JP4135040B2 - 撮像装置、表示装置、撮像／表示装置およびそれらを使用した３次元画像表示システム - Google Patents
撮像装置、表示装置、撮像／表示装置およびそれらを使用した３次元画像表示システム Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、撮像装置、表示装置、撮像／表示装置およびそれらを使用した３次元画像表示システムに関する。詳しくは、撮像装置の撮像面に入力された光が表示装置の表示面よりそのまま出力されるように構成することによって、臨場感の高い３次元画像を得ようとした３次元画像表示システム等に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
テレビジョンの目的はある場所に存在しているものが、あたかも遠隔地にいる視聴者の眼前に存在しているように見せることである。しかし、従来のテレビジョンシステムにおける画像の提示は、カメラの向いている方向の画像を１平面上に投影し、それを遠隔地において再現するということが基本的な仕組みとなっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そのため、従来のテレビジョンシステムでは、結果として以下のような問題点があった。
【０００４】
（ａ）提示される情報はディスプレイ平面上の各点の色（明るさも含む）であり、これはディスプレイ正面から一定の距離をおいて見た時にのみ形状として実際の撮像対象を見ているのと同じものが見えるものであって、視点のディスプレイからの角度や距離を変えた場合には実際には存在しないような画像を見ることになる。
【０００５】
具体的には角度に関して言えば、例えば球はどこから見ても断面が円に見えるはずなのに球を撮像したものをディスプレイに表示し、これを正面でない方向から見ると円でなくなる。距離に関して言えば遠近感の問題で、多くの場合ある物体を見ながらその物体に近づいて行けばその物体の見え方は相似形でなく変形をするのにディスプレイに対して近づいていってもディスプレイ上に表示されている物体は大きさが変わるだけで変形をすることはない。
【０００６】
（ｂ）人が実在のものを見るときには見たいものに合わせて目の焦点を調節することで色々なものを焦点のあった状態で見ることができるが、ディスプレイ上のものを見る時には表示される画像の撮像の際にどの物体に焦点があっていたかだけで焦点のあった状態で見られる対象が決まってしまう。
【０００７】
（ｃ）実在のものを見るときにはそのものの存在している位置に焦点を合わせることになるが、ディスプレイ上にぼけなく表示されている画像をぼけなく見るためには目の焦点を常にディスプレイの画面上に合わせる必要があり、奥行感や立体感を消失させている。
【０００８】
（ｄ）ディスプレイを見ている時には左目と右目に入る情報がある平面上の絵柄を別の方向から見たものとなっているため、見ている対象の奥行が全てディスプレイの位置であると感じ、奥行感や立体感がない。
【０００９】
なお、立体感の表現のために左右の目に別々の平面画像を提示するような３次元ディスプレイが従来提案されているが、これは上記問題のうち（ｄ）のみを解決するものであって、上記問題を全て解決するようなものは存在しなかった。
【００１０】
そこで、この発明では、臨場感の高い３次元画像を得る３次元画像表示システム等を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る撮像装置は、複数の撮像画素部が面形状に配列され、上記各撮像画素部がそれぞれ複数の方向より入力される光のスペクトル情報を検出する複数の受光手段を備え、上記複数の受光手段は、上記複数の方向より入力される光を導く複数の導光管と、この複数の導光管で導かれる光のスペクトル情報を検出する複数の受光素子とを有し、上記導光管は、その側面に吸光物質を有することを特徴とするものである。
【００１２】
また、この発明に係る表示装置は、複数の表示画素部が面形状に配列され、上記各表示画素部がそれぞれ画素に関連した所定のスペクトル情報を持つ光を複数の方向に出力する複数の発光手段を備え、上記複数の発光手段は、所定のスペクトル情報を持つ光を発光する複数の発光素子と、この複数の発光素子で発光される光を上記複数の方向に出力する複数の導光管とを有し、上記導光管は、その側面に吸光物質を有することを特徴とするものである。
【００１３】
また、この発明に係る３次元画像表示システムは、複数の撮像画素部が面形状に配列され、上記各撮像画素部がそれぞれ複数の方向より入力される光のスペクトル情報を検出する複数の受光手段を有し、上記複数の受光手段は、上記複数の方向より入力される光を導く複数の導光管と、この複数の導光管で導かれる光のスペクトル情報を検出する複数の受光素子とを有する撮像装置と、上記撮像装置の複数の撮像画素部に対応して複数の表示画素部が面形状に配列され、上記各表示画素部がそれぞれ上記各撮像画素部に複数の方向より入力される光に対応した光を上記入力方向と同一の方向に出力する複数の発光手段を有し、上記複数の発光手段は、所定のスペクトル情報を持つ光を発光する複数の発光素子と、この複数の発光素子で発光される光を上記複数の方向に出力する複数の導光管とを有する表示装置とを備え、上記撮像装置の有する導光管と上記表示装置の有する導光管のうち少なくとも一方の導光管がその側面に吸光物質を有することを特徴とするものである。
【００１４】
この発明において、撮像装置の撮像面には複数の撮像画素部が面形状に配列されている。そして、各撮像画素部は複数の方向より入力される光のスペクトル情報を検出する複数の受光手段を有している。例えば、複数の受光手段は、複数の方向より入力される光を導く複数の導光管と、この複数の導光管で導かれる光のスペクトル情報を検出する複数の受光素子とからなっている。これらの導光管は、その側面に吸光物質を有している。
【００１５】
また、表示装置の画面には複数の表示画素部が面形状に配列されている。そして、各表示画素部は画素に関連した所定のスペクトル情報を持つ光を複数の
方向に出力する複数の発光手段を有している。例えば、複数の発光手段は、所定のスペクトル情報を持つ光を発光する複数の発光素子と、この複数の発光素子で発光される光を複数の方向に出力する複数の導光管とからなっている。これらの導光管は、その側面に吸光物質を有している。
【００１６】
表示装置の各表示画素部の複数の発光手段より、撮像装置の各撮像画素部の複数の受光手段に複数の方向より入力される光に対応した光がその入力方向と同一方向に出力されるようにすることで、撮像装置の撮像面に入力された光が表示装置の表示面よりそのまま出力されるように見える状態となる。これにより、どの位置からどのような人数で止まって、または動きながら見ても、表示装置の表示面の向こう側に実際の撮像対象があるかのように見え、臨場感の高い３次元画像を得ることが可能となる。
【００１７】
また、この発明に係る撮像／表示装置は、複数の画素部が面形状に配列され、各画素部は、それぞれ複数の方向より入力される光のスペクトル情報を検出する複数の受光手段を有すると共に、それぞれ画素に関連した所定のスペクトル情報を持つ光を複数の方向に出力する複数の発光手段を有してなるものである。上記複数の受光手段は、上記複数の方向より入力される光を導く複数の導光管と、上記複数の導光管で導かれる光のスペクトル情報を検出する複数の受光素子とを有する。上記複数の発光手段は、所定のスペクトル情報を持つ光を発光する複数の発光素子と、上記複数の発光素子で発光される光を上記複数の方向に出力する複数の導光管とを有する。上記受光手段及び上記発光手段の導光管のうち少なくとも一方の導光管は、当該導光管の側面に吸光物質を有する。
【００１８】
また、この発明に係る３次元画像表示システムは、第１および第２の撮像／表示装置を備えてなり、これら第１および第２の撮像／表示装置は、それぞれ複数の画素部が面形状に配列され、各画素部はそれぞれ複数の方向より入力される光のスペクトル情報を検出する複数の受光手段を有すると共に、それぞれ画素に関連した所定のスペクトル情報を持つ光を複数の方向に出力する複数の発光手段を有し、第２の撮像／表示装置の各画素部の複数の発光手段は第１の撮像／表示装置の各画素部に複数の方向より入力される光に対応した光をその入力方向と同一方向に出力し、第１の撮像／表示装置の各画素部の複数の発光手段は第２の撮像／表示装置の各画素部に複数の方向より入力される光に対応した光をその入力方向と同一方向に出力するものである。
【００１９】
この発明において、撮像／表示装置には複数の画素部が面形状に配列されている。各画素部は、複数の方向より入力される光のスペクトル情報を検出する複数の受光手段を有していると共に、画素に関連した所定のスペクトル情報を持つ光を複数の方向に出力する複数の発光手段を有している。
【００２０】
第２の撮像／表示装置の各画素部の複数の発光手段より、第１の撮像／表示装置の各画素部の複数の受光手段に複数の方向より入力される光に対応した光が、その入力方向と同一方向に出力されるようにすることで、第１の撮像／表示装置の撮像面に入力された光が第２の撮像／表示装置の表示面よりそのまま出力されるように見える状態となる。一方、第１の撮像／表示装置の各画素部の複数の発光手段より、第２の撮像／表示装置の各画素部の複数の受光手段に複数の方向より入力される光に対応した光が、その入力方向と同一方向に出力されるようにすることで、第２の撮像／表示装置の撮像面に入力された光が第１の撮像／表示装置の表示面よりそのまま出力されるように見える状態となる。
【００２１】
これにより、第１および第２の撮像／表示装置のいずれの側にあっても、表示面の向こう側に実際の撮像対象があるかのように見え、互いに臨場感の高い相手側の３次元画像を得ることが可能となる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態について説明する。図１は、第１の実施の形態としての３次元画像表示システム１０の回路構成を示している。この画像表示システム１０は、撮像装置としてのカメラ１１と、このカメラ１１より出力される画像データＳａに対して圧縮符号化を行う符号器１２と、この符号器１２の出力データに対してディジタル変調処理を行ってネットワーク１４に送出する伝送データＳｂを得る変調器１３とを有している。
【００２３】
また、ネットワーク１４で送られてくる伝送データＳｂに対してディジタル復調処理を行う復調器１５と、この復調器１５の出力データに対して圧縮復号化処理を行って画像データＳａを得る復号器１６と、この画像データＳａによる３次元画像を表示する表示装置としてのディスプレイ１７とを有している。
【００２４】
図２Ａ〜Ｄ、図３Ａは、カメラ１１の撮像面１１Ｆの構成を示している。図２Ａは撮像対象側から見た撮像面１１Ｆの正面図、図２Ｂは撮像面１１Ｆの概略側面図、図２Ｃおよび図３Ａは撮像面１１Ｆの断面拡大図、図２Ｄは後述する撮像画素部を拡大して示した正面拡大図である。撮像面１１Ｆは、図２Ａに示すように、複数の撮像画素部Ｐ(1,1)〜Ｐ(i,j）がマトリクス状に配列されて構成されている。なお、この配列は一例であって、複数の撮像画素部が平面的に配列されていればよい。
【００２５】
また、各撮像画素部Ｐ(1,1)〜Ｐ(i,j）は、複数の方向（図示の例では２５方向）より入力される光のスペクトル情報を検出する複数の受光手段を有する構成とされる。各受光手段は、図２Ｃ，Ｄおよび図３Ａに示すように、複数の方向より入力される光を導く複数の導光管１１ａと、この複数の導光管１１ａで導かれる光のスペクトル情報を検出する複数の受光素子１１ｂとから構成される。
