(57)【要約】 【課題】観察者の要求に応じて、スクリーンの表示内容を切り替える。【解決手段】表示装置１は、スクリーン４０と、光をスクリーンに投射する投射装置２０と、外表面の少なくとも一部にスクリーンが配置される筐体１ａと、筐体に取り付けられ、スクリーンよりも観察者に近い側に配置されるハーフミラー１１と、投射装置がスクリーンへの投射を行うか否かと、投射装置によるスクリーンへの投射光強度と、の少なくとも一方を制御する投射制御部と、を備える。【選択図】図１
2018185494.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スクリーンと、
光を前記スクリーンに投射する投射装置と、
外表面の少なくとも一部に前記スクリーンが配置される筐体と、
前記筐体に取り付けられ、前記スクリーンよりも観察者に近い側に配置されるハーフミラーと、
前記投射装置が前記スクリーンへの投射を行うか否かと、前記投射装置による前記スクリーンへの投射光強度と、の少なくとも一方を制御する投射制御部と、を備える表示装置。
【請求項２】
前記投射制御部は、観察者が前記スクリーンを鏡として使用する場合には、前記投射装置による前記スクリーンへの投射を停止させる、請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記投射制御部は、観察者が自らの姿と前記投射装置による投射画像との合成表示を望む場合には、前記投射装置に対して前記スクリーンへの投射を行わせる、請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
前記投射装置は、前記スクリーンの投射光強度を複数通りに切替可能であり、
前記投射制御部は、観察者の要求に応じて、前記投射装置の投射光強度の切替を制御する、請求項３に記載の表示装置。
【請求項５】
前記投射装置は、前記スクリーンの投射光強度を、第１光強度と、前記第１光強度よりも光強度の高い第２光強度とに切替可能であり、
前記投射制御部は、観察者の要求に応じて、観察者が前記スクリーンを鏡として使用する第１表示モードと、前記投射装置による投射光強度を前記第１光強度に設定する第２表示モードと、前記投射装置による投射光強度を前記第２光強度に設定する第３表示モードと、のいずれかに切替制御する、請求項４に記載の表示装置。
【請求項６】
スクリーンと、
光を前記スクリーンに投射する投射装置と、
外表面の少なくとも一部に前記スクリーンが配置される筐体と、
前記スクリーンを透過した観察者の姿を撮影して第１画像を生成する撮影部と、
前記第１画像を前記スクリーンに投射するか否かと、前記第１画像とは異なる第２画像を前記第１画像と合成させた第３画像を前記スクリーンに投射するか否かと、を切替制御する投射制御部と、を備える、表示装置。
【請求項７】
前記投射制御部は、前記第３画像を前記スクリーンに投射する際に、前記第３画像における前記第１画像と前記第２画像との輝度比を複数段階に切替制御する、請求項６に記載の表示装置。
【請求項８】
前記スクリーンの表示態様に関する複数の表示モードの中からいずれかの表示モードを観察者に選択させる選択部を備え、
前記投射制御部は、前記選択部により観察者が選択した表示モードに基づいて、前記投射装置による前記スクリーンへの投射を制御する、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項９】
前記選択部は、前記筐体に設けられる選択ボタンと、前記スクリーン上の所定位置をタッチした否かを検出するタッチセンサとの少なくとも一方を有する、請求項８に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記スクリーンは、１以上の特定の波長域の光を透過させ、前記特定の波長域以外の光を反射させる波長選択反射層を有し、
前記特定の波長域は、前記投射装置から出射される光の波長域である、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１１】
前記スクリーンは、複数の粒子または所定の液体を含む制御層と、前記制御層に電圧を印加して前記複数の粒子または前記所定の液体を駆動する電極と、を有するシート部材を備え、
前記複数の粒子または前記所定の液体は、所定箇所に配置された光源から照射された光を透過または反射させ、
前記電極は、前記電圧に応じて前記制御層の内部で前記複数の粒子の移動および回転の少なくとも一方を生じさせるか、または前記電圧に応じて前記制御層の内部で前記所定の液体を移動させる、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１２】
前記筐体は棚である、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１３】
前記投射装置は、前記筐体に内蔵されている、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光が投射されるスクリーンを備えた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ドライブシミュレータやフライトシミュレータ等において、フロントガラスや風防などの透明物体の影響を模擬した映像をスクリーン等に表示する表示装置が提案されている（特許文献１参照）。特許文献１では、透明物体の影響を画像化した幻惑画像を生成する液晶ディスプレイを設けて、幻惑画像をスクリーン上に投影された前景画像と合成して観察者に提供している。また、特許文献１には、観察者に近い側にハーフミラーを配置し、観察者から遠い側に液晶ディスプレイを配置し、液晶ディスプレイ上で合成画像を生成する例も開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１７０３０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、スクリーンやハーフミラーを投影画像を視認する目的でしか使用していない。ハーフミラーは、透過性と反射性という相反する特徴を有する。この特徴を生かせば、ハーフミラーを投影画像の視認だけでなく、観察者自らの姿を映し出すことも可能である。しかしながら、特許文献１には、ハーフミラーを観察者自らの姿を映し出す目的に使用するという着想は何ら開示されていない。
【０００５】
例えば、化粧品店では、化粧品の試供品を使用した状態を確認できるように、複数の鏡が用意されていることが多い。ところが、売り場に鏡を配置すると、商品や値札、広告ポスター、商品説明札等の置き場所が制限されてしまい、目的とする商品を見つけにくくなったり、値段等がわかりにくくなったりする。
【０００６】
このような課題を解決するために、本発明は、観察者の要求に応じて、スクリーンの表示内容を切り替えることができる表示装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様によれば、スクリーンと、
光を前記スクリーンに投射する投射装置と、
外表面の少なくとも一部に前記スクリーンが配置される筐体と、
前記筐体に取り付けられ、前記スクリーンよりも観察者に近い側に配置されるハーフミラーと、
前記投射装置が前記スクリーンへの投射を行うか否かと、前記投射装置による前記スクリーンへの投射光強度と、の少なくとも一方を制御する投射制御部と、を備える表示装置が提供される。
【０００８】
前記投射制御部は、観察者が前記スクリーンを鏡として使用する場合には、前記投射装置による前記スクリーンへの投射を停止させてもよい。
【０００９】
前記投射制御部は、観察者が自らの姿と前記投射装置による投射画像との合成表示を望む場合には、前記投射装置に対して前記スクリーンへの投射を行わせてもよい。
【００１０】
前記投射装置は、前記スクリーンの投射光強度を複数通りに切替可能であり、
前記投射制御部は、観察者の要求に応じて、前記投射装置の投射光強度の切替を制御してもよい。
【００１１】
前記投射装置は、前記スクリーンの投射光強度を、第１光強度と、前記第１光強度よりも光強度の高い第２光強度とに切替可能であり、
前記投射制御部は、観察者の要求に応じて、観察者が前記スクリーンを鏡として使用する第１表示モードと、前記投射装置による投射光強度を前記第１光強度に設定する第２表示モードと、前記投射装置による投射光強度を前記第２光強度に設定する第３表示モードと、のいずれかに切替制御してもよい。
【００１２】
本発明の他の一態様によれば、スクリーンと、
光を前記スクリーンに投射する投射装置と、
前記スクリーンを透過した観察者の姿を撮影して第１画像を生成する撮影部と、
前記第１画像を前記スクリーンに投射するか否かと、前記第１画像とは異なる第２画像を前記第１画像と合成させた第３画像を前記スクリーンに投射するか否かと、を切替制御する投射制御部と、を備える、表示装置が提供される。
【００１３】
