專利名稱：顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過(guò)利用基于計(jì)算機(jī)全息的衍射圖案使激光衍射來(lái)顯示信息的例如頭部配戴型的顯示裝置。
背景技術(shù)：
頭戴式顯示器(Head-Mounted Display,以下記為“HMD”)是在用戶配戴于頭部的狀態(tài)下向用戶顯示信息的裝置。HMD—般而言從配戴性的觀點(diǎn)出發(fā)希望是小型輕量的，另一方面從顯示性能的觀點(diǎn)出發(fā)希望是大畫(huà)面且高畫(huà)質(zhì)的。以往，在HMD中，通過(guò)用凸透鏡或自由曲面棱鏡等光學(xué)放大顯示于小型液晶面板等的圖像，向用戶顯示被放大的虛擬圖像(例如參照專利文獻(xiàn)I)。此外，在本說(shuō)明書(shū)中將上述用棱鏡等放大圖像的方式記為“光學(xué)放大方式”。
另一方面，在利用計(jì)算機(jī)全息(Computer Generated Hologram,以下記為“CGH”)的顯示裝置中，將要顯示的圖像作為輸入數(shù)據(jù)用計(jì)算機(jī)求出衍射圖案，將該衍射圖案顯示在相位調(diào)制型的液晶面板等上，對(duì)該液晶面板照射激光以使激光衍射，由此再現(xiàn)來(lái)自虛擬圖像位置的顯示光的波面，向用戶顯示虛擬圖像(例如參照專利文獻(xiàn)2)。在CGH方式中，具有能夠在液晶面板的前側(cè)或里側(cè)的位置顯示三維立體圖像的特征。另外，還有雖然不是CGH方式，但是利用衍射圖案向用戶顯示三維立體圖像的現(xiàn)有例(例如參照專利文獻(xiàn)3)。但是，在CGH方式中，生成用于在液晶面板等上顯示的衍射圖案時(shí)的計(jì)算成本成為問(wèn)題。一般而言，為了計(jì)算衍射圖案，采用基于點(diǎn)填充法或傅立葉變換的生成方法，從要向用戶顯示的圖像(以后記為“原圖像”)生成衍射圖案。圖22中示出其例子。圖22(a)示出原圖像401的例子。圖22(b)示出從原圖像401生成的衍射圖案402的例子。通過(guò)將該衍射圖案402顯示在相位調(diào)制型的液晶面板等上，用戶能夠看到作為生成衍射圖案402的基礎(chǔ)的原圖像401。在生成該衍射圖案402時(shí)，隨著原圖像401的像素?cái)?shù)或液晶面板的像素?cái)?shù)增加，能夠進(jìn)行高分辨率、廣視野角度的顯示，但另一方面，生成衍射圖案402時(shí)的計(jì)算量增大。以下，關(guān)于衍射圖案的生成方法，例示使用點(diǎn)填充法時(shí)的計(jì)算方法。在點(diǎn)填充法中，將原圖像(物體)視為點(diǎn)光源的集合，根據(jù)來(lái)自各點(diǎn)光源的光在液晶面板上的各點(diǎn)重疊時(shí)的相位，計(jì)算衍射圖案。圖23示出生成衍射圖案時(shí)原圖像501與顯示衍射圖案的液晶面板502的位置關(guān)系的例子。為了利用點(diǎn)填充法生成在液晶面板502上顯示的衍射圖案，如前所述將原圖像501上的各點(diǎn)(各像素)視為點(diǎn)光源。在原圖像501上的點(diǎn)i的振幅為a i、相位為qpi的情況下，從該點(diǎn)i產(chǎn)生的光在液晶面板502上的點(diǎn)u的復(fù)振幅(complex amplitude)用式(I)表不。另外，式(I)中的ri是點(diǎn)i與點(diǎn)u之間的距離，在以液晶面板502的中心為原點(diǎn)，點(diǎn)i的坐標(biāo)用(xi，yi，zi)表示、點(diǎn)u的坐標(biāo)用(ξ , η)表示的情況下，ri用式⑵計(jì)算。另外，式(I)中的k為波數(shù)，在來(lái)自點(diǎn)i的光的波長(zhǎng)為λ的情況下，用k = 2ji/λ求出。通過(guò)式(I)的計(jì)算可求出來(lái)自點(diǎn)i的光在點(diǎn)U的復(fù)振幅，因此對(duì)原圖像501上的各點(diǎn)進(jìn)行相同的計(jì)算并合計(jì)，由此能夠求出在液晶面板502上的點(diǎn)u的復(fù)振幅的值。表示在點(diǎn)u的復(fù)振幅的數(shù)式由式(3)表示。在點(diǎn)填充法中，通過(guò)用液晶面板502上的各點(diǎn)進(jìn)行式(3)所示的計(jì)算，生成衍射圖案。此外，該例中為了簡(jiǎn)便，未例示基于參照光的相位變化等。
權(quán)利要求
1.一種顯示裝置，其特征在于包括 光源，輸出激光； 照明光學(xué)系統(tǒng)，射出所述激光的照明光； 衍射圖案生成部，從原圖像數(shù)據(jù)生成衍射圖案； 空間調(diào)制元件，通過(guò)顯示所述衍射圖案衍射所述照明光；以及 顯示控制部，進(jìn)行所述空間調(diào)制元件顯示的衍射圖案的顯示時(shí)機(jī)的變更以及所述衍射圖案生成部生成的衍射圖案的大小的變更的至少其中之一。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的顯示裝置，其特征在于 所述空間調(diào)制元件，具備對(duì)使用者的右眼顯示第一衍射圖案的第一空間調(diào)制元件，以及對(duì)所述使用者的左眼顯示第二衍射圖案的第二空間調(diào)制元件， 所述衍射圖案生成部，進(jìn)行所述第一衍射圖案和所述第二衍射圖案的生成，使所述第一衍射圖案與所述第二衍射圖案相互不同。