JP2019015975A - 表示制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スクリーンとプロジェクタ等の画像投射装置とが同期していない場合でも安全にスクリーンを使用することができる表示制御装置を提供する。【解決手段】同期信号取得部３１１が同期信号Ｓｓｙｎｃを取得し、同期信号判定部３１２が同期信号Ｓｓｙｎｃと共通制御信号Ｓｃｏｍとが同期しているか否かを判定する。そして、同期信号判定部３１２が同期信号Ｓｓｙｎｃと共通制御信号Ｓｃｏｍとが同期していないと判定した場合はシャッター５１が閉状態となる。【選択図】図１

Description

本発明は、映像を表示するスクリーン等の表示を制御する表示制御装置に関する。

例えばガラスのような透明体をスクリーンとしてプロジェクタ等から投射した画像をそのスクリーンに表示する表示装置は、例えば特許文献１のように既に知られている。

特許文献１には、光線透過状態と光線散乱状態とをとることができる液晶層が透明な一対の電極付基板間に挟持されてなるスクリーンと、画像を前記スクリーンに投射する画像投射装置とが備えられた画像表示装置において、光線透過状態と光線散乱状態との組みの繰り返しの最小単位よりなるフレームが所定の関係を満たすようにすることが記載されている。

特開２００４−１８４９７９号公報

特許文献１に記載されたような表示装置は、スクリーンを散乱状態とするタイミングと画像投射装置（プロジェクタ）から画像を投射するタイミングとを同期させる必要がある。同期が外れてしまうと、映像が正しく表示されないだけでなく、プロジェクタの配置によっては、観察者がプロジェクタの投射光を直視してしまう恐れがある。

また、プロジェクタとスクリーンはそれぞれ別体で構成されることが多いので、それぞれの個別に起動した場合は当然ながら同期は取れていない。

しかしながら、引用文献１にはスクリーンを散乱状態とするタイミングと画像投射装置（プロジェクタ）から画像を投射するタイミングとを、同期させることは記載されているものの、同期が外れた場合や、起動してから同期するまでのスクリーンの動作については何ら触れられていない。

そこで、本発明は、上述した問題に鑑み、例えば、スクリーンとプロジェクタ等の画像投射装置とが同期していない場合でも安全にスクリーンを使用することができる表示制御装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、光に対して透過状態と散乱状態とを切り替え可能なスクリーンの前記透過状態と前記散乱状態とを切り替えるために、所定の周期を有する制御信号に基づいて生成された電圧波形を印加する波形印加部と、前記スクリーンに投射される画像の投射周期に関する信号である画像周期信号を取得する画像周期信号取得部と、前記画像周期信号と前記制御信号とが同期しているか否かを判定する同期判定部と、前記同期判定部が前記画像周期信号と前記制御信号とが同期していないと判定した場合は、前記スクリーンに前記画像が到達しないようにする投射制限部と、を有することを特徴としている。

また、請求項９に記載の発明は、光に対して透過状態と散乱状態とを切り替え可能なスクリーンの前記透過状態と前記散乱状態とを切り替えるために、所定の周期を有する制御信号に基づいて生成された電圧波形を印加する波形印加工程と、前記スクリーンに投射される画像の投射周期に関する信号である画像周期信号を取得する画像周期信号取得工程と、前記画像周期信号と前記制御信号とが同期しているか否かを判定する同期判定工程と、前記同期判定工程が前記画像周期信号と前記制御信号とが同期していないと判定した場合は、前記スクリーンに前記画像が到達しないようにする投射制限工程と、を含むことを特徴としている。

請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の表示制御装置の制御方法を、コンピュータにより実行させることを特徴としている。

請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の表示制御装置の制御プログラムを格納したことを特徴としている。

本発明の第１の実施例にかかる表示制御装置を備えた表示装置の概略構成図である。 図１に示されたスクリーンの模式的な断面図である。 図１に示されたスクリーンの光学特性と同期して投射するプロジェクタの説明図である。 図１に示された表示装置における映像光による映像とスクリーンの背景が重なる表示状態の説明図である。 図１に示された同期制御部の機能的構成図である。 図６に示された同期信号判定部、共通制御信号取得部および駆動制御信号生成部の機能的構成図である。 図１に示された同期制御部の動作のフローチャートである。 図１に示された同期制御部内の信号波形と、印加する駆動電圧波形と、光学状態と、の関係の一例を示したタイミングチャートである。 図１に示された同期制御部内の信号波形と、印加する駆動電圧波形と、光学状態と、の関係の他の例を示したタイミングチャートである。 同期信号と共通制御信号との周期と位相を合わせる（同期させる）動作を示したタイミングチャートである。 同期信号と共通制御信号との周期と位相を合わせる（同期させる）動作を示したタイミングチャートである。 同期信号と共通制御信号との周期と位相を合わせる（同期させる）動作を示したタイミングチャートである。 同期信号と共通制御信号との周期と位相を合わせる（同期させる）動作を示したタイミングチャートである。 他の構成例にかかる表示制御装置の概略構成図である。 他の構成例にかかる表示制御装置の概略構成図である。 本発明の第２の実施例にかかる表示制御装置を備えた表示装置の概略構成図である。 図１６に示されたプロジェクタの構成図である。 本発明の第３の実施例にかかる同期制御部が制御するスクリーンの模式的な断面図である。 図１８に示された複数の制御電極の配置を示すスクリーンの模式的な正面図である。 図１８に示されたスクリーンの走査と駆動との同期制御の説明図である。 図１８に示されたスクリーンを走査するプロジェクタの説明図である。 図１８に示されたスクリーンの走査と駆動の模式的なタイミングチャートである。 コモンＤＣ方式による駆動例を示したタイミングチャートである。

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制御装置は、画像周期信号取得部がスクリーンに投射される画像の投射周期に関する信号である画像周期信号を取得し、同期判定部が画像周期信号と制御信号とが同期しているか否かを判定する。そして、投射制限部が同期判定部が画像周期信号と制御信号とが同期していないと判定した場合は、スクリーンに投射される画像が到達しないようにする。このようにすることにより、プロジェクタ等が出力する画像周期信号とスクリーンの散乱状態を制御する制御信号とが同期していない場合はスクリーンに画像が投射されないために、スクリーンとプロジェクタ等の画像投射装置とが同期していない場合でも安全にスクリーンを使用することができる。

また、投射制限部が、スクリーンに投射される画像を透過または遮断するシャッターを含んでいてもよい。このようにすることにより、例えば機械式のシャッターや液晶式のシャッターなどにより、スクリーンに画像が到達しないようにすることができる。また、このようなシャッターをプロジェクタ等の投射装置に外付けすることにより、投射装置は周知のものを用いることができる。

また、投射制限部が、画像を投射するプロジェクタから画像が投射されないように制御してスクリーンに画像が到達しないようにしてもよい。このようにすることにより、シャッター等を用いることなく、例えば直接光源の制御をしたり黒画像を挿入して光源を光らないようにしたりすることで、スクリーンに画像が到達しないようにすることができる。

また、投射制限部は、スクリーンの起動時から同期判定部が画像周期信号と制御信号とが同期していると判定するまでの期間は、スクリーンに画像が到達しないようにしてもよい。このようにすることにより、スクリーン起動時にプロジェクタ等と同期していない際にも安全にスクリーンを起動させて使用することができる。

また、投射制限部は、画像周期信号取得部が画像周期信号を取得できない場合はスクリーンに画像が到達しないようにしてもよい。このようにすることにより、プロジェクタ等から出力される画像周期信号が定期的に取得できなくなった場合は、スクリーンに画像が到達しないようにすることができる。

また、投射制限部は、スクリーンの停止指示情報を取得した場合、画像周期信号取得部が画像周期信号を取得できなくなるまでスクリーンに画像が到達しないようにしてもよい。このようにすることにより、スクリーンを停止する際に、プロジェクタ等の投射が終了するまで透過状態となったスクリーンに画像が到達することを防止できる。したがって、プロジェクタ等の投射終了前に観察者がプロジェクタ等の光を直視することがなくなる。

また、同期判定部が画像周期信号と制御信号とが同期していないと判定している期間に、画像周期信号と制御信号とを同期させる同期制御部を有してもよい。このようにすることにより、スクリーンに画像が到達していない期間に画像周期信号と制御信号とを同期させることができる。

