(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スクリーン上に所定の画像を結像させて表示する表示装置であって、
コヒーレント光を発生する光源と、
複数の画素を備え前記光源からの光の位相を変調する空間光位相変調器と、
前記空間光位相変調器へ前記各画素の位相変調度を制御する位相変調信号を送るための信号発生手段とを備え、
前記信号発生手段は、前記所定の画像が前記空間光位相変調器からの所定距離の範囲内に配される前記スクリーン上で結像するように、前記所定の画像を所定の位置に結像させるための位相変調パターンと、異なる焦点距離を備えた複数のレンズ関数とを、前記画素毎に掛け合わせて、前記所定の画像の多重化された位相変調パターンを生成し、該多重化された位相変調パターンに基づいて前記位相変調信号を生成し、該位相変調信号を前記空間光位相変調器へ出力する
ことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
スクリーン上に所定の画像を結像させて表示する表示装置であって、
コヒーレント光を発生する光源と、
複数の画素を備え前記光源からの光の位相を変調する空間光位相変調器と、
前記空間光位相変調器へ前記各画素の位相変調度を制御する位相変調信号を送るための信号発生手段とを備え、
前記信号発生手段は、前記所定の画像が前記空間光位相変調器からの所定距離の範囲内に配される前記スクリーン上で結像するように、前記所定の画像を異なる結像位置に形成するための複数の位相変調パターンに基づいた前記位相変調信号を、時分割で前記空間光位相変調器に出力する
ことを特徴とする表示装置。
【請求項３】
前記空間光位相変調器でキノフォームを構成してい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。
【請求項４】
前記空間光位相変調器は、印加電圧により光の位相変調状態を制御する液晶パネルであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項５】
前記液晶パネルは、電界制御複屈折モードであることを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
【請求項６】
前記空間光位相変調器は、前記位相変調信号の変化によって時間とともに変化する画像を形成することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項７】
前記画像は物体又は表示画像の所定部位を指し示すためのポインタ表示であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項８】
コヒーレント光を発生する光源と、
複数の画素を備え前記光源からの光の位相を変調する空間光位相変調器と、
前記空間光位相変調器へ前記各画素の位相変調度を制御する位相変調信号を送るための信号発生手段と、によりスクリーン上に所定の画像を結像させて表示する表示方法であって、
前記画像を記録した信号を位相変調パターンと位相変調信号とに変換する工程と、
前記位相変調パターンに複数のレンズ関数を掛け合わせて、前記位相変調パターンを前記画像の多重化された位相変調パターンに変換する工程と、
前記画像の多重化された位相変調パターンに基づき前記位相変調信号を変換する工程とを有し、
前記所定の画像を前記空間光位相変調器からの所定距離の範囲内に配される前記スクリーン上で結像させることを特徴とする表示方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は表示装置に係り、特に、複数の画素を備えた空間光変調器によって画像を形成するように構成された表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、液晶プロジェクタなどの光投射機により画像を所定距離に結像させる画像投影技術が用いられている。この画像投影技術は、一般的に光の振幅（強度）を変調させて投影し、レンズ結像系により所定距離に配置されたスクリーン上に所望の画像を表示するものである。
【０００３】
