ホーム > 特許ランキング > 株式会社アーティエンス・ラボ
知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022160307
(43)【公開日】2022-10-19
(54)【発明の名称】カメラ付ディスプレイ装置
(51)【国際特許分類】
G09F 9/00 20060101AFI20221012BHJP
H04N 5/225 20060101ALI20221012BHJP
G02B 5/32 20060101ALI20221012BHJP
G02F 1/13357 20060101ALI20221012BHJP
【ＦＩ】
G09F9/00 324
H04N5/225 100
G02B5/32
G02F1/13357
G09F9/00 366Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021064973
(22)【出願日】2021-04-06
(71)【出願人】
【識別番号】513143537
【氏名又は名称】株式会社アーティエンス・ラボ
(74)【代理人】
【識別番号】100111659
【弁理士】
【氏名又は名称】金山 聡
(72)【発明者】
【氏名】白倉 明
【テーマコード（参考）】
2H249
2H391
5C122
5G435
【Ｆターム（参考）】
2H249CA01
2H249CA05
2H249CA08
2H249CA09
2H249CA15
2H249CA22
2H391AA12
2H391AB04
2H391AB23
2H391AC02
2H391AC07
2H391AD13
2H391AD25
2H391CB12
2H391CB22
2H391EA02
2H391EA13
2H391EA21
2H391FA01
5C122EA12
5C122GE11
5C122HB02
5G435AA00
5G435BB12
5G435DD09
5G435DD10
5G435DD13
5G435EE04
5G435EE27
5G435EE49
5G435FF06
5G435FF08
5G435FF11
5G435GG01
5G435GG23
5G435HH04
5G435LL04
5G435LL14
(57)【要約】
【課題】表示部の背面にカメラを配置しても、カメラにより撮像される画像をぼかすことなく、表示部に表示する画像の視野角を広くできるようにする。
【解決手段】液晶パネル１０と、バックライト装置２と、液晶パネル１０の背面側に設置され、液晶パネル１０の画面に向き合う視聴者を撮影するカメラ１１を備え、バックライト装置２は、基板３と、基板３の後面３Ｒの液晶パネル１０と向き合う領域に取り付けられた拡散性ホログラフィック光学素子４と、基板３の前面３Ｆの拡散性ホログラフィック光学素子４から離れた位置に取り付けられたホログラフィック回折格子５ａ～５ｉと、ＬＥＤ９ａ～９ｉとを備え、ＬＥＤ９ａ～９ｉから照射された光がホログラフィック回折格子５ａ～５ｉで平行光に回折されて基板３内を伝搬して拡散性ホログラフィック光学素子４を照射し、拡散性ホログラフィック光学素子４で回折された拡散光が液晶パネル１０を照射するようにしたカメラ付ディスプレイ装置。
【選択図】図２
【解決手段】液晶パネル１０と、バックライト装置２と、液晶パネル１０の背面側に設置され、液晶パネル１０の画面に向き合う視聴者を撮影するカメラ１１を備え、バックライト装置２は、基板３と、基板３の後面３Ｒの液晶パネル１０と向き合う領域に取り付けられた拡散性ホログラフィック光学素子４と、基板３の前面３Ｆの拡散性ホログラフィック光学素子４から離れた位置に取り付けられたホログラフィック回折格子５ａ～５ｉと、ＬＥＤ９ａ～９ｉとを備え、ＬＥＤ９ａ～９ｉから照射された光がホログラフィック回折格子５ａ～５ｉで平行光に回折されて基板３内を伝搬して拡散性ホログラフィック光学素子４を照射し、拡散性ホログラフィック光学素子４で回折された拡散光が液晶パネル１０を照射するようにしたカメラ付ディスプレイ装置。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
透明表示デバイスと、該透明表示デバイスを照射する透明表示デバイス照射装置と、前記透明表示デバイスの背面側に設置され、前記透明表示デバイスの画面に向き合う視聴者を撮影するカメラを備えたカメラ付ディスプレイ装置であって、
前記透明表示デバイス照射装置は、
前記透明表示デバイスに空気を介して接する第１の面と該第１の面に平行な第２の面を有し、内部が透明な平板状の基板と、
前記基板の第１の面又は第２の面の前記透明表示デバイスと向き合う領域に取り付けられた拡散性ホログラフィック光学素子と、
前記基板の第１の面又は第２の面の前記拡散性ホログラフィック光学素子から離れた位置に取り付けられた複数のホログラフィック回折格子と、
前記ホログラフィック回折格子と対向する位置に取り付けられ、前記ホログラフィック回折格子を照射する光源とを備え、
前記ホログラフィック回折格子は、前記光源から照射された光を一定方向の平行光に偏向するように回折し、
前記ホログラフィック回折格子で回折された平行光は、前記基板の第１の面及び第２の面に当たって全反射して前記基板内を伝搬して前記拡散性ホログラフィック光学素子を照射し、
前記拡散性ホログラフィック光学素子は、前記拡散性ホログラフィック光学素子を照射する前記平行光を、前記第１面又は前記第２面の法線に対して上下方向と左右方向に所定の角度で拡散する拡散光に回折し、
前記拡散性ホログラフィック光学素子によって回折された拡散光は、前記透明表示デバイスを照射するようにしたことを特徴とするカメラ付ディスプレイ装置。
前記透明表示デバイス照射装置は、
前記透明表示デバイスに空気を介して接する第１の面と該第１の面に平行な第２の面を有し、内部が透明な平板状の基板と、
前記基板の第１の面又は第２の面の前記透明表示デバイスと向き合う領域に取り付けられた拡散性ホログラフィック光学素子と、
前記基板の第１の面又は第２の面の前記拡散性ホログラフィック光学素子から離れた位置に取り付けられた複数のホログラフィック回折格子と、
前記ホログラフィック回折格子と対向する位置に取り付けられ、前記ホログラフィック回折格子を照射する光源とを備え、
前記ホログラフィック回折格子は、前記光源から照射された光を一定方向の平行光に偏向するように回折し、
前記ホログラフィック回折格子で回折された平行光は、前記基板の第１の面及び第２の面に当たって全反射して前記基板内を伝搬して前記拡散性ホログラフィック光学素子を照射し、
前記拡散性ホログラフィック光学素子は、前記拡散性ホログラフィック光学素子を照射する前記平行光を、前記第１面又は前記第２面の法線に対して上下方向と左右方向に所定の角度で拡散する拡散光に回折し、
前記拡散性ホログラフィック光学素子によって回折された拡散光は、前記透明表示デバイスを照射するようにしたことを特徴とするカメラ付ディスプレイ装置。
【請求項2】
前記複数のホログラフィック回折格子は、各ホログラフィック回折格子が左右方向に隙間なく配置されたホログラフィック回折格子列を形成することを特徴とする請求項１記載のカメラ付ディスプレイ装置。
【請求項3】
前記拡散性ホログラフィック光学素子によって回折された拡散光が、前記平行光の前記基板内の伝搬方向に対して均一となるように、前記拡散性ホログラフィック光学素子の回折効率を変化させることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のカメラ付ディスプレイ装置。
【請求項4】
前記光源が一定の間隔で発光し、前記カメラが撮影する視聴者の映像データを生成する映像信号処理手段が、前記光源が発光していないときに前記映像データを生成するように、前記光源の発光タイミングと前記映像信号処理手段の前記映像データの生成タイミングとを制御する発光映像生成タイミング制御手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載したカメラ付ディスプレイ装置。
【請求項5】
前記映像信号処理手段は、前記拡散性ホログラフィック光学素子を照射する前記平行光のうち前記カメラ側に漏れる光を前記カメラが撮影して生成された不要な映像データを除去する不要映像データ除去手段を備えたことを特徴とする請求項４記載のカメラ付ディスプレイ装置。
【請求項6】
前記透明表示デバイスを照射する前記拡散光の拡散角度より大きい角度から視認する前記透明表示デバイスを不透明にする視野角制御フィルムを前記透明表示デバイスと前記基板の間に設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載したカメラ付ディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、テレビ会議等に使用されるカメラ付ディスプレイ装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年、通信機器・通信回線、コンピュータ等の発展により、遠隔地等の別の場所にいる相手と画面を介して対面しながら対話を行うテレビ会議が普及している。
