JP2015226296A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】透過型スクリーンの両面を使用することができる表示装置を提供する。【解決手段】表示装置１のタイミング制御装置３１が、プロジェクタ１１ａからスクリーン２１の背面に投影されて前面に表示される映像およびプロジェクタ１１ｂからスクリーン２１の前面に投影されて背面に表示される映像が投影されるタイミングに、当該スクリーン２１が散乱状態となるようにスクリーン２１を制御している。【選択図】図１

Description

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に投影して映像を表示する表示装置が知られている。

このような表示装置において、例えば特許文献１には、透過率を制御して光透過状態と光散乱状態とを交互に変化させることが可能なスクリーン（透過型スクリーン）を用いて、１フレーム期間の所定の期間のみ散乱状態とするようにＰＷＭ駆動させることで、光透過状態を保ちつつ、コントラストの高い映像を表示することが記載されている。

このような透過型スクリーンを店舗のショーウインドウなどに使用すると、ショーウインドウの内側から映像を投影することで、ショーウインドウの外側にいる観察者等に映像を視認させるとともにショーウインドウ内に展示している実態物を同時に観察させることができる。

特開２０１２−２２０５４０号公報

特許文献１に記載されているような透過型スクリーンは、入射した光の前方散乱が強く、反射散乱は弱い。そのため、スクリーンのプロジェクタ等が配置されている反対側からは投影された映像がはっきり見えるが、プロジェクタ等が配置されている側からは投影された映像が殆ど見えない。したがって、スクリーンの一方の面には映像を表示させることができるが、その裏面である他方の面には映像の表示に利用されていなかった。

そこで、本発明は、上述した問題に鑑み、例えば、透過型スクリーンの両面を使用す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、可視光に対して透過状態と散乱状態とを切り替え可能で、映像が投影可能な一方の面と前記一方の面の裏側であって映像が投影可能な他方の面とを有するスクリーンと、前記スクリーンの前記一方の面に投影される映像および前記スクリーンの前記他方の面に投影される映像と、前記スクリーンの前記散乱状態と、が同期するように制御する制御部と、を有することを特徴とする表示装置である。

請求項７に記載された発明は、可視光に対して透過状態と散乱状態とを切り替え可能で、映像が投影可能な一方の面と前記一方の面の裏側であって映像が投影可能な他方の面とを有するスクリーンに映像を投影して表示させる表示装置の制御方法であって、前記スクリーンの前記一方の面に投影される映像および前記スクリーンの前記他方の面に投影される映像と、前記スクリーンの前記散乱状態と、が同期するように制御する制御工程を含むことを特徴とする表示装置の制御方法である。

請求項８に記載された発明は、請求項７に記載の表示装置の制御方法を、コンピュータにより実行させることを特徴とする表示制御プログラムである。

請求項９に記載された発明は、請求項８に記載の表示制御プログラムを格納したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。

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に示された表示装置のタイミングチャートである。 図１に示された表示装置の明るさ調整動作の説明図である。 図１に示されたタイミング制御装置の明るさ調整動作を示したフローチャートである。 図１に示された表示装置の表示例である。 図１に示された表示装置の表示例である。 図１に示された表示装置の表示例である。 図１に示された表示装置の表示例である。 本発明の第２の実施例にかかる表示装置の明るさ調整動作の説明図である。 本発明の第３の実施例にかかる表示装置の概略構成図である。 プロジェクタの他の配置例を示した概略構成図である。 スクリーンの他の構成の走査と駆動との同期制御の説明図である。 図１３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。

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、制御部が、可視光に対して透過状態と散乱状態とを切り替え可能で、映像が投影可能な一方の面と前記一方の面の裏側であって映像が投影可能な他方の面とを有するスクリーンの一方の面に投影される映像および当該スクリーンの他方の面に投影される映像と、スクリーンの散乱状態と、が同期するようにスクリーンを制御している。このようにすることにより、映像が投影される際に、スクリーンを散乱状態にしたり、スクリーンが散乱状態の際に、スクリーンの両面から映像を投影させたりすることができるので、前方散乱が強く反射散乱が弱いスクリーンの場合、他方の面側から投影された映像は一方の面に表示され、一方の面側から投影された映像は他方の面に投影される。したがって、透過型スクリーンの両面を使用することができる。

