JP2013076956A - 画像表示システムおよび制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】画像表示システム100は、印加電圧の強度を変更することにより、光が散乱する散乱状態と光が透過する透過状態とを切り替えることのできるスクリーン200と、スクリーン200に映像光Lを投射しスクリーン200に画像を表示させるプロジェクター300と、スクリーン200およびプロジェクター300の駆動を制御する制御部400とを有する。制御部400は、散乱状態としたスクリーン200に映像光Lを投射するとともに、スクリーン200に表示させる画像の輝度レベルに応じて、散乱状態の光の散乱度合を変化させる。
【選択図】図1
Description
本発明の画像表示システムは、印加電圧の大きさを変更することにより、光が散乱する散乱状態と光が透過する透過状態とを切り替えることのできるスクリーンと、
前記スクリーンに前記光を投射し、前記スクリーンに画像を表示させるプロジェクターと、
前記スクリーンおよび前記プロジェクターの駆動を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記散乱状態とした前記スクリーンに前記光を投射させるとともに、前記スクリーンに表示させる画像の輝度レベルに応じて、前記散乱状態の光の散乱度合を変化させるように構成されていることを特徴とする。
これにより、スクリーンの散乱度合を、スクリーンに表示される画像に適した度合とすることができ、効果的に、スクリーンに表示される画像のコントラストを高めることができる。
これにより、表示される画像が暗い程、外光の散乱を抑制し、外光の散乱の影響を少なくすることができる。そのため、暗い画像を表示する際の、その画像のコントラストの低下を抑制することができるとともに、明るい画像を表示する際には、散乱度合を高めてその画像のコントラストの低下を抑制することができる。すなわち、どのような輝度レベルの画像を表示する場合にもスクリーンの散乱度合がその画像に適した度合いとなり、高いコントラストを発揮することができる。
本発明の画像表示システムでは、前記制御部は、前記散乱状態での光の散乱度合を、前記透過状態での光の散乱度合よりも高い範囲にて変化させることが好ましい。
これにより、輝度レベルの低い画像を表示するときでも、その画像を高いコントラストで表示することができる。
前記制御部は、前記複数の単位領域についてそれぞれ独立して前記散乱状態での散乱度合を変化させることができることが好ましい。
これにより、スクリーンの散乱度合を単位領域毎に制御することができるため、より効果的に、スクリーンに表示される画像のコントラストを高めることができる。
本発明の画像表示システムでは、前記スクリーンは、一対の基板と、一対の基板間に設けられ、高分子中に液晶分子が分散してなる高分子分散型液晶層とを有していることが好ましい。
これにより、スクリーンの構成が簡単となる。
これにより、スクリーンに画像を表示している時間(散乱状態の時間)が、スクリーンに画像を表示しない時間(透過状態の時間)よりも短い用途に適したスクリーンとなる。
本発明の画像表示システムでは、前記スクリーンは、電圧印加時に前記透過状態となり、電圧非印加時に前記散乱状態となることが好ましい。
これにより、スクリーンに画像を表示している時間(散乱状態の時間)が、スクリーンに画像を表示しない時間(透過状態の時間)よりも長い用途に適したスクリーンとなる。
本発明の画像表示システムでは、前記制御部は、前記プロジェクターへ画像信号を出力するのに対応させて前記スクリーンを、前記散乱状態とすることが好ましい。
これにより、スクリーンの未使用時に、スクリーンが与える圧迫感を低減することができる。
前記散乱状態とした前記スクリーンに前記光を投射させるとともに、前記スクリーンに表示させる画像の輝度レベルに応じて、前記散乱状態の光の散乱度合を変化させるように構成されていることを特徴とする。
これにより、スクリーンの散乱度合を、スクリーンに表示される画像に適した度合とすることができ、効果的に、スクリーンに表示される画像のコントラストを高めることができる。
<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態にかかる画像表示システムを示す概略図、図2は、図1に示すスクリーンの断面図、図3は、図1に示すスクリーンの駆動を説明するための断面図、図4は、図1に示す画像表示システムが有するプロジェクターの光学系の構成を示す平面図、図5は、スクリーンに表示する画像の輝度レベルとスクリーンに印加する電圧の大きさとの関係を示すグラフである。なお、以下では、説明の便宜上、図2中の上側を「上」と言い、下側を「下」と言う。
スクリーン200は、スクリーン200への印加電圧の大きさを変更することにより、光が散乱する散乱状態と光が透過する透過状態とを切り替えることができる。
図2に示すように、スクリーン200は、一対の透明基板20、21と、一対の透明電極22、23と、一対の配向膜24、25と、一対の透明基板20、21の間を封止する封止部29と、一対の透明基板20、21の間に封入された液晶層26とを有している。このような構成によれば、後述するような駆動によって、簡単に、散乱状態と透過状態とを切り替えることができる。