このテレビ会議では、別々の場所にカメラ付ディスプレイ装置を設置し、各カメラ付ディスプレイ装置を通信回線で接続し、参加者は、ディスプレイ装置の画面に表示された相手方の顔を見ながら対話を行うことができる。
その場合、カメラ付ディスプレイ装置において、画面の外側にカメラが設置されていると、画面に表示される相手方と視線が合わず違和感が生ずる。
そのため、画面の背面側にカメラを取り付けて、画面に向き合っている参加者の顔を撮影し、画面に表示される相手方と視線が合うようにした種々のカメラ付ディスプレイ装置が提案されている。
例えば、特許文献１（特開平６－２４５２０９号公報）には、ディスプレイ本体内に、駆動可能に構成された液晶層３と、液晶層３のフロント側とリア側にそれぞれ配置された偏光板５ａ、５ｂと、リア側の偏光板５ｂのさらにリア側に配置されたバックライト部６とをそれぞれ設け、バックライト部６の光のフロント側への透過を液晶層３で制御して画像を作り出すカメラ一体型ディスプレイ装置において、リア側の偏光板５ｂにフロント側からの光を取り込む孔７を設け、孔７より取り込んだ光を入光するカメラ９を設けたカメラ一体型ディスプレイ装置が開示されている（特許文献１の［請求項１］、段落［００１２］～［００１４］、図１）。
このテレビ会議では、別々の場所にカメラ付ディスプレイ装置を設置し、各カメラ付ディスプレイ装置を通信回線で接続し、参加者は、ディスプレイ装置の画面に表示された相手方の顔を見ながら対話を行うことができる。
その場合、カメラ付ディスプレイ装置において、画面の外側にカメラが設置されていると、画面に表示される相手方と視線が合わず違和感が生ずる。
そのため、画面の背面側にカメラを取り付けて、画面に向き合っている参加者の顔を撮影し、画面に表示される相手方と視線が合うようにした種々のカメラ付ディスプレイ装置が提案されている。
例えば、特許文献１（特開平６－２４５２０９号公報）には、ディスプレイ本体内に、駆動可能に構成された液晶層３と、液晶層３のフロント側とリア側にそれぞれ配置された偏光板５ａ、５ｂと、リア側の偏光板５ｂのさらにリア側に配置されたバックライト部６とをそれぞれ設け、バックライト部６の光のフロント側への透過を液晶層３で制御して画像を作り出すカメラ一体型ディスプレイ装置において、リア側の偏光板５ｂにフロント側からの光を取り込む孔７を設け、孔７より取り込んだ光を入光するカメラ９を設けたカメラ一体型ディスプレイ装置が開示されている（特許文献１の［請求項１］、段落［００１２］～［００１４］、図１）。
【0003】
しかしながら、特許文献１のカメラ一体型ディスプレイ装置では、バックライト部６から液晶層３を照射して前方に出射する光を上下左右方向に拡散する手段が設けられておらず、液晶表示部２に表示される画像の視野角が狭くなり、液晶表示部２に表示された画像を、斜め方向から視認できないという問題がある。
この場合、バックライト部６から光を上下左右方向に拡散する拡散板等の拡散手段を設けることも考えられるが、このような拡散手段を設けると、カメラ９に入る光が拡散手段で拡散され、カメラ９で撮影した視聴者の映像がぼけるという問題が生ずる。
また、特許文献１のカメラ一体型ディスプレイ装置では、リア側の偏光板５ｂにフロント側からの光を取り込む孔７を設けていることから、バックライト部６からの光が孔７の部分で遮られて、液晶層３に照射されるバックライト部６の光の均一性が損なわれ、特に、孔７と対向する部分の液晶層３に照射される光が弱くなり、液晶表示部２に表示される画像の画質が低下するという欠点がある。
さらに、特許文献１では、液晶層３のリア側に密着された駆動素子付き透明ガラス体４ｂに対してリア側の偏光板５ｂは一定の間隔ｄを隔てて配置されていることから、液晶表示部２が前後方向に厚くなるという欠点がある。
この場合、バックライト部６から光を上下左右方向に拡散する拡散板等の拡散手段を設けることも考えられるが、このような拡散手段を設けると、カメラ９に入る光が拡散手段で拡散され、カメラ９で撮影した視聴者の映像がぼけるという問題が生ずる。
また、特許文献１のカメラ一体型ディスプレイ装置では、リア側の偏光板５ｂにフロント側からの光を取り込む孔７を設けていることから、バックライト部６からの光が孔７の部分で遮られて、液晶層３に照射されるバックライト部６の光の均一性が損なわれ、特に、孔７と対向する部分の液晶層３に照射される光が弱くなり、液晶表示部２に表示される画像の画質が低下するという欠点がある。
さらに、特許文献１では、液晶層３のリア側に密着された駆動素子付き透明ガラス体４ｂに対してリア側の偏光板５ｂは一定の間隔ｄを隔てて配置されていることから、液晶表示部２が前後方向に厚くなるという欠点がある。
【0004】
次に、特許文献２（特開平７－１４３４６９号公報）には、フラット・パネル・ディスプレイ１（表示部）、バックライト２、撮像用レンズ３、撮像素子４、撮像レンズの前面に配置する透明度が増大するように制御可能な反射部材５、反射板６等からなる撮像表示一体装置であって、本装置の撮像部が撮像時には、表示部は表示をせず、表示部のフラット・パネル・ディスプレイ１および反射部材５が共に、透明度が増大するよう制御され、フラット・パネル・ディスプレイ１の前方からの光が撮像用レンズ３によって撮像素子４の受光部に結像し、装置の表示部が表示時には、撮像部は撮像せず、バックライト２が発光し、その発光光および反射板６および反射部材５によって反射した光がフラット・パネル・ディスプレイ１を通過することによりフラット・パネル・ディスプレイ１のフィルタ制御状態に基づいた濃淡あるいは彩りで、例えば別の撮像表示一体装置により撮像され、伝送された映像を表示するようにした撮像表示一体装置が開示されている（特許文献２の段落［００１５］～［００１７］）。
しかしながら、特許文献２の撮像表示一体装置では、表示部の表示時に、フラット・パネル・ディスプレイ１を通過する光を上下左右方向に拡散する手段が設けられておらず、特許文献１と同様に、フラット・パネル・ディスプレイ１（表示部）に表示される映像の視野角が狭くなるという問題があり、これを解決するためフラット・パネル・ディスプレイ１を通過する光を上下左右に拡散する手段を設けると、撮像部の撮像時に、撮像用レンズ３及び撮像素子４に入る光が拡散され、撮像部が撮像した映像がぼけるという問題が生ずる。
また、特許文献２の撮像表示一体装置では、撮像部の撮像時には、表示部は表示をせず、表示部のフラット・パネル・ディスプレイ１と反射部材５の透明度が増大するよう制御し、フラット・パネル・ディスプレイ１の前方の被写体を撮像し、表示部の表示時には、撮像部は撮像せず、バックライト２が発光し、その発光光と、反射板６および反射部材５によって反射した光がフラット・パネル・ディスプレイ１を通過して映像を表示すること（特許文献２の段落［００１６］、［００１７］）、すなわち、表示部の表示と撮像部の撮像を交互に繰り返すことから、表示部には時間的に連続した映像が表示されず、フリッカー等が生ずるという欠点があり、撮像部も時間的に連続した画像を撮像できず、再生される画像の動きが不自然になるという欠点がある。
しかしながら、特許文献２の撮像表示一体装置では、表示部の表示時に、フラット・パネル・ディスプレイ１を通過する光を上下左右方向に拡散する手段が設けられておらず、特許文献１と同様に、フラット・パネル・ディスプレイ１（表示部）に表示される映像の視野角が狭くなるという問題があり、これを解決するためフラット・パネル・ディスプレイ１を通過する光を上下左右に拡散する手段を設けると、撮像部の撮像時に、撮像用レンズ３及び撮像素子４に入る光が拡散され、撮像部が撮像した映像がぼけるという問題が生ずる。
また、特許文献２の撮像表示一体装置では、撮像部の撮像時には、表示部は表示をせず、表示部のフラット・パネル・ディスプレイ１と反射部材５の透明度が増大するよう制御し、フラット・パネル・ディスプレイ１の前方の被写体を撮像し、表示部の表示時には、撮像部は撮像せず、バックライト２が発光し、その発光光と、反射板６および反射部材５によって反射した光がフラット・パネル・ディスプレイ１を通過して映像を表示すること（特許文献２の段落［００１６］、［００１７］）、すなわち、表示部の表示と撮像部の撮像を交互に繰り返すことから、表示部には時間的に連続した映像が表示されず、フリッカー等が生ずるという欠点があり、撮像部も時間的に連続した画像を撮像できず、再生される画像の動きが不自然になるという欠点がある。
【0005】
