JP2011118330A - Image display device with imaging unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、撮像装置付き画像表示装置に関し、より具体的には、画像表示部の背面側に撮像装置が配置された画像表示装置に関する。 The present invention relates to an image display device with an imaging device, and more specifically to an image display device in which an imaging device is arranged on the back side of an image display unit.
近年、フラットパネル表示装置(FP表示装置)として、有機エレクトロルミネッセンス表示装置(以下、単に、『有機EL表示装置』と略称する場合がある)に関心が高まっている。現在、FP表示装置として液晶表示装置(LCD)が主流を占めているが、自発光デバイスではなく、バックライトや偏光板等の部材を必要とする。それ故、FP表示装置の厚さが増す、輝度が不足するなどの問題点がある。一方、有機EL表示装置は自発光デバイスであり、バックライト等の部材が原理的に不要であり、薄型化、高輝度であるなど、LCDと比較して多数の利点を有する。特に、各画素にスイッチング素子を配したアクティブマトリクス型有機EL表示装置は、各画素をホールド点灯させることで消費電流を低く抑えることができ、しかも、大画面化及び高精細化が比較的容易に行えることから、各社で開発が進められており、次世代FP表示装置の主流になると期待されている。 In recent years, as a flat panel display device (FP display device), an organic electroluminescence display device (hereinafter, sometimes simply referred to as “organic EL display device”) has been attracting attention. At present, a liquid crystal display (LCD) dominates as an FP display, but a member such as a backlight or a polarizing plate is required instead of a self-luminous device. Therefore, there are problems such as an increase in the thickness of the FP display device and insufficient luminance. On the other hand, the organic EL display device is a self-luminous device, and does not require a member such as a backlight in principle, and has many advantages over an LCD, such as being thin and having high luminance. In particular, an active matrix organic EL display device in which a switching element is arranged in each pixel can keep current consumption low by holding each pixel in a hold-on state, and it is relatively easy to enlarge the screen and increase the definition. Because it can be done, each company is developing and is expected to become the mainstream of next-generation FP display devices.
また、近年では、画像表示装置と撮像装置を少なくとも2組用いて、通信回線やネットワークを介してこれらを接続することで、遠隔地間で互いの顔を見ながら会話するテレビジョン電話会議システム(テレビ電話装置)が普及し始めている。そして、ウェブカメラと呼ばれる低価格の撮像装置とパーソナルコンピュータ及びソフトウェアを用いることで、TV電話機能を簡単に実現できるようになってきている。ところで、このTV電話システムでは、一方の側の使用者の顔を撮像装置で撮影し、得られた画像を他方の側の画像表示装置に表示し、他方の側の使用者の顔を撮像装置で撮影し、得られた画像を一方の側の画像表示装置に表示して会話を行う。そして、どちら側においても、使用者は、自分の画像表示装置に表示された相手の顔を見ながら会話するため、視線及び顔は自分の画像表示装置に向く。従来のTV電話システムでは撮像装置は画像表示装置の表示領域外に置かれているため、視線は撮像装置に向いていない。それ故、画像表示装置に映し出される相手側の使用者の顔は、自分の方を見ていないことになり、かなりの違和感を覚える。この相手を直視していない違和感が、TV電話の普及を遅らせている要因の1つとなっている。 In recent years, at least two sets of an image display device and an imaging device are used, and these are connected via a communication line or a network, so that a tele-telephone conference system (see FIG. Videophone devices) are beginning to spread. Then, by using a low-cost imaging device called a web camera, a personal computer, and software, a TV phone function can be easily realized. By the way, in this videophone system, the user's face on one side is photographed by the imaging device, the obtained image is displayed on the image display device on the other side, and the user's face on the other side is displayed on the imaging device. Then, the obtained image is displayed on the image display device on one side to have a conversation. On either side, the user talks while looking at the face of the other party displayed on his / her image display device, so the line of sight and face are directed to his / her image display device. In the conventional videophone system, since the imaging device is placed outside the display area of the image display device, the line of sight is not suitable for the imaging device. Therefore, the face of the user on the other side projected on the image display device does not look at him and feels a sense of incongruity. This uncomfortable feeling of not looking directly at the other party is one of the factors delaying the spread of TV phones.
画像表示装置に画像表示以外の機能を付加する試みも盛んに行われている。例えば、特開2005−176151や特開2005−010407には、撮像装置付きのFP表示装置が開示されている。 There have been many attempts to add functions other than image display to image display devices. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-176151 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-010407 disclose FP display devices with an imaging device.
特開2005−176151に開示されている技術では、画像表示装置の画像表示部を構成する画素の間に微小レンズを有する開口部を複数設け、これら複数の開口部を通過した光を複数のカメラで撮像する。ここで、画像表示装置を見る使用者の顔を複数の異なる角度から撮像し、得られた複数の画像を処理して使用者を正面から捉えた像を生成する。しかしながら、この特許公開公報に開示された技術にあっては、微小レンズを開口部に設ける必要があり、しかも、正確に像を撮像装置に結ぶためには高精度の微小レンズが必要とされるため、画像表示装置の製造コストの増加を招く。しかも、使用者の正面の顔を撮像しているわけではなく、異なる角度から撮像した複数の画像から正面の画像を作り出すため、実写ではなく、所謂CG画像を相手側に提供するため、実際には違和感が大きい。 In the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-176151, a plurality of openings having minute lenses are provided between pixels constituting an image display unit of an image display device, and light passing through the plurality of openings is transmitted to a plurality of cameras. Take an image with. Here, the face of the user who looks at the image display device is imaged from a plurality of different angles, and the obtained plurality of images are processed to generate an image capturing the user from the front. However, in the technique disclosed in this patent publication, it is necessary to provide a microlens at the opening, and a high-precision microlens is required to accurately connect an image to the imaging device. Therefore, the manufacturing cost of the image display device is increased. In addition, the front face of the user is not imaged, but a front image is created from a plurality of images taken from different angles. The feeling of strangeness is great.
特開2005−010407に開示されている技術では、例えば、その図15、図16に示されているように、複数の画素内に設けられた1つ光透過部を通過した光に基づき撮像装置において撮像するので、撮像装置に十分な光量の光を集光させることが困難である。 In the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-010407, for example, as shown in FIGS. 15 and 16, an imaging apparatus based on light that has passed through one light transmission portion provided in a plurality of pixels. Therefore, it is difficult to collect a sufficient amount of light on the imaging device.
従って、本発明の目的は、低コストで製造することができ、撮像装置に十分な光量の光を集光させることができ、しかも、画像表示部に正対する使用者の画像を容易に取得し得る撮像装置付き画像表示装置を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to manufacture at a low cost, to collect a sufficient amount of light on the imaging device, and to easily acquire an image of a user facing the image display unit. An object is to provide an image display device with an imaging device.
上記の目的を達成するための本発明の第1の態様に係る撮像装置付き画像表示装置は、
発光素子を含む画素を複数配置して成る画像表示部、
複数の画素のそれぞれに設けられた光透過部、
画像表示部の背面側に配置された撮像装置、並びに、
複数の光透過部を通過した光を撮像装置に集光する集光手段、
を有する。
In order to achieve the above object, an image display device with an imaging device according to the first aspect of the present invention comprises:
An image display unit comprising a plurality of pixels including light emitting elements,
A light transmitting portion provided in each of the plurality of pixels;
An imaging device disposed on the back side of the image display unit, and
Condensing means for condensing the light that has passed through the plurality of light transmitting portions on the imaging device;
Have
上記の目的を達成するための本発明の第2の態様に係る撮像装置付き画像表示装置は、
発光素子を含む画素を複数配置して成る画像表示部、
少なくとも1つ以上(好ましくは、少なくとも2つ以上)の画素の周囲に設けられた光透過部、
画像表示部の背面側に配置された撮像装置、並びに、
光透過部を通過した光を撮像装置に集光する集光手段、
を有する。尚、光透過部は、画素の全ての周囲に設けられていてもよいし、画素の周囲の一部に(具体的には、画素の境界に相当する辺の内の連続する2辺以上に)設けられていてもよいが、後者の場合、画素の全周の1/4倍以上の長さ(連続する2辺にあっては、各一辺の長さの1/2倍以上)に亙り光透過部が設けられていることが好ましい。
An image display device with an imaging device according to the second aspect of the present invention for achieving the above-described object,
An image display unit comprising a plurality of pixels including light emitting elements,
A light transmission portion provided around at least one or more (preferably at least two) pixels;
An imaging device disposed on the back side of the image display unit, and
A condensing means for condensing the light that has passed through the light transmitting portion onto the imaging device;
Have The light transmitting portion may be provided around the entire pixel, or may be provided on a part of the periphery of the pixel (specifically, on two or more consecutive sides of the side corresponding to the boundary of the pixel). However, in the latter case, it is longer than 1/4 times the entire circumference of the pixel (in the case of two consecutive sides, it is more than 1/2 times the length of each side). It is preferable that a light transmission part is provided.
本発明の第1の態様あるいは第2の態様に係る撮像装置付き画像表示装置にあっては、複数の画素のそれぞれに設けられた光透過部(複数の光透過部)を通過した光が撮像装置に集光され、あるいは又、少なくとも1つ以上の画素の周囲に設けられた光透過部を通過した光が撮像装置に集光される。従って、正確に像を撮像装置に結ぶために高精度の微小レンズを必要とせず、撮像装置付き画像表示装置の製造コストの増加を招くことがないし、撮像装置に十分な光量の光を集光させることができる。そして、画像表示部の背面側に撮像装置が配置されているので、ディスプレイに正対している使用者の顔、目、動作等を撮像装置によって正確に撮像することができる。 In the image display device with an imaging device according to the first aspect or the second aspect of the present invention, the light that has passed through the light transmitting portions (the plurality of light transmitting portions) provided in each of the plurality of pixels is imaged. Light collected by the device or passed through a light transmission portion provided around at least one pixel is collected by the imaging device. Therefore, a high-precision microlens is not required to accurately connect an image to the imaging device, and the manufacturing cost of the image display device with the imaging device is not increased, and a sufficient amount of light is condensed on the imaging device. Can be made. And since the imaging device is arrange | positioned at the back side of an image display part, the user's face, eyes, operation | movement, etc. which are facing the display can be accurately imaged with an imaging device.
以下、図面を参照して、実施例に基づき本発明を説明するが、本発明は実施例に限定されるものではなく、実施例における種々の数値や材料は例示である。尚、説明は、以下の順序で行う。
1.本発明の第1の態様及び第2の態様に係る撮像装置付き画像表示装置、全般に関する説明
2.実施例1(本発明の第1の態様に係る撮像装置付き画像表示装置)
3.実施例2(実施例1の変形、本発明の第1の構成)
4.実施例3(実施例2の変形、本発明の第2の構成)
5.実施例4(実施例1の変形、本発明の第3の構成)
6.実施例5(実施例1の変形、本発明の第4の構成)
7.実施例6(実施例1の変形)
8.実施例7(実施例1の変形)
9.実施例8(本発明の第2の態様に係る撮像装置付き画像表示装置、その他)
Hereinafter, the present invention will be described based on examples with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the examples, and various numerical values and materials in the examples are examples. The description will be given in the following order.
1. 1. General description of an image display device with an imaging device according to the first and second aspects of the present invention. Example 1 (image display device with an imaging device according to the first aspect of the present invention)
3. Example 2 (modification of Example 1, first configuration of the present invention)
4). Example 3 (Modification of Example 2, Second Configuration of the Present Invention)
5). Example 4 (Modification of Example 1, Third Configuration of the Present Invention)
6). Example 5 (Modification of Example 1, Fourth Configuration of the Present Invention)
7). Example 6 (Modification of Example 1)
8). Example 7 (Modification of Example 1)
9. Example 8 (Image display device with imaging device according to second aspect of the present invention, etc.)
[本発明の第1の態様及び第2の態様に係る撮像装置付き画像表示装置、全般に関する説明]
本発明の第1の態様あるいは第2の態様に係る撮像装置付き画像表示装置(以下、これらを総称して、単に、『本発明の撮像装置付き画像表示装置』と呼ぶ場合がある)にあっては、光透過部が微小な場合、光透過部において回折現象が生じる結果、撮像装置に結像する像にボケが生じ、あるいは又、鮮明さに欠ける場合がある。このような場合には、撮像装置を介して取得された画像情報に対して、光透過部において生じる回折の補正を施す回折補正手段を更に備えている構成とすることが好ましい。尚、このような構成を、便宜上、『本発明の第1の構成』と呼ぶ。
[Description of General Image Display Device with Imaging Device According to First and Second Aspects of the Present Invention]
The image display device with an imaging device according to the first aspect or the second aspect of the present invention (hereinafter, these may be collectively referred to simply as “image display device with an imaging device of the present invention”). In other words, when the light transmitting portion is very small, a diffraction phenomenon occurs in the light transmitting portion, resulting in blurring of the image formed on the imaging apparatus or lack of clarity. In such a case, it is preferable to further include a diffraction correction unit that corrects the diffraction that occurs in the light transmission unit with respect to the image information acquired through the imaging device. Such a configuration is referred to as a “first configuration of the present invention” for convenience.
そして、本発明の第1の構成において、光透過部の一部又は全部は、画像表示部の第1の方向及び第2の方向に沿って周期的に設けられており、
第1の方向に沿った光透過部の長さをLtr-1、第1の方向に沿った画素のピッチをPpx-1としたとき、第1の方向の線開口率Ltr-1/Ppx-1は、
Ltr-1/Ppx-1≧0.5
好ましくは、Ltr-1/Ppx-1≧0.8
を満足することが好ましい。更には、第2の方向に沿った光透過部の長さをLtr-2、第2の方向に沿った画素のピッチをPpx-2としたとき、第2の方向の線開口率Ltr-2/Ppx-2は、
Ltr-2/Ppx-2≧0.5
好ましくは、Ltr-2/Ppx-2≧0.8
を満足することが好ましい。尚、第1の方向と第2の方向とは、直交している場合もあるし、場合によっては、90度以外の角度で交わっている場合もある。後者の場合、光透過部の一部又は全部は、画像表示部の第1の方向及び第2の方向だけでなく、第3の方向、第4の方向・・・に沿って周期的に設けられている場合もあり、このような場合には、各方向の内の少なくとも2方向に沿った光透過部の長さと、これらの少なくとも2方向に沿った画素のピッチとが、上記の関係(具体的には、0.5倍以上)を満足していることが好ましい。線開口率Ltr-1/Ppx-1、Ltr-2/Ppx-2の上限値には、光透過部が形成できる限りにおいて、特段の制約はない。ここで、第1の方向に沿った光透過部の長さLtr-1は、第1の方向に光透過部を射影したときの、その形状に対応する線分の1周期当たりの長さを意味し、第1の方向に沿った画素のピッチPpx-1は、第1の方向に沿った画素の1周期当たりの長さを意味する。同様に、第2の方向に沿った光透過部の長さLtr-2は、第2の方向に光透過部を射影したときの、その形状に対応する線分の1周期当たりの長さを意味し、第2の方向に沿った画素のピッチPpx-2は、第2の方向に沿った画素の1周期当たりの長さを意味する。
In the first configuration of the present invention, a part or all of the light transmission part is periodically provided along the first direction and the second direction of the image display part,
When the length of the light transmission part along the first direction is L tr-1 and the pitch of the pixels along the first direction is P px-1 , the line aperture ratio L tr-1 in the first direction / P px-1 is
L tr-1 / P px-1 ≧ 0.5
Preferably, L tr-1 / P px-1 ≧ 0.8
Is preferably satisfied. Furthermore, when the length of the light transmission part along the second direction is L tr-2 , and the pixel pitch along the second direction is P px-2 , the line aperture ratio L in the second direction tr-2 / P px-2 is
L tr-2 / P px-2 ≧ 0.5
Preferably, L tr-2 / P px-2 ≧ 0.8
Is preferably satisfied. Note that the first direction and the second direction may be orthogonal to each other, or in some cases, may intersect at an angle other than 90 degrees. In the latter case, part or all of the light transmission part is periodically provided not only in the first direction and the second direction of the image display part but also in the third direction, the fourth direction,. In such a case, the length of the light transmission portion along at least two directions in each direction and the pitch of the pixels along these at least two directions are related to each other ( Specifically, it is preferable that 0.5 times or more is satisfied. There are no particular restrictions on the upper limit values of the line aperture ratios L tr-1 / P px-1 and L tr-2 / P px-2 as long as a light transmission part can be formed. Here, the length L tr-1 of the light transmission part along the first direction is the length per one cycle of the line segment corresponding to the shape when the light transmission part is projected in the first direction. , And the pixel pitch P px-1 along the first direction means the length per one period of the pixels along the first direction. Similarly, the length L tr-2 of the light transmission part along the second direction is the length per cycle of the line segment corresponding to the shape when the light transmission part is projected in the second direction. The pixel pitch P px-2 along the second direction means the length per one period of the pixels along the second direction.
