(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可視光を散乱させる散乱状態と可視光を透過させる透過状態とが、不可視光の入射により切替わるスクリーンと、
前記スクリーンに前記可視光による画像を投射する画像投射系と、
前記スクリーンのうち、前記画像の所望の部分が投射される表示領域が前記散乱状態になり、他の領域が前記透過状態になるように、前記スクリーンに前記不可視光を投射する不可視光投射系と、
を備え、
前記スクリーンは、
一対の透明電極と、
前記一対の透明電極の間に配置された高分子分散型液晶層と、
前記一対の透明電極の少なくとも一方の電極と前記高分子分散型液晶層との間に配置されて前記不可視光の入射によりインピーダンスが変化する光導電層と、
前記不可視光投射系から前記光導電層を経て射出された前記不可視光が入射する位置に設けられて該不可視光を反射させるとともに前記可視光を透過させる波長選択膜と、
を有していることを特徴とする表示システム。
【請求項２】
前記スクリーンは、前記光導電層に吸収される色光に対して滅法混色の補色になる補色光を吸収する光吸収層を有していることを特徴とする請求項１に記載の表示システム。
【請求項３】
可視光を散乱させる散乱状態と可視光を透過させる透過状態とが、不可視光の入射により切替わるスクリーンと、
前記スクリーンに前記可視光による画像を投射する画像投射系と、
前記スクリーンのうち、前記画像の所望の部分が投射される表示領域が前記散乱状態になり、他の領域が前記透過状態になるように、前記スクリーンに前記不可視光を投射する不可視光投射系と、
を備え、
前記スクリーンは、
一対の透明電極と、
前記一対の透明電極の間に配置された高分子分散型液晶層と、
前記一対の透明電極の少なくとも一方の電極と前記高分子分散型液晶層との間に配置されて前記不可視光の入射によりインピーダンスが変化する光導電層と、
前記光導電層に吸収される色光に対して滅法混色の補色になる補色光を吸収する光吸収層と、
を有していることを特徴とする表示システム。
【請求項４】
前記高分子分散型液晶層に二色性色素が分散されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の表示システム。
【請求項５】
可視光を散乱させる散乱状態と可視光を透過させる透過状態とが、不可視光の入射により切替わるスクリーンと、
前記スクリーンに前記可視光による画像を投射する画像投射系と、
前記スクリーンのうち、前記画像の所望の部分が投射される表示領域が前記散乱状態になり、他の領域が前記透過状態になるように、前記スクリーンに前記不可視光を投射する不可視光投射系と、
を備え、
前記スクリーンは、
一対の透明電極と、
前記一対の透明電極の間に配置された高分子分散型液晶層と、
前記一対の透明電極の少なくとも一方の電極と前記高分子分散型液晶層との間に配置されて前記不可視光の入射によりインピーダンスが変化する光導電層と、を有し、
前記高分子分散型液晶層に二色性色素が分散されていることを特徴とする表示システム。
【請求項６】
前記二色性色素は、前記光導電層に吸収される色光に対して滅法混色の補色になる補色光を吸収することを特徴とする請求項４又は５に記載の表示システム。
【請求項７】
前記高分子分散型液晶は、電界非印加状態で前記透過状態になることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の表示システム。
【請求項８】
前記スクリーンに入射前の前記可視光と該スクリーンから射出後の前記可視光との色相変化を打ち消すように、前記画像投射系に供給される画像データを補正する画像補正部を備えていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の表示システム。
【請求項９】
入力画像のうちで表示すべき範囲を示す範囲データを前記不可視光投射系に供給するとともに、前記入力画像の前記範囲に含まれる画像データを前記画像投射系に供給する、データ供給部を備え、
前記画像投射系が前記画像データに基づいて前記画像を投射し、前記不可視光投射系が前記範囲データに基づいて前記不可視光を投射することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の表示システム。
【請求項１０】
前記画像投射系により投射される光を前記不可視光投射系により投射される光と合成する合成素子を備えていることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の表示システム。
【請求項１１】
前記画像投射系は、前記可視光を射出する第１光源系および該第１光源系から射出された光を変調する第１光変調素子を有し、
前記不可視光投射系は、前記不可視光を射出する第２光源系および該第２光源系から射出された光を変調する第２光変調素子を有しており、
前記色合成素子は、前記第１光変調素子により変調された光および前記第２光変調素子により変調された光を合成し、
前記合成素子により合成された光を投射する投射光学系を備えていることを特徴とする請求項１０に記載の表示システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、スクリーン上にプロジェクター等により映像を表示する技術が知られている。近年、透明なスクリーンに映像光を拡散、散乱させて映像を表示する技術が提案されている。この技術を用いると、スクリーンが配置される実空間の人物や物体がスクリーンを透かして観察され、映像を実空間と同化させることができる。
【０００３】
例えば、ウインドウディスプレイされた展示品に関する情報をウインドウガラスに映すことにより、展示品の観察を妨げずに情報を効果的に表示することができる。銀行等の窓口にて、来訪者の情報を受付者側に表示したり、受付者の情報を来訪者側に表示したりすることにより、窓口業務を円滑に進めることが可能になる。テレビ会議や無人受付などにおいて、人物のみを切り出した映像を映すことにより、あたかも人物が居合わせているようなリアリティを提供することができる。
【０００４】
このように、透明なスクリーンを用いると、ディスプレイというデバイスの存在を観察者に感じさせないで映像表現することができ、効果的な情報提供や臨場感溢れる映像演出が可能となる。透明なスクリーンとして、特許文献１、２に開示されているものが挙げられる。特許文献１には、非拡散光である参照光と、光拡散体から拡散された物体光との干渉によるパターンを記録するホログラムスクリーンの製造方法が提案されている。特許文献２には、液晶層により透過／散乱を切替え可能なスクリーンが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−７５１３９号公報
【特許文献２】特開平６−８２７４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
スクリーンには高品質な映像を表示可能であることが求められ、さらに透明なスクリーンにはディスプレイを意識させない観点で透明性の向上が期待される。特許文献１、２の技術には、映像品質と透明性とを両立させる観点で、改善すべき点がある。
【０００７】
特許文献１のホログラムスクリーンは、参照光と物体光の干渉パターンを記録しているので、視野角を広くすると透明性が低下し、スクリーン自体が観察されるので演出効果が低下してしまう。透明性を高くすると視野角が狭くなり、映像を観察しづらくなるので映像品質が低下してしまう。
【０００８】
特許文献２の液晶スクリーンは、透過／散乱を切替える単位領域をＴＦＴ等のアクティブ素子により駆動する構成にすると、アクティブ素子が反射・散乱媒質となるため透明性が低下してしまう。単位領域をパッシブ駆動にしてアクティブ素子を画面内に配置しない構成にすると、散乱性液晶のＶＴ閾値特性により走査線数がせいぜい４本程度になってしまう。すると、透過／散乱を切替える単位領域が映像に比べて格段に低解像度になり、映像の周辺が大面積の散乱領域になることにより透明性が低下してしまう。
【０００９】
本発明は、上述の課題を鑑みて提案されたものであり、映像部の高散乱性と非映像部の高透明性とを両立することにより、臨場感溢れる映像を表示可能なスクリーン、プロジェクターおよび表示システムを提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明では、前記目的を達成するために以下の手段を採用している。
