WO2014147703A1

WO2014147703A1 - 表示装置

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Publication number: WO2014147703A1
Application number: PCT/JP2013/057630
Authority: WO
Inventors: 吉岡　俊博
Original assignee: パイオニア株式会社
Priority date: 2013-03-18
Filing date: 2013-03-18
Publication date: 2014-09-25

Abstract

透明表示画質を向上させることができる表示装置を提供する。複数の分割領域を有し、可視光の所定方向の直線偏光に対して散乱状態と透過状態を複数の領域ごとに切り替え可能なスクリーン（２１）と、所定方向と平行成分を持って直線偏光された投影光が投影されているスクリーン（２１）の領域を散乱状態とし、該投影光が投影されていないスクリーン（２１）の領域を透過状態とする同期制御部（３１）と、を有している。

Description

表示装置

　本発明は、映像を表示する表示装置に関する。

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。

特許文献１には、表示スクリーン全体を一様に透明状態と不透明状態とに所定の周期で交互に切り替えて、表示スクリーンの透明状態時に撮像装置への入力を行い、不透明状態時に表示スクリーンへ画像を投射することで、撮像装置が表示スクリーンを挟んで位置している観察者等を表示スクリーンに表示させる画像に影響されずに撮影できることが記載されている。

　特許文献１に記載されたような、透明状態（透過状態）と不透明状態（散乱状態）とを切り替えることができる表示スクリーンは、不透明状態時に表示する画像となる投影光を投射して映像を表示するとともに、透明状態と不透明状態とを交互に切り替えることで、観察者は表示スクリーンの背後にある背景も観察することができる。

特許第２６８８５１９号公報

　この種のスクリーンを用いて映像を投影する場合において、良好な表示を得るために散乱時の散乱を十分大きくすると、背景光あるいは照明／環境光の散乱も同時に大きくなり、この期間のヘイズ寄与（透明感の劣化や時間平均へイズの増加）が透明表示画質を劣化させていた。

　そこで、本発明は、上述した問題に鑑み、例えば、透明表示画質を向上させることができる表示装置を提供することを目的とする。

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、複数の領域を有し、可視光の所定方向の直線偏光に対して散乱状態と透過状態を前記複数の領域ごとに切り替え可能なスクリーンと、前記所定方向と平行成分を持って直線偏光された投影光が投影されている前記スクリーンの前記領域を前記散乱状態とし、該投影光が投影されていない前記スクリーンの前記領域を透過状態とする制御手段と、を有することを特徴とする表示装置である。

請求項５に記載された発明は、複数の領域を有し、可視光の所定方向の直線偏光に対して散乱状態と透過状態を前記複数の領域ごとに切り替え可能なスクリーンの制御を行う表示制御装置の表示方法において、前記表示制御装置が処理する工程は、前記所定方向と平行成分を持って直線偏光された投影光が投影されている前記スクリーンの前記領域を前記散乱状態とし、該投影光が投影されていない前記スクリーンの前記領域を透過状態とする制御工程を含むことを特徴とする表示方法である。

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。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分割された領域の説明図である。図１に示されたホモジニアス配向高分子液晶複合材料を用いた調光部を有するスクリーンの入射光と散乱動作である。図１に示されたスクリーンにおける偏光方向に依存する散乱の強さの電圧依存性を示したグラフである。図１に示されたスクリーンの散乱状態における偏光投影光と無偏光背景光と透過と散乱の説明図である。図１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１に示されたスクリーンの状態と、無偏光透過率と、偏光投影光透過率と、偏光投影光強度と、を示したタイミングチャートである。図１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。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。第２の実施例にかかる表示装置の他の構成例を示した概略構成図である。

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装置は、複数の領域を有し、可視光の所定方向の直線偏光に対して散乱状態と透過状態を複数の領域ごとに切り替え可能なスクリーンと、所定方向と平行成分を持って直線偏光された投影光が投影されている領域を散乱状態とし、該投影光が投影されていない領域を透過状態とする制御手段と、を有している。背景光や照明光は無偏光である場合が多い、一方で、プロジェクタ等から投影される投影光は偏光方向を容易に制御することが可能である。したがって、偏光投影光（所定方向と平行成分を持って直線偏光された投影光）を強く散乱することが可能なスクリーンを用いることによって、背景光や照明光のスクリーンでの散乱（スクリーンの白濁感）を抑制し、映像のみを十分な強度で散乱させることが可能となる。

