JP4371018B2 - 表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えばスクリーン面に画像が映し出される表示装置の技術分野に関する。

この種の表示装置の典型例としての液晶プロジェクタ等の投影装置では、例えばその液晶ライトバルブによって画像信号に応じて変調された光が、その投射光学系を介して、スクリーン面に対して投射される。ここで、スクリーン面に対して垂直な位置から投影画像を投影することが、スクリーン面上に映し出された投影画像に歪みを発生させない観点からは優れている。しかるに投影装置は、通常はスクリーン面よりも低位置にある卓上や専用台上に置かれたり、スクリーン面よりも高位置にある天井から吊り下げられたりする。更に、会議場等における机やイスのレイアウトとの関係で、左右方向についてスクリーン面に正対する位置は、投影画像を見る人のためである場合が多く、投影装置は、左右どちらかにずらされて配置されることが多い。このため、投影画像はスクリーン面に対して、実際には、大なり小なり鉛直方向斜めや水平方向斜めに投影されることが圧倒的に多い。

このため従来から、投影画像が斜めに投影される場合にも、例えば全体として長方形の縁を持つ投影画像が台形に歪むなど、投影画像が歪まないように補正を行う装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−３３９６７１号公報

この種の投影装置においては、狭い室内で大きく投影するためには、投影装置からスクリーン面までの距離を稼ぐのが有効であり、このためには、投影画像をスクリーン面に対して、積極的に斜めに投影することも考えられる。そして、特許文献１の技術を用いれば、斜めから投射光を投射した場合に、画像の歪みを補正することが可能であるので都合がよいようにも考えられる。

しかしながら、投影画像は、投影装置から空気中でかなりの距離を隔てたスクリーン面上に投影される限りにおいて、スクリーン面に至るまでの投射光の劣化により、更にスクリーン面上における光の散乱により、画像の鮮度を向上させるのは根本的に困難であり、特に斜めから投射光を投射した場合には、一層困難である。この問題は、特許文献１に開示された技術によっても同様であり、スクリーン面上に臨場感溢れる或いは鮮度の高い画像を表示することは、特許文献１等の如く投影装置側で光を変調する限りにおいて、やはり困難である。そして特に、投射光の向きをスクリーン面に対して傾ければ傾ける程、スクリーン面上に鮮明な画像を映し出すのが困難になるという技術的問題点がある。

加えて、投影装置自体は、小型薄型化の一般的要請が強く、巨大なスクリーン面用に非常に強力である投射光を、小型の液晶ライトバルブによって高精細度で変調することも困難になってきている。

本発明は、例えば上記問題点に鑑みてなされたものであり、スクリーン面に鮮明な画像を表示可能であり、特に斜めから投射光を当てた場合であっても鮮明な画像を表示可能である表示装置を提供することを課題とする。

本発明の表示装置は上記課題を解決するために、投影光を照射する光源手段と、前記投影光が照射されるスクリーン面を部分的に構成すると共に前記スクリーンに表示されるべき表示画像の各画素に対応する島状の部分面を夫々有しており、前記部分面の角度が前記スクリーン面に対して夫々可変であるように配列された複数の分割部材と、前記部分面の夫々が前記投影光を反射することによって変調された反射光によって前記スクリーン面に前記表示画像が表示されるべく前記部分面の角度が夫々変化するように、前記画像データに基づいて前記複数の分割部材を夫々駆動する駆動手段とを備え、前記駆動手段は、前記複数の部分面における前記反射光を前記スクリーン面の観察方向へ反射するための第１角度、及び前記反射光を前記観察方向へ反射しないための第２角度を決めた上で、前記部分面の角度が前記第１又は第２角度になるように前記複数の分割部材を夫々駆動する。

本発明の表示装置によれば、表示時には、光源手段によって、例えば所定複数色の光が所定周期でその色が順次切替えられながら、即ち例えばＲＧＢのカラーシーケンシャル光がスクリーン面に照射される。或いは、白色光等の単色光がスクリーン面に照射される。すると、例えばアクチュエータ、圧電素子、モータ等を含んでなる駆動手段によって、画像データに基づいて複数の分割部材が夫々駆動され、表示画像の各画素に対応する島状の部分面の角度が夫々変化する。例えば、表示画像の一部として白色を表示すべき部分面では、観察方向へ反射光が反射されるように角度が変更設定され、黒色を表示すべき部分面では、観察方向へ反射光が反射されないように角度が変更設定される。ここに本発明に係る「観察方向」とは、スクリーン面に対して、表示画像を観察する観察者が居る方向を意味する。観察者は、実際の又は理想上の観察者であってよく、例えばスクリーン面の正面や正面付近に居たり、用途や当該表示装置の設置状況によってはスクリーン面に対して敢えて斜めの方に居たりし、いずれの場合にも、観察方向とは、このように観察者がスクリーン面に対して居る方向を意味する。更に、灰色を表示すべき部分面では、灰色における白色度合に応じた頻度で観察方向へ反射光が反射されるように角度が変更設定される。この場合には、白色及び黒色の時分割表示によって、即ち白色表示と黒色表示との時間割合の調整によって、観察者の視覚における残像現象を利用することで、中間調の階調表示が可能とされる。或いは、灰色を表示すべき部分面では、灰色における白色度合に応じた割合の反射光が観察方向へ反射されるように角度が変更設定される。この場合には、反射光における光量を、部分面の角度に応じて連続的又は段階的に変化させることで、中間調の階調表示が可能とされる。尚、カラー表示の場合にも、各部分面において、例えばＲＧＢのカラーシーケンシャル光を時分割で反射することで、即ちＲ（赤）表示、Ｇ（緑）表示及びＢ（青）表示の時間割合の調整によって、観察者の視覚における残像現象を利用することで、カラーの階調表示が可能とされる。