また、一方の面に投影される映像が一方の視点から観察した映像であり、他方の面に投影される映像が一方の視点とは反対側の視点から一方の視点に向かって観察した映像となっていてもよい。このようにすることにより、例えば、スクリーンの一方の面に人物の正面からの映像を表示し、スクリーンの他方の面に同じ人物の背面からの映像を表示させることができる。或いは人物等の物体を相対する２つの視点から見た映像に限らず、相対する２つの地点から互いを見た映像（川の右岸から見た左岸と左岸から見た右岸、本州から見た北海道と北海道から見た本州など）を表示させることができる。

また、一方の面に投影される映像と他方の面に投影される映像とが関連しない映像であってもよい。このようにすることにより、例えば、一方の面に店舗外用の映像を表示させ、他方の面に店舗内用の映像を表示させることができる。したがって、スクリーンの両面を利用して複数の情報の伝達をすることができる。

また、一方の面に投影される映像と他方の面に投影される映像との明るさの差を所定の範囲以内に調整する調整部を有してもよい。スクリーンに投影する映像が明るい場合、スクリーンで反射散乱される光量が増加するため、反射散乱による映像が目立つ場合がある。したがって、スクリーンの両面に映像を投影する場合、一方の面に投影する映像と他方の面に投影する映像との明るさの差が大きいと、反射散乱による映像が目立ち本来表示すべき透過散乱による映像の表示品質を低下させてしまう恐れがある。そこで、一方の面に投影される画像と他方の面に投影される画像との明るさの差を所定の範囲以内に調整することで、反射散乱による映像を目立たなくして、映像の表示品質の低下を抑制することができる。

また、調整部が、一方の面に投影される映像の所定の領域の光量に関する値と、他方の面に投影される映像の所定の領域に対応する領域の光量に関する値と、を比較し、その比較結果に基づいて所定の領域における光量に関する値と所定の領域に対応する領域における光量に関する値との差が所定の値以内となるように所定の領域における光量に関する値と所定の領域に対応する領域における光量に関する値とのうち少なくともいずれか一方を調整してもよい。このようにすることにより、映像の中で明るさの差が大きい部分について、その差が小さくなるように調整することができる。

また、調整部が、所定の領域の周囲の領域の光量に関する値を調整してもよい。このようにすることにより、明るさの差を小さくなるように調整した所定の領域を調整をしない領域になじませることができ、映像全体として違和感を少なくすることができる。

また、本発明の一実施形態にかかる表示装置の制御方法は、制御工程が、可視光に対して透過状態と散乱状態とを切り替え可能で、映像が投影可能な一方の面と一方の面の裏側であって映像が投影可能な他方の面とを有するスクリーンの一方の面に投影される映像およびスクリーンの他方の面に投影される映像と、スクリーンの散乱状態と、が同期するようにスクリーンを制御している。このようにすることにより、映像を投影される際に、スクリーンを散乱状態にしたり、スクリーンが散乱状態の際に、スクリーンの両面から映像を投影させたりすることができるので、前方散乱が強く反射散乱が弱いスクリーンの場合、他方の面側から投影された映像は一方の面に表示され、一方の面側から投影された映像は他方の面に投影される。したがって、透過型スクリーンの両面を使用することができる。

また、上述した表示装置の制御方法を、コンピュータにより実行させることを特徴とする表示制御プログラムとしてもよい。このようにすることにより、映像を投影される際に、スクリーンを散乱状態にしたりコンピュータを用いて、スクリーンが散乱状態の際に、スクリーンの両面から映像を投影させたりすることができるので、前方散乱が強く反射散乱が弱いスクリーンの場合、他方の面側から投影された映像は一方の面に表示され、一方の面側から投影された映像は他方の面に投影される。したがって、透過型スクリーンの両面を使用することができる。

また、上述した表示制御プログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納してもよい。このようにすることにより、当該プログラムを機器に組み込む以外に単体でも流通させることができ、バージョンアップ等も容易に行える。

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９を参照して説明する。表示装置１は図１に示すように、スクリーン２１と、タイミング制御装置３１と、を備えている。表示装置１とプロジェクタ１１ａおよびプロジェクタ１１ｂとは、プロジェクタ１１ａおよびプロジェクタ１１ｂから出射した映像光（投影光）が投射（投影）されて、スクリーン２１（投影面）で透過散乱する透過型プロジェクション装置を構成する。

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、全面に制御電極２７が形成される。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。

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、散乱状態が映像を表示する状態であり、それよりも入射光（可視光）の散乱が小さく且つ光線の直線透過率が高い透明な透過状態が映像を表示しない非映像表示状態である。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、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とに切り替え可能である。