本実施形態に用いるスクリーンは、偏光依存性を持つため、投影される偏光投影光を強く散乱し、これに直交する偏光成分の散乱は小さい。それに対して、従来の偏光依存性を持たないスクリーンでは、良好な表示を得るために散乱時の散乱を十分大きくすると、背景光あるいは照明や環境光の散乱も同時に大きくなり透明表示画質を劣化させていた。したがって、本実施形態のようなスクリーンを用いることで、映像光をほぼ１００％散乱させつつ、散乱時の背景光あるいは照明や環境光は無偏光であるため、散乱は全光線の５０％程度とすることができる。

また、分割した領域のうち、投影光が投影されている領域を散乱状態とし、該投影光が投影されていない領域は透過状態としているので、スクリーンの全領域に一括投影する場合と比較して、光源の発光ピークを平均化することにより投影光の最大光量を減らしつつ表示の高輝度化をすることができる。

また、制御手段は、投影光の投影と同期して前記散乱状態に切り替えるようにするために、投影光を線順次方式などで走査しながら投影する場合に、走査位置に合わせた領域を散乱状態とすることができる。

また、制御手段は、領域の散乱状態と透過状態とを所定の周期で交互に切り替えるようにしてもよい。このようにすることにより、スクリーンの表示と背景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、スクリーンの表示と背景の観察を同時にすることができる。

また、スクリーン越しに観察可能な対象物を照明する照明手段と、照明手段が、所定方向と直交するように直線偏光させる偏光手段と、を有していてもよい。このようにすることにより、偏光投影光を強く散乱するスクリーンを利用した場合に、照明光が散乱されずに対象物を照明することができる。

また、本発明の一実施形態にかかる表示方法は、複数の領域を有し、可視光の所定方向の直線偏光に対して散乱状態と透過状態を複数の領域ごとに切り替え可能なスクリーンの制御を行う表示制御装置が処理する工程に、所定方向と平行成分を持って直線偏光された投影光が投影されているスクリーンの領域を散乱状態とし、該投影光が投影されていないスクリーンの領域を透過状態とする制御工程を含んでいる。このようにすることにより、背景光や照明光のスクリーンでの散乱（スクリーンの白濁感）を抑制し、映像のみを十分な強度で散乱させることが可能となる。したがって、映像光をほぼ１００％散乱させつつ、散乱時の背景光あるいは照明や環境光は無偏光であるため、散乱は全光線の５０％程度とすることができる。そして、分割した領域のうち、投影光が投影されている領域を散乱状態とし、該投影光が投影されていない領域は透過状態としているので、光源の発光ピークを平均化することにより投影光の最大光量を減らしつつ表示の高輝度化をすることができる。

　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１０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、を備えている。表示装置１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）で透過散乱する反射型プロジェクション装置である。

　プロジェクタ１１は、スクリーン２１を挟んで観察者と反対側に配置されている。プロジェクタ１１は、観察者側に配置してもよい。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（投影光が出ない状態）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の表示面に映像光を点順次で投影するものでもよい。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、例えばレーザビームスキャン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へ映像情報により変調された映像光を投影できるものであればよい。また、プロジェクタ１１は、偏光板や偏光フィルタ等の偏光子を内蔵、あるいはレーザーを光源とし、後述するスクリーン２１が散乱する直線偏光と平行成分を持った直線偏光が投影されるようになっている。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。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に繰り返し表示すればよい。

　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、複数の制御電極２７が配置される。制御電極２７は、後述するスクリーン２１の分割パターンに合わせた形状、配置となっている。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。

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。

　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（例えば走査方向）で短冊状に分割する（図３参照）。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３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。即ち、スクリーン２１は複数の領域を有している。

　このように制御電極２７が構成されることで、本実施形態の調光部２５は、分割領域毎に後述するように、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調光部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。調光部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。

　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、散乱状態が映像が表示される状態であり、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映像が表示されない非映像状態である。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、走査しながら投影された映像光を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が切り替え可能である。

調光部２５には、高分子と液晶を混合させ電圧無印加時の配向が上下基板間ギャップ内で均一な所謂ホモジニアス配向高分子液晶複合材料を用いることができる。以下ホモジニアス配向高分子液晶複合材料を用いたリバースモード液晶素子で構成した調光部２５の説明をする。リバースモードとは、所定の電圧を印加した場合に散乱状態となり、電圧を印加しない場合は透過状態となることである。