このような反射を行う部分面は夫々、スクリーン面全体における視野角を適当に確保するように、反射率及び多少の光散乱性を有する、例えば適度に荒らされたミラー面からなる。但し、用途によっては、完全なミラー面であっても構わない。また、各部分面の大きさは、例えば人が通常の距離からスクリーン面の全域を見た際に、該人の目で視認できない程度の細かさであればよい。この際、部分面の大きさは、画像データの解像度との関係で想定されている画素の大きさに設定されるのが好ましい。言い換えれば、画像データとして、部分面の大きさ或いは密度に見合ったものが、供給されるようにすることが好ましい。或いは、部分面は、人の目で認識できる程度の細かさであっても、要求される画質や用途によっては特に問題は無い。逆に、各部分面の大きさを目立つ程度に大きくすることで、意匠性を持たせることも可能である。尚、各部分面で反射する光は、通常は多少の散乱光であるので、本発明に係る「反射する方向」とは、光量分布或いは光強度分布上で、最も高密度或いは高強度の光が反射する方向を意味する。

このように分割部材が駆動されることに伴い部分面の角度が変化されることで、部分面が夫々投影光を反射してなる反射光によって、スクリーン面に表示画像が表示される。例えば、カラー画像、白黒画像、動画、静止画、通常の動画よりもスローに動く動画など、各種の表示画像を表示される。この際特に、投影光をスクリーン面に対して斜めに照射しても、部分面の角度を調整することで、例えばスクリーン面の正面に位置する観察方向へ反射光を反射することができる。これにより、スクリーン面にて鮮明な画像を表示可能となる。

尚、本発明に係る「スクリーン面」は、全体として或いは巨視的に見れば、一つの平面又は緩やかな曲面であるが、これを構成する部分面毎に或いは微視的に見れば、凸凹をもって広がる面である。言い換えれば、複数の部分面が配列されてなる、凸凹の面が、スクリーン面ということになる。また「スクリーン面に対して斜めに照射」とは、そのような凸凹を持ったスクリーン面に対して、投影光が照射される角度が斜め、即ち入射角度が９０度より小さいことを意味している。

以上の結果、本発明の表示装置によれば、スクリーン面で直接、投影光を変調するので、スクリーン面にて鮮明な画像を表示可能となる。特に斜めから投射光を当てた場合であっても鮮明な画像を表示可能となる。これにより、狭い室内で表示を行う際にも、光源手段からスクリーン面までの距離を稼ぐことができ、実践上大変有利である。

加えて、スクリーン面全体の明るさが面内で均一となるように、光源手段から個々の部分面までの距離を勘案して、個々の部分面の角度を変更設定してもよい。より具体的には、光源手段から遠い側にある部分面（即ち、投影光として相対的に弱い光が到達する部分面）では、観察方向へ反射する光の光量が相対的に多く或いは最大となるようにその角度が設定され、且つ、光源手段から近い側にある部分面（即ち、投影光として相対的に強い光が到達する部分面）では、観察方向へ反射する光の光量が相対的に小さくなるように、その角度が設定されてもよい。
また、本発明に係る表示装置では、前記駆動手段は、前記複数の部分面における前記反射光を前記スクリーン面の観察方向へ反射するための第１角度及び前記反射光を前記観察方向へ反射しないための第２角度を決めた上で、前記部分面の角度が前記第１又は第２角度になるように前記複数の分割部材を夫々駆動する。
本発明によれば、先ず第１及び第２角度を、光源手段と観察者との個別具体的な配置に応じて適宜に決めることができる。そして表示の際には、駆動手段によって、部分面の角度が、決められた第１又は第２角度になるように複数の分割部材が夫々駆動されるので、所望の位置に光源手段を配置しつつ、所望の位置に居る観察者に対して、鮮明な表示画像をスクリーン面に映し出すことが可能となる。

本発明に係る表示装置の一の態様では、前記光源手段は、前記スクリーン面に対して斜めに前記投影光を投射する位置に配置されており、前記駆動手段は、前記反射光が前記スクリーン面に対して前記光源手段よりも正面寄りの方向に向かうように、前記複数の分割部材を夫々駆動する。

この態様によれば、光源手段は、スクリーン面に対して斜めに配置される。よって、狭い室内で表示を行う際にも、光源手段からスクリーン面までの距離を稼ぐことができる。しかも、駆動手段によって、光源手段の斜めの配置に応じて、反射光がスクリーン面に対して光源手段よりも正面寄りの方向に向かうように、複数の分割部材が夫々駆動される。よって、光源を斜めに配置しても、スクリーン面で直接、投影光を変調することができ、鮮明な画像を表示可能となる。

本発明に係る表示装置の他の態様では、前記駆動手段は、前記光源手段から前記スクリーン面に入射される入射角を一のパラメータとして前記第１及び第２角度を決めてもよい。

このように構成すれば、例えばスクリーン面に対して左右又は上下斜めに配置されたり、正面に配置される光源手段からの投影光の入射角を一のパラメータとして、部分面についての第１及び第２角度が決められる。このような第１及び第２角度は、全ての部分面について共通でもよいし、スクリーン面内における各部分面の位置に応じて各部分面で個別に決められてもよい。従って、例えば天井や床など、或いは右端や左端など、所望の位置に光源手段を配置しても、表示の際には、画像データに基づいて各部分面の角度を第１及び第２角度に変更設定できるので、鮮明な表示画像をスクリーン面に映し出すことが可能となる。

この一のパラメータに係る態様では、前記駆動手段は、前記一のパラメータに加えて、前記スクリーン面に対して前記観察方向の角度を他のパラメータとして、前記第１及び第２角度を決めてもよい。

このように構成すれば、例えばスクリーン面に対して正面に居たり、左右に居たりする観察者の居る方の角度である、観察方向の角度を他のパラメータとして、部分面についての第１及び第２角度が決められる。このような第１及び第２角度は、全ての部分面について共通でもよいし、スクリーン面内における各部分面の位置に応じて各部分面で個別に決められてもよい。従って、例えばスクリーン面の正面のみならず、右端や左端などの所望の位置に観察者が居るような各種環境でも、表示の際には、画像データに基づいて各部分面の角度を第１及び第２角度に変更設定できるので、鮮明な表示画像をスクリーン面に映し出すことが可能となる。