一方、空間光変調器（ＳＬＭ）により種々の画像を形成する技術が提案されている。この中で、かつて発明者らは電気アドレス方式の液晶空間光変調器（ＬＣＳＬＭ）に着目し、キノフォームの製作を試みた。キノフォームの原理については、光学ｖｏｌ．２（１９７３年）Ｐ．１３３〜１５２「キノフォームとその応用」（一岡芳樹）などに記載されている。キノフォームによれば、空間的に光の位相を変調することにより所望の画像を形成したり、光レンズと等価な光学系を構成したりすることができ、これにより所定距離に結像する画像を形成することが可能である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の空間光変調器においては、基本的に極めて簡単な（例えば線のみで構成された画像など）静止画像を形成するように構成されているので、動画を再生したり、画像を切り換えたりすることができないという問題点がある。
【０００５】
また、上記従来の光投射機においては、レンズ結像系を用いて所定の距離に画像を結像させるように構成されているので、スクリーンなどに所定画像を投影する場合、スクリーンまでの距離に応じて焦点距離を調節する必要があり、画像投影の準備作業が必要になるという問題点があった。
【０００６】
さらに、近年、レーザポインタを用いて離れた位置にある物体やスクリーン上に投影された画像などの所定部位を指し示す方法が用いられるようになり、遠方からでも注目部位を容易に指摘することができるようになっている。しかし、このレーザポインタにおいては、レーザ光をそのまま投射するだけであるので、丸形スポットなどの限られたパターン形状及び所定サイズのポインタ像しか得られないという問題点がある。一方、矢印その他の記号、アイコンその他の種々の画像パターンでポインタ像を形成することも考えられるが、この場合には光投射機と同様の原理によりポインタ画像を所定距離に結像させる必要があるため、操作者からの投射距離が指し示す位置により変化する場合には常時焦点調整を調節しつづけなければならず、実用的なものを構成することが困難であるという問題点がある。
【０００７】
そこで本発明は上記問題点を解決するものであり、その課題は、動画や画面の切換などが自在にできるとともに、画像を形成する際の焦点距離の調整作業を軽減でき、さらに、操作者からの投射距離が変化しても画像の結像状態を保つことのできる技術を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明が講じた手段は、スクリーン上に所定の画像を結像させて表示する表示装置であって、コヒーレント光を発生する光源と、複数の画素を備え前記光源からの光の位相を変調する空間光位相変調器と、前記空間光位相変調器へ前記各画素の位相変調度を制御する位相変調信号を送るための信号発生手段とを備え、前記信号発生手段は、前記所定の画像が前記空間光位相変調器からの所定距離の範囲内に配される前記スクリーン上で結像するように、前記所定の画像を所定の位置に結像させるための位相変調パターンと、異なる焦点距離を備えた複数のレンズ関数とを、前記画素毎に掛け合わせて、前記所定の画像の多重化された位相変調パターンを生成し、該多重化された位相変調パターンに基づいて前記位相変調信号を生成し、該位相変調信号を前記空間光位相変調器へ出力することを特徴とする。
【０００９】
この手段によれば、信号発生手段から送られる位相変調パターンを複数の画素で実現しているため、動画や画面の切換などを自由に行うことができるとともに、所定画像を複数の結像位置に結像させることが可能になるため、光の投射方向に沿った異なる距離にある複数の位置に画像を形成することができるので、複数の位置のうちのいずれかを選択すれば良くなり画像をより容易に形成できるようになる。また、従来のレンズ結像系や液晶シャッタを用いる液晶プロジェクタなどとは異なり、光を制限したり遮断したりすることなく画像を形成することができるので、画像に対する光源光の利用効率を高めることができる。
【００１０】
また本発明の別形態は、スクリーン上に所定の画像を結像させて表示する表示装置であって、コヒーレント光を発生する光源と、複数の画素を備え前記光源からの光の位相を変調する空間光位相変調器と、前記空間光位相変調器へ前記各画素の位相変調度を制御する位相変調信号を送るための信号発生手段とを備え、前記信号発生手段は、前記所定の画像が前記空間光位相変調器からの所定距離の範囲内に配される前記スクリーン上で結像するように、前記所定の画像を異なる結像位置に形成するための複数の位相変調パターンに基づいた前記位相変調信号を、時分割で前記空間光位相変調器に出力することを特徴とする。