調光部２５には、光学状態を散乱状態と透明状態とを切り替えることができるもの、例えば、高分子中にネマティック液晶ドメインを分布させた所謂高分子分散液晶（ＰＤＬＣ）を用いることができる。また、電圧を印加しない状態において高分子ネットワークがドメインを形成する液晶分子の配向と関連付けられている複合材料を用いれば、より良好な光学状態を実現できる。

ＰＤＬＣを用いた例としては、光重合性モノマー、ネマティック液晶及び重合開始材料を適量混合し、調光部材を構成するガラスや樹脂の５から５０マイクロメートル程度の基板間に配置せしめ、モノマーと液晶が相分離する温度など条件において紫外線を照射することで、高分子中に液晶ドメインを分散させることができる。この場合、通常電圧を印加しない場合に高分子と液晶の屈折率差による散乱が大きく、電場により液晶を配列させた場合に基板法線方向の屈折率差が小さくなるように設計され、ノーマルモードと呼ばれる。この他、ネマティック液晶を含むカプセルをモノマー及び重合開始剤と混合したものを用いることもできる。

電圧を印加しない状態において高分子ネットワークがドメインを形成する液晶分子の配向と関連付けられている複合材料としては、光重合性モノマーが液晶の性質を保有している。基板はラビングなど配向処理がなされ、基板間に配置された混合材料は配向処理に基づいた配列をもつ。この状態で紫外線を照射することで、電圧を印加しない場合に上記初期配列となり、電圧を印加することで液晶ドメインと高分子との屈折率差が生じることで散乱を生じる。なお一方向配列とした場合はこの配向に依存した光学特性を有するが、カイラル材を添加し初期配列にねじれを与えることで、入射光の偏光に依存しない光学特性としたものを用いることもできる。この場合、通常電圧を印加しない場合に高分子と液晶の屈折率差による散乱が小さく、電場により液晶を配列させた場合に屈折率差が大きくなるように設計され、リバースモードと呼ばれる。

即ち、ノーマルモードでは、電極間に所定の電圧を印加した場合に透過状態となり、電極間に電圧を印加しない場合に散乱状態となる。また、リバースモードでは、電極間に所定の電圧を印加した場合に散乱状態となり、電極間に電圧を印加しない場合に透過状態となる。なお、本実施例では、基本的にリバースモードで説明するが、ノーマルモードでも適用できる。

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。

図２に示したスクリーン２１は、映像光が投影されると、散乱状態に制御された調光部２５で主に投影方向（入射方向）の前方に散乱（前方散乱）し映像として視認される。そのため、調光部２５で投影方向に反射して散乱（反射散乱）される光は少ない。したがって、プロジェクタ１１ａから投影された映像は、観察者５１ａ側からは視認できるが、観察者５１ｂ側からは殆ど視認することができない。

スクリーン２１の一方の面側に位置する観察者５１ａ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は透過状態のため、スクリーン２１越しに背景を観察することができる。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１１ａから投影される映像が表示され観察者５１ａが視認することができ、透過状態の場合にはスクリーン２１は背景を認識しうる透明さを有する。また、スクリーン２１の他方の面側に位置する観察者５１ｂからは、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１１ｂから投影される映像が表示され観察者５１ｂが視認することができ、透過状態の場合にはスクリーン２１は背景を認識しうる透明さを有する。

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。駆動波形（駆動電圧波形）としては、たとえば、一方の電極を直流状態（基準電圧、例えば０ボルト）として、他方の電極に交流電圧を印加するようにしてもよいし、双方の電極に位相が反転した交流電圧を印加して電位差が生じるようにしてもよい。即ち、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と、スクリーン２１がノーマルモードの場合は透過状態になり、リバースモードの場合は散乱状態になる。

制御部としてのタイミング制御装置３１は、例えばプロジェクタ１１ａや１１ｂに入力される同期信号に基づいて、映像光が投影されるスクリーン２１の調光部２５を、透過状態または散乱状態に制御する。プロジェクタ１１ａや１１ｂからタイミング制御装置３１へ入力される同期信号は、例えばプロジェクタ１１ａや１１ｂに入力される映像信号の映像フレーム周期に同期した同期信号を用いることができる。この同期信号によって、プロジェクタ１１ａや１１ｂは、映像をスクリーン２１が散乱状態のときに投影することができる。なお、同期信号は、プロジェクタ１１ａおよび１１ｂのいずれか一方から入力されればよい。

なお、タイミング制御装置３１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリ等を備え、メモリ等の記録装置に記録されたプログラムにより動作が制御されるコンピュータで構成されてもよいし、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などから構成された専用のハードウェアでもよい。