この一のパラメータに係る態様では、前記入射角を検出する角度検出手段を更に備え、前記検出された入射角を前記一のパラメータとして前記第１及び第２角度を決めてもよい。

この態様によれば、例えば方位センサ、計算機等の角度検出手段によって、光源手段のスクリーン面に対する角度として、入射角が検出される。或いは、スクリーン面付近に配備された受光センサによって、投影光の入射角が、より直接的に検出される。よって、検出された入射角に基づいて、自動的に前記第１及び第２角度を決めることができる。

本発明に係る表示装置の他の態様では、前記光源手段は、前記投影光として所定複数色の光を所定周期で色を順次切替えながら照射し、前記駆動手段は、前記複数の部分面の夫々において、時分割によって前記表示画像を構成する対応画素の色が視認されるように、前記所定周期に対応する周期で前記複数の分割部材を夫々駆動する。

この態様によれば、表示時には、光源手段によって、所定複数色の光が所定周期で色が順次切替えられながら照射される。即ち、カラーシーケンシャル光が照射される。そして、駆動手段によって、このカラーシーケンシャル光に係る所定周期に対応する周期で、複数の分割部材が夫々駆動されて、各部分面の色が時分割によって観察者の残像現象により視覚上で視認される。

本発明に係る表示装置の他の態様では、前記駆動手段は、前記複数の分割部材の夫々につき複数の圧電素子を有し、該複数の圧電素子は夫々、前記部分面の法線方向に伸縮可能に構成されていると共に前記部分面に対して相異なる複数の点で伸縮力が作用するように配置されており、前記複数の圧電素子間における伸縮の差異により、前記部分面の角度が変化するように前記複数の分割部材を夫々駆動する。

この態様によれば、分割部材を駆動する際には、分割部材に取り付けられた複数の圧電素子が伸縮することで、それらの伸縮の差異により、部分面の角度が変化する。よって、圧電素子に印加する電圧信号を、画像データに応じて変動させることで、所望周期且つ所望角度で、しかも所望方位で、部分面を傾けることが可能となる。

尚、複数の圧電素子としては、部分面に平行な平面内で三角形をなす位置に一端が配置された３個の柱状の圧電素子であることが好ましい。このように構成すれば、迅速且つ所望方向に部分面を傾けることが可能となる。或いは、この場合、３個の圧電素子の一つを伸縮しない柱状部材に置き換えて、２個の圧電素子及び柱状部材の伸縮の差異により、部分面の角度が変化するように複数の分割部材を夫々駆動することも可能である。但し、２個の圧電素子を用いた方が、部分面の角度として変更可能な角度範囲が容易にして広くなる。

この圧電素子を備えた態様では、前記駆動手段は、前記スクリーン面の背後に相交差して配線されており、行選択信号が夫々供給される複数の行選択線及び画像データに対応する画像信号が夫々供給される複数のデータ線を有し、前記複数の圧電素子を前記行選択信号及び前記画像信号に従ってマトリクス駆動するように構成されてもよい。

このように構成すれば、マトリクス駆動を行うことで、相対的に少ない数の行選択線及びデータ線を用いて、各分割部材を駆動することが可能となる。

この圧電素子を備えた態様では、前記複数の圧電素子は、前記複数の分割部材の夫々について、各先端が同一直線上にない位置に夫々取り付けられた３個の柱状の圧電素子からなるように構成してもよい。

このように構成すれば、各先端が同一直線上にない位置に、即ち、ある一つの平面上における三角形の頂点を規定する位置に、夫々取り付けられた３個の柱状の圧電素子により、幾何学的見地から、該一つの平面を常に一義的に規定できることになる。即ち、これら３個の圧電素子のうち１個、２個又は３個を、いずれの度合で伸縮させても、一義的に一つの平面が決まる。このため、いずれの駆動状態の場合にも、部分面の角度を安定して所望の角度に変更設定できる。例えば、４個の圧電素子を設ける場合には、脚の長さにずれがある４脚の机やイスの場合と同様に、１個の圧電素子が浮く或いは浮こうとする可能性が生じ、部分面の角度を所望の角度に変更設定することが困難になったり、同一平面上にない４個の圧電素子によって、これらの先端に取り付けられた分割部材に歪みが生じる恐れがある。この観点から、本態様の如く３個の圧電素子を設けることは、実践上有利である。

但し、駆動力増加等の各種目的から、前記複数の分割部材の夫々について、４個以上の柱状の圧電素子を設けてもよいし、前述の如く１個又は２個の柱状の圧電素子を設けてもよい。

本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施の形態から明らかにされる。

（表示装置の第１実施形態）
本発明に係る表示装置の第１実施形態について、図１から図７を参照して説明する。

先ず図１を参照して、第１実施形態の表示装置におけるスクリーンパネル装置とこれに投影光を照射する光源装置との配置関係について主に説明する。ここに図１は、第１実施形態の表示装置における主要な構成を、観察者と共に示す図式的な平面図である。

図１に示すように、本実施形態の表示装置は、スクリーン面１０を有するパネル装置１０１と、パネル装置１０１を駆動するための行選択線駆動回路１１１及びデータ線駆動回路１１２と、行選択線駆動回路１１１及びデータ線駆動回路１１２に制御信号Ｓｃ及びＳｄを夫々出力する制御信号出力装置１３４と、投影光３０１ｉｎをスクリーン面１０に対して照射する光源装置２０１と、光源装置２１２における投影光３０１ｉｎの出射動作を制御するための投影光制御装置２１２とを備えて構成されている。