本発明の第1の構成において、具体的には、光透過部の形状、大きさ、分布に基づき(場合によっては、更に、外光の波長に基づき)算出されるMTF(Moduration Transfer Function)逆変換処理を、画像情報に対して施すことが好ましい。光透過部の形状、大きさ、分布は、回折補正手段に予め記憶しておけばよい。回折補正手段は、例えば、入出力部を有するCPUとメモリから構成された回路とすることができるし、場合によっては、撮像装置付き画像表示装置に備えられたパーソナルコンピュータから回折補正手段を構成することもできる。外光の波長を考慮することで、外光(外部照明環境)に依らず、最適な画像を得ることができる。 In the first configuration of the present invention, specifically, the inverse of MTF (Moduration Transfer Function) calculated based on the shape, size, and distribution of the light transmission part (and further based on the wavelength of external light in some cases). The conversion process is preferably performed on the image information. The shape, size, and distribution of the light transmission part may be stored in advance in the diffraction correction unit. The diffraction correction unit can be, for example, a circuit including a CPU having an input / output unit and a memory. In some cases, the diffraction correction unit is configured from a personal computer provided in an image display device with an imaging device. You can also. By considering the wavelength of external light, an optimal image can be obtained regardless of external light (external illumination environment).
以上の好ましい構成を含む本発明の撮像装置付き画像表示装置においては、外光の波長分布を測定する波長分布測定手段を更に備えている構成とすることができる。尚、このような構成を、便宜上、『本発明の第2の構成』と呼ぶ。このような構成を採用することで、撮像装置を介して取得された画像情報の精度の向上(例えば、色情報の精度向上)を図ることができるし、MTF逆変換処理の精度向上を図ることができる。波長分布測定手段は、例えば、ホトセンサ等の受光装置から構成することができる。波長分布測定手段の制御は、撮像装置付き画像表示装置によって行えばよいし、場合によっては、撮像装置付き画像表示装置に備えられたパーソナルコンピュータによって行うこともできる。 The image display device with an imaging device of the present invention including the above-described preferable configuration may further include a wavelength distribution measuring unit that measures the wavelength distribution of external light. Such a configuration is referred to as a “second configuration of the present invention” for convenience. By adopting such a configuration, it is possible to improve the accuracy of the image information acquired via the imaging device (for example, improve the accuracy of the color information), and to improve the accuracy of the MTF inverse conversion process. Can do. The wavelength distribution measuring means can be composed of a light receiving device such as a photosensor, for example. The control of the wavelength distribution measuring means may be performed by the image display device with an imaging device, or depending on the case, it may be performed by a personal computer provided in the image display device with the imaging device.
更には、本発明の第1の構成、本発明の第2の構成、以上の好ましい構成を含む本発明の撮像装置付き画像表示装置においては、
撮像装置を介して取得された画像情報を送出する情報送出手段、及び、
外部から入力された画像情報に基づく画像を画像表示部に表示する表示手段、
を更に備えており、
撮像装置を介して取得された画像情報を情報送出手段によって外部に送出し、
外部から入力された画像情報に基づく画像を表示手段によって画像表示部に表示する構成とすることができる。尚、このような構成を、便宜上、『本発明の第3の構成』と呼ぶ。このような撮像装置付き画像表示装置を複数台(2台以上)、通信回線やネットワーク等を介して結ぶことで、所謂、テレビジョン電話会議システム(テレビ電話装置)を構築することができる。
Furthermore, in the image display device with an imaging device of the present invention including the first configuration of the present invention, the second configuration of the present invention, and the preferred configuration described above,
Information sending means for sending image information acquired via the imaging device; and
Display means for displaying an image based on image information input from the outside on the image display unit;
Is further provided,
Send image information acquired via the imaging device to the outside by an information sending means,
An image based on image information input from the outside can be displayed on the image display unit by the display means. Such a configuration is referred to as a “third configuration of the present invention” for convenience. By connecting a plurality (two or more) of such image display devices with an imaging device via a communication line, a network, or the like, a so-called video conference call system (video phone device) can be constructed.
ここで、撮像装置を介して取得された画像情報を送出する情報送出手段、及び、外部から入力された画像情報に基づく画像を画像表示部に表示する表示手段は、例えば、テレビジョン電話会議システム(テレビ電話装置)にて用いられている周知の手段を用いればよい。撮像装置付き画像表示装置(あるいは画像表示部)に、操作用のスイッチやボタン、キーボード等を配置することが好ましい。場合によっては、撮像装置付き画像表示装置に備えられたパーソナルコンピュータから情報送出手段及び表示手段を構成することもでき、この場合には、パーソナルコンピュータを通信回線やネットワーク等に接続すればよい。 Here, the information transmission means for transmitting the image information acquired via the imaging device and the display means for displaying an image based on the image information input from the outside on the image display unit are, for example, a television telephone conference system. A well-known means used in (Videophone device) may be used. It is preferable to arrange operation switches, buttons, a keyboard, and the like on the image display device with an imaging device (or image display unit). In some cases, the information sending means and the display means can be configured from a personal computer provided in the image display device with an imaging device. In this case, the personal computer may be connected to a communication line, a network, or the like.
あるいは又、本発明の第1の構成、本発明の第2の構成、以上の好ましい構成を含む本発明の撮像装置付き画像表示装置においては、
撮像装置を介して取得された画像情報を記憶する記憶手段、及び、
撮像装置を介して取得された画像情報及び記憶手段に記憶された画像情報に基づく画像を画像表示部に表示する表示手段、
を更に備えており、
表示手段によって、撮像装置を介して取得された画像情報に基づく画像を画像表示部に表示し、併せて、記憶手段に記憶された画像情報に基づく画像を画像表示部に表示する構成とすることができる。尚、このような構成を、便宜上、『本発明の第4の構成』と呼ぶ。このような撮像装置付き画像表示装置は、所謂、デジタルミラーとして機能し、例えば、過去に撮影した使用者の映像、画像と現在の使用者の映像、画像とを比較する(撮影した時に時間差のある2以上の映像、画像を比較する)ことが可能となる。
Alternatively, in the image display device with an imaging device of the present invention including the first configuration of the present invention, the second configuration of the present invention, and the preferred configuration described above,
Storage means for storing image information acquired via the imaging device; and
Display means for displaying on the image display unit an image based on the image information acquired via the imaging device and the image information stored in the storage means;
Is further provided,
An image based on the image information acquired via the imaging device is displayed on the image display unit by the display unit, and an image based on the image information stored in the storage unit is displayed on the image display unit. Can do. Such a configuration is referred to as a “fourth configuration of the present invention” for convenience. Such an image display device with an imaging device functions as a so-called digital mirror, and compares, for example, a user's image captured in the past, a current user's image, and an image (the time difference when the image is captured). It is possible to compare two or more images and images.
ここで、撮像装置を介して取得された画像情報を記憶する記憶手段は、例えば、周知の不揮発性メモリやハードディスクドライブ装置及び周知の画像情報処理回路から構成することができるし、画像を画像表示部に表示する表示手段は、例えば、周知の画像情報表示回路から構成することができる。撮像装置付き画像表示装置(あるいは画像表示部)に、操作用のスイッチやボタン、キーボード等を配置することが好ましい。場合によっては、撮像装置付き画像表示装置に備えられたパーソナルコンピュータから記憶手段及び表示手段を構成することもできる。 Here, the storage means for storing the image information acquired via the imaging device can be composed of, for example, a well-known non-volatile memory, a hard disk drive device, and a well-known image information processing circuit. The display means for displaying on the section can be constituted by, for example, a known image information display circuit. It is preferable to arrange operation switches, buttons, a keyboard, and the like on the image display device with an imaging device (or image display unit). In some cases, the storage means and the display means can be configured from a personal computer provided in the image display device with an imaging device.
更には、本発明の第1の構成、本発明の第2の構成、以上の好ましい構成を含む本発明の第1の態様に係る撮像装置付き画像表示装置においては、
[ケースA]複数の光透過部の大きさをランダムとする形態(具体的には、一の光透過部に隣接する少なくとも2つの光透過部のそれぞれは、この一の光透過部の大きさと異なる形態)
とすることができる。あるいは又、
[ケースB]複数の光透過部の形状をランダムとする形態(具体的には、一の光透過部に隣接する少なくとも2つの光透過部のそれぞれは、この一の光透過部の形状と異なる形態)
とすることができる。あるいは又、
[ケースC]複数の光透過部の配置ピッチをランダムとする形態(具体的には、一の光透過部に隣接する少なくとも2つの光透過部のそれぞれは、この一の光透過部との配置ピッチと異なる形態)
とすることができる。
Furthermore, in the image display device with an imaging device according to the first aspect of the present invention including the first configuration of the present invention, the second configuration of the present invention, and the preferred configuration described above,
[Case A] A mode in which the sizes of the plurality of light transmission portions are random (specifically, each of at least two light transmission portions adjacent to one light transmission portion has the size of this one light transmission portion. Different form)
It can be. Alternatively,
[Case B] Form in which the shapes of the plurality of light transmission portions are random (specifically, each of at least two light transmission portions adjacent to one light transmission portion is different from the shape of this one light transmission portion. Form)
It can be. Alternatively,
[Case C] Form in which the arrangement pitch of a plurality of light transmission parts is random (specifically, each of at least two light transmission parts adjacent to one light transmission part is arranged with this one light transmission part. Different form from the pitch)
It can be.
ここで、[ケースA]を単独で採用してもよいし、[ケースB]を単独で採用してもよいし、[ケースC]を単独で採用してもよいし、[ケースA]と[ケースB]を組み合わせて採用してもよいし、[ケースA]と[ケースC]を組み合わせて採用してもよいし、[ケースB]と[ケースC]を組み合わせて採用してもよいし、[ケースA]と[ケースB]と[ケースC]を組み合わせて採用してもよい。光透過部の大きさの最小値や最小形状は、光透過部を設けるためのフォトリソグラフィ技術やエッチング技術における最小加工寸法(例えば、0.5μm)に依存する。 Here, [Case A] may be adopted alone, [Case B] may be adopted alone, [Case C] may be adopted alone, or [Case A] [Case B] may be used in combination, [Case A] and [Case C] may be used in combination, or [Case B] and [Case C] may be used in combination. However, [Case A], [Case B], and [Case C] may be used in combination. The minimum value and the minimum shape of the light transmission part depend on the minimum processing dimension (for example, 0.5 μm) in the photolithography technique and the etching technique for providing the light transmission part.
尚、複数の光透過部の大きさをランダムとするが、具体的には、1つの光透過部(便宜上、『光透過部A』と呼ぶ)に隣接する少なくとも2つの光透過部(便宜上、『光透過部B、光透過部C』と呼ぶ)、好ましくは、水平方向に配置された2つの光透過部、より好ましくは、光透過部Aに隣接する3つの光透過部(便宜上、『光透過部B、光透過部C、光透過部D』と呼ぶ)、より一層好ましくは、光透過部Aに隣接する4つの光透過部(便宜上、『光透過部B、光透過部C、光透過部D、光透過部E』と呼ぶ)の大きさを異ならせることが望ましい。即ち、光透過部Aと光透過部Bの大きさを異ならせ、また、光透過部Aと光透過部Cの大きさを異ならせ、また、光透過部Aと光透過部Dの大きさを異ならせ、また、光透過部Aと光透過部Eの大きさを異ならせることが望ましい。同様に、複数の光透過部の形状をランダムとするが、具体的には、1つの光透過部(光透過部A)に隣接する少なくとも2つの光透過部(光透過部B、光透過部C)、好ましくは、水平方向に配置された2つの光透過部、より好ましくは、光透過部Aに隣接する3つの光透過部(光透過部B、光透過部C、光透過部D)、より一層好ましくは、光透過部Aに隣接する4つの光透過部(光透過部B、光透過部C、光透過部D、光透過部E)の形状を異ならせることが望ましい。即ち、光透過部Aと光透過部Bの形状を異ならせ、また、光透過部Aと光透過部Cの形状を異ならせ、また、光透過部Aと光透過部Dの形状を異ならせ、また、光透過部Aと光透過部Eの形状を異ならせることが望ましい。同様に、複数の光透過部の配置ピッチをランダムとするが、具体的には、1つの光透過部(光透過部A)に隣接する少なくとも2つの光透過部(光透過部B、光透過部C)、好ましくは、水平方向に配置された2つの光透過部、より好ましくは、光透過部Aに隣接する3つの光透過部(光透過部B、光透過部C、光透過部D)、より一層好ましくは、光透過部Aに隣接する4つの光透過部(光透過部B、光透過部C、光透過部D、光透過部E)の配置ピッチを異ならせることが望ましい。即ち、光透過部Aと光透過部Bの配置ピッチを異ならせ、また、光透過部Aと光透過部Cの配置ピッチを異ならせ、また、光透過部Aと光透過部Dの配置ピッチを異ならせ、また、光透過部Aと光透過部Eの配置ピッチを異ならせることが望ましい。 Although the sizes of the plurality of light transmission parts are random, specifically, at least two light transmission parts (for convenience, for convenience) adjacent to one light transmission part (referred to as “light transmission part A” for convenience). "Referred to as" light transmission part B, light transmission part C "), preferably two light transmission parts arranged in the horizontal direction, more preferably three light transmission parts adjacent to the light transmission part A (for convenience," Light transmission part B, light transmission part C, and light transmission part D ”, and more preferably four light transmission parts adjacent to the light transmission part A (for convenience,“ light transmission part B, light transmission part C, It is desirable to vary the sizes of the light transmission part D and the light transmission part E ”. That is, the sizes of the light transmission part A and the light transmission part B are made different, the sizes of the light transmission part A and the light transmission part C are made different, and the sizes of the light transmission part A and the light transmission part D are different. It is desirable that the light transmitting portion A and the light transmitting portion E are different in size. Similarly, the shapes of the plurality of light transmission parts are random. Specifically, at least two light transmission parts (light transmission part B, light transmission part) adjacent to one light transmission part (light transmission part A) are used. C), preferably two light transmission parts arranged in the horizontal direction, more preferably three light transmission parts adjacent to the light transmission part A (light transmission part B, light transmission part C, light transmission part D) More preferably, it is desirable to make the shapes of the four light transmission parts (light transmission part B, light transmission part C, light transmission part D, and light transmission part E) adjacent to the light transmission part A different. That is, the shapes of the light transmitting part A and the light transmitting part B are made different, the shapes of the light transmitting part A and the light transmitting part C are made different, and the shapes of the light transmitting part A and the light transmitting part D are made different. In addition, it is desirable that the shapes of the light transmitting portion A and the light transmitting portion E are different. Similarly, although the arrangement pitch of the plurality of light transmission parts is random, specifically, at least two light transmission parts (light transmission part B, light transmission adjacent to one light transmission part (light transmission part A)). Part C), preferably two light transmission parts arranged in the horizontal direction, more preferably three light transmission parts adjacent to the light transmission part A (light transmission part B, light transmission part C, light transmission part D) More preferably, it is desirable that the arrangement pitches of the four light transmission parts (light transmission part B, light transmission part C, light transmission part D, and light transmission part E) adjacent to the light transmission part A are made different. That is, the arrangement pitch of the light transmission part A and the light transmission part B is made different, the arrangement pitch of the light transmission part A and the light transmission part C is made different, and the arrangement pitch of the light transmission part A and the light transmission part D. Further, it is desirable that the light transmission portions A and the light transmission portions E have different arrangement pitches.
