JP2014142492A - Display device - Google Patents

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広和 橋川
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  • Overhead Projectors And Projection Screens (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)
  • Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a display device which can make an area where very glaring bright spots are observed, small.SOLUTION: A display device has a screen 21 which can switch between a transparent state and a scattering state for visible light, and a tabular reflecting plane symmetry imaging element 41 ejecting luminous flux entered with a convergence or emission state for an own element surface with an emission or convergence state for the element surface being symmetrical. An image plane 61 of an image light projected to image with the appointed image plane 61 and the screen 21 are placed in plane symmetry for the reflecting plane symmetry imaging element 41.

Description

本発明は、映像を表示する表示装置に関する。   The present invention relates to a display device that displays an image.

従来からプロジェクタ等の光源からの投影映像をスクリーン(投影面)に投影して映像を表示する表示装置が知られている。   2. Description of the Related Art Conventionally, display devices that display a video by projecting a video projected from a light source such as a projector onto a screen (projection surface) are known.

例えば、特許文献1には、光の散乱と透過状態を切り換え可能スクリーンに対して、空間光変調器と拡大投射光学系によって表示画像を投射することが記載されている。また、特許文献2には、画像の奥行き情報を基に、画像領域に対応するスクリーンの分割領域毎に駆動する画像表示装置が記載されており、投影原理は特許文献1と同様に空間光変調器と拡大投射光学系によって表示画像を投射することが記載されている。   For example, Patent Document 1 describes that a display image is projected onto a screen capable of switching between light scattering and transmission states using a spatial light modulator and an enlarged projection optical system. Patent Document 2 describes an image display device that is driven for each divided area of the screen corresponding to the image area based on the depth information of the image. The projection principle is spatial light modulation as in Patent Document 1. And projecting a display image by a magnified projection optical system.

特開2002−139700号公報JP 2002-139700 A 特開2005−024764号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2005-024764

特許文献1の場合、観察者が表示画像を観察する際に、投射された光がスクリーンで完全拡散状態となれば問題は発生しないが、万が一スクリーンにおける光の拡散状態が完全拡散状態にならず直線透過光が残留する場合、観察者の視点と拡大投射光学系とを結ぶ光路と、スクリーンと、が交わる場所が、観察者にとって非常にまぶしい輝点として観察される。特許文献2の場合も、投射された光がスクリーンで完全拡散状態にならず直線透過光が残留すると、観察者の視線と画像投射装置から投射させる光線の光軸が一致する位置に、観察者にとって非常にまぶしい輝点が観察される。   In the case of Patent Document 1, when an observer observes a display image, there is no problem if the projected light is in a completely diffusing state on the screen, but the light diffusing state on the screen is not in a completely diffusing state. When the linearly transmitted light remains, the place where the optical path connecting the observer's viewpoint and the magnifying projection optical system intersects with the screen is observed as a very bright bright spot for the observer. Also in the case of Patent Document 2, when the projected light is not completely diffused on the screen and linearly transmitted light remains, the observer is positioned at a position where the observer's line of sight coincides with the optical axis of the light beam projected from the image projection apparatus. A very bright spot is observed.

つまり、特許文献1、2では、映像光がその投影領域を拡大しながら投射されるために、観察者にとって非常にまぶしい輝点として観察される領域が大きくなってしまうという問題があった。   That is, in Patent Documents 1 and 2, since the image light is projected while enlarging the projection area, there is a problem that the area observed as a bright spot that is very bright for the observer becomes large.

そこで、本発明は、上述した問題に鑑み、例えば、非常にまぶしい輝点等が観察される領域を小さくすることができる表示装置を提供することを目的とする。   Therefore, in view of the above-described problems, an object of the present invention is to provide a display device that can reduce a region where, for example, very bright luminescent spots are observed.

上記課題を解決するために、請求項1に記載された発明は、可視光に対し透過状態と散乱状態とを切り替え可能なスクリーンと、自らの素子面に対して収束または発散状態で入射される光束を前記素子面に関して対称に発散または収束状態で射出する板状の反射型面対称結像素子と、を有し、所定の結像面で結像するよう投射された映像光の前記結像面と前記スクリーンとが前記反射型面対称結像素子に対して面対称に位置付けられていることを特徴とする表示装置である。   In order to solve the above-mentioned problem, the invention described in claim 1 is incident on a screen that can switch between a transmission state and a scattering state for visible light, and a convergent or divergent state with respect to its own element surface. A plate-like reflection-type plane-symmetric imaging element that emits a light beam symmetrically with respect to the element surface in a diverging or converging state, and the imaging of the image light projected so as to form an image on a predetermined imaging plane The display device is characterized in that a plane and the screen are positioned symmetrically with respect to the reflection-type plane-symmetric imaging element.

請求項3に記載された発明は、可視光に対し透過状態と散乱状態とを切り替え可能なスクリーンと、自らの素子面に対して収束または発散状態で入射される光束を前記素子面に関して対称に発散または収束状態で射出する板状の反射型面対称結像素子と、投射されたレーザ光からなる映像光の焦点位置に設けられた光拡散部材と、を有し、前記光拡散部材と前記スクリーンとが前記反射型面対称結像素子に対して面対称に位置付けられていることを特徴とする表示装置である。   According to a third aspect of the present invention, a screen capable of switching between a transmissive state and a scattering state with respect to visible light, and a light beam incident in a convergent or divergent state with respect to its own element surface are symmetrical with respect to the element surface. A plate-like reflection-type plane-symmetric imaging element that emits in a divergent or converged state, and a light diffusing member provided at a focal position of image light composed of projected laser light, the light diffusing member and the The display device is characterized in that a screen is positioned in plane symmetry with respect to the reflection-type plane-symmetric imaging element.

本発明の第1の実施例にかかる表示装置の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a display device according to a first embodiment of the present invention. 図1に示されたスクリーンの模式的な断面図である。It is typical sectional drawing of the screen shown by FIG. 図1に示された反射型面対称結像素子の斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of the reflective surface-symmetric imaging element shown in FIG. 1. 図1に示された反射型面対称結像素子を構成する直方体材を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the rectangular parallelepiped material which comprises the reflection type plane-symmetric image formation element shown by FIG. 図1に示された反射型面対称結像素子を形成する2つのシート部の組み合わせを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the combination of two sheet | seat parts which form the reflection type plane-symmetric image formation element shown by FIG. 図1に示された反射型面対称結像素子における微小ミラーユニットを概念的に説明するためのXYZ直交座標における微小ミラーユニットの斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of a micro mirror unit in XYZ orthogonal coordinates for conceptually explaining the micro mirror unit in the reflection-type plane-symmetric imaging element shown in FIG. 1. 図6に示された微小ミラーユニットにおけるZ軸方向から眺めたXY平面上の微小ミラーユニットの平面図である。FIG. 7 is a plan view of a minute mirror unit on an XY plane viewed from the Z-axis direction in the minute mirror unit shown in FIG. 6. 図7の第1及び第2光反射面のなす角の二等分線とZ軸に直角な方向から眺めた第1及び第2光反射面の側面図である。FIG. 8 is a side view of the first and second light reflecting surfaces when viewed from a direction perpendicular to the bisector of the angle formed by the first and second light reflecting surfaces of FIG. 7 and the Z axis. 図1に示された反射型面対称結像素子の平面図である。FIG. 2 is a plan view of the reflective surface-symmetric imaging element shown in FIG. 1. 図1に示された反射型面対称結像素子の斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of the reflective surface-symmetric imaging element shown in FIG. 1. 図1に示された反射型面対称結像素子の斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of the reflective surface-symmetric imaging element shown in FIG. 1. 図1に示されたスクリーンの状態と調光部の光線の直線透過率とプロジェクタから投射される映像光強度のタイミングチャートである。FIG. 2 is a timing chart of the state of the screen shown in FIG. 1, the linear transmittance of light beams of a light control unit, and the intensity of image light projected from a projector. 図1に示されたスクリーンの動作を示したフローチャートである。2 is a flowchart illustrating an operation of the screen illustrated in FIG. 1. 本発明の第2の実施例にかかる表示装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the display apparatus concerning the 2nd Example of this invention.