次に、特許文献３（特開２０１５－１２６４６１号公報）には、表示パネル１の表示画面には画像を表示する多数の画素部が格子状に構成され、画素部は有機ＥＬ等からなり、各画素の有機発光層が発光して画像を表示するようになっており、表示パネル１の少なくとも一部には、表示面からその裏側の面まで透過する光透過領域が施され、撮像装置６の撮像光学系が、表示パネル１の背面でほぼ中央の光透過領域６ａに配置され、表示パネル１の透過光を撮像できる表示装置が開示されている（特許文献３の段落［００１１］～［００１５］、図１、２）。
しかしながら、特許文献３の表示装置では、表示パネル１は回折格子の構造となっており、表示パネル１を光が通過する際、撮像された観察者の撮像画像は、回折現象により画像の鮮鋭度が低下することから、回折補正処理回路３２が設けられているが（特許文献３の段落［００２１］）、回折現象の影響を完全に取り除くことはできず、撮像画像の鮮鋭度が劣るという欠点がある。
また、特許文献３の表示装置では、不要な表示光を撮像することを防止するため、撮像タイミングが表示のタイミングとはずらして行われ、周期的な非表示の期間において撮像動作が行われることから（特許文献３の段落［００２１］）、特許文献２と同様に、表示パネル１には時間的に連続した映像が表示されず、フリッカー等が生ずるという欠点があり、撮像装置６も時間的に連続した画像を撮像できず、再生される画像の動きが不自然になるという欠点がある。
さらに、特許文献３では、有機発光層の非発光時に撮像装置６による撮像が行われるが、非発光時の有機発光層の透明度を高くすることは難しく、撮像装置６に入る光の一部が有機発光層により遮られ、観察者の撮像画像が暗くなるという問題がある。
しかしながら、特許文献３の表示装置では、表示パネル１は回折格子の構造となっており、表示パネル１を光が通過する際、撮像された観察者の撮像画像は、回折現象により画像の鮮鋭度が低下することから、回折補正処理回路３２が設けられているが（特許文献３の段落［００２１］）、回折現象の影響を完全に取り除くことはできず、撮像画像の鮮鋭度が劣るという欠点がある。
また、特許文献３の表示装置では、不要な表示光を撮像することを防止するため、撮像タイミングが表示のタイミングとはずらして行われ、周期的な非表示の期間において撮像動作が行われることから（特許文献３の段落［００２１］）、特許文献２と同様に、表示パネル１には時間的に連続した映像が表示されず、フリッカー等が生ずるという欠点があり、撮像装置６も時間的に連続した画像を撮像できず、再生される画像の動きが不自然になるという欠点がある。
さらに、特許文献３では、有機発光層の非発光時に撮像装置６による撮像が行われるが、非発光時の有機発光層の透明度を高くすることは難しく、撮像装置６に入る光の一部が有機発光層により遮られ、観察者の撮像画像が暗くなるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開平６－２４５２０９号公報
【特許文献2】特開平７－１４３４６９号公報
【特許文献3】特開２０１５－１２６４６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明が解決しようとする課題は、光を当てて表示部に画像を表示するようにしたカメラ付ディスプレイ装置において、表示部の背面にカメラを配置しても、カメラにより撮像される画像をぼかすことなく、表示部に表示する画像の視野角を広くできるようにすることであり、また、カメラ付ディスプレイ装置において、撮像される画像の質を落とすことなく時間的に連続した画像を表示部に表示できるようにすることであり、さらに、表示部の背面にカメラを配置して、表示部に画像を表示しながら表示部に向き合う視聴者を連続的に撮影でき、再生される画像を暗くすることなくその動きが自然になるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
請求項１の発明は、透明表示デバイスと、該透明表示デバイスを照射する透明表示デバイス照射装置と、前記透明表示デバイスの背面側に設置され、前記透明表示デバイスの画面に向き合う視聴者を撮影するカメラを備えたカメラ付ディスプレイ装置であって、前記透明表示デバイス照射装置は、前記透明表示デバイスに空気を介して接する第１の面と該第１の面に平行な第２の面を有し、内部が透明な平板状の基板と、前記基板の第１の面又は第２の面の前記透明表示デバイスと向き合う領域に取り付けられた拡散性ホログラフィック光学素子と、前記基板の第１の面又は第２の面の前記拡散性ホログラフィック光学素子から離れた位置に取り付けられた複数のホログラフィック回折格子と、前記ホログラフィック回折格子と対向する位置に取り付けられ、前記ホログラフィック回折格子を照射する光源とを備え、前記ホログラフィック回折格子は、前記光源から照射された光を一定方向の平行光に偏向するように回折し、前記ホログラフィック回折格子で回折された平行光は、前記基板の第１の面及び第２の面に当たって全反射して前記基板内を伝搬して前記拡散性ホログラフィック光学素子を照射し、前記拡散性ホログラフィック光学素子は、前記拡散性ホログラフィック光学素子を照射する前記平行光を、前記第１面又は前記第２面の法線に対して上下方向と左右方向に所定の角度で拡散する拡散光に回折し、前記拡散性ホログラフィック光学素子によって回折された拡散光は、前記透明表示デバイスを照射するようにしたカメラ付ディスプレイ装置を提供して、上記課題を解決するものである。
【0009】
請求項２の発明は、前記複数のホログラフィック回折格子は、各ホログラフィック回折格子が左右方向に隙間なく配置されたホログラフィック回折格子列を形成するカメラ付ディスプレイ装置を提供して、上記課題を解決するものである。
【0010】
請求項３の発明は、前記拡散性ホログラフィック光学素子によって回折された拡散光が、前記平行光の前記基板内の伝搬方向に対して均一となるように、前記拡散性ホログラフィック光学素子の回折効率を変化させるカメラ付ディスプレイ装置を提供して、上記課題を解決するものである。
【0011】
請求項４の発明は、前記光源が一定の間隔で発光し、前記カメラが撮影する視聴者の映像データを生成する映像信号処理手段が、前記光源が発光していないときに前記映像データを生成するように、前記光源の発光タイミングと前記映像信号処理手段の前記映像データの生成タイミングとを制御する発光映像生成タイミング制御手段をさらに備えたカメラ付ディスプレイ装置を提供して、上記課題を解決するものである。
【0012】
請求項５の発明は、前記映像信号処理手段は、前記拡散性ホログラフィック光学素子を照射する前記平行光のうち前記カメラ側に漏れる光を前記カメラが撮影して生成された不要な映像データを除去する不要映像データ除去手段を備えたカメラ付ディスプレイ装置を提供して、上記課題を解決するものである。
【0013】
請求項６の発明は、前記透明表示デバイスを照射する前記拡散光の拡散角度より大きい角度から視認する前記透明表示デバイスを不透明にする視野角制御フィルムを前記透明表示デバイスと前記基板の間に設けたカメラ付ディスプレイ装置を提供して、上記課題を解決するものである。
【発明の効果】
【0014】
請求項１に記載の発明のカメラ付ディスプレイ装置においては、透明表示デバイスの背面にカメラを配置しても、カメラにより撮像される画像をぼかすことなく、透明表示デバイスの画面に表示する画像の視野角を広くでき、また、撮像される画像の質を落とすことなく時間的に連続した画像を透明表示デバイスの画面に表示することもでき、さらに、透明表示デバイスの画面に画像を表示しながら画面に向き合う視聴者を連続的に撮影することもで、その際、再生される画像を暗くすることなくその動きが自然になるようにすることができるという効果を奏する。
【0015】
請求項２に記載の発明のカメラ付ディスプレイ装置においては、さらに、透明表示デバイスを照射する光を左右方向に均一にできるという効果を奏する。
【0016】
請求項３に記載の発明のカメラ付ディスプレイ装置においては、さらに、透明表示デバイスを照射する光を上下方向に均一にできるという効果を奏する。
【0017】
請求項４に記載の発明のカメラ付ディスプレイ装置においては、さらに、カメラで撮像する視聴者の映像のコントラストを低下させないという効果を奏する。
【0018】
請求項５に記載の発明のカメラ付ディスプレイ装置においては、さらに、拡散性ホログラフィック光学素子からカメラ側に漏れる光によりカメラで撮像する視聴者の映像のコントラストが低下したりフレアが生じたりするのを防止できるという効果を奏する。
【0019】
請求項６に記載の発明のカメラ付ディスプレイ装置においては、透明表示デバイスの画面の視野角より大きい角度からカメラが視認されないようにできるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】本発明のカメラ付ディスプレイ装置の斜視図である。
