CN102959477B - 显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的显示装置(1)包括：输出激光的光源(101)；射出激光的照明光的照明光学系统(102)；从原图像数据生成衍射图案的衍射图案生成部；通过显示衍射图案衍射照明光的空间调制元件(103)；以及进行空间调制元件(103)显示的衍射图案显示时机的变更以及衍射图案生成部生成的衍射图案大小的变更的至少其中之一变更的显示控制部。

Description

显示装置
技术领域
本发明涉及一种通过利用基于计算机全息的衍射图案使激光衍射来显示信息的例如头部配戴型的显示装置。
背景技术
头戴式显示器(Head-Mounted Display，以下记为“HMD”)是在用户配戴于头部的状态下向用户显示信息的装置。HMD一般而言从配戴性的观点出发希望是小型轻量的，另一方面从显示性能的观点出发希望是大画面且高画质的。以往，在HMD中，通过用凸透镜或自由曲面棱镜等光学放大显示于小型液晶面板等的图像，向用户显示被放大的虚拟图像(例如参照专利文献1)。此外，在本说明书中将上述用棱镜等放大图像的方式记为“光学放大方式”。
另一方面，在利用计算机全息(Computer Generated Hologram，以下记为“CGH”)的显示装置中，将要显示的图像作为输入数据用计算机求出衍射图案，将该衍射图案显示在相位调制型的液晶面板等上，对该液晶面板照射激光以使激光衍射，由此再现来自虚拟图像位置的显示光的波面，向用户显示虚拟图像(例如参照专利文献2)。在CGH方式中，具有能够在液晶面板的前侧或里侧的位置显示三维立体图像的特征。另外，还有虽然不是CGH方式，但是利用衍射图案向用户显示三维立体图像的现有例(例如参照专利文献3)。
但是，在CGH方式中，生成用于在液晶面板等上显示的衍射图案时的计算成本成为问题。一般而言，为了计算衍射图案，采用基于点填充法或傅立叶变换的生成方法，从要向用户显示的图像(以后记为“原图像”)生成衍射图案。图22中示出其例子。
图22(a)示出原图像401的例子。图22(b)示出从原图像401生成的衍射图案402的例子。通过将该衍射图案402显示在相位调制型的液晶面板等上，用户能够看到作为生成衍射图案402的基础的原图像401。在生成该衍射图案402时，随着原图像401的像素数或液晶面板的像素数增加，能够进行高分辨率、广视野角度的显示，但另一方面，生成衍射图案402时的计算量增大。
以下，关于衍射图案的生成方法，例示使用点填充法时的计算方法。在点填充法中， 将原图像(物体)视为点光源的集合，根据来自各点光源的光在液晶面板上的各点重叠时的相位，计算衍射图案。
图23示出生成衍射图案时原图像501与显示衍射图案的液晶面板502的位置关系的例子。为了利用点填充法生成在液晶面板502上显示的衍射图案，如前所述将原图像501上的各点(各像素)视为点光源。在原图像501上的点i的振幅为αi、相位为的情况下，从该点i产生的光在液晶面板502上的点u的复振幅(complex amplitude)用式(1)表示。
另外，式(1)中的ri是点i与点u之间的距离，在以液晶面板502的中心为原点，点i的坐标用(xi，yi，zi)表示、点u的坐标用(ξ，η)表示的情况下，ri用式(2)计算。
另外，式(1)中的k为波数，在来自点i的光的波长为λ的情况下，用k＝2π/λ求出。通过式(1)的计算可求出来自点i的光在点u的复振幅，因此对原图像501上的各点进行相同的计算并合计，由此能够求出在液晶面板502上的点u的复振幅的值。表示在点u的复振幅的数式由式(3)表示。
在点填充法中，通过用液晶面板502上的各点进行式(3)所示的计算，生成衍射图案。此外，该例中为了简便，未例示基于参照光的相位变化等。
u i ( ξ , η ) = a i r i exp { - j ( k r i + φ i ) } · · · ( 1 )
r i = ( ξ - x i ) 2 + ( η - y i ) 2 + z i 2 · · · ( 2 )
u ( ξ , η ) = Σ i = 1 N u i ( ξ , η ) · · · ( 3 )
如由式(1)至式(3)的计算式所示，如果原图像501的像素数以及液晶面板502的像素数(衍射图案的像素数)增加，则所需要的计算次数增加，计算成本增大。在通过对原图像501进行逆傅立叶变换来生成衍射图案的情况下，虽然能够更快速地进行计算，但随着像素数的增加，计算成本增大。在CGH方式的显示装置中，如果装置具备的计算能力不满足生成衍射图案所需的计算成本，则会导致向用户显示的影像的帧速率降低等画质的降低。所述专利文献2、3未考虑这一点。
专利文献1：日本专利公开公报特开平8-240773号
专利文献2：日本专利公表公报特表2008-541145号
专利文献3：日本专利公开公报特开平6-202575号
发明内容
本发明为解决所述现有的课题，其目的在于提供一种能够抑制使用者看到的原图像的画质降低的CGH方式的显示装置。
本发明所涉及的显示装置包括：光源，输出激光；照明光学系统，射出所述激光的照明光；衍射图案生成部，从原图像数据生成衍射图案；空间调制元件，通过显示所述衍射图案衍射所述照明光；以及显示控制部，进行所述空间调制元件显示的衍射图案显示时机的变更以及所述衍射图案生成部生成的衍射图案大小的变更的至少其中之一变更。
根据本发明的显示装置，由于能够通过进行衍射图案显示时机的变更以及衍射图案大小的变更的至少其中之一的变更，适宜地生成衍射图案，因此能够提供一种CGH方式的显示装置，可抑制使用者看到的图像的画质降低。
附图说明
图1是实施方式1的显示装置的功能方框图。
图2是示意性地表示图1所示的显示装置的结构的图。
图3是眼球、反射镜、空间调制元件、以及由衍射图案产生的再生像等的位置关系的说明图。
图4是眼球、反射镜、空间调制元件、以及由衍射图案产生的再生像等的位置关系的说明图。
图5是表示不进行衍射图案的大小削减时显示的例子的图。
图6是表示进行衍射图案的大小削减时显示的例子的图。
图7是表示实施方式1中图1所示的控制部的CPU的各功能模块所执行的程序的流程图。
图8是表示实施方式1中的允许计算成本判定表的例子的图。
图9(a)是表示高亮度的像素较少的亮度分布的原图像时的再生像的例子的图，(b)是表示高亮度的像素较多的亮度分布的原图像时的再生像的例子的图。
图10是表示实施方式1中的允许计算杂讯判定表的例子的图。