以下、本発明の一実施形態にかかる表示装置を説明する。本発明の一実施形態にかかる表示装置は、可視光に対し透過状態と散乱状態とを切り替え可能なスクリーンと、自らの素子面に対して収束または発散状態で入射される光束を前記素子面に関して対称に発散または収束状態で射出する板状の反射型面対称結像素子と、を有している。そして、所定の結像面で結像するよう投射された映像光の結像面とスクリーンとが反射型面対称結像素子に対して面対称に位置付けられている。このようにすることにより、反射型面対称結像素子が発散状態で入射した映像光を収束状態にして射出することができるので、スクリーンには収束光として投射される。したがって、非常にまぶしい輝点等が観察される領域を小さくすることができる。   Hereinafter, a display device according to an embodiment of the present invention will be described. A display device according to an embodiment of the present invention includes a screen capable of switching between a transmission state and a scattering state with respect to visible light, and a light beam incident on the element surface in a convergent or divergent state with respect to the element surface. And a plate-like reflection-type plane-symmetric imaging element that emits light in a divergent or convergent state. Then, the imaging plane of the image light projected so as to form an image on a predetermined imaging plane and the screen are positioned symmetrically with respect to the reflective plane-symmetric imaging element. By doing so, the image light incident in the divergent state of the reflective surface-symmetric imaging element can be emitted in a converged state, and thus projected onto the screen as convergent light. Therefore, it is possible to reduce a region where a very bright luminescent spot or the like is observed.

また、結像面に光拡散部材が設けられていてもよい。このようにすることにより、投影光はさらに拡散度合いが強くなって反射型面対称結像素子に入射する。そのため、視野角が拡大すると同時に、万が一まぶしい輝点が観察された場合にもその明るさを従来よりも低減させることができる。   In addition, a light diffusing member may be provided on the imaging surface. By doing so, the projection light is further diffused and enters the reflection-type plane-symmetric imaging element. Therefore, at the same time as the viewing angle is expanded, even when a bright spot is observed, the brightness can be reduced as compared with the conventional case.

また、本発明の他の実施形態にかかる表示装置は、可視光に対し透過状態と散乱状態とを切り替え可能なスクリーンと、自らの素子面に対して収束または発散状態で入射される光束を前記素子面に関して対称に発散または収束状態で射出する板状の反射型面対称結像素子と、投射されたレーザ光からなる映像光の焦点位置に設けられた光拡散部材と、を有している。そして、光拡散部材と前記スクリーンとが反射型面対称結像素子に対して面対称に位置付けられている。このようにすることにより、映像光がレーザ光であっても、光拡散部材で発散光とすることができ、反射型面対称結像素子が発散状態で入射した映像光を収束状態にして射出することができるので、スクリーンには収束光として投射される。したがって、非常にまぶしい輝点等が観察される領域を小さくすることができる。また、光拡散部材を設けることによって、視野角が拡大すると同時に、万が一まぶしい輝点が観察された場合にもその明るさを従来よりも低減させることができる。   A display device according to another embodiment of the present invention includes a screen capable of switching between a transmission state and a scattering state with respect to visible light, and a light beam incident on the element surface in a convergent or divergent state. A plate-like reflection type plane-symmetric imaging element that radiates or converges symmetrically with respect to the element surface, and a light diffusion member provided at the focal position of the image light composed of the projected laser light . The light diffusing member and the screen are positioned in plane symmetry with respect to the reflection type plane symmetric imaging element. In this way, even if the image light is laser light, it can be diverged by the light diffusing member, and the reflection type plane-symmetric imaging element converges and emits the incident image light. Can be projected on the screen as convergent light. Therefore, it is possible to reduce a region where a very bright luminescent spot or the like is observed. In addition, by providing the light diffusing member, the viewing angle is widened, and at the same time, when a bright spot is observed, the brightness can be reduced as compared with the conventional case.

また、反射型面対称結像素子は、直方体状のミラー部材が複数接合されて構成されたミラーシートが2層積層され、該2層のうちの第1層の前記ミラー部材の長手方向と第2層のミラー部材の長手方向とが直交するように積層されていてもよい。このようにすることにより、入射した光束は第1層と第2層の2回反射されて出射するので、発散状態で入射した光束は2回の反射により収束光に変換されて出射される。また、直方体状のミラー部材を2層積層することでよいので構造が単純であり、製造が容易となる。   The reflective surface-symmetric imaging element has two layers of mirror sheets formed by joining a plurality of rectangular parallelepiped mirror members, and the longitudinal direction of the mirror member in the first layer of the two layers You may laminate | stack so that the longitudinal direction of a two-layer mirror member may orthogonally cross. By doing so, the incident light beam is reflected and emitted twice by the first layer and the second layer, so that the light beam incident in the divergent state is converted into convergent light by the two reflections and emitted. Further, since it is sufficient to laminate two layers of rectangular parallelepiped mirror members, the structure is simple and the manufacture is facilitated.

また、スクリーンの透過状態と散乱状態とを所定の周期で交互に切り替える制御手段を有してもよい。このようにすることにより、スクリーンの表示とスクリーン越しの背景等の観察を交互に行うことができるので、それぞれの表示や観察を時分割で行うことができる。したがって、スクリーンに表示された映像と背景等を実質的に同時に観察することができる。   Moreover, you may have a control means which switches alternately the permeation | transmission state and scattering state of a screen with a predetermined period. By doing in this way, since the display of a screen and the observation of the background over a screen, etc. can be performed alternately, each display and observation can be performed by time division. Therefore, the image displayed on the screen and the background can be observed substantially simultaneously.

また、反射型面対称結像素子に対して映像光の投射口と面対称となる位置に、光を遮る遮光手段が設置されていてもよい。このようにすることにより、収束光の収束点を越えて発散しようとする光を遮蔽することができる。   In addition, a light shielding means for blocking light may be installed at a position that is plane-symmetric with the projection port of the image light with respect to the reflective surface-symmetric imaging element. By doing in this way, the light which is going to diverge beyond the convergence point of convergent light can be shielded.

また、結像面で結像または焦点位置で形成される映像とスクリーンに投射される映像が同じ大きさ、かつ、結像面で結像または焦点位置で形成される映像とスクリーンに投射される映像が面対称の関係となっている。したがって、結像面で結像または焦点位置で形成される映像と反射型面対称結像素子の位置関係を調整することで、使用者から見てスクリーンに正しく映像が表示される。   Also, the image formed on the image plane or the image formed at the focal position and the image projected on the screen are the same size, and the image formed on the image plane or formed at the focal position is projected on the screen. The image has a symmetrical relationship. Therefore, by adjusting the positional relationship between the image formed on the imaging plane or at the focal position and the reflective plane-symmetric imaging element, the image is correctly displayed on the screen as viewed from the user.

本発明の第1の実施例にかかる表示装置1を図1乃至図13を参照して説明する。表示装置1は図1に示すように、プロジェクタ11と、スクリーン21と、同期制御部31と、反射型面対称結像素子41と、筐体51と、を備えている。プロジェクタ11と、スクリーン21と、同期制御部31とは、プロジェクタ11の映像光(投影映像)を投射(投影)して、スクリーン21(投影面)で透過散乱する透過型プロジェクション装置である。   A display device 1 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, the display device 1 includes a projector 11, a screen 21, a synchronization control unit 31, a reflection-type plane-symmetric imaging element 41, and a housing 51. The projector 11, the screen 21, and the synchronization control unit 31 are transmissive projection devices that project (project) the image light (projected image) of the projector 11 and transmit and scatter it on the screen 21 (projection surface).

プロジェクタ11は、筐体51内に配置されている。プロジェクタ11は、スクリーン21へ映像情報により変調された映像光を投射できるものであればよい。なお、映像情報は、プロジェクタ11に入力される映像信号から得られる。プロジェクタ11には、動画の映像信号だけでなく静止画の映像信号が入力されてもよい。また、プロジェクタ11は、スクリーン21に表示される映像に対して上下が反転した鏡映像が出射されている。即ち、結像面61に結像する映像とスクリーン21に投射される映像が面対称の関係となっている。   The projector 11 is disposed in the housing 51. The projector 11 may be any projector as long as it can project video light modulated by video information onto the screen 21. Note that the video information is obtained from a video signal input to the projector 11. The projector 11 may receive a video signal of a still image as well as a video signal of a moving image. Further, the projector 11 emits a mirror image that is upside down with respect to the image displayed on the screen 21. That is, the image formed on the image forming surface 61 and the image projected on the screen 21 have a plane symmetry relationship.

スクリーン21は、筐体51の上面51aから突出している取付部51bに取り付けられている。可視光に対して透過状態と散乱状態とが切り替え可能となっており、透過状態の際にはスクリーン21を通して背景を観察することができ、散乱状態の際にはプロジェクタ11から投射される映像光を表示することができる。   The screen 21 is attached to an attachment portion 51 b that protrudes from the upper surface 51 a of the housing 51. The visible state can be switched between a transmissive state and a scattered state, and the background can be observed through the screen 21 in the transmissive state, and the image light projected from the projector 11 in the scattered state. Can be displayed.

