 32a nur das Flüssigkristallanzeigeelement 33 und eine erste Polarisationspiatte 34, die gegen die Vorderfläche des Anzeigeelements anliegt. Die zweite Polarisationsplatte 35 ist jetzt an der Oberseite des Flüssigkristall-Verschiusses 37 angeordnet.
Da in dieser Ausführungsform ungefähr die Hälfte von von dem vor dem Gerät befindlichen Subjekt stammenden Licht das Flüssigkristallanzeigeelement 33 durchläuft und anschließend durch den halbdurchlässigen Spiegel 36 hindurch in den Bildaufnahmeabschnitt 24 gelangt, ist es nicht notwendig, das gesamte Flüssigkristall anzeigeelement 33 während einer Bildaufnahmedauer Δt in den lichtdurchlassenden Zustand zu bringen, sondern es genügt, daß der Flüssigkristall-Verschluß 37 während der Zeitdauer Δt in den lichtsperrenden Zustand gebracht wird.
Figur 6 zeigt eine dritte Ausführungsform eines Videophons, bei dem die Erfindung verwendet wird. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der von Figur 5 dadurch, daß der Bildaufnahmeabschnitt 24 und der die Polarisationsplatte 35, den Flüssigkristall-Verschluß 37 und die Lichtquelle 38 einschließende Teil vertauscht sind. Außerdem ist eine Brechungsplatte 52 zwischen der Polarisationsplatte 35 und dem halbdurchlässigen Spiegel 36 angeordnet, so daß das Beleuchtungslicht, das von der Lichtquelle 38 emittiert worden ist und den halbdurchlässigen Spiegel 36 durchlaufen hat, senkrecht auf das Flüssigkristallanzeigeelement 33 einfällt.
Auch in dieser Ausführungsform, die der in Figur 5 erläuterten Ausführungsform ähnlich ist, kann die Anordnung so sein, daß im normalen Wiedergabebetrieb der Flüssigkristall-Verschluß 37 sich im lichtdurchlassenden Zustand befindet, während bei der Aufnahme eines Bildes der Flüssigkristall-Verschluß 37 für eine kurze Zeitdauer im lichtsperrenden Zustand ist, synchron zum Betrieb des Bildaufnahmeabschnitts 24.
Wenn in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beispielsweise ein Flüssigkristallanzeigeelement des für Farbwiedergabe geeigneten GH-Typs als Flüssigkristallanzeigeelement 33 verwendet wird, brauchen nur die Polarisationsplatten 34 und 35 entfernt zu werden. In diesem Fall kann die Anordnung anderer Teile mit der für jede der vorstehend genannten Ausführungsformen identisch sein.

Claims

1. Bildwiedergabe- und -aufnahmegerät mit einem Blldaufnahmeabschnitt, einem Wiedergabeabschnitt und einem teildurchlässigen Spiegel, dadurch gekennzeichnet, daß der Wiedergabeabschnitt ein Flüssigkristallanzeigeelement der Art umfaßt, die von ihrer Rückseite durch Licht aus einer Lichtquelle beleuchtet wird; daß das Flüssigkristallanzeigeelement sich an einem vorderen Teil des Geräts befindet; daß sich der teildurchlässige Spiegel von dem genannten Flüssigkristallanzeigeelement aus rückwärts gerichtet in Lichtwegen zwischen der genannten Lichtquelle und dem genannten Flüssigkristallanzeigeelement bzw. zwischen dem Bildaufnahmeabschnitt und dem genannten Flüssigkristall-Wiedergabeabschnitt befindet.

2. Bildwiedergabe- und aufnahmegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein optischer Verschluß, der verhindern soll, daß ein von der genannten Lichtquelle erzeugtes Lichtstrahlenbündel den genannten teildurchlässigen Spiegel erreicht, im Lichtweg zwischen der genannten Lichtquelle und dem teildurchlässigen Spiegel in der Nähe der genannten Lichtquelle angeordnet ist.

3. Bildwiedergabe- und -aufnahmegerät nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Steuereinheit, die ein Steuersignal liefert, um den genannten optischen Verschluß in einen lichtsperrenden Zustand zu bringen, wenn der Bildaufnahmeabschnitt im Betriebszustand ist.

4. Bildwiedergabe- und aufnahmegerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Flüssigkristallanzeigeelement an seiner Vorderseite mit einer ersten Polarisationsplatte versehen ist und daß eine zweite Polarisationsplatte in dem Lichtweg zwischen der genannten Lichtquelle und dem halbdurchlässigen Spiegel vorhanden ist.

5. Bildwiedergabe- und -aufnahmegerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Steuereinheit ein zweites Signal liefert, um das gesamte Flüssigkristallanzeigeelement in den lichtdurchlassenden Zustand zu bringen, wenn der Bildaufnahmeabschnitt im Betriebszustand ist.

6. Bildwiedergabe- und -aufnahmegerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß das genannte Flüssigkristallanzeigeelement an seiner Vorderfläche mit einer ersten Polarisationspiatte und an seiner hinteren Fläche mit einer zweiten Polarisationspiatte versehen ist.

7. Bildwiedergabe- und aufnahmegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildaufnahmeabschnitt an einer Seite des halbdurchlässigen Spiegeis liegt und sowom das genannte Flüssigkristallanzeigeelement als auch die genannte Lichtquelle an der anderen Seite des halbdurchlässigen Spiegels liegen.

8. Bildwiedergabe- und aufnahmegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildaufnahmeabschnitt auf der gleichen Seite des halbdurchlässigen Spiegels liegt wie das genannte Flüssigkristallanzeigeelement und daß die genannte Lichtquelle auf der anderen Seite des halbdurchlässigen Spiegels liegt.

9. Bildwiedergabe- und -aufnahmegerät nach Anspruch 8, dadurchgekennzeichnet, daß zwischen dem halbdurchlässigen Spiegel und der genannten Lichtquelle eine Brechungsplatte vorgesehen ist, die bewirken soll, daß das von der genannten Lichtquelle emittierte Lichtstrahlenbündel auf den halbdurchlässigen Spiegel senkrecht zu dessen Oberfläche einfällt.