プロジェクタ１１ａは、スクリーン２１の観察者５１ｂ側に配置されている。プロジェクタ１１ｂは、スクリーン２１の観察者５１ａ側に配置されている。プロジェクタ１１ａ、１１ｂは、走査周期中にスクリーン２１上で黒状態（投射光が出ない状態）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１１ａ、１１ｂ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（画像光）を線順次で投射するものでもよい。つまり、映像光が所定の周期で間欠的に投射される。このプロジェクタ１１ａ、１１ｂ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１１ａ、１１ｂ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１１ａ、１１ｂは、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。なお、映像情報は、プロジェクタ１１ａや１１ｂに入力される映像信号から得られる。映像信号には、たとえば、ＮＴＳＣ（National Television Standards Committee）方式、ＰＡＬ（Phase Alternation by Line）方式のようなアナログ方式の映像信号、ＭＰＥＧ−ＴＳ（Moving Picture Experts Group − Transport Stream）フォーマット、ＨＤＶ（High-Definition Video）フォーマットのようなデジタルフォーマットの映像信号がある。プロジェクタ１１ａや１１ｂには、動画の映像信号だけでなく、たとえばＪＰＥＧ（Joint Photographic Experts Group）のような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１１ａや１１ｂは、静止画を表示するための同じ映像光で、スクリーン２１を繰り返し走査すればよい。

図３は上述した構成のスクリーン２１の状態と、調光部２５の正透過率と、プロジェクタ１１ａ、１１ｂから投射される映像光の強度（光強度）と、を示したタイミングチャートである。

図３に示したように、スクリーン２１は、１映像周期内に１回散乱状態と透過状態とに変化する。つまり、透過状態と散乱状態とを所定の周期で交互に切り替えている。１映像周期とは、プロジェクタ１１ａ、１１ｂに入力される映像信号の１フレーム期間などであり、周波数にすると例えば５０〜６０Ｈｚ程度である。したがって、スクリーン２１は、１映像周期よりも短い期間で散乱状態と透過状態との切り替えが行われる。

スクリーン２１（調光部２５）が散乱状態となると、調光部２５の光線の直線透過率は低下する。この期間にスクリーンに入射した光は散乱されるので、映像を表示することが可能となる。この期間にプロジェクタ１１ａ、１１ｂは映像光をスクリーン２１に投影するので映像光強度が上昇し映像が表示される。即ち、スクリーン２１の一方の面に投影される映像およびスクリーン２１の他方の面に投影される映像が散乱状態に投影されるようにスクリーン２１を制御している。つまり、図３のような動作が制御工程に相当する。

スクリーン２１が透過状態となると、調光部２５の光線の直線透過率は上昇する。この期間にスクリーンに入射した光はそのまま透過する。したがって、プロジェクタ１１ａ、１１ｂは映像光をスクリーン２１への投影を停止する。そのため、背景がスクリーン２１越しに（スクリーン２１を通して）観察することができる。

スクリーン２１には、１映像周期毎に全画面の映像を繰り返し投影しており、人間の目にはこの繰り返しは点滅として認識されないで、時間平均（積分）されることによって、スクリーン２１に投影された映像と背景とを、フリッカを感じることなく同時に観察することができる。

なお、図３では、散乱状態の全ての期間でプロジェクタ１１ａ、１１ｂから映像が投影されているが、例えば、散乱状態から透過状態に切り替える時間のマージンを設ける等、散乱状態の期間よりも映像が投射される期間が短くてもよい。即ち、散乱状態の期間内の任意の期間に映像を投影してもよい。或いは、過渡状態の期間にプロジェクタ１１ａ、１１ｂから映像を投影してもよい。この場合は、散乱されずに透過する映像光が発生するものの、短時間であるので影響は少ない。

また、図３では、プロジェクタ１１ａ、１１ｂは同じ期間に映像を投影していたが、同じ期間でなくてもよい。例えば、１映像周期に２回散乱状態にして、一方をプロジェクタ１１ａが投影される期間、他方をプロジェクタ１１ｂが投影される期間としてもよいし、１回の散乱期間を２つに分割してもよい。また、プロジェクタ１１ａ、１１ｂが映像を投影する期間の一部が重なるようにしてもよい。

また、図３のように投影するために、プロジェクタ１１ａ、１１ｂの光源としてレーザ光源やＬＥＤ等の高速に点灯と消灯とを切り替えることができるものを使用してもよいし、プロジェクタ１１ａ、１１ｂの出射口等にシャッタなどを設置する構成でもよい。この場合、スクリーンの散乱状態にスクリーン２１の一方の面に投影される映像およびスクリーン２１の他方の面に投影される映像が投影されるようにプロジェクタ１１ａ、１１ｂやシャッタを制御している。要するに、プロジェクタ１１ａ、１１ｂから出射される光を間欠的に（パルス状に）出射できる構成とできればよい。