パネル装置１０１は、スクリーン面１０に対して、光源装置２０１によって投影光３０１ｉｎが斜めに投影されるように配置される。観察者５０１は、スクリーン面１０に対して正対する位置に居る。

パネル装置１０１は、仮にスクリーン面１０の全域に白色表示をする場合に、光源装置２０１から出射された投影光３０１ｉｎがスクリーン面１０に対して、予め設定された投影角度θｐ（θｐ＜９０度）で、斜めに入射され、これがスクリーン面１０で反射してなる表示光３０１ｏｕｔは、主に観察者５０１の方へ向けられるように構成されている。尚、表示光３０１ｏｕｔは、実際には多少散乱した散乱光或いは拡散光であるので、図中矢印で示した表示光３０１ｏｕｔの方向は、その光量分布或いは光強度分布上で、最も高密度或いは高強度の光が進行する方向を意味している。

次に、図２及び図３を参照して、光源装置２０１の具体的な構成例について説明する。ここに図２は、第１実施形態に係る光源装置の一具体例における円盤状カラーフィルタの正面図（図２（ａ））及びこれを含む光源装置の一具体例のブロック図（図２（ｂ））である。図３は、第１実施形態に係る光源装置の他の具体例を示すブロック図である。

図２に示すように、図１に示した光源装置２０１の一具体例である光源装置２０１ａは、赤フィルタ２１０Ｒ、緑フィルタ２１０Ｇ、青フィルタ２１０Ｂを有する円盤状カラーフィルタ２１０（図２（ａ））と、円盤状カラーフィルタ２１０を回転させるモータ２１１と、メタルハライドランプ等の白色光を発生する白色ランプユニット２０２と、投射レンズ２０３とを備える。そして、投影光制御装置２１２が、モータ２１１を制御して円盤状カラーフィルタ２１０を所定周波数で回転させることによって、白色ランプユニット２０２から出射され且つ投射レンズ２０３で投射された白色光から、モータ２１１が概ね１２０度回転する毎にＲＧＢが順次切り替わるカラーシーケンシャル光３０１ｉｎが、生成出力されるように構成されている。

投影光制御装置２１２は、モータ２１０の回転に同期して、カラーシーケンシャル光３０１ｉｎが各時刻に、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）のうちどの色の光とされているかを示すカラーシーケンス信号Ｓｒを出力する。カラーシーケンス信号Ｓｒは、図１に示したように、制御信号出力装置１３４に供給されて、制御信号Ｓｃ及びＳｄの生成の基礎とされる。

図３に示すように、図１に示した光源装置２０１の他の具体例である光源装置２０１ｂは、メタルハライドランプ等の白色光を発生する白色ランプユニット１１０２と、この白色光からＲＧＢシーケンシャル光を生成するための光学系１１００とを備える。光学系１１００は、白色ランプユニット１１０２からの白色光を、ＲＧＢ各色の光に分離するハーフミラー１１０８と、分離されたＲＧＢ各色の光を導くためのミラー１１０６及びリレーレンズ１１２２〜１１２４と、夫々ＲＧＢ用であるシャッタ装置１００Ｒ、１００Ｇ及び１００Ｂと、ＲＧＢ各色の光を同一光路に再結合するためのダイクロイックプリズム１１１２と、投影レンズ１１１４とを備える。

光学系１１００では、白色ランプユニット１１０２から白色光が発せられると、３枚のミラー１１０６及び２枚のダイクロイックミラー１１０８によって、ＲＧＢの３原色に対応する光成分Ｒ、Ｇ及びＢに分けられ、各色に対応するシャッタ装置１００Ｒ、１００Ｇ及び１００Ｂに夫々導かれる。シャッタ装置１００Ｒ、１００Ｇ及び１００Ｂは、例えば液晶シャッタ装置、機械式シャッタ装置、圧電式シャッタ装置等から構成される。この際特にＢ光は、長い光路による光損失を防ぐために、入射レンズ１１２２、リレーレンズ１１２３及び出射レンズ１１２４からなるリレーレンズ系１１２１を介して導かれる。そして、シャッタ装置１００Ｒ、１００Ｇ及び１００Ｂにより順番に透過され、更に、順番に透過されたＲＧＢ光は、順次ダイクロイックプリズム１１１２により再度合成され、投射レンズ１１１４を介して、カラーシーケンシャル光３０１ｉｎとして、出射されるように構成されている。

尚、図３に示した具体例では、投影光制御装置２１２（図１参照）によって、シャッタ装置１００Ｒ、１００Ｇ及び１００Ｂ夫々における、透過動作（遮蔽動作）が順番に行われるように制御が行われ、更に、この透過動作に同期して、カラーシーケンシャル光３０１ｉｎが各時刻に、ＲＧＢのうちどの色の光とされているかを示すカラーシーケンス信号Ｓｒを出力する。カラーシーケンス信号Ｓｒは、図１に示したように、制御信号出力装置１３４に供給されて、制御信号Ｓｃ及びＳｄの生成の基礎とされる。

次に、図４から図７を参照して、本実施形態の表示装置における、パネル装置の駆動に係る構成について詳細に説明する。ここに図４は、本実施形態の表示装置の全体構成に係る図式的なブロック図であり且つパネル装置を正面から見た様子を含んで示している。図５は、図４の表示装置における分割部材の構成を示す部分拡大斜視図であり、図６は、図４の表示装置における分割部材の構成を示す部分拡大分解斜視図であり、図７は、図４の表示装置におけるパネル装置及び駆動回路の回路構成を示す電気的なブロック図である。