調光部２５は、２枚の透明なガラス基板２３、２４の向かい合う表面に、対向電極（導電膜）２６、制御電極（導電膜）２７と所定の液晶材料が所望の配向をなすように配向処理を行う。そして、重合して高分子となる液晶性モノマー材料、ネマチック液晶材料及び重合開始剤を所定の混合比で混合し、ガラス基板２３、２４間（対向電極２６、制御電極２７間）に挟み込まれるようにして調光材料とする。この際、の配向方向がほぼ一致するように基板を５乃至１００マイクロメートルの間隔で向かい合わせる。液晶性モノマーとネマティック液晶の配向がほぼ一致した状態で、紫外線を照射して高分子化する。これにより、高分子ネットワーク中にネマティック液晶が可視光を散乱する程度の大きさで分散する構造となる。

上述したホモジニアス配向高分子液晶複合材料を用いた調光部２５を有するスクリーン２１の入射光と散乱動作を図４を参照して説明する。図４（ａ）は電圧無印加時、（ｂ）は電圧印加時を示している。また、図中Ａ１は、ネマティック液晶の配向方向に偏光した入射光（所定方向と平行成分を持って直線偏光された投影光）、Ａ２はＡ１と直交する方向に偏光した入射光をそれぞれ示している。

図４（ａ）に示したように、電圧無印加時は、高分子材料とネマティック液晶からなる調光材料中で屈折率差がほぼ等しくなるようにすることにより、調光材料（調光部２５）を通過する光線には散乱が発生しない。つまり、Ａ１、Ａ２とも透過する。

図４（ｂ）に示したように、所定の電圧を印加すると、ネマティック液晶の配向が電場によって変化し、配向方向に偏光した入射光は高分子材料とネマティック液晶領域の屈折率差を感じ、散乱が生じる。一方、これに直交する偏光は屈折率差が小さいため大きな散乱は生じない。つまり、Ａ１は散乱され、Ａ２は透過する。即ち、スクリーン２１は、可視光の所定方向の直線偏光に対して散乱状態と透過状態を複数の領域ごとに切り替え可能となっている。

図５に、上述した構成のスクリーン２１における偏光方向に依存する散乱の強さの電圧依存性を示したグラフを示す。図中点線は、スクリーン２１が散乱する偏光方向に対して直交する（垂直な）直線偏光、一点鎖線は、無偏光、実線は、スクリーン２１が散乱する偏光方向に対して平行な直線偏光を示している。

図５に示したように、電圧（交流電圧）値を上げると、スクリーン２１（調光部２５）散乱強度が上昇する。スクリーン２１が散乱する偏光方向に対して平行偏光は散乱されるため正透過率が低下する。スクリーン２１の偏光方向に対して直交する直線偏光は透過するため正透過率は殆ど低下しない。無偏光は、スクリーン２１が散乱する偏光方向に対して平行な偏光とスクリーン２１が散乱する偏光方向に対して直交する偏光が混合されていると考えられるので、正透過率は約５０％となる。

上述したスクリーン２１の例えばガラス基板２４側に位置する観察者からは、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は透明な状態となる。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から投影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背後の背景を観察することができる。但し、散乱状態の場合にも背景光のうちスクリーン２１が散乱する偏光方向に対して直交する偏光は透過するので、後述するように透過状態時の半分程度の透過率で観察することができる。

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。調光部２５内の液晶の配列状態は、上述したように、対向電極２６と制御電極２７の印加電圧により変化する。

　制御手段としての同期制御部３１は、映像光が投影されるスクリーン２１の調光部２５を、映像光が投影されている場合は当該映像光を散乱する散乱状態に制御し、投影されていない場合に透過状態に制御する。即ち、所定方向と平行成分を持って直線偏光された投影光が投影されているスクリーン２１の領域を散乱状態とし、該投影光が投影されていないスクリーン２１の領域を透過状態とする。したがって、同期制御部３１が制御工程を実行する。

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の映像光の投影に同期させて、スクリーン２１（調光部２５）の光学状態を制御する。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の走査周期や映像周期（フレーム周期）に同期した同期信号などを用いることができる。

次に、上述した表示装置１のスクリーン２１の散乱状態における偏光投影光と無偏光背景光と透過と散乱を図６を参照して説明する。図６（ａ）は、プロジェクタ１１から投影される偏光投影光（投影光）がスクリーン２１で散乱される状態を示した図、図６（ｂ）は、図６（ａ）の状態においてスクリーン２１に入射する投影光と背景光や環境光などの無偏光の散乱と透過の関係を示した図である。

図６（ａ）に示したように、プロジェクタ１１からの投影光は、偏光面がスクリーン２１で散乱されるように直線偏光されている（図６の矢印方向）。このとき、図６（ｂ）に示したように、スクリーン２１には投影光に加えて背景光や環境光も入射する。そして、背景光や環境光のうち投影光とは直交する直線偏光（図中●で示す）はスクリーン２１では散乱されずに透過する。