【００１１】
前記の本発明においては、前記空間光位相変調器でキノフォームを構成していることが望ましい。
【００１２】
上記各手段において、前記空間光位相変調器は、液晶層への印加電圧により光の位相変調状態を制御可能な液晶パネルであることが好ましい。この手段によれば、形成する画像を動画とすることも、或いは画像を切り換えて表示することも可能になる。
【００１３】
この場合には、前記液晶パネルは、電界制御複屈折モードの液晶パネルであることが好ましい。電界制御複屈折モードの液晶パネルは、２π以上の連続的な位相変化が容易に得られ、また、位相変化と印加電圧との関係を線形にすることが可能であり、位相変化に伴う光透過量の変動を小さくすることができ、しかも表示領域内の電気光学特性を容易に均一にすることができる。
【００１４】
上記各手段においては、前記空間光位相変調器は、前記位相変調信号の変化によって時間とともに変化する画像を形成できるように構成されていることが好ましい。
【００１５】
また、上記各手段においては、前記画像は物体又は表示画像の所定部位を指し示すためのポインタ表示であることが好ましい。ポインタ表示は、使用者により光投射位置が変化するために対象物体や対象画像までの距離が変化するので、従来のレンズ結像系により投影された所定画像を用いることができないが、本発明では光投射位置が変化しても支障無く良好なポインタ表示を形成することができる。
【００１６】
本発明の別の形態は、コヒーレント光を発生する光源と、複数の画素を備え前記光源からの光の位相を変調する空間光位相変調器と、前記空間光位相変調器へ前記各画素の位相変調度を制御する位相変調信号を送るための信号発生手段と、によりスクリーン上に所定の画像を結像させて表示する表示方法であって、前記画像を記録した信号を位相変調パターンと位相変調信号とに変換する工程と、前記位相変調パターンに複数のレンズ関数を掛け合わせて、前記位相変調パターンを前記画像の多重化された位相変調パターンに変換する工程と、前記画像の多重化された位相変調パターンに基づき前記位相変調信号を変換する工程とを有し、前記所定の画像を前記空間光位相変調器からの所定距離の範囲内に配される前記スクリーン上で結像させることを特徴とする。
【００１７】
上記表示方法によれば、所定画像を複数の結像位置に結像させることが可能になるため、異なる距離にある複数の位置に画像を形成することができるので、複数の位置のうちのいずれかを選択すれば良くなり画像をより容易に形成できるようになる。また、従来のレンズ結像系や液晶シャッタを用いる液晶プロジェクタなどとは異なり、光を制限したり遮断したりすることなく画像を形成することができるので、画像に対する光源光の利用効率を高めることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面を参照して本発明に係る実施形態について説明する。図１は本発明に係る表示装置の実施形態の概略構成を示すものである。本実施形態に用いる光源としてはレーザ発振器１０が用いられる。このレーザ発振器１０は半導体レーザであり、交流電源１２から得られた電力を駆動回路１１で整流、整形して供給し、発振させる。なお、光源としては上記のような半導体レーザではなく、ＹＡＧレーザなどの固体レーザやＨｅ−Ｎｅレーザなどの気体レーザなどを用いることもできる。
【００１９】
レーザ発振器１０が出射するレーザ光の光束はビームエキスパンダ１３により拡大される。拡大された光束は空間光位相変調器２００に投射される。ビームエキスパンダ１３により拡大された光束は空間光位相変調器２００により構成される所定の位相変調パターンによって位相が変調され、前方に投射される。この位相変調パターンは後述するように予め所定の画像を表示するように構成されており、前方に配置されたスクリーン１５，１６に画像が表示される。なお、ビームエキスパンダ１３の光学特性に起因する光束の収束特性により集光レンズ１４を配置してもよい。
【００２０】
図２は、上記空間光位相変調器２００に用いられる液晶パネル２１０の概略構造を拡大して示す模式図である。この液晶パネル２１０は、無アルカリガラスなどからなる透明基板２１１と２１４との間に図示しないシール材により液晶層２３０を封止することにより構成される。液晶パネルはマトリクス状に配列された多数の画素領域を備えている。画素領域の数は、たとえば、６４０×４８０個などである。
【００２１】