また、同期判定部が画像周期信号と制御信号とが同期していないと判定し、投射制限部がスクリーンに画像が到達しないようにしている期間は、波形印加部がスクリーンを透過状態とするように電圧波形を印加するもよい。このようにすることにより、投射制限部がスクリーンに画像が到達しないようにしている期間は、スクリーン越しに背景を観察することができる。

また、本発明の一実施形態にかかる表示制御装置の制御方法は、画像周期信号取得工程でスクリーンに投射される画像の投射周期に関する信号である画像周期信号を取得し、同期判定工程で画像周期信号と制御信号とが同期しているか否かを判定する。そして、投射制限工程で同期判定工程が画像周期信号と制御信号とが同期していないと判定した場合は、スクリーンに投射される画像が到達しないようにする。このようにすることにより、プロジェクタ等が出力する画像周期信号とスクリーンの散乱状態を制御する制御信号とが同期していない場合はスクリーンに画像が投射されないために、スクリーンとプロジェクタ等の画像投射装置とが同期していない場合でも安全にスクリーンを使用することができる。

また、上述した表示制御装置の制御方法をコンピュータにより実行させる表示制御装置の制御プログラムとしてもよい。このようにすることにより、コンピュータを用いて、スクリーンとプロジェクタ等の画像投射装置とが同期していない場合でも安全にスクリーンを使用することができる。

また、上述した表示制御装置の制御プログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納してもよい。このようにすることにより、当該プログラムを機器に組み込む以外に単体でも流通させることができ、バージョンアップ等も容易に行える。

本発明の第１の実施例にかかる表示制御装置を備える表示装置１を図１乃至図１５を参照して説明する。表示装置１は図１に示すように、スクリーン２１と、同期制御部３１と、シャッター５１と、を備え、プロジェクタ１１が接続されている。表示装置１は、プロジェクタ１１の映像光をスクリーン２１で透過散乱する透過型プロジェクション装置である。

プロジェクタ１１は、走査周期中にスクリーン２１上で黒状態（投射光が出ない状態）を順次シフトさせる透過型あるいは反射型液晶ライトバルブなどを使用できるが、これ以外の素子を用いてもよい。また、プロジェクタ１１は、映像の走査周期においてラスター走査し、スクリーン２１の表示面に映像光（画像光）を点順次で投射するものでもよい。つまり、映像光が所定の周期で間欠的に投射される。このプロジェクタ１１では、強度変調された光ビームの照射方向を可動ミラーで反射して振るような、例えばレーザプロジェクタなどを用いることができる。このプロジェクタ１１は、映像光の照射位置がスクリーン２１上の一方向に順次走査されているものと同様に考えることができる。

プロジェクタ１１は、スクリーン２１へ映像情報（画像情報）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。映像信号には、たとえば、ＮＴＳＣ（National Television Standards Committee）方式、ＰＡＬ（Phase Alternation by Line）方式のようなアナログ方式の映像信号、ＭＰＥＧ−ＴＳ（Moving Picture Experts Group − Transport Stream）フォーマット、ＨＤＶ（High-Definition Video）フォーマットのようなデジタルフォーマットの映像信号がある。プロジェクタ１１には、動画の映像信号だけでなく、たとえばＪＰＥＧ（Joint Photographic Experts Group）のような静止画の映像信号が入力されてもよい。この場合、プロジェクタ１１は、静止画を表示するための同じ映像光で、スクリーン２１を繰り返し走査すればよい。

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ものであればよい。スクリーン２１の光学状態は、散乱する状態が映像状態であり、それよりも入射光の散乱が小さく且つ平行光線透過率が高い透明な透過状態が非映像状態である。即ち、光に対し透過状態と散乱状態とを切り替え可能となっている。

スクリーン２１は、例えば、液晶材料を用い、散乱状態と入射光の散乱が小さい透明な透過状態を変化させる調光スクリーンなどでよい。調光スクリーンには、例えば、高分子分散液晶などの液晶素子を用いたもの、透明セル内の白色粉体を移動させることで散乱状態と入射光の散乱が小さい透明な透過状態を制御する素子などを用いたものなどがある。

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板２３、２４の間に液晶を含む複合材料等を挟み込んだ光学層２５を有する。一方のガラス板２４の光学層２５側には、全面に対向電極２６が形成される。他方のガラス板２３の光学層２５側には、全面に制御電極２７が配置される。なお、電極２６、２７と光学層２５との間に、絶縁体からなる中間層を形成してもよい。

また、対向電極２６および制御電極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。光学層２５は、制御電極２７と対向電極２６との間に配置される。また、対向電極２６および制御電極２７は、少なくともいずれか一方が、入射光の一部を透過させるハーフミラーとなるような電極として構成されていてもよい。

スクリーン２１は、第１の電極としての対向電極２６と第２の電極としての制御電極２７との間に電位差を生じるように電圧が印加される。光学層２５内の光学状態は、対向電極２６と制御電極２７の印加電圧により変化する。

スクリーン２１は、電位差を生じるように電圧が印加された際の状態によりリバースモードとノーマルモードに分類される。リバースモードで動作するスクリーン２１は、電圧を印加していない通常状態において、スクリーン２１が透明な透過状態となる。電圧を印加すると、印加電圧に応じた平行光線の散乱率の散乱状態となる。ノーマルモードで動作するスクリーンでは、電圧を印加していない通常状態において、スクリーンが散乱状態となる。電圧を印加すると、印加電圧に応じた平行光線透過率の透明な透過状態となる。そして、スクリーン２１の光学状態は、所定の散乱状態が映像状態に対応し、それよりも平行光線透過率が高い透明な透過状態が非映像状態に対応する。なお、本実施例では、リバースモードで説明するが、ノーマルモードでも適用できる。

本発明の第１の実施例にかかる表示制御部としての同期制御部３１は、映像（画像）が光として投射されるスクリーン２１を、投射された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。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とシャッター５１とに接続される。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の光学状態およびシャッター５１の動作を制御する。

次に、本実施例にかかる表示装置１において、スクリーン２１の光学特性と同期して投射するプロジェクタ１１の投射方式を、図３を参照して説明する。図３は、プロジェクタ１１がインターバルを空けて映像光を投射する方式の説明図である。この場合、スクリーン２１には、図３（Ｂ）に示すように、走査周期の一部において短期的に映像光が投射される。スクリーン２１は、図３（Ｃ）に示すように、該一部の期間において散乱状態とすればよい。

そして、該一部以外の期間において、スクリーン２１の平行光線透過率を高くするようにスクリーン２１の光学状態を制御すると、走査周期おいて、映像の輝度低下を招くことなく、スクリーン２１のシースルー特性が得られる。定常的に映像光を投射する場合に比べ、同一輝度を得るには、１走査周期に対する散乱状態の時間程度のデューティ（図中ｄｕｔｙ：ａ）の概ね逆数倍の強さの投影光が必要となる。従って高いシースルー特性を得るには、強力なパルス発光の投射光出力が必要である。

なお、図３（Ｂ）に示した映像光の投射期間はプロジェクタ１１自体の光源の発光期間としてもよいし、シャッター５１が映像光を透過させる期間としてもよい。

このようにプロジェクタ１１とスクリーン２１とシャッター５１とを制御することで、スクリーン２１は、その背面の物体を認識しうる透明さを有しつつ、常時散乱状態とした場合と同等の明るさで映像光を散乱して透過できる。つまり、背景物体を認識することが可能なシースルー性と、映像の高い視認性とを両立することが可能となる。

このプロジェクタ１１とスクリーン２１とシャッター５１との同期制御のための切り替えタイミングの情報は、プロジェクタ１１が出力する垂直同期信号等の画像周期信号に基づいて、同期制御部３１からスクリーン２１とシャッター５１へ送出される。なお、プロジェクタ１１およびスクリーン２１並びにシャッター５１と同期制御部３１をマイクロ波、赤外線などの電磁波を用いたワイヤレス通信可能とし、これらの同期を得るための情報を無線信号により授受してもよい。

表示装置１では、たとえば図１の設置環境下では、図４に示したように画像を視認できる。図４は、映像光による映像とスクリーン２１の背景とが重なる表示状態の説明図である。図４では、スクリーン２１の右側に映像光による人物４１の像が映り、左側に、スクリーン２１の向こう側にある背景としての樹木４２を見ることができる。