図2に、光学状態を制御可能なスクリーン21の模式的な断面図を示す。図2に示したスクリーン21は、一対の透明なガラス基板23,24の間に液晶を含む複合材料を挟み込んだ光学層である調光部25を有する。一方のガラス基板24の調光部25側には、全面に対向電極26が形成される。他方のガラス基板23の調光部25側には、全面に制御電極27が形成される。なお、電極26、27と調光部25との間に、絶縁体からなる中間層を形成してもよい。   FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the screen 21 that can control the optical state. The screen 21 shown in FIG. 2 has a light control unit 25 that is an optical layer in which a composite material containing liquid crystal is sandwiched between a pair of transparent glass substrates 23 and 24. A counter electrode 26 is formed on the entire surface of one glass substrate 24 on the light control unit 25 side. A control electrode 27 is formed on the entire surface of the other glass substrate 23 on the light control section 25 side. An intermediate layer made of an insulator may be formed between the electrodes 26 and 27 and the light control unit 25.

スクリーン21は、電圧の印加により光学状態を変化できる素子や材料により構成された調光部25を備えている。調光部25の光学状態は、散乱状態が映像を表示する状態であり、それよりも入射光の散乱が小さく且つ光線の直線透過率が高い透明な透過状態が映像を表示しない非映像表示状態である。調光部25は、対向電極26と制御電極27との間に配置される。即ち、調光部25は、2つの電極間に挟持され、2つの電極間に印加された電圧によって光学状態を透過状態と散乱状態とに切り替え可能である。   The screen 21 includes a light control unit 25 made of an element or a material that can change an optical state by applying a voltage. The optical state of the light control unit 25 is a state in which the scattering state displays an image, and a transparent transmission state in which the scattering of incident light is smaller and the linear transmittance of light is higher than that is a non-image display state in which no image is displayed. It is. The light control unit 25 is disposed between the counter electrode 26 and the control electrode 27. That is, the light control unit 25 is sandwiched between two electrodes and can switch an optical state between a transmission state and a scattering state by a voltage applied between the two electrodes.

調光部25には、光学状態を散乱状態と透過状態とを切り替えることができるもの、例えば、高分子中にネマティック液晶ドメインを分布させた所謂高分子分散液晶(PDLC)を用いることができる。また、電圧を印加しない状態において高分子ネットワークがドメインを形成する液晶分子の配向と関連付けられている複合材料を用いれば、より良好な光学状態を実現できる。   As the light control unit 25, one that can switch an optical state between a scattering state and a transmission state, for example, a so-called polymer dispersed liquid crystal (PDLC) in which nematic liquid crystal domains are distributed in a polymer can be used. In addition, a better optical state can be realized by using a composite material that is associated with the orientation of liquid crystal molecules in which a polymer network forms domains in a state where no voltage is applied.

PDLCを用いた例としては、光重合性モノマー、ネマティック液晶及び重合開始材料を適量混合し、調光部材を構成するガラスや樹脂の5から50ミクロン程度の基板間に配置せしめ、モノマーと液晶が相分離する温度など条件において紫外線を照射することで、高分子中に液晶ドメインを分散させることができる。この場合、通常電圧を印加しない場合に高分子と液晶の屈折率差による散乱が大きく、電場により液晶を配列させた場合に基板法線方向の屈折率差が小さくなるように設計され、ノーマルモードと呼ばれる。この他、ネマティック液晶を含むカプセルをモノマー及び重合開始剤と混合したものを用いることもできる。   As an example using PDLC, a suitable amount of photopolymerizable monomer, nematic liquid crystal and polymerization initiating material are mixed and placed between 5 and 50 micron substrates of glass or resin constituting the light control member. The liquid crystal domain can be dispersed in the polymer by irradiating with ultraviolet rays under conditions such as phase separation temperature. In this case, the normal mode is designed so that the scattering due to the refractive index difference between the polymer and the liquid crystal is large when no voltage is applied, and the refractive index difference in the substrate normal direction is small when the liquid crystal is aligned by an electric field. Called. In addition, it is also possible to use a capsule containing a nematic liquid crystal mixed with a monomer and a polymerization initiator.

電圧を印加しない状態において高分子ネットワークがドメインを形成する液晶分子の配向と関連付けられている複合材料としては、光重合性モノマーが液晶の性質を保有している。基板はラビングなど配向処理がなされ、基板間に配置された混合材料は配向処理に基づいた配列をもつ。この状態で紫外線を照射することで、電圧を印加しない場合に上記初期配列となり、電圧を印加することで液晶ドメインと高分子との屈折率差が生じることで散乱を生じる。なお一方向配列とした場合はこの配向に依存した光学特性を有するが、カイラル材を添加し初期配列にねじれを与えることで、入射光の偏光に依存しない光学特性としたものを用いることもできる。この場合、通常電圧を印加しない場合に高分子と液晶の屈折率差による散乱が小さく、電場により液晶を配列させた場合に屈折率差が大きくなるように設計され、リバースモードと呼ばれる。   As a composite material associated with the orientation of liquid crystal molecules in which a polymer network forms domains in a state where no voltage is applied, a photopolymerizable monomer has liquid crystal properties. The substrate is subjected to an alignment process such as rubbing, and the mixed material disposed between the substrates has an arrangement based on the alignment process. By irradiating ultraviolet rays in this state, the above initial arrangement is obtained when no voltage is applied, and scattering occurs due to the difference in refractive index between the liquid crystal domain and the polymer when the voltage is applied. In addition, when the unidirectional arrangement is used, it has optical characteristics depending on this orientation. However, it is also possible to use an optical characteristic that does not depend on the polarization of incident light by adding a chiral material and twisting the initial arrangement. . In this case, the scattering due to the difference in refractive index between the polymer and the liquid crystal is small when a normal voltage is not applied, and the refractive index difference is increased when the liquid crystal is aligned by an electric field, which is called a reverse mode.

即ち、ノーマルモードでは、電極間に所定の電圧を印加した場合に透過状態となり、電極間に電圧を印加しない場合に散乱状態となる。また、リバースモードでは、電極間に所定の電圧を印加した場合に散乱状態となり、電極間に電圧を印加しない場合に透過状態となる。   That is, in the normal mode, a transmission state is obtained when a predetermined voltage is applied between the electrodes, and a scattering state is obtained when no voltage is applied between the electrodes. In the reverse mode, a scattering state occurs when a predetermined voltage is applied between the electrodes, and a transmission state occurs when no voltage is applied between the electrodes.

対向電極26と制御電極27は、たとえばITO(酸化インジウム・スズ)により、透明電極として形成される。   The counter electrode 26 and the control electrode 27 are formed as transparent electrodes using, for example, ITO (indium tin oxide).

スクリーン21の例えばガラス基板24側に位置する使用者からは、スクリーン21の調光部25が散乱状態の場合は、スクリーン21は例えば白濁したように見える。一方、調光部25が透過状態の場合は、スクリーン21は透過状態のため、スクリーン21越しに背景を観察することができる。したがって、調光部25が散乱状態の場合にはスクリーン21にプロジェクタ11から投射される映像光が表示でき、透過状態の場合はスクリーン21は、背景を認識しうる透明さを有する。   For the user located on the glass substrate 24 side of the screen 21, for example, when the light control unit 25 of the screen 21 is in a scattering state, the screen 21 appears to be clouded. On the other hand, when the light control unit 25 is in the transmissive state, the screen 21 is in the transmissive state, so that the background can be observed through the screen 21. Therefore, when the dimming unit 25 is in the scattering state, the image light projected from the projector 11 can be displayed on the screen 21, and in the transmissive state, the screen 21 has transparency that can recognize the background.

スクリーン21は、制御電極27と対向電極26との間に電位差を生じるように電圧が印加される。駆動波形(駆動電圧波形)としては、たとえば、一方の電極を直流状態(0ボルト)として、他方の電極に交流電圧を印加するようにしてもよいし、双方の電極に位相が反転した交流電圧を印加して電位差が生じるようにしてもよい。即ち、制御電極27と対向電極26との間に電位差を生じるように電圧が印加されると、スクリーン21がノーマルモードの場合は透過状態になり、リバースモードの場合は散乱状態になる。なお、本実施例において、スクリーン21はノーマルモード、リバースモードのいずれであってもよい。   A voltage is applied to the screen 21 so as to generate a potential difference between the control electrode 27 and the counter electrode 26. As the drive waveform (drive voltage waveform), for example, one electrode may be in a DC state (0 volt), and an AC voltage may be applied to the other electrode, or an AC voltage whose phase is inverted to both electrodes. May be applied to generate a potential difference. That is, when a voltage is applied so as to generate a potential difference between the control electrode 27 and the counter electrode 26, the screen 21 is in a transmission state when in the normal mode, and is in a scattering state when in the reverse mode. In this embodiment, the screen 21 may be in either the normal mode or the reverse mode.