透明基板２１１の内面上にはＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）などからなる透明電極２１２が形成され、さらにその上の一部領域に黒色インクや金属パターンなどにより構成された遮光層２１３が設けられている。また、必要に応じてこれらの構造の上にさらにポリイミド、ポリビニルアルコールなどからなる図示しない配向膜が形成され、ラビング処理が施される。
【００２２】
一方、透明基板２１４の内面上には多結晶シリコンなどからなる半導体層２１５と、この半導体層２１５の上に形成されたゲート絶縁膜２１６と、ゲート絶縁膜２１６の上に被着されたゲート電極２１７とが形成され、半導体層２１５の一部をソース及びドレインとするＴＦＴ（薄膜トランジスタ）が画素領域毎に形成されている。このＴＦＴの上には酸化シリコンなどからなる絶縁膜２１８を介してＸ方向に伸びるＡｌなどからなるＸライン２１９が形成され、このＸライン２１９はＴＦＴのソースに接続されている。さらに、これらの上にはＰＳＧ(Phospho-Sillicate Glass) 膜２２０が被着される。ＰＳＧ膜２２０の表面上には画素領域毎に独立したＩＴＯなどからなる透明電極２２１が形成される。透明電極２２１はＴＦＴのドレインに接続される。このような透明基板２１４の内面構造の上にも、必要に応じて上記と同様の配向膜が形成される。なお、図２はＹ方向に沿った断面を示すものである。したがって、上記Ｘ方向とは直交するＹ方向に伸びるＹラインは図示されていない。このＹラインは上記ゲート電極２１７に接続されている。
【００２３】
以上のように形成された透明基板２１１，２１４はシール材を介して所定間隔を持って貼り合わされ、その間隔内に液晶が注入される。液晶は、高速スイッチング特性を得るためにはスメクチック液晶を用いるが、本実施形態では安定性及び信頼性の観点からネマチック液晶を用いた。この液晶を用いてＥＣＢ（電界制御複屈折）モードの液晶層２３０を構成した。低い駆動電圧で充分な位相変調性能を得るために、液晶層２３０が比較的高い複屈折率を備える（Δｎ＝０．１６６）ように、適宜に異なる種類の液晶を混合して用いた。上記の透明基板２１１，２１４の内面上に形成された配向膜のラビング方向は図２の左右方向（Ｙ方向）とし、液晶層２３０内にて均一な配向状態が得られるようにした。
【００２４】
キノフォームを空間光位相変調器２００に記録するには、一般に以下のことが要求される。
【００２５】
１）２π以上の連続的な位相変化が得られること。
【００２６】
２）位相変化と印加電圧の関係が線形であること。
【００２７】
３）位相変化に伴う光の振幅（透過光量の平方根）の変動が小さいこと。
【００２８】
４）表示領域内の電気光学特性が均一であること。
【００２９】
これらの要求からのずれはキノフォームの再生波面に不要な収差を与える。たとえば、画像再生へ応用した場合には原画像に対する強度の誤差を発生させる。
【００３０】
本実施形態では、液晶の配向状態として上記ＥＣＢモードを選択し、ＴＦＴパネルにより駆動することとした。光が感じる屈折率変化を大きくするために液晶分子の初期配向を透明基板２１１，２１４とほぼ平行にして、分子軸方向に合わせた直線偏光を使用した。また、素子応答を早くするために複屈折率Δｎが大きい液晶材料を用いて液晶層の厚さｄを薄くした。本実施形態では、画素ピッチを４２μｍ×４２μｍ、画素数を６４０×４８０、開口率を６４％、セルギャップｄ＝４．５μｍとした。
【００３１】
図６〜図８は、本実施形態の液晶パネルの液晶材料の複屈折率Δｎを変えた場合の液晶層２３０の電気光学特性、具体的には電圧−位相特性を示すものである。図６は上記と同じΔｎ＝０．１６６（波長５８９ｎｍのとき）、図７はΔｎ＝０．１３９（波長５８９ｎｍ）、図８はΔｎ＝０．１２６（波長５８９ｎｍ）の場合における、波長４５０ｎｍ、５５０ｎｍ、６３３ｎｍの透過光の位相を印加電圧に対して示すものである。いずれの場合にもほぼ２πの位相変化が駆動電圧５ｖによって得られている。特に、本実施形態のように複屈折率Δｎを大きくすることによって波長５５０ｎｍの光に対しても位相変動範囲を２π以上確保することが可能であり、波長６３３ｎｍでも２π近い位相変動範囲を得ることができる。
【００３２】