次に、図５に同期制御部３１の機能的構成を示す。同期制御部３１は、同期信号取得部３１１と、同期信号判定部３１２と、共通制御信号取得部３１３と、スクリーン制御信号生成部３１４と、を備えている。

画像周期信号取得部としての同期信号取得部３１１は、プロジェクタ１１から出力される画像周期信号を取得する。本実施例では、プロジェクタ１１が投射する映像の垂直同期信号を画像周期信号として説明する（以下の説明では単に同期信号とする）。即ち、垂直同期信号がスクリーン２１に投射される画像の投射周期に関する信号に相当する。そして、同期信号取得部３１１は、同期信号（垂直同期信号）Ｓｓｙｎｃから、その１周期の値である同期信号周期Ｔｓｙｎｃを算出する。そして、同期信号取得部３１１は、図６に示すように、自身が取得した同期信号（垂直同期信号）Ｓｓｙｎｃ、同期信号周期Ｔｓｙｎｃを同期信号判定部３１２に出力する。

同期判定部としての同期信号判定部３１２は、図６に示すように構成されている。同期信号判定部３１２は、同期信号検出部３１２ａと、周期情報設定部３１２ｂと、周期ずれ検出および調整部３１２ｃと、遅延情報設定部３１２ｄと、位相ずれ検出および調整部３１２ｅと、同期判定部３１２ｆとを備えている。

同期信号検出部３１２ａは、同期信号取得部３１１が出力した同期信号Ｓｓｙｎｃと共通制御信号取得部３１３から出力される共通制御信号Ｓｃｏｍの周期Ｔｃｏｍとに基づいて、当該同期信号Ｓｓｙｎｃを検出し検出信号を同期信号判定部に出力する。これは、同期信号Ｓｓｙｎｃが１周期毎に検出されるべきパルス波形が有るか否かを検出している（同期信号Ｓｓｙｎｃの波形については図８等を参照）。例えばＳｃｏｍの１周期またはｎ周期期間同期信号Ｓｓｙｎｃが検出されない場合は検出されないとする。

周期情報設定部３１２ｂは、同期信号取得部３１１が出力した同期信号周期Ｔｓｙｎｃを設定する。

周期ずれ検出および調整部３１２ｃは、周期情報設定部３１２ｂに設定された同期信号周期Ｔｓｙｎｃと共通制御信号取得部３１３から出力される共通制御信号Ｓｃｏｍの周期Ｔｃｏｍとに基づいて同期信号Ｓｓｙｎｃと共通制御信号Ｓｃｏｍとの周期のずれ量を検出する。そして、そのずれ量に基づいて周期Ｔｃｏｍの値を調整する。

遅延情報設定部３１２ｄは、同期信号Ｓｓｙｎｃと共通制御信号Ｓｃｏｍとの遅延時間（位相差）を算出して位相差Ｄｓｙｎｃとして設定する。

位相ずれ検出および調整部３１２ｅは、遅延情報設定部３１２ｄに設定された位相差Ｄｓｙｎｃと共通制御信号取得部３１３から出力される共通制御信号Ｓｃｏｍの周期Ｔｃｏｍとに基づいて共通制御信号Ｓｃｏｍの位相を検出する。そして、そのずれ量に基づいて位相を調整する。

同期判定部３１２ｆは、周期ずれ検出および調整部３１２ｃと位相ずれ検出および調整部３１２ｅとの結果に基づいて同期信号Ｓｓｙｎｃと共通制御信号Ｓｃｏｍとが同期しているか否かを判定する。また、同期信号検出部３１２ａの検出結果に基づいて同期信号Ｓｓｙｎｃが検出できたか否かも判定する。これらの判定結果は判定信号として出力される。また、この判定結果に基づいてシャッター５１にシャッター制御信号を出力する。

共通制御信号取得部３１３は、周期情報設定部３１３ａと、共通制御信号生成部３１３ｂと、を備えている。

周期情報設定部３１３ａは、共通制御信号Ｓｃｏｍの周期の初期値が設定されている。また、周期情報設定部３１３ａは、複数のスクリーン２１を同時に使用する際において自身がスレーブ側と設定された場合は、マスタ側となる他のスクリーン２１を制御する同期制御部３１から出力された共通制御信号Ｓｃｏｍを取得する。即ち、同期信号Ｓｃｏｍは内部で生成して取得してもよいし、外部から入力されることで取得してもよい。

共通制御信号生成部３１３ｂは、例えばスクリーン２１の対向電極２６に印加する電圧波形の基となる信号である共通制御信号Ｓｃｏｍを生成する。共通制御信号Ｓｃｏｍは、周期情報設定部３１３ａに設定された周期を初期値とする波形であり、同期信号判定部３１２の出力に基づいて周期及び位相が調整される。即ち、共通制御信号Ｓｃｏｍが、所定の周期を有する制御信号に相当する。

スクリーン制御部としてのスクリーン制御信号生成部３１４は、シースルー制御判定部３１４ａ２と、遅延情報設定部３１４ｂと、立ち上げ信号生成部３１４ｃと、駆動制御信号生成部３１４ｄと、ドライバ３１４ｆ、３１４ｇと、投射期間情報設定部３１４ｈと、を備えている。

シースルー制御判定部３１４ａ２は、同期判定部３１２ｆの判定信号に基づいて、スクリーン２１をシースルー動作（散乱状態と透過状態とを交互に切り替える）させるか否かを判断する。シースルー制御判定部３１４ａ２は、判定信号が同期していることを示す場合はシースルー動作させ、判定信号が同期していないことをまたは同期信号Ｓｓｙｎｃが検出できないことを示す場合はスクリーン２１を透過状態または散乱状態に固定するように遅延情報設定部３１４ｂに指示をする。

遅延情報設定部３１４ｂは、立ち上げ信号生成部３１４ｃで生成される立ち上げ信号Ｓｕｐおよび駆動制御信号生成部３１４ｄで生成される駆動制御信号Ｓｄｒｖの遅延時間を設定する。立ち上げ信号Ｓｕｐの遅延時間αｕｐは、スクリーン２１の光学層２５を形成する材料の特性や周囲温度あるいは電極に印加する電圧等により変化する。但し、周囲温度を一定とし、電極に印加する電圧波形を予め定めれば、立ち上り期間αｕｐは予め算出することができる。また、温度変化に対する立ち上り期間αｕｐの変化率等をテーブル等に設定することで、温度変化に対応して立ち上り期間αｕｐを遅延情報設定部３１４ｂに反映させることができる。

駆動制御信号Ｓｄｒｖの遅延時間αｄｒｖは、スクリーン２１を散乱状態にする期間を示し、初期値が設定されているものの、適宜変更することが可能な可変値である。シースルー制御判定部３１４ａ２がスクリーン２１をシースルー動作させると判定した場合は、利用者等が設定した透過率となるような遅延時間αｄｒｖを設定することで、散乱状態と透過状態とに交互に切り替わるようにする。シースルー制御判定部３１４ａ２がスクリーン２１をシースルー動作させないと判定した場合は、スクリーン２１を透過状態または散乱状態に固定する（本実施例では透過状態に固定する）。スクリーン２１を透過状態とする場合は、遅延時間αｄｒｖは“０”に設定される。散乱状態とする場合は、遅延時間αｄｒｖは、共通制御信号Ｓｃｏｍの半周期の期間Ｔｃｏｍと、遅延時間αｕｐと、投射期間αｐｊと、に基づいて算出されるスクリーン２１が常時散乱状態となるような期間に設定される。

立ち上げ信号生成部３１４ｃは、共通制御信号Ｓｃｏｍを遅延時間αｕｐ分遅延させて立ち上げ信号Ｓｕｐを生成する。

駆動制御信号生成部３１４ｄは、立ち上げ信号Ｓｕｐを投射期間αｐｊ＋遅延時間αｄｒｖ分遅延させて駆動制御信号Ｓｄｒｖを生成する。常時散乱状態とする場合は共通制御信号Ｓｃｏｍの半周期の期間Ｔｃｏｍ−遅延時間αｕｐの値を遅延時間αｄｒｖとしてもよい。