【００２６】
この場合、各導光管１１ａの向きは、複数の方向に対応するようにそれぞれ異なるようにされている。図２Ｃおよび図３Ａの断面拡大図には導光管１１ａの向きが垂直方向にのみ変化している場合を示しているが、導光管１１ａの向きは水平方向にも変化している。したがって、各撮像画素部を拡大して見たとき、導光管１１ａの開口部は、図２Ｄに示すように見える。
【００２７】
各導光管１１ａで導光管の方向に対応する一定方向より入力される光のみを受光素子１１ｂに導くため、各導光管１１ａの側面側は例えばカーボン等の吸光物質１１ｃで覆われている。このように各導光管１１ａの側面側を吸光物質１１ｃで覆うことで、各導光管１１ａに入力される光のうち、導光管の向いている方向とのずれの大きなものは吸光物質１１ｃにより吸収される。
【００２８】
なお、各受光素子１１ｂとしては、特定の波長の光に反応する１つ、または例えばＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）に対応するような複数の光電変換素子などが用いられる。
【００２９】
カメラ１１の撮像面１１Ｆを上述したような構造とすることで、平面上の複数の点、すなわち撮像画素部Ｐ(1,1)〜Ｐ(i,j）において、それぞれ複数の方向から入力する光のスペクトルを検出することができる。
【００３０】
図２Ｅ〜Ｈ、図３Ｂは、ディスプレイ１７の表示面１７Ｆの構成を示している。図２Ｅは光の出力側から見た表示面１７Ｆの正面図、図２Ｆは表示面１７Ｆの概略側面図、図２Ｇおよび図３Ｂは表示面１７Ｆの断面拡大図、図２Ｈは後述する表示画素部を拡大して示した正面拡大図である。なお、図２Ｅ，Ｈに示す正面図、正面拡大図は、上述したカメラ１１の撮像面１１Ｆとの関係の説明が容易となるように左右を反転した図としている。
【００３１】
表示面１７Ｆは、撮像面１１Ｆと大きさ形状がほぼ等しく形成される。そして、この表示面１７Ｆは、図２Ｅに示すように、撮像面１１Ｆの複数の撮像画素部Ｐ(1,1)〜Ｐ(i,j）に１対１に対応して、複数の表示画素部Ｑ(1,1)〜Ｑ(i,j）がマトリクス状に配列されて構成されている。なお、この配列は一例であって、複数の表示画素部が上述した撮像面１１Ｆの複数の撮像画素部に対応して配列されていればよい。この場合、撮像面１１Ｆの複数の撮像画素部Ｐ(1,1)〜Ｐ(i,j）と、表示面１７Ｆの複数の表示画素部Ｑ(1,1)〜Ｑ(i,j）とは、破線図示するように、撮像面１１Ｆの正面図（図２Ａ）と表示面１７Ｆの左右を反転した正面図（図２Ｅ）とで同じ位置の画素部が対応する。
【００３２】
また、各表示画素部Ｑ(1,1)〜Ｑ(i,j）は、それぞれ上述した撮像面１１Ｆの各撮像画素部Ｐ(1,1)〜Ｐ(i,j）の複数の受光手段に１対１に対応した複数の発光手段を有している。これら各表示画素部Ｑ(1,1)〜Ｑ(i,j）の複数の発光手段は、撮像面１１Ｆの各撮像画素部Ｐ(1,1)〜Ｐ(i,j）に複数の方向より入力される光に対応した光を上記入力方向と同一の方向に出力するためのものである。
【００３３】
ここで、各撮像画素部Ｐ(1,1)〜Ｐ(i,j）の複数の受光手段と各表示画素部Ｑ(1,1)〜Ｑ(i,j）の複数の発光手段とは、破線図示するように、撮像面１１Ｆの正面拡大図（図２Ｄ）と表示面１７Ｆの左右を反転した正面拡大図（図２Ｈ）において、点対称の位置にあるものが対応する。
【００３４】
各表示画素部Ｑ(1,1)〜Ｑ(i,j）の複数の発光手段は、図２Ｇ，Ｈに示すように、上述した各撮像画素部Ｐ(1,1)〜Ｐ(i,j）の複数の受光手段を構成する受光素子１１ｂに入力される複数の方向からの光と同様に見えるスペクトル情報を持つ光を発光するための複数の発光素子１７ｂと、この複数の発光素子１７ｂで発光される光を上記入力方向と同一の方向に出力する複数の導光管１７ａとから構成される。
【００３５】
この場合、各表示画素部Ｑ(1,1)〜Ｑ(i,j）の複数の発光手段を構成する複数の導光管１７ａの方向は、対応する各撮像画素部Ｐ(1,1)〜Ｐ(i,j）の複数の受光手段を構成する複数の導光管１１ａの方向と左右上下が対称とされている。図２Ｇの断面拡大図には導光管１７ａの向きが垂直方向にのみ変化している場合を示しているが、導光管１７ａの向きは水平方向にも変化している。したがって、各撮像画素部を拡大して見たときに見える導光管１７ａの開口部は、図２Ｈに示すようになる。
【００３６】
各発光素子１７ｂで発光された光を導光管１７ａより導光管の方向に対応する一定方向に出力するため、各導光管１７ａの側面側は例えばカーボン等の吸光物質１７ｃで覆われている。このように各導光管１７ａの側面側を吸光物質１７ｃで覆うことで、各導光管１７ａに入力される光のうち、導光管の向いている方向とのずれの大きなものは吸光物質１７ｃにより吸収される。なお、各発光素子１７ｂとしては、特定の波長の光を発する１つ、または例えばＲ，Ｇ，Ｂに対応するような複数のＬＥＤ（light emitting diode）などが用いられる。
【００３７】
図１に戻って、カメラ１１およびディスプレイ１７の回路構成を説明する。まず、カメラ１１について説明する。カメラ１１は、撮像面１１Ｆの各撮像画素部Ｐ(1,1)〜Ｐ(i,j）の複数の受光手段を構成する複数の受光素子１１ｂの検出出力をそれぞれ増幅する複数のアンプ１１ｅと、この複数のアンプ１１ｅの出力信号をアナログ信号からディジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ１１ｆと、このＡ／Ｄコンバータ１１ｆより出力される複数の受光素子１１ｂの検出出力に対応した複数のデータを多重化するマルチプレクサ１１ｇと、このマルチプレクサ１１ｇの出力データをパラレルデータからシリアルデータに変換して画像データＳａを得るパラレル／シリアル変換器１１ｈとを有して構成されている。
【００３８】
また、ディスプレイ１７は、画像データＳａをシリアルデータからパラレルデータに変換するシリアル／パラレル変換器１７ｅと、この変換器１７ｅの出力データより上述したカメラ１１における複数の受光素子１１ｂの検出出力に対応した複数のデータを分離するデマルチプレクサ１７ｆと、このデマルチプレクサ１７ｆより出力される複数のデータをディジタル信号からアナログ信号に変換するＤ／Ａコンバータ１７ｇと、このＤ／Ａコンバータ１７ｇより出力されるカメラ１１における複数の受光素子１１ｂの検出出力に対応した信号に基づいて、その複数の受光素子１１ｂに対応する表示面１７Ｆの各表示画素部Ｑ(1,1)〜Ｑ(i,j）の複数の発光手段を構成する複数の発光素子１７ｂを駆動するドライバ１７ｈとを有して構成されている。
【００３９】
次に、図１に示す３次元画像表示システム１０の動作を説明する。カメラ１１の撮像面１１Ｆの各撮像画素部Ｐ(1,1)〜Ｐ(i,j）にはそれぞれ複数の方向より撮像対象に係る光が供給される。そして、各撮像画素部Ｐ(1,1)〜Ｐ(i,j）において、それぞれ複数の受光手段を構成する複数の受光素子１１ｂによって複数の方向より入力される光のスペクトル情報が検出される。
【００４０】
そして、カメラ１１において、撮像面１１Ｆの各撮像画素部Ｐ(1,1)〜Ｐ(i,j）の複数の受光手段を構成する複数の受光素子１１ｂの検出出力はアンプ１１ｅで増幅され、Ａ／Ｄコンバータ１１ｆでアナログ信号からディジタル信号に変換され、その後にマルチプレクサ１１ｇで多重化され、さらにパラレル／シリアル変換器１１ｈでパラレルデータからシリアルデータに変換されて画像ータＳａとされる。
【００４１】
カメラ１１より出力される画像データＳａは符号器１２で圧縮符号化され、さらに変調器１３でディジタル変調される。そして、この変調器１３より出力される伝送データＳｂはネットワーク１４に送出される。また、ネットワーク１４より得られる伝送データＳｂは復調器１５でディジタル復調され、さらに復号器１６で圧縮復号化される。そして、この復号器１６より出力される画像データＳａがディスプレイ１７に供給される。
【００４２】
そして、ディスプレイ１７において、画像データＳａがシリアル／パラレル変換器１７ｅでシリアルデータからパラレルデータに変換され、デマルチプレクサ１７ｆで上述したカメラ１１における複数の受光素子１１ｂの検出出力に対応した複数のデータに分離される。この複数のデータはＤ／Ａコンバータ１７ｇでアナログ信号に変換され、このＤ／Ａコンバータ１７ｇより出力されるカメラ１１における複数の受光素子１１ｂの検出出力に対応した信号に基づいて、その複数の受光素子１１ｂに対応する表示面１７Ｆの各表示画素部Ｑ(1,1)〜Ｑ(i,j）の複数の発光手段を構成する複数の発光素子１７ｂがドライバ１７ｈによって駆動される。
【００４３】
これにより、ディスプレイ１７の表示面１７Ｆの各表示画素部Ｑ(1,1)〜Ｑ(i,j）の複数の発光手段からは、カメラ１１の各撮像画素部Ｐ(1,1)〜Ｐ(i,j）に複数の方向より入力される光に対応した光が、その入力方向と同一の方向に出力される。したがって、どの位置からどのような人数で止まって、または動きながら見ても、ディスプレイ１７の表示面１７Ｆの向こう側に実際の撮像対象があるかのように見える。
【００４４】
このように、図１に示す３次元画像表示システム１０は、カメラ１１の撮像面１１Ｆに入力された光がディスプレイ１７の表示面１７Ｆよりそのまま出力されるように構成したものであり、ディスプレイ１７側で臨場感の高い３次元画像を得ることができる。
【００４５】
なお、３次元画像表示システム１０は、カメラ１１より出力される画像データＳａが圧縮符号化およびディジタル変調された後にネットワーク１４を介してディスプレイ１７側に供給されるであるが、例えば図４〜図６に示すように構成することも考えられる。これら図４〜図６において、図１と対応する部分には同一符号を付して示している。
【００４６】
図４に示す３次元画像表示システム１０Ａは、カメラ１１より出力される画像データＳａを直接ディスプレイ１７に供給するようにしたものである。図５に示す３次元画像表示システム１０Ｂは、変調器１３より出力される伝送データＳｂを送信アンテナ２１を通じて送信し、受信アンテナ２２で受信された伝送データＳｂを復調器１５に供給するようにしたものである。さらに、図６に示す３次元画像表示システム１０Ｃは、カメラ１１より出力される画像データＳａを記録装置２３に供給してテープ状あるいはディスク状記録媒体、または半導体メモリ等に記録し、再生装置２４でテープ状あるいはディスク状記録媒体、または半導体メモリ等より画像データＳａを再生し、この画像データＳａをディスプレイ１７に供給するようにしたものである。
【００４７】
ところで、図１に示す３次元画像表示システム１０は、カメラ１１で撮像した画像をディスプレイ１７で表示するものであり、第１の地点の画像を第２の地点に送るという一方向の画像通信しか実現できない。しかし、第１の地点の画像を第２の地点に送ると同時に、第２の地点の画像を第１の地点に送るという双方向の画像通信ができれば便利である。
【００４８】
図７は、この発明の第２の実施の形態としての３次元画像表示システム２０の構成を示している。この３次元画像表示システム２０は、第１の地点側の撮像／表示系２１と、第２の地点側の撮像／表示系２２とを備えてなり、これらの撮像／表示系２１，２２がネットワーク２３を介して接続されて構成されている。
【００４９】