以上の説明から明らかなように、スクリーン２１の一方の面に投影される映像およびスクリーン２１の他方の面に投影される映像と、スクリーン２１の散乱状態と、が同期するとは、周期的に投影される映像にスクリーン２１の散乱状態のタイミングを合わせることと、周期的に散乱状態となるスクリーン２１にプロジェクタ１１ａ、１１ｂ等からの投影タイミングを合わせることの双方を含むものである。

また、周期的とは、１映像周期の予め定めた期間に散乱状態または映像が投影されることを意味し、散乱状態の期間や映像が投影される期間が一定の期間ごとに発生することに限らない。例えば、１映像周期の先頭から１０％〜２０％の期間と８０％〜９０％の期間が散乱状態になる場合も、それが各映像周期で変わらず発生する場合は周期的に含まれる。つまり、１映像周期内の特定のタイミングであって、それが１映像周期ごとに繰り返えされていればよい。

ここで、スクリーン２１に投影する映像が明るい場合、スクリーン２１で反射散乱される光量が増加するため、本来殆ど見えないはずの反射散乱による映像が見えてしまう場合がある。したがって、スクリーン２１の両面に映像を投影する場合、スクリーン２１の一方の面（以下便宜上前面とする）に投影する映像と、一方の面の裏側の他方の面（以下便宜上背面とする）に投影する映像との明るさの差が大きいと、反射散乱による映像が本来表示すべき透過散乱による映像と重なって見え、映像の表示品質を低下させてしまう場合がある。

そこで、本実施例では、スクリーン２１の前面に投影される映像と背面に投影される映像との明るさの差を所定の範囲以内に調整する。具体的には、図４に示したように、スクリーン２１を、例えば横方向に６４分割、縦方向に４０分割、スクリーン２１全面で２５６０分割等ある程度の面積を持ったエリアに分割する。そして、タイミング制御装置３１が、スクリーン２１の両面についてエリア毎に投影された映像の明るさを判定し、一方の面のあるエリアＧに投影される光量が、他方の面のエリアＧに対応するエリアに投影される光量の３倍以下となるように、プロジェクタ１１ａ、１１ｂの映像信号レベル（例えば輝度信号レベル）を調整する。なお、他方の面のエリアＧに対応するエリアとは、スクリーン２１上でエリアＧと同一位置（表裏同一位置）に投影されるエリアを示している。また、３倍は一例であり、適宜変更してもよい。

即ち、一方の面に投影される映像の所定の領域（エリア）の光量に関する値（輝度信号レベル）と、他方の面に投影される映像の所定の領域に対応する領域の光量に関する値と、を比較し、その比較結果に基づいて所定の領域における光量に関する値と所定の領域に対応する領域における光量に関する値との差が所定の値以内となるように所定の領域における光量に関する値と所定の領域に対応する領域における光量に関する値とのうち少なくともいずれか一方を調整している。

これは、暗い方のプロジェクタ１１ａまたはプロジェクタ１１ｂを明るくするように調整してもよいし、明るい方のプロジェクタ１１ａまたはプロジェクタ１１ｂを暗くするように調整してもよい。或いは、両方を調整してもよい。

また、光量に関する値として映像信号レベルではなく、プロジェクタ１１ａまたはプロジェクタ１１ｂの光源の明るさ自体を調整するようにしてもよい。また、輝度信号のみを調整するのではなく、色信号も考慮して調整してもよい。

なお、上術したエリアＧのみの映像信号レベルを変化させると、投影された映像にブロック状のノイズとなって視認されるので、当該エリアＧ周辺も含めて連続的に輝度信号等の調整を行ったほうが望ましい。即ち、所定の領域の周囲の領域の光量に関する値を調整してもよい。

上述した明るさ調整動作を図５のフローチャートにまとめる。図５のフローチャートはタイミング制御装置３１が実行する。まず、ステップＳ１において、前面側に投影される映像の輝度信号レベルを取得してステップＳ２に進む。そして、ステップＳ２において、背面側に投影される映像の輝度信号レベルを取得してステップＳ３に進む。これらのステップでは１フレーム分取得して例えばフレームメモリ等の記憶手段に格納する。