あるいは又、本発明の第1の構成、本発明の第2の構成、以上の好ましい構成を含む本発明の第1の態様に係る撮像装置付き画像表示装置においては、光透過部を中抜き構造又は二重環状構造(二重中抜き構造)としてもよい。具体的には、光透過部は、光透過部から構成され、あるいは又、第1光透過部及び第2光透過部から構成され、第1光透過部を取り囲むように第2光透過部が配置されている形態とすることもできる。光透過部、第1光透過部及び第2光透過部の大きさ、形状、配置状態、光透過部の位置関係、第1光透過部と第2光透過部との位置関係の最適化を図ることで、回折現象が生じることを確実に抑制することができる。尚、上述した[ケースA]と組み合わせてもよいし、[ケースB]と組み合わせてもよいし、[ケースC]と組み合わせてもよいし、[ケースA]及び[ケースB]と組み合わせてもよいし、[ケースA]及び[ケースC]と組み合わせてもよいし、[ケースB]及び[ケースC]と組み合わせてもよいし、[ケースA]、[ケースB]及び[ケースC]と組み合わせてもよい。 Alternatively, in the image display device with an imaging device according to the first aspect of the present invention, including the first configuration of the present invention, the second configuration of the present invention, and the preferred configuration described above, the light transmission portion is a hollow structure. Or it is good also as a double cyclic structure (double hollow structure). Specifically, the light transmission part is composed of a light transmission part, or is composed of a first light transmission part and a second light transmission part, and the second light transmission part surrounds the first light transmission part. It can also be set as the form arrange | positioned. Optimizing the size, shape, arrangement state, positional relationship of the light transmission part, and the positional relationship between the first light transmission part and the second light transmission part of the light transmission part, the first light transmission part and the second light transmission part As a result, it is possible to reliably suppress the occurrence of the diffraction phenomenon. In addition, it may be combined with [Case A] described above, may be combined with [Case B], may be combined with [Case C], or may be combined with [Case A] and [Case B]. It may be combined with [Case A] and [Case C], may be combined with [Case B] and [Case C], and [Case A], [Case B] and [Case C] You may combine.
以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本発明の撮像装置付き画像表示装置において、発光素子は自発光型の発光素子であることが望ましく、有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)から成る形態とすることがより好ましい。尚、液晶表示装置を構成する液晶表示素子は、外部からの光(バックライトからの光あるいは外光)の通過を制御するものであり、画素が発光素子を含むものではない。発光素子を有機EL素子から構成する場合、有機EL素子を構成する有機層(発光部)は有機発光材料から成る発光層を備えているが、具体的には、例えば、正孔輸送層と発光層と電子輸送層との積層構造、正孔輸送層と電子輸送層を兼ねた発光層との積層構造、正孔注入層と正孔輸送層と発光層と電子輸送層と電子注入層との積層構造から構成することができる。また、電子輸送層、発光層、正孔輸送層及び正孔注入層を『タンデムユニット』とする場合、有機層は、第1のタンデムユニット、接続層、及び、第2のタンデムユニットが積層された2段のタンデム構造も有していてもよく、更には、3つ以上のタンデムユニットが積層された3段以上のタンデム構造も有していてもよく、これらの場合、発光色を赤色、緑色、青色と各タンデムユニットで変えることで、全体として白色を発光する有機層を得ることができる。 In the image display device with an image pickup device of the present invention including the various preferable modes and configurations described above, the light emitting element is preferably a self-light emitting type light emitting element, and is formed of an organic electroluminescence element (organic EL element). More preferably. The liquid crystal display element constituting the liquid crystal display device controls the passage of light from the outside (light from the backlight or external light), and the pixel does not include a light emitting element. When the light emitting element is composed of an organic EL element, the organic layer (light emitting portion) constituting the organic EL element includes a light emitting layer made of an organic light emitting material. Layered structure of a layer and an electron transport layer, a layered structure of a light emitting layer serving as a hole transport layer and an electron transport layer, a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, and an electron injection layer It can be composed of a laminated structure. When the electron transport layer, the light emitting layer, the hole transport layer, and the hole injection layer are “tandem units”, the organic layer is formed by stacking the first tandem unit, the connection layer, and the second tandem unit. It may also have a two-stage tandem structure, and may further have a three-stage or more tandem structure in which three or more tandem units are stacked. In these cases, the emission color is red, By changing green and blue for each tandem unit, an organic layer that emits white light as a whole can be obtained.
有機層の厚さの最適化を図ることで、例えば、第1電極と第2電極との間で発光層において発光した光を共振させ、この光の一部を第2電極を介して外部に出射する構成とすることもできる。 By optimizing the thickness of the organic layer, for example, the light emitted from the light-emitting layer is resonated between the first electrode and the second electrode, and a part of this light is transmitted to the outside via the second electrode. It can also be set as the structure which radiate | emits.
更には、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本発明の撮像装置付き画像表示装置において、画像表示部は、
(a)第1基板、
(b)第1基板上に設けられた駆動回路、
(c)駆動回路を覆う層間絶縁層、
(d)層間絶縁層上に設けられた発光部、
(e)発光部上に設けられた保護層、
(f)保護層上に設けられた遮光層、及び、
(g)保護層及び遮光層を覆う第2基板、
を備えており、
各画素は、該駆動回路及び該発光部を備えており、
遮光層には、開口部が設けられており、
開口部、並びに、開口部の下方に位置する保護層の部分及び層間絶縁層の部分によって光透過部が構成されており、
第2基板と対向しない第1基板の面の側に、集光手段及び撮像装置が配置されている形態とすることができる。
Furthermore, in the image display device with an imaging device of the present invention including the various preferable modes and configurations described above, the image display unit includes:
(A) a first substrate;
(B) a drive circuit provided on the first substrate;
(C) an interlayer insulating layer covering the drive circuit;
(D) a light emitting section provided on the interlayer insulating layer;
(E) a protective layer provided on the light emitting part,
(F) a light shielding layer provided on the protective layer, and
(G) a second substrate covering the protective layer and the light shielding layer;
With
Each pixel includes the drive circuit and the light emitting unit,
The light shielding layer is provided with an opening,
The light transmitting part is configured by the opening, and the part of the protective layer and the part of the interlayer insulating layer located below the opening,
It can be set as the form by which the condensing means and the imaging device are arrange | positioned at the surface side of the 1st board | substrate which does not oppose the 2nd board | substrate.
ここで、画素の配列として、例えば、ストライプ配列、ダイアゴナル配列、デルタ配列、レクタングル配列を挙げることができる。また、第1基板として、あるいは又、第2基板として、高歪点ガラス基板、ソーダガラス(Na2O・CaO・SiO2)基板、硼珪酸ガラス(Na2O・B2O3・SiO2)基板、フォルステライト(2MgO・SiO2)基板、鉛ガラス(Na2O・PbO・SiO2)基板、表面に絶縁膜が形成された各種ガラス基板、石英基板、表面に絶縁膜が形成された石英基板、表面に絶縁膜が形成されたシリコン基板、ポリメチルメタクリレート(ポリメタクリル酸メチル,PMMA)やポリビニルアルコール(PVA)、ポリビニルフェノール(PVP)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート(PET)に例示される有機ポリマー(高分子材料から構成された可撓性を有するプラスチック・フィルムやプラスチック・シート、プラスチック基板といった高分子材料の形態を有する)を挙げることができる。駆動回路は、例えば、1又は複数の薄膜トランジスタ(TFT)等から構成すればよい。層間絶縁層の構成材料として、SiO2、BPSG、PSG、BSG、AsSG、PbSG、SiON、SOG(スピンオングラス)、低融点ガラス、ガラスペーストといったSiO2系材料;SiN系材料;ポリイミド等の絶縁性樹脂を、単独あるいは適宜組み合わせて使用することができる。画素を有機EL素子から構成する場合、発光部は上述したとおりである。保護膜を構成する材料として、発光部で発光した光に対して透明であり、緻密で、水分を透過させない材料を用いることが好ましく、具体的には、例えば、アモルファスシリコン(α−Si)、アモルファス炭化シリコン(α−SiC)、アモルファス窒化シリコン(α−Si1-xNx)、アモルファス酸化シリコン(α−Si1-yOy)、アモルファスカーボン(α−C)、アモルファス酸化・窒化シリコン(α−SiON)、Al2O3を挙げることができる。遮光膜(ブラックマトリクス)は周知の材料から構成すればよい。必要に応じて、カラーフィルターを設けてもよい。 Here, examples of the pixel arrangement include a stripe arrangement, a diagonal arrangement, a delta arrangement, and a rectangle arrangement. Further, as the first substrate or as the second substrate, a high strain point glass substrate, soda glass (Na 2 O · CaO · SiO 2 ) substrate, borosilicate glass (Na 2 O · B 2 O 3 · SiO 2). ) Substrate, forsterite (2MgO · SiO 2 ) substrate, lead glass (Na 2 O · PbO · SiO 2 ) substrate, various glass substrates with an insulating film formed on the surface, quartz substrate, insulating film formed on the surface Quartz substrate, silicon substrate with an insulating film formed on the surface, polymethyl methacrylate (polymethyl methacrylate, PMMA), polyvinyl alcohol (PVA), polyvinyl phenol (PVP), polyethersulfone (PES), polyimide, polycarbonate, polyethylene Organic polymer exemplified by terephthalate (PET) (flexible polymer composed of polymer material) Stick films or plastic sheets, the form of polymeric material such as a plastic substrate) may be mentioned. The drive circuit may be composed of, for example, one or a plurality of thin film transistors (TFTs). As a constituent material of the interlayer insulating layer, SiO 2, BPSG, PSG, BSG, AsSG, PbSG, SiON, SOG ( spin on glass), low-melting glass, SiO 2 based materials such glass paste; SiN-based materials; insulation, such as polyimide Resins can be used alone or in appropriate combination. When the pixel is composed of an organic EL element, the light emitting unit is as described above. As a material constituting the protective film, it is preferable to use a material that is transparent to the light emitted from the light emitting portion, is dense, and does not transmit moisture. Specifically, for example, amorphous silicon (α-Si), Amorphous silicon carbide (α-SiC), amorphous silicon nitride (α-Si 1-x N x ), amorphous silicon oxide (α-Si 1-y O y ), amorphous carbon (α-C), amorphous silicon oxide / silicon nitride (Α-SiON) and Al 2 O 3 can be mentioned. The light shielding film (black matrix) may be made of a known material. A color filter may be provided as necessary.
以上に説明した各種の好ましい構成、形態を含む本発明の撮像装置付き画像表示装置(以下、これらを総称して、単に、『本発明』と呼ぶ場合がある)において、画像表示部は、発光素子を含む画素ユニットを複数配置して成るが、ここで、画素ユニットの数を(M,N)で表したとき、VGA(640,480)、S−VGA(800,600)、XGA(1024,768)、APRC(1152,900)、S−XGA(1280,1024)、U−XGA(1600,1200)、HD−TV(1920,1080)、Q−XGA(2048,1536)の他、(1920,1035)、(720,480)、(854,480)、(1280,960)等、画像表示用解像度の幾つかを例示することができるが、これらの値に限定するものではない。尚、カラー表示を行う画像表示部において、1つの画素ユニットは、例えば、赤色を発光する赤色発光画素、緑色を発光する緑色発光画素、及び、青色を発光する青色発光画素の3種の画素から構成され、あるいは又、これらの3種の画素に加え、輝度向上のために白色光を発光する画素、色再現範囲を拡大するために補色を発光する画素、色再現範囲を拡大するためにイエローを発光する画素、色再現範囲を拡大するためにイエロー及びシアンを発光する画素等、4種、あるいはそれ以上の画素から構成することもできる。 In the image display device with an imaging device of the present invention including the various preferable configurations and forms described above (hereinafter, these may be collectively referred to as “the present invention”), the image display unit emits light. A plurality of pixel units including elements are arranged. Here, when the number of pixel units is represented by (M, N), VGA (640, 480), S-VGA (800, 600), XGA (1024) 768), APRC (1152,900), S-XGA (1280,1024), U-XGA (1600,1200), HD-TV (1920,1080), Q-XGA (2048,1536), ( (1920, 1035), (720, 480), (854, 480), (1280, 960), etc., but some of the image display resolutions can be exemplified, but the values are limited to these values. Not shall. In the image display unit that performs color display, one pixel unit includes, for example, three types of pixels: a red light emitting pixel that emits red light, a green light emitting pixel that emits green light, and a blue light emitting pixel that emits blue light. In addition to these three types of pixels, pixels that emit white light to improve brightness, pixels that emit complementary colors to expand the color reproduction range, and yellow to expand the color reproduction range Can be composed of four or more types of pixels, such as pixels that emit light, and pixels that emit yellow and cyan to expand the color reproduction range.