撮像／表示系２１は、撮像／表示装置としてのディスプレイカメラ２４と、このディスプレイカメラ２４より出力される画像データＳa1に対して圧縮符号化処理を行う符号器２５と、この符号器２５の出力データに対してディジタル変調処理を行って伝送データＳb1を得る変調器２６と、この伝送データＳb1をネットワーク２３を介して撮像／表示系２２に送信すると共に、撮像／表示系２２より送信されてくる伝送データＳb2を受信するための送受信部２７と、この伝送データＳb2に対してディジタル復調処理を行う復調器２８と、この復調器２８の出力データに対して圧縮復号化処理を行ってディスプレイカメラ２４に供給する画像データＳa2を得る復号器２９とを有している。
【００５０】
撮像／表示系２２は、撮像／表示装置としてのディスプレイカメラ３１と、このディスプレイカメラ３１より出力される画像データＳa2に対して圧縮符号化処理を行う符号器３２と、この符号器３２の出力データに対してディジタル変調処理を行って伝送データＳb2を得る変調器３３と、この伝送データＳb2をネットワーク２３を介して撮像／表示系２１に送信すると共に、撮像／表示系２１より送信されてくる伝送データＳb1を受信するための送受信部３４と、この伝送データＳb1に対してディジタル復調処理を行う復調器３５と、この復調器３５の出力データに対して圧縮復号化処理を行ってディスプレイカメラ３１に供給する画像データＳa1を得る復号器３６とを有している。
【００５１】
図８Ａ〜Ｄ，図９Ａは、ディスプレイカメラ２４の撮像／表示面２４Ｆの構成を示している。図８Ａは撮像対象側ないしは画像観察者側から見た撮像／表示面２４Ｆの正面図、図８Ｂは撮像／表示面２４Ｆの概略側面図、図８Ｃおよび図９Ａは撮像／表示面２４Ｆの断面拡大図、図８Ｄは後述する画素部を拡大して示した正面拡大図である。撮像／表示面２４Ｆは、図８Ａに示すように、複数の画素部Ｒ(1,1)〜Ｒ(i,j）がマトリクス状に配列されて構成されている。なお、この配列は一例であって、複数の画素部が平面的に配列されていればよい。
【００５２】
また、各画素部Ｒ(1,1)〜Ｒ(i,j）は、複数の方向（図示の例では２５方向）より入力される光のスペクトル情報を検出する複数の受光手段を有すると共に、後述するディスプレイカメラ３１の各画素部Ｓ(1,1)〜Ｓ(i,j）に複数の方向より入力される光に対応した光を上記入力方向と同一の方向に出力する複数の発光手段を有している。
【００５３】
複数の受光手段は、図８Ｃ，Ｄおよび図９Ａに示すように、複数の方向より入力される光を導く複数の導光管２４ａと、この複数の導光管２４ａで導かれる光のスペクトル情報を検出する複数の受光素子２４ｂとから構成される。複数の発光手段は、図８Ｃ，Ｄおよび図９Ａに示すように、ディスプレイカメラ３１の各画素部Ｓ(1,1)〜Ｓ(i,j）の複数の受光手段を構成する受光素子３１ｂに入力される複数の方向からの光と同様に見えるスペクトル情報を持つ光を発光するための複数の発光素子２４ｃと、この複数の発光素子２４ｃで発光される光を上記入力方向と同一の方向に出力する複数の導光管２４ｄとから構成される。
【００５４】
この場合、各導光管２４ａ，２４ｄの向きは、複数の方向に対応するようにそれぞれ異なるようにされている。図８Ｃおよび図９Ａの断面拡大図には導光管２４ａ，２４ｄの向きが垂直方向にのみ変化している場合を示しているが、導光管２４ａ，２４ｄの向きは水平方向にも変化している。したがって、各画素部を拡大して見たとき、導光管２４ａ，２４ｄの開口部は、図８Ｄに示すように見える。
【００５５】
各導光管２４ａで導光管の方向に対応する一定方向より入力される光のみを受光素子２４ｂに導くため、さらには各発光素子２４ｃで発光された光を導光管２４ｄより導光管の方向に対応する一定方向に出力するため、各導光管２４ａ，２４ｄの側面側は例えばカーボン等の吸光物質２４ｅで覆われている。このように各導光管２４ａ，２４ｄの側面側を吸光物質２４ｅで覆うことで、各導光管２４ａ，２４ｄに入力される光のうち、導光管の向いている方向とのずれの大きなものは吸光物質２４ｅにより吸収される。
【００５６】
なお、各受光素子２４ｂとしては、特定の波長の光に反応する１つ、または例えばＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）に対応するような複数の光電変換素子などが用いられる。同様に、各発光素子２４ｃとしては、特定の波長の光を発する１つ、または例えばＲ，Ｇ，Ｂに対応するような複数のＬＥＤ（light emitting diode）などが用いられる。
【００５７】
図８Ｅ〜Ｈ，図９Ｂは、ディスプレイカメラ３１の撮像／表示面３１Ｆの構成を示している。図８Ｅは撮像対象側ないしは画像観察者側から見た撮像／表示面３１Ｆの正面図、図８Ｆは撮像／表示面３１Ｆの概略側面図、図８Ｇおよび図９Ｂは撮像／表示面３１Ｆの断面拡大図、図８Ｈは後述する画素部を拡大して示した正面拡大図である。なお、図８Ｅ，Ｈに示す正面図、正面拡大図は、上述したディスプレイカメラ２４の撮像／表示面２４Ｆとの関係の説明が容易となるように左右を反転した図としている。
【００５８】
撮像／表示面３１Ｆは、撮像／表示面２４Ｆと大きさ形状がほぼ等しく形成される。そして、この撮像／表示面３１Ｆは、図８Ｅに示すように、撮像／表示面２４Ｆの複数の画素部Ｒ(1,1)〜Ｒ(i,j）に１対１に対応して、複数の画素部Ｓ(1,1)〜Ｓ(i,j）がマトリクス状に配列されて構成されている。なお、この配列は一例であって、複数の画素部が上述した撮像／表示面２４Ｆの複数の画素部に１対１に対応して配列されていればよい。この場合、撮像／表示面２４Ｆの複数の画素部Ｒ(1,1)〜Ｒ(i,j）と、撮像／表示面３１Ｆの複数の画素部Ｓ(1,1)〜Ｓ(i,j）とは、破線図示するように、撮像／表示面２４Ｆの正面図（図８Ａ）と撮像／表示面３１Ｆの左右を反転した正面図（図８Ｅ）とで同じ位置の画素部が対応する。
【００５９】
また、各画素部Ｓ(1,1)〜Ｓ(i,j）は、それぞれ上述した撮像／表示面２４Ｆの各画素部Ｒ(1,1)〜Ｒ(i,j）の複数の受光手段に１対１に対応した複数の発光手段を有している。これら各画素部Ｓ(1,1)〜Ｓ(i,j）の複数の発光手段は、撮像／表示面２４Ｆの各画素部Ｒ(1,1)〜Ｒ(i,j）に複数の方向より入力される光に対応した光を上記入力方向と同一の方向に出力するためのものである。同様に、各画素部Ｓ(1,1)〜Ｓ(i,j）は、それぞれ上述した撮像／表示面２４Ｆの各画素部Ｒ(1,1)〜Ｒ(i,j）の複数の発光手段に１対１に対応した複数の受光手段を有している。
【００６０】
ここで、撮像／表示面２４Ｆの各画素部Ｒ(1,1)〜Ｐ(i,j）の複数の受光手段、発光手段と、撮像／表示面３１Ｆの各画素部Ｓ(1,1)〜Ｓ(i,j）の複数の発光手段、受光手段とは、破線図示するように、撮像／表示面２４Ｆの正面拡大図（図８Ｄ）と撮像／表示面３１Ｆの左右を反転した正面拡大図（図８Ｈ）において、点対称の位置にあるものが対応する。
【００６１】
図８Ｇ，Ｈおよび図９Ｂに示すように、複数の受光手段は、複数の方向より入力される光を導く複数の導光管３１ａと、この複数の導光管３１ａで導かれる光のスペクトル情報を検出する複数の受光素子３１ｂとから構成される。複数の発光手段は、図８Ｇ，Ｈおよび図９Ｂに示すように、ディスプレイカメラ２４の各画素部Ｒ(1,1)〜Ｒ(i,j）の複数の受光手段を構成する受光素子２４ｂに入力される複数の方向からの光と同様に見えるスペクトル情報を持つ光を発光するための複数の発光素子３１ｃと、この複数の発光素子３１ｃで発光される光を上記入力方向と同一の方向に出力する複数の導光管３１ｄとから構成される。
【００６２】
この場合、各画素部Ｓ(1,1)〜Ｓ(i,j）の複数の受光手段を構成する複数の導光管３１ａの方向は、対応する各画素部Ｒ(1,1)〜Ｒ(i,j）の複数の発光手段を構成する複数の導光管２４ｄの方向と左右上下が対称とされている。同様に、各画素部Ｓ(1,1)〜Ｓ(i,j）の複数の発光手段を構成する複数の導光管３１ｄの方向は、対応する各画素部Ｒ(1,1)〜Ｒ(i,j）の複数の受光手段を構成する複数の導光管１２４ａの方向と左右上下が対称とされている。図８Ｇおよび図９Ｂの断面拡大図には導光管３１ａ，３４ｄの向きが垂直方向にのみ変化している場合を示しているが、導光管３１ａ，３４ｄの向きは水平方向にも変化している。したがって、各画素部を拡大して見たとき、導光管３１ａ，３１ｄの開口部は、図８Ｈに示すように見える。
【００６３】
各導光管３１ａで導光管の方向に対応する一定方向より入力される光のみを受光素子３１ｂに導くため、さらには各発光素子３１ｃで発光された光を導光管３１ｄより導光管の方向に対応する一定方向に出力するため、各導光管３１ａ，３１ｄの側面側は例えばカーボン等の吸光物質３１ｅで覆われている。このように各導光管３１ａ，３１ｄの側面側を吸光物質３１ｅで覆うことで、各導光管３１ａ，３１ｄに入力される光のうち、導光管の向いている方向とのずれの大きなものは吸光物質３１ｅにより吸収される。
【００６４】
なお、各受光素子３１ｂとしては、特定の波長の光に反応する１つ、または例えばＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）に対応するような複数の光電変換素子などが用いられる。同様に、各発光素子３１ｃとしては、特定の波長の光を発する１つ、または例えばＲ，Ｇ，Ｂに対応するような複数のＬＥＤ等が用いられる。
【００６５】
図７に戻って、ディスプレイカメラ２４，３１の回路構成を説明する。まず、ディスプレイカメラ２４について説明する。ディスプレイカメラ２４は、撮像／表示面２４Ｆの各画素部Ｒ(1,1)〜Ｒ(i,j）の複数の受光手段を構成する複数の受光素子２４ｂの検出出力をそれぞれ増幅する複数のアンプ２４ｆと、この複数のアンプ２４ｆの出力信号をアナログ信号からディジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ２４ｇと、このＡ／Ｄコンバータ２４ｇより出力される複数の受光素子２４ｂの検出出力に対応した複数のデータを多重化するマルチプレクサ２４ｈと、このマルチプレクサ２４ｈの出力データをパラレルデータからシリアルデータに変換して画像データＳa1を得るパラレル／シリアル変換器２４ｉとを有している。
【００６６】
また、ディスプレイカメラ２４は、画像データＳa2をシリアルデータからパラレルデータに変換するシリアル／パラレル変換器２４ｊと、この変換器２４ｊの出力データよりディスプレイカメラ３１における複数の受光素子３１ｂの検出出力に対応した複数のデータを分離するデマルチプレクサ２４ｋと、このデマルチプレクサ２４ｋより出力される複数のデータをディジタル信号からアナログ信号に変換するＤ／Ａコンバータ２４ｍと、このＤ／Ａコンバータ２４ｍより出力されるディスプレイカメラ３１における複数の受光素子３１ｂの検出出力に対応した信号に基づいて、その複数の受光素子３１ｂに対応する撮像／表示面２４Ｆの各画素部Ｒ(1,1)〜Ｒ(i,j）の複数の発光手段を構成する複数の発光素子２４ｃを駆動するドライバ２４ｎとを有している。
【００６７】
次に、ディスプレイカメラ３１について説明する。ディスプレイカメラ３１は、撮像／表示面３１Ｆの各画素部Ｓ(1,1)〜Ｓ(i,j）の複数の受光手段を構成する複数の受光素子３１ｂの検出出力をそれぞれ増幅する複数のアンプ３１ｆと、この複数のアンプ３１ｆの出力信号をアナログ信号からディジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ３１ｇと、このＡ／Ｄコンバータ３１ｇより出力される複数の受光素子３１ｂの検出出力に対応した複数のデータを多重化するマルチプレクサ３１ｈと、このマルチプレクサ３１ｈの出力データをパラレルデータからシリアルデータに変換して画像データＳa2を得るパラレル／シリアル変換器３１ｉとを有している。