本発明の表示システムは、可視光を散乱させる散乱状態と可視光を透過させる透過状態とが、不可視光の入射により切替わるスクリーンと、前記スクリーンに前記可視光による画像を投射する画像投射系と、前記スクリーンのうち、前記画像の所望の部分が投射される表示領域が前記散乱状態になり、他の領域が前記透過状態になるように、前記スクリーンに前記不可視光を投射する不可視光投射系と、を備え、前記スクリーンは、一対の透明電極と、前記一対の透明電極の間に配置された高分子分散型液晶層と、前記一対の透明電極の少なくとも一方の電極と前記高分子分散型液晶層との間に配置されて前記不可視光の入射によりインピーダンスが変化する光導電層と、前記不可視光投射系から前記光導電層を経て射出された前記不可視光が入射する位置に設けられて該不可視光を反射させるとともに前記可視光を透過させる波長選択膜と、を有していることを特徴とする。
本発明の表示システムは、可視光を散乱させる散乱状態と可視光を透過させる透過状態とが、不可視光の入射により切替わるスクリーンと、前記スクリーンに前記可視光による画像を投射する画像投射系と、前記スクリーンのうち、前記画像の所望の部分が投射される表示領域が前記散乱状態になり、他の領域が前記透過状態になるように、前記スクリーンに前記不可視光を投射する不可視光投射系と、を備え、前記スクリーンは、一対の透明電極と、前記一対の透明電極の間に配置された高分子分散型液晶層と、前記一対の透明電極の少なくとも一方の電極と前記高分子分散型液晶層との間に配置されて前記不可視光の入射によりインピーダンスが変化する光導電層と、前記光導電層に吸収される色光に対して滅法混色の補色になる補色光を吸収する光吸収層と、を有していることを特徴とする。
本発明の表示システムは、可視光を散乱させる散乱状態と可視光を透過させる透過状態とが、不可視光の入射により切替わるスクリーンと、前記スクリーンに前記可視光による画像を投射する画像投射系と、前記スクリーンのうち、前記画像の所望の部分が投射される表示領域が前記散乱状態になり、他の領域が前記透過状態になるように、前記スクリーンに前記不可視光を投射する不可視光投射系と、を備え、前記スクリーンは、一対の透明電極と、前記一対の透明電極の間に配置された高分子分散型液晶層と、前記一対の透明電極の少なくとも一方の電極と前記高分子分散型液晶層との間に配置されて前記不可視光の入射によりインピーダンスが変化する光導電層と、を有し、前記高分子分散型液晶層に二色性色素が分散されていることを特徴とする。
本発明の表示システムは、可視光を散乱させる散乱状態と可視光を透過させる透過状態とが、不可視光の入射により切替わるスクリーンと、前記スクリーンに前記可視光による画像を投射する画像投射系と、前記スクリーンのうち、前記画像の所望の部分が投射される表示領域が前記散乱状態になり、他の領域が前記透過状態になるように、前記スクリーンに前記不可視光を投射する不可視光投射系と、を備えていることを特徴とする。
【００１１】
このようにすれば、画像の所望の部分が投射される領域のスクリーンが不可視光投射系により散乱状態になり、この領域に入射した画像光が散乱して観察されて、画像の所望の部分が表示される。スクリーンにおいて不可視光が投射される領域を制御することにより、散乱状態になる領域を制御することができる。したがって、スクリーンの散乱・透過状態を領域ごとに制御する制御素子をスクリーン内に設ける必要が低くなり、制御素子による可視光の散乱や反射、吸収が格段に低減される。よって、スクリーンが認識されにくくなり、臨場感溢れる画像を表示可能になる。
【００１２】
本発明に係る表示システムは、代表的な態様として以下のような態様をとりえる。
前記スクリーンは、一対の透明電極と、前記一対の透明電極の間に配置された高分子分散型液晶層と、前記一対の透明電極の少なくとも一方の電極と前記高分子分散型液晶層との間に配置されて前記不可視光の入射によりインピーダンスが変化する光導電層と、を有しているとよい。
【００１３】
このようにすれば、不可視光が入射した領域の光導電層のインピーダンスが変化し、この領域にて高分子分散型液晶層に印加される電界の強度が変化する。したがって、不可視光の入射領域に対応する高分子分散型液晶層の散乱状態と透過状態とが切替えられ、画像投射系により画像が投射される領域を散乱状態にすることができる。
【００１４】
前記スクリーンは、前記不可視光投射系から前記光導電層を経て射出された前記不可視光が入射する位置に設けられて該不可視光を反射させるとともに前記可視光を透過させる波長選択膜を有しているとよい。
【００１５】
このようにすれば、光導電層を通った不可視光が波長選択膜で反射して、再度光導電層に入射する。これにより、光導電層に一次的に入射した不可視光に加えて、波長選択膜で反射して光導電層に二次的に入射した不可視光によっても光導電層のインピーダンスが変化する。したがって、不可視光投射系から射出された不可視光の光量あたりのインピーダンスの変化量を増加させることができ、不可視光投射系の出力を下げることができる。
【００１６】
また、波長選択膜に対して光導電層と反対側から外光由来の不可視光が入射した場合に、この不可視光が波長選択膜で反射して光導電層に入射しにくくなる。したがって、外光に由来する不可視光が入射した領域においてスクリーンが所望の透過状態あるいは散乱状態にならなくなることが回避され、透過状態あるいは散乱状態にする領域を高精度に制御することができる。
【００１７】
特に、高分子分散型液晶層と光導電層との間に波長選択膜を配置すれば、不可視光投射系に由来する不可視光が高分子分散型液晶層に入射しにくくなる。これにより、不可視光が高分子分散型液晶層で散乱された後に光導電層に入射することが回避され、透過状態あるいは散乱状態にする領域を高精度に制御することができる。
【００１８】
前記スクリーンは、前記光導電層に吸収される色光に対して滅法混色の補色になる補色光を吸収する光吸収層を有しているとよい。
このようにすれば、光導電層に特定の波長帯の色光が吸収されることによるスクリーンの色づきを防止することができる。また、スクリーンを無彩色とすることができるため視刺激を低減でき、観察者にスクリーンを意識させにくくすることが可能となる。また、スクリーンの色づきを防止する観点で光導電層の材料選択に制約が加わることを回避することができ、光導電層の材料選択の自由度が高くなる。
【００１９】
前記高分子分散型液晶は、電界非印加状態で前記透過状態になるとよい。
このようにすれば、電界非印加状態でスクリーンが認識されにくくなるので、スクリーンの消費電力を抑制しつつスクリーンが視界の妨げになることを回避することができる。
【００２０】
前記高分子分散型液晶層に二色性色素が分散されているとよい。
このようにすれば、スクリーンに入射する外光が二色性色素に吸収されるので、外光の散乱によるコントラスト比の低下が緩和される。
【００２１】
前記二色性色素は、前記光導電層に吸収される色光に対して滅法混色の補色になる補色光を吸収するとよい。
このようにすれば、外光の散乱によるコントラスト比の低下が緩和されるとともに、観察者にスクリーンを認識させにくくすることができる。
【００２２】
前記スクリーンに入射前の前記可視光と該スクリーンから射出後の前記可視光との色相変化を打ち消すように、前記画像投射系に供給される画像データを補正する画像補正部を備えているとよい。
このようにすれば、補正された画像データに対応した可視光が画像投射系から射出される。画像投射系から射出された可視光は、スクリーンを経ることによるカラーバランスの変化が画像データの補正により相殺されるので、補正前の画像データに忠実な画像を表示することができる。
【００２３】
入力画像のうちで表示すべき範囲を示す範囲データを前記不可視光投射系に供給するとともに、前記入力画像の前記範囲に含まれる画像データを前記画像投射系に供給する、データ供給部を備え、前記画像投射系が前記画像データに基づいて前記画像を投射し、前記不可視光投射系が前記範囲データに基づいて前記不可視光を投射するとよい。
このようにすれば、データ供給部が、範囲データを不可視光投射系に供給するとともに範囲データに整合した画像データを画像投射系に供給するので、スクリーンにおいて散乱状態になる領域と、画像の所望の部分が投射される領域とを高精度に対応させることが容易になる。
【００２４】
前記画像投射系により投射される光を前記不可視光投射系により投射される光と合成する合成素子を備えているとよい。
このようにすれば、可視光が不可視光と合成素子により合成されてスクリーンに投射されるので、可視光により表示される画像の位置およびサイズを、不可視光により散乱状態になる領域の位置およびサイズと高精度に対応させることが容易になる。