　つまり、散乱状態にあっても背景光等は散乱されずに透過する成分もあるために、背景光等の正透過率を全光線透過率の半分程度に保持できる。

　次に、上述した構成の表示装置１の基本的な動作原理を説明する。図７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の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７（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６のスクリーン２１は、一例として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、すなわち調光部２５が入射光の散乱が小さい透明な透過状態に制御されスクリーン２１としては周囲の環境光が透過する状態（非映像状態）となる。

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７（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により散乱され当該分割領域２２１には映像が表示される。

映像光の走査は、次に、図７（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により散乱され映像が表示される。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７（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。即ち、所定方向と平行に直線偏光された投影光が投影されているスクリーン２１の領域を散乱状態とし、該投影光が投影されていないスクリーン２１の領域を透過状態としている。

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、非映像状態である透過状態に制御される。したがって、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８は、スクリーン２１の状態と、無偏光透過率と、偏光投影光透過率と、偏光投影光強度と、を示したタイミングチャートである。無偏光とは例えば背景光あるいは照明や環境光を示し、偏光投影光とは上述したようにプロジェクタ１１から投影される映像光を示し、偏光投影光強度とはプロジェクタ１１から投影される映像光の強度を示す。なお、図８は、一つの分割領域２２の例である。

図８に示したように、スクリーン２１（調光部２５）が散乱状態となると、無偏光透過率、偏光投影光透過率ともに低下する。但し、無偏光透過率は、図５を参照して説明したように、スクリーン２１で散乱されない偏光成分を含むため偏光投影光よりも透過率は低下しない。また、プロジェクタ１１は、この期間（透過率が低下している期間）に映像を当該分割領域２２に投影するので映像光強度が上昇し映像が表示される。一方、スクリーン２１（調光部２５）が透過状態となると、調光部２５の平行光線透過率は上昇する。この期間にプロジェクタ１１は映像を当該分割領域２２に投影しないので映像は表示されない。

図３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の映像光は、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の映像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、当該領域に映像光が照射される映像期間を含む期間Ｔｏｎ（図９参照）において、映像状態としての散乱状態になる。また、映像光が照射されない非映像期間Ｔｏｆｆ（図９参照）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９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２１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９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。

この同期制御のための切り替えタイミングの情報は、同期信号としてプロジェクタ１１から同期制御部３１に送出される。同期制御部３１は、好ましくは、各分割領域２２の光学状態が所定の散乱状態に安定している期間に映像光が照射されるように、対向電極２６と各制御電極２７へ印加する電圧を制御する。

各分割領域２２の光学状態は、制御電極２７へ印加する電圧の信号波形により切り替わる。特に、プロジェクタ１１が同期制御部３１へ出力する切り替えタイミングの情報には、プロジェクタ１１の各フレームの走査を開始するタイミングの情報と、走査速度（走査の遅延／シフト）とを含めるとよい。これにより、フレーム周波数が変化した場合にも、映像を乱すことなく、良好なシースルー表示を実現できる。なお、プロジェクタ１１および同期制御部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。

以上の同期制御により、本実施形態の同期制御部３１は、映像光の走査周期Ｔにおける複数の分割領域２２の光学状態を、プロジェクタ１１による映像光の走査に同期させて切り替えて、スクリーン２１についての、映像光が投影される部位の光学状態を映像状態とする。即ち、投影光の投影と同期して散乱状態に切り替えるとともに、領域の散乱状態と透過状態とを所定の周期で交互に切り替えている。

よって、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の散乱光が平均（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。

例えば、映像のフレーム周波数を５０Ｈｚ程度以上とすると、そのフレーム周波数（周期）のうち１から２０％程度の時間に映像光を投影し、調光部２５にはこの時間で十分な散乱を実現できるような散乱状態となる電圧を印加する。人間の目にはこのフレーム毎の散乱状態の繰り返しは点滅として認識されないので、時間平均（積分）されることによってスクリーン２１はシースルー状態を保持しつつ映像を表示することができる。

　本実施例によれば、複数の分割領域２２を有し、可視光の所定方向の直線偏光に対して散乱状態と透過状態を複数の領域ごとに切り替え可能なスクリーン２１と、所定方向と平行に直線偏光された投影光が投影されているスクリーン２１の領域を散乱状態とし、該投影光が投影されていないスクリーン２１の領域を透過状態とする同期制御部３１と、を有している。背景光や照明光は無偏光である場合が多い、一方で、プロジェクタ１１から投影される投影光は偏光方向を容易に制御することが可能である。したがって、所定方向と平行に直線偏光された投影光（偏光投影光）を強く散乱することが可能なスクリーン２１を用いることによって、背景光や照明光のスクリーン２１での散乱（スクリーン２１の白濁感）を抑制し、映像のみを十分な強度で散乱させることが可能となる。