図４に示すように、本実施形態の表示装置では、パネル装置１０１におけるスクリーン面１０の向かって左側の辺に行選択線駆動回路１１１が設けられ、パネル装置１０１におけるスクリーン面１０の上側の辺にデータ線駆動回路１１２が設けられている。行選択線駆動回路１１１は、スクリーン面１０に対して横方向に延びる複数の行選択線１２１を介して、図５及び図６に示す如きパネル装置１０１内の各分割部材１１６を駆動する圧電素子１６６の電圧を保持するメモリ１６７に、行選択信号を供給する。そして、データ線駆動回路１１２は、スクリーン面１０に対して縦方向に延びる複数の配線１２２ａ及び１２２ｂを夫々介して、圧電素子１６６を駆動するための二つの電源電位信号ＶＳＳ及びＶＤＤを、圧電素子１６６に供給する。データ線駆動回路１１２は更に、データ線１２２ａを介して、圧電素子１６６を駆動するための、画像データに対応する画像信号の一例であるＢＩＴ（ビット）信号を、メモリ１６７に供給するように構成されている。

図４に示したパネル装置１０１の領域Ｃ４の、前方斜めから見た拡大斜視図である図５及び後方斜めから見た拡大分解斜視図である図６に示すように、本実施形態の表示装置は、スクリーン面１０に沿ってマトリクス状に配列されており島状の矩形面からなる部分面１２６を夫々有する複数の分割部材１１６と、各部分面１１６の角度を変更可能なように複数の分割部材１１６を駆動するための圧電素子１６６が取り付けられた素子基板１３６とを備える。部分面１２６は夫々、分割部材１１６における、スクリーン面１０側に面している白色散乱面又は荒らされたミラー面からなる。また、その材料としては、樹脂、金属、化学繊維、ガラス等が挙げられる。

図６に示すように、本発明に係る「駆動手段」の一例を構成する、柱状の圧電素子１６６は、分割部材１１６毎に部分面１２６の裏面側に３つ設けられている。圧電素子１６６は、これに印加される電圧に応じて伸縮し、その柱状の長さを変化させる。例えば三つの圧電素子１６６のうち一つ又は二つのみが伸縮される。これにより、分割部材１１５を傾けることで、部分面１２６の角度を所望の角度に変更可能である。このような部分面１２６の角度は、各部分面１２６における投影光３０１ｉｎの反射光としての、表示光３０１ｏｕｔを、スクリーン面１０を見る観察者５０１（図１参照）の方へ反射するための第１角度と、該反射光としての表示光３０１ｏｕｔを観察者５０１の方へ反射しないための第２角度との間で、変更可能とされる。

例えば、圧電素子１６６に印加する電圧信号の周期を上げることで、フレーム周期６０Ｈｚである画像を、ＲＧＢ各色２５６階調のカラー表示を行う際に必要な、２５６階調×３色×６０Ｈｚ＝４６０８０回／秒といった相対的に高駆動周波数で、部分面１２６の角度を変更可能である。更に、三つの圧電素子１６６を、なるべく近接して一箇所に設けるようにすれば、これら三者間における同一の伸縮差でカバーできる、部分面１１６の振幅或いは傾きの範囲を、大きくできる。

再び図４において、表示装置は、角度センサ１４２及び操作パネル１３５を更に備える。角度センサ１４２は、方位センサ、カメラ、計算機等を備え、投影光３０１ｉｎの投影角度θｐ（図１参照）を検出するように構成されている。角度センサ１４２は、投影角度を直接示す情報、又はスクリーン面１０に対する光源装置２０１の相対方位を示す情報を出力する。この際、スクリーン面１０の全体について、図１に示した如き、投影光３０１ｉｎの光軸上の一つの投影角度θｐのみを検出してもよいし、スクリーン面１０内における複数箇所について投影角度θｐを検出してもよい。

制御信号出力装置１３４は、例えば、角度センサ１４２の検出結果に従って、スクリーン面１０に対する投影光３０１ｉｎの投影角度θｐに基づいて、予め前述の第１及び第２角度を求める。即ち、制御信号出力装置１３４では、実際の表示に先立って又は表示中に、投影光３０１ｉｎが各部分面１２６で反射してなる反射光が、表示光３０１ｏｕｔとして観察者５０１の方へ反射するための第１角度と、投影光３０１ｉｎが各部分面１２６で反射してなる反射光が、観察者５０１の方へ反射しないため、即ち表示光３０１ｏｕｔが観察者５０１へ届かない第２角度を、光源装置２０１と観察者５０１との配置関係に応じて決定する。ここでは、光源装置２０１からスクリーン面１０に入射される投影角度θｐを一のパラメータとして且つスクリーン面１０に対して観察者５０１の居る方の角度を他のパラメータとして、これらの第１及び第２角度を決めるようにする。この際の、投影角度θｐと、第１又は第２角度との関係は、予め実験的、経験的、シミュレーション又は理論的に取得しておき、それら取得された関係をテーブル化して、制御信号出力装置１３４内のメモリに記憶しておけば、その後におけるこのような第１及び第２の角度の決定を迅速且つ確実に行うことが可能となる。

尚、投影角度θｐについては、上述の如く、角度センサ１４２によって、これを検出するか、操作パネル１３５を介して投影角度データとして入力されてもよい。加えて、このような第１及び第２角度は、全ての部分面について共通でもよいし、スクリーン面１０内における各部分面１２６の位置に応じて、即ち、投影光３０１ｉｎの広がりの度合や、各光部分における投影角度の微妙な相違を考慮した上で、各部分面１２６で個別に決められてもよい。

従って、例えば天井や床など、或いは右端や左端など、所望の位置に光源装置２０１を配置しても、或いは、観察者５０１がスクリーン面１０に対して何処に居ても、表示の際には、以下に説明するように、画像データに対応するＢＩＴ信号に基づいて各部分面１２６の角度を第１及び第２角度に変更することで、鮮明なカラー画像をスクリーン面１０に映し出すことが可能となる。

制御信号出力装置１３４は、このように角度センサ１４２の検出結果に従って求められた第１及び第２角度のうち表示すべきカラーに応じたいずれかに部分面１２６の角度を変更し、更に、表示すべきカラーに応じた時間だけ変更した角度を保持するように制御信号を生成出力する。