次に、ステップＳ３において、ステップＳ１で取得した前面側の起動信号レベルとステップＳ２で取得した背面側の輝度信号レベルとを比較してステップＳ４に進む。この比較は、例えば前面側のエリアＧ内の画素と背面側のエリアＧに対応するエリア内の画素の輝度信号レベルの平均をそれぞれ算出して比較すればよい。

次に、ステップＳ４において、ステップＳ３で比較した結果、輝度信号レベルの差が３倍以上のエリアがあるか否かを判断し、ある場合はステップＳ５に進み、無い場合はステップＳ１に戻る。

次に、ステップＳ５において、輝度信号レベルの差が３倍以上あるエリアについて輝度信号レベルを調整してステップＳ１に戻る。例えば、暗い方の映像の輝度信号を明るくなるように変更して３倍未満となるようにする。なお、輝度信号レベルが調整された映像信号は、プロジェクタ１１ａまたはプロジェクタ１１ｂに出力され、スクリーン２１に投影される。

なお、輝度信号レベルは１フレーム分を取得後に比較を行うに限らず、エリアの縦方向分のラインがフレームメモリ等に記憶されたら比較動作を行うようにしてもよい。

以上説明した表示装置１を利用した表示としては、例えば、図６〜図９に示すようなものが挙げられる。以下に示す例は画像の例を示しているが、文字情報であってもよい。

図６は、（ａ）がスクリーン２１の前面に人物の正面像を表示（スクリーン２１の背面側に配置されたプロジェクタ１１から投影している）し、（ｂ）がスクリーン２１の背面に同じ人物の背面（背中側）像を表示（スクリーン２１の正面側に配置されたプロジェクタから投影している）している例である。即ち、一方の面に投影される映像が一方の視点から観察した映像であり、他方の面に投影される映像が一方の視点とは反対側の視点から一方の視点に向かって観察した映像となっている。このようにすることで、人物の正面と背面とを１つのスクリーン２１の前面と背面とを利用して表示することができる。なお、人物の正面と背面に限らず、例えば、川の右岸から見た左岸と左岸から見た右岸、本州から見た北海道と北海道から見た本州など、一方の面に投影される映像が一方の視点から観察した映像であり、他方の面に投影される映像が一方の視点とは反対側の視点から一方の視点に向かって観察した映像であれば他の組み合わせでもよい。

あるいは、一方の面に投影される映像がある位置から一方側を観察した映像であり、他方の面に投影される映像が当該位置から一方側とは反対側を観察した映像でもよい。例えば、走行する車両の前方を撮影した映像と後方を撮影した車両などが挙げられる。

図７は、（ａ）がスクリーン２１の前面に人物の正面像を表示し、（ｂ）がスクリーン２１の背面に同じ人物の内部像（臓器や骨、血管等）を表示している例である。このようにすることで、スクリーン２１の前面と背面に正像とそのレントゲン写真等とを表示することができる。なお、図７では背面には、鏡像とした内部像を表示していたが正像であってもよい。勿論内部像はレントゲン写真に限らず、コンピュータグラフィックスなどであってもよいし、人物に限らず他の生物の正面像と内部像や、機械・機器や建築物等の人工物の外観像と断面像等であってもよい。

図８は、（ａ）がスクリーン２１の前面に人物の正面像を表示し、（ｂ）がスクリーン２１の背面に同じ人物の正面像（（ａ）の鏡像）を表示している例である。このようにすることで、スクリーン２１の前面と背面に正像と鏡像とを表示することができる。なお、正像と鏡像ではなく、全く同じ映像（正像と正像）であってもよい。

図９は、（ａ）がスクリーン２１の前面に人物の正面像を表示し、（ｂ）がスクリーン２１の背面に別の人物の正面像を表示している例である。なお、人物に限らず、例えば店舗外へ表示する映像と店舗内へ表示する映像など、一方の面に投影される映像と他方の面に投影される映像とが関連しない映像となっていればよい。このようにすることで、スクリーン２１の前面と背面に同じ異なる映像を表示することができる。

本実施例によれば、タイミング制御装置３１が、スクリーン２１の前面に投影される映像およびスクリーン２１の背面に投影される映像が投影されるタイミングに、当該スクリーン２１が散乱状態となるようにスクリーン２１を制御している。このようにすることにより、スクリーン２１が散乱状態の際に、スクリーン２１の両面から映像を投影させるので、背面から投影された映像は前面に表示され、前面から投影された映像は背面に投影される。したがって、透過型スクリーンの両面を使用することができる。