制御手段としての同期制御部31は、筐体51内に配置されている。同期制御部31は、映像光が投射されるスクリーン21の調光部25を、映像光が投射されている場合は当該映像光を散乱する状態に制御し、投射されていない場合に透過状態に制御する。即ち、調光部25を散乱状態または透過状態となるように電圧を印加する。同期制御部31は、図1に示したように、プロジェクタ11とスクリーン21に接続される。同期制御部31は、プロジェクタ11の映像光の投射に同期させて、スクリーン21(調光部25)の光学状態を制御する。また、プロジェクタ11から同期制御部31へ入力される同期信号は、例えばプロジェクタ11に入力される映像信号の映像フレーム周期に同期した同期信号を用いることができる。   The synchronization control unit 31 serving as a control unit is disposed in the housing 51. The synchronization control unit 31 controls the dimming unit 25 of the screen 21 on which the image light is projected to a state in which the image light is scattered when the image light is projected, and enters a transmission state when the image light is not projected. Control. That is, a voltage is applied so that the light control unit 25 is in a scattering state or a transmission state. The synchronization control unit 31 is connected to the projector 11 and the screen 21 as shown in FIG. The synchronization control unit 31 controls the optical state of the screen 21 (the light control unit 25) in synchronization with the projection of the image light from the projector 11. Further, as the synchronization signal input from the projector 11 to the synchronization control unit 31, for example, a synchronization signal synchronized with the video frame period of the video signal input to the projector 11 can be used.

なお、同期制御部31は、CPU(Central Processing Unit)やメモリ等を備え、プログラムにより動作が制御されるコンピュータで構成されてもよいし、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)などから構成された専用のハードウェアでもよい。   The synchronization control unit 31 may include a CPU (Central Processing Unit), a memory, and the like, and may be configured by a computer whose operation is controlled by a program, or a dedicated control configured by an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) or the like. It may be hardware.

反射型面対称結像素子41は、平板状であり、筐体51の上面51aにスクリーン21とは直交するように(上面51aと平行に)配置されている。つまり、反射型面対称結像素子41は、一方の面が筐体51から露出し、他方の面が筐体51内に収容されている。反射型面対称結像素子41は、プロジェクタ11から投射された映像光が入射してスクリーン21に向かって出射される。   The reflection-type plane-symmetric imaging element 41 has a flat plate shape and is disposed on the upper surface 51a of the housing 51 so as to be orthogonal to the screen 21 (in parallel with the upper surface 51a). That is, the reflective surface-symmetric imaging element 41 has one surface exposed from the housing 51 and the other surface accommodated in the housing 51. The reflection-type plane-symmetric imaging element 41 receives the image light projected from the projector 11 and exits toward the screen 21.

反射型面対称結像素子41の一例は、例えば、図3に示すように、各々が同数の棒状の直方体材(ミラー部材)45をその長手側面が並列に密着させることにより形成された2つのシート部(ミラーシート)43,44を有する。シート部43,44は、互いの主面同士を接着してある。   An example of the reflection-type plane-symmetric imaging element 41 is, for example, as shown in FIG. Sheet portions (mirror sheets) 43 and 44 are provided. The sheet portions 43 and 44 have their main surfaces bonded together.

直方体材45の長手方向に伸長した4面のうちの対向する2面は、図4に示すように、光の透過で使用する光透過面Tである。残る2面の一方は反射面であり鏡面処理を施されている。この鏡面処理は光を反射するという意味ではなく、非常に滑らかな状態にする処理である。残る2面の他方は光の吸収を行う面である。直方体材45はシート部43,44各々で100本〜20000本程度用いられる。例えば、直方体材45は、長手方向に垂直な方向、すなわち短手方向の四角形の断面の一辺が0.1〜10mm前後の透明なアクリルに代表されるプラスチック又はガラスの棒からなる。長さは投影する画像の大きさによって変化するが、100mm〜10m程度である。また、直方体材45の長手方向に伸長した1面(残りの1面の反対側の面)には光反射膜46が形成される。光反射膜46はアルミや銀の蒸着或いはスパッタなどによって形成される。その光反射膜46を形成した面とは反対側の面(残り1面)には光吸収膜47が形成され、それにより光吸収面とされる。光吸収膜47はつや消しの黒塗料などを用いたり、黒色の薄いシートを密着させて形成しても良い。   As shown in FIG. 4, two opposing surfaces among the four surfaces extending in the longitudinal direction of the rectangular parallelepiped material 45 are light transmission surfaces T used for light transmission. One of the remaining two surfaces is a reflecting surface and is subjected to a mirror surface treatment. This mirror surface treatment does not mean that light is reflected, but is a treatment that makes a very smooth state. The other of the remaining two surfaces is a surface that absorbs light. About 100 to 20000 rectangular parallelepiped materials 45 are used in each of the sheet portions 43 and 44. For example, the rectangular parallelepiped material 45 is made of a plastic or glass rod typified by transparent acrylic having a side of a rectangular cross section in a direction perpendicular to the longitudinal direction, that is, a lateral direction of 0.1 to 10 mm. The length varies depending on the size of the projected image, but is about 100 mm to 10 m. A light reflecting film 46 is formed on one surface of the rectangular parallelepiped material 45 extending in the longitudinal direction (the surface opposite to the remaining one surface). The light reflecting film 46 is formed by vapor deposition or sputtering of aluminum or silver. A light absorbing film 47 is formed on the surface opposite to the surface on which the light reflecting film 46 is formed (the remaining one surface), thereby forming a light absorbing surface. The light absorption film 47 may be formed by using a matte black paint or the like, or by adhering a thin black sheet.

このような複数の直方体材45について、図5に示すように、1つの直方体材45の光吸収膜面と別の直方体材45の光反射膜面を密着させてシート部43,44がそれぞれ形成される。シート部43,44は、図5に示すように、直方体材45の並列方向が交差するようにいずれか一方を90度回転させた状態で貼り合わせられ、それによって反射型面対称結像素子41が形成される。即ち、ミラーシートが2層積層され、該2層のうちの第1層のミラー部材の長手方向と第2層のミラー部材の長手方向とが直交するように積層されている。シート部43の各直方体材45とシート部44の各直方体材45とが交差する部分が微小ミラーユニットを構成し、各微小ミラーユニットのシート部43の光反射膜面が第1集合体の第1光反射面であり、シート部44の光反射膜面が第2集合体の第2光反射面である。   For such a plurality of rectangular parallelepiped members 45, as shown in FIG. 5, sheet portions 43 and 44 are formed by bringing the light-absorbing film surface of one rectangular parallelepiped member 45 into close contact with the light reflecting film surface of another rectangular parallelepiped member 45, respectively. Is done. As shown in FIG. 5, the sheet portions 43 and 44 are bonded together in a state in which one of the rectangular parallelepiped materials 45 is rotated by 90 degrees so that the parallel directions of the rectangular parallelepiped materials 45 intersect each other. Is formed. That is, two layers of mirror sheets are laminated so that the longitudinal direction of the mirror member of the first layer of the two layers and the longitudinal direction of the mirror member of the second layer are perpendicular to each other. The portion where each rectangular parallelepiped material 45 of the sheet portion 43 and each rectangular parallelepiped material 45 of the sheet portion 44 intersect constitutes a micromirror unit, and the light reflecting film surface of the sheet portion 43 of each micromirror unit is the first aggregate. 1 light reflecting surface, and the light reflecting film surface of the sheet portion 44 is the second light reflecting surface of the second aggregate.

なお、シート部43,44を形成する際に、1つの直方体材45の光吸収膜面と別の直方体材45の光反射膜面を密着させるので、光吸収膜47は光反射膜46の上に積層して形成しておいても良い。   When the sheet portions 43 and 44 are formed, the light absorption film surface of one rectangular parallelepiped material 45 and the light reflection film surface of another rectangular parallelepiped material 45 are brought into close contact with each other. Alternatively, they may be laminated.

更に、直方体材45はプラスチック樹脂やガラスなどによって形成されているため、約1.5程度の屈折率を持っているが、このことによって表面反射が起こる場合がある。そこで、反射型面対称結像素子41の表裏両面に減反射コーティングを施してもよい。   Furthermore, since the rectangular parallelepiped material 45 is made of plastic resin, glass, or the like, it has a refractive index of about 1.5, which may cause surface reflection. Therefore, a dereflection coating may be applied to both the front and back surfaces of the reflective surface-symmetric imaging element 41.

次に、図3乃至図5に示した反射型面対称結像素子41の動作原理について説明する。反射型面対称結像素子41は、上述したように微小ミラーユニットの多数配列により構成されるので、1つの微小ミラーユニットから説明する。   Next, the operation principle of the reflection-type plane-symmetric imaging element 41 shown in FIGS. 3 to 5 will be described. Since the reflection-type plane-symmetric imaging element 41 is composed of a large number of micromirror units as described above, only one micromirror unit will be described.