【図5】光源装置の正面図である。
【図6】カメラ付ディスプレイ装置１の制御装置の構成を表したブロック図である。
【図7】基板３の左側面から見た基板３内を伝搬する光を説明する説明図である。
【図8】液晶パネル１０とその照射光を除いて基板３内を伝搬する光を説明する説明図及び基板３の正面から見た基板３内を伝搬する光を説明する説明図である。
【図9】ＬＥＤ９ａ～９ｉを発光させるタイミングと映像データと生成するタイミングを表したタイミングチャートである。
【図10】本発明のバックライト装置と視野角制御フィルムを組み合わせたカメラ付ディスプレイ装置の平面図である。
【図11】カメラ付ディスプレイ装置１’の画像表示部（液晶パネル１０の画面）の左右方向の視野角（視界）を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
［カメラ付ディスプレイ装置の構成］
図１は、本発明のカメラ付ディスプレイ装置の斜視図、図２は、図１に示すカメラ付ディスプレイ装置の左側面図、図３は、図１に示すカメラ付ディスプレイ装置の正面図、図４は、図１に示すカメラ付ディスプレイ装置の背面図、図５は、光源装置の正面図である。
図中、１はカメラ付ディスプレイ装置、２はバックライト装置、３は基板、３Ｆは前面、３Ｒは後面、４は拡散性ホログラフィック光学素子、４Ｓは後面、５はホログラフィック回折格子列、５ａ～５ｉはホログラフィック回折格子、６は光源装置、７は光源ケース、８は開口部列、８ａ～８ｉは開口部、９はＬＥＤ列、９ａ～９ｉはＬＥＤ、１０は液晶パネル、１１はカメラである。
図に示すように、カメラ付ディスプレイ装置１は、バックライト装置２、透過型の液晶パネル１０、カメラ１１、制御装置（後述する）、液晶駆動回路（図示せず）、電源回路（図示せず）等を備え、これらは筐体（図示せず）に収納される。
バックライト装置２は、本発明の透明表示デバイス照射装置となるもので、基板３、拡散性ホログラフィック光学素子４、ホログラフィック回折格子列５、光源装置６等からなる。
本発明の透明表示デバイス照射装置は、背面から透過型の液晶パネル１０を照射するバックライト装置２に限定されるものではなく、液晶パネル１０を反射型とし、前面から液晶パネル１０を照射するフロントライト装置と、液晶パネル１０の背面に設置されフロントライト装置からの光を反射する反射板からなるものであってもよく、その場合、フロントライト装置は、バックライト装置２と同様の構成を有する。
基板３は、光学的屈折率が１．３～１．７のプラスチック材料等からなる平板状の無色透明な板、例えば、光学的屈折率が約１．５で、厚さが５ｍｍの無色透明のアクリル板であり、本発明の第１の面となる前面３Ｆと、本発明の第２の面となる後面３Ｒを有し、前面３Ｆと後面３Ｒは平行である。
拡散性ホログラフィック光学素子４は、基板３の後面３Ｒの液晶パネル１０と向き合う領域に空気を介さずに貼り合わされている。
拡散性ホログラフィック光学素子４は、反射型であり、光学的屈折率が約１．５の透明な体積型ホログラフィック記録材料からなり、この拡散性ホログラフィック光学素子４には、前面３Ｆ側から後面３Ｒの法線に対して約６０度の角度で、白色の平行光が照射されたとき、平行光を後面３Ｒの法線に対して上下方向に±２０度、左右方向に±５０度の拡散光として全面３Ｆ側に回折する干渉縞が記録されている。
この拡散性ホログラフィック光学素子４は、透過型であってもよく、その場合は、基板３の前面３Ｆの液晶パネル１０と向き合う領域に空気を介さずに貼り合わされる。
また、拡散性ホログラフィック光学素子４により回折される拡散光の拡散角は、上下方向１０度～７０度、左右方向２０度～８０度の範囲で設定することができる。
図１は、本発明のカメラ付ディスプレイ装置の斜視図、図２は、図１に示すカメラ付ディスプレイ装置の左側面図、図３は、図１に示すカメラ付ディスプレイ装置の正面図、図４は、図１に示すカメラ付ディスプレイ装置の背面図、図５は、光源装置の正面図である。
図中、１はカメラ付ディスプレイ装置、２はバックライト装置、３は基板、３Ｆは前面、３Ｒは後面、４は拡散性ホログラフィック光学素子、４Ｓは後面、５はホログラフィック回折格子列、５ａ～５ｉはホログラフィック回折格子、６は光源装置、７は光源ケース、８は開口部列、８ａ～８ｉは開口部、９はＬＥＤ列、９ａ～９ｉはＬＥＤ、１０は液晶パネル、１１はカメラである。
図に示すように、カメラ付ディスプレイ装置１は、バックライト装置２、透過型の液晶パネル１０、カメラ１１、制御装置（後述する）、液晶駆動回路（図示せず）、電源回路（図示せず）等を備え、これらは筐体（図示せず）に収納される。
バックライト装置２は、本発明の透明表示デバイス照射装置となるもので、基板３、拡散性ホログラフィック光学素子４、ホログラフィック回折格子列５、光源装置６等からなる。
本発明の透明表示デバイス照射装置は、背面から透過型の液晶パネル１０を照射するバックライト装置２に限定されるものではなく、液晶パネル１０を反射型とし、前面から液晶パネル１０を照射するフロントライト装置と、液晶パネル１０の背面に設置されフロントライト装置からの光を反射する反射板からなるものであってもよく、その場合、フロントライト装置は、バックライト装置２と同様の構成を有する。
基板３は、光学的屈折率が１．３～１．７のプラスチック材料等からなる平板状の無色透明な板、例えば、光学的屈折率が約１．５で、厚さが５ｍｍの無色透明のアクリル板であり、本発明の第１の面となる前面３Ｆと、本発明の第２の面となる後面３Ｒを有し、前面３Ｆと後面３Ｒは平行である。
拡散性ホログラフィック光学素子４は、基板３の後面３Ｒの液晶パネル１０と向き合う領域に空気を介さずに貼り合わされている。
拡散性ホログラフィック光学素子４は、反射型であり、光学的屈折率が約１．５の透明な体積型ホログラフィック記録材料からなり、この拡散性ホログラフィック光学素子４には、前面３Ｆ側から後面３Ｒの法線に対して約６０度の角度で、白色の平行光が照射されたとき、平行光を後面３Ｒの法線に対して上下方向に±２０度、左右方向に±５０度の拡散光として全面３Ｆ側に回折する干渉縞が記録されている。
この拡散性ホログラフィック光学素子４は、透過型であってもよく、その場合は、基板３の前面３Ｆの液晶パネル１０と向き合う領域に空気を介さずに貼り合わされる。
また、拡散性ホログラフィック光学素子４により回折される拡散光の拡散角は、上下方向１０度～７０度、左右方向２０度～８０度の範囲で設定することができる。
【0022】
ホログラフィック回折格子列５は、左右方向に隙間なく配置された９個のホログラフィック回折格子５ａ～５ｉからなり、基板３の前面３Ｆの液晶パネル１０と向き合う領域の下側に空気を介さずに貼り合わされ、拡散性ホログラフィック光学素子４から離れた位置にホログラフィック回折格子列５が取り付けられている。
ホログラフィック回折格子５ａ～５ｉは、拡散性ホログラフィック光学素子４と同様に、反射型であり、光学的屈折率が約１．５の透明な体積型ホログラフィック記録材料からなり、後面３Ｒ側から前面３Ｆの法線方向に、白色光の発散光が照射されたとき、前面３Ｆの法線に対して角度６０度の方向に白色の平行光として後面３Ｒ側に回折する干渉縞が記録されている。
光源装置６は、光源ケース７、ＬＥＤ列９、発光回路（図示せず）等を備えている。
光源ケース７は、格子状の仕切り壁により形成される９個のセルを有し、この９個のセルにより光源ケース１１の正面側に開口部列８が形成され、開口部列８がホログラフィック回折格子列５に対向するようにして、光源ケース７が、基板２の後面３Ｒ側にスペーサ（図示せず）を介して取り付けられている。
開口部列８においては、９個の開口部８ａ～８ｉが、各ホログラフィック回折格子５ａ～５ｉに対向するに配置され、開口部８ａ～８ｉを形成する各セルの中にはＬＥＤ９ａ～９ｉが取り付けられ、ＬＥＤ９ａ～９ｉによりＬＥＤ列９が形成される。
そして、各ＬＥＤ９ａ～９ｉが発光して、各開口部８ａ～８ｉから出射される発散光が、対向するホログラフィック回折格子５ａ～５ｉの全面だけを照射するようになっている。
なお、ホログラフィック回折格子５ａ～５ｉは、透過型であってもよく、その場合は、光源ケース７が取り付けられる面（本実施形態では基板２の後面３Ｒ）に空気を介さずに貼り合わされる。
また、ＬＥＤ列９を形成するホログラフィック回折格子の個数も、１～５００の範囲で適宜設定できる。
ホログラフィック回折格子５ａ～５ｉは、拡散性ホログラフィック光学素子４と同様に、反射型であり、光学的屈折率が約１．５の透明な体積型ホログラフィック記録材料からなり、後面３Ｒ側から前面３Ｆの法線方向に、白色光の発散光が照射されたとき、前面３Ｆの法線に対して角度６０度の方向に白色の平行光として後面３Ｒ側に回折する干渉縞が記録されている。
光源装置６は、光源ケース７、ＬＥＤ列９、発光回路（図示せず）等を備えている。