駆動電圧回路３１４ｅは、ドライバ３１４ｆ、３１４ｇから対向電極２６および制御電極２７に印加するための駆動電圧を発生する回路である。

波形印加部としてのドライバ３１４ｆは、対向電極２６側に接続されて駆動電圧回路３１４ｅから供給される駆動電圧を出力するドライバ回路である。ドライバ３１４ｆは、共通制御信号Ｓｃｏｍに基づいて駆動電圧を出力する。ドライバ３１４ｇは、制御電極２７側に接続されて駆動電圧回路３１４ｅから供給される駆動電圧を出力するドライバ回路である。ドライバ３１４ｇは、駆動制御信号Ｓｄｒｖに基づいて駆動電圧を出力する。即ち、ドライバ３１４ｆ、３１４ｇは、スクリーン２１の透過状態と散乱状態とを切り替えるために、共通制御信号Ｓｃｏｍに基づいて生成された電圧波形を印加している。

投射期間情報設定部３１４ｈは、プロジェクタ１１の仕様等からプロジェクタ１１が映像光を投射する期間である投射期間αｐｊが設定される。

スクリーン制御信号生成部３１４は、同期判定部３１２ｆが同期信号Ｓｓｙｎｃと共通制御信号Ｓｃｏｍとが同期していないと判定した場合は、シースルー制御判定部３１４ａ２がスクリーン２１を透過状態に固定するように遅延情報設定部３１４ｂに指示する。そして、遅延情報設定部３１４ｂに設定された遅延情報に基づいて駆動制御信号生成部３１４ｄが駆動制御信号Ｓｄｒｖを生成してスクリーン２１を透過状態とするような電圧波形をドライバ３１４ｇが印加する。なお、同期信号Ｓｓｙｎｃと共通制御信号Ｓｃｏｍとが同期していないと判定した場合にスクリーン２１を透過状態としても、後述するように、シャッター５１を閉状態とするので、プロジェクタ１１が投射する映像光はスクリーン２１に到達することはない。

投射制限部としてのシャッター５１は、例えば、一部分が透明な黒色円板を回転させる光チョッパー式などで構成された機械式シャッターとその円盤を回転させる駆動装置等を含み、機械式シャッターの部分がプロジェクタ１１の映像光が投射されるレンズ等の前面に設けられている。シャッター５１は、プロジェクタ１１とスクリーン２１の間に配置され、同期制御部３１により開閉（透明部分か黒色部分か）制御されることによってプロジェクタ１１が投射する映像光の透過または遮断の制御を行う。なお、シャッター５１は、光チョッパー式に限らず、例えば、１枚ないし複数枚のシャッター羽根により光路を開閉する方式など、開閉制御されることによって映像光の透過または遮断が制御できるものであれば他の方式の機械式シャッターでもよい。勿論シャッター５１はプロジェクタ１１内に組み込んでもよい。なお、以下の説明において、シャッター５１が開状態とは映像光が透過する状態、シャッター５１が閉状態とは映像光を遮断する状態とする。

また、シャッター５１は、機械式シャッターに限らず、周知の液晶式シャッターによるものであってもよい。液晶式シャッターとすることで、モータ等の駆動装置が不要となり、設置スペースの縮小や耐久性・安全性などが高めることができる。なお、シャッター５１は、プロジェクタ１１の近くに配置するに限らずプロジェクタ１１から投射される映像光の光路上であって、映像光を遮断することができれば配置位置は限定されない。なお、シャッター５１が行う映像光の遮断とは、完全に映像光を遮ることに限らず、観察者が眩しいと感じない程度に減光する場合も含む。

次に、上述した構成の同期制御部３１における同期信号Ｓｓｙｎｃと共通制御信号Ｓｃｏｍとを同期させる動作について図７のフローチャートを参照して説明する。

まず、ステップＳ２１において、スクリーン２１の起動を開始する。次に、ステップＳ２２において、同期信号Ｓｓｙｎｃの有無を判断し、同期信号Ｓｓｙｎｃが無い場合（ＮＯの場合）はステップＳ２３に進んでシャッター５１を閉状態にして映像光を遮断させる。即ち、同期判定部３１２ｆから出力される判定信号が、同期信号Ｓｓｙｎｃが無い（検出できない）ことを示している場合は、シャッター５１を閉状態（映像光を遮断させる）とすることを示すシャッター制御信号を当該同期判定部３１２ｆから出力する。

一方、同期信号Ｓｓｙｎｃが有る場合（ＹＥＳの場合）はステップＳ２４に進んで同期信号Ｓｓｙｎｃと共通制御信号Ｓｃｏｍとの同期のずれ（周期または位相のずれ）を判定し、同期のずれがある場合（ＹＥＳの場合）はステップＳ２３に進み、同期のずれが無い場合（ＮＯの場合）はステップＳ２５に進む。即ち、同期判定部３１２ｆから出力される判定信号が、同期していないことを示している場合は、シャッター５１を閉状態（映像光を透過させる）とすることを示すシャッター制御信号を当該同期判定部３１２ｆから出力する。また、判定信号が、同期していることを示している場合は、ステップＳ２５において、共通制御信号取得部３１３から出力される共通制御信号Ｓｃｏｍに基づいて駆動制御信号Ｓｄｒｖをスクリーン制御信号生成部３１４で生成しスクリーンを散乱状態と透過状態に制御する（シースルー動作させる）。この場合シャッター５１は開状態に制御される。なお、シースルー動作時の遅延時間αｄｒｖは、予め設定された値である。

即ち、ステップＳ２２が画像周期信号取得工程、ステップＳ２２、Ｓ２４が同期判定工程、ステップＳ２３、Ｓ２５が投射制限工程として機能する。また、ステップＳ２５が波形印加工程として機能する。

ここで、上述した同期信号Ｓｓｙｎｃ、投射信号Ｓｐｊ、共通制御信号Ｓｃｏｍ、駆動制御信号Ｓｄｒｖと、共通制御信号Ｓｃｏｍに基づいてドライバ３１４ｆから出力する駆動電圧である共通駆動電圧出力Ｖｃｏｍと、駆動制御信号Ｓｄｒｖに基づいてドライバ３１４ｇから出力する駆動電圧である選択駆動電圧出力Ｖｄｒｖと、光学層２５に印加される電圧波形を示したスクリーン駆動電圧と、スクリーンの散乱または透過状態を示したスクリーン散乱透過状態と、の関係について図８に示したタイミングチャートを参照して説明する。なお、図８は同期信号Ｓｓｙｎｃと共通制御信号Ｓｃｏｍとが同期している場合の波形である。

また、図８において同期信号Ｓｓｙｎｃ、投射信号Ｓｐｊ、共通制御信号Ｓｃｏｍ、駆動制御信号Ｓｄｒｖは横軸は時間、縦軸はＨｉｇｈレベルまたはＬｏｗレベルである。共通駆動電圧出力Ｖｃｏｍ、選択駆動電圧出力Ｖｄｒｖ、スクリーン駆動電圧は横軸は時間、縦軸は電圧である。スクリーン２１散乱透過状態はスクリーン２１（光学層２５）の光学状態であり横軸は時間、縦軸は散乱または透過である。

図８において、同期信号Ｓｓｙｎｃには、周期Ｔｓｙｎｃの矩形波が入力されている。また、投射信号Ｓｐｊは、プロジェクタ１１がスクリーン２１に対して映像光を投射する投射期間αｐｊを示す信号であり、同期信号Ｓｓｙｎｃから遅延時間Ｄｉ分遅延している。投射信号Ｓｐｊの投影期間αｐｊや遅延時間Ｄｉは、プロジェクタ１１の仕様や設定等によって予め定まる値である（投射期間αｐｊは投射期間情報設定部３１４ｈに設定されている、遅延時間Ｄｉはその仕様等に基づいて立ち上り期間αｕｐに反映可能である）。共通制御信号Ｓｃｏｍは、周期が２Ｔｃｏｍの矩形波である。但し、図８では同期信号Ｓｓｙｎｃと共通制御信号Ｓｃｏｍとが同期しているのでＴｓｙｎｃ＝Ｔｃｏｍである。また、共通制御信号Ｓｃｏｍの立ち上りに同期してスクリーン２１は透過状態から散乱状態への切り替えを開始する。即ち、共通制御信号Ｓｃｏｍが立上ることで、スクリーン２１の電極間に電位差が生じ、光学層２５が散乱状態に切り替わる。