透明基板20、21は、透明電極22、23および配向膜24、25を支持する機能を有している。このような透明基板20、21の構成材料は、特に限定されないが、例えば、石英ガラス等のガラスやポリエチレンテレフタレート等のプラスチック材料等が挙げられる。この中でも特に、石英ガラス等のガラスで構成されたものであるのが好ましい。これにより、反り、撓み等の生じにくい、より安定性に優れたスクリーン200を得ることができる。
また、透明電極22、23は、導電性を有しており、例えば、インジウムティンオキサイド(ITO)、インジウムオキサイド(IO)、酸化スズ(SnO2)等で構成されている。また、配向膜24、25は、例えば、例えばポリイミド等からなる膜にラビング処理等の配向処理を施したものである。
具体的には、電圧非印加状態においては、図3(a)に示すように、液晶部263が高分子部262と同一方向に配向しているため、液晶部263と高分子部262との間で屈折率が連続しており、PDLC261に入射した光はほとんど拡散されずに射出され、透過状態となる。反対に、電圧印加状態では、図3(b)に示すように、高分子部262では高分子に方位角が変化しないのに対して、液晶部263では液晶分子の方位角が電界に応じて変化し、これにより、高分子部262と液晶部263との間で屈折率が不連続に変化することにより入射した光が散乱されて射出され、光散乱状態となる。
なお、このようなスクリーン200は、スクリーン200に画像を表示している時間(散乱状態の時間)が、スクリーン200に画像を表示しない時間(透過状態の時間)よりも短い用途に用いるのが好ましい。これにより、スクリーン200の省電力駆動が可能となる。
プロジェクター300としては、スクリーン200に画像を表示することができれば、特に限定されないが、空間光変調装置に形成した像をスクリーン200に拡大投射する照明投射型のプロジェクターや、スクリーン200に光を走査して画像を形成する走査型のプロジェクターであってもよい。以下に、プロジェクター300の一例を示す。
照明光学系310は、光源311と、リフレクタ312と、第1のレンズアレイ313と、第2のレンズアレイ314と、偏光変換素子315と、重畳レンズ316とを有している。
色分離光学系320は、照明光学系310から射出された光束(S偏光)を、赤色(R)光、緑色(G)光、青色(B)光の3色の色光に分離する機能を有しており、B光反射ダイクロイックミラー321、RG光反射ダイクロイックミラー322、G光反射ダイクロイックミラー323、および反射ミラー324、325を備えている。
平行化レンズ330Rを透過したR光は、空間光変調装置340Rに至り、平行化レンズ330Gを透過したG光は、空間光変調装置340Gに至り、平行化レンズ330Bを透過したB光は、空間光変調装置340Bに至る。
これにより、プロジェクター300から、直線偏光である映像光Lが出射される。
図1に示すように、制御部400は、プロジェクター300へ画像信号を出力する画像信号出力部410と、スクリーン200の駆動(ON/OFF)を制御するスクリーン制御部420とを有している。画像信号出力部410からの画像信号を受けたプロジェクター300は、その画像信号に基づく映像光Lを出射する。
なお、散乱度合の程度は、例えば、ヘイズ値で表すことができる。ヘイズ値は、曇りの度合い(全透過光に対する散乱光の割合)を表す値であり、数値が小さい程、透過率が大きい(透明性が高い)ことを意味する。このようなヘイズ値(%)は、Td/Tt×100(Td:拡散透過率、Tt:全光線透過率)で算出することができる。
すなわち、散乱状態であって、輝度レベル「1」の画像を表示するときに透明電極22、23間に印加する電圧値をVmaxとし、輝度レベル「0」の画像を表示するときに透明電極22、23間に印加する電圧値をVminとしたとき、Vt≦Vth<Vmin<Vmaxなる関係を満足することが好ましい。
次に、本発明の画像表示システムの第2実施形態について説明する。
図6は、本発明の第2実施形態に係る画像表示システムでのスクリーンに表示する画像の輝度レベルとスクリーンに印加する電圧の大きさとの関係を示すグラフである。
以下、第2実施形態の画像表示システムについて、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本発明の第2実施形態にかかる画像表示システムは、スクリーンの駆動モードが異なる以外は、前述した第1実施形態と同様である。なお、前述した第1実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
このようなスクリーン200では、散乱状態での光の散乱度合は、透明電極22、23間に印加する電圧の大きさによって変化し、透明電極22、23間へ印加する電圧を小さくするに連れて、散乱度合が大きくなる。
なお、このようなスクリーン200は、スクリーン200に画像を表示している時間(散乱状態の時間)が、スクリーン200に画像を表示しない時間(透過状態の時間)よりも長い用途に用いるのが好ましい。これにより、スクリーン200の省電力駆動が可能となる。
スクリーン制御部420は、スクリーン200の散乱度合を透明電極22、23間に印加する電圧の強度によって変化させる。具体的には、スクリーン200を透過状態とするために透明電極22、23間に印加する電圧をVt、散乱状態とするために透明電極22、23間に印加する電圧をVsとすると、VsはVtよりも小さい。また、スクリーン200の透過率が最大値で飽和するときの透明電極22、23間に印加する電圧をVsatとすると、VtはVsat以上であり、VsはVsatよりも小さい。これにより、スクリーン200に輝度レベル「0」の画像を表示するときでも、スクリーン200がわずかに散乱状態となることによってスクリーン200の背後に存在する物体を視認させなくすることができ、その画像の視認性を高め、高いコントラストで表示することができる。