前記投射制御部は、前記第３画像を前記スクリーンに投射する際に、前記第３画像における前記第１画像と前記第２画像との輝度比を複数段階に切替制御してもよい。
【００１４】
前記スクリーンの表示態様に関する複数の表示モードの中からいずれかの表示モードを観察者に選択させる選択部を備え、
前記投射制御部は、前記選択部により観察者が選択した表示モードに基づいて、前記投射装置による前記スクリーンへの投射を制御してもよい。
【００１５】
前記選択部は、前記筐体に設けられる選択ボタンと、前記スクリーン上の所定位置をタッチした否かを検出するタッチセンサとの少なくとも一方を有してもよい。
【００１６】
前記スクリーンは、１以上の特定の波長域の光を透過させ、前記特定の波長域以外の光を反射させる波長選択反射層を有し、
前記特定の波長域は、前記投射装置から出射される光の波長域であってもよい。
【００１７】
前記スクリーンは、複数の粒子または所定の液体を含む制御層と、前記制御層に電圧を印加して前記複数の粒子または前記所定の液体を駆動する電極と、を有するシート部材を備え、
前記複数の粒子または前記所定の液体は、所定箇所に配置された光源から照射された光を透過または反射させ、
前記電極は、前記電圧に応じて前記制御層の内部で前記複数の粒子の移動および回転の少なくとも一方を生じさせるか、または前記電圧に応じて前記制御層の内部で前記所定の液体を移動させてもよい。
【００１８】
前記筐体は棚であってもよい。
【００１９】
前記投射装置は、前記筐体に内蔵されていてもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、観察者の要求に応じて、スクリーンの表示内容を切り替えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１の実施形態による表示装置の斜視図。
【図２】３台のプロジェクタでスクリーンの投射を行う例を示す図。
【図３】スクリーンの断面構造の一例を示す図。
【図４Ａ】第１表示モードにおける表示装置内の光の進行方向を示す図。
【図４Ｂ】第１表示モードにおけるスクリーンの一表示例を示す図。
【図５Ａ】第２表示モードにおける表示装置内の光の進行方向を示す図。
【図５Ｂ】第２表示モードにおけるスクリーンの一表示例を示す図。
【図５Ｃ】第２表示モードにおけるスクリーンの一表示例を示す図。
【図６Ａ】第３表示モードにおける表示装置内の光の進行方向を示す図。
【図６Ｂ】第３表示モードにおけるスクリーンの一表示例を示す図。
【図７Ａ】光進行方向変更部材を設けた例を示す平面図。
【図７Ｂ】図７Ａの矢印方向から見た平面図。
【図８】第１の実施形態による表示装置の制御系のブロック図。
【図９】スペックル低減シートの断面構造を示す断面図。
【図１０】粒子の拡大図。
【図１１】一対の電極に印加される電圧波形を示す図。
【図１２】図９とは異なる構造の粒子を用いたスペックル低減シートの断面図。
【図１３】図９と図１２とは異なる構造の粒子を用いたスペックル低減シートの断面図。
【図１４】図９、図１２および図１３とは異なる構造の粒子を用いたスペックル低減シートの断面図。
【図１５】図１４から粒子を回転させた例を示す図。
【図１６】第１電極と第２電極がストライプ状に形成されている例を示す図。
【図１７】キャビティが単一の粒子を含むように構成されている例を示す図。
【図１８Ａ】電気泳動方式のスペックル低減シートの一例を示す模式図。
【図１８Ｂ】図１８Ａとは異なる電気泳動方式のスペックル低減シートの一例を示す模式図。
【図１８Ｃ】マイクロカプセルを２つの電極間に多数配置した例を示す図。
【図１９Ａ】各セル部ごとに粒子の移動を制御する例を示す図。
【図１９Ｂ】図１９Ａとは異なる構造で各セル部ごとに粒子の移動を制御する例を示す図。
【図２０】隔壁構造の各セル部に気体と複数の粉粒体を充填する例を示す図。
【図２１】エレクトロウェッティング方式を採用する例を示す図。
【図２２】スペックル低減シートとハーフミラーの間に透過拡散層を設けた例を示す図。
【図２３】第２の実施形態による表示装置の概略構成を示す図。
【図２４Ａ】自らの姿である第１画像と第２画像とが合成された第３画像を視認する例を示す図。
【図２４Ｂ】自らの姿である第１画像よりも第２画像をより鮮明に視認する例を示す図。
【図２５】図２３の表示装置の制御系のブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
以下、図面を参照して本開示の一実施の形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。
【００２３】
さらに、本明細書において用いる、形状や幾何学的条件並びにそれらの程度を特定する、例えば、「平行」、「直交」、「同一」等の用語や長さや角度の値等については、厳密な意味に縛られることなく、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めて解釈することとする。
【００２４】
（第１の実施形態）
図１は第１の実施形態による表示装置１の斜視図である。図１の表示装置１は、箱形の筐体１ａを備えている。図１の表示装置１のより具体的な使用例としては、種々の商品３４を並べる商品陳列棚や、飾り物等を載置する意匠棚などである。なお、図１の表示装置１は、棚以外の目的にも適用可能であり、筐体１ａの外形形状も必ずしも箱形に限定されない。
【００２５】
図１の表示装置１の筐体１ａの内部には、プロジェクタ（投射装置）２０と、プロジェクタ２０の電力源、電力制御部および制御装置３５等を内蔵した駆動装置３６と、が設けられている。筐体１ａの外表面の少なくとも一部にはスクリーン４０が配置されている。図１では、箱形の筐体１ａの一側面にスクリーン４０を配置する例を示しているが、スクリーン４０の配置場所とサイズは、図１に示したものには限定されない。また、スクリーン４０は、必ずしも平面形状である必要はなく、曲面形状や折れ面形状等の非平面形状でもよい。
【００２６】
駆動装置３６は、複数の場所に分離して配置されていてもよい。例えば、駆動装置３６内の一部の部材、例えば制御装置３５をその他の部材とは別個の場所に設けてもよい。より具体的には、制御装置３５をプロジェクタ２０に内蔵させてもよい。制御装置３５は、後述する投射制御部を有する。また、駆動装置３６内の一部の構成部品は、筐体１ａの外側に配置されていてもよい。
【００２７】
プロジェクタ２０は、コヒーレント光を射出する光源と、光源から射出されたコヒーレント光をスクリーン４０上で走査させる走査デバイスとを有する。プロジェクタ２０から出力されるコヒーレント光は、いわゆるフォーカスフリーであり、任意の場所に設けられたスクリーン４０に対して鮮明な画像を投射することができる。プロジェクタ２０の光出射口からスクリーン４０までの光路長によって、スクリーン４０上の投射サイズが変化する。
【００２８】
なお、光源は、必ずしもレーザ光等のコヒーレント光を射出するものである必要はなく、ＬＥＤ（Light Emitting Device）光などの非コヒーレント光を射出する光源でもよい。以下では、主にコヒーレント光を射出する光源を用いたプロジェクタ２０について説明する。
【００２９】
走査デバイスとしては、例えばＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラーなどが用いられる。
【００３０】
図１は、１台のプロジェクタ２０でスクリーン４０の投射を行う例を示しているが、複数台のプロジェクタ２０でスクリーン４０の投射を行ってもよい。図２は３台のプロジェクタ２０でスクリーン４０の投射を行う例を示している。この場合、各プロジェクタ２０は、スクリーン４０内の部分的な投射領域の投射を行う。理想的には、各プロジェクタ２０の投射範囲は、スクリーン４０の水平方向に連続的に繋がっており、かつ鉛直方向の高さ位置も一致している。
【００３１】
スクリーン４０は透過型であり、観察者は筐体１ａの外側から図示の矢印の向きにスクリーン４０を観察する。以下では、観察者がスクリーン４０に正対する側を表示装置１の正面側とする。
【００３２】
図３はスクリーン４０の断面構造の一例を示す図である。図３のスクリーン４０は、観察者に近い側、すなわち表示装置１の正面側から順に、ハーフミラー１１と、スペックル低減シート１２と、レンチキュラ層１３と、フレネルレンズ層１４と、を有する。スクリーン４０には、これらの層以外の層が含まれていてもよいし、図示された一部の層が含まれていなくてもよい。
【００３３】
ハーフミラー１１は、観察者側からの入射光の一部を透過させるとともに、残りの少なくとも一部を反射させる。これにより、観察者は、ハーフミラー１１に映し出された自らの姿を視認可能となる。
【００３４】