【００６８】
また、ディスプレイカメラ３１は、画像データＳa1をシリアルデータからパラレルデータに変換するシリアル／パラレル変換器３１ｊと、この変換器３１ｊの出力データよりディスプレイカメラ２４における複数の受光素子２４ｂの検出出力に対応した複数のデータを分離するデマルチプレクサ３１ｋと、このデマルチプレクサ３１ｋより出力される複数のデータをディジタル信号からアナログ信号に変換するＤ／Ａコンバータ３１ｍと、このＤ／Ａコンバータ３１ｍより出力されるディスプレイカメラ２４における複数の受光素子２４ｂの検出出力に対応した信号に基づいて、その複数の受光素子２４ｂに対応する撮像／表示面３１Ｆの各画素部Ｓ(1,1)〜Ｓ(i,j）の複数の発光手段を構成する複数の発光素子３１ｃを駆動するドライバ３１ｎとを有している。
【００６９】
次に、図７に示す３次元画像表示システム２０の動作を説明する。ディスプレイカメラ２４の撮像／表示面２４Ｆの各画素部Ｒ(1,1)〜Ｒ(i,j）にはそれぞれ複数の方向より撮像対象に係る光が供給される。そして、各画素部Ｒ(1,1)〜Ｒ(i,j）において、それぞれ複数の受光手段を構成する複数の受光素子２４ｂによって複数の方向より入力される光のスペクトル情報が検出される。
【００７０】
そして、ディスプレイカメラ２４において、撮像／表示面２４Ｆの各画素部Ｒ(1,1)〜Ｒ(i,j）の複数の受光手段を構成する複数の受光素子２４ｂの検出出力はアンプ２４ｆで増幅され、Ａ／Ｄコンバータ２４ｇでアナログ信号からディジタル信号に変換され、その後にマルチプレクサ２４ｈで多重化され、さらにパラレル／シリアル変換器２４ｉでパラレルデータからシリアルデータに変換されて画像ータＳa1とされる。
【００７１】
ディスプレイカメラ２４より出力される画像データＳa1は符号器２５で圧縮符号化され、さらに変調器２６でディジタル変調される。そして、この変調器２６より出力される伝送データＳb1は、送受信部２７よりネットワーク２３に送出される。また、ネットワーク２３から送受信部３４で取得される伝送データＳb1は復調器３５でディジタル復調され、さらに復号器３６で圧縮復号化される。そして、この復号器３６より出力される画像データＳa1がディスプレイカメラ３１に供給される。
【００７２】
そして、ディスプレイカメラ３１において、画像データＳa1がシリアル／パラレル変換器３１ｊでシリアルデータからパラレルデータに変換され、デマルチプレクサ３１ｋで上述したディスプレイカメラ２４における複数の受光素子２４ｂの検出出力に対応した複数のデータに分離される。この複数のデータはＤ／Ａコンバータ３１ｍでディジタル信号からアナログ信号に変換され、このＤ／Ａコンバータ３１ｍより出力されるディスプレイカメラ２４における複数の受光素子２４ｂの検出出力に対応した信号に基づいて、その複数の受光素子２４ｂに対応する撮像／表示面３１Ｆの各画素部Ｓ(1,1)〜Ｓ(i,j）の複数の発光手段を構成する複数の発光素子３１ｃがドライバ３１ｎによって駆動される。
【００７３】
これにより、ディスプレイカメラ３１の撮像／表示面３１Ｆの各画素部Ｓ(1,1)〜Ｓ(i,j）の複数の発光手段からは、ディスプレイカメラ２４の各画素部Ｒ(1,1)〜Ｒ(i,j）に複数の方向より入力される光に対応した光が、その入力方向と同一の方向に出力される。したがって、どの位置からどのような人数で止まって、または動きながら見ても、ディスプレイカメラ３１の撮像／表示面３１Ｆの向こう側に実際の撮像対象があるかのように見える。
【００７４】
また、ディスプレイカメラ３１の撮像／表示面３１Ｆの各画素部Ｓ(1,1)〜Ｓ(i,j）にはそれぞれ複数の方向より撮像対象に係る光が供給される。そして、各画素部Ｓ(1,1)〜Ｓ(i,j）において、それぞれ複数の受光手段を構成する複数の受光素子３１ｂによって複数の方向より入力される光のスペクトル情報が検出される。
【００７５】
そして、ディスプレイカメラ３１において、撮像／表示面３１Ｆの各画素部Ｓ(1,1)〜Ｓ(i,j）の複数の受光手段を構成する複数の受光素子３１ｂの検出出力はアンプ３１ｆで増幅され、Ａ／Ｄコンバータ３１ｇでアナログ信号からディジタル信号に変換され、その後にマルチプレクサ３１ｈで多重化され、さらにパラレル／シリアル変換器３１ｉでパラレルデータからシリアルデータに変換されて画像ータＳa2とされる。
【００７６】
ディスプレイカメラ３１より出力される画像データＳa2は符号器３２で圧縮符号化され、さらに変調器３３でディジタル変調される。そして、この変調器３３より出力される伝送データＳb2は、送受信部３４よりネットワーク２３に送出される。また、ネットワーク２３から送受信部２７で取得される伝送データＳb2は復調器２８でディジタル復調され、さらに復号器２９で圧縮復号化される。そして、この復号器２９より出力される画像データＳa2がディスプレイカメラ２４に供給される。
【００７７】
そして、ディスプレイカメラ２４において、画像データＳa2がシリアル／パラレル変換器２４ｊでシリアルデータからパラレルデータに変換され、デマルチプレクサ２４ｋで上述したディスプレイカメラ３１における複数の受光素子３１ｂの検出出力に対応した複数のデータに分離される。この複数のデータはＤ／Ａコンバータ２４ｍでディジタル信号からアナログ信号に変換され、このＤ／Ａコンバータ２４ｍより出力されるディスプレイカメラ３１における複数の受光素子３１ｂの検出出力に対応した信号に基づいて、その複数の受光素子３１ｂに対応する撮像／表示面２４Ｆの各画素部Ｒ(1,1)〜Ｒ(i,j）の複数の発光手段を構成する複数の発光素子２４ｃがドライバ２４ｎによって駆動される。
【００７８】
これにより、ディスプレイカメラ２４の撮像／表示面２４Ｆの各画素部Ｒ(1,1)〜Ｒ(i,j）の複数の発光手段からは、ディスプレイカメラ３１の各画素部Ｓ(1,1)〜Ｓ(i,j）に複数の方向より入力される光に対応した光が、その入力方向と同一の方向に出力される。したがって、どの位置からどのような人数で止まって、または動きながら見ても、ディスプレイカメラ２４の撮像／表示面２４Ｆの向こう側に実際の撮像対象があるかのように見える。
【００７９】
このように、図７に示す３次元画像表示システム２０は、ディスプレイカメラ２４，３１の撮像面２４Ｆ，３１Ｆに入力された光が、それぞれディスプレイカメラ３１，２４の表示面３１Ｆ，２４Ｆよりそのまま出力されるように構成したものであり、ディスプレイカメラ２４，３１側で、それぞれ臨場感の高い相手側の３次元画像を得ることができる。これにより、ディスプレイカメラ２４，３１側では、撮像／表示面２４Ｆ，３１Ｆがあたかも窓であるかのような形で相手側の画像を見、コミニュケーションをとることができる。
【００８０】
なお、３次元画像表示システム２０は、ディスプレイカメラ２４，３１がネットワーク２３を介して接続されるものであるが、直接接続すること（図４参照）、無線通信路を介して接続すること（図５参照）、記録装置、再生装置等の伝送路を介して接続すること（図６参照）も考えられる。
【００８１】
また、上述実施の形態においては、カメラ１１の撮像面１１Ｆ、ディスプレイ１７の表示面１７Ｆ、さらにはディスプレイカメラ２４，３１の撮像／表示面２４Ｆ，３１Ｆが平面的に形成されたものを示したが、必ずしも平面的である必要はなく、半球面等の任意の面形状とすることができる。
【００８２】
【発明の効果】
この発明によれば、撮像装置の撮像面に入力された光が表示装置の表示面よりそのまま出力されるように構成できる。また、導光管に入力される光のうち、導光管の向いている方向とのずれの大きなものは吸光物質により吸収される。したがって、どの位置からどのような人数で止まって、または動きながら見ても、表示装置の表示面の向こう側に実際の撮像対象があるかのように見え、臨場感の高い３次元画像を得ることができる。また、撮像機能と表示機能の双方を持つ撮像／表示装置を使用することで、互いに離れた２地点の間で臨場感の高い３次元画像による双方向の画像通信も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態としての３次元画像表示システムの回路構成を示すブロック図である。
【図２】カメラの撮像面とディスプレイの表示面の構成を示す図である。
【図３】撮像面、表示面の断面拡大図である。
【図４】３次元画像表示システムの変形例の回路構成を示すブロック図である。
【図５】３次元画像表示システムの変形例の回路構成を示すブロック図である。
【図６】３次元画像表示システムの変形例の回路構成を示すブロック図である。
【図７】第２の実施の形態としての３次元画像表示システムの回路構成を示すブロック図である。
【図８】ディスプレイカメラの撮像／表示面の構成を示す図である。
【図９】撮像／表示面の断面拡大図である。
【符号の説明】
１０，１０Ａ〜１０Ｃ・・・３次元画像表示システム、１１・・・カメラ、１１Ｆ・・・撮像面、１１ａ・・・導光管、１１ｂ・・・受光素子、１１ｃ・・・吸光物質、１２・・・符号器、１３・・・変調器、１４・・・ネットワーク、１５・・・復調器、１６・・・復号器、１７・・・ディスプレイ、１７Ｆ・・・表示面、１７ａ・・・導光管、１７ｂ・・・発光素子、１７ｃ・・・吸光物質、２０・・・３次元画像表示システム、２１，２２・・・撮像／表示系、２３・・・ネットワーク、２４，３１・・・ディスプレイカメラ、２４Ｆ，３１Ｆ・・・撮像／表示面、２４ａ，２４ｄ，３１ａ，３１ｄ・・・導光管、２４ｂ，３１ｂ・・・受光素子、２４ｃ，３１ｃ・・・発光素子、２４ｅ，３１ｅ・・・吸光物質
【発明の属する技術分野】
この発明は、撮像装置、表示装置、撮像／表示装置およびそれらを使用した３次元画像表示システムに関する。詳しくは、撮像装置の撮像面に入力された光が表示装置の表示面よりそのまま出力されるように構成することによって、臨場感の高い３次元画像を得ようとした３次元画像表示システム等に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
テレビジョンの目的はある場所に存在しているものが、あたかも遠隔地にいる視聴者の眼前に存在しているように見せることである。しかし、従来のテレビジョンシステムにおける画像の提示は、カメラの向いている方向の画像を１平面上に投影し、それを遠隔地において再現するということが基本的な仕組みとなっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そのため、従来のテレビジョンシステムでは、結果として以下のような問題点があった。
【０００４】
（ａ）提示される情報はディスプレイ平面上の各点の色（明るさも含む）であり、これはディスプレイ正面から一定の距離をおいて見た時にのみ形状として実際の撮像対象を見ているのと同じものが見えるものであって、視点のディスプレイからの角度や距離を変えた場合には実際には存在しないような画像を見ることになる。
【０００５】
具体的には角度に関して言えば、例えば球はどこから見ても断面が円に見えるはずなのに球を撮像したものをディスプレイに表示し、これを正面でない方向から見ると円でなくなる。距離に関して言えば遠近感の問題で、多くの場合ある物体を見ながらその物体に近づいて行けばその物体の見え方は相似形でなく変形をするのにディスプレイに対して近づいていってもディスプレイ上に表示されている物体は大きさが変わるだけで変形をすることはない。