駆動制御信号Ｓｄｒｖは、共通制御信号Ｓｃｏｍと同じ周期の矩形波である。駆動制御信号Ｓｄｒｖは、立ち上り期間αｕｐ、プロジェクタ投射期間αｐｊ、スクリーン散乱期間αｄｒｖの各値を加算した期間だけ共通制御信号Ｓｃｏｍを遅延させた（位相をずらした）信号である。また、この加算値は共通制御信号Ｓｃｏｍの半周期の期間Ｔｃｏｍ以下であることが好ましい。

共通駆動電圧出力Ｖｃｏｍは、本実施例では、共通制御信号Ｓｃｏｍと同じ波形であって、共通制御信号ＳｃｏｍがＨｉｇｈの期間は電圧Ｖ１となり、Ｌｏｗの期間は０ボルトとなる。選択駆動電圧出力Ｖｄｒｖは、本実施例では、駆動制御信号Ｓｄｒｖと同じ波形であって、駆動制御信号ＳｄｒｖがＨｉｇｈの期間は電圧Ｖ１となり、Ｌｏｗの期間は０ボルトとなる。

スクリーン駆動電圧は、光学層２５に印加される電圧波形を示したものである。つまり、スクリーン２１の対向電極２６に共通駆動電圧出力Ｖｃｏｍを正電圧として印加し、制御電極２７に選択駆動電圧出力Ｖｄｒｖを負電圧として印加した状態、即ち、共通駆動電圧出力Ｖｃｏｍ−選択駆動電圧出力Ｖｄｒｖを示している。この図８に示したスクリーン駆動電圧波形は、２映像周期を１周期とするフレーム反転方式となっている。即ち、１Ｔｓｙｎｃごとに交互に正電圧と負電圧が印加される交流電圧駆動となっている。

スクリーン散乱状態は、対向電極２６と制御電極２７の電位差（スクリーン駆動電圧の絶対値）がＶ１である場合に、電圧が印加された状態として散乱状態となる。スクリーン２１は、スクリーン駆動電圧としてＶ１が印加されると、立ち上り期間αｕｐを経て散乱状態がピークとなり、Ｖ１の印加がなされなくなると、所定期間を経て透過状態となる。

スクリーン２１の散乱期間は、シースルー動作させる場合は図８から明らかなように、αｕｐ＋αｐｊ＋αｄｒｖの期間と等しい。即ち、スクリーン２１の立ち上り期間αｕｐとスクリーン２１に映像光が投射される期間である投射期間αｐｊに加えてスクリーン散乱期間αｄｒｖを設定することで、スクリーン散乱期間αｄｒｖを加減することで散乱期間を変化させることが可能となっている。このスクリーン散乱期間αｄｒｖは同期制御部３１に設定される値であり、図６に示したスクリーン制御信号生成部３１４に設定値が反映される。

また、上述したように、スクリーン２１は立ち上り期間αｕｐを経過後に散乱状態がピークとなるため、立ち上り期間αｕｐを経過後にプロジェクタ１１からの映像光が投射されることが望ましい。したがって、同期信号Ｓｓｙｎｃは共通制御信号Ｓｃｏｍの変化点よりも立ち上り期間αｕｐ後に立ち上る（投射期間αｐｊが位置する）ような位相関係とすることが好ましい。

投影信号Ｓｐｊは同期信号Ｓｓｙｎｃから遅延時間Ｄｉ経過後に出力（発生）する。即ち、プロジェクタ１１は、同期信号Ｓｓｙｎｃから遅延時間Ｄｉ経過後に映像光を投影期間αｐｊの間投射する。そのため、スクリーン２１では、映像光を散乱して表示するために、投影信号Ｓｐｊと散乱状態とを同期させる必要があるので、投影信号Ｓｐｊの立ち上り（先頭）よりも立ち上り期間αｕｐ前に散乱状態に移行を開始する必要がある。したがって、共通制御信号Ｓｃｏｍは、投射信号Ｓｐｊの立ち上りよりも立ち上り期間αｕｐ前に立ち上る。ゆえに、共通制御信号Ｓｃｏｍと同期信号Ｓｓｙｎｃとの位相差Ｄｓｙｎｃは、αｕｐ−Ｄｉとなる。なお、共通制御信号Ｓｃｏｍと同期信号Ｓｓｙｎｃとの位相差Ｄｓｙｎｃは、共通制御信号Ｓｃｏｍの変化点と同期信号Ｓｓｙｎｃの先頭との位相差である。

この立ち上り期間αｕｐは、スクリーンの光学層２５を形成する材料の特性や周囲温度あるいは電極に印加する電圧等により変化する。但し、周囲温度を一定とし、電極に印加する電圧波形を予め定めれば、立ち上り期間αｕｐは予め算出することができる。また、温度変化に対する立ち上り期間αｕｐの変化率等をテーブル等に設定することで、温度変化に対応して立ち上り期間αｕｐを同期信号判定部３１２に反映させることができる。

なお、本実施例において位相を合わせるとは、同期信号Ｓｓｙｎｃの先頭と共通制御信号Ｓｃｏｍの変化点のタイミングを一致させることではなく、例えば図８に示した立ち上り期間αｕｐ後に同期信号Ｓｓｙｎｃが立ち上がるような（つまり映像光が投射される）位相関係にすることなどの特定の位相関係に合わせることである。

図９に、立ち上り期間αｕｐ＜遅延時間Ｄｉの場合の波形を示す。図９は、αｕｐ＜Ｄｉであるので、同期信号Ｔｓｙｎｃの検出後に共通制御信号Ｓｃｏｍが変化する。したがって、この場合の位相差ＤｓｙｎｃはＴｃｏｍ＋αｕｐ−Ｄｉとなる。このような位相関係の場合でも本実施例を適用することができる。つまり、このように位相を合わせる場合もある。

次に、本実施例における同期信号Ｓｓｙｎｃと共通制御信号Ｓｃｏｍとの周期と位相を合わせる（同期させる）動作について図１０乃至図１３に示したタイミングチャートを参照して説明する。なお、図１０乃至図１３は、電源投入直後から同期させるまでのタイミングチャートであり、図１０、図１１、図１２、図１３の順に時間が経過していくものである。

同期信号Ｓｓｙｎｃは、図１０乃至図１３において、周期がＴｓｙｎｃとなっている（図１０の期間中に周期Ｔｓｙｎｃを同期信号取得部３１１で算出している）。共通制御信号Ｓｃｏｍは、図１０においては、その半周期の期間Ｔｃｏｍ（０）は同期信号Ｓｓｙｎｃの周期Ｔｓｙｎｃと異なる値となっている（Ｔｓｙｎｃ≠Ｔｃｏｍ（０））。シャッター制御信号Ｓｓｈｕｔは、同期判定部３１２ｆがシャッター５１に出力する信号である。上述したように、電源投入直後であって同期信号Ｓｓｙｎｃの周期Ｔｓｙｎｃと異なるので同期判定部３１２ｆは同期していないと判定しているため、シャッター制御信号Ｓｓｈｕｔは、シャッター５１を閉状態とすべくＬｏｗレベルとなる（図１０のシャッターの波形も参照）。即ち、シャッター５１は、同期判定部３１２ｆが同期信号Ｓｓｙｎｃと共通制御信号Ｓｃｏｍとが同期していないと判定した場合は、スクリーン２１に映像光が到達しないようにする。

立ち上げ信号Ｓｕｐは、図１０においては、シャッター制御信号ＳｓｈｕｔがＬｏｗレベルである（同期判定部３１２ｆが同期していないと判定している）ので、遅延時間αｕｐ分の遅延をさせずに共通制御信号Ｓｃｏｍと同相の波形が出力される。駆動制御信号Ｓｄｒｖは、図１０においては、シースルー制御判定信号ＳｓｈｕｔがＬｏｗレベルであるので、常時透過状態とするように、遅延時間αｄｒｖが“０”に設定されて共通制御信号Ｓｃｏｍと同相の波形が出力される。

共通駆動信号出力Ｖｃｏｍは、図８で説明したように、共通駆動信号Ｓｃｏｍと同じ波形である。選択駆動電圧波形Ｖｄｒｖは、図８で説明したように、駆動制御信号Ｓｄｒｖと同じ波形である。スクリーン駆動電圧は、図８で説明したように、共通駆動電圧出力Ｖｃｏｍ−選択駆動電圧出力Ｖｄｒｖを示しており、図１０では０ボルト一定となる。したがって、スクリーン散乱透過状態は常時光学層２５に電位差が印加させず、常時透過状態となる。