本発明の第1の態様に係る撮像装置付き画像表示装置において、光透過部は複数の画素のそれぞれに設けられているが、ここで、具体的には、例えば、限定するものではないが、3個以上の画素に設けられていることが望ましく、光透過部の外形形状は、本質的には任意であり、長方形や正方形といった四角形を挙げることができる。また、本発明の第2の態様に係る撮像装置付き画像表示装置において、光透過部は、少なくとも1つ以上の画素の周囲に設けられているが、ここで、具体的には、例えば、限定するものではないが、3個以上の画素の周囲に設けられていることが望ましく、光透過部の外形形状は、本質的には任意であり、「L」字形状(光透過部が、画素の境界に相当する辺の内の連続する2辺に設けられている形態)、「コ」の字形状(光透過部が、画素の境界に相当する辺の内の連続する3辺に設けられている形態)、「ロ」の字形状(光透過部が、画素の境界に相当する辺の全てに設けられている形態)、井桁状の形状(光透過部が、画素の境界に相当する辺の全てに設けられており、しかも、隣接する画素の間に共通して設けられている形態)を例示することができる。あるいは又、光透過部を、撮像装置に備えられたレンズの射影像が含まれる画素群に設け、係る画素群の周囲に設ける構成とすることが好ましい。 In the image display device with an imaging device according to the first aspect of the present invention, the light transmission portion is provided in each of the plurality of pixels, but specifically, for example, although not limited thereto, It is desirable to be provided in three or more pixels, and the outer shape of the light transmission part is essentially arbitrary, and examples thereof include a rectangle such as a rectangle or a square. Further, in the image display device with an imaging device according to the second aspect of the present invention, the light transmission portion is provided around at least one or more pixels. However, it is desirable to be provided around three or more pixels, and the outer shape of the light transmission part is essentially arbitrary, and the “L” shape (the light transmission part is a pixel). (A form provided on two consecutive sides of the side corresponding to the boundary of the pixel), a “U” -shaped (light transmission part is provided on three consecutive sides of the side corresponding to the boundary of the pixel) ), “B” -shaped (form in which the light transmission part is provided on all sides corresponding to the boundary of the pixel), and a cross-shaped shape (the light transmission part corresponds to the boundary of the pixel) An example of a configuration provided on all sides and provided in common between adjacent pixels) It can be. Alternatively, it is preferable that the light transmission unit is provided in a pixel group including a projection image of a lens provided in the imaging device and is provided around the pixel group.
本発明において、撮像装置は、画像表示部の背面側に配置されていればよいが、画像表示部の中央部に配置されていることが好ましい。撮像装置は、1個であってもよいし、複数個であってもよい。撮像装置は、例えば、CCD素子やCMOSセンサを備えた周知、市販の固体撮像素子を用いればよい。尚、周知、市販のビデオカメラやウェブカメラといった固体撮像装置を用いることもでき、これらの場合には、集光手段と撮像装置が一体化している。 In the present invention, the imaging device may be disposed on the back side of the image display unit, but is preferably disposed in the center of the image display unit. There may be one imaging device or a plurality of imaging devices. As the imaging device, for example, a well-known and commercially available solid-state imaging device including a CCD element and a CMOS sensor may be used. Note that a well-known and commercially available solid-state imaging device such as a video camera or a web camera can also be used. In these cases, the light collecting means and the imaging device are integrated.
複数の光透過部を通過した光を撮像装置に集光する集光手段として、周知のレンズを挙げることができる。レンズとして、具体的には、両凸レンズ、平凸レンズ、メニスカス凸レンズのいずれかから構成することができるし、反射鏡やフレネルレンズから構成してもよいし、これらの各種の凸レンズを組み合わせて構成することもできるし、更には、凹レンズとこれらの各種の凸レンズとを組み合わせて構成することもできる。 A well-known lens can be mentioned as a condensing means which condenses the light which passed the some light transmissive part to an imaging device. Specifically, the lens can be composed of either a biconvex lens, a plano-convex lens, or a meniscus convex lens, or can be composed of a reflecting mirror or a Fresnel lens, or a combination of these various convex lenses. In addition, a concave lens and these various convex lenses can be combined.
本発明において、画像表示部に入射し、光透過部を通過し、画像表示部から出射し、集光手段に入射する光の光路には、カラーフィルターを配置しないことが好ましく、また、マイクロレンズ等の結像系を配置しないことが好ましい。 In the present invention, it is preferable that a color filter is not disposed in the optical path of light that enters the image display unit, passes through the light transmission unit, exits from the image display unit, and enters the light collecting unit. It is preferable not to arrange an imaging system such as.
本発明は、例えば、パーソナルコンピュータを構成するモニター装置の代替として使用することができるし、ノート型パーソナルコンピュータに組み込まれたモニター装置の代替として使用することができるし、携帯電話やPDA(携帯情報端末,Personal Digital Assistant)、ゲーム機器に組み込まれたモニター装置、従来のテレビジョン受像機の代替として使用することができる。 The present invention can be used, for example, as an alternative to a monitor device that constitutes a personal computer, can be used as an alternative to a monitor device incorporated in a notebook personal computer, and can be used as a mobile phone or a PDA (portable information). Terminals, Personal Digital Assistant), monitor devices incorporated in game machines, and can be used as an alternative to conventional television receivers.
実施例1は、本発明の第1の態様に係る撮像装置付き画像表示装置に関する。実施例1の撮像装置付き画像表示装置を正面及び側面から眺めた概念図を図1の(A)及び(B)に示し、画像表示部を構成する複数の画素の配置を模式的に図1の(C)に示し、撮像装置付き画像表示装置の模式的な一部断面図を図2に示す。 Example 1 relates to an image display device with an imaging device according to the first aspect of the present invention. FIGS. 1A and 1B are conceptual views of the image display device with an imaging device according to the first embodiment viewed from the front and side, and the arrangement of a plurality of pixels constituting the image display unit is schematically illustrated in FIG. FIG. 2C is a schematic partial cross-sectional view of the image display device with an imaging device shown in FIG.
実施例1の撮像装置付き画像表示装置は、
(A)発光素子を含む画素11(11R,11G,11B)を複数配置して成る画像表示部10、
(B)複数の画素11のそれぞれに設けられた光透過部30、
(C)画像表示部10の背面側に配置された撮像装置20、並びに、
(D)複数の光透過部30を通過した光を撮像装置20に集光する集光手段21、
を有する。
The image display device with an imaging device of Example 1 is
(A) An image display unit 10 in which a plurality of pixels 11 (11R, 11G, 11B) including light emitting elements are arranged,
(B) a light transmission unit 30 provided in each of the plurality of pixels 11;
(C) the imaging device 20 disposed on the back side of the image display unit 10, and
(D) Light condensing means 21 that condenses the light that has passed through the plurality of light transmitting portions 30 on the imaging device 20;
Have
実施例1あるいは後述する実施例2〜実施例8において、発光素子は、自発光型の発光素子、具体的には、有機EL素子から成り、画像表示部10は、カラー表示のXGAタイプの有機EL表示装置から成る。即ち、画素ユニットの数を(M,N)で表したとき、(1024,768)である。また、1つの画素ユニットは、赤色を発光する赤色発光画素11R、緑色を発光する緑色発光画素11G、及び、青色を発光する青色発光画素11Bの3つの画素から構成されている。尚、図1の(C)、図7の(A)、(B)、図8、図10の(A)、(B)、図11、図12の(A)、(B)、図13の(A)、(B)においては、画素の外縁を点線で示した。撮像装置20は、画像表示部10の背面側、より具体的には、画像表示部10の背面側の中央部に配置されており、備えられた撮像装置20は1つである。ここで、撮像装置20及び集光手段21は、これらが一体化された、即ち、CCD素子を備えた周知、市販のビデオカメラから成る。実施例1の撮像装置付き画像表示装置は、パーソナルコンピュータを構成するモニター装置の代替として使用される。また、実施例1の撮像装置付き画像表示装置には、パーソナルコンピュータが備えられている。 In Example 1 or Examples 2 to 8 to be described later, the light emitting element is a self-luminous light emitting element, specifically, an organic EL element, and the image display unit 10 is an XGA type organic color display. It consists of an EL display device. That is, when the number of pixel units is represented by (M, N), it is (1024, 768). One pixel unit is composed of three pixels: a red light emitting pixel 11R that emits red light, a green light emitting pixel 11G that emits green light, and a blue light emitting pixel 11B that emits blue light. 1 (C), FIG. 7 (A), (B), FIG. 8, FIG. 10 (A), (B), FIG. 11, FIG. 12 (A), (B), FIG. In (A) and (B), the outer edge of the pixel is indicated by a dotted line. The imaging device 20 is disposed on the back side of the image display unit 10, more specifically, on the center of the back side of the image display unit 10, and the number of the imaging device 20 provided is one. Here, the imaging device 20 and the light condensing means 21 are constituted by a well-known and commercially available video camera in which they are integrated, that is, provided with a CCD element. The image display device with an imaging device according to the first embodiment is used as an alternative to a monitor device that constitutes a personal computer. In addition, the image display device with an imaging device according to the first embodiment includes a personal computer.
光透過部30は、限定するものではないが、6×3=18個の画素11に設けられている。1つの画素に1つの光透過部30が設けられている。集光手段21は、これらの6×3=18個の画素11における光透過部30を通過した光を撮像装置20に集光する。各光透過部30の形状は長方形である。 Although not limited, the light transmission unit 30 is provided in 6 × 3 = 18 pixels 11. One light transmitting portion 30 is provided for one pixel. The condensing unit 21 condenses the light that has passed through the light transmission unit 30 in the 6 × 3 = 18 pixels 11 on the imaging device 20. The shape of each light transmission part 30 is a rectangle.
実施例1あるいは後述する実施例2〜実施例8において、画像表示部10には、各走査線を駆動する走査信号供給IC、及び、映像信号を供給する映像信号供給ICが配されている。そして、走査信号供給ICには走査線制御回路が、映像信号供給ICには信号線制御回路が、それぞれ、接続されている。画像表示部10に入射し、光透過部30を通過し、画像表示部10から出射し、集光手段21に入射する光の光路には、カラーフィルターは配置されていないし、マイクロレンズ等の結像系も配置されていない。 In Embodiment 1 or Embodiments 2 to 8 described later, the image display unit 10 is provided with a scanning signal supply IC that drives each scanning line and a video signal supply IC that supplies a video signal. A scanning line control circuit is connected to the scanning signal supply IC, and a signal line control circuit is connected to the video signal supply IC. A color filter is not arranged in the optical path of the light that enters the image display unit 10, passes through the light transmission unit 30, exits the image display unit 10, and enters the light collecting unit 21. There is no image system.
実施例1あるいは後述する実施例2〜実施例8において、具体的には、画像表示部10は、
(a)第1基板40、
(b)第1基板40上に設けられた駆動回路、
(c)駆動回路を覆う層間絶縁層41、
(d)層間絶縁層41上に設けられた発光部(有機層63)、
(e)発光部(有機層63)上に設けられた保護層64、
(f)保護層64上に設けられた遮光層65、及び、
(g)保護層64及び遮光層65を覆う第2基板67、
を備えている。
In Example 1 or Example 2 to Example 8 described later, specifically, the image display unit 10 includes:
(A) the first substrate 40,
(B) a drive circuit provided on the first substrate 40;
(C) an interlayer insulating layer 41 covering the drive circuit;
(D) a light emitting part (organic layer 63) provided on the interlayer insulating layer 41;
(E) a protective layer 64 provided on the light emitting portion (organic layer 63);
(F) a light shielding layer 65 provided on the protective layer 64, and
(G) a second substrate 67 covering the protective layer 64 and the light shielding layer 65;
It has.
そして、各画素11は、駆動回路及び発光部を備えており、遮光層65には、開口部65Aが設けられており、開口部65A、並びに、開口部65Aの下方に位置する保護層64の部分、第2電極62の部分、及び、層間絶縁層41の部分等によって光透過部30が構成されている。集光手段21及び撮像装置20は、第2基板67と対向しない第1基板40の面の側に配置されている。 Each pixel 11 includes a drive circuit and a light emitting portion. The light shielding layer 65 is provided with an opening 65A. The opening 65A and the protective layer 64 positioned below the opening 65A are provided. The light transmitting portion 30 is configured by the portion, the second electrode 62 portion, the interlayer insulating layer 41 portion, and the like. The condensing means 21 and the imaging device 20 are arranged on the surface side of the first substrate 40 that does not face the second substrate 67.
より具体的には、ソーダガラスから成る第1基板40上には駆動回路が設けられている。駆動回路は、複数のTFTから構成されている。TFTは、第1基板40上に形成されたゲート電極51、第1基板40及びゲート電極51上に形成されたゲート絶縁膜52、ゲート絶縁膜52上に形成された半導体層に設けられたソース/ドレイン領域53、並びに、ソース/ドレイン領域53の間であって、ゲート電極51の上方に位置する半導体層の部分が相当するチャネル形成領域54から構成されている。図示した例にあっては、TFTをボトムゲート型としたが、トップゲート型であってもよい。TFTのゲート電極51は、走査線(図示せず)に接続されている。そして、層間絶縁層41(41A,41B)が、第1基板40及び駆動回路を覆っている。また、有機EL素子を構成する第1電極61は、SiOXやSiNY、ポリイミド樹脂等から成る層間絶縁層41B上に設けられている。TFTと第1電極61とは、層間絶縁層41Aに設けられたコンタクトプラグ42、配線43、コンタクトプラグ44を介して電気的に接続されている。図面においては、1つの有機EL素子駆動部につき、1つのTFTを図示した。 More specifically, a drive circuit is provided on the first substrate 40 made of soda glass. The drive circuit is composed of a plurality of TFTs. The TFT includes a gate electrode 51 formed on the first substrate 40, a gate insulating film 52 formed on the first substrate 40 and the gate electrode 51, and a source provided on a semiconductor layer formed on the gate insulating film 52. The portion of the semiconductor layer located between the source / drain region 53 and the source / drain region 53 and above the gate electrode 51 is composed of a corresponding channel forming region 54. In the illustrated example, the TFT is a bottom gate type, but may be a top gate type. The gate electrode 51 of the TFT is connected to a scanning line (not shown). The interlayer insulating layer 41 (41A, 41B) covers the first substrate 40 and the drive circuit. The first electrode 61 constituting the organic EL element, SiO X and SiN Y, is provided on the interlayer insulating layer 41B made of polyimide resin or the like. The TFT and the first electrode 61 are electrically connected via a contact plug 42, a wiring 43, and a contact plug 44 provided in the interlayer insulating layer 41A. In the drawing, one TFT is shown for one organic EL element driving unit.