【０００６】
（ｂ）人が実在のものを見るときには見たいものに合わせて目の焦点を調節することで色々なものを焦点のあった状態で見ることができるが、ディスプレイ上のものを見る時には表示される画像の撮像の際にどの物体に焦点があっていたかだけで焦点のあった状態で見られる対象が決まってしまう。
【０００７】
（ｃ）実在のものを見るときにはそのものの存在している位置に焦点を合わせることになるが、ディスプレイ上にぼけなく表示されている画像をぼけなく見るためには目の焦点を常にディスプレイの画面上に合わせる必要があり、奥行感や立体感を消失させている。
【０００８】
（ｄ）ディスプレイを見ている時には左目と右目に入る情報がある平面上の絵柄を別の方向から見たものとなっているため、見ている対象の奥行が全てディスプレイの位置であると感じ、奥行感や立体感がない。
【０００９】
なお、立体感の表現のために左右の目に別々の平面画像を提示するような３次元ディスプレイが従来提案されているが、これは上記問題のうち（ｄ）のみを解決するものであって、上記問題を全て解決するようなものは存在しなかった。
【００１０】
そこで、この発明では、臨場感の高い３次元画像を得る３次元画像表示システム等を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る撮像装置は、複数の撮像画素部が面形状に配列され、上記各撮像画素部がそれぞれ複数の方向より入力される光のスペクトル情報を検出する複数の受光手段を備え、上記複数の受光手段は、上記複数の方向より入力される光を導く複数の導光管と、この複数の導光管で導かれる光のスペクトル情報を検出する複数の受光素子とを有し、上記導光管は、その側面に吸光物質を有することを特徴とするものである。
【００１２】
また、この発明に係る表示装置は、複数の表示画素部が面形状に配列され、上記各表示画素部がそれぞれ画素に関連した所定のスペクトル情報を持つ光を複数の方向に出力する複数の発光手段を備え、上記複数の発光手段は、所定のスペクトル情報を持つ光を発光する複数の発光素子と、この複数の発光素子で発光される光を上記複数の方向に出力する複数の導光管とを有し、上記導光管は、その側面に吸光物質を有することを特徴とするものである。
【００１３】
また、この発明に係る３次元画像表示システムは、複数の撮像画素部が面形状に配列され、上記各撮像画素部がそれぞれ複数の方向より入力される光のスペクトル情報を検出する複数の受光手段を有し、上記複数の受光手段は、上記複数の方向より入力される光を導く複数の導光管と、この複数の導光管で導かれる光のスペクトル情報を検出する複数の受光素子とを有する撮像装置と、上記撮像装置の複数の撮像画素部に対応して複数の表示画素部が面形状に配列され、上記各表示画素部がそれぞれ上記各撮像画素部に複数の方向より入力される光に対応した光を上記入力方向と同一の方向に出力する複数の発光手段を有し、上記複数の発光手段は、所定のスペクトル情報を持つ光を発光する複数の発光素子と、この複数の発光素子で発光される光を上記複数の方向に出力する複数の導光管とを有する表示装置とを備え、上記撮像装置の有する導光管と上記表示装置の有する導光管のうち少なくとも一方の導光管がその側面に吸光物質を有することを特徴とするものである。
【００１４】
この発明において、撮像装置の撮像面には複数の撮像画素部が面形状に配列されている。そして、各撮像画素部は複数の方向より入力される光のスペクトル情報を検出する複数の受光手段を有している。例えば、複数の受光手段は、複数の方向より入力される光を導く複数の導光管と、この複数の導光管で導かれる光のスペクトル情報を検出する複数の受光素子とからなっている。これらの導光管は、その側面に吸光物質を有している。
【００１５】
また、表示装置の画面には複数の表示画素部が面形状に配列されている。そして、各表示画素部は画素に関連した所定のスペクトル情報を持つ光を複数の
方向に出力する複数の発光手段を有している。例えば、複数の発光手段は、所定のスペクトル情報を持つ光を発光する複数の発光素子と、この複数の発光素子で発光される光を複数の方向に出力する複数の導光管とからなっている。これらの導光管は、その側面に吸光物質を有している。
【００１６】
表示装置の各表示画素部の複数の発光手段より、撮像装置の各撮像画素部の複数の受光手段に複数の方向より入力される光に対応した光がその入力方向と同一方向に出力されるようにすることで、撮像装置の撮像面に入力された光が表示装置の表示面よりそのまま出力されるように見える状態となる。これにより、どの位置からどのような人数で止まって、または動きながら見ても、表示装置の表示面の向こう側に実際の撮像対象があるかのように見え、臨場感の高い３次元画像を得ることが可能となる。
【００１７】
また、この発明に係る撮像／表示装置は、複数の画素部が面形状に配列され、各画素部は、それぞれ複数の方向より入力される光のスペクトル情報を検出する複数の受光手段を有すると共に、それぞれ画素に関連した所定のスペクトル情報を持つ光を複数の方向に出力する複数の発光手段を有してなるものである。上記複数の受光手段は、上記複数の方向より入力される光を導く複数の導光管と、上記複数の導光管で導かれる光のスペクトル情報を検出する複数の受光素子とを有する。上記複数の発光手段は、所定のスペクトル情報を持つ光を発光する複数の発光素子と、上記複数の発光素子で発光される光を上記複数の方向に出力する複数の導光管とを有する。上記受光手段及び上記発光手段の導光管のうち少なくとも一方の導光管は、当該導光管の側面に吸光物質を有する。
【００１８】
また、この発明に係る３次元画像表示システムは、第１および第２の撮像／表示装置を備えてなり、これら第１および第２の撮像／表示装置は、それぞれ複数の画素部が面形状に配列され、各画素部はそれぞれ複数の方向より入力される光のスペクトル情報を検出する複数の受光手段を有すると共に、それぞれ画素に関連した所定のスペクトル情報を持つ光を複数の方向に出力する複数の発光手段を有し、第２の撮像／表示装置の各画素部の複数の発光手段は第１の撮像／表示装置の各画素部に複数の方向より入力される光に対応した光をその入力方向と同一方向に出力し、第１の撮像／表示装置の各画素部の複数の発光手段は第２の撮像／表示装置の各画素部に複数の方向より入力される光に対応した光をその入力方向と同一方向に出力するものである。
【００１９】
この発明において、撮像／表示装置には複数の画素部が面形状に配列されている。各画素部は、複数の方向より入力される光のスペクトル情報を検出する複数の受光手段を有していると共に、画素に関連した所定のスペクトル情報を持つ光を複数の方向に出力する複数の発光手段を有している。
【００２０】
第２の撮像／表示装置の各画素部の複数の発光手段より、第１の撮像／表示装置の各画素部の複数の受光手段に複数の方向より入力される光に対応した光が、その入力方向と同一方向に出力されるようにすることで、第１の撮像／表示装置の撮像面に入力された光が第２の撮像／表示装置の表示面よりそのまま出力されるように見える状態となる。一方、第１の撮像／表示装置の各画素部の複数の発光手段より、第２の撮像／表示装置の各画素部の複数の受光手段に複数の方向より入力される光に対応した光が、その入力方向と同一方向に出力されるようにすることで、第２の撮像／表示装置の撮像面に入力された光が第１の撮像／表示装置の表示面よりそのまま出力されるように見える状態となる。
【００２１】
これにより、第１および第２の撮像／表示装置のいずれの側にあっても、表示面の向こう側に実際の撮像対象があるかのように見え、互いに臨場感の高い相手側の３次元画像を得ることが可能となる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態について説明する。図１は、第１の実施の形態としての３次元画像表示システム１０の回路構成を示している。この画像表示システム１０は、撮像装置としてのカメラ１１と、このカメラ１１より出力される画像データＳａに対して圧縮符号化を行う符号器１２と、この符号器１２の出力データに対してディジタル変調処理を行ってネットワーク１４に送出する伝送データＳｂを得る変調器１３とを有している。
【００２３】
また、ネットワーク１４で送られてくる伝送データＳｂに対してディジタル復調処理を行う復調器１５と、この復調器１５の出力データに対して圧縮復号化処理を行って画像データＳａを得る復号器１６と、この画像データＳａによる３次元画像を表示する表示装置としてのディスプレイ１７とを有している。
【００２４】
図２Ａ〜Ｄ、図３Ａは、カメラ１１の撮像面１１Ｆの構成を示している。図２Ａは撮像対象側から見た撮像面１１Ｆの正面図、図２Ｂは撮像面１１Ｆの概略側面図、図２Ｃおよび図３Ａは撮像面１１Ｆの断面拡大図、図２Ｄは後述する撮像画素部を拡大して示した正面拡大図である。撮像面１１Ｆは、図２Ａに示すように、複数の撮像画素部Ｐ(1,1)〜Ｐ(i,j）がマトリクス状に配列されて構成されている。なお、この配列は一例であって、複数の撮像画素部が平面的に配列されていればよい。
【００２５】
また、各撮像画素部Ｐ(1,1)〜Ｐ(i,j）は、複数の方向（図示の例では２５方向）より入力される光のスペクトル情報を検出する複数の受光手段を有する構成とされる。各受光手段は、図２Ｃ，Ｄおよび図３Ａに示すように、複数の方向より入力される光を導く複数の導光管１１ａと、この複数の導光管１１ａで導かれる光のスペクトル情報を検出する複数の受光素子１１ｂとから構成される。
【００２６】
この場合、各導光管１１ａの向きは、複数の方向に対応するようにそれぞれ異なるようにされている。図２Ｃおよび図３Ａの断面拡大図には導光管１１ａの向きが垂直方向にのみ変化している場合を示しているが、導光管１１ａの向きは水平方向にも変化している。したがって、各撮像画素部を拡大して見たとき、導光管１１ａの開口部は、図２Ｄに示すように見える。
【００２７】
各導光管１１ａで導光管の方向に対応する一定方向より入力される光のみを受光素子１１ｂに導くため、各導光管１１ａの側面側は例えばカーボン等の吸光物質１１ｃで覆われている。このように各導光管１１ａの側面側を吸光物質１１ｃで覆うことで、各導光管１１ａに入力される光のうち、導光管の向いている方向とのずれの大きなものは吸光物質１１ｃにより吸収される。
【００２８】
なお、各受光素子１１ｂとしては、特定の波長の光に反応する１つ、または例えばＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）に対応するような複数の光電変換素子などが用いられる。
【００２９】
カメラ１１の撮像面１１Ｆを上述したような構造とすることで、平面上の複数の点、すなわち撮像画素部Ｐ(1,1)〜Ｐ(i,j）において、それぞれ複数の方向から入力する光のスペクトルを検出することができる。
【００３０】
図２Ｅ〜Ｈ、図３Ｂは、ディスプレイ１７の表示面１７Ｆの構成を示している。図２Ｅは光の出力側から見た表示面１７Ｆの正面図、図２Ｆは表示面１７Ｆの概略側面図、図２Ｇおよび図３Ｂは表示面１７Ｆの断面拡大図、図２Ｈは後述する表示画素部を拡大して示した正面拡大図である。なお、図２Ｅ，Ｈに示す正面図、正面拡大図は、上述したカメラ１１の撮像面１１Ｆとの関係の説明が容易となるように左右を反転した図としている。