図6は、微小ミラーユニットを概念的に説明するためのXYZ直交座標における微小ミラーユニットMuの斜視図である。微小ミラーユニットMuは素子面(XY平面)に直交する第1光反射面Mxz及び第2光反射面Myzからなる。   FIG. 6 is a perspective view of the minute mirror unit Mu in XYZ orthogonal coordinates for conceptually explaining the minute mirror unit. The minute mirror unit Mu includes a first light reflecting surface Mxz and a second light reflecting surface Myz that are orthogonal to the element surface (XY plane).

微小ミラーユニットMuにおいては、単位格子(1,1,1,)に或る点(黒丸)があるとすると、第1光反射面Mxzの鏡面に黒丸(1,−1,1,)が、第2光反射面Myzの鏡面に黒丸(−1,1,1,)が、それぞれ像空間に投影される。ここでXYZ直交座標値における−1は各軸方向の逆方向を意味し、各軸方向に垂直な平面に反転することを意味する。   In the micromirror unit Mu, if there is a certain point (black circle) in the unit cell (1, 1, 1,), the black circle (1, -1,1,) is on the mirror surface of the first light reflecting surface Mxz. Black circles (-1, 1, 1,) are respectively projected onto the image space on the mirror surface of the second light reflecting surface Myz. Here, −1 in the XYZ orthogonal coordinate values means the reverse direction of each axis direction, and means that the plane is inverted to a plane perpendicular to each axis direction.

それぞれ像空間における第1光反射面Mxzの鏡面と第2光反射面Myzの鏡面が、XYZ直交座標で有るために、黒丸(1,−1,1,)と黒丸(−1,1,1,)の像を単位格子(1,1,1,)の実空間の対角位置の空間に星印(−1,−1,1,)を投影する。   Since the mirror surface of the first light reflection surface Mxz and the mirror surface of the second light reflection surface Myz in the image space have XYZ orthogonal coordinates, the black circle (1, -1,1,) and the black circle (-1,1,1) )) Is projected on the space of the diagonal position of the real space of the unit cell (1,1,1,) with the star (-1, -1, -1,).

したがって、対角位置空間の星印(−1,−1,1,)と実空間の黒丸(1,1,1,)の関係は、黒丸の(1,1,1,)のXY軸方向の位置は星印(−1,−1,1,)のXY軸方向の位置と反転する関係にある。   Therefore, the relationship between the star (-1, 1, 1, 1) in the diagonal position space and the black circle (1, 1, 1,) in the real space is the XY axis direction of the black circle (1, 1, 1,). Is in a relationship reversed with the position of the asterisk (-1, -1, 1,) in the XY-axis direction.

図7は、Z軸方向から眺めたXY平面上の微小ミラーユニットMuの平面図である。ここでは、実空間を(1,1,1,)と、第1光反射面Mxzの鏡面による像空間を(1,−1,1,)と、第2光反射面Myzの鏡面による像空間を(−1,1,1,)と、第1及び第2光反射面Mxz,Myzの像空間の鏡面による像空間を(−1,−1,1,)と、表してある。実空間(1,1,1,)に線体Bがあるとすると、像空間(−1,−1,1,)ではXY軸方向で反転する虚像Bvが得られる。実空間(1,1,1,)の第2光反射面Myzの鏡面へ光線を角度θで入射すると光線は反射され、第1光反射面Mxzの鏡面に角度φで反射され、第2光反射面Myzの鏡面への入射光線と平行になって同一方向へ戻される。   FIG. 7 is a plan view of the minute mirror unit Mu on the XY plane viewed from the Z-axis direction. Here, the real space is (1, 1, 1,), the image space by the mirror surface of the first light reflecting surface Mxz is (1, -1, 1,), and the image space by the mirror surface of the second light reflecting surface Myz. (−1, 1, 1,) and the mirror image space of the image space of the first and second light reflecting surfaces Mxz, Myz is represented as (−1, −1, 1,). Assuming that the line B is in the real space (1, 1, 1,), a virtual image Bv that is inverted in the XY-axis direction is obtained in the image space (-1, -1, 1,). When a light beam is incident on the mirror surface of the second light reflecting surface Myz in the real space (1, 1, 1,) at an angle θ, the light beam is reflected and reflected by the mirror surface of the first light reflecting surface Mxz at an angle φ, and the second light. The light is returned in the same direction in parallel with the incident light beam on the mirror surface of the reflecting surface Myz.

したがって、第1光反射面Mxz及び第2光反射面Myzのそれぞれの法線方向以外の微小ミラーユニットMuへの入射光線は、XY平面のZ軸から開く第1及び第2光反射面Mxz,Myzの範囲内(90度未満)で反転した光線として同一方向へ戻るすなわち、再帰することになる。因みに、2枚の鏡を用意し、それを直角に合わせ鉛直に立て鏡の交線を覗いてみると、水平方向のいずれの位置でも自分の顔が常に真ん中にあることが観察できることからも再帰性は明らかである。   Therefore, the incident light beam to the micro mirror unit Mu other than the normal direction of each of the first light reflection surface Mxz and the second light reflection surface Myz is the first and second light reflection surfaces Mxz, which open from the Z axis of the XY plane. It returns in the same direction as a light beam reversed within the range of Myz (less than 90 degrees), that is, recursively. By the way, if you prepare two mirrors, align them at right angles and look vertically at the intersection of the mirrors, you can observe that your face is always in the middle at any position in the horizontal direction. Sex is obvious.

しかしながら、Z軸方向においては、微小ミラーユニットMuの第1及び第2光反射面Mxz,Myzによる再帰性は現れない。図8は図7の第1及び第2光反射面Mxz,Myzのなす角の二等分線とZ軸に直角な方向から眺めた第1及び第2光反射面Mxz,Myzの側面図である。ここで実空間(1,1,1,)の第2光反射面Myzの鏡面へ光線をZ軸に対して角度ψで入射すると光線は反射され、第1光反射面Mxzの鏡面で反射され、Z軸に対して角度ψで反射される。因みに、完全な再帰性を得るためには図6のXY平面に第3光反射面を更に設ければ、図6の白丸の像空間(−1,−1,−1,)による再帰性を得ることができる。この互いに直交する3枚の鏡を合わせたとき、3本の交線に向かう入射光線がいずれの入射位置でも同一入射方向に戻るコーナーキューブ、レトロリフレクタの再帰性として知られている。   However, in the Z-axis direction, the recursiveness due to the first and second light reflecting surfaces Mxz and Myz of the micromirror unit Mu does not appear. FIG. 8 is a side view of the first and second light reflecting surfaces Mxz and Myz viewed from a direction perpendicular to the bisector of the angle formed by the first and second light reflecting surfaces Mxz and Myz in FIG. 7 and the Z axis. is there. Here, when a light beam is incident on the mirror surface of the second light reflecting surface Myz in the real space (1, 1, 1,) at an angle ψ with respect to the Z axis, the light beam is reflected and reflected by the mirror surface of the first light reflecting surface Mxz. , Reflected at an angle ψ with respect to the Z axis. Incidentally, in order to obtain complete recursion, if a third light reflecting surface is further provided on the XY plane of FIG. 6, recursion by the white circle image space (-1, -1, -1,) of FIG. Can be obtained. This is known as the retroreflectivity of a corner cube or retroreflector in which incident light beams directed to three intersecting lines return to the same incident direction at any incident position when these three mirrors orthogonal to each other are combined.

反射型面対称結像素子41においては、Z軸方向成分においては入射光線を正反射するとともにXY軸方向成分については入射光線を再帰性反射をする微小ミラーユニットMuの複数を、図9の平面図に示すように例えばXY軸方向に第1光反射面Mxz及び第2光反射面Myzが一致するようにマトリクス状に平面的に配列して構成されている。なお、反射型面対称結像素子41においてZ軸方向には光が通過(少なくとも一部は2回反射して)できるような構成されていることは云うまでもない。   In the reflection-type plane-symmetric imaging element 41, a plurality of micro mirror units Mu that regularly reflect incident light rays in the Z-axis direction component and retroreflect incident light rays in the XY-axis direction component are shown in FIG. As shown in the figure, for example, the first light reflection surface Mxz and the second light reflection surface Myz are arranged in a matrix in a plane so as to coincide with each other in the XY axis direction. Needless to say, the reflection-type plane-symmetric imaging element 41 is configured to allow light to pass in the Z-axis direction (at least partially reflected twice).