図９は、同種のＥＣＢモードの液晶層における印加電圧と位相変調量及び透過率との関係を示すグラフである。このグラフは、光源としてヘリウムネオンレーザ（波長６３２．８ｎｍ）を用いて測定した結果であり、さらに複屈折率を大きくしてセル厚を薄くし、応答特性を向上させた。Δｎ＝０．２０９、ｄ＝６．０μｍ、有効画素数を３２０×２２０とし、画素間隔を水平方向８０μｍ、垂直方向９０μｍ、画素開口部は５６μｍ×６４μｍである。液晶層のその他の構成は上記実施形態と同様である。この液晶パネルでは、１．７ｖから４．５ｖの範囲で位相は０から２πまでほぼ直線的に変化する。一方、振幅変動は液晶分子の配向の変化とともに光線の進行方向が傾き、画素開口部を透過する光量が変動することによるものと思われる。Δｎｄを大きめにし、かつ、プレチルト角を高めに設定することにより透過光量の変動を抑制することができる。なお、液晶パネルの表示領域には、主にせる厚むらに起因する収差が発生するので、この収差を前もって計測しておき、キノフォームの位相データから差し引いて補正することにより補償することができる。
【００３３】
図３は、空間光位相変調器２００と、この空間光位相変調器２００の制御駆動を行う制御駆動装置３００の概略構成を示す概略ブロック図である。空間光位相変調器２００は、例えばパーソナルコンピュータなどにより構成される制御駆動装置３００に容易に接続することができるように構成されている。空間光位相変調器２００の全体の回路構成は通常のアクティブマトリクス型の液晶表示装置と同様である。
【００３４】
空間光位相変調器２００により所定距離離れた位置に所定の画像を結像させるには、画像信号（動画の場合にはビデオ信号）を所定の位相変調パターンに変換し、この位相変調パターンを空間光位相変調器２００の液晶パネル２１０の複数の画素によって形成し、キノフォームを構成することが必要となる。空間光位相変調器２００に構成されたキノフォーム上の位相変調パターンΦと、所定距離ｚ０離れたキノフォーム面の透過率Ｔとの間には以下の式が成立する。
【００３５】
Ｔ（ｘ，ｙ，ｚ０）＝Ｃ・ｅｘｐ［−ｉΦ（ｘ，ｙ，ｚ０）］・・・（１）
ここで、（ｘ，ｙ）は光軸と直交する面内の座標、Ｃは定数である。位相変調パターンの計算には、シュミレーテッドアニーリング法（Science 220, p.671-680,1983、以下、単に「ＳＡ法」という。）を用いた。このＳＡ法の運用に必要なルールの構築には経験が必要であり、このルールの出来不出来が「良い解」が得られるか否かに大きく影響する。「良い解」とは、位相変調パターンに要求される光学特性を満足する解のことであり、その光学特性は位相変調パターンの使用目的により決まる。ＳＡ法を用いて位相変調パターンを設計するには、少なくとも、▲１▼評価関数の定義と重みの設定、▲２▼温度スケジューリング、▲３▼平衡状態の判定についてそれぞれ運用のルールを定めなければならない。なお、上記評価関数とは位相変調パターンの性能に関する推定値と目標値との差に対応する量であり、この関数値が最も小さくなる時の解が最適解である。
【００３６】
上記のようにして得た位相変調パターンに、焦点距離の異なる複数のレンズ関数Ｌｎ （ｎは任意の自然数）
Ｌｎ ＝ｅｘｐ［ｉＰｎ （ｘ２ ＋ｙ２ ）］（Ｐｎ はレンズ定数）・・・（２）を掛け合わせることにより、上記レンズ関数の焦点距離に応じて異なる位置に結像する複数の画像パターンを多重化することができる。このレンズ関数Ｌｎはレンズと同じ作用を果たす位相変調パターンであり、上記画像に対応する位相変調パターンΦ（ｘ，ｙ，ｚ０）の結像位置ｚ０をレンズ定数Ｐｎ に応じて変更する。
【００３７】
図３に示すように、静止画像若しくは動画を記録するビデオ信号ａは外部の記録装置やＣＣＤカメラなどから入力され、制御駆動装置３００の位相パターン変換回路３０１に入力される。位相パターン変換回路３０１ではビデオ信号ａに基づいてビデオ信号ａの画像情報を上記位相変調パターンΦに変換し、位相変調パターンΦに対応する位相変調信号φを出力する。また、ビデオ信号ａに基づいて同期分離回路３０２は水平同期信号ｈ及び垂直同期信号ｖを形成する。位相変調パターンΦはレンズ変換回路３０３に入力されて上記の複数のレンズ関数Ｌｎ （ｎ＝１，２，・・・）に掛け合わされ、多重化された位相変調パターンΨを実現するための位相変調信号ψとなって出力される。
【００３８】
上記の多重化された位相変調パターンΨは、上記ビデオ信号ａに含まれる画像を所定距離ｚ１からｚ２までの範囲内においてほぼ連続的に結像させるように多数のレンズ関数Ｌｎ によって多重化されている。