すなわち、散乱状態であって、輝度レベル「1」の画像を表示するときに透明電極22、23間に印加する電圧値をVminとし、輝度レベル「0」の画像を表示するときに透明電極22、23間に印加する電圧値をVmaxとしたとき、Vt≧Vsat>Vmax>Vminなる関係を満足することが好ましい。
このような第2実施形態によっても、第1実施形態と同様の効果を発揮することができる。
次に、本発明の画像表示システムの第3実施形態について説明する。
図7は、本発明の第3実施形態に係る画像表示システムが有するスクリーンの断面図、図8は、図7に示すスクリーンの平面図、図9は、図7に示すスクリーンの制御方法の一例を説明するための平面図である。
本発明の第3実施形態にかかる画像表示システムは、スクリーンの構成および制御部の制御方法が異なる以外は、前述した第1実施形態と同様である。なお、前述した第1実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
なお、スクリーン200Aの平面視における単位領域S1の大きさ(すなわち、透明電極片231の大きさ)は、特に限定されないが、1×1cm〜10×10cm程度であるのが好ましい。
なお、単位領域S1の散乱度合の制御方法は、前述した第1実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
このような第3実施形態によっても、第1実施形態と同様の効果を発揮することができる。
次に、本発明の画像表示システムの第4実施形態について説明する。
図10は、本発明の第4実施形態に係る画像表示システムが有するスクリーンの透明電極片を示す平面図、図11は、図10に示す透明電極片の変形例を示す平面図である。
以下、第4実施形態の画像表示システムについて、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本発明の第4実施形態にかかる画像表示システムは、スクリーンの透明電極片の形状が異なる以外は、前述した第3実施形態と同様である。なお、前述した第3実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
そのため、本実施形態のように、隣り合う透明電極片231A、231Bを互いに噛み合わせることにより、単位領域S1Aと単位領域S1Bの境界にて、画像の明るさを連続的に変化させ、グラデーションをつけることにより、色の変化に連続性のある自然な画像をスクリーン200Bに表示することができる。
このような第4実施形態によっても、第1実施形態と同様の効果を発揮することができる。
なお、凸部231b、231cの形状としては、特に限定されず、例えば、図11に示すように、輪郭が曲線で構成された形状をなしていていてもよい。
Claims (9)
- 印加電圧の大きさを変更することにより、光が散乱する散乱状態と光が透過する透過状態とを切り替えることのできるスクリーンと、
前記スクリーンに前記光を投射し、前記スクリーンに画像を表示させるプロジェクターと、
前記スクリーンおよび前記プロジェクターの駆動を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記散乱状態とした前記スクリーンに前記光を投射させるとともに、前記スクリーンに表示させる画像の輝度レベルに応じて、前記散乱状態の光の散乱度合を変化させるように構成されていることを特徴とする画像表示システム。 - 前記制御部は、前記スクリーンに表示する画像の輝度レベルが低い程、前記散乱状態での散乱度合を小さくする請求項1に記載の画像表示システム。
- 前記制御部は、前記散乱状態での光の散乱度合を、前記透過状態での光の散乱度合よりも高い範囲にて変化させる請求項1または2に記載の画像表示システム。
- 前記スクリーンは、前記画像が表示される表示領域が複数の単位領域からなり、
前記制御部は、前記複数の単位領域についてそれぞれ独立して前記散乱状態での散乱度合を変化させることができる請求項1ないし3のいずれかに記載の画像表示システム。 - 前記スクリーンは、一対の基板と、一対の基板間に設けられ、高分子中に液晶分子が分散してなる高分子分散型液晶層とを有している請求項1ないし4のいずれかに記載の画像表示システム。
- 前記スクリーンは、電圧印加時に前記散乱状態となり、電圧非印加時に前記透過状態となる請求項5に記載の画像表示システム。
- 前記スクリーンは、電圧印加時に前記透過状態となり、電圧非印加時に前記散乱状態となる請求項5に記載の画像表示システム。
- 前記制御部は、前記プロジェクターへ画像信号を出力するのに対応させて前記スクリーンを、前記散乱状態とする請求項1ないし7のいずれかに記載の画像表示システム。
- 印加電圧の大きさを変更することにより、光が散乱する散乱状態と光が透過する透過状態とを切り替えることのできるスクリーンの駆動と、前記スクリーンに前記光を投射し、前記スクリーンに画像を表示させるプロジェクターの駆動とをそれぞれ制御する制御装置であって、
前記散乱状態とした前記スクリーンに前記光を投射させるとともに、前記スクリーンに表示させる画像の輝度レベルに応じて、前記散乱状態の光の散乱度合を変化させるように構成されていることを特徴とする制御装置。
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