図10に示すように例えば反射型面対称結像素子41のZ軸上の正側(上側)に発散光CvBを発する発光体があれば、反射型面対称結像素子41の微小ミラーユニット有効領域に拡がった全ての光線のうち、各第1及び第2光反射面Mxz,Myzで2回、反射した光線のそれぞれは、当該発光体の反射型面対称結像素子41に対する面対称位置に収束する。   As shown in FIG. 10, for example, if there is a light emitter that emits divergent light CvB on the positive side (upper side) on the Z-axis of the reflective plane-symmetric imaging element 41, the micromirror unit of the reflective plane-symmetric imaging element 41 is effective. Of all the light rays spread in the region, each of the light rays reflected twice by each of the first and second light reflecting surfaces Mxz and Myz is in a plane-symmetric position with respect to the reflective surface-symmetric imaging element 41 of the light emitter. Converge.

一方、図11に示すように例えば反射型面対称結像素子41のZ軸上の正側(上側)から収束光DvBを、反射型面対称結像素子41の微小ミラーユニット有効領域に入射すれば、その中の集光領域内の各第1及び第2光反射面Mxz,Myzで2回、反射した光線は、反射型面対称結像素子41から面対称に発散して発散光として拡がる。   On the other hand, as shown in FIG. 11, for example, convergent light DvB is incident on the micromirror unit effective region of the reflective surface-symmetric imaging element 41 from the positive side (upper side) on the Z-axis of the reflective surface-symmetric imaging element 41. For example, the light beam reflected twice by each of the first and second light reflecting surfaces Mxz and Myz in the light condensing region therein diverges in a plane symmetry from the reflective surface-symmetric imaging element 41 and spreads as diverging light. .

即ち、反射型面対称結像素子41は、自らの素子面に対して収束または発散状態で入射される光束を前記素子面に関して対称に発散または収束状態で射出する。   That is, the reflective surface-symmetric imaging element 41 emits a light beam incident on the element surface in a convergent or divergent state in a divergent or convergent state symmetrically with respect to the element surface.

表示装置1は、プロジェクタ11と反射型面対称結像素子41との間にプロジェクタ11の結像面61(図1参照)が形成される。結像面61とスクリーン21とは反射型面対称結像素子41に対して面対称に位置付けられている。したがって、プロジェクタ11は、結像面61が、反射型面対称結像素子に対して、スクリーン21と面対称となる位置に位置付けられるように設置位置や焦点位置等が調整される。また、結像面61は、反射型面対称結像素子41を介してスクリーン21に投影される映像の大きさと同じ大きさとなっている。   In the display device 1, an image formation surface 61 (see FIG. 1) of the projector 11 is formed between the projector 11 and the reflection-type plane-symmetric image formation element 41. The imaging surface 61 and the screen 21 are positioned symmetrically with respect to the reflection-type plane-symmetric imaging element 41. Therefore, the projector 11 is adjusted in the installation position, the focal position, and the like so that the imaging plane 61 is positioned at a position that is plane-symmetric with the screen 21 with respect to the reflective plane-symmetric imaging element. The imaging surface 61 has the same size as the image projected on the screen 21 through the reflective plane-symmetric imaging element 41.

図12は上述した構成のスクリーン21の状態と、調光部25の光線の直線透過率と、プロジェクタ11から投射される映像光の強度(光強度)と、を示したタイミングチャートである。   FIG. 12 is a timing chart showing the state of the screen 21 configured as described above, the linear transmittance of the light beam of the light control unit 25, and the intensity (light intensity) of the image light projected from the projector 11.

図12に示したように、スクリーン21は、1映像周期内に1回散乱状態と透過状態とに変化する。つまり、透過状態と散乱状態とを所定の周期で交互に切り替えている。1映像周期とは、プロジェクタ11に入力される映像信号の1フレーム期間などであり、例えば50〜60Hz程度である。したがって、スクリーン21は、1映像周期よりも短い期間で散乱状態と透過状態との切り替えが行われる。   As shown in FIG. 12, the screen 21 changes between a scattering state and a transmission state once within one video period. That is, the transmission state and the scattering state are alternately switched at a predetermined cycle. One video cycle is one frame period of the video signal input to the projector 11 and is, for example, about 50 to 60 Hz. Therefore, the screen 21 is switched between the scattering state and the transmission state in a period shorter than one video cycle.

スクリーン21(調光部25)が散乱状態となると、調光部25の光線の直線透過率は低下する。この期間にスクリーンに入射した光は散乱されるので、映像を表示することが可能となる。したがって、プロジェクタ11は映像光をスクリーン21に投射するので映像光強度が上昇し映像が表示される。   When the screen 21 (the light control unit 25) is in a scattering state, the linear transmittance of the light beam of the light control unit 25 is lowered. Since light incident on the screen during this period is scattered, an image can be displayed. Accordingly, since the projector 11 projects the image light onto the screen 21, the image light intensity increases and an image is displayed.

スクリーン21が透過状態となると、調光部25の光線の直線透過率は上昇する。この期間にスクリーンに入射した光はそのまま透過する。したがって、プロジェクタ11は映像光をスクリーン21に投射を停止する。そのため、背景がスクリーン21越しに(スクリーン21を通して)観察することができる。   When the screen 21 is in the transmission state, the linear transmittance of the light beam of the light control unit 25 increases. Light incident on the screen during this period is transmitted as it is. Accordingly, the projector 11 stops projecting the image light on the screen 21. Therefore, the background can be observed through the screen 21 (through the screen 21).

スクリーン21には、1映像周期毎に全画面の映像を繰り返し投影しており、人間の目にはこの繰り返しは点滅として認識されないで、時間平均(積分)されることによって、スクリーン21に投影された映像と、背景とを、フリッカを感じることなく同時に観察することができる。   On the screen 21, the image of the entire screen is repeatedly projected every one image period, and this repetition is not recognized as blinking by the human eye, but is projected onto the screen 21 by time averaging (integration). The image and the background can be observed simultaneously without feeling flicker.

上述した動作を図13のフローチャートにまとめる。図13に示したフローチャートは同期制御部31で実行される。   The operations described above are summarized in the flowchart of FIG. The flowchart shown in FIG. 13 is executed by the synchronization control unit 31.

まず、ステップS1において、1映像周期の先頭を検出するための同期信号を検出してステップS2に進む。同期信号は、上述したプロジェクタ11に入力される映像信号の映像フレーム周期に同期した同期信号などを用いればよい。なお、プロジェクタ11は、初期状態として、映像光を投射していない状態に設定されている。   First, in step S1, a synchronization signal for detecting the head of one video cycle is detected, and the process proceeds to step S2. The synchronization signal may be a synchronization signal synchronized with the video frame period of the video signal input to the projector 11 described above. In addition, the projector 11 is set to the state which is not projecting image light as an initial state.

次に、ステップS2において、スクリーン21を散乱状態にするように対向電極26と制御電極27に電圧を印加してステップS3に進む。   Next, in step S2, a voltage is applied to the counter electrode 26 and the control electrode 27 so that the screen 21 is in a scattering state, and the process proceeds to step S3.

次に、ステップS3において、プロジェクタ11に映像光を投射させてステップS4に進む。即ち、プロジェクタ11に外部から入力された映像を映像光として投射させる投射制御情報を出力する。投射制御情報は、1つの信号線のハイレベルとローレベルに投射の開始と停止とが定義されている制御信号方式としてもよし、複数の信号線のハイレベルとローレベルの組み合わせから構成されるコマンド等に投射の開始と停止とが定義されているコマンド形式でもよい。また、本ステップは、図12に示した過渡状態が経過した後に行う。過渡状態の期間は、調光部25を構成する材料と印加する電圧によって予め算出可能である。   Next, in step S3, image light is projected on the projector 11, and the process proceeds to step S4. That is, the projector 11 outputs projection control information for projecting an image input from the outside as image light. The projection control information may be a control signal system in which the start and stop of projection are defined at a high level and a low level of one signal line, and is composed of a combination of a high level and a low level of a plurality of signal lines. A command format in which start and stop of projection are defined in the command or the like may be used. Further, this step is performed after the transient state shown in FIG. 12 has elapsed. The period of the transient state can be calculated in advance by the material constituting the light control unit 25 and the applied voltage.

次に、ステップS4において、予め定めた期間経過後にステップS3で行った映像の投射を停止させステップS5に進む。この映像の投射期間はスクリーン21の散乱状態の期間に応じて定められている。即ち、プロジェクタ11に映像光を投射を停止させる投射制御情報を出力する。   Next, in step S4, the projection of the video performed in step S3 is stopped after the elapse of a predetermined period, and the process proceeds to step S5. The projection period of this image is determined according to the period of the scattering state of the screen 21. That is, the projector 11 outputs projection control information for stopping the projection of the image light to the projector 11.

次に、ステップS5において、スクリーン21を透過状態にするように対向電極26と制御電極27に電圧を印加してステップS6に進む。   Next, in step S5, a voltage is applied to the counter electrode 26 and the control electrode 27 so that the screen 21 is in a transmissive state, and the process proceeds to step S6.