層間絶縁層41上には、開口46を有し、開口46の底部に第1電極61が露出した絶縁層45が形成されている。絶縁層45は、平坦性に優れ、しかも、有機層63の水分による劣化を防止して発光輝度を維持するために吸水率の低い絶縁材料、具体的には、ポリイミド樹脂から構成されている。開口46の底部に露出した第1電極61の部分の上から、開口46を取り囲む絶縁層45の部分に亙り設けられ、有機発光材料から成る発光層を備えた有機層63が形成されている。有機層63は、例えば、正孔輸送層、及び、電子輸送層を兼ねた発光層の積層構造から構成されているが、図面では1層で表す。第2電極62上には、有機層63への水分の到達防止を目的として、プラズマCVD法に基づき、アモルファス窒化シリコン(α−Si1-xNx)から成る絶縁性の保護層64が設けられている。保護層64の上には、黒色のポリイミド樹脂から成る遮光層65が形成されており、保護層64及び遮光層65上にはソーダガラスから成る第2基板67が配されている。保護層64及び遮光層65と第2基板67とは、アクリル系接着剤から成る接着層66によって接着されている。第1電極61をアノード電極として用い、第2電極62をカソード電極として用いる。具体的には、第1電極61は、厚さ0.2μm〜0.5μmのアルミニウム(Al)、銀(Ag)、あるいは、これらの合金で構成される光反射材料から成り、第2電極62は、厚さ0.1μmのITOやIZOといった透明導電材料や、厚さ5nm程度の銀(Ag)、マグネシウム(Mg)等の光を或る程度透過する金属薄膜(半透明金属薄膜)から成る。第2電極62はパターニングされておらず、1枚のシート状に形成されている。場合によっては、有機層63と第2電極62との間に、厚さ0.3nmのLiFから成る電子注入層(図示せず)を形成してもよい。 On the interlayer insulating layer 41, an insulating layer 45 having an opening 46 and having the first electrode 61 exposed at the bottom of the opening 46 is formed. The insulating layer 45 is excellent in flatness, and is made of an insulating material having a low water absorption rate, specifically, a polyimide resin in order to prevent the organic layer 63 from being deteriorated by moisture and maintain the light emission luminance. An organic layer 63 having a light emitting layer made of an organic light emitting material is formed over the portion of the insulating layer 45 surrounding the opening 46 from above the portion of the first electrode 61 exposed at the bottom of the opening 46. The organic layer 63 is composed of, for example, a stacked structure of a light-emitting layer that also serves as a hole transport layer and an electron transport layer, but is represented by one layer in the drawing. An insulating protective layer 64 made of amorphous silicon nitride (α-Si 1-x N x ) is provided on the second electrode 62 based on the plasma CVD method for the purpose of preventing moisture from reaching the organic layer 63. It has been. A light shielding layer 65 made of black polyimide resin is formed on the protective layer 64, and a second substrate 67 made of soda glass is disposed on the protective layer 64 and the light shielding layer 65. The protective layer 64 and the light shielding layer 65 are bonded to the second substrate 67 by an adhesive layer 66 made of an acrylic adhesive. The first electrode 61 is used as an anode electrode, and the second electrode 62 is used as a cathode electrode. Specifically, the first electrode 61 is made of a light reflecting material made of aluminum (Al), silver (Ag), or an alloy thereof having a thickness of 0.2 μm to 0.5 μm, and the second electrode 62. Is made of a transparent conductive material such as ITO or IZO having a thickness of 0.1 μm, or a metal thin film (semi-transparent metal thin film) having a thickness of about 5 nm such as silver (Ag) or magnesium (Mg). . The second electrode 62 is not patterned and is formed in a single sheet. In some cases, an electron injection layer (not shown) made of LiF having a thickness of 0.3 nm may be formed between the organic layer 63 and the second electrode 62.
以上、纏めると、実施例1あるいは後述する実施例2〜実施例8の発光素子の詳しい構成は、以下の表1のとおりである。 In summary, the detailed configuration of the light-emitting elements of Example 1 or Examples 2 to 8 described later is as shown in Table 1 below.
[表1]
第2基板67 :ソーダガラス
接着層66 :アクリル系接着剤
遮光層65 :黒色のポリイミド樹脂
保護層64 :SiNx層(厚さ:5μm)
第2電極(カソード電極)62:ITO層(厚さ:0.1μm)あるいは半透明金属薄膜
電子注入層 :LiF層(厚さ:0.3nm)
有機層63 :上述したとおり
第1電極(アノード電極)61:Al−Nd層(厚さ:0.2μm)
層間絶縁層41 :SiO2層
TFT :駆動回路を構成
第1基板40 :ソーダガラス
[Table 1]
Second substrate 67: Soda glass adhesive layer 66: Acrylic adhesive light shielding layer 65: Black polyimide resin protective layer 64: SiN x layer (thickness: 5 μm)
Second electrode (cathode electrode) 62: ITO layer (thickness: 0.1 μm) or semitransparent metal thin film electron injection layer: LiF layer (thickness: 0.3 nm)
Organic layer 63: As described above, first electrode (anode electrode) 61: Al—Nd layer (thickness: 0.2 μm)
Interlayer insulating layer 41: SiO 2 layer TFT: constituting drive circuit First substrate 40: soda glass
図3の(A)及び(B)は、実施例1の撮像装置付き画像表示装置、及び、撮像装置が画像表示部の外側に固定された画像表示装置の概念図である。図3の(B)に示すように、撮像装置が画像表示部の外側に固定されている場合、撮像装置は画像表示装置の使用者を斜めから撮影することになり、係る画像を画像表示部にて表示したとき、画像表示部には、斜めから撮影された使用者の画像が表示される。従って、使用者の顔を正確に表示することができないし、画像表示部のどこを使用者が注視しているかを正確に判別することもできない。更には、使用者が画像表示部に近づいた場合には、撮像範囲外になってしまう可能性が大である。一方、実施例1の撮像装置付き画像表示装置にあっては、図3の(A)に示すように、撮像装置が画像表示部の背面側の中央部に配置されているので、撮像装置付き画像表示装置の使用者を、撮像装置は正面から撮影することができ、係る画像を画像表示部にて表示したとき、画像表示部には、正面から撮影された使用者の画像が表示される。従って、使用者の顔を正確に表示することができるし、画像表示部のどこを使用者が注視しているかを容易に、しかも、正確に判別することができる。また、使用者が画像表示部に近づいた場合でも、使用者の撮像を行うことができる。 FIGS. 3A and 3B are conceptual diagrams of the image display device with an imaging device of the first embodiment and the image display device in which the imaging device is fixed to the outside of the image display unit. As shown in FIG. 3B, when the imaging device is fixed to the outside of the image display unit, the imaging device photographs the user of the image display device from an oblique direction, and the image is displayed on the image display unit. When the image is displayed, an image of the user taken from an oblique direction is displayed on the image display unit. Therefore, it is impossible to accurately display the user's face, and it is not possible to accurately determine where in the image display unit the user is gazing. Furthermore, when the user approaches the image display unit, there is a high possibility that the user will be outside the imaging range. On the other hand, in the image display device with an image pickup device of the first embodiment, as shown in FIG. 3A, the image pickup device is arranged at the center on the back side of the image display portion. The user of the image display apparatus can photograph the image pickup apparatus from the front, and when the image is displayed on the image display unit, the image of the user photographed from the front is displayed on the image display unit. . Therefore, the user's face can be accurately displayed, and it can be easily and accurately determined where in the image display unit the user is gazing. Further, even when the user approaches the image display unit, the user can be imaged.
このように、実施例1の撮像装置付き画像表示装置にあっては、複数の画素11のそれぞれに設けられた光透過部30(複数の光透過部30)を通過した光が撮像装置20に集光される。従って、正確に像を撮像装置20に結ぶために高精度の微小レンズを必要とせず、撮像装置付き画像表示装置の製造コストの増加を招くことがないし、撮像装置20に十分な光量の光を集光させることができる。また、手やペン等の向きから画像表示部の対応する指示点を特定することが可能となるので、所謂ポインタ機能を撮像装置付き画像表示装置に容易に付加することができる。更には、ポインタ機能以外にも、使用者の顔や目、手の動き、周辺の明るさなども撮像画像から分かるので、様々の情報を撮像装置付き画像表示装置から得て、種々のシステムに送出することが可能となり、撮像装置付き画像表示装置の付加価値を高めることができる。 As described above, in the image display device with an imaging device according to the first embodiment, the light that has passed through the light transmission units 30 (the plurality of light transmission units 30) provided in each of the plurality of pixels 11 is input to the imaging device 20. Focused. Therefore, a high-precision microlens is not required to accurately tie an image to the imaging device 20, and the manufacturing cost of the image display device with the imaging device is not increased, and a sufficient amount of light is supplied to the imaging device 20. It can be condensed. In addition, since it is possible to specify the corresponding indication point of the image display unit from the orientation of the hand or pen, a so-called pointer function can be easily added to the image display device with an imaging device. Furthermore, in addition to the pointer function, the user's face, eyes, hand movements, peripheral brightness, etc. can also be known from the captured image, so various information can be obtained from the image display device with the image capturing device and used in various systems. Thus, the added value of the image display device with the imaging device can be increased.
実施例2は、実施例1の変形であり、本発明の第1の構成に関する。実施例2にあっては、一層高品質な撮像画像を得るために撮像画像に処理を行う。 The second embodiment is a modification of the first embodiment and relates to the first configuration of the present invention. In the second embodiment, the captured image is processed to obtain a higher quality captured image.
一般に、微小な光透過部30を光が通過するとき、光透過部30において所謂回折現象が発生する。スリットによる回折現象を説明する模式図を図4に示す。ここで、光透過部30がスリットとして作用し、回折現象によって、画像「C」と同じ画像が等ピッチで画像「A」及び画像「B」として出現する結果、画像にボケが生じる。撮像装置20の手前に透明なガラス板を配置して撮影して得られた画像を図5の(A)に示し、撮像装置20の手前に或る形状、大きさ、分布を有する光透過部を設けた透明なガラス板を配置して撮影して得られた画像を図5の(B)に示す。図5の(B)に示す画像にはボケが認められる。一方、図5の(A)に示す画像にはボケが認められない。回折光の強度と分布は、光透過部30の形状、大きさ、分布、並びに、入射光(外光)の波長に依存する。回折によるボケが小さい場合には、撮像画像に対して回折を補正(補償)する処理を行う必要は無いが、高品質な撮像画像を必要とする場合には、回折光による影響を補正(補償)する必要がある。 In general, when light passes through the minute light transmission part 30, a so-called diffraction phenomenon occurs in the light transmission part 30. FIG. 4 shows a schematic diagram for explaining the diffraction phenomenon caused by the slit. Here, the light transmission unit 30 acts as a slit, and due to the diffraction phenomenon, the same image as the image “C” appears as an image “A” and an image “B” at an equal pitch, resulting in blurring of the image. An image obtained by photographing with a transparent glass plate placed in front of the imaging device 20 is shown in FIG. 5A, and a light transmitting portion having a certain shape, size, and distribution in front of the imaging device 20 An image obtained by arranging and photographing a transparent glass plate provided with is shown in FIG. Blur is observed in the image shown in FIG. On the other hand, no blur is observed in the image shown in FIG. The intensity and distribution of the diffracted light depend on the shape, size, distribution, and wavelength of incident light (external light) of the light transmission unit 30. When the blur due to diffraction is small, it is not necessary to correct (compensate) the diffraction for the captured image. However, when a high-quality captured image is required, the influence of the diffracted light is corrected (compensated). )There is a need to.
実施例2の撮像装置付き画像表示装置は、撮像装置20を介して取得された画像情報に対して、光透過部30において生じる回折の補正(補償)を施す回折補正手段100を更に備えている。 The image display device with an imaging device according to the second embodiment further includes a diffraction correction unit 100 that corrects (compensates) diffraction generated in the light transmission unit 30 with respect to image information acquired through the imaging device 20. .
回折分布Pdiffは、光透過部30のパターン形状、大きさ、分布、並びに、入射光(外光)の波長が決定している場合、式(1)で算出することが可能である。尚、二重積分においては、x及びyに関して−∞から+∞まで積分する。 The diffraction distribution P diff can be calculated by Expression (1) when the pattern shape, size, distribution, and wavelength of incident light (external light) of the light transmitting unit 30 are determined. In the double integration, the integration is performed from −∞ to + ∞ with respect to x and y.
Pdiff(kx,ky)=∬Pat(x,y)・exp[−j(kx・x+ky・y)]dxdy
(1)
但し、
kx=(2π/λ)sin(θx)
ky=(2π/λ)sin(θy)
P diff (k x, k y ) = ∬P at (x, y) · exp [-j (k x · x + k y · y)] dxdy
(1)
However,
k x = (2π / λ) sin (θ x )
k y = (2π / λ) sin (θ y )
ここで、Pat(x,y)は光透過部30のxy平面での2次元パターンであり、λは入射光(外光)の波長であり、θx,θyはx方向及びy方向の回折角である。実施例2にあっては、計算を簡素化するために入射光(外光)の波長λの値を525nm一定とした。 Here, P at (x, y) is a two-dimensional pattern on the xy plane of the light transmitting section 30, λ is the wavelength of incident light (external light), and θ x and θ y are the x direction and the y direction. Is the diffraction angle. In Example 2, the value of the wavelength λ of incident light (external light) was fixed at 525 nm in order to simplify the calculation.
式(1)は、Pat(x,y)の2次元フーリエ変換であるので、高速フーリエ変換(以下、『FFT』と略す)を用いることで高速に算出することが可能である。尚、Pdiff(kx,ky)は位相情報を含んでいるが、実際には、撮像装置では回折光強度Hdiff(kx,ky)を検出する。回折光強度Hdiff(kx,ky)は、Pdiff(kx,ky)の絶対値の二乗に等しい。 Since Equation (1) is a two-dimensional Fourier transform of P at (x, y), it can be calculated at high speed by using a fast Fourier transform (hereinafter abbreviated as “FFT”). Although P diff (k x , k y ) includes phase information, actually, the imaging apparatus detects the diffracted light intensity H diff (k x , k y ). The diffracted light intensity H diff (k x , k y ) is equal to the square of the absolute value of P diff (k x , k y ).
Hdiff(kx,ky)=|Pdiff(kx,ky)|2 (2) H diff (k x , k y ) = | P diff (k x , k y ) | 2 (2)
ここで、回折光により撮像装置の空間解像度に変調が加えられたとして、以下の式(3)からMTF(Moduration Transfer Function)を算出する。尚、『FFT[ ]』は、高速フーリエ変換を実行することを意味し、『IFFT[ ]』は、高速逆フーリエ変換を実行することを意味する。 Here, assuming that the spatial resolution of the imaging device is modulated by diffracted light, an MTF (Moduration Transfer Function) is calculated from the following equation (3). Note that “FFT []” means executing a fast Fourier transform, and “IFFT []” means executing a fast inverse Fourier transform.
MTF(fx,fy)=|FFT[Hdiff(kx,ky)]|2 (3) MTF (f x , f y ) = | FFT [H diff (k x , k y )] | 2 (3)
ここで、fx,fyは、撮像装置を構成する各々の撮像素子におけるx方向及びy方向の空間周波数を表す。そして、撮像装置20上での光透過部30を通した画像Icam(x,y)と、光透過部30を通さないとしたときの原画像Iral(x,y)との間には、以下の関係が成立する。 Here, f x, f y represents the x and y directions of spatial frequencies in each of the imaging elements constituting the imaging device. And between the image I cam (x, y) passing through the light transmission part 30 on the imaging device 20 and the original image I ral (x, y) when not passing through the light transmission part 30 The following relationship is established.