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的顯示裝置，其特征在于所述衍射圖案生成部，生成隨機(jī)的相位分布數(shù)據(jù)，從將生成的所述相位分布數(shù)據(jù)重疊于所述原圖像數(shù)據(jù)的相位重疊圖像數(shù)據(jù)生成所述衍射圖案，變更在所述第一衍射圖案的生成和所述第二衍射圖案的生成中所使用的相位分布數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的顯示裝置，其特征在于所述衍射圖案生成部，生成大小互不相同的所述第一衍射圖案以及所述第二衍射圖案。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的顯示裝置，其特征在于所述衍射圖案生成部，將所述原圖像數(shù)據(jù)分割為右眼用的第一原圖像數(shù)據(jù)和左眼用的第二原圖像數(shù)據(jù)，從所述第一原圖像數(shù)據(jù)生成所述第一衍射圖案，并從所述第二原圖像數(shù)據(jù)生成所述第二衍射圖案。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的顯示裝置，其特征在于所述顯示控制部，使基于所述第一空間調(diào)制元件的所述第一衍射圖案的顯示和基于所述第二空間調(diào)制元件的所述第二衍射圖案的顯示交替進(jìn)行。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至6中任一項(xiàng)所述的顯示裝置，其特征在于還包括 設(shè)備狀況取得部，取得與用于提供電源的電池的余量有關(guān)的信息、與用于進(jìn)行包含所述衍射圖案生成部生成衍射圖案的運(yùn)算的運(yùn)算部的利用率有關(guān)的信息、與用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)部的利用率有關(guān)的信息、以及與用于與外部裝置進(jìn)行通信的通信部的通信頻帶有關(guān)的信息的至少其中之一信息，其中， 所述顯示控制部，根據(jù)由所述設(shè)備狀況取得部取得的信息，變更所述衍射圖案生成部生成的衍射圖案的大小。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的顯示裝置，其特征在于 所述顯示控制部，具備基于由所述設(shè)備狀況取得部取得的信息，判定表示所述衍射圖案生成部生成衍射圖案時(shí)能夠利用的計(jì)算資源的允許計(jì)算成本的成本判定部， 所述顯示控制部，在所述允許計(jì)算成本的值越小時(shí)使所述衍射圖案的大小越小。
9.根據(jù)權(quán)利要求I至8中任一項(xiàng)所述的顯示裝置，其特征在于還包括 圖像判定部，基于所述原圖像數(shù)據(jù)，判定表示所述原圖像數(shù)據(jù)的各像素亮度的亮度分布信息、以及所述原圖像數(shù)據(jù)的各像素中亮度超過(guò)指定的基準(zhǔn)亮度的像素的數(shù)量信息的至少其中之一信息，其中，所述顯示控制部，根據(jù)由所述圖像判定部判定的信息，變更所述衍射圖案生成部生成的衍射圖案的大小。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的顯示裝置，其特征在于所述顯示控制部，在所述原圖像數(shù)據(jù)中亮度超過(guò)所述基準(zhǔn)亮度的像素越多時(shí)，使所述衍射圖案生成部生成的衍射圖案的大小越大。
11.根據(jù)權(quán)利要求I至10中任一項(xiàng)所述的顯示裝置，其特征在于還包括 周邊狀況取得部，取得表示所述顯示裝置周邊的亮度的信息，其中， 所述顯示控制部，在表示所述亮度的信息示出所述顯示裝置周邊的亮度為指定的基準(zhǔn)值以上的情況下，減小所述衍射圖案生成部生成的衍射圖案的大小。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的顯示裝置，其特征在于 所述衍射圖案生成部，從所述原圖像數(shù)據(jù)生成具有互不相同的相位分布的多個(gè)衍射圖案， 所述顯示控制部，讓所述空間調(diào)制元件依次顯示所述多個(gè)衍射圖案作為所述空間調(diào)制元件顯示的所述衍射圖案。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的顯示裝置，其特征在于所述衍射圖案生成部， 從所述原圖像數(shù)據(jù)生成具有比所述空間調(diào)制元件的像素?cái)?shù)多的像素?cái)?shù)的基本衍射圖案， 通過(guò)從所述基本衍射圖案分別截取大小與所述空間調(diào)制元件的像素?cái)?shù)對(duì)應(yīng)且至少一部分互不相同的區(qū)域，生成所述多個(gè)衍射圖案。
全文摘要
本發(fā)明的顯示裝置(1)包括輸出激光的光源(101)；射出激光的照明光的照明光學(xué)系統(tǒng)(102)；從原圖像數(shù)據(jù)生成衍射圖案的衍射圖案生成部；通過(guò)顯示衍射圖案衍射照明光的空間調(diào)制元件(103)；以及進(jìn)行空間調(diào)制元件(103)顯示的衍射圖案顯示時(shí)機(jī)的變更以及衍射圖案生成部生成的衍射圖案大小的變更的至少其中之一變更的顯示控制部。
文檔編號(hào)G02B27/02GK102959477SQ20128000182
公開(kāi)日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2012年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月27日
發(fā)明者杉山圭司, 山本格也, 笠澄研一 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社