また、前面に投影される映像が一方の視点から観察した映像（例えば人物の正面像）であり、背面に投影される映像が一方の視点とは反対の視点から観察した映像（例えば同じ人物の背面像）となっていてもよい。このようにすることにより、スクリーンの前面に人物の正面からの映像を表示し、スクリーンの背面に同じ人物の裏面からの映像を表示させることができ、人物の正面と背面とをその人物がそこに存在するのと同じように観察することができる。

また、前面に投影される映像と背面に投影される映像が関連しない映像であってもよい。このようにすることにより、例えば、前面にある人物の正面像の映像を表示させ、背面に別の人物の正面像の映像を表示させることができ、スクリーン２１の前面と背面とで異なる表示をすることができる。したがって、前面と背面とを利用して複数の情報の伝達をすることができる。

また、タイミング制御装置３１が、前面に投影される映像の所定のエリアの輝度信号レベルと、背面に投影される映像の同じエリアの輝度信号レベルと、を比較し、３倍以上の差がある場合は、暗い方の輝度信号レベルまたは明るい方の輝度信号レベルを調整し、３倍以内となるようにしているので、映像の中で明るさの差が大きい部分について、その差が小さくなるように調整することができる。

また、所定のエリアＧの周囲のエリアの輝度信号レベルを調整してもよい。このようにすることにより、明るさの差を小さくなるように調整したエリアＧを調整をしないエリアになじませることができ、映像全体として輝度信号レベルを調整したことによる違和感を少なくすることができる。

次に、本発明の第２の実施例にかかる表示装置を図１０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。

本実施例の表示装置１Ａは、構成は第１の実施例と同じであるが、スクリーン２１の前面に投影される映像と背面に投影される画像との明るさの差を所定の範囲以内に調整する方法が異なる。即ち、タイミング制御装置３１の動作が異なり、タイミング制御装置３１Ａとなっている。

第１の実施例では、スクリーン２１を、ある程度の面積を持ったエリアに分割して、そのエリアごとに明るさを判定していたが、本実施例では、図１０に示したように、エリアではなく、１乃至隣接する数画素程度のポイントごとに明るさを判定する。具体的動作等は、図５に示したフローチャートと同様である。

本実施例によれば、前面に投影される映像の所定のポイントの輝度信号レベルと、背面に投影される映像の同じポイントの輝度信号レベルと、を比較し、３倍以上の差がある場合は、暗い方の輝度信号レベルまたは明るい方の輝度信号レベルを調整し、３倍以内となるようにしているので、エリアよりも細かい単位で輝度信号レベルを調整できる。したがって、よりきめの細かい調整をすることができる。

なお、輝度信号レベル等の光量に関する値は、プロジェクタ１１ａから投影するソースとプロジェクタ１１ｂから投影するソースの両者間で予め調整しておいてもよい。但し、予め調整することが困難なソース（例えば、テレビ放送やテレビカメラ等でリアルタイムに撮影されている映像等）は、上記した調整方法が有効である。

次に、本発明の第３の実施例にかかる表示装置を図１１を参照して説明する。なお、前述した第１、第２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。

第１、第２の実施例では、タイミング制御装置３１が映像信号レベル（輝度信号レベル）の調整を行っていたが、本実施例では、図１１に示したように、映像信号レベル検出・制御装置６１で行っている。映像信号レベル検出・制御装置６１には、プロジェクタ１１ａに出力するための映像を送出する第１映像送出装置６２ａと、プロジェクタ１１ｂに出力するための映像を送出する第２映像送出装置６２ｂと、が接続されている。

映像信号レベル検出・制御装置６１は、第１映像送出装置６２ａから送出された映像と、第２映像送出装置６２ｂから送出された映像とをエリアやポイントごとに輝度信号レベル比較して調整し、調整された映像信号をプロジェクタ１１ａおよびプロジェクタ１１ｂに出力する。第１映像送出装置や第２映像送出装置は、例えば、テレビチューナやＨＤＤ（ハードディスクドライブ）レコーダ、ＢＤ（ブルーレイディスク）プレーヤ等の記録媒体再生装置、あるいはテレビカメラ等である。

本実施例によれば、タイミング制御装置３１で輝度信号レベルの調整を行わないので、タイミング制御装置３１の構成をシンプルにすることができる。また、輝度信号レベルの調整機能をタイミング制御装置３１から分離したので、プロジェクタ１１ａ、１１ｂに送出する第１映像送出装置６２ａ、第２映像送出装置６２ｂの設置位置に合わせて映像信号レベル検出・制御装置６１を設置することができる。そのため、例えばチューナーや映像の再生装置等と映像信号レベル検出・制御装置６１とを一体的に構成することもできるようになる。