次に、ステップS6において、表示装置1の使用を終了するか否かを判断し、終了する場合(YESの場合)はフローチャートを終了し、終了しない場合(NOの場合)はステップS1に戻る。終了するか否かは、例えば、使用者の入力操作があったか否かで判断すればよい。   Next, in step S6, it is determined whether or not the use of the display device 1 is to be ended. If it is to be ended (in the case of YES), the flowchart is ended, and if it is not to be ended (in the case of NO), the process returns to step S1. Whether or not to end may be determined by, for example, whether or not the user has performed an input operation.

このように構成された表示装置1は、上述したように、プロジェクタ11から投射した映像光が発散光として反射型面対称結像素子41に入射する。反射型面対称結像素子41に入射した映像光は、反射型面対称結像素子41によって集束光となり、スクリーン21に向かって出射される。そして、反射型面対称結像素子41から出射した映像光は、散乱状態のスクリーン21に投射され映像が表示される。   As described above, in the display device 1 configured as described above, the image light projected from the projector 11 is incident on the reflection-type plane-symmetric imaging element 41 as divergent light. The image light that has entered the reflection-type plane-symmetric imaging element 41 becomes focused light by the reflection-type plane-symmetric imaging element 41 and is emitted toward the screen 21. Then, the image light emitted from the reflective plane-symmetric imaging element 41 is projected on the screen 21 in a scattered state, and an image is displayed.

ここで、スクリーン21における光の拡散状態が完全拡散状態にならず直線透過光が残留したとしても、スクリーン21を透過した映像光は、図1のX点で収束するような収束光となるので、観察者が非常にまぶしい輝点を観察する可能性の有る範囲がスクリーン21とX点で形成される三角形の範囲(図1の網掛け部分)となり、プロジェクタ11から直接映像光を投射する場合、つまり、映像光がその投影領域を拡大しながら投射する場合と比較して狭くなる。   Here, even if the light diffusion state on the screen 21 is not a complete diffusion state and the linearly transmitted light remains, the image light transmitted through the screen 21 becomes convergent light that converges at the point X in FIG. When the observer has a possibility of observing a very bright luminescent spot, the range of the triangle formed by the screen 21 and the X point (the shaded portion in FIG. 1) is projected directly from the projector 11. In other words, the image light becomes narrower as compared with the case of projecting while expanding the projection area.

本実施例によれば、可視光に対し透過状態と散乱状態とを切り替え可能なスクリーン21と、自らの素子面に対して収束または発散状態で入射される光束を素子面に関して対称に発散または収束状態で射出する板状の反射型面対称結像素子41と、を有している。そして、所定の結像面61で結像するよう投射された映像光の結像面61とスクリーン21とが反射型面対称結像素子41に対して面対称に配置されているので、反射型面対称結像素子41が発散状態で入射した映像光を収束状態にして射出することができるため、スクリーン21には収束光として投射される。したがって、非常にまぶしい輝点等が観察される領域を小さくすることができる。   According to the present embodiment, the screen 21 capable of switching between a transmission state and a scattering state with respect to visible light, and a light beam incident on the element surface in a convergent or divergent state diverges or converges symmetrically with respect to the element surface. A plate-like reflection type plane-symmetric imaging element 41 that emits in a state. Since the imaging surface 61 of the image light projected so as to form an image on the predetermined imaging surface 61 and the screen 21 are arranged in plane symmetry with respect to the reflective surface-symmetric imaging element 41, the reflective type Since the image light incident on the plane-symmetric imaging element 41 in a divergent state can be emitted in a convergent state, it is projected onto the screen 21 as convergent light. Therefore, it is possible to reduce a region where a very bright luminescent spot or the like is observed.

また、反射型面対称結像素子41は、直方体材45が複数接合されて構成されたミラーシート部43、44を重ねて2層積層され、シート部43の直方体材45の長手方向とシート部44の直方体材45の長手方向とが直交するように積層されているので、入射した光束は1層目と2層目の2回反射されて出射するため、発散状態で入射した光束は2回の反射により収束光に変換されて出射される。また、直方体材45を2層積層することでよいので構造が簡単であり、製造が容易となる。   The reflection-type plane-symmetric imaging element 41 includes two layers of mirror sheet portions 43 and 44 formed by joining a plurality of rectangular parallelepiped materials 45, and the longitudinal direction of the rectangular parallelepiped material 45 of the sheet portion 43 and the sheet portion are stacked. 44 are stacked so that the longitudinal direction of the rectangular parallelepiped material 45 is orthogonal, the incident light flux is reflected and emitted twice in the first and second layers. Is converted into convergent light by the reflection of the light and emitted. Moreover, since it is sufficient to laminate two layers of the rectangular parallelepiped material 45, the structure is simple and the manufacture becomes easy.

また、同期制御部31が、スクリーン21の透過状態と散乱状態とを所定の周期で交互に切り替えているので、スクリーン21の表示とスクリーン21越しの背景等の観察を交互に行うことができるため、それぞれの表示や観察を時分割で行うことができる。したがって、スクリーン21に表示された映像と背景等を実質的に同時に観察することができる。   Further, since the synchronization control unit 31 alternately switches between the transmission state and the scattering state of the screen 21 at a predetermined cycle, the display on the screen 21 and the observation of the background over the screen 21 can be performed alternately. Each display and observation can be performed in a time-sharing manner. Therefore, the image displayed on the screen 21 and the background can be observed substantially simultaneously.

また、結像面61で結像される映像とスクリーン21に投射される映像が同じ大きさ、かつ、結像面61で結像される映像とスクリーン21に投射される映像が上下反転した関係となっているので、反射型面対称結像素子41を介した場合でも、結像面で結像または焦点位置で形成される映像と反射型面対称結像素子41の位置関係を調整することで、使用者から見てスクリーン21に正しく映像が表示される。   Further, the image formed on the image formation surface 61 and the image projected on the screen 21 have the same size, and the image formed on the image formation surface 61 and the image projected on the screen 21 are vertically inverted. Therefore, even when the reflection type plane symmetric imaging element 41 is used, the positional relationship between the image formed on the imaging plane or the image formed at the focal position and the reflection type plane symmetric imaging element 41 is adjusted. Thus, the video is correctly displayed on the screen 21 as viewed from the user.

次に、本発明の第2の実施例にかかる測定装置を図14を参照して説明する。なお、前述した第1の実施例と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。   Next, a measuring apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The same parts as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

本実施例は、プロジェクタ11がレーザプロジェクタで構成されている。レーザプロジェクタは、例えば、赤青緑の3色のレーザ光源と、各光源のレーザ光を合成する光学部と、合成されたレーザ光を走査するミラーやアクチュエータ等から構成される走査機構を備え、焦点位置に設置したスクリーン等に出射されたレーザ光を走査することで直接描画するものである(レーザスキャン方式、直描方式とも呼ばれる)。   In this embodiment, the projector 11 is a laser projector. The laser projector includes, for example, a scanning mechanism including a laser light source of three colors of red, blue, and green, an optical unit that combines the laser light of each light source, a mirror and an actuator that scan the combined laser light, and the like. Direct drawing is performed by scanning laser light emitted to a screen or the like installed at a focal position (also called a laser scanning method or a direct drawing method).

また、本実施例では、第1の実施例で結像面61となっていた位置(映像光の焦点位置)に光拡散部材としてのマイクロレンズアレイ71を配置している。マイクロレンズアレイ71は、公知のように、1mm以下程度の微小な凸レンズ(または凹レンズ)を基板となる平板上に一様に隙間無く形成したものであり、入射した光を拡散することができる。即ち、マイクロレンズアレイ71とスクリーン21とが反射型面対称結像素子41に対して面対称に位置付けられている。   In the present embodiment, a microlens array 71 as a light diffusing member is disposed at the position (focal position of the image light) that is the image plane 61 in the first embodiment. As is well known, the microlens array 71 is formed by uniformly forming a minute convex lens (or concave lens) of about 1 mm or less on a flat plate serving as a substrate without a gap, and can diffuse incident light. That is, the microlens array 71 and the screen 21 are positioned symmetrically with respect to the reflection type plane-symmetric imaging element 41.

本実施例のプロジェクタ11はレーザプロジェクタであるので、第1の実施例のように、結像面61に像を形成することができない。そのため、結像面61の位置にマイクロレンズアレイ71を配置することで、当該位置に像が形成され、形成された像が拡散光(発散光)となり、反射型面対称結像素子41に入射させることができる。つまり、マイクロレンズアレイ71の位置が映像光の焦点位置となるようにプロジェクタ11は調整されている。   Since the projector 11 of the present embodiment is a laser projector, an image cannot be formed on the image plane 61 as in the first embodiment. Therefore, by arranging the microlens array 71 at the position of the imaging surface 61, an image is formed at that position, and the formed image becomes diffused light (diverged light) and enters the reflective surface-symmetric imaging element 41. Can be made. That is, the projector 11 is adjusted so that the position of the microlens array 71 becomes the focal position of the image light.