图11是表示实施方式1中显示控制部判断衍射图案的削减以及帧速率降低时的程序例的流程图。
图12是表示大小被削减的衍射图案的例子的图。
图13(a)是表示衍射图案的显示的变化例的图，(b)是表示由(a)的变化产生的再生像的变化的例子的图。
图14(a)、(b)是表示由左右空间调制元件显示的衍射图案的大小不同的情况下的例子的图。
图15(a)、(b)是表示由左右空间调制元件交替地显示衍射图案的例子的图。
图16是表示将原图像分割为右眼用原图像和左眼用原图像的例子的图。
图17是示意性地表示实施方式2的显示装置的结构的图。
图18是图17所示的主体部的功能框图。
图19是表示实施方式2中的允许计算成本判定表的例子的图。
图20是说明从原图像生成多个衍射图案的本发明的实施方式3的图。
图21(a)是表示从原图像生成的基本衍射图案的大小的图，(b)是表示由空间调制元件显示的衍射图案的大小的图。
图22(a)是表示原图像的例子的图，(b)是表示从原图像生成的衍射图案的例子的图。
图23是表示生成衍射图案时原图像与显示衍射图案的液晶面板的位置关系的例子的图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。
(实施方式1)
图1是实施方式1的头部配戴型的显示装置(HMD)1的功能方框图。图2是示意性地表示图1所示的显示装置1的结构的图。如图2所示，实施方式1的显示装置1呈眼镜型形状，图2是从上方看到的图。以下，用图1以及图2说明实施方式1的显示装置1的结构。
光源101是输出激光的激光光源。在实施方式1中，作为光源101，使用输出绿色波长的激光的半导体激光器(激光二极管)。此外，也可以是红色或蓝色的单色，还可以将红、绿、蓝三色合波以进行彩色显示，还可以如后所述分时驱动三色以进行彩色显示。另外，也可以使用半导体激光器以外的激光器，还可以使用半导体激光器与其他元件的组合。可以使用红外线的半导体激光器与将红外线转换为绿色的第二谐波产生(SHG)元件的组合。
照明光学系统102射出来自光源101的激光的波面形状或强度分布被变更的照明光。在实施方式1中，使用将扩散光的激光转换为汇聚光的凸透镜和使激光的强度发生衰减的减 光滤光器(ND滤光器)作为照明光学系统102。此外，改变照明光的波面形状的元件可以是透镜也可以是反射镜，还可以是如液晶透镜那样能够动态地变更的元件。另外，照明光学系统102可以包含变更强度分布的光学系统。另外，照明光学系统102可以包含除去不需要的照明光的除去滤光器。
空间调制元件103通过显示衍射图案，衍射来自照明光学系统102的照明光，使用户能够看到显示图像。在实施方式1中，使用相位调制型的反射型液晶面板作为空间调制元件103。此外，空间调制元件103只要能够通过显示衍射图案来衍射照明光，可以是其他显示元件。例如也可以使用透过型面板作为空间调制元件103。在此情况下，能够将光源101等配置在眼镜的耳朵侧等变更光学系统的布局。
反射镜104使来自空间调制元件103的衍射光向用户的眼球190的方向反射。在实施方式1中，作为反射镜，使用半透过菲涅耳镜(semi-transmission Fresnel mirror)。通过在菲涅耳透镜上蒸镀薄金属膜而成为半透过菲涅耳镜，用粘合剂粘合于前部112的透镜部113。通过使菲涅耳镜与粘合剂的折射率相接近，使透过光直线前进，通过透镜部113看到的外界不会发生变形。此外，也可以不使用反射镜104，构成用户直接观看液晶面板的HMD。此外，反射镜104可以使用透镜型，也可以用全息等衍射光栅实现。通过用全息构成反射镜104，能够实现更薄型、透过率更高的透视显示器(see-through display)。
眼球190图示位于实施方式1的显示装置1的眼球设想位置的眼球。眼球设想位置是指作为用户配戴显示装置1时的眼球位置而设想的位置。在实施方式1中，眼球设想位置是用户配戴显示装置1时眼球190的瞳孔191的瞳孔中心193。被反射镜104反射的衍射光经由位于眼球设想位置的眼球190的瞳孔191在视网膜上成像，向用户显示图像。图2中的眼球中心192是眼球190的中心位置，也是眼球190的旋转中心。眼球设想位置可以稍微偏离瞳孔中心193。另外，眼球设想位置也可以是眼球中心192，而不是瞳孔中心193。
此外，若用户将图2所示的显示装置1配戴于头部(即将镜腿部111挂在耳朵上)，则空间调制元件103与眼球设想位置的位置关系被固定。此外，考虑到眼球190相对于头部的位置的用户个人差异、显示装置1的配戴偏差，可以对眼球设想位置设置允许误差，也可以具有调整眼球设想位置的功能。
控制部105驱动光源101，使衍射图案显示在空间调制元件103上。控制部105使光源101点亮熄灭，调整光源101输出的激光的强度，使适当的光量射入眼球。此外，控制部105也可以分时驱动三色的激光光源，通过使与三色分别对应的衍射图案与光源101同步地显示在空间调制元件103上，进行彩色显示。另外，控制部105可以进行电池106的控制，在 照明光学系统102或反射镜104可控的情况下可以对它们进行控制。
另外，在本实施方式1中，控制部105包括CPU11以及存储器12，进行考虑计算成本的衍射图案的生成控制等。CPU11包括作为功能模块的设备状况取得部601、图像判定部603、周边状况取得部604、显示控制部606、以及衍射图案生成部607，显示控制部606包括允许计算成本判定部602以及允许计算杂讯判定部605。存储器12中保存程序。另外，存储器12中暂时保存数据等。CPU11通过执行存储器12中保存的程序，作为上述各功能模块动作。图1的各功能模块的功能在后面描述。亮度传感器13配置在前部112的图2中左右方向的大致中央处。亮度传感器13检测周边的亮度，将检测结果输出到周边状况取得部604。
电池106向控制部105或空间调制元件103等显示装置1的各部提供电源。实施方式1的电池106为充电式，在用户不配戴显示装置1时进行充电。通过将电池106配置在镜腿部111的耳侧的后端附近，使整体的重量平衡接近耳侧，具有能够减轻前部112的滑落的效果。此外，电池106也可以不是充电式，可以在显示装置1的使用过程中供电。另外，可以从外部对显示装置1供电，显示装置1也可以具有发电单元。
图2的眼镜形状的显示装置1包括太阳穴部的镜腿部111和眼前的前部112。在镜腿部111中配置光源101、照明光学系统102、空间调制元件103、控制部105以及电池106。在镜腿部111设置出射窗114，使来自空间调制元件103的衍射光向反射镜104射出。