ハーフミラー１１は、特定の波長域の光を透過させて、特定の波長域以外の波長域の光を反射させる光学特性を持った波長選択膜で形成されていてもよい。このような波長選択膜は、例えば誘電体多層膜にて実現可能である。特定の波長域とは、プロジェクタ２０から射出される光の波長域である。コヒーレント光を射出するプロジェクタ２０は、ＲＧＢの３色に対応する３種類の狭小な波長域の光を射出する。波長選択膜がプロジェクタ２０からの射出光を通過する光学特性を持っている場合には、プロジェクタ２０から射出された光は、波長選択膜からなるハーフミラー１１を透過して観察者の目に届くことになる。
【００３５】
また、波長選択膜は、特定の波長域以外の波長域の光を反射させるため、観察者側から入射された光のうち、特定の波長域以外の波長域の光は、波長選択膜からなるハーフミラー１１で反射されて、同様に観察者の目に届くことになる。よって、特定の波長域の光を透過させて、それ以外の波長域の光を反射させる光学特性を持った波長選択膜をハーフミラー１１として用いることで、観察者は、自らの姿をハーフミラー１１で反射させた画像と、プロジェクタ２０からハーフミラー１１を透過した投射画像とを視認可能となる。
【００３６】
なお、ハーフミラー１１とスペックル低減シート１２との間に、特定の波長域の光を透過させて、特定の波長域以外の波長域の光を反射させる光学特性を持った波長選択膜を配置してもよい。すなわち、ハーフミラー１１を波長選択膜にするのではなく、ハーフミラー１１とは別個に波長選択膜を設けてもよい。この場合、観察者は、自らの姿を、ハーフミラー１１で反射された画像と、ハーフミラー１１を透過して波長選択膜で反射された画像との合成画像によって視認することになり、ハーフミラー１１を波長選択膜にする場合よりも、より自然な色合いで、かつより鮮明な明るさで自らの姿を視認できる。
【００３７】
スペックル低減シート１２は、観察者がスクリーン４０を見たときにスペックルを視認しにくくする処理を施したシートである。プロジェクタ２０がコヒーレント光を射出する場合には、スペックルが目立ちやすくなるため、スペックル低減シート１２を設けた方が望ましいが、プロジェクタ２０がＬＥＤ光などの非コヒーレント光を射出する場合には、スペックル低減シート１２はなくてもよい。このように、スペックル低減シート１２は、必須の構成部品ではない。スペックル低減シート１２の具体的な構成には複数通りが考えられるため、後に詳述する。
【００３８】
フレネルレンズ層１４は、プロジェクタ２０から射出された光を平行化するために設けられている。フレネルレンズ層１４を設けることで、スクリーン４０の厚さを抑制しつつ、プロジェクタ２０から射出された光を平行化できる。
【００３９】
レンチキュラ層１３は、フレネルレンズ層１４を通過した光を拡散させて、スクリーン４０の視野角を拡大するために設けられている。
【００４０】
図１の表示装置１は、上述したように、例えば箱形の筐体１ａであり、スクリーン４０の配置場所を除いて、例えばアクリル板で形成されている。アクリル板は、例えば着色処理または不透明処理がなされており、筐体１ａに内蔵された駆動装置３６とプロジェクタ２０が外側から視認されないようにしている。
【００４１】
図１の表示装置１は、観察者の要求に応じて、スクリーン４０の表示態様を切替可能としている。観察者は、筐体１ａに設けられた物理的な選択ボタンやスクリーン４０上のタッチボタンなどにより、例えば第１〜第３表示モードのいずれかを選択することができる。
【００４２】
図４Ａおよび図４Ｂは観察者が第１表示モードを選択した場合のスクリーン４０の表示態様を説明する図である。図４Ａは第１表示モードにおける表示装置１内の光の進行方向を示す図、図４Ｂは第１表示モードにおけるスクリーン４０の一表示例を示す図である。
【００４３】
観察者が第１表示モードを選択した場合、プロジェクタ２０によるスクリーン４０への投射は停止状態となり、プロジェクタ２０内は暗くなる。この場合、スクリーン４０の後方側が暗くなるため、図４Ａに示すように、観察者側からの入射光のうち、ハーフミラー１１で反射された光が観察者の目に入る。ハーフミラー１１の後方は暗いため、ハーフミラー１１で反射された光が目立ちやすくなり、観察者は、自らの姿を鮮明に視認することができる。このように、第１表示モードでは、表示装置１を鏡として使用可能である。
【００４４】
図５Ａ、図５Ｂおよび図５Ｃは観察者が第２表示モードを選択した場合のスクリーン４０の表示態様を説明する図である。図５Ａは第２表示モードにおける表示装置１内の光の進行方向を示す図、図５Ｂと図５Ｃは第２表示モードにおけるスクリーン４０の一表示例を示す図である。
【００４５】
観察者が第２表示モードを選択した場合、プロジェクタ２０によるスクリーン４０への投射が行われる。その際の投射光強度は、第１光強度に設定される。第１光強度は、観察者側の環境光強度と同程度の光強度に設定されている。第２表示モードでは、観察者側からの入射光の一部は、第１表示モードと同様に、ハーフミラー１１で反射されて、観察者の目に入る。これに加えて、プロジェクタ２０からの投射光がハーフミラー１１を透過して観察者の目に入る。よって、第２表示モードでは、観察者は、みずからの姿とプロジェクタ２０による投射画像とが合成された画像を視認することになる。図５Ｂでは、プロジェクタ２０の投射画像として、帽子の画像、帽子の商品名および価格を表示する例を示しているが、投射画像の具体的な内容は任意である。なお、図５Ｂと図５Ｃの違いは、図５Ｂでは商品を半透明画像にしているのに対し、図５Ｃでは商品を不透明画像にしている。実際には、図５Ｂと図５Ｃのいずれの商品画像を採用してもよい。
【００４６】
第２表示モードは、例えば、観察者が口紅等の化粧品やかつら、衣服、装飾品などを身につけたときにどのような印象になるのかを、観察者自身で確認する目的で利用できる。すなわち、第２表示モードは、いわゆるバーチャルフィッティングに適用可能である。一例として、バーチャルフィッティングの対象となる商品ごとに、予めその商品の投影画像を生成しておき、各商品ごとに別々の表示装置１を設けることが考えられる。観察者は、バーチャルフィッティングを行いたい商品に対応した表示装置１の正面に立って、まずは第１表示モードを選択して、自らの姿を確認した後、第２表示モードに切り替えることで、自らの姿とその商品の投影画像との合成画像をスクリーン４０上で視認でき、その商品を着用した姿を簡易かつ手軽に確認できる。よって、観察者は、実際に商品を手に取って着用することなく、その商品を着用した印象を簡易かつ手軽に確認できる。
【００４７】
なお、一台の表示装置１で、複数の商品の投影画像を切り替えてスクリーン４０に投射できるようにしてもよい。この場合、観察者が、選択ボタンやタッチボタン等で、希望する商品を選択することで、その選択した商品に対応する投影画像をスクリーン４０に投射でき、観察者は場所を変更せずに種々の商品の仮想的な着用を手軽に行うことができる。
【００４８】
図６Ａおよび図６Ｂは観察者が第３表示モードを選択した場合のスクリーン４０の表示態様を説明する図である。図６Ａは第３表示モードにおける表示装置１内の光の進行方向を示す図、図６Ｂは第３表示モードにおけるスクリーン４０の一表示例を示す図である。
【００４９】
観察者が第３表示モードを選択した場合、プロジェクタ２０の投射光強度は、第１光強度よりも高い第２光強度に設定される。第２光強度は、観察者側の環境光強度よりも高い光強度である。この場合、観察者側からの入射光の一部は、第１および第２表示モードと同様に、ハーフミラー１１で反射されて、観察者の目に入るが、プロジェクタ２０からの投射光強度が第２表示モードよりも高いため、プロジェクタ２０からの投射画像の強い光強度の影響で、観察者は、ハーフミラー１１で反射された反射画像を視認しにくくなる。
【００５０】
第２表示モードとは別個に第３表示モードを設けることで、観察者は、商品の画像をより鮮明な明るさで確認することができる。
【００５１】
なお、上述した説明では、第１〜第３表示モードを設ける例を説明したが、例えば第１表示モードと第２表示モードだけを設けてもよいし、あるいはプロジェクタ２０の投射光強度を３種類以上に切替可能として、４種類以上の表示モードを設けてもよい。また、図５Ｂや図６Ｂの例では、プロジェクタ２０が商品の画像、商品名、価格をスクリーン４０に投射する例を示したが、これは一例であり、スクリーン４０に投射する画像は任意に変更してもよい。例えば、通常は、スクリーン４０を広告宣伝目的の画像や文字等の表示に用いて、観察者が何らかのボタン操作を行うと、上述した第１〜第３表示モード用の画像に切り替わるようにしてもよい。
【００５２】
図１では、プロジェクタ２０から射出された光を直接スクリーン４０に入射しているが、スクリーン４０の投射面積を大きくするには、プロジェクタ２０からスクリーン４０までの光路長を長くする必要がある。ところが、筐体１ａのサイズに制限があって、筐体１ａの奥行きを長くできない場合には、プロジェクタ２０から射出された光を折り返して、光路長を長くすればよい。
【００５３】