【００２５】
前記画像投射系は、前記可視光を射出する第１光源系および該第１光源系から射出された光を変調する第１光変調素子を有し、前記不可視光投射系は、前記不可視光を射出する第２光源系および該第２光源系から射出された光を変調する第２光変調素子を有しており、前記色合成素子は、前記第１光変調素子により変調された光および前記第２光変調素子により変調された光を合成し、前記合成素子により合成された光を投射する投射光学系を備えているとよい。
このようにすれば、第１光源系から射出された可視光が第１光変調素子により変調されることにより、可視光の画像を形成することができる。第２光源系から射出された不可視光が第２光変調素子により変調されることにより、画像と対応したパターンの不可視光の画像を形成することができる。可視光の画像および不可視光の画像が合成されて投射されるので、画像投射系と不可視光投射系とで投射光学系を共通化することができ、表示システムを低コストにすることや小型にすることが可能になる。
【００２６】
本発明のスクリーンは、不可視光が入射した領域において、可視光を散乱させる散乱状態と可視光を透過させる透過状態とが切替わることを特徴とする。
このようにすれば、不可視光が入射した領域に応じてスクリーンの散乱状態と透過状態とが切替わるので、散乱状態になる領域をスクリーンの外部から制御することができる。したがって、スクリーンを領域ごとに散乱状態に制御する制御素子をスクリーン内に設ける必要が低くなり、スクリーンが認識されにくくなるので臨場感溢れる画像を表示可能になる。
【００２７】
本発明のプロジェクターは、不可視光が入射した領域において、可視光を散乱させる散乱状態と可視光を透過させる透過状態とが切替わるスクリーンに画像を表示するプロジェクターであって、前記スクリーンに可視光による画像を投射する画像投射系と、前記スクリーンにおいて前記画像のうちの所望の部分が投射される領域が前記散乱状態になるように、前記スクリーンに不可視光を投射する不可視光投射系と、を備えていることを特徴とする。
このようにすれば、スクリーンにおいて画像投射系により画像が投射される領域が不可視光投射系により散乱状態になり、この領域に入射した画像光が散乱して観察されて画像が表示される。散乱状態になる領域をプロジェクターにより制御するので、スクリーンを領域ごとに散乱状態に制御する制御素子をスクリーンに設ける必要が低くなる。したがって、スクリーンが認識されにくくなり、臨場感溢れる画像を表示可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】表示システム１の構成図（ａ）、使用例を示す図（ｂ）である。
【図２】プロジェクター３の概略構成を示す模式図である。
【図３】スクリーン２Ａの断面図（ａ）、等価回路図（ｂ）である。
【図４】スクリーンの動作原理を示す説明図である。
【図５】表示システム１Ｂの構成図（ａ）、スクリーン２Ｂの断面図（ｂ）である。
【図６】スクリーン２Ｃの断面図（ａ）、光吸収スペクトルのグラフ（ｂ）である。
【図７】第４実施形態におけるスクリーン２Ｄの構成を示す断面拡大図である。
【図８】第５実施形態の表示システム１Ｅの概略構成を示す模式図である。
【図９】（ａ）〜（ｃ）は、画像処理部の特性を示す説明図である。
【図１０】第６実施形態の表示システム１Ｆの概略構成を示す模式図である。
【図１１】第７実施形態の表示システム１Ｇの概略構成を示す模式図である。
【図１２】第８実施形態の表示システム１Ｈの概略構成を示す模式図である。
【図１３】カラーホイールの構成図（ａ）、変形例の構成図（ｂ）である。
【図１４】第９実施形態におけるスクリーン２Ｋの概略構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。説明に用いる図面において、特徴的な部分を分かりやすく示すために、図面中の構造の寸法や縮尺を実際の構造に対して異ならせている場合がある。また、実施形態において同様の構成要素については、同じ符号を付して図示し、その詳細な説明を省略する場合がある。なお、以下の第１〜１０実施形態で説明するスクリーンは、いずれも本発明のスクリーンを適用したものである。
【００３０】
［第１実施形態］
図１（ａ）は、第１実施形態の表示システム１の概略構成を示す模式図、図１（ｂ）は表示システム１の使用例を示す図である。図１に示すように表示システム１は、スクリーン２およびプロジェクター３を含んでいる。プロジェクター３は、データ供給部３０、画像投射系３１および不可視光投射系３２を含んでいる。スクリーン２は本発明のスクリーンを適用したものであり、プロジェクター３は本発明のプロジェクターを適用したものである。
【００３１】
図１（ａ）、（ｂ）に示すＸＹＺ直交座標系は、スクリーン２の主面に沿う方向をＸ方向、Ｙ方向とし、スクリーン２の主面の法線方向をＺ方向としている。Ｘ方向およびＺ方向は例えば水平方向であり、Ｙ方向は例えば鉛直方向である。
【００３２】
第１実施形態の表示システム１は、概略すると以下のように動作する。スクリーン２は、アドレス光（不可視光）Ｌ２が入射した領域において、可視光に対する散乱状態と透過状態とが切替わるようになっている。データ供給部３０は、パーソナルコンピューター等の信号源９からプロジェクター３に対する入力画像データＤ０を受け取る。データ供給部３０は、入力画像の一部である画像Ｐに対応する画像データＤ１を画像投射系３１に出力する。データ供給部３０は、スクリーン２において画像Ｐを表示する範囲を示す範囲データＤ２を不可視光投射系３２に出力する。
【００３３】
不可視光投射系３２は、スクリーン２において画像Ｐを表示する表示領域Ａを散乱状態にすべく、アドレス光Ｌ２を表示領域Ａに対応したパターンでスクリーン２に投射する。画像投射系３１は、画像データＤ１に基づいて可視光の画像Ｐを形成し、画像Ｐに対応する画像光（可視光）Ｌ１をスクリーン２に投射する。
【００３４】
スクリーン２において、画像光Ｌ１の入射領域である表示領域Ａはアドレス光Ｌ２により散乱状態になっており、表示領域Ａを除くスクリーン２は透過状態になっている。スクリーン２の表示領域Ａで画像光Ｌ１が散乱されて散乱光Ｌ３となり、散乱光Ｌ３が観察者Ｍに観察されることにより画像Ｐが表示される。スクリーン２に対して観察者Ｍと反対側の背景ＢＧからの可視光Ｌ４は、スクリーン２の表示領域Ａを除く部分を透過して観察者Ｍに観察される。実空間の背景ＢＧと同化した画像Ｐが表示され、多彩な空間演出が可能になっている。以下、表示システム１の構成を詳しく説明する。
【００３５】
図２は、プロジェクター３の構成を示す模式図である。図２に示すようにプロジェクター３は、データ供給部３０、画像投射系３１および不可視光投射系３２を含んでいる。本実施形態のプロジェクター３は、入力画像のうちの所望の部分を部分画像とし、この部分画像を画像Ｐとして表示するようになっている。プロジェクター３は、例えばスクリーン２に対して表示側（観察者Ｍ）と反対側における、スクリーン２を通した観察者Ｍの視野範囲外に配置される。
【００３６】
画像投射系３１は、第１光源装置３１１、第１光変調素子３１２および第１投射光学系３１３を含んでいる。第１光源装置３１１は、ランプ光源や固体光源等を含んで構成され、可視光を含んだ光を射出する。第１光変調素子３１２は、透過型もしくは反射型の液晶ライトバルブ、又はデジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）等により構成される。第１光変調素子３１２は、第１光源装置３１１から射出された光を画像データＤ１に基づいて変調し、画像光Ｌ１として射出する。第１投射光学系３１３は、第１光変調素子３１２から射出された画像光Ｌ１をスクリーン２に投射する。
【００３７】
画像投射系３１は、実際には複数の色光（例えば赤、緑、青）ごとに画像光を形成し、複数の色光による画像光をダイクロイックプリズム等の色合成素子により合成した後に、第１投射光学系３１３によって投射する。複数の色光ごとに第１光変調素子が設けられている。
【００３８】
画像投射系３１の具体的な構成例として、第１光源装置としてのランプ光源から射出された光を、複数の色光に色分離して第１光変調素子に供給する構成がある。この構成では、色光ごとに第１光変調素子が設けられ、１つの第１光源装置に対して複数の第１光変調素子が設けられる。
この構成の他に、第１光源として、射出する色光の波長が互いに異なる複数の固体光源を採用するとともに、固体光源ごとに第１光変調素子が設けられている構成が挙げられる。この構成では、画像投射系が、複数の第１光源装置および複数の第１光変調素子を含んでいる。