前部112包括透镜部113，在透镜部113的一部分(表面或内部)配置反射镜104。此外，实施方式1的反射镜104一边反射显示光一边使外景透过，但也可以采用不让外景透过的结构。另外，为了提高携带性，前部112与镜腿部111可以弯折。在此情况下，弯折的位置可以是镜腿部111的端部，也可以是比空间调制元件103更靠近耳朵侧的位置。透镜部113与通常的眼镜透镜同样，可以是具有近视用的度数的透镜，也可以是纠正远视或散光的透镜。另外，透镜部113可以如太阳镜那样具有降低透过率的功能，也可以具有偏振功能。而且，透镜部113可以防止不需要的光的反射，也可以包括具有防污功能的膜。
在本实施方式1中，对使用者的左右双眼显示虚拟图像。因此，如图2所示，对于左眼部分也配置与右眼部分相同的结构要素。对显示装置1的左眼部分的各结构要素，标注对右眼部分的对应结构要素的符号添加了注脚“a”的对应符号。左眼部分的各结构要素与右眼部分的对应的各结构要素具有相同的功能。此外，左眼部分和右眼部分也可以不包括全部的结构要素。例如，可以仅在右眼部分配置控制部105，在左眼部分不配置控制部105a，由右眼部分的控制部105同时控制右眼与左眼双方的显示。在此情况下，具有减少显示装 置的部件数，削减成本或重量的效果。
以下，为了便于说明，对右眼部分的控制部105也控制左眼部分的光源101a、空间调制元件103a等进行说明。另外，以下，在作为衍射图案的显示仅提及空间调制元件103的情况下，只要不特别说明，空间调制元件103a上也显示衍射图案。
图2中符号121所示的距离表示从用户的眼球设想位置(在该实施方式中如上所述是瞳孔中心193)到反射镜104的距离，图2中符号122所示的距离表示从反射镜104到空间调制元件103的距离。另外，在本说明书中，将距离121与距离122的和称为从眼球设想位置到空间调制元件103的距离(或者光轴距离)。
图3以及图4是眼球190、反射镜104、空间调制元件103、以及由衍射图案产生的再生像(虚拟图像)等的位置关系的说明图。
如图3所示，配置眼球190、反射镜104、以及空间调制元件103。在反射镜104的光学倍率为1的情况下，空间调制元件103的虚像202位于图3所示的位置。从眼球190的瞳孔中心到虚像202的距离等于从眼球190的瞳孔中心到反射镜104的距离121与从反射镜104到空间调制元件103的距离122之和的“到空间调制元件103的距离210”。此外，在图3的例子中，空间调制元件103相对于光轴220倾斜配置，此时的距离是以空间调制元件103的中央的点为基准的距离。此外，也可以将中央以外的点作为基准。
另外，如图4所示，在反射镜104的光学倍率大于1的情况下，空间调制元件103的虚像302位于图4所示的位置。从眼球190的瞳孔中心到空间调制元件103的虚像302的距离310比所述“到空间调制元件103的距离210”远，虚像302大于虚像202。
通过由空间调制元件103显示衍射图案(例如图22(b)所示的衍射图案402)，用户能够看到图3、图4的虚拟图像201、301(例如图22(a)所示的原图像(虚拟图像)401)。此处，到虚拟图像的距离211、311通过衍射图案的计算可改变。因此，能够实现配合用户的视力而适当调节从眼球190到虚拟图像的距离。
这样，使用图1以及图2所示的基于CGH方式的显示装置1，由空间调制元件103显示衍射图案，由此能够在不使照明光学系统102等大型化的情况下，实现在远离用户的眼球190的位置生成虚拟图像。
但是，如前所述，为了生成由空间调制元件103显示的衍射图案，需要从对用户显示的基础的图像进行计算。在计算花费的成本较大的情况下，用于生成并显示一张衍射图案的时间较长。其结果是，有时导致在显示动画等时动画的帧速率降低。
为了应对该问题，在本实施方式中，控制部105根据显示装置以及用户的周边状况控 制衍射图案的生成。由此，降低用于生成衍射图案的计算成本，抑制对用户显示的虚拟图像的画质降低。在本实施方式1中，在衍射图案的生成所需要的计算成本较大的情况下，通过减小衍射图案的大小来进行应对。用图5、图6说明其例子。
图5示出不进行衍射图案的大小削减时CGH方式的显示的例子。从原图像801生成衍射图案802，将该衍射图案802显示在空间调制元件103上。由此，能够对用户显示再生图像(虚拟图像)803。
图6示出进行衍射图案的大小削减时显示的例子。在图6的例子中，与图5同样从原图像901生成衍射图案902，但衍射图案902的大小与衍射图案802的大小相比减小。
在图5、图6的例子中，衍射图案902与截取衍射图案802的中央部分得到的图案一致。通过由空间调制元件103显示该衍射图案902，能够对用户显示再生图像(虚拟图像)903。此时，再生图像903成为杂讯比再生图像803多的图像。在图6中，示出在画面整体产生作为杂讯的发白的例子。原图像801、901相当于原图像数据的一例。
这样，在CGH方式中，对于某衍射图案802，通过仅计算其一部分(衍射图案902)并由空间调制元件103显示，能够对用户提示再生像。其结果是，能够进行计算量的削减。另一方面，在所利用的衍射图案的大小较小的情况下，产生再生的像中包含杂讯的可能性。因此，需要适当地控制衍射图案的计算能够允许的计算成本和再生的像中包含的杂讯的允许量。以下，用图1、图7，具体地说明生成以及控制衍射图案的的例子。
图7是表示本实施方式1中图1所示的控制部105的CPU11的各功能模块所执行的程序的流程图。图1所示的CPU11的各功能模块通过进行图7所示的步骤S701至S707的处理，控制衍射图案的生成以及显示。
(步骤S701：设备状况判定)
在本步骤S701中，设备状况取得部601取得与显示装置的状况有关的信息。在本实施方式中，设备状况取得部601取得电池106的余量以及CPU11的利用率。一般而言，用于生成衍射图案的计算成本(运算量等)越大时，电池106的消耗量越多，而且计算时的CPU11的利用率越高。因此，在本实施方式1中，设备状况取得部601为了判断衍射图案的计算能够使用的计算成本，取得这些信息，并将取得的信息通知给允许计算成本判定部602。
(步骤S702：允许计算成本判定)