【００３９】
上記水平同期信号ｈ、垂直同期信号ｖ及び位相変調信号ψは、空間光位相変調器２００の制御回路２４０に入力され、制御回路２４０からＸラインデータ信号ＤＸ、Ｘラインクロック信号ＣＬＸ、Ｙライン走査信号ＤＹ、Ｙラインクロック信号ＣＬＹが液晶パネル２１０に内蔵されたＸドライバ回路２１０Ｘ及びＹドライバ回路２１０Ｙに入力される。これらのＸドライバ回路２１０Ｘ及びＹドライバ回路２１０Ｙは、液晶パネル内に形成された複数のＸライン及びＹラインにそれぞれ所定のデータ信号及び走査信号を供給する。
【００４０】
図４は、上記構成の本実施形態を用いた投射型ディスプレイにおける画像投影時の状態を示す説明図である。光源から発せられた光は、液晶パネルを備えた空間光位相変調器２００の液晶画素領域を透過して前方に配置されたスクリーン４０１に投影されるが、スクリーン４０１は上記の距離ｚ１からｚ２までの範囲内に配置されているため、スクリーン４０１上には所望の画像４０１ａが結像する。同様に、スクリーン４０２もまた距離ｚ１からｚ２までの範囲内に配置されているため、同様に所望の画像４０２ａが結像する。ここで、上述の理由により画像４０１ａと４０２ａとは同一画像である。
【００４１】
このように本発明によれば、所定の距離ｚ１からｚ２までの範囲内においてはどこでも空間光位相変調器２００から投射された画像が結像するように構成されているので、上記範囲内であればスクリーンをいずれの位置に配置しても同じ画像を見ることができる。したがって、スクリーンの位置を正確に決めたり、光投射機の焦点調節を行う必要がなく、きわめて簡単に像の投影を行うことができる。なお、光の投射方向に対してスクリーン面が直交姿勢から傾斜しても、上記ｚ１からｚ２までの範囲内であれば同様に結像した画像を見ることができる。このような特性は、特に、スクリーンとして移動物体の表面を用いる場合、表面に凹凸のある物体の表面を用いる場合などに有効である。
【００４２】
また、本実施形態では、通常の液晶表示装置やプロジェクターなどのように光源から放出された光の振幅を制限したり、遮断したりすることによって画像を形成しているのではなく、光源の光量をそのまま全て利用して画像を形成しているので、光の利用効率を高めることができるという利点がある。なお、図４に示す投射画像４０１ａ，４０２ａは静止画でも動画でもよい。
【００４３】
図５は、本実施形態の他の応用例を示すものである。この場合、本実施形態はペンタイプのケーシングを備えた把持可能な小型のポインタ装置５００として構成されている。このポインタ装置５００は、その先端部から光が放出されるようになっている。ポインタ装置５００を把持して先端部５００ａをスクリーン５０１，５０２に向けると、ポインタ表示５０１ａ，５０２ａがスクリーン５０１，５０２上に映し出される。この場合も上述と同様に、ポインタ装置５００からの距離がｚ１からｚ２までの範囲内にスクリーンが配置されている限り、ポインタ表示５０１ａ，５０２ａはスクリーン５０１，５０２上に結像し、鮮明に視認される。
【００４４】
一般にポインタ装置５００は手に持って使用されるため、ポインタ装置５００の位置は使用者の意志によって変動する。したがって、ポインタ装置５００とスクリーン５０１，５０２との距離は常時変動するので、所定範囲内でさえあればポインタ装置５００とスクリーン５０１，５０２との距離によらずに画像を結像させることができる本実施形態は特に有効である。
【００４５】
上記ポインタ装置５００から投影される画像は、静止画としてのポインタ表示でもよいが、ポインタ表示が動画になっていてもよい。また、使用者の意志により図に示すように使用目的に応じた異なる他のポインタ表示５０１ｂや５０２ｂに切り換えられるように構成してもよい。
【００４６】
上記実施形態では、空間光位相変調器２００として、ほとんど光の振幅を変調させることなく位相を大きく変調させることのできるＥＣＢモードの液晶パネルを用いているが、光の位相を変調させるとともに光の振幅（強度）を変調させることによって画像を形成してもよい。ただし、光の振幅を変調するためには光の少なくとも一部を除去する必要があるので、光の利用効率は低下する。
【００４７】
上記実施形態では、空間光位相変調器２００に構成される位相変調パターン（キノフォーム）により異なる結像位置を備えた同一画像を多重化しているため、所定範囲内でほぼ連続的に同一画像を結像させることができるものであるが、「ほぼ連続的に」とは、通常の使用態様において例えばスクリーンを用いる場合にはスクリーンを任意の位置に設置しても画像が視認できる程度に連続的に多重化されていることを言う。