図７Ａはプロジェクタ２０とスクリーン４０との間に、例えば反射ミラー７２からなる光進行方向変更部材７３を設けた例を示す平面図である。図７Ａの反射ミラー７２は、プロジェクタ２０から射出されたコヒーレント光の進行方向を変化させてスクリーン４０に導く。図７Ａのような反射ミラー７２を設けることで、プロジェクタ２０からスクリーン４０までの光路長を長くしつつ、プロジェクタ２０からスクリーン４０までの直線距離を短縮でき、筐体１ａの奥行きを短くできる。
【００５４】
図７Ａにおいて、プロジェクタ２０は、反射ミラー７２と概略同一平面上に配置されていてもよいし、ミラーよりも上方、下方、右側または左側にプロジェクタ２０を配置してもよい。
【００５５】
図７Ｂは図７Ａの矢印方向から見た平面図である。図７Ｂでは、プロジェクタ２０を筐体１ａの底面側に配置し、プロジェクタ２０から斜め上方にコヒーレント光を出力して、反射ミラー７２に入射させる例を示している。この場合、反射ミラー７２で反射されたコヒーレント光は、プロジェクタ２０の上方を通過してスクリーン４０に入射される。よって、プロジェクタ２０は、反射ミラー７２からスクリーン４０に向かうコヒーレント光の光路を遮らなくなる。なお、プロジェクタ２０を筐体１ａの天面側に配置し、プロジェクタ２０から斜め下方にコヒーレント光を出力して、反射ミラー７２に入射してもよい。
【００５６】
プロジェクタ２０と反射ミラー７２の配置場所は、図７Ａや図７Ｂに図示したものに限定されない。また、反射ミラー７２は、図７Ａや図７Ｂのように平面形状であってもよいし、曲面等の非平面形状であってもよい。さらに、スクリーン４０は、筐体１ａの一側面だけでなく、筐体１ａの外表面の複数箇所に配置されていてもよい。このとき、各スクリーン４０ごとに別個にプロジェクタ２０を設けてもよいし、複数のスクリーン４０に一台のプロジェクタ２０で投射を行ってもよい。
【００５７】
図８は第１の実施形態による表示装置１の制御系のブロック図である。図８の表示装置１の制御系は、選択部１５と、投射制御部１６と、制御装置３５とを備えている。選択部１５は、上述したように、筐体１ａに設けられた物理的な選択ボタンまたはスクリーン４０のタッチボタン等により構成され、スクリーン４０の表示モードを選択する。
【００５８】
投射制御部１６は、選択部１５が選択した表示モードに基づいて、プロジェクタ２０がスクリーン４０への投射を行うか否かと、プロジェクタ２０によるスクリーン４０への投射光強度との少なくとも一方を制御する。制御装置３５内の投射制御部１６は、観察者がスクリーン４０を鏡として使用したい場合（上述した第１表示モードの場合）には、プロジェクタ２０によるスクリーン４０への投射を停止させる。投射制御部１６は、観察者が自らの姿とプロジェクタ２０による投射画像との合成表示を望む場合（上述した第２表示モードの場合）には、プロジェクタ２０に対してスクリーン４０への投射を行わせる。投射制御部１６は、プロジェクタ２０がスクリーン４０の投射光強度を複数通りに切替可能な場合には、観察者の要求に応じて、プロジェクタ２０の投射光強度の切替を制御する。より具体的には、投射制御部１６は、観察者の要求に応じて、観察者がスクリーン４０を鏡として使用する第１表示モードと、プロジェクタ２０による投射光強度を第１光強度に設定する第２表示モードと、プロジェクタ２０による投射光強度を第２光強度に設定する第３表示モードとのいずれかに切替制御する。
【００５９】
投射制御部１６は、観察者が選択した表示モードに基づいて、プロジェクタ２０内の光源の点灯制御と走査デバイスの走査制御とを行うとともに、図１に示した駆動装置３６の駆動制御も行う。駆動装置３６は、スクリーン４０がスペックル低減シート１２を有する場合には、投射制御部１６からの制御信号に基づいて、スペックル低減シート１２に電源電圧を供給するか否かを切替制御する。
【００６０】
（スペックル低減シート１２）
次に、スクリーン４０の一部を構成するスペックル低減シート１２について説明する。図９はスペックル低減シート１２の断面構造を示す断面図である。一実施形態によるスペックル低減シート１２は、複数の粒子を有した粒子シート５０と、電力源３０と接続された第１電極４１および第２電極４２と、第１カバー層４６および第２カバー層４７とを有する。粒子シート５０の一方の主面上に、第１電極４１が面状に広がっており、粒子シート５０の他方の主面上に、第２電極４２が面状に広がっている。第１カバー層４６は第１電極を覆っており、第２カバー層４７は第２電極を覆っている。
【００６１】
図９のスペックル低減シート１２は、透過型のスペックル低減シート１２を構成している。プロジェクタ２０は、図３に示すように、観察者とは反対側のフレネルレンズ層１４に光を投射する。この光は、フレネルレンズ層１４で平行化された後にレンチキュラ層１３に入射されて拡散されて、スペックル低減シート１２の第１電極に入射される。
【００６２】
プロジェクタ２０からの投射光が透過するフレネルレンズ層１４、レンチキュラ層１３および第１電極は、可視光透過性を有する。フレネルレンズ層１４、レンチキュラ層１３および第１電極のそれぞれは、可視光領域における透過率が８０％以上であることが好ましく、８４％以上であることがより好ましい。なお、可視光透過率は、分光光度計（（株）島津製作所製「ＵＶ−３１００ＰＣ」、ＪＩＳＫ０１１５準拠品）を用いて測定波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの範囲内で測定したときの、各波長における透過率の平均値として特定される。また、第２電極４２は、第１電極４１と同様の材料で構成することができる。
【００６３】
第１電極４１と第２電極の導電材料として、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ；インジウム錫酸化物）、ＩｎＺｎＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ；インジウム亜鉛酸化物）、Ａｇナノワイヤー、カーボンナノチューブ等を用いることができる。
【００６４】
次に、粒子シート５０について説明する。図９に示すように、粒子シート５０は、一対の基材層５１，５２と、一対の基材層５１，５２間に設けられた粒子層５５と、を有する。第１基材層５１は、第１電極４１を支持し、第２基材層５２は、第２電極４２を支持する。粒子層５５は、第１基材層５１及び第２基材層５２の間に封止されている。第１基材層５１及び第２基材層５２は、粒子層５５を封止することができ、且つ電極４１，４２及び粒子層５５の支持体として機能し得る強度を有した材料、例えば、ポリエチレンテレフタレート樹脂フィルムで構成可能である。また、第１基材層５１及び第２基材層５２は、第１電極４１及び第２電極４２と同様の可視光透過性を有する。
【００６５】
次に、粒子層５５について説明する。図９によく示されているように、粒子層５５は、多数の粒子６０と、粒子６０を保持する保持部５６と、を有する。保持部５６は、粒子６０を動作可能に保持している。図示された例において、保持部５６は、多数のキャビティ５６ａを有しており、各キャビティ５６ａ内に粒子６０が収容されている。各キャビティ５６ａの内寸法は、当該キャビティ５６ａ内の粒子６０の外寸法よりも大きくなっている。したがって、粒子６０は、キャビティ５６ａ内で動作可能となっている。保持部５６は、溶媒５７によって膨潤している。キャビティ５６ａ内において、保持部５６と粒子６０との間は溶媒５７で満たされている。溶媒５７によって膨潤した保持部５６によれば、粒子６０の円滑な動作を安定して確保することができる。以下、保持部５６、溶媒５７及び粒子６０について、順に説明する。
【００６６】
まず、保持部５６及び溶媒５７について説明する。溶媒５７は、粒子６０の動作を円滑とするために用いられる。溶媒５７は、保持部５６が膨潤することによって、キャビティ５６ａ内に保持されるようになる。溶媒５７は、粒子６０が電場に対応して動作することを阻害しないよう、低極性であることが好ましい。低極性の溶媒５７として、粒子６０の動作を円滑化させる種々の材料を用いることができる。溶媒５７の一例として、ジメチルシリコーンオイル、イソパラフィン系溶媒、および直鎖パラフィン系溶媒、ドデカン、トリデカン等の直鎖アルカンを例示することができる。
【００６７】
次に、保持部５６は、一例として、エラストマー材料からなるエラストマーシートを用いて構成され得る。エラストマーシートとしての保持部５６は、前述の溶媒５７を膨潤することが可能である。エラストマーシートの材料としては、シリコーン樹脂、（微架橋した）アクリル樹脂、（微架橋した）スチレン樹脂、およびポリオレフィン樹脂等を例示することができる。
【００６８】
図示された例において、保持部５６内において、キャビティ５６ａは、スペックル低減シート１２の面方向に高密度で分布している。また、キャビティ５６ａは、スペックル低減シート１２の法線方向ｎｄにも分布している。図示された例では、面状に広がったキャビティ５６ａの群が、スペックル低減シート１２の厚み方向に三層並んでいる。
【００６９】