在本步骤S702中，显示控制部606所包括的允许计算成本判定部602基于在步骤S701中由设备状况取得部601取得的有关设备状况的信息，判定生成衍射图案时能够允许的允许计算成本。在本实施方式中，计算成本是表示在生成衍射图案时对电池106、CPU11产生的负荷的指标。而且，允许计算成本还是表示能够用于衍射图案的计算的电池106、CPU11等的计算资源的量的指标。允许计算成本判定部602在允许计算成本的数值较大时，判断生成衍射图案时可以花费计算资源或计算时间。允许计算成本判定部602保存用于根据有关设备状况的信息判定允许计算成本的允许计算成本判定表。
图8示出本实施方式中的允许计算成本判定表的例子。在图8的例子中，根据在步骤S701中取得的电池106的余量以及CPU11的利用率的值，允许计算成本判定部602针对电池106以及CPU11分别计算个别允许成本的值。在本实施方式中，允许计算成本判定部602通过将判定的个别允许成本以及图8所示的最大允许成本的数值用于式(4)所示的计算式，从而判定允许计算成本。由允许计算成本判定部602判定的允许计算成本由显示控制部606使用。
允许计算成本＝(个别允许成本合计)/最大允许成本···(4)
此外，在本实施方式中，允许计算成本判定部602在允许计算成本的判定中利用图8所示的表形式的允许计算成本判定表，但也可以利用其他方法进行判定。例如，可以将表示设备状况的信息作为变量，定义输出允许计算成本的函数，允许计算成本判定部602利用该函数进行允许计算成本的判定。在此情况下，能够更为详细地判定允许计算成本等。
另外，在本实施方式中，允许计算成本判定部602在根据个别允许成本判定允许计算成本时利用式(4)的计算式，但也可以利用其他数式进行判定。例如，允许计算成本判定部602可以利用将一定的系数(例如大于1的值)与由计算速度产生影响的CPU11的利用率的允许计算成本相乘的计算式。在此情况下，能够实现考虑衍射图案生成时对各计算资源的负荷的程度，估算允许计算成本等功能。
(步骤S703：亮度分布判定)
在本步骤S703中，图像判定部603判定对用户显示的原图像的亮度分布。
在进行基于CGH方式的显示的情况下，已知会产生称为计算杂讯或量化杂讯的杂讯。作为生成衍射图案的基础的原图像中包含越多亮度高的像素，则该杂讯的产生量越多。图9中示出其例子。
图9(a)示出高亮度的像素较少的亮度分布的原图像时的再生像(虚拟图像)的例子。图9(b)示出高亮度的像素较多的亮度分布的原图像时的再生像(虚拟图像)的例子。
图9(a)的显示例1301表示使用亮度高的像素较少的原图像1303时的衍射图案1304以及再生像1305的例子。另外，图9(b)的显示例1302表示使用亮度高的像素较多的原 图像1306时的衍射图案1307以及再生像1308的例子。如再生像1305、1308所示，原图像中包含的亮度高的像素(在图9(a)、图9(b)的例子中是白像素)的比例越多，再生像中包含的杂讯越多，整体看起来发白。
在本实施方式中，将原图像的亮度分布用作为用于推定再生像中产生的杂讯的信息。因此，图像判定部603将判定的图像的亮度分布的数据通知给允许计算杂讯判定部605。
(步骤S704：周边状况判定)
在本步骤S704中，周边状况取得部604取得与周边的亮度有关的信息作为用户的周边状况。
在本实施方式中，显示装置1为图2所示的眼镜型，对用户显示图像通过透视显示进行，该透视显示重叠基于CGH的显示像和越过眼镜可看到的外界像进行显示。在进行该透视显示的情况下，周边的亮度越高，用户越不易看到利用CGH显示的图像的杂讯。例如，在图9的显示例1302中，对用户显示的再生像1308的杂讯较多，文字的背景部分等发白。但是，如果用户周边的亮度较高(例如白天的屋外等的明亮度)，背景的发白不易引起注意。
在本实施方式中，将与周边的亮度有关的信息用作为用于推定用户在多大程度上能够允许再生像中产生的杂讯的信息。因此，周边状况取得部604使用显示装置1所具备的亮度传感器13测定用户周边的亮度，并将其结果通知给允许计算杂讯判定部605。
在本实施方式中，亮度传感器13设置于前部112的中央部分(眼镜的眉间部分)(图2)。由此，不会损害显示装置1的设计性，而且能够测定用户的视线方向的亮度。但是，本发明并不限于此，亮度传感器13也可以设置在显示装置1的任意位置。另外，显示装置1可以具备多个亮度传感器。在此情况下，能够更为正确地判定用户的周边状况(周边的亮度)。
此外，在本实施方式中，周边状况取得部604利用周边亮度的信息作为用户的周边状况，但也可以利用其他信息。另外，周边状况取得部604也可以利用亮度传感器以外的部件来取得周边亮度。周边状况取得部604例如可以取得GPS或无线LAN的信息，根据其位置信息判定用户当前处于屋内还是屋外，基于该判定结果推定亮度。在此情况下，能够削减显示装置1需要具备的传感器的数量。
(步骤S705：允许计算杂讯判定)
在本步骤S705中，显示控制部606所包括的允许计算杂讯判定部605基于在步骤S703中取得的图像的亮度分布以及在步骤S704中取得的与用户的周边状况有关的信息，判定在以CGH方式显示再生像时能够允许的允许计算杂讯。在本实施方式中，所谓计算杂讯，如前所述，表示用空间调制元件103显示衍射图案时再生像中包含的杂讯。另外，在本实施 方式中，所谓允许计算杂讯，是表示用户能够允许的计算杂讯的量的指标。允许计算杂讯判定部605保存用于根据图像的亮度分布以及与用户周边状况有关的信息判定允许计算杂讯的允许计算杂讯判定表。
图10示出本实施方式中的允许计算杂讯判定表的例子。在图10的例子中，允许计算杂讯判定部605根据在步骤S703中取得的图像的亮度分布以及在步骤S704中取得的周边亮度的值，针对亮度分布以及周边亮度分别计算个别允许杂讯的值。
图10中的高亮度分布率表示图像中包含的像素的亮度值中，具有比一定阈值(例如显示白色与显示黑色时的亮度的中间值)高的亮度的像素的比例。作为上述阈值，在用8比特表示亮度的情况下，可以采用例如亮度“127”。在此情况下，亮度“127”相当于基准亮度的一例。另外，例如在图像为二值图像的情况下，表示白像素相对于图像整体的比例。在此情况下，亮度“0”相当于基准亮度的一例。
图10中的周边亮度值通过计算所取得的当前周边亮度的值相对于某恒定值(例如白天的最大亮度1000cd/m2)的比例来求出。例如，在步骤S704中取得的用户的周边亮度为100cd/m2的情况下，周边亮度值被计算为10％。并且，相对于周边状况的个别允许杂讯根据图10的表被判定为50。在图10中，周边亮度值50％相当于基准值的一例。
在本实施方式中，允许计算杂讯判定部605将判定的个别允许杂讯以及图10所示的最大允许杂讯的数值用于式(5)所示的计算式，由此判定允许计算杂讯。由允许计算杂讯判定部605判定的允许计算杂讯由显示控制部606使用。