【００３９】
不可視光投射系３２は、第２光源装置３２１、第２光変調素子３２２および第２投射光学系３２３を含んでいる。第２光源装置３２１は、ランプ光源や固体光源等により構成され、不可視光（ここでは近赤外光）を含んだ光を射出する。第２光変調素子３２２は、第１光変調素子３１２と同様に各種光変調素子により構成される。第２光変調素子３２２は、第２光源装置３２１から射出された光を範囲データＤ２に基づいて変調する。入射光は、第２光変調素子３２２の画素ごとに例えば２階調に（明又は暗の２値に）変調されて、画像Ｐに対応するパターンのアドレス光Ｌ２になる。換言すると、アドレス光Ｌ２は不可視光の画像になっており、この画像の輪郭は画像Ｐの輪郭と略一致している。
【００４０】
第２投射光学系３２３は、第２光変調素子３２２から射出されたアドレス光Ｌ２を、スクリーン２上で画像光Ｌ１と重なるように投射する。本実施形態の第２投射光学系３２３は、第１投射光学系３１３と連動してフォーカスやズームが制御される。これにより、スクリーン２においてアドレス光Ｌ２が投射される領域（以下、ＩＲ入射領域と称する）を表示領域Ａと高精度に対応させることが可能になっている。
【００４１】
データ供給部３０は、表示範囲設定部３０１および画像抽出部３０２を含んでいる。表示範囲設定部３０１は、入力画像において表示すべき範囲（部分画像の範囲）を示す範囲データＤ２を、画像抽出部３０２および第２光変調素子３２２に出力する。部分画像の範囲は、例えばユーザーの入力により設定される。画像抽出部３０２は、入力画像データＤ０において画像Ｐを構成する画素の階調値を保持し、画像Ｐ以外の画素の階調値をブランク（例えば黒）に書換えることにより、画像データＤ１を生成する。画像抽出部３０２は、画像データＤ１を第１光変調素子３１２に出力する。
【００４２】
図３（ａ）は、スクリーン２の構成を示す断面拡大図、図３（ｂ）はスクリーン２の等価回路図、図４はスクリーン２の動作原理を示す説明図である。図３（ａ）に示すようにスクリーン２は、一対の透明基板２０、２１、一対の透明電極２２、２３、光導電層２４およびＰＤＬＣ（高分子分散型液晶層）２５を含んでいる。ＰＤＬＣ２５は、高分子部２５１と液晶部２５２とを含んでいる。
【００４３】
ＰＤＬＣ２５は、透明基板２０、２１の間に配置されている。ここでは、画像光Ｌ１およびアドレス光Ｌ２が、透明基板２０側から入射し、透明基板２１側から射出される。ＰＤＬＣ２５と透明基板２０の間に透明電極２２が配置されている。高分子分散型液晶２５と透明基板２１との間に透明電極２３が配置されている。透明電極２２、２３は、スクリーン２上に表示される画像の画素サイズよりも広い範囲に連続して形成されている。ここでは、透明電極２２が透明基板２０の片面にベタ状に形成されており、透明電極２３が透明基板２１の片面にベタ状に形成されている。スクリーン２は、透明電極２２、２３が外部の電源２６に電気的に接続された状態で使用される。光導電層２４は、透明電極２２とＰＤＬＣ２５との間、すなわちＰＤＬＣ２５に対してアドレス光Ｌ２の入射側に配置されている。
【００４４】
透明基板２０、２１は、例えば透光性を有するガラス基板等からなる。透明電極２２、２３は、透光性を有する導電材料、例えばインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）等からなる。光導電層２４は、赤外光や紫外光が入射した部分のインピーダンスが変化する材料からなる。光導電層２４の形成材料としては、例えばアモルファスシリコン等の無機材料や金属フタルシアニン系化合物等の有機材料が挙げられる。
【００４５】
有機材料からなる光導電層２４を採用すれば、無機材料と比較して材料の選択自由度が高くなり、光導電層２４の吸収波長帯を設計することが容易になる。光導電層２４は、不可視光の入射によりインピーダンスが減少する低抵抗化型、不可視光の入射によりインピーダンスが増加する高抵抗化型のいずれであってもよい。本実施形態の光導電層２４は、チタニルオキシフタルシアニン系化合物からなり、近赤外領域に吸収波長帯のピークを有し、赤外光の吸収によりインピーダンスが減少する低抵抗化型のものである。
【００４６】
ＰＤＬＣ２５は、透過状態と散乱状態とを印加電界の強度により切替え可能なものである。散乱状態は、ＰＤＬＣ２５に入射した光が散乱する程度が透過状態よりも相対的に大きくなるモードである。散乱の程度は、例えば入射光および射出光で拡散角や強度分布の半値半幅を比較することにより評価可能である。一般に、入射光に対する射出光の拡散角の増分、あるいは半値半幅の増分が大きくなるほど拡散の程度は顕著である。
【００４７】
ＰＤＬＣ２５は、ノーマル型あるいはリバース型のいずれを採用してもよい。ノーマル型は、電界非印加状態で散乱状態となり、電界印加状態で透過状態となる。リバース型は、電界非印加状態で散乱状態となり、電界印加状態で透過状態となる。詳しくは後述するが、光導電層２４のタイプとＰＤＬＣ２５のタイプとの組合せにより、アドレス光Ｌ２のＩＲ入射領域と画像Ｐの表示領域Ａとの関係が定まる。
【００４８】
本実施形態のＰＤＬＣ２５は、リバース型のものである。ＰＤＬＣ２５に電界を印加すると、高分子部２５１の方位角が変化しないのに対して、液晶部２５２に含まれる液晶分子の方位角が変化する。すると、高分子部２５１と液晶部２５２との間で屈折率が不連続に変化するようになり、ＰＤＬＣ２５に入射した光が散乱する。
【００４９】
光導電層２４は、キャパシタンス成分Ｃ１と、光入力によりインピーダンスが変化する可変抵抗成分Ｒ１とが並列接続された回路要素とみなすことができる。ＰＤＬＣ２５は、キャパシタンス成分Ｃ２と抵抗成分Ｒ２が並列接続され、光導電層２４と直列接続された回路要素とみなすことができる。透明電極２２、２３に電圧が印加された状態で、抵抗成分Ｒ２に対して可変抵抗成分Ｒ１が小さくなるほど、キャパシタンス成分Ｃ２に印加される電圧、すなわちＰＤＬＣ２５に印加される電界の強度が大きくなる。透明電極２２、２３に電圧が印加されてアドレス光Ｌ２が入射していない状態で、ＰＤＬＣ２５が散乱状態にならないように、抵抗成分Ｒ２に対する可変抵抗成分Ｒ１が所定値以上に設定されている。
【００５０】
以上のような構成のスクリーン２において、一対の透明電極２２、２３の間に電圧が印加されていない電源オフ時に、ＰＤＬＣ２５は透過状態になっている。図４に示すように、一対の透明電極２２、２３の間に電圧が印加された電源オン時に、光導電層２４にアドレス光Ｌ２が入射すると、ＩＲ入射領域Ｂ１における光導電層２４のインピーダンスが減少する。すると、光導電層２４においてＩＲ入射領域Ｂ１が選択的にＰＤＬＣ２５に対する電極として機能し、ＩＲ入射領域Ｂ１に対応するＰＤＬＣ２５に液晶部２５２の液晶分子の方位角を変化させる電界Ｅが印加される。これにより、ＩＲ入射領域Ｂ１のＰＤＬＣ２５が散乱状態になり、アドレス光Ｌ２のＩＲ入射領域Ｂ１に入射した画像光Ｌ１は、ＰＤＬＣ２５に前方散乱されて散乱光Ｌ３になる。
【００５１】
アドレス光Ｌ２が入射しないＩＲ非入射領域Ｂ２では、ＰＤＬＣ２５が透過状態に保持されることにより、スクリーン２が透明になっている。ＩＲ非入射領域Ｂ２に入射した光は、スクリーン２でほとんど散乱されずにスクリーン２を通る。ＩＲ非入射領域Ｂ２に入射する光は、背景ＢＧからの可視光Ｌ４や、画像投射系３１から射出されて表示に寄与しない光、例えば入射画像において部分画像を除いた画像（以下、周辺画像という）に対応する画像光である。プロジェクター３がスクリーン２を通した視野範囲外に配置されていると、表示に寄与しない画像光は、スクリーン２を通った後に観察者Ｍと異なる方向に進行する。すなわち、表示に寄与しない光が観察者Ｍの眼球にほとんど入射せず、周辺画像がほとんど認識されない。
【００５２】
このようにスクリーン２は、ＩＲ入射領域Ｂ１の位置やサイズを制御することにより、表示領域Ａの位置やサイズを制御可能になっている。すなわち、画素等の区画された領域ごとに透過散乱状態の切替えを制御するためのスイッチング素子をスクリーン２の内部に設けなくとも、スクリーン２の外部から表示領域Ａの位置やサイズを制御することが可能になっている。
【００５３】
次に、画像Ｐの表示領域Ａと、アドレス光Ｌ２のＩＲ入射領域との関係について説明する。下記の表１は、光導電層２４のタイプとＰＤＬＣ２５のタイプとの組合せごとに、アドレス光Ｌ２のＩＲ入射領域と画像Ｐの表示領域Ａとの関係を示す表である。表１において、電源オフは透明電極２２、２３の間に電圧が印加されていない状態、電源オンは透明電極２２、２３の間に電圧が印加されている状態を示す。また、ＩＲ非入射はアドレス光Ｌ２が入射していない状態、ＩＲ入射はアドレス光Ｌ２が入射している状態を示す。