次に、粒子６０について説明する。粒子６０は、プロジェクタ２０から投射される画像光の進行方向を変化させる機能を有する。図示された例において、粒子６０は、画像光を拡散させる機能を有する。
【００７０】
粒子６０は、比誘電率が異なる第１部分６１及び第２部分６２を含んでいる。したがって、この粒子６０が電場内に置かれると、当該粒子６０内に電子双極子モーメントが発生する。このとき、粒子６０は、その双極子モーメントのベクトルが電場のベクトルと真逆を向く位置へ向けて動作するようになる。したがって、第１電極４１及び第２電極４２の間に電圧が印加され、第１電極４１及び第２電極４２の間に位置する粒子シート５０に電場が発生すると、粒子６０は、電場に対して安定した姿勢、すなわち電場に対して安定した位置および向きをとるよう、キャビティ５６ａ内で動作する。このスペックル低減シート１２は、光拡散機能を有した粒子６０の動作にともなって、その拡散波面を変化させる。
【００７１】
図１０は粒子６０の拡大図である。粒子６０は、球形状であり、第１部分６１及び第２部分６２は、それぞれ、半球状となっている。粒子６０の第１部分６１は、第１主部６６ａ及び第１主部６６ａ内に分散した第１拡散成分６６ｂを有する。同様に、第２部分６２は、第２主部６７ａと第２主部６７ａ内に分散した第２拡散成分６７ｂを有する。したがって、球状粒子６０は、第１部分６１の内部を進む光および第２部分６２の内部を進む光に対して、拡散機能を発現することができる。ここで拡散成分６６ｂ，６７ｂとは、粒子６０内を進む光に対し、反射や屈折等によって、当該光の進路方向を変化させる作用を及ぼし得る成分のことである。このような拡散成分６６ｂ，６７ｂの光拡散機能（光散乱機能）は、例えば、粒子６０の主部６６ａ，６７ａをなす材料とは異なる屈折率を有した材料から拡散成分６６ｂ，６７ｂを構成することにより、あるいは、光に対して反射作用を及ぼし得る材料から拡散成分６６ｂ，６７ｂを構成することにより、付与され得る。主部６６ａ，６７ａをなす材料とは異なる屈折率を有する拡散成分６６ｂ，６７ｂとして、樹脂ビーズ、ガラスビーズ、金属化合物、気体を含有した多孔質物質、さらには、単なる気泡が例示される。
【００７２】
図示された例において、粒子６０は、単一色となっている。すなわち、第１部分６１および第２部分６２は、同一色となっている。第１部分６１及び第２部分６２の色は、第１部分６１及び第２部分６２に、顔料や染料等の色材を添加することにより、調整され得る。顔料や染料は、種々の公知の顔料や染料等を用いることができる。
【００７３】
粒子層５５は、公知の製造方法により製造することができる。すなわち、まず、粒子６０を重合性シリコーンゴムに分散させたインキを作製する。次に、このインキをコーターなどで延伸し、更に、加熱等で重合させ、シート化する。以上の手順により、粒子６０を保持した保持部５６が得られる。次に、保持部５６を、シリコーンオイルなどの溶媒５７に一定期間浸漬する。保持部５６が膨潤することで、シリコーンゴムからなる保持部５６と粒子６０との間に、溶媒５７で満たされた隙間が形成される。この結果、溶媒５７及び粒子６０を収容したキャビティ５６ａが、画成される。以上のようにして、粒子層５５を製造することができる。
【００７４】
次に、ＪＰ２０１１−１１２７９２Ａに開示された製造方法により、粒子層５５を用いてスペックル低減シート１２を作製することができる。まず、一対の基材層５１，５２によって粒子層５５を覆い、ラミネート又は接着剤等を用いて粒子層５５を封止する。これにより、粒子シート５０が作製される。次に、粒子シート５０上に第１電極４１及び第２電極４２を設け、更に、第１カバー層４６及び第２カバー層４７４７を積層することで、スペックル低減シート１２が得られる。
【００７５】
次に、この表示装置１を用いて画像を表示する際の作用について説明する。
【００７６】
まず、制御装置３５からの制御によって、プロジェクタ２０の光源がコヒーレント光を発振する。プロジェクタ２０からの光は、図示しない走査装置によって光路を調整され、スペックル低減シート１２に照射される。図２に示すように、図示しない走査装置は、スペックル低減シート１２の一シート面上を光が走査するよう、当該光の光路を調整する。
光源によるコヒーレント光の射出は、制御装置３５によって制御される。制御装置３５は、スペックル低減シート１２上に表示したい画像に対応して、光源からのコヒーレント光の射出を停止する。プロジェクタ２０に含まれる走査装置の動作は、人間の目で分解不可能な程度にまで高速となっている。したがって、観察者は、時間を隔てて照射されるスペックル低減シート１２上の各位置に照射された光を、同時に観察することになる。
【００７７】
スペックル低減シート１２上に投射された光は、第１カバー層４６及び第１電極４１を透過して、粒子シート５０に到達する。この光は、粒子シート５０の粒子６０で拡散されて、スペックル低減シート１２の観察者側となる種々の方向へ向けて射出する。したがって、スペックル低減シート１２の観察者側となる各位置において、スペックル低減シート１２上の各位置からの光を観察することができる。この結果、スペックル低減シート１２上のコヒーレント光を照射されている領域に対応した画像を観察することができる。
【００７８】
また、光源が、互いに異なる波長域のコヒーレント光を射出する複数の光源を含むようにしてもよい。この場合、制御装置３５は、各波長域の光に対応した光源を、他の光源から独立して制御する。この結果、スペックル低減シート１２上にカラー画像を表示することが可能となる。
【００７９】
ところで、コヒーレント光を用いてスペックル低減シート１２上に画像を形成する場合、斑点模様のスペックルが観察されるようになる。スペックルの一原因は、レーザー光に代表されるコヒーレント光が、スペックル低減シート１２上で拡散した後に、光センサ面上（人間の場合は網膜上）に干渉パターンを生じさせるためと考えられる。とりわけ、ラスタースキャンによってスペックル低減シート１２にコヒーレント光を照射する場合、スペックル低減シート１２上の各位置には一定の入射方向からコヒーレント光が入射する。したがって、ラスタースキャンを採用した場合、スペックル低減シート１２の各点で発生するスペックル波面はスペックル低減シート１２が搖動させるなど拡散波面を時間変化させない限り不動となり、スペックルパターンが画像とともに観察者に視認されると、表示画像の画質を著しく劣化させることになる。
【００８０】
一方、本実施形態における表示装置１のスペックル低減シート１２は、拡散波面を経時的に変化させるようになっている。スペックル低減シート１２での拡散波面が変化すれば、スペックル低減シート１２上でのスペックルパターンが経時的に変化するようになる。そして、拡散波面の経時的な変化を十分に高速にすると、スペックルパターンが重ねられて平均化され、観察者に観察されるようになる。これにより、スペックルを目立たなくさせることができる。
【００８１】
図示されたスペックル低減シート１２は、一対の電極４１，４２を有する。この一対の電極４１，４２は電力源３０に電気的に接続している。電力源３０は、一対の電極４１，４２に電圧を印加することができる。一対の電極４１，４２間に電圧が印加されると、一対の電極４１，４２間に位置する粒子シート５０に電場が形成される。粒子シート５０の粒子層５５には、比誘電率の異なる複数の部分６１，６２を有した粒子６０が、動作可能に保持されている。この粒子６０は、そもそも帯電していることから、或いは、少なくとも粒子層５５に電場が形成されると双極子モーメントが発生することから、形成された電場のベクトルに応じて、動作する。光の進行方向を変化させる機能、例えば反射、屈折または拡散機能を有した粒子６０が動作すると、スペックル低減シート１２の拡散特性が経時的に変化することになる。この結果、スペックルを目立たなくさせることができる。図１０の符号「Ｌａ」は、プロジェクタ２０からスペックル低減シート１２へ照射された画像光であり、符号「Ｌｂ」は、スペックル低減シート１２で拡散された画像光である。
【００８２】
なお、粒子６０の第１部分６１及び第２部分６２の間で比誘電率が異なるとは、スペックル低減機能を発現し得る程度に比誘電率が異なっていれば十分である。したがって、粒子６０の第１部分６１及び第２部分６２の間で比誘電率が異なるか否かは、動作可能に保持された粒子６０が、電場ベクトルの変化にともなって動作し得るか否かにより、判定することができる。
【００８３】
ここで、粒子６０が保持部５６に対して動作する原理は、粒子６０の電荷または双極子モーメントが電場ベクトルに対して安定的な位置関係となるよう、粒子６０の向き及び位置を変化させる、というものである。したがって、粒子層５５に一定の電場が印加され続けると、粒子６０の動作は一定期間後には停止する。その一方で、スペックルを目立たなくするには、粒子６０の保持部５６に対する動作が継続する必要がある。そこで、電力源３０は、粒子層５５に形成される電場が経時的に変化するよう、電圧を印加する。図示された例において、電力源３０は、粒子シート５０内に生成される電場のベクトルを反転させるよう、一対の電極４１，４２間に電圧を印加する。例えば、図１１に示された例では、電力源３０からスペックル低減シート１２の一対の電極４１，４２に、Ｘ〔Ｖ〕の電圧と−Ｙ〔Ｖ〕の電圧とを繰り返す交流電圧が印加される。