次に、図１１において、図１０の期間で算出された同期信号Ｓｓｙｎｃの周期Ｔｓｙｎｃに共通制御信号Ｓｃｏｍの周期Ｔｃｏｍ（１）を合わせる（Ｔｃｏｍ（１）＝Ｔｓｙｎｃ）。そして、同期信号Ｓｓｙｎｃと共通制御信号Ｓｃｏｍとのずれ量（位相差）Ｄｓｙｎｃを確認する（検出する）。図１１においても、同期信号Ｓｓｙｎｃと共通制御信号Ｓｃｏｍとは同期していないので、シャッター制御信号ＳｓｈｕｔはＬｏｗレベルのままであり、したがって、スクリーン２１は常時透過状態であり、シャッター５１は閉状態となっている。

次に、図１２において、同期信号Ｓｓｙｎｃと共通制御信号Ｓｃｏｍとの位相を合わせるべく、共通制御信号Ｓｃｏｍの半周期の期間Ｔｃｏｍ（２）を以下の（１）式により算出される値として調整する。なお、この（１）式は周期ずれ検出および調整部３１２ｃと位相ずれ検出および調整部３１２ｅにおいて演算される。この期間もスクリーン２１は常時透過状態であり、シャッター５１は閉状態となっている。
Ｔｃｏｍ（２）＝（（Ｄｓｙｎｃ−（αｕｐ−Ｄｉ））／２）＋Ｔｃｏｍ（１）・・・（１）
なお、上式で「／」は除算を示す。

ここで、上記（１）式を説明する。図１１〜図１３から明らかなように、Ｔｃｏｍ（３）の段階にて同期信号Ｓｓｙｎｃとの位相差Ｄｓｙｎｃが遅延時間αｕｐとなるためには、Ｔｃｏｍ（２）は以下の式となる必要がある。
Ｄｓｙｎｃ（２）＋２Ｔｓｙｎｃ−（αｕｐ−Ｄｉ）＝ ２Ｔｃｏｍ（２）・・・（２）

（２）式のＴｓｙｎｃは Ｔｃｏｍ（１）と同一なので、
（Ｄｓｙｎｃ（２）−（αｕｐ−Ｄｉ））／２＋Ｔｃｏｍ（１）＝Ｔｃｏｍ（２）・・・（３）

そして、図１３において、図１２による調整によって同期信号Ｓｓｙｎｃと共通制御信号Ｓｃｏｍとの位相および周期が合う（同期する）。したがって、シャッター制御信号ＳｓｈｕｔはＨｉｇｈレベルとなり、シャッター５１が開状態となって、遅延時間αｕｐ、αｄｒｖは、本来設定されていた値となる。そのため、スクリーン駆動電圧は、本来散乱状態とすべき期間のみ散乱状態となるように電圧が印加され、スクリーン２１は、スクリーン散乱透過状態に示したように、プロジェクタ１１からの映像光の投射に合わせて散乱状態と透過状態と交互を変化させる（シースルー動作する）。

図１０〜図１２に示したように、同期信号判定部３１２は、スクリーン２１の起動時から同期信号Ｓｓｙｎｃと共通制御信号とが同期していると判定するまでの間は、シャッター５１を閉状態とするように制御している。

また、図１０〜図１３に示したように、周期ずれ検出および調整部３１２ｃと位相ずれ検出および調整部３１２ｅとは、同期判定部３１２ｆが同期信号Ｓｓｙｎｃと共通制御信号Ｓｃｏｍとが同期していないと判定している間に、同期信号Ｓｓｙｎｃと共通制御信号Ｓｃｏｍとを同期させる同期制御部として機能している。

本実施例によれば、同期信号取得部３１１が同期信号Ｓｓｙｎｃを取得し、同期信号判定部３１２が同期信号Ｓｓｙｎｃと共通制御信号Ｓｃｏｍとが同期しているか否かを判定する。そして、同期信号判定部３１２が同期信号Ｓｓｙｎｃと共通制御信号Ｓｃｏｍとが同期していないと判定した場合はシャッター５１が閉状態となる。このようにすることにより、プロジェクタ１１が出力する同期信号Ｓｓｙｎｃと共通制御信号Ｓｃｏｍとが同期していない場合はスクリーン２１に映像光が到達しないために、スクリーン２１とプロジェクタ１１とが同期していない場合でも安全にスクリーン２１を使用することができる。

また、シャッター５１を閉じることで映像光を到達しないようにしているので、シャッター５１をプロジェクタ１１に外付けすることにより、プロジェクタ１１は周知のものを用いることができる。

また、シャッター５１は、スクリーン２１の起動時から同期信号判定部３１２が同期信号Ｓｓｙｎｃと共通制御信号Ｓｃｏｍとが同期していると判定するまでの期間は、閉状態としているので、スクリーン２１の起動時にプロジェクタ１１と同期していない際にも安全にスクリーン２１を起動させて使用することができる。

また、同期信号判定部３１２が同期信号Ｓｓｙｎｃと共通制御信号Ｓｃｏｍとが同期していないと判定している期間に、駆動制御信号生成部が同期信号Ｓｓｙｎｃと共通制御信号Ｓｃｏｍとを同期させているので、同期信号Ｓｓｙｎｃと共通制御信号とが同期していないでスクリーン２１が散乱状態の間に同期させることができる。これは、図８乃至図１３に示したように、投射期間αｐｊとスクリーン２１の散乱状態の期間とを同期させていることでもある。

また、同期信号判定部３１２が同期信号Ｓｓｙｎｃと共通制御信号Ｓｃｏｍとが同期していないと判定し、シャッター５１が閉状態の期間は、スクリーン２１を透過状態とするように電圧波形を印加しているので、同期させている期間はスクリーン２１越しに背景を観察することができる。したがって、観察者にスクリーン２１を意識させないようにできる。

また、スクリーン制御信号生成部３１４は、同期信号判定部３１２が同期信号Ｓｓｙｎｃと共通制御信号Ｓｃｏｍとが同期していると判定している期間は、スクリーン２１を透過状態と散乱状態とに交互に切り替わるようにドライバ３１４ｆ、３１４ｇを制御してもよい。このようにすることにより、スクリーン２１に投射されている画像と、スクリーン２１越しに観察できる背景とを同時に観察することができる。

また、同期判定部３１２ｆは、同期信号Ｓｓｙｎｃが検出できない場合も、シャッター５１を閉状態にしている。即ち、同期信号取得部３１１が同期信号Ｓｓｙｎｃを取得できない場合はスクリーン２１を散乱状態とするように制御している。このようにすることにより、プロジェクタ１１から出力される同期信号Ｓｓｙｎｃが定期的に取得できなくなった場合は、スクリーン２１を散乱状態として投射される画像等の光がスクリーン２１を投射しないようにすることができる。

なお、同期判定部３１２ｆは、例えば電源スイッチの操作等スクリーン２１の停止指示情報を同期制御部３１の不図時の操作部等またはスクリーン２１から取得した場合、プロジェクタ１１から同期信号Ｓｓｙｎｃが取得できなくなるまで、シャッター５１を閉状態としてもよい。このようにすることにより、スクリーン２１を停止する際に、プロジェクタ１１の投射が終了するまで透過状態となったスクリーン２１に映像光が到達することを防止できる。したがって、プロジェクタ１１の投射終了前に観察者がプロジェクタ１１の映像光を直視することがなくなる。

また、プロジェクタ１１とシャッター５１の配置は図１に限らず、例えば図１４や図１５に示したようにミラー５２を用いてもよい。ミラー５２は、プロジェクタ１１から投射された映像光をスクリーン２１に向かって反射する。図１４はシャッター５１とミラー５２が分かれて配置されている例、図１５はシャッター５１とミラー５２が同じ位置に重ねられている例である。図１４や図１５の例では、プロジェクタから投射された映像光を遮断するようにシャッター５１が設けられているが、ミラー５２で反射した後の光路上にシャッター５１を設けてもよい。

また、上述した第１の実施例では、投射期間αｐｊに期間だけプロジェクタ１１が映像光を投射していたが、プロジェクタ１１からの映像光の投射は常時行い、シャッター５１の開閉制御でスクリーン２１の散乱状態の期間に合わせて映像光が投射されるようにしてもよい。この場合の投射期間αｐｊは投射期間設定部３１４ｈに設定すればよい。