光源ケース７は、格子状の仕切り壁により形成される９個のセルを有し、この９個のセルにより光源ケース１１の正面側に開口部列８が形成され、開口部列８がホログラフィック回折格子列５に対向するようにして、光源ケース７が、基板２の後面３Ｒ側にスペーサ（図示せず）を介して取り付けられている。
開口部列８においては、９個の開口部８ａ～８ｉが、各ホログラフィック回折格子５ａ～５ｉに対向するに配置され、開口部８ａ～８ｉを形成する各セルの中にはＬＥＤ９ａ～９ｉが取り付けられ、ＬＥＤ９ａ～９ｉによりＬＥＤ列９が形成される。
そして、各ＬＥＤ９ａ～９ｉが発光して、各開口部８ａ～８ｉから出射される発散光が、対向するホログラフィック回折格子５ａ～５ｉの全面だけを照射するようになっている。
なお、ホログラフィック回折格子５ａ～５ｉは、透過型であってもよく、その場合は、光源ケース７が取り付けられる面（本実施形態では基板２の後面３Ｒ）に空気を介さずに貼り合わされる。
また、ＬＥＤ列９を形成するホログラフィック回折格子の個数も、１～５００の範囲で適宜設定できる。
【0023】
液晶パネル１０は、本発明の透明表示デバイスとなるもので、液晶層、カラーフィルタ基板、偏向フィルタ等から構成される透過型の液晶パネルである。
この液晶パネル１０と液晶駆動回路、電源回路等からカメラ付ディスプレイ装置１の画像表示部が形成され、テレビ会議中、この画像表示部には、カメラ１１で撮像した視聴者の映像と、カメラ付ディスプレイ装置１と通信接続された別のカメラ付ディスプレイ装置のカメラで撮像した相手方の映像が表示される。
カメラ１１は、液晶パネル１０の画面に向き合う視聴者を撮像する動画撮像装置であり、レンズ、撮像素子、映像信号処理部等を備えている。
このカメラ１１においては、液晶パネル１０の画面に向き合う視聴者の像がレンズにより撮像素子に結像されて映像信号に変換され、映像信号処理部により視聴者の映像データが生成される。
この液晶パネル１０と液晶駆動回路、電源回路等からカメラ付ディスプレイ装置１の画像表示部が形成され、テレビ会議中、この画像表示部には、カメラ１１で撮像した視聴者の映像と、カメラ付ディスプレイ装置１と通信接続された別のカメラ付ディスプレイ装置のカメラで撮像した相手方の映像が表示される。
カメラ１１は、液晶パネル１０の画面に向き合う視聴者を撮像する動画撮像装置であり、レンズ、撮像素子、映像信号処理部等を備えている。
このカメラ１１においては、液晶パネル１０の画面に向き合う視聴者の像がレンズにより撮像素子に結像されて映像信号に変換され、映像信号処理部により視聴者の映像データが生成される。
【0024】
図６は、カメラ付ディスプレイ装置１の制御装置の構成を表したブロック図であり、図中、１２は制御装置、１２ａはシステム制御部、１２ｂは液晶駆動回路制御部、１２ｃはカメラ制御部、１２ｄは映像信号処理部、１２ｅは発光映像生成タイミング制御部、１２ｇは光源装置制御部、１２ｈは通信制御部である。
制御装置１２は、システム制御部１２ａ、液晶駆動回路制御部１２ｂ、カメラ制御部１２ｃ、映像信号処理部１２ｄ、発光映像生成タイミング制御部１２ｅ及び光源装置制御部１２ｇを備えている。
システム制御部１２ａは、制御装置１２全体を統括的に制御する。
液晶駆動回路制御部１２ｂは、液晶パネル１０の液晶駆動回路の動作を制御し、光源装置６のＬＥＤ９ａ～９ｉが発光していないとき、液晶駆動回路の動作を停止し、液晶パネル１０を透明にする。
カメラ制御部１２ｃは、カメラ１１を構成する各機器（シャッター等）や映像信号処理部１２ｄの動作を制御する。
映像信号処理部１２ｄは、カメラ１１の撮像素子から映像信号の処理を行い、カメラ付ディスプレイ装置１の画像表示部に表示する画像（映像）、及び、カメラ付ディスプレイ装置１と通信接続された別のカメラ付ディスプレイ装置の画像表示部に表示する映像データを生成する。
また、映像信号処理部１２ｄは、拡散性ホログラフィック光学素子４を照射する平行光のうちカメラ１１側に漏れる光をカメラ１１が撮影して生成された不要な映像データを除去する不要映像データ除去部（図示せず）を備えている。
発光映像生成タイミング制御部１２ｅは、光源装置６のＬＥＤ９ａ～９ｉが発光するタイミングと、映像信号処理部１２ｄが生成する映像データの生成タイミングを制御する。
光源装置制御部１２ｇは、光源装置６の発光回路の動作を制御し、ＬＥＤ９ａ～９ｉの発光を制御する。
通信制御部１２ｈは、映像信号処理部１２ｄが生成した映像データをカメラ付ディスプレイ装置１に接続された通信回線に送出する制御を行い、また、この通信回線を介して別のカメラ付ディスプレイ装置からカメラ付ディスプレイ装置１に送信された映像データを受信し、液晶駆動回路制御部１２ｂに送る制御を行う。
制御装置１２は、システム制御部１２ａ、液晶駆動回路制御部１２ｂ、カメラ制御部１２ｃ、映像信号処理部１２ｄ、発光映像生成タイミング制御部１２ｅ及び光源装置制御部１２ｇを備えている。
システム制御部１２ａは、制御装置１２全体を統括的に制御する。
液晶駆動回路制御部１２ｂは、液晶パネル１０の液晶駆動回路の動作を制御し、光源装置６のＬＥＤ９ａ～９ｉが発光していないとき、液晶駆動回路の動作を停止し、液晶パネル１０を透明にする。
カメラ制御部１２ｃは、カメラ１１を構成する各機器（シャッター等）や映像信号処理部１２ｄの動作を制御する。
映像信号処理部１２ｄは、カメラ１１の撮像素子から映像信号の処理を行い、カメラ付ディスプレイ装置１の画像表示部に表示する画像（映像）、及び、カメラ付ディスプレイ装置１と通信接続された別のカメラ付ディスプレイ装置の画像表示部に表示する映像データを生成する。
また、映像信号処理部１２ｄは、拡散性ホログラフィック光学素子４を照射する平行光のうちカメラ１１側に漏れる光をカメラ１１が撮影して生成された不要な映像データを除去する不要映像データ除去部（図示せず）を備えている。
発光映像生成タイミング制御部１２ｅは、光源装置６のＬＥＤ９ａ～９ｉが発光するタイミングと、映像信号処理部１２ｄが生成する映像データの生成タイミングを制御する。
光源装置制御部１２ｇは、光源装置６の発光回路の動作を制御し、ＬＥＤ９ａ～９ｉの発光を制御する。
通信制御部１２ｈは、映像信号処理部１２ｄが生成した映像データをカメラ付ディスプレイ装置１に接続された通信回線に送出する制御を行い、また、この通信回線を介して別のカメラ付ディスプレイ装置からカメラ付ディスプレイ装置１に送信された映像データを受信し、液晶駆動回路制御部１２ｂに送る制御を行う。
【0025】
［カメラ付ディスプレイ装置の動作］
まず、バックライト装置２が液晶パネル１０を照射する動作を説明する。
図７は、基板３の左側面から見た基板３内を伝搬する光を説明する説明図、図８（ａ）は、図７から液晶パネル１０とその照射光を除いて基板３内を伝搬する光を説明する説明図、図８（ｂ）は、基板３の正面から見た基板３内を伝搬する光を説明する説明図である。
図７、図８において、５番目のＬＥＤ９ｅから出射される発散光ａｂを一点鎖線で表し、ＬＥＤ９ｅと対向するホログラフィック回折格子５ｅで回折されて基板３の前面３Ｆ、後面３Ｒで全反射しながら伝搬する平行光ａ１～ａ６、ｂ１～ｂ５を二点鎖線で表し、拡散性ホログラフィック光学素子４で回折されて液晶パネル１０を照射する照射光ｃ１～ｃ５を点線で表し、図８（ｂ）において、ホログラフィック回折格子５ｅで回折された平行光が伝搬する部分（領域）を灰色で表す。
図に示すようにＬＥＤ９ｅから出射される発散光ａｂは、ホログラフィック回折格子５ｅに入射して伝搬角θの平行光ａ１に回折され、平行光ａ１は、基板３の後面３Ｒの領域Ａ１に当たって全反射して平行光ｂ１となり、平行光ｂ１は、前面３Ｆの領域Ｂ１に当たって全反射して平行光ａ２となり、平行光ａ２は、ホログラム素子４に入って一部の光が透過して後面４Ｓの領域Ａ２に当たって全反射して平行光ｂ２となり、平行光ｂ２は、基板３内に入って前面３Ｆの領域Ｂ２に当たって全反射して平行光ａ３となり、平行光ａ３は、ホログラム素子４に入って一部の光が透過して後面４Ｓの領域Ａ３に当たって全反射して平行光ｂ３となり、平行光ｂ３は、基板３内に入って前面３Ｆの領域Ｂ３に当たって全反射し、これを繰り返して基板３内を平行光ａ４、ｂ４、ａ５、ｂ５、ａ６が伝搬して行く。
この場合、ホログラフィック回折格子５ｅで回折され、後面３Ｒ、後面４Ｓ、前面３Ｆで全反射される平行光（ａ１、ｂ１、ａ２、ｂ２、ａ３、ｂ３・・・）は、図８（ｂ）に示すように伝搬方向に直交し基板３の厚み方向に直交する方向に拡散せず平行であり（図８（ｂ）に示されている灰色の帯状領域）、その伝搬方向の長さｙは、基板３の厚さをｔとすると、ｙ＝２ｔ×ｔａｎθとなり、平行光（ａ１、ｂ１、ａ２、ｂ２、ａ３、ｂ３・・・）が、後面３Ｒ、４Ｓ、前面３Ｆに伝搬方向に隙間なく当たるためには、ホログラフィック回折格子５ｅの光の伝搬方向の長さＭｙと長さｙを等しくする必要がある。例えば、θ＝６０度、ｔ＝５ｍｍの場合、Ｍｙ＝ｙ＝２×５×ｔａｎ６０°＝１７．３ｍｍとなる。