【００４８】
上記の使用態様ではスクリーンを用いた投影による画像再生を例に説明したが、本発明はこのような使用態様に限定されるものではなく、例えば、蛍光面に対して視認者とは逆の背面側から投射することにより背面投射型の表示装置として構成することができ、この場合にはカラーフィルタやカラーの蛍光体を用いることにより表示のカラー化を図ることもできる。
【００４９】
上記実施形態では、異なる焦点距離を備えた複数のレンズ関数Ｌｎ を用いて異なる距離に結像する複数の画像を多重化しているが、本発明はこのような多重化手法に限定されるものではなく、結果として複数の画像が多重化されていればよい。他の多重化手法としては、例えば、液晶パネル２００に対して異なる結像位置に結像する画像を形成するための複数の位相変調パターンを時分割で形成し、例えばスクリーン上に画像を表す場合には、人間の視覚特性に基づいてスクリーンに結像する画像のみが選択的に視認されるように構成することも可能である。この場合、液晶パネルの時分割駆動は公知の方法で行うことができる。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、信号発生手段から送られる位相変調パターンを複数の画素で実現しているため、動画や画面の切換などを自由に行うことができるとともに、所定画像を複数の結像位置に結像させることが可能になるため、光の投射方向に沿った複数の位置に画像を形成することができるので、複数の位置のうちのいずれかを選択すれば良くなり、画像をより容易に形成できるようになる。また、従来のレンズ結像系や液晶シャッタを用いる液晶プロジェクタなどとは異なり、光を制限したり遮断したりすることなく画像を形成することができるので、画像に対する光源光の利用効率を高めることができる。
【００５１】
特に、少なくとも光の投射方向に沿った所定範囲に亘ってほぼ連続的に前記所定画像が結像するように構成することにより、焦点距離の調整が不要になり、所定範囲内であれば適宜の位置にて画像を結像させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る表示装置の実施形態の全体構成を示す概略構成図である。
【図２】同実施形態における空間光位相変調器に含まれる液晶パネルの拡大模式図である。
【図３】同実施形態における制御駆動装置と空間光位相変調器の概略構成を示す概略ブロック図である。
【図４】同実施形態を画像投射機として用いた場合の使用態様を示す説明図である。
【図５】同実施形態をポインタ装置として用いた場合の使用態様を示す説明図である。
【図６】同実施形態の液晶パネルの液晶層の電気光学特性（印加電圧に対する透過光の位相）を示すグラフである。
【図７】同実施形態の液晶パネルの液晶層の電気光学特性（印加電圧に対する透過光の位相）を示すグラフである。
【図８】同実施形態の液晶パネルの液晶層の電気光学特性（印加電圧に対する透過光の位相）を示すグラフである。
【図９】同実施形態とは別の液晶パネルの液晶層の電気光学特性（印加電圧に対する位相変化及び振幅透過率）を示すグラフである。
【符号の説明】
１０  レーザ発振器
１１  駆動回路
１２  交流電源
１３  ビームエキスパンダ
１４  集光レンズ
１５，１６  スクリーン
２００  空間光位相変調器
２１０Ｘ  Ｘドライバ回路
２１０Ｙ  Ｙドライバ回路
２１０  液晶パネル
２１１，２１４  透明基板
２１２  透明電極
２１３  遮光層
２１５  半導体層
２１６  ゲート絶縁膜
２１７  ゲート電極
２１８  絶縁膜
２１９  電極
２２１  透明電極
２３０  液晶層
２４０  制御回路
３００  制御駆動装置
３０１  位相パターン変換回路
３０２  同期分離回路
３０３  レンズ変換回路
４０１，４０２，５０１，５０２  スクリーン
４０１ａ，４０２ａ  画像
５００  ポインタ装置
５０１ａ，５０２ａ，５０１ｂ，５０２ｂ  ポインタ表示
Φ，Ψ  位相変調パターン
φ，ψ  位相変調信号
【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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