【００８４】
なお、粒子６０は、保持部５６に形成されたキャビティ５６ａ内に収容されている。キャビティ５６ａは、略球状の内形を有する。したがって、粒子６０は、図１０の紙面に直交する方向に延びる回転軸線ｒａを中心として、回転振動することができる。ただし、粒子６０を収容するキャビティ５６ａの大きさに依存して、粒子６０は、繰り返し回転運動だけでなく、並進運動も行うようになる。さらに、キャビティ５６ａには、溶媒５７が充填されている。溶媒５７は、粒子６０の保持部５６に対する動作を円滑にする。
【００８５】
粒子６０は、図２に示すような、ほぼ半球状の第１部分６１と第２部分６２を含む構造に限定されない。以下では、粒子６０の第１変形例〜第３変形例を順に説明する。
【００８６】
（粒子６０の第１変形例）
図１２は図９とは異なる構造の粒子６０を用いたスペックル低減シート１２の断面図である。図１２に示す第１変形例による粒子６０は、互いに体積が異なる第１部分６１と第２部分６２とを有する。図１２は、第１部分６１の体積が第２部分６２の体積よりも大きい例を示している。図１２の場合、第２部分６２は、球体または楕円球体に近い形状であり、第２部分６２の表面、すなわち第１部分６１との界面は、凸面になっている。なお、粒子６０は、必ずしも理想的な球体とは限らないし、第２部分６２も理想的な球体または楕円体から少し歪んだ形状となることもありうる。
【００８７】
第１部分６１は、透明部材である。第１部分６１の具体的な材料としては、例えばシリコーンオイルや透明な樹脂部材である。第１部分６１は、理想的には、図１２に示すように、観察者側に配置される。第１部分６１に入射された光は、そのまま第１部分６１を通過して、第２部分６２に到達する。第２部分６２は、第１部分６１とは比誘電率が異なっており、また、光の散乱または屈折機能を有する。さらに、第２部分６２は、第１部分６１とは異なる屈折率で構成されている。また、第２部分６２の内部には、光を拡散させる拡散成分６２ｃが含まれていてもよい。これら拡散成分６２ｃは、粒子６０内を進む光に対して、反射や屈折等によって、光の進路方向を変化させる作用を行う。
【００８８】
このように、第１部分６１と第２部分６２は光学特性が異なっており、さらに、第２部分６２の表面は凸面形状である。これにより、第１部分６１から第２部分６２に到達した光は、第２部分６２の表面の凸面形状に応じた方向に散乱または屈折される。よって、プロジェクタ２０からの投射光が第２部分６２で散乱または屈折されてスペックル低減シート１２に映し出される。
【００８９】
第２部分６２の表面が凸面形状で有るため、第１部分６１を通過して第２部分６２の表面に到達した光は、凸面の曲率に応じた方向に散乱または屈折される。凸面に入射された光は、凹面に入射された光よりも光の拡散範囲が広くなる。よって、本実施形態のように、第１部分６１よりも第２部分６２の体積が小さくて、第２部分６２の表面が凸面になる場合には、各粒子６０に入射された光の拡散範囲を広げることができる。
【００９０】
第１および第２電極４１，４２に電圧を印加していない状態では、粒子層５５内の各粒子６０は、種々の方向を向いていることがありうる。この場合、第１および第２電極間に所定の初期電圧を印加することで、図１２に示すように、各粒子６０の第１部分６１が観察者側を向くように整列させることが可能となる。あるいは、第１部分６１と第２部分６２の比重を調整することで、図１２のような向きに各粒子６０を整列させることも可能である。
【００９１】
図１２の状態で、第１および第２電極４１，４２間に電圧が印加されると、第１および第２電極４１，４２間に電場が発生し、この電場により、粒子６０内に電子双極子モーメントが発生する。このとき、粒子６０は、その双極子モーメントのベクトルが電場のベクトルと真逆を向く位置へ向けて動作するようになる。したがって、第１電極４１及び第２電極４２の間に電圧が印加され、第１電極４１及び第２電極４２の間に位置する粒子シート５０に電場が発生すると、粒子６０は、電場に対して安定した姿勢、すなわち電場に対して安定した位置や向きをとるようキャビティ５６ａ内で動作する。図１２の状態では、粒子６０内の第２部分６２は、粒子層５５の面方向に対向配置されているが、第１電極４１および第２電極４２間の電圧を変化させることで、粒子６０の姿勢が変化し、これにより、粒子層５５の面方向に対する第２部分６２の表面方向が変化する。第２部分６２は、第１部分６１に入射された光を散乱または屈折させる機能を有するため、第２部分６２の表面方向が変化することで、第２部分６２の表面に入射される光の入射角度が変化し、第２部分６２での光の散乱または屈折方向も変化する。これにより、スペックル低減シート１２の拡散特性を変化させることができる。
【００９２】
（粒子６０の第２変形例）
図１３は図９および図１２とは異なる構造の粒子６０を用いたスペックル低減シート１２の断面図である。図１３に示す第２変形例による粒子６０は、第１部分６１と、第１部分６１よりも体積が大きい第２部分６２とを有する。第１部分６１と第２部分６２の材料は、第２の実施形態と同様であり、第１部分６１は透明部材であり、第２部分６２は光の散乱または屈折機能を有する。
【００９３】
第１部分６１と第２部分６２との界面は、第１部分６１から見ると凸面であり、第２部分６２から見ると凹面である。第１部分６１から第２部分６２に入射された光は、収束する方向に進行する。これにより、本実施形態による粒子６０を有するスペックル低減シート１２は、狭い範囲に光を拡散させることができる。したがって、スペックル低減シート１２の正面側の特定の位置にいる観察者に集中的に拡散光を集めることができ、この観察者から見ると、高コントラストでスペックル低減シート１２を視認できることになる。
【００９４】
（粒子６０の第３変形例）
図１４は図９、図１２および図１３とは異なる構造の粒子６０を用いたスペックル低減シート１２の断面図である。図１４に示す第３変形例による粒子６０は、第１部分６１、第３部分６３および第２部分６２がこの順に並んだ３層構造であり、第１部分６１が観察者側に配置されている。第３部分６３は、第１部分６１に面接触しており、第１部分６１からの入射光を制御する。第２部分６２は、第３部分６３の第１部分６１に面接触する第１面６３ａとは反対側の第２面６３ｂに面接触しており、第１部分６１とは比誘電率が異なっている。このように、第３部分６３は、第１部分６１と第２部分６２によって挟まれており、第３部分６３は第１部分６１と第２部分６２に面接触している。
【００９５】
第１部分６１と第２部分６２は透明部材である。第３部分６３は、第１部分６１に入射された光を散乱または反射させる機能を有する。第３部分６３は、第１部分６１とは異なる屈折率で構成されている。また、第３部分６３の内部には、光を拡散させる拡散成分６３ｃが含まれていてもよい。これら拡散成分６３ｃは、粒子６０内を進む光に対して、反射や屈折等によって、光の進路方向を変化させる作用を行う。このような拡散成分６３ｃの光拡散機能（光散乱機能）は、例えば、粒子６０の主部をなす材料とは異なる屈折率を有した材料から拡散成分６３ｃを構成することにより、あるいは、光に対して反射作用を及ぼし得る材料から拡散成分６３ｃを構成することにより、付与され得る。第３部分６３の母材とは異なる屈折率を有する拡散成分６３ｃとして、樹脂ビーズ、ガラスビーズ、金属化合物、気体を含有した多孔質物質、さらには、単なる気泡が例示される。
【００９６】
粒子６０は、典型的には球形であり、その中心付近を通過する薄い層が第３部分６３であり、第３部分６３の両面（第１面６３ａと第２面６３ｂ）側に第１部分６１と第２部分６２が面接触している。なお、粒子６０の形状は、理想的な球体であるとは限らない。よって、第１部分６１、第３部分６３および第２部分６２の形状も、粒子６０の形状に応じて変化する。
【００９７】
粒子６０の第３部分６３の第１面６３ａと第２面６３ｂとの間の厚さは、第１部分６１の第１面６３ａの法線方向における最大厚さよりも薄い。第３部分６３の第１面６３ａと第２面６３ｂとの間の厚さは、第３部分６３の第２面６３ｂの法線方向における最大厚さよりも薄い。第１面６３ａと第２面６３ｂは、例えば円形または楕円形であり、第３部分６３は、例えば円板、楕円板、円筒体、または楕円筒体の形状である。
【００９８】
第１および第２電極４１，４２に電圧を印加していない初期状態では、第３部分６３の面方向は、粒子層５５の面方向に略平行に配置されている。なお、初期状態で、第３部分６３の面方向を粒子層５５の面方向に略平行に配置するには、例えば、粒子６０の第１部分６１、第２部分６２および第３部分６３の比重を調整することで、実現可能である。あるいは、初期状態のときに第１および第２電極４１，４２に所定の初期電圧を印加して、粒子層５５内の各粒子６０の第３部分６３の面方向が粒子層５５の面方向に略平行になるようにしてもよい。