まず、バックライト装置２が液晶パネル１０を照射する動作を説明する。
図７は、基板３の左側面から見た基板３内を伝搬する光を説明する説明図、図８（ａ）は、図７から液晶パネル１０とその照射光を除いて基板３内を伝搬する光を説明する説明図、図８（ｂ）は、基板３の正面から見た基板３内を伝搬する光を説明する説明図である。
図７、図８において、５番目のＬＥＤ９ｅから出射される発散光ａｂを一点鎖線で表し、ＬＥＤ９ｅと対向するホログラフィック回折格子５ｅで回折されて基板３の前面３Ｆ、後面３Ｒで全反射しながら伝搬する平行光ａ１～ａ６、ｂ１～ｂ５を二点鎖線で表し、拡散性ホログラフィック光学素子４で回折されて液晶パネル１０を照射する照射光ｃ１～ｃ５を点線で表し、図８（ｂ）において、ホログラフィック回折格子５ｅで回折された平行光が伝搬する部分（領域）を灰色で表す。
図に示すようにＬＥＤ９ｅから出射される発散光ａｂは、ホログラフィック回折格子５ｅに入射して伝搬角θの平行光ａ１に回折され、平行光ａ１は、基板３の後面３Ｒの領域Ａ１に当たって全反射して平行光ｂ１となり、平行光ｂ１は、前面３Ｆの領域Ｂ１に当たって全反射して平行光ａ２となり、平行光ａ２は、ホログラム素子４に入って一部の光が透過して後面４Ｓの領域Ａ２に当たって全反射して平行光ｂ２となり、平行光ｂ２は、基板３内に入って前面３Ｆの領域Ｂ２に当たって全反射して平行光ａ３となり、平行光ａ３は、ホログラム素子４に入って一部の光が透過して後面４Ｓの領域Ａ３に当たって全反射して平行光ｂ３となり、平行光ｂ３は、基板３内に入って前面３Ｆの領域Ｂ３に当たって全反射し、これを繰り返して基板３内を平行光ａ４、ｂ４、ａ５、ｂ５、ａ６が伝搬して行く。
この場合、ホログラフィック回折格子５ｅで回折され、後面３Ｒ、後面４Ｓ、前面３Ｆで全反射される平行光（ａ１、ｂ１、ａ２、ｂ２、ａ３、ｂ３・・・）は、図８（ｂ）に示すように伝搬方向に直交し基板３の厚み方向に直交する方向に拡散せず平行であり（図８（ｂ）に示されている灰色の帯状領域）、その伝搬方向の長さｙは、基板３の厚さをｔとすると、ｙ＝２ｔ×ｔａｎθとなり、平行光（ａ１、ｂ１、ａ２、ｂ２、ａ３、ｂ３・・・）が、後面３Ｒ、４Ｓ、前面３Ｆに伝搬方向に隙間なく当たるためには、ホログラフィック回折格子５ｅの光の伝搬方向の長さＭｙと長さｙを等しくする必要がある。例えば、θ＝６０度、ｔ＝５ｍｍの場合、Ｍｙ＝ｙ＝２×５×ｔａｎ６０°＝１７．３ｍｍとなる。
【0026】
一方、拡散性ホログラフィック光学素子４に入った平行光ａ２、ａ３、ａ４、ａ５、ａ６のうち透過しない光は、拡散性ホログラフィック光学素子４で後面３Ｒの法線に対して上下方向に±１０度、左右方向に±５０度の拡散光ｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４、ｃ５として全面３Ｆ側に回折され、拡散光ｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４、ｃ５が液晶パネル１０を照射する。
この場合、拡散光ｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４、ｃ５の強さが均一になるように、拡散性ホログラフィック光学素子４の回折効率を変化させ、例えば、拡散性ホログラフィック光学素子４に最初に入る平行光ａ２の回折効率を２０％、次の平行光ａ３の回折効率を２５％、次の平行光ａ４の回折効率を３３．３％、次の平行光ａ５の回折効率を５０％、最後の平行光ａ６の回折効率を１００％とすると、拡散光ｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４、ｃ５の強さが均一になる。
また、基板３と液晶パネル１０の間に空気が介在するため、基板３を出た拡散光ｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４、ｃ５は、収束するように屈折して液晶パネル１０を照射することから、拡散光ｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４、ｃ５の拡散角を、液晶パネル１０を照射する光が均一となるように調整する。
この場合、拡散光ｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４、ｃ５の強さが均一になるように、拡散性ホログラフィック光学素子４の回折効率を変化させ、例えば、拡散性ホログラフィック光学素子４に最初に入る平行光ａ２の回折効率を２０％、次の平行光ａ３の回折効率を２５％、次の平行光ａ４の回折効率を３３．３％、次の平行光ａ５の回折効率を５０％、最後の平行光ａ６の回折効率を１００％とすると、拡散光ｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４、ｃ５の強さが均一になる。
また、基板３と液晶パネル１０の間に空気が介在するため、基板３を出た拡散光ｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４、ｃ５は、収束するように屈折して液晶パネル１０を照射することから、拡散光ｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４、ｃ５の拡散角を、液晶パネル１０を照射する光が均一となるように調整する。
【0027】
以上のように、ＬＥＤ９ｅから出射される発散光ａｂは、ホログラフィック回折格子５ｅで平行光に回折され、この平行光は、基板３内を全反射しながら伝搬し、拡散性ホログラフィック光学素子４で拡散光に回折されて、液晶パネル１０を照射し、他のＬＥＤ９ａ～９ｉ（９ｅを除く）から出射される発散光も、ホログラフィック回折格子５ａ～５ｉで平行光に回折され、同様にして液晶パネル１０を照射する。
この場合、基板３、拡散性ホログラフィック光学素子４、液晶パネル１０はすべて透明材料からなるため、液晶パネル１０の前面から入射する光は、液晶パネル１０、基板３、拡散性ホログラフィック光学素子４を透過し、基板３の背面側に設置されたカメラ１１に入射する。
これより、液晶パネル１０の画面に画像を表示した状態で、液晶パネル１０の画面に向き合う視聴者を、カメラ１１で連続的に撮影することができる。
また、拡散性ホログラフィック光学素子４で回折されて、液晶パネル１０を照射し拡散光の拡散角は、上下方向１０度～７０度、左右方向２０度～８０度の範囲であり、この拡散角が液晶パネル１０の画面に表示される画像の視野角となるから、この視野角を広くできる。
さらに、カメラ１１のレンズから撮像素子に入る光は、途中で拡散等されないため、カメラ１１により撮像される視聴者の画像（映像）がぼかされることもない。
なお、拡散性ホログラフィック光学素子４で回折された拡散光ｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４、ｃ５のうち、僅かではあるがカメラ１１側に漏れる光が生じ、この漏れる光をカメラ１１が取り込み、不要な映像データが生成され、カメラ１１により撮像される視聴者の画像（映像）のコントラストが低下したり、フレアが生じたりする場合があるが、これについては後述する。
この場合、基板３、拡散性ホログラフィック光学素子４、液晶パネル１０はすべて透明材料からなるため、液晶パネル１０の前面から入射する光は、液晶パネル１０、基板３、拡散性ホログラフィック光学素子４を透過し、基板３の背面側に設置されたカメラ１１に入射する。
これより、液晶パネル１０の画面に画像を表示した状態で、液晶パネル１０の画面に向き合う視聴者を、カメラ１１で連続的に撮影することができる。
また、拡散性ホログラフィック光学素子４で回折されて、液晶パネル１０を照射し拡散光の拡散角は、上下方向１０度～７０度、左右方向２０度～８０度の範囲であり、この拡散角が液晶パネル１０の画面に表示される画像の視野角となるから、この視野角を広くできる。
さらに、カメラ１１のレンズから撮像素子に入る光は、途中で拡散等されないため、カメラ１１により撮像される視聴者の画像（映像）がぼかされることもない。
なお、拡散性ホログラフィック光学素子４で回折された拡散光ｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４、ｃ５のうち、僅かではあるがカメラ１１側に漏れる光が生じ、この漏れる光をカメラ１１が取り込み、不要な映像データが生成され、カメラ１１により撮像される視聴者の画像（映像）のコントラストが低下したり、フレアが生じたりする場合があるが、これについては後述する。
【0028】
次に、液晶パネル１０の画面に画像を表示し、カメラ１１で視聴者を撮像して映像データを生成する動作を説明する。