FFT[Icam(x,y)]=FFT[Iral(x,y)]×MTF(fx,fy) (4) FFT [I cam (x, y )] = FFT [I ral (x, y)] × MTF (f x, f y) (4)
即ち、空間周波数領域において、画像Icam(x,y)は、原画像Iral(x,y)とMTFの積となる。よって、画像Icam(x,y)から原画像Iral(x,y)を得るには、以下の式(5)に基づいた処理を行えばよい。云い換えれば、光透過部30の形状、大きさ、分布、並びに、入射光(外光)の波長に基づき算出されるMTF逆変換処理を、画像情報に対して施せばよい。 That is, in the spatial frequency domain, the image I cam (x, y) is a product of the original image I ral (x, y) and MTF. Therefore, in order to obtain the original image I ral (x, y) from the image I cam (x, y ), a process based on the following equation (5) may be performed. In other words, the MTF inverse conversion process calculated based on the shape, size, distribution, and wavelength of the incident light (external light) of the light transmission unit 30 may be performed on the image information.
Iral(x,y)=IFFT[FFT[Icam(x,y)]/MTF(fx,fy)] (5) I ral (x, y) = IFFT [FFT [I cam (x, y)] / MTF (f x, f y)] (5)
ここで、MTFは、光透過部30の大きさ、形状、分布が決まれば、光透過部30の2次元パターンをフーリエ変換したものを入射光(外光)の波長によりスケーリングすればよいので、容易に求めることができ、式(5)で示した関係から、原画像を容易に復元することができる。 Here, if the size, shape, and distribution of the light transmission part 30 are determined, the MTF may be scaled by the wavelength of the incident light (external light) obtained by Fourier transforming the two-dimensional pattern of the light transmission part 30. It can be easily obtained, and the original image can be easily restored from the relationship shown in Expression (5).
実施例2の撮像装置付き画像表示装置のブロック図を図6に示す。撮像装置20を介して取得された画像情報が、回折補正手段100を構成するMTF逆変換部に送られ、MTF逆変換部では、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)毎の外光の波長(但し、実施例2にあっては、計算の簡素化のために、上述した1種類の波長)と2次元FFTにて得られている光透過部30のMTF形状データを用いて、MFT逆変換を行い、原画像に復元し、制御部12に送出する。制御部12では、この復元画像から、例えば、使用者の視線検出、使用者の手の動作の検出等、多様な検出を行い、画像表示部に反映させる。光透過部30の大きさ、形状、分布といったMTF形状データは、回折補正手段100を構成するMFT形状記憶部に記憶されている。制御部12は、撮像装置付き画像表示装置(あるいは画像表示部)に備えられ、あるいは又、撮像装置付き画像表示装置に備えられたパーソナルコンピュータから構成されている。回折補正手段100も、撮像装置付き画像表示装置(あるいは画像表示部)に備えられ、あるいは又、撮像装置付き画像表示装置に備えられたパーソナルコンピュータから構成されている。 FIG. 6 shows a block diagram of the image display device with an imaging device of the second embodiment. The image information acquired via the imaging device 20 is sent to the MTF inverse transform unit that constitutes the diffraction correction unit 100, and the MTF inverse transform unit outputs red (R), green (G), and blue (B) for each. Using the wavelength of external light (however, in the second embodiment, for simplicity of calculation, the above-described one kind of wavelength) and the MTF shape data of the light transmitting unit 30 obtained by the two-dimensional FFT are used. MFT inverse transform is performed to restore the original image, which is then sent to the control unit 12. The control unit 12 performs various detections such as detecting the user's line of sight and detecting the movement of the user's hand from the restored image, and reflects them on the image display unit. MTF shape data such as the size, shape, and distribution of the light transmission unit 30 is stored in the MFT shape storage unit that constitutes the diffraction correction unit 100. The control unit 12 is provided in an image display device with an imaging device (or an image display unit), or is configured by a personal computer provided in the image display device with an imaging device. The diffraction correction means 100 is also provided in an image display device with an imaging device (or an image display unit), or alternatively, a personal computer provided in the image display device with an imaging device.
画像表示部10における画像表示は、制御部12の制御によって行われる。即ち、制御部12から表示データ及びタイミング信号等が表示用タイミングコントローラ13に送られ、表示用タイミングコントローラ13から表示データ及び水平タイミング信号が信号線制御回路(図示せず)に送られ、一方、垂直タイミング信号が走査線制御回路(図示せず)に送られる。そして、画像表示部10において、周知の方法に基づき画像表示がなされる。一方、制御部12から、撮像タイミング信号、シャッター制御信号、ゲイン制御信号等が撮像用タイミングコントローラ14に送られ、撮像用タイミングコントローラ14から、これらの信号が撮像装置20に送られ、撮像装置20の動作が制御される。 The image display in the image display unit 10 is performed under the control of the control unit 12. That is, display data and timing signals are sent from the control unit 12 to the display timing controller 13, and display data and horizontal timing signals are sent from the display timing controller 13 to a signal line control circuit (not shown). A vertical timing signal is sent to a scanning line control circuit (not shown). Then, the image display unit 10 displays an image based on a known method. On the other hand, an imaging timing signal, a shutter control signal, a gain control signal, and the like are sent from the control unit 12 to the imaging timing controller 14, and these signals are sent from the imaging timing controller 14 to the imaging device 20. Is controlled.
光透過部30の形状を、図7の(A)、(B)及び図8に例示する。光透過部30の一部又は全部は、画像表示部の第1の方向(水平方向)及び第2の方向(垂直方向)に沿って周期的に設けられている。ここで、図7の(A)に示す例にあっては、画素の下部を第1の方向(水平方向)に沿って延びる光透過部30Hは、3つの画素(11R,11G,11B)から構成された1つの画素ユニットに跨って設けられており、第2の方向(垂直方向)に沿って延びる光透過部30Vは、各画素11R,11G,11Bに設けられ、しかも、画素と画素との間に設けられている。図7の(B)に示す例にあっては、光透過部30Hと光透過部30とが繋がっている。図8に示す例にあっては、光透過部30Hは、3つの画素(11R,11G,11B)から構成された1つの画素ユニットに跨って設けられているが、図7の(A)とは異なり、2つの部分から構成されている。第1の方向に沿った光透過部30の長さをLtr-1、第1の方向に沿った画素11のピッチをPpx-1としたとき、第1の方向の線開口率Ltr-1/Ppx-1は、
Ltr-1/Ppx-1≧0.5
を満足し、第2の方向に沿った光透過部30の長さをLtr-2、第2の方向に沿った画素11のピッチをPpx-2としたとき、第2の方向の線開口率Ltr-2/Ppx-2は、
Ltr-2/Ppx-2≧0.5
を満足する。これは、MTFの定義から説明できる。
The shape of the light transmission part 30 is illustrated in FIGS. 7A and 7B and FIG. Part or all of the light transmission unit 30 is periodically provided along the first direction (horizontal direction) and the second direction (vertical direction) of the image display unit. Here, in the example shown in FIG. 7A, the light transmission part 30H extending along the first direction (horizontal direction) below the pixel is formed from three pixels (11R, 11G, and 11B). The light transmission part 30V provided across the configured one pixel unit and extending in the second direction (vertical direction) is provided in each of the pixels 11R, 11G, and 11B. It is provided between. In the example shown in FIG. 7B, the light transmission part 30H and the light transmission part 30 are connected. In the example shown in FIG. 8, the light transmission unit 30H is provided across one pixel unit composed of three pixels (11R, 11G, and 11B). Is different and consists of two parts. When the length of the light transmission part 30 along the first direction is L tr−1 and the pitch of the pixels 11 along the first direction is P px−1 , the line aperture ratio L tr in the first direction. -1 / P px-1 is
L tr-1 / P px-1 ≧ 0.5
And when the length of the light transmitting portion 30 along the second direction is L tr-2 and the pitch of the pixels 11 along the second direction is P px-2 , the line in the second direction The aperture ratio L tr-2 / P px-2 is
L tr-2 / P px-2 ≧ 0.5
Satisfied. This can be explained from the definition of MTF.
MTFは、式(2)及び式(3)から導かれる以下の式(6)に示すように、光透過部30のxy平面での2次元パターンPat(x,y)から得られる回折分布を二乗したものを高速フーリエ変換し、その結果を更に二乗したものとして得られる。 The MTF is a diffraction distribution obtained from the two-dimensional pattern P at (x, y) on the xy plane of the light transmitting section 30 as shown in the following expression (6) derived from the expressions (2) and (3). Is squared and the result is obtained as a result of further squaring.
MTF(fx,fy)=|FFT[|Pdiff(kx,ky)|2]|2 (6) MTF (f x , f y ) = | FFT [| P diff (k x , k y ) | 2 ] | 2 (6)
そして、所謂ウィナー・キンチンの定理から、自己相関関数のフーリエ変換はパワースペクトラムに等しいので、MTFは、光透過部30で生ずる回折分布の自己相関関数の絶対値の二乗に等しい。自己相関関数が、空間周波数領域において所謂無相関である点(即ち、0になる点)が存在しない条件は、
Ltr-1/Ppx-1≧0.5
Ltr-2/Ppx-2≧0.5
である。MTFが0になる点を持たない場合、式(5)は特異点を持たないので、原画像の再現が容易になる。それ故、第1の方向の線開口率Ltr-1/Ppx-1及び第2の方向の線開口率Ltr-2/Ppx-2の値は0.5以上であるといった要請を満足することが好ましい。
From the so-called Wiener-Kinchin theorem, the Fourier transform of the autocorrelation function is equal to the power spectrum, so that MTF is equal to the square of the absolute value of the autocorrelation function of the diffraction distribution generated in the light transmission section 30. The condition that the autocorrelation function does not have a so-called uncorrelated point in the spatial frequency domain (that is, a point that becomes 0) is:
L tr-1 / P px-1 ≧ 0.5
L tr-2 / P px-2 ≧ 0.5
It is. When there is no point at which the MTF is 0, the equation (5) has no singular point, so that it is easy to reproduce the original image. Therefore, it is requested that the values of the line aperture ratio L tr-1 / P px-1 in the first direction and the line aperture ratio L tr-2 / P px-2 in the second direction are 0.5 or more. It is preferable to satisfy.
実施例3は、実施例2の変形であり、本発明の第2の構成に関する。実施例2において説明したように、光透過部30のxy平面での回折分布Pdiff(kx,ky)を求める式(1)には、入射光(外光)の波長λが含まれている。従って、外光の波長分布を測定することで、各波長のMTFを外部環境に応じて適合させることが可能となり、一層正確に回折に対する補正、補償を行うことができ、より高品質な撮像画像を得ることができる。 The third embodiment is a modification of the second embodiment and relates to the second configuration of the present invention. As described in the second embodiment, the expression (1) for obtaining the diffraction distribution P diff (k x , k y ) on the xy plane of the light transmitting unit 30 includes the wavelength λ of the incident light (external light). ing. Therefore, by measuring the wavelength distribution of external light, it is possible to adapt the MTF of each wavelength according to the external environment, and it is possible to correct and compensate for diffraction more accurately, and to obtain a higher quality captured image. Can be obtained.
実施例3の撮像装置付き画像表示装置のブロック図を図9に示す。実施例3にあっては、外光の波長分布を測定する波長分布測定手段110を更に備えている。具体的には、波長分布測定手段110は、赤色フィルターが取り付けられたホトセンサ、緑色フィルターが取り付けられたホトセンサ、及び、青色フィルターが取り付けられたホトセンサの組から構成されている。このような波長分布測定手段110を設けることで、外光の波長分布(光のスペクトル)を得ることができる。そして、得られた外光の波長分布と撮像装置の分光スペクトルを掛け合わせることで、撮像画像の各原色(赤色、緑色、青色)毎の波長分布を得ることができる。そして、各波長毎にMTF逆変換処理した画像を撮像画像の波長分布で重み付けすることで、一層正確に回折に対する補正、補償を行なうことができる。 FIG. 9 shows a block diagram of an image display device with an imaging device according to the third embodiment. The third embodiment further includes wavelength distribution measuring means 110 that measures the wavelength distribution of external light. Specifically, the wavelength distribution measuring unit 110 includes a set of a photo sensor to which a red filter is attached, a photo sensor to which a green filter is attached, and a photo sensor to which a blue filter is attached. By providing such a wavelength distribution measuring means 110, the wavelength distribution of external light (light spectrum) can be obtained. And the wavelength distribution for each primary color (red, green, blue) of the captured image can be obtained by multiplying the obtained wavelength distribution of the external light and the spectral spectrum of the imaging device. Then, by weighting the image subjected to MTF inverse transform processing for each wavelength with the wavelength distribution of the captured image, correction and compensation for diffraction can be performed more accurately.
実施例3にあっては、このような構成を採用することで、一層正確に回折に対する補正、補償を行うことができるだけでなく、撮像装置20を介して取得された画像情報の精度の向上(例えば、色情報の精度向上)を図ることができる。尚、回折によるボケが小さい場合には、撮像画像に対して回折を補正(補償)する処理を行う必要は無いが、このような場合にあっても、外光の波長分布を測定する波長分布測定手段110を更に備えることで、撮像装置20を介して取得された画像情報の精度の向上を図ることができる。 In the third embodiment, by adopting such a configuration, it is possible not only to correct and compensate for diffraction more accurately, but also to improve the accuracy of image information acquired via the imaging device 20 ( For example, the accuracy of color information can be improved. When the blur due to diffraction is small, it is not necessary to correct (compensate) the diffraction for the captured image. However, even in such a case, the wavelength distribution for measuring the wavelength distribution of external light. By further including the measurement unit 110, it is possible to improve the accuracy of the image information acquired via the imaging device 20.
実施例4も、実施例1〜実施例3の変形であり、本発明の第3の構成に関する。実施例4の撮像装置付き画像表示装置においては、
撮像装置20を介して取得された画像情報を送出する情報送出手段(図示せず)、及び、
外部から入力された画像情報に基づく画像を画像表示部10に表示する表示手段(図示せず)、
を更に備えている。そして、撮像装置20を介して取得された画像情報を情報送出手段によって外部に送出し、外部から入力された画像情報に基づく画像を表示手段によって画像表示部10に表示する。
The fourth embodiment is also a modification of the first to third embodiments and relates to the third configuration of the present invention. In the image display device with an imaging device of Example 4,
Information sending means (not shown) for sending image information acquired via the imaging device 20, and
Display means (not shown) for displaying an image based on image information input from the outside on the image display unit 10;
Is further provided. Then, the image information acquired via the imaging device 20 is transmitted to the outside by the information transmitting unit, and an image based on the image information input from the outside is displayed on the image display unit 10 by the display unit.
ここで、撮像装置20を介して取得された画像情報を送出する情報送出手段、及び、外部から入力された画像情報に基づく画像を画像表示部10に表示する表示手段は、テレビジョン電話会議システム(テレビ電話装置)にて用いられている周知の手段を用いればよい。尚、情報送出手段及び表示手段は、例えば、制御部12に組み込まれている。 Here, the information transmission means for transmitting the image information acquired via the imaging device 20 and the display means for displaying an image based on the image information input from the outside on the image display unit 10 are a television telephone conference system. A well-known means used in (Videophone device) may be used. The information sending unit and the display unit are incorporated in the control unit 12, for example.