【００９９】
第１および第２電極４１，４２間に電圧が印加されると、第１および第２電極４１，４２間に電場が発生し、この電場により、粒子６０内に電子双極子モーメントが発生する。このとき、粒子６０は、その双極子モーメントのベクトルが電場のベクトルと真逆を向く位置へ向けて動作するようになる。したがって、第１電極４１及び第２電極４２の間に電圧が印加され、第１電極４１及び第２電極４２の間に位置する粒子シート５０に電場が発生すると、粒子６０は、電場に対して安定した姿勢、すなわち電場に対して安定した位置や向きをとるよう、キャビティ５６ａ内で動作する。第１電極４１および第２電極４２間の電圧を変化させることで、粒子６０の姿勢が変化し、これにより、粒子層５５の面方向に対する第３部分６３の面方向の角度が変化する。第３部分６３は、第１部分６１に入射された光を散乱または反射させる機能を有するため、第３部分６３の角度が変化することで、スペックル低減シート１２の拡散特性を変化させることができる。
【０１００】
図１４に示す粒子を図１５のように９０度回転させて配置することで、透過型スペックル低減シート１２として用いることもできる。図１５のように粒子６０を回転させるには、粒子層５５の内部に、図１４とは９０度異なる方向に電場をかければよい。例えば、観察者とは反対側のみに第１電極４１と第２電極４２を交互にストライプ状に配置し、これら電極４１，４２にて粒子層５５の面方向への電場、すなわち図１４とは９０度異なる方向の電場を形成する。より具体的には、本実施形態では、隣接する第１電極４１および第２電極４２間に交流電圧を印加することで、粒子層５５の面方向に形成される電場を周期的に切り替える。これにより、対応する第１電極４１および第２電極４２間の近傍に位置する粒子６０は、交流電圧の周波数に応じて回転する。
【０１０１】
上述した各スペックル低減シート１２では、第１電極４１及び第２電極４２が面状に形成され、粒子層５５を挟むように配置される例を示したが、この例に限られない。第１電極４１及び第２電極４２の一以上がストライプ状に形成されるようにしてもよい。例えば、図１６の例では、第１電極４１及び第２電極４２の両方がストライプ状に形成されている。すなわち、第１電極４１は、線状に延びる複数の線状電極部４１ａを有し、複数の線状電極部４１ａは、その長手方向に直交する方向に配列されている。第２電極４２も、第１電極４１と同様に、線状に延びる複数の線状電極部４２ａを有し、複数の線状電極部４２ａは、その長手方向に直交する方向に配列されている。図１６に示された例において、第１電極４１をなす複数の線状電極部４１ａおよび第２電極４２をなす複数の線状電極部４２ａは、ともに、粒子シート５０の観察者とは反対側の面上に配置されている。そして、第１電極４１をなす複数の線状電極部４１ａおよび第２電極４２をなす複数の線状電極部４２ａは、同一の配列方向に沿って交互に配列されている。図１６に示された第１電極４１及び第２電極４２によっても、電力源３０から電圧を印加されることにより、粒子シート５０の粒子層５５に電場を形成することができる。
【０１０２】
なお、図１７（ａ）〜図１７（ｃ）に示されるように、粒子層５５における各保持部５６が有するキャビティ５６ａは単一の粒子６０を含むように構成されていてもよい。図１７（ａ）は、単一キャビティ５６ａ内に単一の粒子６０を含む保持部５６を示す。図１７（ｂ）は、連結された２つキャビティ５６ａ１、５６ａ２内にそれぞれ単一の粒子６０−１、６０−２を含む保持部５６を示している。粒子６０−１、６０−２は、対応するキャビティ５６ａ１、５６ａ２により可動範囲が規制されている。図１７（ｃ）は、連結された３つのキャビティ５６ａ１、５６ａ２、５６ａ３内にそれぞれ単一の粒子６０−１、６０−２、６０−３を含む保持部５６を示している。粒子６０−１、６０−２、６０−３は、対応するキャビティ５６ａ１、５６ａ２、５６ａ３により可動範囲が規制されている。上記のように、複数のキャビティが連結していたとしても、複数の粒子の可動範囲が重なることなく配置される場合には、保持部５６が有するキャビティは単一の粒子を含むように構成されているとみなすことができる。
【０１０３】
また、キャビティの内径は、内包される粒子の外径よりも大きければ制限はない。例えば、キャビティの内径は、内包される粒子の外径の１．１倍以上１．３倍以下に設定されていてもよい。
【０１０４】
上述した各スペックル低減シート１２は、粒子層５５内の粒子６０を電極に印加した交流電圧に応じて回転させることで、スペックルが視認されないようにしている。これに対して、粒子層５５内の粒子６０を電極に印加した交流電圧に応じて移動させることで、スペックルが視認されないようにしてもよい。
【０１０５】
図１８Ａおよび図１８Ｂは、電気泳動方式のスペックル低減シート１２の一例を示す模式図である。図１８Ａのスペックル低減シート１２は、対向する２つの電極４１，４２間に、溶媒の中を泳動する２種類の粒子６０を封止した構造である。２種類の粒子６０は、互いに極性が相違している。２つの電極４１，４２間には交流電圧が印加される。交流電圧の印加により、一方の粒子６０は一方の電極の方向に移動し、他方の粒子６０は他方の電極の方向に移動する。２つの電極４１，４２間に印加する交流電圧の正負が逆になると、２種類の粒子６０はそれぞれ逆方向の電極に移動する。
【０１０６】
電子ペーパーでは、２種類の粒子６０を互いに異なる色に着色して、粒子６０の移動に応じて表示色を可変させているが、透過型のスペックル低減シート１２として用いる場合は、２種類の粒子６０はともに透明にしておくのが望ましい。交流電圧の電圧極性が切り替わるたびに、２種類の粒子６０の移動方向が変化するため、これにより、スペックル低減シート１２の透過特性が変化し、スペックルが目立たなくなる。
【０１０７】
また、図１８Ａの構造を透過型のスペックル低減シート１２として用いる場合は、２種類の粒子６０をともに例えば白色にすればよい。これにより、スペックル低減シート１２に照射されたプロジェクタ２０からの画像光は、粒子６０にて反射されることになる。図１８Ａの透過型のスペックル低減シート１２であっても、２種類の粒子６０は交流電圧の電圧極性が切り替わるたびに移動するため、粒子６０での反射特性が変化し、やはりスペックルが目立たなくなる。
【０１０８】
図１８Ａのように極性の異なる２種類の粒子６０を設ける代わりに、図１８Ｂのように双極子からなる粒子６０を設けてもよい。この場合、２つの電極４１，４２間に印加される交流電圧の電圧極性が変化するたびに、各粒子６０は振動する。これにより、やはりスペックル低減シート１２の透過特性や反射特性が変化し、スペックルが目立たなくなる。
【０１０９】
図１８Ａと図１８Ｂでは、２つの電極４１，４２間を粒子６０が自由に移動するようにしているが、電極の面積が大きい場合等には、一部の粒子６０が１箇所に留まってしまうおそれがある。このため、電極を細かい単位で分割したパターン電極にしてもよい。
【０１１０】
図１８Ａや図１８Ｂは、複数の粒子６０が２つの電極４１，４２間で自由に移動できるようにしているが、図１８Ｃに示すように、極性の異なる２種類の粒子６０を収納するマイクロカプセル６４を設けて、このマイクロカプセル６４を２つの電極４１，４２間に多数配置してもよい。また、一方の電極をパターン電極とすることで、各電極ごとにマイクロカプセル６４内の粒子６０の向きを可変させることができる。
【０１１１】
図１８Ａ、図１８Ｂおよび図１８Ｃの一変形例として、図１９Ａや図１９Ｂのように、スペックル低減シート１２のシート面に沿って複数のセル部４３を設けて、各セル部４３ごとに電極４１を設けることで、各セル部４３ごとに粒子６０の移動を制御してもよい。図１９Ａのような隔壁構造は、対向する二つの基板４４，４５と、隔壁部４６とによって、各セル部４３を形成している。このような構造は、フォトリソグラフィや転写の技術を利用して、比較的容易に形成することができる。各セル部４３の内部には、粒子６０を収納してもよいし、図１８Ｃのようなマイクロカプセル６４を収納してもよい。
【０１１２】
図１９Ｂの隔壁構造は、一方の電極４２上に配置される絶縁層４７に賦型工程などで凹凸を形成し、凹部４８内に粒子６０と溶媒４９とを充填して、その上を基板４４で封止して、マイクロカップアレイを作製するものである。例えば、各マイクロカップごとに電極４１を配置することで、各マイクロカップごとにその内部の粒子６０の移動を制御することができる。
【０１１３】