【００５４】
【表１】
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【００５５】
組合せ１は、上述した構成であり、光導電層２４が低抵抗化型、ＰＤＬＣ２５がリバース型である。組合せ１では、表示領域Ａにアドレス光Ｌ２を投射すれば、表示領域Ａが散乱状態に切替えられて表示領域Ａに画像Ｐが表示され、非表示領域が透明に保持される。
【００５６】
組合せ２は、光導電層が低抵抗化型、ＰＤＬＣがノーマル型である。組合せ２のＰＤＬＣは、電源オフ時に散乱状態、電源オン時のアドレス光の非入射時に散乱状態である。組合せ２では、非表示領域にアドレス光Ｌ２を投射すれば、非表示領域が透明に変化するとともに、表示領域Ａが散乱状態に保持されて表示領域Ａに画像Ｐが表示される。
【００５７】
組合せ３は、光導電層が高抵抗化型、ＰＤＬＣがリバース型である。組合せ３のＰＤＬＣは、電源オフ時に透過状態、電源オン時のアドレス光の非入射時に散乱状態である。組合せ３では、非表示領域にアドレス光Ｌ２を投射すれば、非表示領域が透明に変化するとともに、表示領域Ａが散乱状態に保持されて表示領域Ａに画像Ｐが表示される。
【００５８】
組合せ４は、光導電層が高抵抗化型、ＰＤＬＣがノーマル型である。組合せ２のＰＤＬＣは、電源オフ時に散乱状態、電源オン時のアドレス光の非入射時に透過状態である。組合せ４では、表示領域Ａにアドレス光Ｌ２を投射すれば、表示領域Ａが散乱状態に切替えられて表示領域Ａに画像Ｐが表示され、非表示領域が透明に保持される。
【００５９】
このように組合せ１〜４のいずれを採用する場合でも、ＰＤＬＣのタイプと高分子分散型液晶層のタイプとの組合せに応じてアドレス光Ｌ２のＩＲ入射領域を設定することにより、表示領域Ａに画像Ｐを表示しつつ、表示領域Ａの除いたスクリーン２を透明にすることができる。
【００６０】
リバース型のＰＤＬＣを採用すれば、電源オフ時にスクリーン２が透明になるので、電力消費を抑えつつスクリーン２が視界の妨げになることを回避可能である。
ノーマル型のＰＤＬＣを採用すれば、電源オフ時にスクリーン２が散乱状態になり、電力消費を抑えつつ通常のスクリーンとして使用することが可能である。
【００６１】
組合せ１または組合せ４を選択すれば、電源オン時に画像を表示しない状態でもスクリーンが透明になるので、スクリーンが視界の妨げになりにくい。なお、組合せ２または組合せ４を採用する場合に、電源オン時に画像を表示しない状態でスクリーンを透明にするには、スクリーン全体に対してアドレス光を投射しておけばよい。
【００６２】
第１実施形態の表示システム１にあっては、スクリーン２の外部からアドレス光Ｌ２を投射することにより、スクリーン２において散乱状態になる領域の位置やサイズを制御することができる。したがって、散乱状態になる領域を制御するためにスイッチング素子等をスクリーン２の内部に設ける必要がなくなり、スイッチング素子等による光の反射や吸収、散乱をなくすことができるので、スクリーン２の透明性を高めることができる。よって、スクリーン２自体を認識させずに画像Ｐを表示することができ、多彩な空間演出が可能になる。例えば、コンテンツがあたかもスクリーン２と同じ空間に存在しているように、臨場感溢れる画像でコンテンツを示すことができる。
【００６３】
スクリーン２において、ＰＤＬＣ２５よりもアドレス光Ｌ２の入射側に光導電層２４が配置されているので、光導電層２４に入射するアドレス光Ｌ２がＰＤＬＣ２５の散乱効果を受けにくくなる。したがって、光導電層２４においてアドレス光Ｌ２が入射する領域を高精度に制御することができ、散乱状態になる領域を表示領域Ａと高精度に対応させることができる。
【００６４】
画像投射系３１をスクリーン２に対して観察者Ｍの反対側に配置しているので、反射散乱光により画像を表示する場合と比較して、高コントラストの画像を表示することが容易になる。また、表示すべき部分画像を除いた入力画像に対応する画像光が、観察者に認識されにくくなるので、入力画像において所望の領域のみを選択的に表示することが容易になる。
【００６５】
このような表示システム１によりテレプレゼンシステムを構築すれば、格段に臨場感が得られるので、テレビ会議や無人受付等において円滑なコミュニケーションを図ることが可能になる。また、表示システム１をデジタルサイネージやウインドウディスプレイ等に適用することもできる。例えば、観察者から見てスクリーン２の背後に展示品を配置するとともにスクリーン２に展示品情報等を表示させることに、展示品情報を効果的に表示することができる。
【００６６】
［第２実施形態］
次に、図５（ａ）、（ｂ）を参照しつつ第２実施形態の表示システムについて説明する。
図５（ａ）は、第２実施形態の表示システム１Ｂの概略構成を示す模式図、図５（ｂ）は、スクリーン２Ｂの構成を示す断面拡大図である。表示システム１Ｂが第１実施形態と異なる点は、画像投射系３１Ｂが不可視光投射系３２と独立した装置として構成されている点である。
【００６７】
画像投射系３１Ｂは、信号源９から供給される画像データＤ２に基づいて、画像光Ｌ１をスクリーン２Ｂに投射する。画像投射系３１Ｂは、例えば投写型もしくは走査型のプロジェクターにより構成される。画像投射系３１Ｂを通常のプロジェクターにより構成することも可能である。
【００６８】
不可視光投射系３２は、信号源９から供給される範囲データＤ１に基づいて、アドレス光Ｌ２をスクリーン２Ｂに投射する。不可視光投射系３２は、スクリーン２Ｂに対して画像投射系３１Ｂと反対側に配置されている。不可視光投射系３２は、例えば投写型もしくは走査型のプロジェクターにより構成される。
【００６９】
図５（ｂ）に示すようにスクリーン２Ｂは、ＰＤＬＣ２５に対してアドレス光Ｌ２の入射側に光導電層２４が配置されている。本実施形態の不可視光投射系３２は、スクリーン２Ｂに対する相対位置が固定されており、スクリーン２Ｂとスクリーンシステムを構成している。これにより、スクリーン２Ｂにおけるアドレス光Ｌ２のＩＲ入射領域の位置やサイズを高精度に制御することが容易になっている。
【００７０】
ここでは、スクリーン２Ｂに対して不可視光投射系３２の配置側が表示側になっている。不可視光投射系３１は、第１実施形態と同様に、スクリーン２Ｂに対して画像投射系３１Ｂ側に配置されていてもよい。また、スクリーン２Ｂに対して画像投射系３１Ｂの配置側が表示側になっていてもよい。
【００７１】
以上のような構成の表示システム１Ｂにより画像を表示するには、例えば画像光Ｌ１がスクリーン２Ｂに入射する位置を調整した状態で、画像投射系３１Ｂから画像光Ｌ１を投射させる。すると、第１実施形態と同様に表示領域Ａに画像が表示され、非表示領域が透明になる。このように第２実施形態では、例えば通常の構成のプロジェクターによって通常と同様の方法により画像光を投射させても、臨場感溢れる画像が表示されるようになっている。
【００７２】
［第３実施形態］
次に、第３実施形態の表示システムを説明する。第３実施形態が第１、第２実施形態と異なる点は、光導電層に吸収される色光に対して滅法混色の補色になる補色光を吸収する光吸収層をスクリーンが有している点である。
【００７３】
図６（ａ）は、第３実施形態の表示システムにおけるスクリーン２Ｃの構成を示す断面拡大図、図６（ｂ）は光導電層および光吸収層の光吸収スペクトルを示すグラフである。図６（ｂ）に示すグラフの横軸は波長を示し、縦軸は透過率を示している。
【００７４】
図６（ａ）に示すようにスクリーン２Ｃは、光吸収層２７を有している。光吸収層２７は、透明基板２１における透明電極２３の反対側の表面に形成されている。光吸収層２７は、例えばカラーフィルター等により構成される。
【００７５】
第１実施形態で説明したように、光導電層２４は近赤外領域に吸収波長帯のピークを有している。光導電層２４の吸収波長帯は、可視光の波長帯（比視感度を考慮して、概ね、４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下）の一部に及んでいる。光導電層２４において、入射光の波長に対する透過率は、可視光の波長帯の長波長側で短波長側よりも相対的に低くなっている。光吸収層２７の透過率は、可視光の波長帯の長波長側で短波長側よりも相対的に高くなっている。ここでは、可視光の波長帯の任意の波長における、光導電層２４の透過率と光吸収層２７の透過率との積が、可視光の波長帯で略均一になるように、光吸収層２７の材質が選択されている。