　また、分割領域２２のうち、投影光が投影されている領域を散乱状態とし、該投影光が投影されていない領域は透過状態としているので、スクリーン２１の全領域に一括投影する場合と比較して、光源の発光ピークを平均化することにより投影光の光量を減らしつつ表示の高輝度化をすることができる。例えば、比較的小さな光源を用いたプロジェクタであっても、高い透明性を保持したまま十分な明るさで表示することが可能となる。

また、同期制御部は、プロジェクタ１１が出力する同期信号と同期して散乱状態に切り替えるようにするために、投影光を線順次方式などで走査しながら投影する場合に、走査位置に合わせた領域を散乱状態とすることができる。

　また、同期制御部は、領域の散乱状態と透過状態とを所定の周期で交互に切り替えるようにしているので、スクリーン２１の表示と背景の観察を交互に行うことができるために、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、所定の周期を短くすれば、観察者からはスクリーン２１の表示と背景を同時に観察しているように見える。

次に、本発明の第２の実施例にかかる表示装置を図１０および図１１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。

　本実施例は図１０に示したように、照明手段としての偏光照明４１が設けられている。偏光照明４１は、偏光板や偏光フィルタなど偏光手段を内蔵して、スクリーン２１が散乱状態の際に散乱される偏光方向と直交する偏光方向となる照明光を照射する。つまり、偏光照明４１から照射される照明光はスクリーン２１で散乱されない。

偏光照明４１は、スクリーン２１の背景側や観察者側に設けられている。なお、図１０では、偏光照明４１は、スクリーン２１の背景側と観察者側の双方に設けられているが、いずれか一方のみとしてもよい。

　本実施例によれば、スクリーン２１越しに観察可能な背景等を照明するとともに、スクリーン２１の散乱方向に対して直交する成分を持って直線偏光する偏光照明４１を有しているので、偏光投影光を強く散乱するスクリーン２１を利用した場合に、照明光を散乱させずに背景等を照明することができる。また、スクリーン２１の散乱による影響を排除することができ、より背景等を明るく観察することができる。

　なお、図１０のように、偏光照明４１を設けるに限らず、図１１に示すように、通常の（無偏光の）照明４２に偏光板４３を組み合せた形態としてもよい。

　また、上述した２つの実施例では、調光部２５として、ホモジニアス配向高分子液晶複合材料を用いたリバースモード液晶素子で説明したが、ノーマルモードの液晶素子を用いてもよい。ノーマルモードとは、所定の電圧を印加した場合に透過状態となり、電圧を印加しない場合は散乱状態となることである。要するに、一方向偏光を強く散乱し、直交する偏光の散乱が弱いものであればよい。

　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。

　　１        表示装置
　　２１      スクリーン
　　３１      同期制御部（制御手段）
　　４１      偏光照明（照明手段、偏光手段）
　　４２      照明（照明手段）
　　４３      偏光板

Claims

複数の領域を有し、可視光の所定方向の直線偏光に対して散乱状態と透過状態を前記複数の領域ごとに切り替え可能なスクリーンと、
前記所定方向と平行成分を持って直線偏光された投影光が投影されている前記スクリーンの前記領域を前記散乱状態とし、該投影光が投影されていない前記スクリーンの前記領域を透過状態とする制御手段と、
を有することを特徴とする表示装置。
　前記制御手段は、前記投影光の投影と同期して前記散乱状態に切り替えることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
　前記制御手段は、前記領域の前記散乱状態と前記透過状態とを所定の周期で交互に切り替えることを特徴とする請求項１または２に記載の表示装置。
前記スクリーン越しに観察可能な対象物を照明する照明手段と、
前記照明手段が、前記所定方向と直交するように直線偏光させる偏光手段と、
を有し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。
複数の領域を有し、可視光の所定方向の直線偏光に対して散乱状態と透過状態を前記複数の領域ごとに切り替え可能なスクリーンの制御を行う表示制御装置の表示方法において、
前記表示制御装置が処理する工程は、前記所定方向と平行成分を持って直線偏光された投影光が投影されている前記スクリーンの前記領域を前記散乱状態とし、該投影光が投影されていない前記スクリーンの前記領域を透過状態とする制御工程を含むことを特徴とする表示方法。