【００３１】
表示面１７Ｆは、撮像面１１Ｆと大きさ形状がほぼ等しく形成される。そして、この表示面１７Ｆは、図２Ｅに示すように、撮像面１１Ｆの複数の撮像画素部Ｐ(1,1)〜Ｐ(i,j）に１対１に対応して、複数の表示画素部Ｑ(1,1)〜Ｑ(i,j）がマトリクス状に配列されて構成されている。なお、この配列は一例であって、複数の表示画素部が上述した撮像面１１Ｆの複数の撮像画素部に対応して配列されていればよい。この場合、撮像面１１Ｆの複数の撮像画素部Ｐ(1,1)〜Ｐ(i,j）と、表示面１７Ｆの複数の表示画素部Ｑ(1,1)〜Ｑ(i,j）とは、破線図示するように、撮像面１１Ｆの正面図（図２Ａ）と表示面１７Ｆの左右を反転した正面図（図２Ｅ）とで同じ位置の画素部が対応する。
【００３２】
また、各表示画素部Ｑ(1,1)〜Ｑ(i,j）は、それぞれ上述した撮像面１１Ｆの各撮像画素部Ｐ(1,1)〜Ｐ(i,j）の複数の受光手段に１対１に対応した複数の発光手段を有している。これら各表示画素部Ｑ(1,1)〜Ｑ(i,j）の複数の発光手段は、撮像面１１Ｆの各撮像画素部Ｐ(1,1)〜Ｐ(i,j）に複数の方向より入力される光に対応した光を上記入力方向と同一の方向に出力するためのものである。
【００３３】
ここで、各撮像画素部Ｐ(1,1)〜Ｐ(i,j）の複数の受光手段と各表示画素部Ｑ(1,1)〜Ｑ(i,j）の複数の発光手段とは、破線図示するように、撮像面１１Ｆの正面拡大図（図２Ｄ）と表示面１７Ｆの左右を反転した正面拡大図（図２Ｈ）において、点対称の位置にあるものが対応する。
【００３４】
各表示画素部Ｑ(1,1)〜Ｑ(i,j）の複数の発光手段は、図２Ｇ，Ｈに示すように、上述した各撮像画素部Ｐ(1,1)〜Ｐ(i,j）の複数の受光手段を構成する受光素子１１ｂに入力される複数の方向からの光と同様に見えるスペクトル情報を持つ光を発光するための複数の発光素子１７ｂと、この複数の発光素子１７ｂで発光される光を上記入力方向と同一の方向に出力する複数の導光管１７ａとから構成される。
【００３５】
この場合、各表示画素部Ｑ(1,1)〜Ｑ(i,j）の複数の発光手段を構成する複数の導光管１７ａの方向は、対応する各撮像画素部Ｐ(1,1)〜Ｐ(i,j）の複数の受光手段を構成する複数の導光管１１ａの方向と左右上下が対称とされている。図２Ｇの断面拡大図には導光管１７ａの向きが垂直方向にのみ変化している場合を示しているが、導光管１７ａの向きは水平方向にも変化している。したがって、各撮像画素部を拡大して見たときに見える導光管１７ａの開口部は、図２Ｈに示すようになる。
【００３６】
各発光素子１７ｂで発光された光を導光管１７ａより導光管の方向に対応する一定方向に出力するため、各導光管１７ａの側面側は例えばカーボン等の吸光物質１７ｃで覆われている。このように各導光管１７ａの側面側を吸光物質１７ｃで覆うことで、各導光管１７ａに入力される光のうち、導光管の向いている方向とのずれの大きなものは吸光物質１７ｃにより吸収される。なお、各発光素子１７ｂとしては、特定の波長の光を発する１つ、または例えばＲ，Ｇ，Ｂに対応するような複数のＬＥＤ（light emitting diode）などが用いられる。
【００３７】
図１に戻って、カメラ１１およびディスプレイ１７の回路構成を説明する。まず、カメラ１１について説明する。カメラ１１は、撮像面１１Ｆの各撮像画素部Ｐ(1,1)〜Ｐ(i,j）の複数の受光手段を構成する複数の受光素子１１ｂの検出出力をそれぞれ増幅する複数のアンプ１１ｅと、この複数のアンプ１１ｅの出力信号をアナログ信号からディジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ１１ｆと、このＡ／Ｄコンバータ１１ｆより出力される複数の受光素子１１ｂの検出出力に対応した複数のデータを多重化するマルチプレクサ１１ｇと、このマルチプレクサ１１ｇの出力データをパラレルデータからシリアルデータに変換して画像データＳａを得るパラレル／シリアル変換器１１ｈとを有して構成されている。
【００３８】
また、ディスプレイ１７は、画像データＳａをシリアルデータからパラレルデータに変換するシリアル／パラレル変換器１７ｅと、この変換器１７ｅの出力データより上述したカメラ１１における複数の受光素子１１ｂの検出出力に対応した複数のデータを分離するデマルチプレクサ１７ｆと、このデマルチプレクサ１７ｆより出力される複数のデータをディジタル信号からアナログ信号に変換するＤ／Ａコンバータ１７ｇと、このＤ／Ａコンバータ１７ｇより出力されるカメラ１１における複数の受光素子１１ｂの検出出力に対応した信号に基づいて、その複数の受光素子１１ｂに対応する表示面１７Ｆの各表示画素部Ｑ(1,1)〜Ｑ(i,j）の複数の発光手段を構成する複数の発光素子１７ｂを駆動するドライバ１７ｈとを有して構成されている。
【００３９】
次に、図１に示す３次元画像表示システム１０の動作を説明する。カメラ１１の撮像面１１Ｆの各撮像画素部Ｐ(1,1)〜Ｐ(i,j）にはそれぞれ複数の方向より撮像対象に係る光が供給される。そして、各撮像画素部Ｐ(1,1)〜Ｐ(i,j）において、それぞれ複数の受光手段を構成する複数の受光素子１１ｂによって複数の方向より入力される光のスペクトル情報が検出される。
【００４０】
そして、カメラ１１において、撮像面１１Ｆの各撮像画素部Ｐ(1,1)〜Ｐ(i,j）の複数の受光手段を構成する複数の受光素子１１ｂの検出出力はアンプ１１ｅで増幅され、Ａ／Ｄコンバータ１１ｆでアナログ信号からディジタル信号に変換され、その後にマルチプレクサ１１ｇで多重化され、さらにパラレル／シリアル変換器１１ｈでパラレルデータからシリアルデータに変換されて画像ータＳａとされる。
【００４１】
カメラ１１より出力される画像データＳａは符号器１２で圧縮符号化され、さらに変調器１３でディジタル変調される。そして、この変調器１３より出力される伝送データＳｂはネットワーク１４に送出される。また、ネットワーク１４より得られる伝送データＳｂは復調器１５でディジタル復調され、さらに復号器１６で圧縮復号化される。そして、この復号器１６より出力される画像データＳａがディスプレイ１７に供給される。
【００４２】
そして、ディスプレイ１７において、画像データＳａがシリアル／パラレル変換器１７ｅでシリアルデータからパラレルデータに変換され、デマルチプレクサ１７ｆで上述したカメラ１１における複数の受光素子１１ｂの検出出力に対応した複数のデータに分離される。この複数のデータはＤ／Ａコンバータ１７ｇでアナログ信号に変換され、このＤ／Ａコンバータ１７ｇより出力されるカメラ１１における複数の受光素子１１ｂの検出出力に対応した信号に基づいて、その複数の受光素子１１ｂに対応する表示面１７Ｆの各表示画素部Ｑ(1,1)〜Ｑ(i,j）の複数の発光手段を構成する複数の発光素子１７ｂがドライバ１７ｈによって駆動される。
【００４３】
これにより、ディスプレイ１７の表示面１７Ｆの各表示画素部Ｑ(1,1)〜Ｑ(i,j）の複数の発光手段からは、カメラ１１の各撮像画素部Ｐ(1,1)〜Ｐ(i,j）に複数の方向より入力される光に対応した光が、その入力方向と同一の方向に出力される。したがって、どの位置からどのような人数で止まって、または動きながら見ても、ディスプレイ１７の表示面１７Ｆの向こう側に実際の撮像対象があるかのように見える。
【００４４】
このように、図１に示す３次元画像表示システム１０は、カメラ１１の撮像面１１Ｆに入力された光がディスプレイ１７の表示面１７Ｆよりそのまま出力されるように構成したものであり、ディスプレイ１７側で臨場感の高い３次元画像を得ることができる。
【００４５】
なお、３次元画像表示システム１０は、カメラ１１より出力される画像データＳａが圧縮符号化およびディジタル変調された後にネットワーク１４を介してディスプレイ１７側に供給されるであるが、例えば図４〜図６に示すように構成することも考えられる。これら図４〜図６において、図１と対応する部分には同一符号を付して示している。
【００４６】
図４に示す３次元画像表示システム１０Ａは、カメラ１１より出力される画像データＳａを直接ディスプレイ１７に供給するようにしたものである。図５に示す３次元画像表示システム１０Ｂは、変調器１３より出力される伝送データＳｂを送信アンテナ２１を通じて送信し、受信アンテナ２２で受信された伝送データＳｂを復調器１５に供給するようにしたものである。さらに、図６に示す３次元画像表示システム１０Ｃは、カメラ１１より出力される画像データＳａを記録装置２３に供給してテープ状あるいはディスク状記録媒体、または半導体メモリ等に記録し、再生装置２４でテープ状あるいはディスク状記録媒体、または半導体メモリ等より画像データＳａを再生し、この画像データＳａをディスプレイ１７に供給するようにしたものである。
【００４７】
ところで、図１に示す３次元画像表示システム１０は、カメラ１１で撮像した画像をディスプレイ１７で表示するものであり、第１の地点の画像を第２の地点に送るという一方向の画像通信しか実現できない。しかし、第１の地点の画像を第２の地点に送ると同時に、第２の地点の画像を第１の地点に送るという双方向の画像通信ができれば便利である。
【００４８】
図７は、この発明の第２の実施の形態としての３次元画像表示システム２０の構成を示している。この３次元画像表示システム２０は、第１の地点側の撮像／表示系２１と、第２の地点側の撮像／表示系２２とを備えてなり、これらの撮像／表示系２１，２２がネットワーク２３を介して接続されて構成されている。
【００４９】
撮像／表示系２１は、撮像／表示装置としてのディスプレイカメラ２４と、このディスプレイカメラ２４より出力される画像データＳa1に対して圧縮符号化処理を行う符号器２５と、この符号器２５の出力データに対してディジタル変調処理を行って伝送データＳb1を得る変調器２６と、この伝送データＳb1をネットワーク２３を介して撮像／表示系２２に送信すると共に、撮像／表示系２２より送信されてくる伝送データＳb2を受信するための送受信部２７と、この伝送データＳb2に対してディジタル復調処理を行う復調器２８と、この復調器２８の出力データに対して圧縮復号化処理を行ってディスプレイカメラ２４に供給する画像データＳa2を得る復号器２９とを有している。
【００５０】
撮像／表示系２２は、撮像／表示装置としてのディスプレイカメラ３１と、このディスプレイカメラ３１より出力される画像データＳa2に対して圧縮符号化処理を行う符号器３２と、この符号器３２の出力データに対してディジタル変調処理を行って伝送データＳb2を得る変調器３３と、この伝送データＳb2をネットワーク２３を介して撮像／表示系２１に送信すると共に、撮像／表示系２１より送信されてくる伝送データＳb1を受信するための送受信部３４と、この伝送データＳb1に対してディジタル復調処理を行う復調器３５と、この復調器３５の出力データに対して圧縮復号化処理を行ってディスプレイカメラ３１に供給する画像データＳa1を得る復号器３６とを有している。
【００５１】
図８Ａ〜Ｄ，図９Ａは、ディスプレイカメラ２４の撮像／表示面２４Ｆの構成を示している。図８Ａは撮像対象側ないしは画像観察者側から見た撮像／表示面２４Ｆの正面図、図８Ｂは撮像／表示面２４Ｆの概略側面図、図８Ｃおよび図９Ａは撮像／表示面２４Ｆの断面拡大図、図８Ｄは後述する画素部を拡大して示した正面拡大図である。撮像／表示面２４Ｆは、図８Ａに示すように、複数の画素部Ｒ(1,1)〜Ｒ(i,j）がマトリクス状に配列されて構成されている。なお、この配列は一例であって、複数の画素部が平面的に配列されていればよい。