【００７６】
以上のような構成の表示システムにおいて、スクリーン２Ｃに入射した光は、その一部が光導電層２４に吸収される。光導電層２４に吸収される色光の光量は、長波長側（例えば赤色光）が短波長側（例えば青色光）よりも多い。光導電層２４を通った光は、光吸収層２７に入射してその一部が吸収される。光吸収層２７に吸収される色光の光量は、短波長側（例えば青色光）が長波長側（例えば赤色光）よりも多い。したがって、光導電層２４に色光が吸収されることによるカラーバランスの変化が、光吸収層２７に色光が吸収されることによるカラーバランスの変化と相殺され、スクリーン２Ｃを通る光のスクリーン２Ｃ内でのカラーバランスの変化が格段に低減される。
【００７７】
例えば、スクリーン２Ｃに入射した光は、赤色光が選択的に光導電層２４に吸収されて青みが増加した後、赤色光に対して滅法混色の補色になる青色光が光吸収層２７に吸収されて青みが減少する。このように、スクリーン２Ｃを通った光は、スクリーン２Ｃに入射する前と同様のカラーバランスになり、スクリーン２Ｃを通る光の色づきが防止される。非表示領域に入射した外光の色づきが防止されるので、スクリーン２Ｃの無彩色性を高めることができる。表示領域に入射した画像光Ｌ１の色づきが防止されるので、画像の品質低下が防止される。
【００７８】
なお、光吸収層２７は、透明基板２０、２１の間に配置されていてもよいし、透明基板２０に対して透明電極２２と反対側に配置されていてもよい。光吸収層２７の特性については、光導電層２４を含んだ複数の層の全体としての光吸収スペクトルに基づいて設定してもよい。例えば、光吸収層２７を除いたスクリーン２Ｃに吸収される色光に対して滅法混色の補色になる補色光を吸収するように、光吸収層２７の光吸収スペクトルを設定してもよい。これにより、スクリーン２Ｃの全体としての無彩色性を高めることができる。
【００７９】
［第４実施形態］
次に、図７を参照しつつ第４実施形態の表示システムを説明する。図７は、第４実施形態の表示システムにおけるスクリーン２Ｄの構成を示す断面拡大図である。図７に示すように、スクリーン２ＤにおいてＰＤＬＣ２５Ｄの液晶部２５２Ｄには、液晶分子２５３とともに二色性色素２５４が分散されている。
【００８０】
二色性色素２５４は、光導電層２４にアドレス光Ｌ２が入射していないＩＲ非入射領域Ｂ２で、長軸方向がスクリーン２Ｄの厚み方向になるように配向している。アドレス光Ｌ２が入射したＩＲ入射領域Ｂ１（表示領域Ａ）では、ＰＤＬＣ２５Ｄに液晶分子２５の方位角を変化させる電界Ｅが印加される。すると、二色性色素２５４の短軸方向がスクリーン２Ｄの厚み方向になるように、二色性色素２５４の方位角が変化する。これにより、スクリーン２Ｄの表面に対する二色性色素２５４の投影面積が増加し、スクリーン２Ｄの表面に入射する光のうちで二色性色素２５４に吸収される光量が増加する。スクリーン２Ｄに入射する光は、画像投射系からの画像光Ｌ１や室内灯等からの外光Ｌ５であり、画像光Ｌ１の一部および外光Ｌ５が二色性色素２５４に吸収される。画像投射系から射出される画像光Ｌ１の強度は外光Ｌ５の強度よりも格段に強いので、二色性色素２５４に外光Ｌ５が吸収されることにより外光散乱によるコントラスト比の低下が格段に抑制される。
【００８１】
以上のような構成の第４実施形態の表示システムにあっては、外光散乱によるコントラスト比の低下が格段に抑制されるので、高品質な画像を表示することができる。二色性色素２５４としては、黒色のものを採用してもよいが、光導電層２４に吸収される色光に対して滅法混色の補色になる補色光を吸収するものを採用してもよい。これにより、第３実施形態で説明したのと同様の理由により、光導電層２４が特定の波長帯の色光を選択的に吸収することによるスクリーンの色づきを回避することができる。
【００８２】
［第５実施形態］
次に、図８、図９（ａ）〜（ｃ）を参照しつつ第６実施形態の表示システム１Ｅを説明する。図８は、第５実施形態の表示システム１Ｅの概略構成を示す模式図、図９（ａ）〜（ｃ）は画像処理部の特性を示す説明図である。表示システム１Ｅは、スクリーン２、および本発明を適用したプロジェクター３Ｅを含んでいる。スクリーン２としては、本発明を適用したスクリーンのいずれを採用してもよい。
【００８３】
プロジェクター３Ｅが、第１実施形態で説明したプロジェクター３と異なる点は、画像補正部３３を含んでいる点である。本実施形態の画像補正部３３は、データ供給部３０から画像データＤ１を受け取って補正した後に、補正画像データＤ３を第１光変調素子３１２に出力する。画像補正部３３は、スクリーン２の光吸収スペクトルに基づいて、スクリーン２での色相変化を打ち消すように画像データＤ１を補正する。第１光変調素子３１１は、第１光源装置３１１から射出された可視光を補正画像データＤ３に基づいて変調して画像光Ｌ１を形成する。画像光Ｌ１は、投射光学系３１３によりスクリーン２Ｂに投射される。
【００８４】
図９（ａ）は、入射光の波長に対するスクリーン２の透過率を示すグラフ、図９（ｂ）は画像補正部におけるゲインの波長特性を示すグラフ、図９（ｃ）は、元画像と表示画像の光量比を示すグラフである。
【００８５】
第３実施形態で説明したように、光導電層２４の吸収波長帯は、可視光の波長帯の一部に及んでいる。図９（ａ）に示すようにスクリーン２の透過率は、主として光導電層２４の吸収波長帯に起因して、可視光の波長帯の長波長側で短波長側よりも相対的に低くなっている。
【００８６】
画像補正部３３は、スクリーン２の光吸収スペクトルに基づいてゲインの波長特性が設定されている。図９（ｂ）に示すように画像補正部３３は、スクリーン２の透過率が相対的に低くなる波長でゲインが相対的に高くなり、スクリーン２の透過率が略一定になる波長帯でゲインが略一定になっている。すなわち、画像補正部３３は、スクリーン２に入射する前の画像光Ｌ１に含まれる色光のうちでスクリーン２に相対的に吸収されやすい色光に対して、第１変調素子３１１から射出される色光の光量が画像データＤ１に規定された光量よりも多くなるように、画像データＤ１を補正する。
【００８７】
スクリーン２に入射する画像光Ｌ１は、スクリーン２に相対的に吸収されやすい色光の光量が補正前の元画像と比較して増加しており、この増分がスクリーン２に吸収される。このようにしてスクリーン２での色相変化が相殺され、図９（ｃ）に示すように、元画像の光量と表示画像の光量との比が可視光の波長帯で略均一になる。
【００８８】
以上のような構成の第５実施形態の表示システム１Ｆにあっては、元画像のカラーバランスが忠実に再現された画像を表示することができ、スクリーン２の光吸収による画像の品質低下が防止される。なお、画像補正部３３は、可視光を画像光に変調する素子に供給される画像データを補正するものであれば、その接続関係について適宜変更可能である。例えば、画像補正部が、信号源９から入力画像データを受け取り、補正画像データを画像抽出部に出力する構成にしてもよい。画像抽出部を設けない場合には、画像補正部が、信号源９から入力画像データを受け取り、補正画像データを第１光変調素子に出力する構成にしてもよい。
【００８９】
［第６実施形態］
次に、図１０を参照しつつ第６実施形態の表示システム１Ｆを説明する。図１０は、第６実施形態の表示システム１Ｆの概略構成を示す模式図である。表示システム１Ｆは、スクリーン２、画像投射系３１Ｆ、不可視光投射系３２Ｆおよび合成素子３４を含んでいる。スクリーン２としては、本発明を適用したスクリーンのいずれを採用してもよい。
【００９０】
本実施形態の画像投射系３１Ｆおよび不可視光投射系３２Ｆは、互いに独立したプロジェクターにより構成されている。画像投射系３１Ｆは、信号源９から供給される画像データＤ１に基づいて、画像光Ｌ１を射出する。不可視光投射系３２Ｆは、信号源９から供給される範囲データＤ２に基づいて、アドレス光Ｌ２を射出する。画像光Ｌ１およびアドレス光Ｌ２は、合成素子３４に入射する。
【００９１】
本実施形態の合成素子３４は、可視光を透過させるとともに不可視光を反射させる特性のものであり、例えばハーフミラーにより構成される。合成素子３４に入射した画像光Ｌ１は、合成素子３４を透過してスクリーン２に入射する。合成素子３４に入射したアドレス光は、合成素子３４で反射して光軸が折れ曲がり、合成素子３４を透過した画像光Ｌ１と光軸が略同じになる。合成素子３４で反射したアドレス光Ｌ２は、画像光Ｌ１とともにスクリーン２に入射する。
【００９２】