次に、本発明の第２の実施例にかかる表示装置を図１６乃至図１７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。

本実施例の表示装置１は、図１６に示したようにシャッター５１が削除され、プロジェクタ１１Ａが追加されている。また、同期制御部３１の同期判定部３１２ｆがシャッター５１に出力していたシャッター制御信号は、プロジェクタ制御信号としてプロジェクタ１１に出力される。

プロジェクタ１１Ａの機能構成例を図１７に示す。図１７に示したように、プロジェクタ１１Ａは、レーザ制御回路１１ａと、赤色レーザ光源１１ｂと、青色レーザ光源１１ｃと、緑色レーザ光源１１ｄと、コリメートレンズ１１ｅ、１１ｆ、１１ｇと、レンズ１１ｋと、ミラー１１ｊと、ダイクロイックミラー１１ｈ、１１ｉと、ＭＥＭＳミラー１１ｌと、ＭＥＭＳミラー制御回路１１ｍと、を備えている。

レーザ制御回路１１ａは、赤色、青色、緑色の３色の階調データに変換された映像信号を、赤色レーザ光源１１ｂ、青色レーザ光源１１ｃ、緑色レーザ光源１１ｄにそれぞれ出力する。赤色レーザ光源１１ｂ、青色レーザ光源１１ｃ、緑色レーザ光源１１ｄは、レーザ制御回路１１ａから入力された階調データに応じて各色のレーザ光を出力する。また、レーザ制御回路１１ａは、同期制御部３１（同期判定部３１２ｆ）から入力されたプロジェクタ制御信号に基づいて赤色レーザ光源１１ｂ、青色レーザ光源１１ｃ、緑色レーザ光源１１ｄの発光または消灯の切り替え制御を行う。

赤色レーザ光源１１ｂから出力されたレーザ光は、コリメートレンズ１１ｅで平行光にされた後、ダイクロイックミラー１１ｈ、レンズ１１ｋを透過してＭＥＭＳミラー１１ｌに入射する。青色レーザ光源１１ｃから出力されたレーザ光は、コリメートレンズ１１ｆで平行光にされた後、ダイクロイックミラー１１ｉでダイクロイックミラー１１ｈに向けて反射され、ダイクロイックミラー１１ｈでレンズ１１ｋに向けて反射され、レンズ１１ｋを透過してＭＥＭＳミラー１１ｌに入射する。緑色レーザ光源１１ｄから出力されたレーザ光は、コリメートレンズ１１ｇで平行光にされ、ミラー１１ｊでダイクロイックミラー１１ｉに向けて反射された後、ダイクロイックミラー１１ｉを透過し、ダイクロイックミラー１１ｈでレンズ１１ｋに向けて反射され、レンズ１１ｋを透過してＭＥＭＳミラー１１ｌに入射する。

ＭＥＭＳミラー１１ｌは、入射したレーザ光をスクリーン２１の水平方向および垂直方向に走査するＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）により構成されたミラー（走査素子、空間変調器）であり、ミラーと一体的に形成されたアクチュエータ（図示しない）によって駆動される。ＭＥＭＳミラー１１ｌの動作はＭＥＭＳミラー制御回路１１ｍによって制御される。ＭＥＭＳミラー１１ｌに入射したレーザ光はスクリーン２１に向けて投射される。

本実施例においては、シャッター５１を開状態または閉状態にすることに代えて、プロジェクタ１１の光源（赤色レーザ光源１１ｂ、青色レーザ光源１１ｃ、緑色レーザ光源１１ｄ）を発光または消灯することで映像光がスクリーン２１に到達しないようにしている。つまり、同期信号Ｓｓｙｎｃと共通制御信号Ｓｃｏｍとが同期していない期間または同期信号Ｓｓｙｎｃが検出されない期間は、光源を消灯（発光を停止）させる。即ち、レーザ制御回路１１ａが投射制限部として機能する。

本実施例によれば、レーザ制御回路１１ａが、プロジェクタ１１の光源（赤色レーザ光源１１ｂ、青色レーザ光源１１ｃ、緑色レーザ光源１１ｄ）の発光を停止させているので、シャッター５１を用いることなく、スクリーン２１に映像光が到達しないようにすることができる。

なお、第２の実施例では、レーザ制御回路１１ａが、プロジェクタ１１の光源の発光を停止させることで、スクリーン２１に映像光が到達しないようにしていたが、投射する画像に黒画像を挿入するようにしてもよい。このようにすることで、黒画像が挿入された期間は実質的に光源が発光しないのと同等になるので、シャッター５１を用いることなく、スクリーン２１に映像光が到達しないようにすることができる。

次に、本発明の第３の実施例にかかる表示装置を図１８乃至図２２を参照して説明する。なお、前述した第１〜第４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。

本実施例にかかる表示装置１は、図１８や図１９に示したように、スクリーン２１が複数の領域に分割されている。図１８に、分割領域毎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し、図１９に、図１８に示したスクリーン２１での、複数の制御電極の配置を示すスクリーンの模式的な正面図を示す。図１８に示したスクリーン２１は、一対の透明なガラス板２３、２４の間に液晶を含む複合材料を挟み込んだ光学層２５を有する。一方のガラス板２４の光学層２５側には、全面に対向電極２６が形成される。他方のガラス板２３の光学層２５側には、複数の制御電極２７が並べて配置される。

複数の制御電極２７は、スクリーン２１の映像光が照射される領域を、一方向（たとえば走査方向）で短冊状に分割する（図１９参照）。複数の制御電極２７は、同期制御部３１に個別に接続され、個別に電圧を印加することができる。隣接する制御電極２７は、互いに離間して配列される。なお、図１９では短冊状の領域が縦に配置されているが、横方向にも分割して、マトリクス状に領域が分割されていてもよい。

また、本実施例の光学層２５は、分割領域毎に、入射光の散乱が小さい透明な透過状態と、入射光を散乱する散乱状態との間で調整できる。

なお、制御電極２７の間の、制御電極２７が形成されていない領域に対応した光学層２５内のギャップ領域の幅は、５から１００マイクロメートル程度であり、可能な限り狭いことが望ましい。光学層２５の厚さは、数から数十マイクロメートルであり、光学特性と駆動電圧を考慮して決定される。

次に、本実施例の表示装置１の基本的な動作原理を説明する。図２０は、スクリーン２１の走査と駆動との同期制御の説明図である。プロジェクタ１１は、映像情報で変調された映像光で、スクリーン２１を上から下へ縦に走査する。プロジェクタ１１は、走査の繰り返し期間（以下、走査周期ともいう。）毎に、スクリーン２１を上から下へ縦に走査する。

図２０（Ａ）から（Ｅ）は、１回の走査周期中の各時点での走査状態を、走査順で示すものである。図２０のスクリーン２１は、５つの分割領域２２を有する。５つの分割領域２２は、映像光の走査方向に沿って縦に配列される。

同期制御部３１は、プロジェクタ１１によるスクリーン２１の一次元の縦方向の走査に同期させて、５つの分割領域２２の光学状態を個別に制御する。各分割領域２２は、映像光が投影されていない場合、非映像状態、すなわち入射光の散乱が小さい透明な透過状態に制御される。

映像光の走査が開始されると、プロジェクタ１１の走査光は、まず、図２０（Ａ）のように、スクリーン２１の最上部の分割領域２２に照射される。以下、この説明において、走査光が照射される分割領域２２について、走査されていない他の分割領域２２から区別するために、符号２２１を使用する。同期制御部３１は、プロジェクタからの同期信号に基づいて、走査周期中での、この最上部の分割領域２２１が走査される期間を特定し、最上部の分割領域２２１を映像状態に制御する。最上部の分割領域２２１を走査する映像光は、散乱状態の分割領域２２１により散乱され、スクリーン２１を透過する。

映像光の走査は、次に、図２０（Ｂ）のように、スクリーン２１の上から２番目の分割領域２２１に移動する。同期制御部３１は、走査周期中での、この上から２番目の分割領域２２１が走査される期間を特定し、上から２番目の分割領域２２１を映像状態に制御する。上から２番目の分割領域２２１を走査する映像光は、散乱状態の分割領域２２１により散乱され、スクリーン２１を透過する。また、同期制御部３１は、上から２番目の分割領域２２１を映像状態に制御した後、最上部の分割領域２２を非映像状態に制御する。その後も、図２０（Ｃ）から（Ｅ）に示すように、同期制御部３１は、走査光により走査される分割領域２２１を映像状態に制御し、それ以外の分割領域２２を非映像状態に制御する。