【００５２】
また、各画素部Ｒ(1,1)〜Ｒ(i,j）は、複数の方向（図示の例では２５方向）より入力される光のスペクトル情報を検出する複数の受光手段を有すると共に、後述するディスプレイカメラ３１の各画素部Ｓ(1,1)〜Ｓ(i,j）に複数の方向より入力される光に対応した光を上記入力方向と同一の方向に出力する複数の発光手段を有している。
【００５３】
複数の受光手段は、図８Ｃ，Ｄおよび図９Ａに示すように、複数の方向より入力される光を導く複数の導光管２４ａと、この複数の導光管２４ａで導かれる光のスペクトル情報を検出する複数の受光素子２４ｂとから構成される。複数の発光手段は、図８Ｃ，Ｄおよび図９Ａに示すように、ディスプレイカメラ３１の各画素部Ｓ(1,1)〜Ｓ(i,j）の複数の受光手段を構成する受光素子３１ｂに入力される複数の方向からの光と同様に見えるスペクトル情報を持つ光を発光するための複数の発光素子２４ｃと、この複数の発光素子２４ｃで発光される光を上記入力方向と同一の方向に出力する複数の導光管２４ｄとから構成される。
【００５４】
この場合、各導光管２４ａ，２４ｄの向きは、複数の方向に対応するようにそれぞれ異なるようにされている。図８Ｃおよび図９Ａの断面拡大図には導光管２４ａ，２４ｄの向きが垂直方向にのみ変化している場合を示しているが、導光管２４ａ，２４ｄの向きは水平方向にも変化している。したがって、各画素部を拡大して見たとき、導光管２４ａ，２４ｄの開口部は、図８Ｄに示すように見える。
【００５５】
各導光管２４ａで導光管の方向に対応する一定方向より入力される光のみを受光素子２４ｂに導くため、さらには各発光素子２４ｃで発光された光を導光管２４ｄより導光管の方向に対応する一定方向に出力するため、各導光管２４ａ，２４ｄの側面側は例えばカーボン等の吸光物質２４ｅで覆われている。このように各導光管２４ａ，２４ｄの側面側を吸光物質２４ｅで覆うことで、各導光管２４ａ，２４ｄに入力される光のうち、導光管の向いている方向とのずれの大きなものは吸光物質２４ｅにより吸収される。
【００５６】
なお、各受光素子２４ｂとしては、特定の波長の光に反応する１つ、または例えばＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）に対応するような複数の光電変換素子などが用いられる。同様に、各発光素子２４ｃとしては、特定の波長の光を発する１つ、または例えばＲ，Ｇ，Ｂに対応するような複数のＬＥＤ（light emitting diode）などが用いられる。
【００５７】
図８Ｅ〜Ｈ，図９Ｂは、ディスプレイカメラ３１の撮像／表示面３１Ｆの構成を示している。図８Ｅは撮像対象側ないしは画像観察者側から見た撮像／表示面３１Ｆの正面図、図８Ｆは撮像／表示面３１Ｆの概略側面図、図８Ｇおよび図９Ｂは撮像／表示面３１Ｆの断面拡大図、図８Ｈは後述する画素部を拡大して示した正面拡大図である。なお、図８Ｅ，Ｈに示す正面図、正面拡大図は、上述したディスプレイカメラ２４の撮像／表示面２４Ｆとの関係の説明が容易となるように左右を反転した図としている。
【００５８】
撮像／表示面３１Ｆは、撮像／表示面２４Ｆと大きさ形状がほぼ等しく形成される。そして、この撮像／表示面３１Ｆは、図８Ｅに示すように、撮像／表示面２４Ｆの複数の画素部Ｒ(1,1)〜Ｒ(i,j）に１対１に対応して、複数の画素部Ｓ(1,1)〜Ｓ(i,j）がマトリクス状に配列されて構成されている。なお、この配列は一例であって、複数の画素部が上述した撮像／表示面２４Ｆの複数の画素部に１対１に対応して配列されていればよい。この場合、撮像／表示面２４Ｆの複数の画素部Ｒ(1,1)〜Ｒ(i,j）と、撮像／表示面３１Ｆの複数の画素部Ｓ(1,1)〜Ｓ(i,j）とは、破線図示するように、撮像／表示面２４Ｆの正面図（図８Ａ）と撮像／表示面３１Ｆの左右を反転した正面図（図８Ｅ）とで同じ位置の画素部が対応する。
【００５９】
また、各画素部Ｓ(1,1)〜Ｓ(i,j）は、それぞれ上述した撮像／表示面２４Ｆの各画素部Ｒ(1,1)〜Ｒ(i,j）の複数の受光手段に１対１に対応した複数の発光手段を有している。これら各画素部Ｓ(1,1)〜Ｓ(i,j）の複数の発光手段は、撮像／表示面２４Ｆの各画素部Ｒ(1,1)〜Ｒ(i,j）に複数の方向より入力される光に対応した光を上記入力方向と同一の方向に出力するためのものである。同様に、各画素部Ｓ(1,1)〜Ｓ(i,j）は、それぞれ上述した撮像／表示面２４Ｆの各画素部Ｒ(1,1)〜Ｒ(i,j）の複数の発光手段に１対１に対応した複数の受光手段を有している。
【００６０】
ここで、撮像／表示面２４Ｆの各画素部Ｒ(1,1)〜Ｐ(i,j）の複数の受光手段、発光手段と、撮像／表示面３１Ｆの各画素部Ｓ(1,1)〜Ｓ(i,j）の複数の発光手段、受光手段とは、破線図示するように、撮像／表示面２４Ｆの正面拡大図（図８Ｄ）と撮像／表示面３１Ｆの左右を反転した正面拡大図（図８Ｈ）において、点対称の位置にあるものが対応する。
【００６１】
図８Ｇ，Ｈおよび図９Ｂに示すように、複数の受光手段は、複数の方向より入力される光を導く複数の導光管３１ａと、この複数の導光管３１ａで導かれる光のスペクトル情報を検出する複数の受光素子３１ｂとから構成される。複数の発光手段は、図８Ｇ，Ｈおよび図９Ｂに示すように、ディスプレイカメラ２４の各画素部Ｒ(1,1)〜Ｒ(i,j）の複数の受光手段を構成する受光素子２４ｂに入力される複数の方向からの光と同様に見えるスペクトル情報を持つ光を発光するための複数の発光素子３１ｃと、この複数の発光素子３１ｃで発光される光を上記入力方向と同一の方向に出力する複数の導光管３１ｄとから構成される。
【００６２】
この場合、各画素部Ｓ(1,1)〜Ｓ(i,j）の複数の受光手段を構成する複数の導光管３１ａの方向は、対応する各画素部Ｒ(1,1)〜Ｒ(i,j）の複数の発光手段を構成する複数の導光管２４ｄの方向と左右上下が対称とされている。同様に、各画素部Ｓ(1,1)〜Ｓ(i,j）の複数の発光手段を構成する複数の導光管３１ｄの方向は、対応する各画素部Ｒ(1,1)〜Ｒ(i,j）の複数の受光手段を構成する複数の導光管１２４ａの方向と左右上下が対称とされている。図８Ｇおよび図９Ｂの断面拡大図には導光管３１ａ，３４ｄの向きが垂直方向にのみ変化している場合を示しているが、導光管３１ａ，３４ｄの向きは水平方向にも変化している。したがって、各画素部を拡大して見たとき、導光管３１ａ，３１ｄの開口部は、図８Ｈに示すように見える。
【００６３】
各導光管３１ａで導光管の方向に対応する一定方向より入力される光のみを受光素子３１ｂに導くため、さらには各発光素子３１ｃで発光された光を導光管３１ｄより導光管の方向に対応する一定方向に出力するため、各導光管３１ａ，３１ｄの側面側は例えばカーボン等の吸光物質３１ｅで覆われている。このように各導光管３１ａ，３１ｄの側面側を吸光物質３１ｅで覆うことで、各導光管３１ａ，３１ｄに入力される光のうち、導光管の向いている方向とのずれの大きなものは吸光物質３１ｅにより吸収される。
【００６４】
なお、各受光素子３１ｂとしては、特定の波長の光に反応する１つ、または例えばＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）に対応するような複数の光電変換素子などが用いられる。同様に、各発光素子３１ｃとしては、特定の波長の光を発する１つ、または例えばＲ，Ｇ，Ｂに対応するような複数のＬＥＤ等が用いられる。
【００６５】
図７に戻って、ディスプレイカメラ２４，３１の回路構成を説明する。まず、ディスプレイカメラ２４について説明する。ディスプレイカメラ２４は、撮像／表示面２４Ｆの各画素部Ｒ(1,1)〜Ｒ(i,j）の複数の受光手段を構成する複数の受光素子２４ｂの検出出力をそれぞれ増幅する複数のアンプ２４ｆと、この複数のアンプ２４ｆの出力信号をアナログ信号からディジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ２４ｇと、このＡ／Ｄコンバータ２４ｇより出力される複数の受光素子２４ｂの検出出力に対応した複数のデータを多重化するマルチプレクサ２４ｈと、このマルチプレクサ２４ｈの出力データをパラレルデータからシリアルデータに変換して画像データＳa1を得るパラレル／シリアル変換器２４ｉとを有している。
【００６６】
また、ディスプレイカメラ２４は、画像データＳa2をシリアルデータからパラレルデータに変換するシリアル／パラレル変換器２４ｊと、この変換器２４ｊの出力データよりディスプレイカメラ３１における複数の受光素子３１ｂの検出出力に対応した複数のデータを分離するデマルチプレクサ２４ｋと、このデマルチプレクサ２４ｋより出力される複数のデータをディジタル信号からアナログ信号に変換するＤ／Ａコンバータ２４ｍと、このＤ／Ａコンバータ２４ｍより出力されるディスプレイカメラ３１における複数の受光素子３１ｂの検出出力に対応した信号に基づいて、その複数の受光素子３１ｂに対応する撮像／表示面２４Ｆの各画素部Ｒ(1,1)〜Ｒ(i,j）の複数の発光手段を構成する複数の発光素子２４ｃを駆動するドライバ２４ｎとを有している。
【００６７】
次に、ディスプレイカメラ３１について説明する。ディスプレイカメラ３１は、撮像／表示面３１Ｆの各画素部Ｓ(1,1)〜Ｓ(i,j）の複数の受光手段を構成する複数の受光素子３１ｂの検出出力をそれぞれ増幅する複数のアンプ３１ｆと、この複数のアンプ３１ｆの出力信号をアナログ信号からディジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ３１ｇと、このＡ／Ｄコンバータ３１ｇより出力される複数の受光素子３１ｂの検出出力に対応した複数のデータを多重化するマルチプレクサ３１ｈと、このマルチプレクサ３１ｈの出力データをパラレルデータからシリアルデータに変換して画像データＳa2を得るパラレル／シリアル変換器３１ｉとを有している。
【００６８】
また、ディスプレイカメラ３１は、画像データＳa1をシリアルデータからパラレルデータに変換するシリアル／パラレル変換器３１ｊと、この変換器３１ｊの出力データよりディスプレイカメラ２４における複数の受光素子２４ｂの検出出力に対応した複数のデータを分離するデマルチプレクサ３１ｋと、このデマルチプレクサ３１ｋより出力される複数のデータをディジタル信号からアナログ信号に変換するＤ／Ａコンバータ３１ｍと、このＤ／Ａコンバータ３１ｍより出力されるディスプレイカメラ２４における複数の受光素子２４ｂの検出出力に対応した信号に基づいて、その複数の受光素子２４ｂに対応する撮像／表示面３１Ｆの各画素部Ｓ(1,1)〜Ｓ(i,j）の複数の発光手段を構成する複数の発光素子３１ｃを駆動するドライバ３１ｎとを有している。
【００６９】
次に、図７に示す３次元画像表示システム２０の動作を説明する。ディスプレイカメラ２４の撮像／表示面２４Ｆの各画素部Ｒ(1,1)〜Ｒ(i,j）にはそれぞれ複数の方向より撮像対象に係る光が供給される。そして、各画素部Ｒ(1,1)〜Ｒ(i,j）において、それぞれ複数の受光手段を構成する複数の受光素子２４ｂによって複数の方向より入力される光のスペクトル情報が検出される。
【００７０】
そして、ディスプレイカメラ２４において、撮像／表示面２４Ｆの各画素部Ｒ(1,1)〜Ｒ(i,j）の複数の受光手段を構成する複数の受光素子２４ｂの検出出力はアンプ２４ｆで増幅され、Ａ／Ｄコンバータ２４ｇでアナログ信号からディジタル信号に変換され、その後にマルチプレクサ２４ｈで多重化され、さらにパラレル／シリアル変換器２４ｉでパラレルデータからシリアルデータに変換されて画像ータＳa1とされる。