允许计算杂讯＝(个别允许杂讯合计)/最大允许杂讯···(5)
此外，在本实施方式中，允许计算杂讯判定部605在允许计算杂讯的判定中利用图10所示的表形式的允许计算杂讯判定表，但也可以利用其他方法进行判定。允许计算杂讯判定部605例如可以将表示周边状况的信息作为变量，定义输出允许计算杂讯的函数，利用该函数进行允许计算杂讯的判定。在此情况下，允许计算杂讯判定部605能够更为详细地判定允许计算杂讯等。
(步骤S706：显示方法的决定)
在本步骤S706中，显示控制部606基于在步骤S702中判定的允许计算成本以及在步骤S705中判定的允许计算杂讯的值，决定对用户显示图像的显示方法。
在本实施方式中，显示控制部606在允许计算成本较低的情况下，进行衍射图案的削减。由此，抑制衍射图案生成所用的时间，防止帧速率的降低等。另外，显示控制部606在判断伴随衍射图案的削减的计算杂讯超过用户能够允许的计算杂讯的量的情况下，不进 行衍射图案的削减，进行帧速率的降低。
图11是表示本实施方式中显示控制部606判断衍射图案的削减以及帧速率的降低时的程序例的流程图。显示控制部606基于由允许计算成本判定部602求出的允许计算成本和由允许计算杂讯判定部605求出的允许计算杂讯，开始判定对用户的显示方法(步骤S1601)。
显示控制部606最初利用允许计算成本进行显示的判定(步骤S1602)。此处，如果允许计算成本的值为一定值(在图11的例子中是0.5)以上，则显示控制部606做出不需要削减衍射图案的判断(步骤S1603)。如果允许计算成本小于一定值，显示控制部606判定需要进行衍射图案的削减或者帧速率的降低，接着，进行利用允许计算杂讯的显示方法的判定(步骤S1604)。
此处，在允许计算杂讯的值为一定值(在图11的例子中是0.5)以上时，显示控制部606判断由衍射图案的削减产生的计算杂讯被用户允许，从而判定进行衍射图案的削减(步骤S1605)。另外，如果允许计算杂讯的值小于一定值，则显示控制部606不进行衍射图案的削减。在此情况下，由于衍射图案的生成有可能花费时间，所以显示控制部606判断降低对用户显示的影像的帧速率(步骤S1606)。显示控制部606根据图11所示的判定流程的执行结果，执行生成衍射图案的步骤S707。
此外，显示控制部606也可以利用图11所示的流程图以外的方法进行显示方法的判定。例如，可以将步骤S1602中的允许计算成本的阈值和步骤S1604中的允许计算杂讯的阈值设定为不同的值。在此情况下，显示控制部606能够进行重视允许计算成本地进行判定的处理等。
(步骤S707：衍射图案的生成)
在本步骤S707中，衍射图案生成部607基于步骤S706的判定结果，从表示对用户显示的原图像的原图像数据生成衍射图案。
在步骤S706中的判定结果为不进行衍射图案的削减的情况下，衍射图案生成部607如图5所示，从表示作为基础的图像的原图像数据生成与空间调制元件103的显示大小相对应的衍射图案。
另外，在进行衍射图案的削减的情况下，衍射图案生成部607如图6的例子所示，通过将比空间调制元件103的显示大小更小的大小(图5的衍射图案的一部分)作为衍射图案的大小，削减衍射图案的生成所需要的计算成本。
衍射图案生成部607将生成的衍射图案通知给显示控制部606。显示控制部606为了使衍射图案显示在空间调制元件103上，进行步骤S708的处理。
此外，衍射图案生成部607生成衍射图案的方法不必限定于特定方法，可以使用任意的计算方法。例如，衍射图案生成部607可以在对原图像数据加上相位分布数据后应用式(1)至(3)的计算式，由此生成衍射图案。利用该方法，能够生成具有立体感的虚像。而且，衍射图案生成部607还可以对在原图像数据上加上相位分布数据后得到的数据进行逆傅立叶变换，由此生成衍射图案。利用该方法，能够进行更高速的计算。
此外，还可以对根据式(1)至(3)的计算式(以后记为点填充法)或逆傅立叶变换的计算结果进一步进行计算处理。在此情况下，能够进行修正光学系统的像差等处理。
在基于式(1)至(3)所示的计算式计算衍射图案的情况下，假设衍射图案的分辨率为MX×MY，再生像的大小为NX×NY，则衍射图案的计算所需的计算成本的等级(order)为O(MX×MY×NX×NY)。因此，如果将衍射图案的大小在纵横方向上均减半，则能够将衍射图案所需的计算量抑制为1/4。
另外，在对式(1)至(3)表示的计算式进行近似，对原图像数据进行逆傅立叶变换以生成衍射图案的情况下，假设衍射图案的分辨率为N×N，则衍射图案的计算所需的计算成本的等级为O(NlogN×NlogN)。在此情况下，通过使衍射图案的大小减半，能够将计算成本抑制为1/4。
此外，关于衍射图案的削减，衍射图案生成部607也可以利用仅计算通常的衍射图案的中央部分的方法(例如图6所示的方法)以外的方法。
图12示出大小被削减的衍射图案的例子。图12的衍射图案1001是与通常的衍射图案相比，仅生成左右一半的例子。图12的衍射图案1002是仅生成通常的衍射图案的奇数列或者偶数列的像素作为衍射图案的例子。图12的衍射图案1003是仅生成通常的衍射图案的奇数行或者偶数行的像素作为衍射图案的例子。图12的衍射图案1004是与通常的衍射图案相比，仅生成上下一半的例子。
在图12中，衍射图案1003、1004由于左右方向(水平方向)的范围未被削减，所以能够维持左右方向的视角。因此，衍射图案1003、1004比衍射图案1001、1002更为理想。另外，衍射图案1003的计算区域是离散的，而衍射图案1004的计算区域为一个区域。因此，衍射图案1004比衍射图案1003更为理想。
如图6以及图12所示，与通常的衍射图案相比，生成的衍射图案的像素数被削减，尤其是在使用点填充法算法生成衍射图案时，能够有效地降低计算成本。
此外，在本实施方式中，显示控制部606从图像判定部603取得用于生成衍射图案的原图像数据，但也可以利用其他方法取得原图像数据。例如，显示控制部606可以从图像判定部603仅取得表示原图像数据的存储位置的信息，从网络上的服务器等取得原图像数据。在此情况下，由于显示装置1的内部不需要储存原图像数据，因此具有能够降低显示装置1的成本等效果。
(步骤S708：衍射图案的显示)
在本步骤S708中，显示控制部606将在步骤S707中生成的衍射图案显示于空间调制元件103。在本实施方式中，由于为左右眼分别准备空间调制元件103a、103，因此通过由各调制元件显示相同的衍射图案，能够对用户的双眼提示显示像。