なお、プロジェクタ１１ａ、１１ｂの配置位置は図１等に限らず、図１２に示すようにしてもよい。あるいは直接投影でなくミラー等で反射して投影するようにしてもよい。要するに、スクリーン２１の前面と背面とにそれぞれのプロジェクタ１１から映像を投影することができればよい。

また、スクリーン２１に対する投影方式は、図３に示した方式に限らない。例えば、スクリーン２１を複数の領域に分割し、各分割領域を順次散乱状態にして、散乱状態になった分割領域に映像を投影するようにしてもよい。基本的な動作原理を図１３を参照して説明する。プロジェクタ１１（１１ａおよび１１ｂ）は、映像情報で変調された映像光で、スクリーン２１を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１３（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１３のスクリーン２１は、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。

タイミング制御装置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、すなわち入射光の散乱が小さい透明な透過状態に制御される。

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１３（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。タイミング制御装置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、スクリーン２１を透過する。

映像光の走査は、次に、図１３（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。タイミング制御装置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、スクリーン２１を透過する。また、タイミング制御装置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１３（Ｃ）から（Ｅ）に示すように、タイミング制御装置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。

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、非映像状態の透明な透過状態に制御される。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１４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、透明な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、散乱状態から透明な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１４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。

以上の同期制御により、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以外の時間では透明な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の透過光が平均（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。

また、上述した実施例では明るさ調整を領域（エリア、ポイント）毎に行っていたが、画面全体の明るさを調整してもよい。

また、上述した実施例では、前方散乱が強く、反射散乱が弱いスクリーン２１で説明したが、反射散乱が強く、前方散乱が弱いスクリーンでも適用することができる。この場合、スクリーンの一方の面に表示する映像は一方の面側に配置したプロジェクタから投影され、スクリーンの他方の面に表示する映像は他方の面側に配置したプロジェクタから投影される。即ち、前方散乱または反射散乱のいずれか一方が強く、他方が弱いスクリーンの両面を利用して映像を表示する場合に適用できる。

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、１Ａ、１Ｂ 表示装置
１１ａ、１１ｂ プロジェクタ
２１ スクリーン
３１、３１Ａ タイミング制御装置（制御部、調整部）
５１ａ、５１ｂ 観察者
６１ 映像信号レベル検出・制御装置（調整部）
６２ａ 第１映像送出装置
６２ｂ 第２映像送出装置

Claims (9)

1. 可視光に対して透過状態と散乱状態とを切り替え可能で、映像が投影可能な一方の面と前記一方の面の裏側であって映像が投影可能な他方の面とを有するスクリーンと、
   前記スクリーンの前記一方の面に投影される映像および前記スクリーンの前記他方の面に投影される映像と、前記スクリーンの前記散乱状態と、が同期するように制御する制御部と、
   を有することを特徴とする表示装置。
2. 前記一方の面に投影される映像が一方の視点から観察した映像であり、前記他方の面に投影される映像が前記一方の視点とは反対側の視点から前記一方の視点に向かって観察した映像となっていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記一方の面に投影される映像と前記他方の面に投影される映像とが関連しない映像であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
4. 前記一方の面に投影される映像と前記他方の面に投影される映像との明るさの差を所定の範囲以内に調整する調整部を有す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。
5. 前記調整部が、前記一方の面に投影される映像の所定の領域の光量に関する値と、前記他方の面に投影される映像の前記所定の領域に対応する領域の前記光量に関する値と、を比較し、その比較結果に基づいて前記所定の領域における前記光量に関する値と前記所定の領域に対応する領域における前記光量に関する値との差が所定の値以内となるように前記所定の領域における前記光量に関する値と前記所定の領域に対応する領域における前記光量に関する値とのうち少なくともいずれか一方を調整することを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
6. 前記調整部が、前記所定の領域の周囲の領域の前記光量に関する値を調整することを特徴とする請求項５に記載の表示装置。
7. 可視光に対して透過状態と散乱状態とを切り替え可能で、映像が投影可能な一方の面と前記一方の面の裏側であって映像が投影可能な他方の面とを有するスクリーンに映像を投影して表示させる表示装置の制御方法であって、
   前記スクリーンの前記一方の面に投影される映像および前記スクリーンの前記他方の面に投影される映像と、前記スクリーンの前記散乱状態と、が同期するように制御する制御工程を含むことを特徴とする表示装置の制御方法。
8. 請求項７に記載の表示装置の制御方法を、コンピュータにより実行させることを特徴とする表示制御プログラム。
9. 請求項８に記載の表示制御プログラムを格納したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。