図７に示すように、データ線駆動回路１１２は、部分面１２６（図５及び図６参照）毎に３個ずつ設けられた圧電素子１６６の夫々に対して、制御信号出力装置１３４（図４参照）から入力される制御信号に応じて、画像データに対応するＲＧＢ夫々の階調を示すＢＩＴ信号を、データ線１２２ｃを介して各メモリ１６７に供給する。行選択線駆動回路１１１は、行選択信号を線順次で供給するように構成されている。尚、これらの行選択線１２１、電源電位線１２２ａ、電源電位線１２２ｂ及びデータ線１２２ｃは、図５及び図６に示した素子基板１３６上に、半導体メモリ、保持容量等の素子からなるメモリ１６７と共に形成されている。

次に図４から図７を参照して、本実施形態の表示装置の動作を、その構成と共に更に説明する。

図４において、表示時には、光源装置２０１によって、ＲＧＢのカラーシーケンシャル光がスクリーン面１０に照射される。すると、カラーシーケンス信号Ｓｒに応じたタイミングで、行選択線駆動回路１１１から行選択信号が行毎に順次供給される。これと並行して、データ線駆動回路１１２により、ＢＩＴ信号がデータ線１２２ｃを介して供給される。これらにより、行選択信号が供給された行選択線１２１に接続されたメモリ１６７に対して、対応するデータ線１２２ｃからＢＩＴ信号に応じた電圧が書き込まれ、保持される。すると、圧電素子１６６によって、この保持されたＢＩＴ信号の電圧に従って、分割部材１１６が駆動され、各画素に対応する部分面１２６の角度が、第１及び第２角度間で変化させられる。各圧電素子１６６は、電源電圧電位ＶＤＤ及びＶＳＳを用いることで、対応するメモリ１６７に書き込まれた電位に応じて、次にＢＩＴ信号が新たに書き込まれるまでの期間中に適宜、その伸張動作を行うことになる。

よって、部分面１２６が投影光３０１ｉｎを反射してなる反射光である、表示光３０１ｏｕｔの画素毎の有無によって、スクリーン面１０に表示画像が表示されることになる。この際、ＢＩＴ信号の種類に応じて、動画、静止画、通常の動画よりもスローに動く動画など、各種の表示画像が表示される。

本実施形態では特に、このような駆動に際し、各部分面１２６において、カラーシーケンシャル光である投影光３０１ｉｎを時分割で反射することで、即ちＲ表示、Ｇ表示及びＢ表示の一定時間内における時間割合の調整によって、観察者５０１の視覚における残像現象を利用して、ＲＧＢ間の中間調表示として、カラーの階調表示が可能とされる。

例えば、Ｒ用の１フィールド期間として、カラーシーケンシャル光のうちのＲ光が照射されている期間中には、画素行を選択する行選択線１２１が行選択信号がハイレベルとされることで選択されている間毎に、各画素を含む列に対するＢＩＴ信号が、対応するメモリ１６７に供給される。この際、ＢＩＴ信号の電圧値は、Ｒ成分が、各部分面１２６に相当する各画素に、どの程度の時間だけ表示されるべきか、即ち、どれだけＲ成分を含むカラー表示が当該画素で行われるかに応じて、制御信号出力手段１３４によって決められている。そして、カラーシーケンシャル光３０１ｉｎがＲ光である旨を示すカラーシーケンス信号Ｓｒに応じて、ＢＩＴ信号が全データ線１２２ｃに対して画素行毎に同時に又は順次に供給され、更に画素行全体に対するこのようなＢＩＴ信号の供給が、行選択信号が線順次されることで、スクリーン面１０の全体について行われる。これらにより、次に、一の画素に対して、その画素が属する画素行が行選択線１２１により選択され且つデータ線駆動回路１１２から新たなＢＩＴ信号が供給されるまでの間に、当該一の画素では、供給されたＢＩＴ信号の電圧値に応じた時間だけ、第１角度とされてＲ光が反射され続けることになる。

続いて同様に、カラーシーケンシャル光のうちのＧ光が照射されている期間中には、画素行を選択する行選択線１２１が選択されている間に、各画素を含む列に対するＢＩＴ信号が、対応するメモリ１６７に供給される。この際、ＢＩＴ信号の電圧値は、Ｇ成分が、各部分面１２６に相当する各画素に、どの程度の時間だけ表示されるべきかに応じて、制御信号出力手段１３４によって決められている。そして、カラーシーケンシャル光３０１ｉｎがＧ光である旨を示すカラーシーケンス信号Ｓｒに応じて、ＢＩＴ信号が全データ線１２２ｃに対して画素行毎に同時に又は順次に供給され、更に画素行全体に対するこのようなＢＩＴ信号の供給が、行選択信号が線順次されることで、スクリーン面全体について行われる。これらにより、次に、一の画素に対して新たなＢＩＴ信号が供給されるまでの間に、当該一の画素では、供給されたＢＩＴ信号の電圧値に応じた時間だけ、第１角度とされてＧ光が反射され続けることになる。

続いて同様に、カラーシーケンシャル光のうちのＢ光が照射されている期間中には、画素行を選択する行選択線１２１が選択されている間に、各画素を含む列に対するＢＩＴ信号が、対応するメモリ１６７に供給される。この際、ＢＩＴ信号の電圧値は、Ｂ成分が、各部分面１２６に相当する各画素に、どの程度の時間だけ表示されるべきかに応じて、制御信号出力手段１３４によって決められている。そして、カラーシーケンシャル光３０１ｉｎがＢ光である旨を示すカラーシーケンス信号Ｓｒに応じて、ＢＩＴ信号が全データ線１２２ｃに対して画素行毎に同時に又は順次に供給され、更に画素行全体に対するこのようなＢＩＴ信号の供給が、行選択信号が線順次されることで、スクリーン面全体について行われる。これらにより、次に、一の画素に対して新たなＢＩＴ信号が供給されるまでの間に、当該一の画素では、供給されたＢＩＴ信号の電圧値に応じた時間だけ、第１角度とされてＢ光が反射され続けることになる。