また、本実施形態によるスペックル低減シート１２は、複数の粒子６０を液体状の媒体中で移動させる電気泳動方式を採用する代わりに、複数の粒子６０を気体中で移動させる電子粉粒体方式を採用してもよい。例えば、図２０に示すように、隔壁構造の各セル部４３に気体５３と複数の粉粒体５４を充填してもよい。ここで、粉粒体５４とは、気体の力も液体の力も借りずに、みずから流動性を示す物質である。すなわち、粉粒体５４は、粒子と液体の両特性を兼ね備えた中間的な状態であり、重力の影響を受けにくく、高流動性を示す特異な状態の物質である。図２０の場合も、例えば各セル部４３ごとに電極を設けることで、各セルごとに複数の粒子６０の移動方向を可変させることができ、スペックルが目立たなくなる。
【０１１４】
また、スペックル低減シート１２は、図２１に示すように、エレクトロウェッティング方式を採用してもよい。図２１の場合、隔壁構造の各セル部４３に水６８と油膜６９が充填されており、油膜６９は誘電体層７０の上に配置されている。各セル部４３に対応した電極４１，４２の印加電圧に応じて油膜６９の接触角が変化し、油膜６９の表面積を可変させることができる。これにより、スペックル低減シート１２の透過特性や反射特性が変化し、やはりスペックルが視認されにくくなる。
【０１１５】
上述した各スペックル低減シート１２は、コヒーレント光を光源として用いることを前提としているものの、光源側でスペックルの対策を行わなくても、スペックル低減シート１２上でスペックルが目立たないという利点を有する。このため、上述した各スペックル低減シート１２は、様々な用途で使われることが想定される。以下では、上述した各スペックル低減シート１２の代表的な使用形態を説明する。なお、以下で説明する各使用形態で用いられるスペックル低減シート１２は、上述した図９〜図２１のいずれかの断面構造を備えていてもよい。あるいは、図９〜図２１以外の断面構造を備えていてもよい。ただし、以下の各使用形態で用いられるスペックル低減シート１２は、スペックル低減シート１２内の粒子６０の回転と移動の少なくとも一方を生じさせて、スペックルを低減する機能を備えていることを前提としている。
【０１１６】
図２２はスペックル低減シート１２とハーフミラー１１の間に、透過拡散層１７を設けた例を示している。図２２の透過拡散層１７は、プロジェクタ２０からの投射光を透過させる際に拡散させる機能を有する。この透過拡散層１７は、上述した波長選択膜で構成してもよいし、上述した波長選択膜とは別個に設けてもよい。例えば、透過拡散層１７を、スペックル低減シート１２内に設けてもよい。より具体的な一例として、スペックル低減シート１２内の第２基材層５２と第２電極４２との間に透過拡散層１７を設けてもよい。また、透過拡散層１７を設ける代わりに、例えば第２基材層５２に拡散微粒子を含有させて、第２基材層５２に透過拡散層１７としての機能を持たせてもよい。あるいは、粒子層５５の保持部５６や溶媒５７に拡散微粒子を含有させて、粒子層５５に拡散透過層としての機能を持たせてもよい。
【０１１７】
このように、第１の実施形態では、スクリーン４０の最前面にハーフミラー１１を設けて、観察者の要求に応じて、プロジェクタ２０からスクリーン４０への投射を行うか否かを制御するため、観察者は、必要に応じて、自らの姿をスクリーン４０に映し出す鏡としてスクリーン４０を使用したり、自らの姿とプロジェクタ２０からの投射画像とを合成した合成画像をスクリーン４０に映し出すこともできる。また、プロジェクタ２０からスクリーン４０に投射する投射光強度を複数通りに切り替えられるようにすることで、スクリーン４０に合成画像を映し出す際に、自らの姿と投影画像とのどちらを鮮明に表示させるかを段間的に変更できる。
【０１１８】
（第２の実施形態）
上述した第１の実施形態では、スクリーン４０の最前面にハーフミラー１１を設けて、スクリーン４０の表示モードの切替を行っていたが、以下に説明する第２の実施形態は、カメラを用いて表示モードの切替を行うものである。
【０１１９】
図２３は第２の実施形態による表示装置１の概略構成を示す図である。図２３の表示装置１は、筐体１ａの内部にカメラ１８を備えている。また、図２３の表示装置１のスクリーン４０は、図３のスクリーン４０の層構成から少なくともハーフミラー１１を省略した層構成になっている。また、図２３の表示装置１のスクリーン４０は、図３のスクリーン４０の層構成からハーフミラー１１と拡散層を省略した層構成であってもよい。
【０１２０】
図２３の表示装置１は、第１の実施形態による表示装置１と同様に、例えば、第１表示モードと第２表示モードとを有する。観察者が第１表示モードを選択すると、観察者側からの入射光は、スクリーン４０を透過してカメラ１８で撮影される。カメラ１８は、スクリーン４０の位置に焦点が合うように位置決めされている。プロジェクタ２０は、カメラ１８の撮影画像を投射画像光として射出する。この投射画像光はスクリーン４０に投射され、スクリーン４０の正面側に位置する観察者は、スクリーン４０上の投射画像によって、自らの姿を視認することができる。
【０１２１】
観察者が第２表示モードを選択すると、観察者側からの入射光はスクリーン４０を透過してカメラ１８で撮影される。プロジェクタ２０は、カメラ１８の撮影画像（以下、第１画像）とは別個に生成した第２画像を第１画像と合成した第３画像を投射画像光として射出する。この投射画像光は、スクリーン４０に投射され、スクリーン４０の正面側に位置する観察者は、図２４Ａに示すように、スクリーン４０上の投射画像によって、自らの姿である第１画像と第２画像とが合成された第３画像を視認することができる。
【０１２２】
図２３の表示装置１では、第１の実施形態と同様に、観察者が第３表示モードを選択できるようにすることも可能である。観察者が第３表示モードを選択した場合には、カメラ１８が撮影した観察者自らの姿を写した第１画像と、第１画像とは別に新たに生成した第２画像とを合成する際に、第１画像よりも第２画像の輝度を高くした第３画像を生成し、プロジェクタ２０は第３画像用の投射画像光を射出する。この投射画像光は、スクリーン４０に投射され、スクリーン４０の正面側に位置する観察者は、図２４Ｂに示すように、スクリーン４０上の投射画像によって、自らの姿である第１画像よりも第２画像をより鮮明に視認することができる。観察者の要求により、第１画像と第２画像との輝度比を２段階以上に切替可能な第３画像を生成してもよい。
【０１２３】
図２５は図２３の表示装置１の制御系のブロック図である。図２５の表示装置１の制御系は、選択部１５と、撮影部１９と、制御装置３５とを備えており、制御装置３５は、画像合成部２２と、投射制御部１６とを有する。
【０１２４】
選択部１５は、筐体１ａに設けられた物理的な選択ボタンまたはスクリーン４０のタッチボタンの観察者による操作情報により、スクリーン４０の表示モードを選択する。撮影部１９は、カメラ１８に内蔵されるものであり、スクリーン４０を透過した観察者の姿を撮影して第１画像を生成する。画像合成部２２は、観察者が選択した表示モードに応じて、第１画像だけを出力するか、あるいは第１画像とは別個に生成した第２画像を第１画像と合成した第３画像を出力する。
【０１２５】
投射制御部１６は、観察者が選択した表示モードに応じて、第１画像をスクリーン４０に投射するか否かと、第１画像と第２画像とを合成した第３画像をスクリーン４０に投射するか否かとを切替制御する。また、投射制御部１６は、第３画像をスクリーン４０に投射する際に、第３画像における第１画像と第２画像との輝度比を複数段階に切替制御してもよい。すなわち、画像合成部２２は、観察者が選択した表示モードに応じて第１画像と第２画像との輝度比を設定して第３画像を生成し、投射制御部１６は、観察者の選択に応じて画像合成部２２が生成した第３画像を出力してもよい。
【０１２６】
このように、第２の実施形態では、筐体１ａに内蔵されたカメラ１８により、スクリーン４０を透過した観察者の姿を撮影して第１画像を生成し、この第１画像のみを投射するか、第１画像と第２画像とを合成した第３画像を投射するかを、観察者の要求に応じて選択するため、ハーフミラー１１なしで、スクリーン４０の表示態様を切り替えることができる。
【０１２７】
本発明の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形も含むものであり、本発明の効果も上述した内容に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。
【符号の説明】
【０１２８】
１  表示装置、１ａ  筐体、１１  ハーフミラー、１２  スペックル低減シート、１３  レンチキュラ層、１４  フレネルレンズ層、２０  プロジェクタ、３５  制御装置、３６  駆動装置、４０  スクリーン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１８Ｃ】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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【図２５】
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