このような撮像装置付き画像表示装置を複数台、通信回線やネットワーク等を介して結ぶことで、所謂、テレビジョン電話会議システム(テレビ電話装置)を構築することができる。そして、撮像装置が画像表示部の背面側に配置されているので、画像表示部正面に位置する使用者の顔を撮像することができ、画像表示部に映し出される相手側の使用者の顔が自分の方を向いているため、従来のTV電話システムにあった互いの視線が合わないといった違和感を与えることがない。 By connecting a plurality of such image display devices with an image pickup device via a communication line, a network, or the like, a so-called video phone conference system (video phone device) can be constructed. And since the imaging device is arranged on the back side of the image display unit, the face of the user located in front of the image display unit can be imaged, and the face of the other user on the image display unit is displayed. Because they are facing each other, they do not give a sense of incongruity that the lines of sight of the conventional TV phone system do not match each other.
実施例5は、実施例1〜実施例3の変形であり、本発明の第4の構成に関する。実施例5の撮像装置付き画像表示装置においては、
撮像装置20を介して取得された画像情報を記憶する記憶手段(図示せず)、及び、
撮像装置20を介して取得された(取得されている状態も含み得る)画像情報及び記憶手段に記憶された画像情報に基づく画像を画像表示部10に表示する表示手段(図示せず)、
を更に備えている。そして、表示手段によって、撮像装置20を介して取得された(取得されている状態も含み得る)画像情報に基づく画像を画像表示部10に表示し、併せて、記憶手段に記憶された画像情報に基づく画像を画像表示部10に表示する。尚、記憶手段及び表示手段は、例えば、制御部12に組み込まれている。
The fifth embodiment is a modification of the first to third embodiments and relates to the fourth configuration of the present invention. In the image display device with an imaging device of Example 5,
Storage means (not shown) for storing image information acquired via the imaging device 20, and
Display means (not shown) for displaying on the image display unit 10 an image based on the image information acquired through the imaging device 20 (including the acquired state) and the image information stored in the storage means;
Is further provided. Then, the display unit displays an image based on the image information acquired through the imaging device 20 (including the acquired state) on the image display unit 10 and also stores the image information stored in the storage unit. Is displayed on the image display unit 10. Note that the storage unit and the display unit are incorporated in the control unit 12, for example.
ここで、撮像装置20を介して取得された画像情報を記憶する記憶手段は、例えば、撮像装置20や画像表示部10、制御部12に備えられた周知の不揮発性メモリやハードディスクドライブ装置、及び、撮像装置20や画像表示部10、制御部12に備えられた周知の画像情報処理回路から構成することができる。また、画像を画像表示部10に表示する表示手段は、撮像装置20や画像表示部10、制御部12に備えられた周知の画像情報表示回路から構成することができる。 Here, the storage means for storing the image information acquired via the imaging device 20 is, for example, a known nonvolatile memory or hard disk drive device provided in the imaging device 20, the image display unit 10, or the control unit 12, and The image pickup device 20, the image display unit 10, and the control unit 12 can be configured from a known image information processing circuit. The display means for displaying an image on the image display unit 10 can be configured by a known image information display circuit provided in the imaging device 20, the image display unit 10, and the control unit 12.
このような撮像装置付き画像表示装置は、所謂、デジタルミラーとして機能する。そして、例えば、過去に撮影した使用者の映像、画像と現在の使用者の映像、画像とを比較することができる。即ち、例えば、操作用のスイッチやボタン、キーボード等を用いて、使用者の過去の映像を呼び出し、画像表示部の左側に使用者の過去の映像を表示し、右側に使用者の現在の映像を表示することで、画像表示部10において、過去と現在の使用者の比較結果を、別々のウインドウに表示することができる。このように、過去と現在の使用者を比較することができ、且つ、使用者自身が違いを認識することができるので、化粧や表情の確認など、例えば、所謂美容用途として実施例5の撮像装置付き画像表示装置を用いることができる。 Such an image display device with an imaging device functions as a so-called digital mirror. Then, for example, it is possible to compare the user's video and image captured in the past with the current user's video and image. That is, for example, the user's past video is called using an operation switch, button, keyboard, etc., the user's past video is displayed on the left side of the image display unit, and the user's current video is displayed on the right side. By displaying, the comparison result between the past and the current user can be displayed in separate windows in the image display unit 10. Thus, since the user can be compared with the past and the user himself / herself can recognize the difference, the imaging of the fifth embodiment can be used for so-called beauty applications such as makeup and facial expression confirmation. An image display device with a device can be used.
実施例6は、実施例1〜実施例5の変形である。前述したとおり、光透過部30が微小な場合、光透過部30において回折現象が生じる結果、撮像装置20に結像する像にボケが生じ、あるいは又、鮮明さに欠ける場合がある。そこで、実施例6にあっては、複数の光透過部の大きさをランダムとした。具体的には、図10の(A)に模式的に示すように、一の光透過部に隣接する少なくとも2つの光透過部のそれぞれが、この一の光透過部の大きさと異なる構成とした。より具体的には、40箇所の光透過部30を設け、全ての光透過部において、1つの或る光透過部に隣接する4つの光透過部のそれぞれが、この或る光透過部の大きさと異なる構成とした。ここで、図10の(A)において、光透過部30Aに着目すると、光透過部30Aに隣接する水平方向に配置された2つの光透過部30B,30C、及び、垂直方向に配置された2つの光透過部30D,30Eのそれぞれは、光透過部30Aと大きさが異なっている。また、光透過部30Bに着目すると、光透過部30Bに隣接する水平方向に配置された2つの光透過部30A,30f、及び、垂直方向に配置された2つの光透過部30g,30hのそれぞれは、光透過部30Bと大きさが異なっている。これによって、光透過部30において回折現象が発生することを回避することができた。尚、図10の(A)、(B)、図11においては、図面の簡素化のため、全ての光透過部30において、1つの或る光透過部30に隣接する4つの光透過部30のそれぞれが、この或る光透過部30の大きさと異なっているようには図示していない。 The sixth embodiment is a modification of the first to fifth embodiments. As described above, when the light transmission part 30 is very small, a diffraction phenomenon occurs in the light transmission part 30, resulting in blurring of the image formed on the imaging device 20 or lack of clarity. Therefore, in Example 6, the sizes of the plurality of light transmission portions were random. Specifically, as schematically shown in FIG. 10A, each of at least two light transmission parts adjacent to one light transmission part has a configuration different from the size of this one light transmission part. . More specifically, 40 light transmission parts 30 are provided, and in all the light transmission parts, each of four light transmission parts adjacent to one certain light transmission part is the size of this certain light transmission part. And a different configuration. Here, in FIG. 10A, focusing on the light transmission portion 30A, two light transmission portions 30B and 30C arranged in the horizontal direction adjacent to the light transmission portion 30A and two arranged in the vertical direction. Each of the two light transmission portions 30D and 30E is different in size from the light transmission portion 30A. Further, when paying attention to the light transmission part 30B, each of the two light transmission parts 30A and 30f arranged in the horizontal direction adjacent to the light transmission part 30B and the two light transmission parts 30g and 30h arranged in the vertical direction, respectively. Is different from the light transmitting portion 30B in size. As a result, it is possible to avoid the occurrence of a diffraction phenomenon in the light transmission part 30. 10A, 10 </ b> B, and FIG. 11, for simplification of the drawings, in all the light transmitting portions 30, four light transmitting portions 30 adjacent to one certain light transmitting portion 30. Are not shown as being different from the size of the certain light transmitting portion 30.
あるいは又、実施例6にあっては、複数の光透過部の形状をランダムとした。具体的には、図10の(B)に模式的に示すように、一の光透過部に隣接する少なくとも2つの光透過部のそれぞれが、この一の光透過部の形状と異なる構成とした。より具体的には、40箇所の光透過部30を設け、全ての光透過部において、1つの或る光透過部に隣接する4つの光透過部のそれぞれが、この或る光透過部の形状と異なる構成とした。ここで、図10の(B)において、光透過部30Aに着目すると、光透過部30Aに隣接する水平方向に配置された2つの光透過部30B,30C、及び、垂直方向に配置された2つの光透過部30D,30Eのそれぞれは、光透過部30Aと形状が異なっている。また、光透過部30Bに着目すると、光透過部30Bに隣接する水平方向に配置された2つの光透過部30A,30f、及び、垂直方向に配置された2つの光透過部30g,30hのそれぞれは、光透過部30Bと形状が異なっている。これによっても、光透過部30において回折現象が発生することを回避することができた。 Alternatively, in Example 6, the shapes of the plurality of light transmission parts were random. Specifically, as schematically shown in FIG. 10B, each of at least two light transmission parts adjacent to one light transmission part has a configuration different from the shape of this one light transmission part. . More specifically, 40 light transmitting portions 30 are provided, and in all the light transmitting portions, each of the four light transmitting portions adjacent to one certain light transmitting portion has the shape of this certain light transmitting portion. And a different configuration. Here, in FIG. 10B, focusing on the light transmitting portion 30A, two light transmitting portions 30B and 30C arranged in the horizontal direction adjacent to the light transmitting portion 30A and two arranged in the vertical direction. Each of the two light transmission portions 30D and 30E is different in shape from the light transmission portion 30A. Further, when paying attention to the light transmission part 30B, each of the two light transmission parts 30A and 30f arranged in the horizontal direction adjacent to the light transmission part 30B and the two light transmission parts 30g and 30h arranged in the vertical direction, respectively. Is different in shape from the light transmitting portion 30B. Also by this, it was possible to avoid the occurrence of the diffraction phenomenon in the light transmission part 30.
あるいは又、実施例6にあっては、複数の光透過部の配置ピッチをランダムとした。具体的には、図11に模式的に示すように、一の光透過部に隣接する少なくとも2つの光透過部のそれぞれが、この一の光透過部との配置ピッチと異なる構成とした。より具体的には、40箇所の光透過部30を設け、全ての光透過部において、1つの或る光透過部に隣接する4つの光透過部のそれぞれが、この或る光透過部との配置ピッチと異なる構成とした。ここで、図11において、光透過部30Aに着目すると、光透過部30Aに隣接する水平方向に配置された2つの光透過部30B,30C、及び、垂直方向に配置された2つの光透過部30D,30Eのそれぞれは、光透過部30Aと配置ピッチが異なっている。これによっても、光透過部30において回折現象が発生することを回避することができた。 Alternatively, in Example 6, the arrangement pitch of the plurality of light transmission parts was random. Specifically, as schematically shown in FIG. 11, each of at least two light transmission parts adjacent to one light transmission part has a different arrangement pitch from the one light transmission part. More specifically, 40 light transmission parts 30 are provided, and in all the light transmission parts, each of the four light transmission parts adjacent to one certain light transmission part is connected to this certain light transmission part. The configuration is different from the arrangement pitch. Here, in FIG. 11, paying attention to the light transmission part 30A, the two light transmission parts 30B and 30C arranged in the horizontal direction adjacent to the light transmission part 30A and the two light transmission parts arranged in the vertical direction. Each of 30D and 30E is different in arrangement pitch from the light transmitting portion 30A. Also by this, it was possible to avoid the occurrence of the diffraction phenomenon in the light transmission part 30.
尚、光透過部30を構成する開口部65Aを、上述した構成、構造が得られるように加工すればよい。ここで、光透過部30の大きさの最小値や最小形状は、光透過部30を設けるためのフォトリソグラフィ技術やエッチング技術における最小加工寸法(例えば、F:0.5μm)に依存する。従って、光透過部30の大きさは、面積F2の矩形形状(あるいは面積F2の矩形形状からフォトリソグラフィ技術上導かれる形状)を1ユニットとしたこのユニットの集合体によって規定されるし、光透過部30の形状も、このユニットの集合体によって規定される。 In addition, what is necessary is just to process the opening part 65A which comprises the light transmissive part 30 so that the structure and structure mentioned above may be obtained. Here, the minimum value and the minimum shape of the light transmission part 30 depend on the minimum processing dimension (for example, F: 0.5 μm) in the photolithography technique and the etching technique for providing the light transmission part 30. Therefore, the size of the light transmitting portion 30, to be defined by the aggregate of this unit the rectangular area F 2 (or shapes derived on photolithography rectangular shape of the area F 2) was defined as 1 unit, The shape of the light transmission part 30 is also defined by the aggregate of the units.
尚、以上に説明した実施例6における光透過部の構成、構造を、実施例1〜実施例5に適用することができる。 In addition, the structure and structure of the light transmission part in Example 6 demonstrated above are applicable to Examples 1-5.
実施例7も、実施例1〜実施例5の変形である。前述したとおり、光透過部30が微小な場合、光透過部30において回折現象が生じる結果、撮像装置20に結像する像にボケが生じ、あるいは又、鮮明さに欠ける場合がある。そこで、実施例7にあっては、光透過部を中抜き構造又は二重環状構造(二重中抜き構造)とした。具体的には、実施例5の撮像装置付き画像表示装置における画像表示部を構成する複数の画素の配置を図12の(A)及び図12の(B)に模式的に示すが、光透過部30は、光透過部30Bから構成され(図12の(A)参照)、あるいは又、第1光透過部30A及び第2光透過部30Bから構成され、第1光透過部30Aを取り囲むように第2光透過部30Bが配置されている(図12の(B)参照)。尚、図12の(A)及び(B)において、光透過部30B、第1光透過部30A及び第2光透過部30Bの明確化のために、光透過部30B、第1光透過部30A及び第2光透過部30Bに斜線を付した。光透過部30B、第1光透過部30A及び第2光透過部30Bの大きさ、形状、配置状態、光透過部30Bの位置関係、第1光透過部30Aと第2光透過部30Bとの位置関係の最適化を図ることで、回折現象が生じることを確実に抑制することができた。尚、実施例7における光透過部の構成、構造を、実施例1〜実施例5に適用することができる。また、実施例2において説明したMTFが0になる点を持つことを回避するという観点からも、開口部を中抜き構造又は二重環状構造とすることが、より好ましい。その理由を、以下に示す。即ち、中抜き構造又は二重環状構造における外側の矩形開口形状に対応するMTFを、MTFout(fx,fy)、内側の遮光形状に対応するMTFを、MTFin(fx,fy)とすると、中抜き構造又は二重環状構造の開口部全体としてのMTF(fx,fy)は、
MTF(fx,fy)=MTFout(fx,fy)+MTFin(fx,fy)
となるので、MTFout(fx,fy)の零点を、MTFin(fx,fy)との和をとることによって打ち消すことができるからである。以上より、開口部の形状を中抜き形状にすることで、回折現象の発生を軽減できることは勿論、回折現象に対する補正、補償による画像の再現も、より容易になる。更には、実施例7と実施例6とを組み合わせてもよい。
The seventh embodiment is also a modification of the first to fifth embodiments. As described above, when the light transmission part 30 is very small, a diffraction phenomenon occurs in the light transmission part 30, resulting in blurring of the image formed on the imaging device 20 or lack of clarity. Therefore, in Example 7, the light transmission portion has a hollow structure or a double annular structure (double hollow structure). Specifically, the arrangement of a plurality of pixels constituting the image display unit in the image display device with an imaging device according to the fifth embodiment is schematically shown in FIGS. 12A and 12B. The unit 30 includes a light transmission unit 30B (see FIG. 12A) or alternatively includes a first light transmission unit 30A and a second light transmission unit 30B so as to surround the first light transmission unit 30A. The second light transmission part 30B is arranged in the (see FIG. 12B). 12A and 12B, in order to clarify the light transmitting portion 30B, the first light transmitting portion 30A, and the second light transmitting portion 30B, the light transmitting portion 30B and the first light transmitting portion 30A. The second light transmission part 30B is hatched. The size, shape, and arrangement of the light transmission unit 30B, the first light transmission unit 30A, and the second light transmission unit 30B, the positional relationship of the light transmission unit 30B, and the first light transmission unit 30A and the second light transmission unit 30B. By optimizing the positional relationship, it was possible to reliably suppress the occurrence of the diffraction phenomenon. In addition, the structure and structure of the light transmission part in Example 7 can be applied to Examples 1 to 5. Also, from the viewpoint of avoiding having the point where the MTF described in the second embodiment becomes 0, it is more preferable that the opening has a hollow structure or a double ring structure. The reason is shown below. That is, the MTF corresponding to the outside of the rectangular opening shape in the hollowed structure or double ring structure, MTF out (f x, f y), the MTF corresponding to the inside of the light shielding shape, MTF in (f x, f y ) and when, MTF of the entire opening of the hollowed structure or a double ring structure (f x, f y) is
MTF (f x, f y) = MTF out (f x, f y) + MTF in (f x, f y)
Since the is MTF out (f x, f y ) a zero of, MTF in (f x, f y) because it is possible to cancel by taking the sum of the. From the above, by making the shape of the opening portion a hollow shape, the occurrence of the diffraction phenomenon can be reduced, and of course, the reproduction of the image by correction and compensation for the diffraction phenomenon becomes easier. Furthermore, Example 7 and Example 6 may be combined.