以上の同期制御により、スクリーン２１についての走査光が照射される部位は、映像状態に維持される。これにより、スクリーン２１を走査する映像光は、散乱状態のスクリーン２１で散乱される。また、スクリーン２１についての走査光が照射されない部位は、非映像状態に制御される。各分割領域２２は、走査光により走査されていない殆どの期間において、非映像状態の透明な透過状態に制御される。映像光の投影期間中に、映像の視認性を保ちつつ、スクリーン２１のシースルー特性が得られる。

図２１に、本実施例にかかるプロジェクタ１１の投影方式の説明を示す。図２１は、スクリーン２１を走査するプロジェクタ１１の説明図である。図２１（Ａ）は、プロジェクタ１１がスクリーン２１を走査する投影方式の説明図である。この場合、スクリーン２１には、走査周期において常に映像光が投影される。しかしながら、スクリーン２１の各部に注目すると、図２１（Ｂ）に示すように走査周期の一部において映像光が投影されている。このため、図２１（Ｃ）に示すように、スクリーンの各部は、各々が走査される部分走査期間ＴＰにおいて散乱状態になればよい。また、スクリーン２１の各部分は、該部分走査期間ＴＰ以外の期間において平行光線透過率を高くするように制御すれば、走査周期において、映像の輝度低下を招くことなく、スクリーン２１のシースルー特性が得られる。

図１９に示したスクリーン２１のように一方向に短冊状に分割されている場合、プロジェクタ１１の投影光は、スクリーン２１の分割方向に順次走査される。同期制御部３１は、プロジェクタ１１からの同期信号に基づいて、プロジェクタ１１の投影光が照射される部位が映像状態（本実施例では散乱状態）に維持されるように、複数の分割領域２２を、走査順で、透明な透過状態から散乱状態に制御する。この同期制御により、スクリーン２１の各分割領域２２は、当該領域に投影光が照射される映像期間を含む期間Ｔｏｎ（図２２参照）において、映像状態としての散乱状態になる。また、投影光が照射されない非映像期間Ｔｏｆｆ（図２２参照）においては、非映像状態としての透明な透過状態となる。

したがって、スクリーン２１は、その背面の物体を認識しうる透明さを有しつつ、常時散乱状態とした場合と同等の明るさで映像光を散乱して透過できる。つまり、背景物体を認識することが可能なシースルー性と、映像の高い視認性とを両立することが可能となる。

図２２は、スクリーン２１の走査と駆動との模式的なタイミングチャートである。横軸は、時間である。縦軸は、スクリーンの縦方向の位置を示し、スクリーン２１での複数の分割領域２２に対応する。

スクリーン２１の各分割領域２２は、各々の領域を映像光が走査し始めるタイミングより前に、透明な透過状態から散乱状態に制御される。また、散乱状態の分割領域２２は、当該領域についての走査が終了した後に、散乱状態から透明な透過状態に制御される。

複数の分割領域２２は、各々の領域に映像光が走査により照射される部分走査期間ＴＰに同期して映像状態（散乱状態）に制御されることにより、走査順で、時間をずらして、順次映像状態へ切り替えられる。スクリーン２１を走査する映像光は、映像状態に維持された部分により、効率よく散乱され、明るく高い視認性を得ることができる。なお、図２２中映像光走査が３本の矢印で表示されているが、これは赤緑青の光の３原色それぞれに対応する映像光を示している。

以上の同期制御により、スクリーン２１は、映像光が照射されるタイミングを含む期間Ｔｏｎにおいて、映像光が照射される部位が散乱状態に維持されるため、映像を表示できる。

しかも、スクリーン２１は、映像光の投影期間中に、各部位が期間Ｔｏｎ以外の時間では透明な透過状態に制御されるので、スクリーン２１を透視することができる。人間の目にはスクリーン２１の透過光が平均（積分）化されて見えるので、十分短い走査周期の場合、フリッカを感じることのないシースルー特性が得られる。

このような構成の場合でも、第１、第２の実施例の構成を適用することで同期信号Ｓｓｙｎｃと共通制御信号Ｓｃｏｍとを同期させることができる。これは、各分割領域ごとに駆動制御信号Ｓｄｒｖを設けることで、各分割領域の散乱状態の期間を制御することができる。駆動制御信号Ｓｄｒｖは、共通制御信号Ｓｃｏｍを遅延させた信号であるので、共通制御信号Ｓｃｏｍを第１〜第２の実施例に示したようにして同期信号Ｓｓｙｎｃと同期させることで、スクリーン２１や同期制御部３１に悪影響を及ぼさずにスクリーン２１とプロジェクタ１１とを同期さることができる。

勿論、同期信号Ｓｓｙｎｃと共通制御信号Ｓｃｏｍとが同期していない場合は、シャッター５１やプロジェクタ１１の制御によって映像光がスクリーン２１に到達しないようにすることができる。シャッター制御信号やプロジェクタ制御信号は、同期判定部３１２ｆの判定結果に基づく信号であるので、スクリーン２１が分割されたとしても第１、第２の実施例と同様の動作で映像光がスクリーン２１に到達しないようにすることが可能である。

なお、上述した各実施例において、共通駆動電圧出力Ｖｃｏｍと選択駆動電圧出力Ｖｄｒｖから出力される電圧は、散乱状態への変化（立ち上げ）を高速にするために閾値電圧よりも過剰に高くした場合に、スクリーン２１の散乱特性が散乱のピークに到達したのち散乱度合いが低下する現象が生じることがある。そのため、散乱状態への立ち上げを高速にするための第１の電圧を印加して、その後、安定して散乱状態を維持できる第２の電圧を切り替えて印加するような駆動方法（オーバードライブとも呼ばれる）を適用してもよい。

また、上述した各実施例では、フレーム反転方式によりスクリーン２１を駆動していたが、図２３に示すようなコモンＤＣ方式による駆動であってもよい。コモンＤＣ方式は、一方の電極の電位を一定とし、他方の電極の電位を変化させることで、散乱状態となる電位差を生成する方式である。図２３の例では、共通駆動電圧出力Ｖｃｏｍは０ボルトとなり、選択駆動電圧出力Ｖｄｒｖには、共通制御信号Ｓｃｏｍが“Ｈｉｇｈ”で駆動制御信号Ｓｄｒｖが“Ｌｏｗ”の期間と、共通制御信号Ｓｃｏｍが“Ｌｏｗ”で駆動制御信号Ｓｄｒｖが“Ｈｉｇｈ”の期間とでＶ１と−Ｖ１の間で変化する矩形波を印加する。

また、上述した同期制御部３１における動作をＣＰＵ等で動作するコンピュータプログラム（制御プログラム）として構成してもよい。このようにすることにより、同期制御部３１の一部をコンピュータに機能させることができる。

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制御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。

１ 表示装置
１１ プロジェクタ
２１ スクリーン
３１ 同期制御部（表示制御装置）
５１ シャッター（投射制限部）
３１１ 同期信号取得部（画像周期信号取得部）
３１２ 同期信号判定部（同期判定部、同期制御部）
３１４ スクリーン制御信号生成部（波形印加部）
３１４ｆ ドライバ（波形印加部）
３１４ｇ ドライバ（波形印加部）
Ｓｃｏｍ 共通制御信号（制御信号）
Ｓｓｙｎｃ 画像周期信号（画像周期信号）

Claims (1)

1. 光に対して透過状態と散乱状態とを切り替え可能なスクリーンの前記透過状態と前記散乱状態とを切り替えるために、所定の周期を有する制御信号に基づいて生成された電圧波形を印加する波形印加部と、
   前記スクリーンに投射される画像の投射周期に関する信号である画像周期信号を取得する画像周期信号取得部と、
   前記画像周期信号と前記制御信号とが同期しているか否かを判定する同期判定部と、
   前記同期判定部が前記画像周期信号と前記制御信号とが同期していないと判定した場合は、前記スクリーンに前記画像が到達しないようにする投射制限部と、
   有することを特徴とする表示制御装置。