以上のような構成の表示システム１Ｆにあっては、画像光Ｌ１の光軸とアドレス光Ｌ２の光軸を合成素子３４により略一致させるので、スクリーン２においてアドレス光Ｌ２が入射する領域を画像光Ｌ１が入射する領域と高精度に対応させることができる。これにより、スクリーン２において散乱状態にする領域を、画像Ｐを表示すべき領域を高精度に対応させることができる。
【００９３】
［第７実施形態］
次に、図１１を参照しつつ第７実施形態の表示システム１Ｇを説明する。図１１は、第７実施形態の表示システム１Ｇの概略構成を示す模式図である。表示システム１Ｇは、スクリーン２およびプロジェクター３Ｇを含んでいる。スクリーン２としては、本発明を適用したスクリーンのいずれを採用してもよい。プロジェクター３Ｇは、画像投射系３１Ｇ、不可視光投射系３２Ｇおよび合成素子３４を含んでいる。
【００９４】
画像投射系３１は、第１光源装置３１１ｒ、３１１ｇ、３１１ｂ、第１光変調素子３１２ｒ、３１２ｇ、３１２ｂおよび色合成素子３１４を含んでいる。画像投射系３１Ｇには、信号源から画像データが供給される。画像データは、赤色用データ、緑色用データおよび青色用データを含んでいる。
【００９５】
第１光源装置３１１ｒは赤色光Ｌｒを射出し、第１光変調素子３１１ｒは赤色用データに基づいて赤色光Ｌｒを変調する。第１光源装置３１１ｇは緑色光Ｌｇを射出し、第１光変調素子３１１ｇは緑色用データに基づいて緑色光Ｌｇを変調する。第１光源装置３１１ｂは青色光Ｌｂを射出し、第１光変調素子３１１ｂは青色用データに基づいて青色光Ｌｂを変調する。
【００９６】
変調された赤色光Ｌｒ、緑色光Ｌｇおよび青色光Ｌｂは、色合成素子３１４に入射して合成され、合成された光はフルカラー画像に対応する画像光Ｌ１になる。色合成素子は、例えばダイクロイックプリズムにより構成される。
【００９７】
不可視光投射系３２Ｇは、第２光源装置３２１および第２光変調素子３２２を含んでいる。不可視光投射系３２Ｇには、信号源から範囲データが供給される。第２光源装置３２１は赤外光ＩＲを射出し、第２光変調素子３２２は範囲データに基づいて赤外光ＩＲを二階調に変調してアドレス光Ｌ２を形成する。
【００９８】
画像光Ｌ１およびアドレス光Ｌ２は、合成素子３４に入射する。合成素子３４は、可視光を透過させるとともに赤外光を反射させる特性を有している。合成素子３４は、例えばダイクロイックミラーにより構成される。合成素子３４に入射した画像光Ｌ１は、合成素子３４を透過して投射光学系３１３によりスクリーン２に投射される。合成素子３４に入射したアドレス光Ｌ２は、合成素子３４で反射して光軸が折れ曲がり、合成素子３４を透過した画像光Ｌ１と光軸が略同じになる。合成素子３４で反射したアドレス光Ｌ２は、画像光Ｌ１とともに投射光学系３１３に入射し、スクリーン２に投射される。
【００９９】
以上のような構成の表示システム１Ｇにあっては、画像光Ｌ１の光軸とアドレス光Ｌ２の光軸を合成素子３４により略一致させるので、スクリーン２において画像Ｐを表示すべき領域を、散乱状態にする領域と高精度に対応させることができる。アドレス光Ｌ２を画像光Ｌ１と共通の投射光学系３１３により投射するので、アドレス光Ｌ２を画像光Ｌ１と独立した投射光学系により投射する構成と比較して、装置構成をシンプルにすることができる。また、２つの投射光学系でズームやフォーカスを互いに調整する必要がなくなり、スクリーン２において散乱状態にする領域を、画像Ｐを表示すべき領域を高精度に対応させることが容易になる。
【０１００】
［第８実施形態］
次に、図１２、図１３（ａ）、（ｂ）を参照しつつ第８実施形態の表示システム１Ｈを説明する。図１２は、第８実施形態の表示システム１Ｈの概略構成を示す模式図、図１３（ａ）はカラーホイール３２Ｈの構成を示す模式図、図１３（ｂ）はカラーホイールの変形例を示す模式図である。
【０１０１】
図１２に示すように表示システム１Ｈは、スクリーン２およびプロジェクター３Ｈを含んでいる。スクリーン２としては、本発明を適用したスクリーンのいずれを採用してもよい。プロジェクター３Ｈは、光源装置３１Ｈ、カラーホイール３２Ｈ、照度均一化素子３３Ｈ、光変調素子３４Ｈおよび投射光学系３５Ｈを含んでいる。
【０１０２】
光源装置３１Ｈは、可視光および赤外光を含んだ光Ｌ６を射出する。光Ｌ６は、カラーホイール３２Ｈに入射する。図１３（ａ）に示すようにカラーホイール３２Ｈは、略円板状のものであり、複数の扇状部に分割されている。複数の扇状部の各々は、所定の波長帯の色光を透過させるカラーフィルターになっている。
【０１０３】
詳しくは、カラーホイール３２Ｈの周方向に、赤外光が透過するカラーフィルター３２ａ、赤色光が透過するカラーフィルター３２ｂ、緑色光が透過するカラーフィルター３２ｃおよび青色光が透過するカラーフィルター３２ｄがこの順に並んでいる。ここでは、これら４種類のカラーフィルターが、カラーホイール３２Ｈの略１８０度の範囲に配置されており、残りの１８０度の範囲に４種類のカラーフィルターが再度配置されている。
【０１０４】
カラーホイール３２Ｈは、平面視した円の中心を軸として回転可能に保持されている。カラーホイール３２Ｈの回転に伴って、光Ｌ６の入射する位置におけるカラーフィルターが切替わるようになっている。カラーホイール３２Ｈから射出された光Ｌ７は、赤外光、赤色光、緑色光および青色光が、この順に時間順次で切替わる。光Ｌ７は、ロッドレンズ等により構成される照度均一化素子３４Ｈに入射して照度分布が均一化された後、光変調素子３４Ｈに入射する。
【０１０５】
光変調素子３４Ｈは、デジタルミラーデバイスにより構成されている。光変調素子３４Ｈには、信号源９から画像データＤ１および範囲データＤ２が供給される。画像データＤ１は、画像データは、赤色用データ、緑色用データおよび青色用データを含んでいる。光変調素子３４Ｈは、光Ｌ７として赤外光が入射する期間に、範囲データＤ４に基づいて光Ｌ７を変調してアドレス光Ｌ７を形成する。光変調素子３４Ｈは、光Ｌ７として赤色光が入射する期間に赤色用データに基づいて赤色画像光を形成する。光変調素子３４Ｈは、緑色光が入射する期間に緑色用データに基づいて緑色画像光を形成し、青色光が入射する期間に青色用データに基づいて青色画像光を形成する。すなわち、光変調素子３４Ｈは、アドレス光Ｌ２、および画像光Ｌ１としての赤色画像光と緑色画像光と青色画像光とを時間順次で射出する。
【０１０６】
光変調素子３４Ｈから射出された画像光Ｌ１およびアドレス光Ｌ２は、投射光学系３５Ｈによりスクリーン２に投射される。スクリーン２においてアドレス光Ｌ２が入射した領域は散乱状態となり、スクリーン２が散乱状態になっている期間に赤色画像、緑色画像および青色画像が時間順次で表示される。赤色画像、緑色画像および青色画像は、観察者Ｍに区別されない速度で切替えられる。赤色画像、緑色画像および青色画像が時間的に平均化されて観察されることにより、フルカラーの画像が表示される。
【０１０７】
以上のような構成の表示システム１Ｈにあっては、画像光Ｌ１とアドレス光Ｌ２とが同じ光源に由来しているので、画像光Ｌ１の光軸がアドレス光Ｌ２の光軸と略一致する。したがって、スクリーン２において散乱状態にする領域を、画像Ｐを表示すべき領域を高精度に対応させることができる。画像投射系と不可視光投射系とで、光源装置３１Ｈ、光変調素子３４Ｈおよび投射光学系３５Ｈを共通化することができ、装置構成をシンプルにすることができる。
【０１０８】
このような構成の表示システム１Ｈおいて、スクリーン２が赤外光の入射により散乱状態となる期間が、赤色画像、緑色画像および青色画像を表示する期間に対して不足する場合がありえる。これは、光導電層のインピーダンスが低下する期間は、光導電層の材質により限界があるためである。このような場合には、図１３（ｂ）に示すような、変形例のカラーホイール３２Ｊを採用するとよい。
【０１０９】
カラーホイール３２Ｊでは、可視光に対応するカラーフィルターと不可視光に対応するカラーフィルターとが交互に配置されている。詳しくは、カラーホイール３２Ｊの周方向に、赤外光用のカラーフィルター３２ａ、赤色光用のカラーフィルター３２ｂおよび赤外光用のカラーフィルター３２ａがこの順に並んでおり、以下同様に、緑色光用、赤外光用、青色光用、赤外光用のカラーフィルターがこの順に並んでいる。このようにすれば、可視光の少なくとも１つの色光により画像を表示する期間だけ散乱状態が保持されればよいので、画像が表示される期間にスクリーン２を散乱状態に保持することが容易になる。
【０１１０】
［第９実施形態］