そして例えば、最高階調のＢＩＴ信号が書き込まれると、圧電素子１６６は、接続された部分面１２６を第１角度に、次にＢＩＴ信号が書き込まれるまで固定する。これに対して例えば、最低階調のＢＩＴ信号が書き込まれると、圧電素子１６６は、接続された部分面１２６を第２角度に、次にＢＩＴ信号が書き込まれるまで固定する。更に例えば、中間階調のＢＩＴ信号が書き込まれると、圧電素子１６６は、接続された部分面１２６を第１角度に、次にＢＩＴ信号が書き込まれるまでの全期間の一部である、中間階調に相当する時間だけ固定し、その後、第２角度に変化させ、次にＢＩＴ信号が書き込まれるまで固定する。或いは例えば、中間階調のＢＩＴ信号が書き込まれると、圧電素子１６６は、接続された部分面１２６を第２角度に、次にＢＩＴ信号が書き込まれるまでの全期間の一部である、中間階調に相当する時間だけ固定し、その後、第１角度に変化させ、次にＢＩＴ信号が書き込まれるまで固定する。

このようにカラーシーケンシャル光である投影光３０１ｉｎを、そのＲ光、Ｇ光及びＢ光の別に、各部分面１２６でＢＩＴ信号に応じて反射することで、各部分面１２６において、即ち各画素において、時分割方式でカラーの表示を行うことが可能となり、よってスクリーン面全体として、カラー表示が可能となる。

しかも本実施形態によれば、投影光３０１ｉｎをスクリーン面１０に対して斜めに照射しても、部分面１２６の第１及び第２角度を調整すれば、所望の位置に居る観察者５０１の方へ、反射光として表示光３０１ｏｕｔを向かわせることででき、これにより、スクリーン面１０に、観察者５０をして鮮明な画像を表示可能となる。

加えて、本実施形態によれば、マトリクス駆動を行うことで、相対的に少数の行選択線１２１及びデータ線１２２を用いて、相対的に多数の分割部材１１６を圧電素子１６６によって駆動することできる。但し、個々の分割部材１１６に係る圧電素子１６６を、セグメント方式により個別の配線で個別に駆動することも勿論可能である。特に、スクリーン面１０の背後の空間であれば、各種配線や各種素子等が多数配置されても、画像表示を行う上での不都合は殆どなくて済む。

尚、上述した実施形態において、圧電素子１６６による部分面１２６の角度の２値制御に代えて、部分面１２６の角度の多値制御或いは連続制御を行ってもよい。例えば、中間階調のＢＩＴ信号がメモリ１６７に書き込まれると、これに対応する圧電素子１６６は、部分面１２６を、第１及び第２角度間にある中間調に相当する角度に、次にＢＩＴ信号が書き込まれるまで固定するように構成してもよい。

更に、圧電素子１６６に対して電圧が無印加の状態にある場合に、部分面１２６がスクリーン面１０に対して予め光源装置２０１の標準位置や標準的な投影角度に対応する角度で傾けられているように構成してもよい。特に、右又は左斜めから投影光３０１ｉｎを照射し、スクリーン面１０の正面に位置する観察者５０１に対して、表示画像を見せるという標準的な使用環境が予め決まっているのであれば、このような圧電素子１６６に対する電圧無印加時における部分面１２６の角度についてデフォールト値を設定することは、圧電素子１６６に要求される振幅範囲を狭めることに繋がる。よって、装置構成や制御の単純化を図る上で実践上有利である。

更にまた、上述の実施形態では、圧電素子を分割部材１１６毎に、三つ設ける構成としたが、これは二つ又は一つでもよい。例えば、分割部材は夫々、支軸の回りに可動に固定されており、分割部材毎に一つの圧電素子を設け、該一つの圧電素子は、部分面の法線方向に伸縮可能に構成されていると共に分割部材に対して支軸の回りに伸縮力が作用するように配置されており、一つの圧電素子における伸縮により、部分面が支軸の回りで動くように、分割部材を駆動するように構成することも可能である。このように構成すれば、圧電素子に印加するＢＩＴ信号を変動させることで、所望周期且つ所望角度で支軸により決められた一つの方位で、部分面を傾けることが可能となる。各分割部材につき圧電素子が一つである分だけ、分割部材の駆動制御は、相対的に容易である。

以上の結果、本実施形態の表示装置によれば、スクリーン面１０で直接、投影光３０１ｉｎを変調するので、スクリーン面１０にて鮮明な画像を表示可能となる。特に斜めから投射光３０１ｉｎを当てた場合であっても鮮明な画像を表示できるので、狭い室内で表示を行う際にも、光源装置２０１からスクリーン面１０までの距離を稼ぐことができ、実践上大変有利である。

（表示装置の第２実施形態）
本発明に係る表示装置の第２実施形態について、図８及び図９を参照して説明する。ここに図８は、第２実施形態の表示装置を観察者と共に示す図式的な側面図であり、図９は、第２実施形態における分割部材の一具体例を示す部分拡大分解斜視図及びその図式的断面図である。尚、図８及び図９において、図１から図７に示した第１実施形態の構成要素と同様の構成要素については、同様の参照符合を付し、その説明は適宜省略する。