実施例8は、本発明の第2の態様に係る撮像装置付き画像表示装置に関する。図13の(A)あるいは(B)に、実施例8の撮像装置付き画像表示装置における画像表示部を構成する複数の画素11(11R,11G,11B)の配置を模式的に示すように、実施例8の撮像装置付き画像表示装置は、
発光素子を含む画素11を複数配置して成る画像表示部10、
少なくとも1つ以上の画素11の周囲に設けられた光透過部630、
画像表示部10の背面側に配置された撮像装置20、並びに、
光透過部630を通過した光を撮像装置20に集光する集光手段21、
を有する。
Example 8 relates to an image display device with an imaging device according to the second aspect of the present invention. As schematically shown in FIG. 13A or 13B, the arrangement of the plurality of pixels 11 (11R, 11G, 11B) constituting the image display unit in the image display device with an image pickup apparatus of the eighth embodiment. The image display device with an imaging device of Example 8 is
An image display unit 10 comprising a plurality of pixels 11 including light emitting elements,
A light transmission portion 630 provided around at least one pixel 11;
An imaging device 20 disposed on the back side of the image display unit 10, and
Condensing means 21 for condensing the light that has passed through the light transmitting portion 630 on the imaging device 20;
Have
図13の(A)に示す例にあっては、光透過部630は、画素11の全ての周囲に設けられており、井桁状の形状を有する。また、図13の(B)に示す例にあっては、光透過部630は、画素11の周囲の一部に設けられており、「L」字形状を有する。実施例8の撮像装置付き画像表示装置において、光透過部630は、少なくとも1つ以上の画素11の周囲に設けられているが、具体的には、6×3=18個の画素11の周囲に設けられている。 In the example shown in FIG. 13A, the light transmitting portion 630 is provided around all of the pixels 11 and has a cross-like shape. In the example illustrated in FIG. 13B, the light transmission portion 630 is provided in a part of the periphery of the pixel 11 and has an “L” shape. In the image display device with an imaging device according to the eighth embodiment, the light transmission unit 630 is provided around at least one pixel 11, and specifically, around 6 × 3 = 18 pixels 11. Is provided.
以上の点を除き、撮像装置付き画像表示装置は、実施例1〜実施例5の撮像装置付き画像表示装置と同様の構成、構造とすることができるので、詳細な説明は省略する。 Except for the above points, the image display device with an imaging device can have the same configuration and structure as those of the image display devices with an imaging device according to the first to fifth embodiments, and thus detailed description thereof is omitted.
このように、実施例8の撮像装置付き画像表示装置にあっては、少なくとも1つ以上の画素11の周囲に設けられた光透過部630を通過した光が撮像装置20に集光される。従って、正確に像を撮像装置20に結ぶために高精度の微小レンズを必要とせず、撮像装置付き画像表示装置の製造コストの増加を招くことがないし、撮像装置20に十分な光量の光を集光させることができる。また、手やペン等の向きから画像表示部の対応する指示点を特定することが可能となるので、所謂ポインタ機能を撮像装置付き画像表示装置に容易に付加することができる。更には、ポインタ機能以外にも、使用者の顔や目、手の動き、周辺の明るさなども撮像画像から分かるので、様々の情報を撮像装置付き画像表示装置から得て、種々のシステムに送出することが可能となり、撮像装置付き画像表示装置の付加価値を高めることができる。 As described above, in the image display device with an imaging device according to the eighth embodiment, the light that has passed through the light transmission unit 630 provided around at least one pixel 11 is collected on the imaging device 20. Therefore, a high-precision microlens is not required to accurately tie an image to the imaging device 20, and the manufacturing cost of the image display device with the imaging device is not increased, and a sufficient amount of light is supplied to the imaging device 20. It can be condensed. In addition, since it is possible to specify the corresponding indication point of the image display unit from the orientation of the hand or pen, a so-called pointer function can be easily added to the image display device with an imaging device. Furthermore, in addition to the pointer function, the user's face, eyes, hand movements, peripheral brightness, etc. can also be known from the captured image, so various information can be obtained from the image display device with the image capturing device and used in various systems. Thus, the added value of the image display device with the imaging device can be increased.
以上、本発明を好ましい実施例に基づき説明したが、本発明はこれらの実施例に限定するものではない。実施例において説明した撮像装置付き画像表示装置の構成、構造は例示であり、適宜、変更することができる。本発明の撮像装置付き画像表示装置は、ノート型パーソナルコンピュータ(図14の(A)参照)に組み込まれたモニター装置の代替として使用することができるし、携帯電話(図14の(B)参照)やPDA、ゲーム機器に組み込まれたモニター装置、従来のテレビジョン受像機の代替として使用することができる。 As mentioned above, although this invention was demonstrated based on the preferable Example, this invention is not limited to these Examples. The configuration and structure of the image display device with an imaging device described in the embodiments are examples, and can be changed as appropriate. The image display device with an imaging device of the present invention can be used as an alternative to a monitor device incorporated in a notebook personal computer (see FIG. 14A), or can be used as a mobile phone (see FIG. 14B). ), A PDA, a monitor device incorporated in a game machine, or a conventional television receiver.
また、撮像装置を、画像表示部の裏面側に2つ、配置すれば、画像表示部の正面に位置する使用者の顔、目、動作等を正確に把握することが可能となるだけでなく、撮像装置のそれぞれからの画像情報に基づき画像表示部から使用者までの距離を正確に計測することが可能となる。あるいは又、1つの画素ユニットを、3種の画素11R,11G,11Bに加え、輝度向上のために白色光を発光する画素、色再現範囲を拡大するために補色を発光する画素、色再現範囲を拡大するためにイエローを発光する画素、色再現範囲を拡大するためにイエロー及びシアンを発光する画素等、4種、あるいはそれ以上の画素から構成することもできる。 In addition, if two imaging devices are arranged on the back side of the image display unit, it is possible not only to accurately grasp the face, eyes, movement, etc. of the user located in front of the image display unit. The distance from the image display unit to the user can be accurately measured based on the image information from each of the imaging devices. Alternatively, one pixel unit is added to the three types of pixels 11R, 11G, and 11B, a pixel that emits white light for improving luminance, a pixel that emits complementary colors to expand the color reproduction range, and a color reproduction range It is also possible to comprise four or more types of pixels, such as a pixel that emits yellow to enlarge the color and a pixel that emits yellow and cyan to enlarge the color reproduction range.
10・・・画像表示部、11,11R,11G,11B・・・画素、12・・・制御部、13・・・表示用タイミングコントローラ、14・・・撮像用タイミングコントローラ、20・・・撮像装置、21・・・集光手段、30,630・・・光透過部、40・・・第1基板、41・・・層間絶縁層、42,44・・・コンタクトプラグ、43・・・配線、45・・・絶縁層、46・・・開口、51・・・ゲート電極、52・・・ゲート絶縁膜、53・・・ソース/ドレイン領域、54・・・チャネル形成領域、61・・・第1電極、62・・・第2電極、63・・・有機層、64・・・保護層、65・・・遮光層、65A・・・開口部、66・・・接着層、67・・・第2基板、100・・・回折補正手段、110・・・波長分布測定手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Image display part, 11, 11R, 11G, 11B ... Pixel, 12 ... Control part, 13 ... Display timing controller, 14 ... Imaging timing controller, 20 ... Imaging Device, 21 ... Condensing means, 30, 630 ... Light transmission part, 40 ... First substrate, 41 ... Interlayer insulating layer, 42, 44 ... Contact plug, 43 ... Wiring 45 ... insulating layer 46 ... opening 51 ... gate electrode 52 ... gate insulating film 53 ... source / drain region 54 ... channel forming region 61 ... First electrode, 62 ... second electrode, 63 ... organic layer, 64 ... protective layer, 65 ... light shielding layer, 65A ... opening, 66 ... adhesive layer, 67 ... Second substrate, 100 ... Diffraction correction means, 110 ... Wavelength distribution measurement means
Claims (14)
複数の画素のそれぞれに設けられた光透過部、
画像表示部の背面側に配置された撮像装置、並びに、
複数の光透過部を通過した光を撮像装置に集光する集光手段、
を有する撮像装置付き画像表示装置。 An image display unit comprising a plurality of pixels including light emitting elements,
A light transmitting portion provided in each of the plurality of pixels;
An imaging device disposed on the back side of the image display unit, and
Condensing means for condensing the light that has passed through the plurality of light transmitting portions on the imaging device;
An image display device with an imaging device.
少なくとも1つ以上の画素の周囲に設けられた光透過部、
画像表示部の背面側に配置された撮像装置、並びに、
光透過部を通過した光を撮像装置に集光する集光手段、
を有する撮像装置付き画像表示装置。 An image display unit comprising a plurality of pixels including light emitting elements,
A light transmission portion provided around at least one or more pixels;
An imaging device disposed on the back side of the image display unit, and
A condensing means for condensing the light that has passed through the light transmitting portion onto the imaging device;
An image display device with an imaging device.
第1の方向に沿った光透過部の長さをLtr-1、第1の方向に沿った画素のピッチをPpx-1としたとき、
Ltr-1/Ppx-1≧0.5
を満足する請求項3に記載の撮像装置付き画像表示装置。 A part or all of the light transmission part is periodically provided along the first direction and the second direction of the image display part,
When the length of the light transmission part along the first direction is L tr-1 and the pitch of the pixels along the first direction is P px-1 ,
L tr-1 / P px-1 ≧ 0.5
The image display device with an imaging device according to claim 3 satisfying the above.
Ltr-2/Ppx-2≧0.5
を満足する請求項4に記載の撮像装置付き画像表示装置。 When the length of the light transmission part along the second direction is L tr-2 and the pixel pitch along the second direction is P px-2 ,
L tr-2 / P px-2 ≧ 0.5
The image display device with an imaging device according to claim 4, wherein:
外部から入力された画像情報に基づく画像を画像表示部に表示する表示手段、
を更に備えており、
撮像装置を介して取得された画像情報を情報送出手段によって外部に送出し、
外部から入力された画像情報に基づく画像を表示手段によって画像表示部に表示する請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の撮像装置付き画像表示装置。 Information sending means for sending image information acquired via the imaging device; and
Display means for displaying an image based on image information input from the outside on the image display unit;
Is further provided,
Send image information acquired via the imaging device to the outside by an information sending means,
The image display device with an imaging device according to claim 1, wherein an image based on image information input from the outside is displayed on the image display unit by a display unit.
撮像装置を介して取得された画像情報及び記憶手段に記憶された画像情報に基づく画像を画像表示部に表示する表示手段、
を更に備えており、
表示手段によって、撮像装置を介して取得された画像情報に基づく画像を画像表示部に表示し、併せて、記憶手段に記憶された画像情報に基づく画像を画像表示部に表示する請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の撮像装置付き画像表示装置。 Storage means for storing image information acquired via the imaging device; and
Display means for displaying on the image display unit an image based on the image information acquired via the imaging device and the image information stored in the storage means;
Is further provided,
The display unit displays an image based on the image information acquired via the imaging device on the image display unit, and also displays an image based on the image information stored in the storage unit on the image display unit. The image display device with an imaging device according to claim 6.
第1光透過部を取り囲むように第2光透過部が配置されている請求項1に記載の撮像装置付き画像表示装置。 The light transmission part is composed of a first light transmission part and a second light transmission part,
The image display device with an imaging device according to claim 1, wherein the second light transmission portion is disposed so as to surround the first light transmission portion.
(a)第1基板、
(b)第1基板上に設けられた駆動回路、
(c)駆動回路を覆う層間絶縁層、
(d)層間絶縁層上に設けられた発光部、
(e)発光部上に設けられた保護層、
(f)保護層上に設けられた遮光層、及び、
(g)保護層及び遮光層を覆う第2基板、
を備えており、
各画素は、該駆動回路及び該発光部を備えており、
遮光層には、開口部が設けられており、
開口部、並びに、開口部の下方に位置する保護層の部分及び層間絶縁層の部分によって光透過部が構成されており、
第2基板と対向しない第1基板の面の側に、集光手段及び撮像装置が配置されている請求項1乃至請求項12のいずれか1項に記載の撮像装置付き画像表示装置。 The image display section
(A) a first substrate;
(B) a drive circuit provided on the first substrate;
(C) an interlayer insulating layer covering the drive circuit;
(D) a light emitting section provided on the interlayer insulating layer;
(E) a protective layer provided on the light emitting part,
(F) a light shielding layer provided on the protective layer, and
(G) a second substrate covering the protective layer and the light shielding layer;
With
Each pixel includes the drive circuit and the light emitting unit,
The light shielding layer is provided with an opening,
The light transmitting part is configured by the opening, and the part of the protective layer and the part of the interlayer insulating layer located below the opening,
The image display device with an imaging device according to any one of claims 1 to 12, wherein a light condensing unit and an imaging device are arranged on a surface side of the first substrate that does not face the second substrate.
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