此外，在本实施方式中，空间调制元件103通过在显示步骤S707计算的衍射图案的相位信息，进行再生像的显示。例如，基于式(1)至(3)的计算结果或基于逆傅立叶变换的计算结果，由于为复振幅数据，因此通过由空间调制元件103仅显示各像素的相位信息，能够作为空间调制元件相位型全息而起作用。
此外，在空间调制元件103只能显示一定相位的情况(例如为只能表现相位0和相位π这二个值的强介电性液晶的情况)下，通过对各像素的相位进行量化(例如，使值与相位0或相位π中的任一者相符)，能够进行再生像的显示。
在本实施方式1中，空间调制元件103相当于第一空间调制元件的一例，空间调制元件103a相当于第二空间调制元件的一例，CPU11相当于运算部的一例，允许计算成本判定部602相当于成本判定部的一例。
根据本实施方式1，通过执行上述步骤S701至S708的处理，能够根据显示装置1的状况、显示装置1的周边状况控制对用户显示的衍射图案。
图13(a)示出衍射图案的显示的变化例。图13(b)示出由图13(a)的变化产生的再生像的变化的例子。图13(a)的衍射图案列1101表示由空间调制元件103显示的衍射图案的变化。在显示衍射图案1101a、1101c时，由于显示装置的计算资源充裕，因此不进行衍射图案的削减，仅在计算资源不充裕时如衍射图案1101b所示进行大小的削减。
图13(b)的再生像列1102例示与衍射图案列1101对应的再生像。不进行衍射图案的削减时再生像1102a、1102c的杂讯较少，削减衍射图案时再生像1102b产生杂讯。通过进行图13所示的衍射图案的显示，能够防止对用户显示的再生像的帧速率降低。其结果是，能够抑制对用户显示的再生像的画质降低。
(实施方式1的变形例)
在上述实施方式1中，示出了显示控制部606在左右眼的空间调制元件103a、103双方显示相同的衍射图案的例子，但显示控制部606也可以对左右眼显示不同的衍射图案。在 此情况下，通过对左右眼显示视差图像，能够进行立体显示等。另外，显示控制部606可以根据用户左右眼的视力差，让衍射图案生成部607变更生成的衍射图案，调节再生像的显示位置。由此，用户能够更容易地看到再生像。
另外，在显示控制部606向左右眼显示不同的衍射图案的方式中，在削减衍射图案时，显示控制部606可以仅削减左右眼的其中之一的衍射图案的大小。
图14(a)、14(b)示出由左右空间调制元件103a、103显示的衍射图案的大小不同时的例子。图14(a)表示右眼用，图14(b)表示左眼用。图14(a)的衍射图案列1201是表示对用户的右眼显示的衍射图案，即由空间调制元件103显示的衍射图案的变化的例子，依次显示衍射图案1201a至1201c。另外，图14(b)的衍射图案列1202是表示对用户的左眼显示的衍射图案，即由空间调制元件103a显示的衍射图案的变化的例子，依次显示衍射图案1202a至1202c。
如图14(a)、14(b)所示，显示控制部606控制空间调制元件103、103a的衍射图案的显示，使在右眼和左眼不断显示的衍射图案的大小不同。通过进行这种显示，能够抑制生成两个衍射图案时的计算成本，并且对左右眼的其中之一显示杂讯较少的再生像。在图14(a)、14(b)所示的方式中，衍射图案1201a相当于第一衍射图案的一例，衍射图案1202a相当于第二衍射图案的一例。
另外，可以不像图14(a)、14(b)所示那样削减对左右眼显示的衍射图案的大小，而是显示控制部606仅对左右眼的其中之一显示衍射图案。图15中示出其例子。
图15(a)、15(b)示出由左右空间调制元件103a、103交替地显示衍射图案的例子。图15(a)表示右眼用，图15(b)表示左眼用。图15(a)的显示内容1701是表示对用户的右眼显示的显示内容、即空间调制元件103的显示内容的例子，依次显示衍射图案1701a、空白1701b、衍射图案1701c。图15(b)的显示内容1702是表示对用户的左眼显示的显示内容，即空间调制元件103a的显示内容的例子，依次显示空白1702a、衍射图案1702b、空白1702c。
在图15(a)、15(b)所示的方式中，显示控制部606使右眼用的空间调制元件103和左眼用的空间调制元件103a交替显示衍射图案。由此，能够将对左右眼显示的衍射图案整体的计算成本减半。在图15(a)、15(b)所示的方式中，衍射图案1701a、1701c相当于第一衍射图案的一例，衍射图案1702b相当于第二衍射图案的一例。
在上述实施方式1中，衍射图案的大小采用了图5的衍射图案802所示的通常大小和图6的衍射图案902所示的通常大小的一半这两种。但是，也可以根据前述的允许计算成本等 的值，更详细地变更衍射图案的大小。在此情况下，能够根据显示装置1的状况，进行计算杂讯更少的显示控制。
在上述实施方式1中，例示了对左右眼分别使用单一的空间调制元件103a、103的例子，但也可以对单只眼睛使用多个空间调制元件。在此情况下，能够对用户显示更高分辨率和更广视角的虚拟图像。
在上述实施方式1中，如图11所示重视衍射图案生成所需的计算成本而生成衍射图案，但也可以进行重视计算杂讯的控制。例如，在允许计算杂讯的值较低时，通过将某原图像在左右眼分割显示，能够降低产生的计算杂讯的量。图16中示出其例子。
图16示出将原图像1801分割为右眼用原图像1802和左眼用原图像1803的例子。在某原图像1801中亮度高的像素(在图16的例子中是白色部分的像素)较多时，衍射图案生成部607将原图像1801分割为右眼用原图像1802以及左眼用原图像1803。衍射图案生成部607从原图像1802生成第一衍射图案，显示控制部606将该第一衍射图案显示于右眼用的空间调制元件103。衍射图案生成部607从原图像1803生成第二衍射图案，显示控制部606将该第二衍射图案显示于左眼用的空间调制元件103a。由此，能够变更对用户显示的计算杂讯的量。在图16所示的方式中，原图像1801相当于原图像数据的一例，原图像1802相当于第一原图像数据的一例，原图像1803相当于第二原图像数据的一例。
另外，衍射图案生成部607在从原图像数据生成衍射图案时，一般而言，通过生成随机的相位分布数据，并将生成的相位分布数据与原图像数据进行合并(重叠)，从而生成相位重叠图像数据，从该相位重叠图像数据生成衍射图案(利用点填充法以及傅立叶变换的方法)。此时，在生成由左右眼的空间调制元件103a、103显示的衍射图案时可以使用不同的相位分布数据。根据该方式，能够降低用户所感觉的杂讯、例如利用激光作为光源101的输出光而造成的散斑杂讯。此外，相位分布数据不是真正随机的，可以是实质上随机。