図８に示すように、本実施形態の表示装置は、光源装置２０１が天井５０２に取り付けられて斜め下向きに投影光３０１ｉｎを出射するように構成されている。

また、図８におけるパネル装置１０２の領域Ｃ２の、後方斜めから見た拡大分解斜視図である図９（ａ）及びその図式的断面図である図９（ｂ）に示すように、パネル装置１０２は、分割部材１１６毎に部分面１２６の裏面側に立設された柱状部１６８と、柱状部１６８の先端に固定された球状部１６９と、球状部１６９を回動させる複数のローラ部１７７と、ローラ部１７７の回転制御を行う駆動回路１４６ｂとを備える。ローラ部１７７及び駆動回路１４６ｂは、球状部１６９と共に、パネル装置１０２の本体部１４６内に収容されている。駆動回路１４６ｂは、例えば図７に示した如き、行選択線駆動回路１１１から供給される行選択信号により選択された行毎に、データ線駆動回路１１２から供給されるＢＩＴ信号に応じて、ローラ部１７７を回転させる。これにより、球状部１６９を回動させて、柱状部１６８と共に分割部材１１５を傾け、部分面１２６の角度を第１又は第２の角度に変更するように構成されている。

このように本実施形態によれば、配列された部分面１２６を夫々、ＢＩＴ信号に応じて、第１又は第２角度に変化させることで、投影光３０１ｉｎを変調する。これにより、投射光３０１ｉｎを斜めに照射しても、各部分面１２６における反射光である表示光３０１ｏｕｔによって、観察者５０１に対して、鮮明な表示画像をスクリーン面１０上に映し出すことが可能となる。

尚、本実施形態において、駆動回路１４６ｂを、セグメント方式により個別の配線で個別に駆動することも勿論可能である。特に、スクリーン面１０の背後の空間であれば、各種配線や各種素子等が多数配置されても、画像表示を行う上での不都合は殆どなくて済む。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨、或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う表示装置もまた、本発明の技術的範囲に含まれるものである。

第１実施形態の表示装置における主要な構成を、観察者と共に示す図式的な平面図である。 第１実施形態に係る光源装置の一具体例における円盤状カラーフィルタの正面図（図２（ａ））及びこれを含む光源装置の一具体例のブロック図（図２（ｂ））である。 第１実施形態に係る光源装置の他の具体例を示すブロック図である。 第１実施形態の表示装置の全体構成に係る図式的なブロック図である。 図４の表示装置における分割部材の構成を示す部分拡大斜視図である。 図４の表示装置における分割部材の構成を示す部分拡大分解斜視図である。 図４の表示装置におけるパネル装置及び駆動回路の回路構成を示す電気的なブロック図である。 第２実施形態の表示装置を観察者と共に示す図式的な側面図である。 第２実施形態における分割部材の一具体例を示す部分拡大分解斜視図（図９（ａ））及びその図式的側面図（図９（ｂ））である。

符号の説明

１０…スクリーン面、１０１…パネル装置、１１１…行選択線駆動回路、１１２…データ線駆動回路、１１６…分割部材、１２６…部分面、１３４…制御信号出力装置、１４２…角度センサ、１６６…圧電素子、２０１…光源装置、２１２…投影光制御装置、５０１…観察者

Claims (9)

1. 投影光を照射する光源手段と、
   前記投影光が照射されるスクリーン面を部分的に構成すると共に前記スクリーンに表示されるべき表示画像の各画素に対応する島状の部分面を夫々有しており、前記部分面の角度が前記スクリーン面に対して夫々可変であるように配列された複数の分割部材と、
   前記部分面の夫々が前記投影光を反射することによって変調された反射光によって前記スクリーン面に前記表示画像が表示されるべく前記部分面の角度が夫々変化するように、前記画像データに基づいて前記複数の分割部材を夫々駆動する駆動手段と
   を備え、
   前記駆動手段は、前記複数の部分面における前記反射光を前記スクリーン面の観察方向へ反射するための第１角度、及び前記反射光を前記観察方向へ反射しないための第２角度を決めた上で、前記部分面の角度が前記第１又は第２角度になるように前記複数の分割部材を夫々駆動することを特徴とする表示装置。
2. 前記光源手段は、前記スクリーン面に対して斜めに前記投影光を投射する位置に配置されており、
   前記駆動手段は、前記反射光が前記スクリーン面に対して前記光源手段よりも正面寄りの方向に向かうように、前記複数の分割部材を夫々駆動することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記駆動手段は、前記光源手段から前記スクリーン面に入射される入射角を一のパラメータとして前記第１及び第２角度を決めることを特徴とする請求項１又は２に記載の表示装置。
4. 前記駆動手段は、前記一のパラメータに加えて、前記スクリーン面に対して前記観察方向の角度を他のパラメータとして、前記第１及び第２角度を決めることを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
5. 前記入射角を検出する角度検出手段を更に備え、
   前記駆動手段は、前記検出された入射角を前記一のパラメータとして前記第１及び第２角度を決めることを特徴とする請求項３又は４に記載の表示装置。
6. 前記光源手段は、前記投影光として所定複数色の光を所定周期で色を順次切替えながら照射し、
   前記駆動手段は、前記複数の部分面の夫々において、時分割によって前記表示画像を構成する対応画素の色が視認されるように、前記所定周期に対応する周期で前記複数の分割部材を夫々駆動することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の表示装置。
7. 前記駆動手段は、前記複数の分割部材の夫々につき複数の圧電素子を有し、該複数の圧電素子は夫々、前記部分面の法線方向に伸縮可能に構成されていると共に前記部分面に対して相異なる複数の点で伸縮力が作用するように配置されており、前記複数の圧電素子間における伸縮の差異により、前記部分面の角度が変化するように前記複数の分割部材を夫々駆動することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の表示装置。
8. 前記駆動手段は、前記スクリーン面の背後に相交差して配線されており、行選択信号が夫々供給される複数の行選択線及び画像データに対応する画像信号が夫々供給される複数のデータ線を有し、前記複数の圧電素子を前記行選択信号及び前記画像信号に従ってマトリクス駆動するように構成されていることを特徴とする請求項７に記載の表示装置。
9. 前記複数の圧電素子は、前記複数の分割部材の夫々について、各先端が同一直線上にない位置に夫々取り付けられた３個の柱状の圧電素子からなることを特徴とする請求項７又は８に記載の表示装置。

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