上述のように発光装置６のＬＥＤ９ａ～９ｉを発光させて液晶パネル１０の画面に画像を表示した状態で、液晶パネル１０の画面に向き合う視聴者を、カメラ１１で連続的に撮影することができるが、実際には、液晶パネル１０を照射する光の一部は、わずかではあるが基板３の背面側に漏れる。
このため、発光装置６のＬＥＤ９ａ～９ｉを連続的に発光させて液晶パネル１０の画面に画像を表示して、液晶パネル１０の画面に向き合う視聴者を、カメラ１１で連続的に撮影すると、基板３の背面側に漏れる光がカメラ１１に取り込まれ、カメラ１１で撮像した視聴者の映像のコントラストが低下する。
よって、ＬＥＤ９ａ～９ｉを一定の間隔で発光させて、ＬＥＤ９ａ～９ｉが発光していないときにカメラ１１が撮像する映像信号から、視聴者の映像データを生成し、この映像データを液晶パネル１０の画面に表示し、カメラ付ディスプレイ装置１と通信接続された別のカメラ付ディスプレイ装置に送信するのが望ましい。
上述のように発光装置６のＬＥＤ９ａ～９ｉを発光させて液晶パネル１０の画面に画像を表示した状態で、液晶パネル１０の画面に向き合う視聴者を、カメラ１１で連続的に撮影することができるが、実際には、液晶パネル１０を照射する光の一部は、わずかではあるが基板３の背面側に漏れる。
このため、発光装置６のＬＥＤ９ａ～９ｉを連続的に発光させて液晶パネル１０の画面に画像を表示して、液晶パネル１０の画面に向き合う視聴者を、カメラ１１で連続的に撮影すると、基板３の背面側に漏れる光がカメラ１１に取り込まれ、カメラ１１で撮像した視聴者の映像のコントラストが低下する。
よって、ＬＥＤ９ａ～９ｉを一定の間隔で発光させて、ＬＥＤ９ａ～９ｉが発光していないときにカメラ１１が撮像する映像信号から、視聴者の映像データを生成し、この映像データを液晶パネル１０の画面に表示し、カメラ付ディスプレイ装置１と通信接続された別のカメラ付ディスプレイ装置に送信するのが望ましい。
【0029】
図９は、ＬＥＤ９ａ～９ｉを発光させるタイミングと映像データと生成するタイミングを表したタイミングチャートであり、図中、ＴＣ１はＬＥＤ９ａ～９ｉの発光のタイミングを示すタイミングチャート、ＴＣ２は映像データの生成タイミングを示すタイミングチャート、図において横軸は時間ｔ（秒）を表す。
以下、ＬＥＤ９ａ～９ｉを発光させて液晶パネル１０の画面に画像を表示させる動作と、カメラ１１が視聴者を撮像して視聴者の映像データを生成する動作について説明する。
まず、発光映像生成タイミング制御部１２ｅが、光源装置制御部１２ｇによるＬＥＤ９ａ～９ｉの発光のタイミングを制御し、ＬＥＤ９ａ～９ｉを一定の間隔で発光させる。
具体的には、図９のＴＣ１に示すように、時間０～ｔ１、ｔ２～ｔ３、ｔ４～ｔ５、・・・でＬＥＤ９ａ～９ｉを発光させ、時間ｔ１～ｔ２、ｔ３～ｔ４でＬＥＤ９ａ～９ｉを非発光にする。
ＬＥＤ９ａ～９ｉが発光している時間の長さΔ１と発光していない時間の長さΔ０は等しく、液晶パネル１０の画面に表示される画像（動画）のフレームレートをｎｆｐｓ（frames per second）とすると、Δ１＝Δ０＝１／ｎ（秒）となる。例えば、ｎ＝６０の場合、Δ１＝Δ０＝１／６０（秒）となり、ＬＥＤ９ａ～９ｉは、１／６０秒間隔で１／６０秒間発光する。
そして、液晶駆動回路制御部１２ｂが、液晶パネル１０の液晶駆動回路の動作を制御し、光源装置６のＬＥＤ９ａ～９ｉが発光していないとき、液晶駆動回路の動作を停止し、液晶パネル１０を透明にする。
この場合、カメラ付ディスプレイ装置１の画像表示部（液晶パネル１０の画面）には、１フレームおきに、光源装置６のＬＥＤ９ａ～９ｉが発光して拡散性ホログラフィック光学素子４で回折された拡散光が液晶パネル１０を照射して、視野角の広い画像（映像）が表示される。
なお、上記画像表示部（液晶パネル１０の画面）に表示される画像は、１フレームおきの画像（映像）であるが、画像（映像）のフレームレートを３０ｆｐｓ以上とすれば、自然な画像（映像）として視認される。
以下、ＬＥＤ９ａ～９ｉを発光させて液晶パネル１０の画面に画像を表示させる動作と、カメラ１１が視聴者を撮像して視聴者の映像データを生成する動作について説明する。
まず、発光映像生成タイミング制御部１２ｅが、光源装置制御部１２ｇによるＬＥＤ９ａ～９ｉの発光のタイミングを制御し、ＬＥＤ９ａ～９ｉを一定の間隔で発光させる。
具体的には、図９のＴＣ１に示すように、時間０～ｔ１、ｔ２～ｔ３、ｔ４～ｔ５、・・・でＬＥＤ９ａ～９ｉを発光させ、時間ｔ１～ｔ２、ｔ３～ｔ４でＬＥＤ９ａ～９ｉを非発光にする。
ＬＥＤ９ａ～９ｉが発光している時間の長さΔ１と発光していない時間の長さΔ０は等しく、液晶パネル１０の画面に表示される画像（動画）のフレームレートをｎｆｐｓ（frames per second）とすると、Δ１＝Δ０＝１／ｎ（秒）となる。例えば、ｎ＝６０の場合、Δ１＝Δ０＝１／６０（秒）となり、ＬＥＤ９ａ～９ｉは、１／６０秒間隔で１／６０秒間発光する。
そして、液晶駆動回路制御部１２ｂが、液晶パネル１０の液晶駆動回路の動作を制御し、光源装置６のＬＥＤ９ａ～９ｉが発光していないとき、液晶駆動回路の動作を停止し、液晶パネル１０を透明にする。
この場合、カメラ付ディスプレイ装置１の画像表示部（液晶パネル１０の画面）には、１フレームおきに、光源装置６のＬＥＤ９ａ～９ｉが発光して拡散性ホログラフィック光学素子４で回折された拡散光が液晶パネル１０を照射して、視野角の広い画像（映像）が表示される。
なお、上記画像表示部（液晶パネル１０の画面）に表示される画像は、１フレームおきの画像（映像）であるが、画像（映像）のフレームレートを３０ｆｐｓ以上とすれば、自然な画像（映像）として視認される。
【0030】
一方、カメラ１１の映像信号処理部１２ｄにおいては、撮像素子からの視聴者の映像信号に対して、発光映像生成タイミング制御部１２ｅが映像データの生成タイミングを制御し、ＬＥＤ９ａ～９ｉが発光しておらず液晶パネル１０が透明となったときに映像データが生成される。
具体的には、図９のＴＣ２に示すように、ＬＥＤ９ａ～９ｉが発光していない時間ｔ１～ｔ２、ｔ３～ｔ４、・・・のうち時間ｔ１’～ｔ２ ’、ｔ３’～ｔ４ ’、ｔ５’～ｔ６ ’・・・の映像信号のみから映像データが生成される。
映像信号処理部１２ｄにおいて映像データが生成される時間の長さΔ１’は、ＬＥＤ９ａ～９ｉが発光している時間の長さΔ１より少し短くし、生成される映像データが、ＬＥＤ９ａ～９ｉの発光の影響を受けないようにしている。
これにより、ＬＥＤ９ａ～９ｉの発光の影響を受けずコントラストが低下しない映像データが生成される。
また、カメラ１１のレンズから撮像素子に入る光は、途中で拡散等されないため、ぼかされない映像データが生成される。
この後、映像信号処理部１２ｄで生成された映像データは、液晶パネル１０の液晶駆動回路に送られ液晶パネル１０の画面（画面の一部）に表示されると共に、通信制御部１２ｈに送られ、カメラ付ディスプレイ装置１と通信接続された別のカメラ付ディスプレイ装置に送信される。
この場合、映像信号処理部１２ｄで生成される映像データは、連続的な映像データに比べて、一定の時間間隔毎の不連続な映像データであるが、２フレーム中に長さΔ１’の映像データが存在し、液晶パネル１０の画面等に表示した場合、ほぼ自然な映像として視認される。
さらに、拡散性ホログラフィック光学素子４で回折された拡散光のうち、僅かにカメラ１１側に漏れる光が生じて、不要な映像データが生成される場合、漏れる光の位置や波長成分は、拡散性ホログラフィック光学素子４の特性により特定され、この特定される光の位置や波長成分に基づいて、映像信号処理部１２ｄの不要映像データ除去部が上記不要な映像データを除去し、液晶パネル１０の画面等に表示される視聴者の画像（映像）のコントラストが低下したり、フレアが生じたりするのが防止される。
なお、液晶パネル１０を反射型とし、本発明の透明表示デバイス照射装置としてバックライト装置２に代えてフロントライト装置と反射板を組み合わせたものを使用した場合、カメラ１１は、反射板の背面側に設置され、反射板に鏡状態と透明状態が切り替わる調光ミラーデバイスを使用し、ＬＥＤ９ａ～９ｉが発光しているとき、調光ミラーデバイスを鏡状態として拡散性ホログラフィック光学素子４で回折された拡散光を反射し、ＬＥＤ９ａ～９ｉが発光していないとき調光ミラーデバイスを透明状態として、カメラ１１で視聴者を撮像するようにすればよい。
具体的には、図９のＴＣ２に示すように、ＬＥＤ９ａ～９ｉが発光していない時間ｔ１～ｔ２、ｔ３～ｔ４、・・・のうち時間ｔ１’～ｔ２ ’、ｔ３’～ｔ４ ’、ｔ５’～ｔ６ ’・・・の映像信号のみから映像データが生成される。
映像信号処理部１２ｄにおいて映像データが生成される時間の長さΔ１’は、ＬＥＤ９ａ～９ｉが発光している時間の長さΔ１より少し短くし、生成される映像データが、ＬＥＤ９ａ～９ｉの発光の影響を受けないようにしている。
これにより、ＬＥＤ９ａ～９ｉの発光の影響を受けずコントラストが低下しない映像データが生成される。