在上述实施方式1中，示出了进行考虑允许计算成本和允许计算杂讯的衍射图案显示控制的例子，但也可以进行仅基于其中之一的控制。在此情况下，能够简化控制部105的CPU11的功能块结构，降低成本等。另外，由于能够削减条件判定的次数，因此能够进行更快速的衍射图案的计算。
在上述实施方式1中，设备状况取得部601取得电池106的余量、CPU11的利用率作为设备状况，但也可以取得其他信息。设备状况取得部601例如可以取得存储器12的利用率。并且，允许计算成本判定部602可以基于由设备状况取得部601取得的存储器12的利用率， 求出个别允许成本。在该方式中，存储器12相当于存储部的一例。根据该方式，能够更详细地求出允许计算成本。
在上述实施方式1中，示出了图像判定部603作为控制部105中包含的CPU11的功能的结构，但图像判定部603也可以与控制部105分开。例如，可以采用控制部105包含于显示装置1的主体，图像判定部603包含于与显示装置1进行无线通信的移动终端的结构。在此情况下，能够使显示装置1更加轻量，提高用户配戴显示装置1时的舒适性等。
在上述实施方式1中，图像判定部603使用亮度分布的数据作为用于推定计算杂讯的信息，但也可以使用其他信息。例如，图像判定部603可以仅求出黑色像素以外的像素数，并将其通知给允许计算杂讯判定部605。例如在以8比特用信号电平“0”表示黑色像素的情况下，黑色像素以外的像素数可以采用信号电平为“1”至“255”的像素数。在该方式中，信号电平“0”相当于基准亮度的一例。根据该方式，能够削减图像判定部603处理的信息量等。
(实施方式2)
在上述实施方式1中，示出了控制部105容纳于显示装置1内部的例子，但也可以根据需要，将控制部105的CPU11的功能中的一部分功能例如衍射图案生成部607配置在外部的终端内。
图17是示意性地表示实施方式2的显示装置1a的结构的图。图18是图17所示的主体部2001的功能框图。图19示出实施方式2中的允许计算成本判定表的例子。此外，对与图1、图2所示的实施方式1相同的要素标注相同的符号。另外，图17中省略左眼用的结构的图示。以下，以与实施方式1的不同点为中心说明实施方式2。
如图17所示，显示装置1a包括主体部2001和移动终端2002。主体部2001具备控制部105b，取代实施方式1的显示装置1中的控制部105。主体部2001的其他结构与图1、图2所示的实施方式1的显示装置1相同。
主体部2001的控制部105b具备CPU11a，取代图1、图2所示的显示装置1中的CPU11，并具备存储器12a取代存储器12，还新具备通信部14。CPU11a包括设备状况取得部601a、图像判定部603、周边状况取得部604以及显示控制部606a作为功能模块，显示控制部606a包括允许计算成本判定部602a和允许计算杂讯判定部605。存储器12a中保存有程序。另外，存储器12a还暂时保存数据等。CPU11a通过执行存储器12a中保存的程序，作为上述各功能模块而动作。
移动终端2002包括用于进行CGH方式的显示控制的衍射图案生成部607和进行与主 体部2001的通信的通信部2003。衍射图案生成部607与上述实施方式1同样生成衍射图案。通信部2003将由衍射图案生成部607生成的衍射图案发送给主体部2001。
主体部2001的通信部14接收从移动终端2002的通信部2003发送的衍射图案。通信部14将接收到的衍射图案通知给显示控制部606a。
CPU11a的设备状况取得部601a具有与实施方式1的设备状况取得部601相同的功能。设备状况取得部601a还取得通信部14的通信频带(communication band)的信息。允许计算成本判定部602a在本实施方式2中保存图19所示的允许计算成本判定表。
在实施方式2中，从移动终端2002的通信部2003可发送至通信部14的衍射图案的大小根据通信部14的通信频带而增减。因此，允许计算成本判定部602a利用图19所示的允许计算成本判定表，根据通信部14的通信频带的值判定允许计算成本。显示控制部606a在通信速度降低的情况下，通过通信部14指示衍射图案生成部607削减要生成的衍射图案的大小。
衍射图案生成部607按照来自显示控制部606a的指示，生成削减了大小的衍射图案。移动终端2002的通信部2003将由衍射图案生成部607生成的、削减了大小的衍射图案向通信部14发送。显示控制部606a让空间调制元件103显示由通信部14接收到的、削减了大小的衍射图案。其结果是，即使在通信速度降低的情况下，也能够不降低帧速率地在空间调制元件103进行衍射图案的显示。在本实施方式2中，允许计算成本判定部602a相当于成本判定部的一例。
根据本实施方式2，能够削减眼镜型的主体部2001所需的部件数，从而能够削减作为电池106所需的容量。其结果是，能够实现更轻量、容易配戴的眼镜型的主体部2001。
在上述实施方式2中，仅将上述实施方式1的CPU11中的衍射图案生成部607的功能模块设置于移动终端2002，但本发明不限于此。除了衍射图案生成部607以外，还可以将CPU11a的其他功能模块也设置于移动终端2002。由此，能够使主体部2001更加轻量，从而提高用户配戴主体部2001时的舒适性等。不过，由于周边状况取得部604具有取得主体部2001的周边状况的功能，因此最好包含在主体部2001内。
在上述实施方式2中，在能够与主体部2001进行无线通信的移动终端2002中生成衍射图案，但本发明不限于此。例如，也可以利用能够与主体部2001进行无线通信的网络上的服务器进行衍射图案生成。在该方式中，也与上述实施方式2相同，能够削减主体部2001所需的计算资源，进行成本削减和轻量化。
(实施方式3)
在本实施方式3中，说明从一张原图像生成多个衍射图案，由此抑制再生像的杂讯时的例子。此外，本实施方式3的头部配戴型的显示装置(HMD)的结构与图1、图2所示的实施方式1相同，因此省略关于显示装置的结构的详细说明，在必要的情况下参照图1。
在上述实施方式1的CGH的显示中，衍射图案生成部607从原图像生成衍射图案，显示控制部606让空间调制元件103显示生成的衍射图案，通过由来自光源101的光对衍射图案进行照明，形成再生像。在实施方式1中，由于利用激光光源作为光源101，因此在再生像中产生称为散斑的杂讯。为了防止这种情况，在本实施方式3中，从一张原图像生成两个以上衍射图案。图20示出其例子。