【００７１】
ディスプレイカメラ２４より出力される画像データＳa1は符号器２５で圧縮符号化され、さらに変調器２６でディジタル変調される。そして、この変調器２６より出力される伝送データＳb1は、送受信部２７よりネットワーク２３に送出される。また、ネットワーク２３から送受信部３４で取得される伝送データＳb1は復調器３５でディジタル復調され、さらに復号器３６で圧縮復号化される。そして、この復号器３６より出力される画像データＳa1がディスプレイカメラ３１に供給される。
【００７２】
そして、ディスプレイカメラ３１において、画像データＳa1がシリアル／パラレル変換器３１ｊでシリアルデータからパラレルデータに変換され、デマルチプレクサ３１ｋで上述したディスプレイカメラ２４における複数の受光素子２４ｂの検出出力に対応した複数のデータに分離される。この複数のデータはＤ／Ａコンバータ３１ｍでディジタル信号からアナログ信号に変換され、このＤ／Ａコンバータ３１ｍより出力されるディスプレイカメラ２４における複数の受光素子２４ｂの検出出力に対応した信号に基づいて、その複数の受光素子２４ｂに対応する撮像／表示面３１Ｆの各画素部Ｓ(1,1)〜Ｓ(i,j）の複数の発光手段を構成する複数の発光素子３１ｃがドライバ３１ｎによって駆動される。
【００７３】
これにより、ディスプレイカメラ３１の撮像／表示面３１Ｆの各画素部Ｓ(1,1)〜Ｓ(i,j）の複数の発光手段からは、ディスプレイカメラ２４の各画素部Ｒ(1,1)〜Ｒ(i,j）に複数の方向より入力される光に対応した光が、その入力方向と同一の方向に出力される。したがって、どの位置からどのような人数で止まって、または動きながら見ても、ディスプレイカメラ３１の撮像／表示面３１Ｆの向こう側に実際の撮像対象があるかのように見える。
【００７４】
また、ディスプレイカメラ３１の撮像／表示面３１Ｆの各画素部Ｓ(1,1)〜Ｓ(i,j）にはそれぞれ複数の方向より撮像対象に係る光が供給される。そして、各画素部Ｓ(1,1)〜Ｓ(i,j）において、それぞれ複数の受光手段を構成する複数の受光素子３１ｂによって複数の方向より入力される光のスペクトル情報が検出される。
【００７５】
そして、ディスプレイカメラ３１において、撮像／表示面３１Ｆの各画素部Ｓ(1,1)〜Ｓ(i,j）の複数の受光手段を構成する複数の受光素子３１ｂの検出出力はアンプ３１ｆで増幅され、Ａ／Ｄコンバータ３１ｇでアナログ信号からディジタル信号に変換され、その後にマルチプレクサ３１ｈで多重化され、さらにパラレル／シリアル変換器３１ｉでパラレルデータからシリアルデータに変換されて画像ータＳa2とされる。
【００７６】
ディスプレイカメラ３１より出力される画像データＳa2は符号器３２で圧縮符号化され、さらに変調器３３でディジタル変調される。そして、この変調器３３より出力される伝送データＳb2は、送受信部３４よりネットワーク２３に送出される。また、ネットワーク２３から送受信部２７で取得される伝送データＳb2は復調器２８でディジタル復調され、さらに復号器２９で圧縮復号化される。そして、この復号器２９より出力される画像データＳa2がディスプレイカメラ２４に供給される。
【００７７】
そして、ディスプレイカメラ２４において、画像データＳa2がシリアル／パラレル変換器２４ｊでシリアルデータからパラレルデータに変換され、デマルチプレクサ２４ｋで上述したディスプレイカメラ３１における複数の受光素子３１ｂの検出出力に対応した複数のデータに分離される。この複数のデータはＤ／Ａコンバータ２４ｍでディジタル信号からアナログ信号に変換され、このＤ／Ａコンバータ２４ｍより出力されるディスプレイカメラ３１における複数の受光素子３１ｂの検出出力に対応した信号に基づいて、その複数の受光素子３１ｂに対応する撮像／表示面２４Ｆの各画素部Ｒ(1,1)〜Ｒ(i,j）の複数の発光手段を構成する複数の発光素子２４ｃがドライバ２４ｎによって駆動される。
【００７８】
これにより、ディスプレイカメラ２４の撮像／表示面２４Ｆの各画素部Ｒ(1,1)〜Ｒ(i,j）の複数の発光手段からは、ディスプレイカメラ３１の各画素部Ｓ(1,1)〜Ｓ(i,j）に複数の方向より入力される光に対応した光が、その入力方向と同一の方向に出力される。したがって、どの位置からどのような人数で止まって、または動きながら見ても、ディスプレイカメラ２４の撮像／表示面２４Ｆの向こう側に実際の撮像対象があるかのように見える。
【００７９】
このように、図７に示す３次元画像表示システム２０は、ディスプレイカメラ２４，３１の撮像面２４Ｆ，３１Ｆに入力された光が、それぞれディスプレイカメラ３１，２４の表示面３１Ｆ，２４Ｆよりそのまま出力されるように構成したものであり、ディスプレイカメラ２４，３１側で、それぞれ臨場感の高い相手側の３次元画像を得ることができる。これにより、ディスプレイカメラ２４，３１側では、撮像／表示面２４Ｆ，３１Ｆがあたかも窓であるかのような形で相手側の画像を見、コミニュケーションをとることができる。
【００８０】
なお、３次元画像表示システム２０は、ディスプレイカメラ２４，３１がネットワーク２３を介して接続されるものであるが、直接接続すること（図４参照）、無線通信路を介して接続すること（図５参照）、記録装置、再生装置等の伝送路を介して接続すること（図６参照）も考えられる。
【００８１】
また、上述実施の形態においては、カメラ１１の撮像面１１Ｆ、ディスプレイ１７の表示面１７Ｆ、さらにはディスプレイカメラ２４，３１の撮像／表示面２４Ｆ，３１Ｆが平面的に形成されたものを示したが、必ずしも平面的である必要はなく、半球面等の任意の面形状とすることができる。
【００８２】
【発明の効果】
この発明によれば、撮像装置の撮像面に入力された光が表示装置の表示面よりそのまま出力されるように構成できる。また、導光管に入力される光のうち、導光管の向いている方向とのずれの大きなものは吸光物質により吸収される。したがって、どの位置からどのような人数で止まって、または動きながら見ても、表示装置の表示面の向こう側に実際の撮像対象があるかのように見え、臨場感の高い３次元画像を得ることができる。また、撮像機能と表示機能の双方を持つ撮像／表示装置を使用することで、互いに離れた２地点の間で臨場感の高い３次元画像による双方向の画像通信も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態としての３次元画像表示システムの回路構成を示すブロック図である。
【図２】カメラの撮像面とディスプレイの表示面の構成を示す図である。
【図３】撮像面、表示面の断面拡大図である。
【図４】３次元画像表示システムの変形例の回路構成を示すブロック図である。
【図５】３次元画像表示システムの変形例の回路構成を示すブロック図である。
【図６】３次元画像表示システムの変形例の回路構成を示すブロック図である。
【図７】第２の実施の形態としての３次元画像表示システムの回路構成を示すブロック図である。
【図８】ディスプレイカメラの撮像／表示面の構成を示す図である。
【図９】撮像／表示面の断面拡大図である。
【符号の説明】
１０，１０Ａ〜１０Ｃ・・・３次元画像表示システム、１１・・・カメラ、１１Ｆ・・・撮像面、１１ａ・・・導光管、１１ｂ・・・受光素子、１１ｃ・・・吸光物質、１２・・・符号器、１３・・・変調器、１４・・・ネットワーク、１５・・・復調器、１６・・・復号器、１７・・・ディスプレイ、１７Ｆ・・・表示面、１７ａ・・・導光管、１７ｂ・・・発光素子、１７ｃ・・・吸光物質、２０・・・３次元画像表示システム、２１，２２・・・撮像／表示系、２３・・・ネットワーク、２４，３１・・・ディスプレイカメラ、２４Ｆ，３１Ｆ・・・撮像／表示面、２４ａ，２４ｄ，３１ａ，３１ｄ・・・導光管、２４ｂ，３１ｂ・・・受光素子、２４ｃ，３１ｃ・・・発光素子、２４ｅ，３１ｅ・・・吸光物質
Claims (5)
- 複数の撮像画素部が面形状に配列され、
上記各撮像画素部がそれぞれ複数の方向より入力される光のスペクトル情報を検出する複数の受光手段を備え、
上記複数の受光手段は、
上記複数の方向より入力される光を導く複数の導光管と、
この複数の導光管で導かれる光のスペクトル情報を検出する複数の受光素子とを有し、
上記導光管は、その側面に吸光物質を有することを特徴とする撮像装置。 - 複数の表示画素部が面形状に配列され、
上記各表示画素部がそれぞれ画素に関連した所定のスペクトル情報を持つ光を複数の方向に出力する複数の発光手段を備え、
上記複数の発光手段は、
所定のスペクトル情報を持つ光を発光する複数の発光素子と、
この複数の発光素子で発光される光を上記複数の方向に出力する複数の導光管とを有し、
上記導光管は、その側面に吸光物質を有することを特徴とする表示装置。 - 複数の撮像画素部が面形状に配列され、上記各撮像画素部がそれぞれ複数の方向より入力される光のスペクトル情報を検出する複数の受光手段を有し、上記複数の受光手段は、上記複数の方向より入力される光を導く複数の導光管と、この複数の導光管で導かれる光のスペクトル情報を検出する複数の受光素子とを有する撮像装置と、
上記撮像装置の複数の撮像画素部に対応して複数の表示画素部が面形状に配列され、上記各表示画素部がそれぞれ上記各撮像画素部に複数の方向より入力される光に対応した光を上記入力方向と同一の方向に出力する複数の発光手段を有し、上記複数の発光手段は、所定のスペクトル情報を持つ光を発光する複数の発光素子と、この複数の発光素子で発光される光を上記複数の方向に出力する複数の導光管とを有する表示装置とを備え、
上記撮像装置の有する導光管と上記表示装置の有する導光管のうち少なくとも一方の導光管がその側面に吸光物質を有する
ことを特徴とする３次元画像表示システム。 - 複数の画素部が面形状に配列され、
上記各画素部は、
それぞれ複数の方向より入力される光のスペクトル情報を検出する複数の受光手段と、
それぞれ画素に関連した所定のスペクトル情報を持つ光を上記複数の方向に出力する複数の発光手段とを備え、
上記複数の受光手段は、
上記複数の方向より入力される光を導く複数の導光管と、
上記複数の導光管で導かれる光のスペクトル情報を検出する複数の受光素子とを有し、
上記複数の発光手段は、
所定のスペクトル情報を持つ光を発光する複数の発光素子と、
上記複数の発光素子で発光される光を上記複数の方向に出力する複数の導光管とを有し、
上記受光手段及び上記発光手段の導光管のうち少なくとも一方の導光管は、当該導光管の側面に吸光物質を有することを特徴とする撮像／表示装置。 - 第１および第２の撮像／表示装置を備えてなり、
上記第１および第２の撮像／表示装置は、
それぞれ複数の画素部が面形状に配列され、各画素部はそれぞれ複数の方向より入力される光のスペクトル情報を検出する複数の受光手段を有すると共に、それぞれ画素に関連した所定のスペクトル情報を持つ光を複数の方向に出力する複数の発光手段を有し、
上記第２の撮像／表示装置の各画素部の上記複数の発光手段は、
上記第１の撮像／表示装置の各画素部に複数の方向より入力される光に対応した光をその入力方向と同一方向に出力し、
上記第１の撮像／表示装置の各画素部の上記複数の発光手段は、
上記第２の撮像／表示装置の各画素部に複数の方向より入力される光に対応した光をその入力方向と同一方向に出力することを特徴とする３次元画像表示システム。
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