本実施例によれば、可視光に対し透過状態と散乱状態とを切り替え可能なスクリーン21と、自らの素子面に対して収束または発散状態で入射される光束を前記素子面に関して対称に発散または収束状態で射出する板状の反射型面対称結像素子41と、投射されたレーザ光からなる映像光の焦点位置に設けられたマイクロレンズアレイ71と、を有している。そして、マイクロレンズアレイ71とスクリーン21とが反射型面対称結像素子41に対して面対称に位置付けられているので、映像光がレーザ光であっても、反射型面対称結像素子41が発散状態で入射した映像光を収束状態にして射出することができるため、スクリーン21には収束光として投射される。したがって、非常にまぶしい輝点等が観察される領域を小さくすることができる。   According to the present embodiment, the screen 21 capable of switching between a transmission state and a scattering state with respect to visible light, and a light beam incident on the element surface in a convergent or divergent state diverges symmetrically with respect to the element surface. It has a plate-like reflection-type plane-symmetric imaging element 41 that emits in a converged state, and a microlens array 71 that is provided at the focal position of image light made up of projected laser light. Since the microlens array 71 and the screen 21 are positioned symmetrically with respect to the reflective plane-symmetric imaging element 41, even if the image light is laser light, the reflective plane-symmetric imaging element 41 is Since the image light incident in the divergent state can be emitted in a converged state, it is projected on the screen 21 as converged light. Therefore, it is possible to reduce a region where a very bright luminescent spot or the like is observed.

また、マイクロレンズアレイ71を配置することで、映像光はさらに拡散度合いが強くなって反射型面対称結像素子41に入射するので、視野角が拡大すると同時に、万が一輝点が観察された場合にもその明るさが従来よりも低減することができる。   In addition, by arranging the microlens array 71, the video light is further diffused and enters the reflective surface-symmetric imaging element 41, so that the viewing angle is enlarged and a bright spot is observed at the same time. In addition, the brightness can be reduced as compared with the prior art.

なお、マイクロレンズアレイ71は、上述した第2の実施例に限らず、第1の実施例に用いてもよい。その場合は、上述した結像面61に結像した映像の拡散度合いが強くなるために、視野角が拡大すると同時に、万が一輝点が観察された場合にもその明るさが従来よりも低減することができるという効果が得られる。   The microlens array 71 is not limited to the second embodiment described above, and may be used in the first embodiment. In that case, since the degree of diffusion of the image formed on the imaging surface 61 is increased, the viewing angle is increased, and at the same time, when a bright spot is observed, the brightness is reduced as compared with the conventional case. The effect that it can be obtained.

また、映像光は、図1や図14のX点で収束した後に拡大放射されるので、X点の位置に光を遮る遮光板等の遮光手段を設けてもよい。この遮光手段は、スクリーン21の上部と接続するようにして筐体51と一体に構成しても良いし、筐体51とは別体としてX点に設置するようにしてもよい。なお、X点は、反射型面対称結像素子41に対して、プロジェクタ11の投射口と面対称な位置となるので、プロジェクタ11の位置から容易に求めることができる。即ち、反射型面対称結像素子41に対して、映像光の出射口と面対称となる位置に光を遮る遮光手段が設置されていてもよい。   Further, since the image light is radiated after being converged at the point X in FIGS. 1 and 14, a light shielding means such as a light shielding plate for shielding the light may be provided at the position of the point X. This light shielding means may be integrated with the casing 51 so as to be connected to the upper portion of the screen 21, or may be installed at a point X as a separate body from the casing 51. Note that the point X is in a plane-symmetrical position with respect to the projection opening of the projector 11 with respect to the reflection-type plane-symmetric imaging element 41, and therefore can be easily obtained from the position of the projector 11. That is, a light-shielding means for blocking light may be installed at a position that is plane-symmetric with respect to the image light exit port with respect to the reflective surface-symmetric imaging element 41.

また、本発明は上記実施例に限定されるものではない。即ち、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。かかる変形によってもなお本発明の表示装置の構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。   Further, the present invention is not limited to the above embodiment. That is, those skilled in the art can implement various modifications in accordance with conventionally known knowledge without departing from the scope of the present invention. Of course, such modifications are included in the scope of the present invention as long as the configuration of the display device of the present invention is provided.

1 表示装置
21 スクリーン
31 同期制御部(制御手段)
41 反射型面対称結像素子
43 シート部(ミラーシート)
44 シート部(ミラーシート)
45 直方体材(ミラー部材)
61 結像面
71 マイクロレンズアレイ(光拡散部材)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Display apparatus 21 Screen 31 Synchronization control part (control means)
41 Reflective surface-symmetric imaging element 43 Sheet part (mirror sheet)
44 Seat (mirror sheet)
45 Cuboid material (mirror member)
61 Imaging surface 71 Micro lens array (light diffusion member)

Claims (7)

可視光に対し透過状態と散乱状態とを切り替え可能なスクリーンと、
自らの素子面に対して収束または発散状態で入射される光束を前記素子面に関して対称に発散または収束状態で射出する板状の反射型面対称結像素子と、を有し、
所定の結像面で結像するよう投射された映像光の前記結像面と前記スクリーンとが前記反射型面対称結像素子に対して面対称に位置付けられていることを特徴とする表示装置。
A screen capable of switching between a transmission state and a scattering state for visible light;
A plate-like reflection-type plane-symmetric imaging element that emits a light beam incident on the element surface in a convergent or divergent state symmetrically with respect to the element surface;
A display device characterized in that the imaging plane of the image light projected so as to form an image on a predetermined imaging plane and the screen are positioned symmetrically with respect to the reflective plane-symmetric imaging element. .
前記結像面に光拡散部材が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。   The display device according to claim 1, wherein a light diffusion member is provided on the imaging surface. 可視光に対し透過状態と散乱状態とを切り替え可能なスクリーンと、
自らの素子面に対して収束または発散状態で入射される光束を前記素子面に関して対称に発散または収束状態で射出する板状の反射型面対称結像素子と、
投射されたレーザ光からなる映像光の焦点位置に設けられた光拡散部材と、を有し、
前記光拡散部材と前記スクリーンとが前記反射型面対称結像素子に対して面対称に位置付けられていることを特徴とする表示装置。
A screen capable of switching between a transmission state and a scattering state for visible light;
A plate-like reflection-type plane-symmetric imaging element that emits a light beam incident on the element surface in a convergent or divergent state symmetrically with respect to the element surface;
A light diffusing member provided at the focal position of the image light composed of the projected laser light,
The display device, wherein the light diffusing member and the screen are positioned symmetrically with respect to the reflective surface-symmetric imaging element.
前記反射型面対称結像素子は、直方体状のミラー部材が複数接合されて構成されたミラーシートが2層積層され、該2層のうちの第1層の前記ミラー部材の長手方向と第2層の前記ミラー部材の長手方向とが直交するように積層されていることを特徴とする請求項1乃至3のうちいずれか一項に記載の表示装置。   The reflection-type plane-symmetric imaging element is formed by laminating two layers of mirror sheets formed by joining a plurality of rectangular parallelepiped mirror members, and the longitudinal direction of the mirror member of the first layer of the two layers and the second 4. The display device according to claim 1, wherein the layers are stacked so that a longitudinal direction of the mirror member is orthogonal to each other. 5. 前記スクリーンの前記透過状態と前記散乱状態とを所定の周期で交互に切り替える制御手段を有することを特徴とする請求項1乃至4のうちいずれか一項に記載の表示装置。   5. The display device according to claim 1, further comprising a control unit that alternately switches the transmission state and the scattering state of the screen at a predetermined cycle. 前記反射型面対称結像素子に対して前記映像光の出射口と面対称となる位置に、光を遮る遮光手段が設置されていることを特徴とする請求項1乃至5記載の表示装置。   6. A display device according to claim 1, wherein a light shielding means for blocking light is installed at a position which is plane-symmetric with respect to the image light exit port with respect to the reflection type plane-symmetric imaging element. 前記結像面で結像または前記焦点位置で形成される映像と前記スクリーンに投射される映像が同じ大きさ、かつ、前記結像面で結像または前記焦点位置で形成される映像と前記スクリーンに投射される映像が面対称の関係となっていることを特徴とする請求項1乃至6のうちいずれか一項に記載の表示装置。   The image formed on the imaging plane or formed at the focal position and the image projected on the screen have the same size, and the image formed on the imaging plane or formed at the focal position and the screen The display device according to claim 1, wherein an image projected on the screen has a plane-symmetrical relationship.
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