また、カメラ１１のレンズから撮像素子に入る光は、途中で拡散等されないため、ぼかされない映像データが生成される。
この後、映像信号処理部１２ｄで生成された映像データは、液晶パネル１０の液晶駆動回路に送られ液晶パネル１０の画面（画面の一部）に表示されると共に、通信制御部１２ｈに送られ、カメラ付ディスプレイ装置１と通信接続された別のカメラ付ディスプレイ装置に送信される。
この場合、映像信号処理部１２ｄで生成される映像データは、連続的な映像データに比べて、一定の時間間隔毎の不連続な映像データであるが、２フレーム中に長さΔ１’の映像データが存在し、液晶パネル１０の画面等に表示した場合、ほぼ自然な映像として視認される。
さらに、拡散性ホログラフィック光学素子４で回折された拡散光のうち、僅かにカメラ１１側に漏れる光が生じて、不要な映像データが生成される場合、漏れる光の位置や波長成分は、拡散性ホログラフィック光学素子４の特性により特定され、この特定される光の位置や波長成分に基づいて、映像信号処理部１２ｄの不要映像データ除去部が上記不要な映像データを除去し、液晶パネル１０の画面等に表示される視聴者の画像（映像）のコントラストが低下したり、フレアが生じたりするのが防止される。
なお、液晶パネル１０を反射型とし、本発明の透明表示デバイス照射装置としてバックライト装置２に代えてフロントライト装置と反射板を組み合わせたものを使用した場合、カメラ１１は、反射板の背面側に設置され、反射板に鏡状態と透明状態が切り替わる調光ミラーデバイスを使用し、ＬＥＤ９ａ～９ｉが発光しているとき、調光ミラーデバイスを鏡状態として拡散性ホログラフィック光学素子４で回折された拡散光を反射し、ＬＥＤ９ａ～９ｉが発光していないとき調光ミラーデバイスを透明状態として、カメラ１１で視聴者を撮像するようにすればよい。
【0031】
［バックライト装置と視野角制御フィルムとの組合せ］
図１０は、本発明のバックライト装置と視野角制御フィルムを組み合わせたカメラ付ディスプレイ装置の平面図であり、図中、１’はカメラ付ディスプレイ装置、１３は視野角制御フィルムであり、図１～図５に示すカメラ付ディスプレイ装置１と同一のものには同一の符号を付す。
図１０に示すように、カメラ付ディスプレイ装置１’は、図１～図５に示すカメラ付ディスプレイ装置１の基板３の前面３Ｆに視野角制御フィルム１３を貼り付けた構成となっている。
視野角制御フィルム１３は、ルーバー構造等により、特定の角度範囲から入る光を遮断し、表示装置の視野角（視界）を特定の範囲に限定するフィルムであり、限定する視野角（視界）の範囲は適宜設定できるようになっている。
図１１は、カメラ付ディスプレイ装置１’の画像表示部（液晶パネル１０の画面）の左右方向の視野角（視界）を説明する説明図であり、図中、二点鎖線で示すＶａ１は、拡散性ホログラフィック光学素子４からの拡散光による画像表示部（液晶パネル１０の画面）の視野角を表す角度線、二点鎖線で示すＶａ２は、視野角制御フィルム１３により遮られる視界の最大角度を表す角度線である。
上述のように拡散性ホログラフィック光学素子４は、発光装置６のＬＥＤ９ａ～９ｉが発光して基板３内を伝搬する光を拡散光に回折し、液晶パネル１０を照射し、カメラ付ディスプレイ装置１’の画像表示部（液晶パネル１０の画面）の左右方向の視野角（上記拡散光の拡散角）は、角度線Ｖａ１で表される±θ１となる（図１１で密度の小さい網点で示す角度範囲）。
そして、視野角制御フィルム１３は、角度線Ｖａ１と角度線Ｖａ２（±θ２の角度を示す角度線）で挟まれた±θ１～±θ２の角度範囲（図１１で普通の密度の網点で示す角度範囲）から入る光を遮断する。
これより、画像表示部（液晶パネル１０の画面）に向き合う視聴者等が、上記視野角±θ１を外れた角度から画像表示部（液晶パネル１０の画面）を見ても、画像表示部（液晶パネル１０の画面）の背面にある光源装置６やカメラ１１を視認できず、画像表示部（液晶パネル１０の画面）の背面側を隠すことができる。
この場合、θ１＝５０度とすると、θ２は、６０度～８０度の範囲で適宜設定される。
なお、視野角制御フィルム１３は、左右方向の視野角（視界）を制御するものであるが、視野角制御フィルム１３にさらに上下方向の視野角（視界）を制御する機能を付加してもよく、また、上下方向の視野角（視界）を制御する別の視野角制御フィルムと視野角制御フィルム１３とを組み合わせて使用してもよい。
図１０は、本発明のバックライト装置と視野角制御フィルムを組み合わせたカメラ付ディスプレイ装置の平面図であり、図中、１’はカメラ付ディスプレイ装置、１３は視野角制御フィルムであり、図１～図５に示すカメラ付ディスプレイ装置１と同一のものには同一の符号を付す。
図１０に示すように、カメラ付ディスプレイ装置１’は、図１～図５に示すカメラ付ディスプレイ装置１の基板３の前面３Ｆに視野角制御フィルム１３を貼り付けた構成となっている。
視野角制御フィルム１３は、ルーバー構造等により、特定の角度範囲から入る光を遮断し、表示装置の視野角（視界）を特定の範囲に限定するフィルムであり、限定する視野角（視界）の範囲は適宜設定できるようになっている。
図１１は、カメラ付ディスプレイ装置１’の画像表示部（液晶パネル１０の画面）の左右方向の視野角（視界）を説明する説明図であり、図中、二点鎖線で示すＶａ１は、拡散性ホログラフィック光学素子４からの拡散光による画像表示部（液晶パネル１０の画面）の視野角を表す角度線、二点鎖線で示すＶａ２は、視野角制御フィルム１３により遮られる視界の最大角度を表す角度線である。
上述のように拡散性ホログラフィック光学素子４は、発光装置６のＬＥＤ９ａ～９ｉが発光して基板３内を伝搬する光を拡散光に回折し、液晶パネル１０を照射し、カメラ付ディスプレイ装置１’の画像表示部（液晶パネル１０の画面）の左右方向の視野角（上記拡散光の拡散角）は、角度線Ｖａ１で表される±θ１となる（図１１で密度の小さい網点で示す角度範囲）。
そして、視野角制御フィルム１３は、角度線Ｖａ１と角度線Ｖａ２（±θ２の角度を示す角度線）で挟まれた±θ１～±θ２の角度範囲（図１１で普通の密度の網点で示す角度範囲）から入る光を遮断する。
これより、画像表示部（液晶パネル１０の画面）に向き合う視聴者等が、上記視野角±θ１を外れた角度から画像表示部（液晶パネル１０の画面）を見ても、画像表示部（液晶パネル１０の画面）の背面にある光源装置６やカメラ１１を視認できず、画像表示部（液晶パネル１０の画面）の背面側を隠すことができる。
この場合、θ１＝５０度とすると、θ２は、６０度～８０度の範囲で適宜設定される。
なお、視野角制御フィルム１３は、左右方向の視野角（視界）を制御するものであるが、視野角制御フィルム１３にさらに上下方向の視野角（視界）を制御する機能を付加してもよく、また、上下方向の視野角（視界）を制御する別の視野角制御フィルムと視野角制御フィルム１３とを組み合わせて使用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【0032】
本発明のカメラ付ディスプレイ装置は、表示部の背面にカメラを配置しても、カメラにより撮像される画像をぼかすことなく、表示部に表示する画像の視野角を広くでき、また、撮像される画像の質を落とすことなく時間的に連続した画像を表示部に表示して、表示部に向き合う視聴者を連続的に撮影しても、再生される画像を暗くすることなくその動きが自然になるようすることもでき、バックライトを使用したカメラ付ディスプレイ装置に利用できる。
【符号の説明】
【0033】
１ カメラ付ディスプレイ装置
１’ カメラ付ディスプレイ装置
２ バックライト装置
３ 基板
３Ｆ 前面
３Ｒ 後面
４ 拡散性ホログラフィック光学素子
４Ｓ 後面
５ ホログラフィック回折格子列
５ａ～５ｉ ホログラフィック回折格子
６ 光源装置
７ 光源ケース
８ 開口部列
８ａ～８ｉ 開口部
９ ＬＥＤ列
９ａ～９ｉ ＬＥＤ
１０ 液晶パネル
１１ カメラ
１２ 制御装置
１２ａ システム制御部
１２ｂ 液晶駆動回路制御部
１２ｃ カメラ制御部
１２ｄ 映像信号処理部
１２ｅ 発光映像生成タイミング制御部
１２ｇ 光源装置制御部
１３ 視野角制御フィルム
１’ カメラ付ディスプレイ装置
２ バックライト装置
３ 基板
３Ｆ 前面
３Ｒ 後面
４ 拡散性ホログラフィック光学素子
４Ｓ 後面
５ ホログラフィック回折格子列
５ａ～５ｉ ホログラフィック回折格子
６ 光源装置
７ 光源ケース
８ 開口部列
８ａ～８ｉ 開口部
９ ＬＥＤ列
９ａ～９ｉ ＬＥＤ
１０ 液晶パネル
１１ カメラ
１２ 制御装置
１２ａ システム制御部
１２ｂ 液晶駆動回路制御部
１２ｃ カメラ制御部
１２ｄ 映像信号処理部
１２ｅ 発光映像生成タイミング制御部
１２ｇ 光源装置制御部
１３ 視野角制御フィルム
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