次に、図１４を参照しつつ、第９実施形態に係るスクリーンを説明する。図１４は、第９実施形態に係るスクリーン２Ｋの概略構成を示す模式図である。スクリーン２Ｋが、第１実施形態のスクリーン２（図４参照）と異なる点は、波長選択膜２８が設けられている点である。
【０１１１】
波長選択膜２８は、不可視光投射系から光導電層２４を経て射出された不可視光が入射する位置に配置されている。ここでは、ＰＤＬＣ２５に対して光導電層２４が、不可視光投射系からの不可視光の入射側になっており、波長選択膜２８は、光導電層２４とＰＤＬＣとの間に配置されている。
【０１１２】
波長選択膜２８は、可視光投射系から射出された可視光を透過させるとともに、不可視光投射系から射出された不可視光を反射させる波長選択性を有している。波長選択膜２８は、不可視光の反射率が高いものほどよく、また可視光の透過率が高いものほどよい。
【０１１３】
波長選択膜２８は、互いに屈折率が異なる２種類以上の膜が周期的に積層されてなる多層膜、または単層膜により構成される。波長選択膜２８を単層膜により構成する場合には、波長選択膜２８の一方の面に当接する膜（ここでは光導電層２４）に対する波長選択膜２８の屈折率、および波長選択膜２８の他方の面に当接する膜（ここではＰＤＬＣ２５）に対する波長選択膜２８の屈折率に基づいて、波長選択膜２８の膜厚を調整すればよい。
【０１１４】
不可視光投射系からスクリーン２Ｋに入射するアドレス光Ｌ２は、光導電層２４を通った後に波長選択膜２８で反射して光導電層２４に再度入射する。ＩＲ入射領域Ｂ１における光導電層２４は、不可視光投射系から１次的に入射するアドレス光Ｌ２および波長選択膜２８で反射して２次的に入射するアドレス光Ｌ２により、インピーダンスが変化する。
【０１１５】
可視光投射系からスクリーン２Ｋに入射する画像光Ｌ１は、ＩＲ入射領域Ｂ１において、波長選択膜２８を透過した後にＰＤＬＣ２５にて散乱されて散乱光Ｌ３になる。散乱光Ｌ３が観察者に視認されることにより、画像が表示される。
【０１１６】
波長選択膜２８に対して光導電層２４と反対側から入射した外光は、以下のように進行する。外光に含まれる不可視光Ｌ６は、ＰＤＬＣ２５を通って、少なくともその一部が波長選択膜２８で反射する。外光由来の不可視光Ｌ６は、波長選択膜２８で反射した分だけ、光導電膜２４に入射する光量が減少する。したがって、不可視光投射系からアドレス光Ｌ２を入射させないＩＲ非入射領域Ｂ２において、外光由来の不可視光Ｌ６により光導電膜２４のインピーダンスが変化することが回避される。外光に含まれる可視光Ｌ７は、ＰＤＬＣ２５を通って、そのほとんどが波長選択膜２８を透過してスクリーン２Ｋの透明基板２０側から射出される
【０１１７】
以上のような構成のスクリーン２Ｋにあっては、不可視光投射系から射出されたアドレス光Ｌ２の光量あたりの光導電層２４のインピーダンス変化量を増加させることができ、不可視光投射系の出力を下げることができる。したがって、不可視光投射系２４の消費電力を下げることが可能になり、結果的に表示システムの消費電力を下げることができる。
【０１１８】
波長選択膜２８に対して光導電層２４と反対側からスクリーン２Ｋに入射した外光由来の不可視光Ｌ６が光導電層２４に到達しにくくなる。したがって、不可視光Ｌ６が入射した領域（例えばＩＲ非入射領域Ｂ２）において、スクリーン２Ｋが所望の透過状態あるいは散乱状態にならなくなることが回避され、透過状態あるいは散乱状態にする領域を高精度に制御することができる。
【０１１９】
ＰＤＬＣ２５と光導電層２４との間に波長選択膜２８が配置されているので、アドレス光Ｌ２がＰＤＬＣに入射しにくくなる。これにより、アドレス光Ｌ２がＰＤＬＣ２５で散乱された後に光導電層２４に入射することが回避され、透過状態あるいは散乱状態にする領域を高精度に制御することができる。
【０１２０】
なお、本発明の技術範囲は前記実施形態に限定されるものではない。本発明の主旨を逸脱しない範囲内で多様な変形が可能である。例えば、スクリーンとしては、高分子分散型液晶層に代えて、動的散乱モードで駆動される液晶層を用いたものでもよい。この液晶層は、例えばホメオトロピック配向（垂直配向）のものである。液晶層に閾値以上の電圧を印加すると、液晶分子に対して電流による配向効果が電界による配向効果よりも大きくなり、流体力学的な不安定現象が生じる。この不安定現象は、カー・ヘルフリッヒ効果と呼ばれている。この効果により、液晶層中に乱流を生じて、液晶層が動的散乱状態（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）になる。アドレス光が入射した入射領域にて液晶層が動的散乱状態になるように、一対の透明電極の間に印加される電圧や、光導電層の厚み、光導電層の電気特性を設定するとよい。アドレス光の入射領域で液晶層が動的散乱状態になることにより、入射領域が透過状態から散乱状態に切替えられる。
【０１２１】
光導電層が、高分子分散型液晶層に対して不可視光の射出側、例えば図３（ａ）に示した透明電極２３と高分子分散型液晶層２５との間に配置されていてもよい。また、光導電層が、高分子分散型液晶層２５を挟む両側に配置されていてもよい。光導電層において、アドレス光の入射によりインピーダンスが変化する領域は、実際にアドレス光が入射した領域よりも外側に広がることがありえる。非表示領域を高精度な位置精度で透明にするには、インピーダンスが変化する領域の広がりを考慮して、ＩＲ入射領域を設定するとよい。例えば、表示領域にアドレス光を投射する場合には、インピーダンスが低下する領域が表示領域の外側に広がるので、この広がり分だけアドレス光を投射する領域を表示領域よりも狭く設定するとよい。
【０１２２】
画像投射系は、スクリーンに対して観察者と反対側に配置されていてもよいし、観察者側に配置されていてもよい。スクリーンに対して観察者側に画像投射系が配置されている場合には、スクリーンで反射散乱された画像光により画像が表示される。
【０１２３】
入力画像データＤ０に対して各種エッジ検出処理を施して、検出されたエッジを範囲データＤ２として取得するようにしてもよい。エッジ検出処理としては、例えば画像Ｐとして表示する表示対象物を含んだ入力画像と、表示対象物を含まない入力画像との差分から表示対象物のエッジを検出する処理や、顔認証システムに用いられるパターン識別処理等が挙げられる。
【０１２４】
信号源９等にて元画像から抽出された部分画像が、入力画像としてプロジェクターに供給されるようになっていてもよい。この場合には、画像抽出部３０２を省くこともできる。また、全体画像を示すデータが画像投射系に入力される構成になっていてもよく、この構成でもスクリーン自体が認識されにくくなる効果は得られる。また、全体画像において部分画像を除いた領域に対応する画像光は、ほとんど散乱されずにスクリーンを通りパターンとして認識されにくい。特に、スクリーン２を通した視角範囲の外側に画像投射系を配置すると、全体画像において部分画像を除いた領域の画像光が観察者の眼球に入射しにくくなり、部分画像を除いた領域を認識させなくすることができる。
【符号の説明】
【０１２５】
１、１Ｂ〜１Ｈ・・・表示システム、２、２Ｂ〜２Ｄ・・・スクリーン、
３、３Ｅ、３Ｇ、３Ｈ・・・プロジェクター、９・・・信号源、
２０、２１・・・透明基板、２２、２３・・・透明電極、２４・・・光導電層、
２５、２５Ｄ・・・高分子分散型液晶、２６・・・電源、２７・・・光吸収層、
２８・・・波長選択膜、３０・・・データ供給部、３１・・・画像投射系、
３２・・・不可視光投射系、３３・・・画像補正部、３４・・・合成素子、
２５１・・・高分子部、２５２、２５２Ｄ・・・液晶部、２５３・・・液晶分子、
２５４・・・二色性色素、３０１・・・表示範囲設定部、３０２・・・画像抽出部、
３１１・・・第１光源装置、３１２・・・第１光変調素子、
３１３・・・第１投射光学系、３２１・・・第２光源装置、
３２２・・・第２光変調素子、３２３・・・第２投射光学系、
Ａ・・・表示領域、Ｂ１・・・ＩＲ入射領域、Ｂ２・・・ＩＲ非入射領域、
ＢＧ・・・背景、Ｃ１、Ｃ２・・・キャパシタンス成分、Ｄ０・・・入力画像データ、
Ｄ１・・・画像データ、Ｄ２・・・範囲データ、Ｅ・・・電界、Ｌ１・・・画像光、
Ｌ２・・・アドレス光、Ｌ３・・・散乱光、Ｌ４・・・可視光、Ｌ５・・・外光、
Ｌ６・・外光由来の不可視光、Ｌ７・・・外光由来の可視光、Ｍ・・・観察者、
Ｐ・・・画像、Ｒ１・・・可変抵抗成分、Ｒ２・・・抵抗成分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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