图20是说明从原图像生成多个衍射图案的本发明的实施方式3的图。在图20中，示出原图像2101、2102作为对用户显示的图像而被依次显示的例子。在CGH方式中，为了对用户显示图像，从原图像生成衍射图案。在本实施方式3中，衍射图案生成部607从一张原图像生成多个衍射图案。在本说明书中，以后，将从一张原图像生成的衍射图案也称为子帧，将该衍射图案的集合称为子帧序列。
在图20的例子中，从原图像2101生成包含多个衍射图案(子帧)的子帧序列2103，从原图像2102生成包含多个衍射图案(子帧)的子帧序列2104。显示控制部606通过让空间调制元件103显示子帧序列2103、2104，能够对用户显示原图像2101、2102。
此时，衍射图案生成部607以产生不同的散斑图案的方式生成各衍射图案作为子帧序列2103、2104内的衍射图案。由此，能够使散斑杂讯平均化，从而抑制用户的眼睛感知的散斑杂讯。
衍射图案生成部607以产生不同的散斑图案的方式生成各衍射图案(子帧)的方法不必限定于特定方法，可以使用任意方法。例如，衍射图案生成部607可以在生成衍射图案时，在各子帧中对原图像的各像素提供不同的相位分布数据。在该方式中，由于各子帧产生不同的散斑图案，因此在快速切换子帧的显示时，能够进行散斑杂讯的抑制。在该方式中，衍射图案生成部607对每个子帧进行衍射图案生成的计算。
另外，可以生成大小比空间调制元件103的大小更大的基本衍射图案，各子帧从基本衍射图案的不同区域截取。图21示出其例子。
图21(a)示出从原图像生成的基本衍射图案2201的大小。图21(b)示出由空间调制元件103显示的衍射图案(子帧)2202的大小。如图21(a)所示，基本衍射图案2201的像素数为N×N。如图21(b)所示，子帧2202的像素数为X×Y。此处，X＜N，并且Y＜N。
一般而言，在用快速算法(快速傅立叶变换：FFT)进行傅立叶变换的情况下，N的值限于2乘幂。但是，空间调制元件103的分辨率不是2乘幂的情况较多。例如，SVGA为(800×600)。因此，衍射图案生成部607将原图像调节为2乘幂的大小，对各像素赋予随机的相位分布数据，然后进行逆傅立叶变换，生成基本衍射图案。由此，衍射图案生成部607能够利用FFT快速生成衍射图案。
另外，设定X＜N，并且Y＜N，使基本衍射图案2201的大小比空间调制元件103的大小大。因此，由空间调制元件103显示的子帧2202能够通过截取基本衍射图案2201的一部分(例如图21(a)的虚线区域2203)来生成。因此，衍射图案生成部607能够通过截取基本衍射图案2201的不同区域来生成与某原图像对应的子帧序列的各子帧。由此，能够使各子帧为不同的衍射图案，能够在各子帧中产生不同的杂讯图案。
在该方式中，对原图像仅进行一次逆傅立叶变换，就能够生成多个子帧。因此，能够抑制子帧序列的生成所需的计算量。
此外，在上述实施方式3中，显示控制部606可以根据显示装置能够允许的计算成本，变更生成的子帧的数量。
另外，在上述的实施方式3中，在如用图21(a)、图21(b)所说明的那样利用从基本衍射图案中截取子帧序列的方法的情况下，衍射图案生成部607可以对截取的子帧进一步施加计算处理。例如，衍射图案生成部607可以加上用于修正虚像(虚拟图像)的显示位置的球面波图案。另外，例如，衍射图案生成部607可以附加用于修正光学系统像差的相位分布数据。根据该方式，能够在抑制用于生成子帧的计算量的同时提高所显示的虚拟图像的画质。
此外，上述各实施方式所示的显示装置1等的各部分功能的一部分可以通过与显示装置1等的主体不同的装置来实现。另外，显示装置1等可以搭载上述各实施方式中未示出的功能。如上述实施方式2所说明的那样，可以由显示装置1等的主体和与显示装置1等主体不同的移动终端分担功能。另外，也可以由显示装置1等和网络服务器分担功能。
另外，在上述实施方式1中，衍射图案的计算由显示装置1的控制部105进行，在上述实施方式2中，显示装置1a的主体部2001取得由作为外部装置的移动终端2002求出的衍射图案。但是，并不限于此，也可以由外部装置进行衍射图案计算的一部分，由显示装置1等进行计算的剩余部分。
另外，在上述各实施方式中，也可以将光源101设置于外部装置，用光纤传送从光源101输出的光。另外，可以将电池106设置于外部装置，将电源线连接于显示装置1等。另 外，显示装置1等也可以具备照相机，角速度、温度、GPS等各种传感器，开关等输入设备，扬声器等输出设备作为其他功能。
此外，在本说明书中，所谓衍射图案的大小，可以是由空间调制元件103显示衍射图案时的分辨率、衍射图案的文件大小、显示干涉条纹的区域在衍射图案整体中的比例的其中之一，也可以是它们的组合。
此外，迄今为止说明的实施方式为一例，能够在不脱离本发明主旨的范围内采用各种方式。
在上述具体的实施方式中主要包括具有以下结构的发明。
本发明所涉及的显示装置包括：光源，输出激光；照明光学系统，射出所述激光的照明光；衍射图案生成部，从原图像数据生成衍射图案；空间调制元件，通过显示所述衍射图案衍射所述照明光；以及显示控制部，进行所述空间调制元件显示的衍射图案显示时机的变更以及所述衍射图案生成部生成的衍射图案大小的变更中的至少其中之一变更。
根据本结构，光源输出激光。照明光学系统射出激光的照明光。衍射图案生成部从原图像数据生成衍射图案。空间调制元件通过显示衍射图案衍射照明光。显示控制部进行空间调制元件显示的衍射图案的显示时机的变更以及衍射图案生成部生成的衍射图案的大小的变更中的至少其中之一变更。例如，若变更右眼用和左眼用衍射图案的显示时机以进行交替显示，则能够减少衍射图案的生成次数，因此能够减少衍射图案的计算时间。另外，例如若减小衍射图案的大小，则能够减少衍射图案的计算时间。其结果是，能够适宜地生成衍射图案，因此能够抑制使用者看到的图像的画质降低。
另外，在上述显示装置中，较为理想的是，所述空间调制元件具备：对使用者的右眼显示第一衍射图案的第一空间调制元件；以及对所述使用者的左眼显示第二衍射图案的第二空间调制元件，所述衍射图案生成部生成所述第一衍射图案以及所述第二衍射图案，使所述第一衍射图案与所述第二衍射图案不同。
根据本结构，第一空间调制元件对使用者的右眼显示第一衍射图案。第二空间调制元件对使用者的左眼显示第二衍射图案。衍射图案生成部生成第一衍射图案以及第二衍射图案，使第一衍射图案与第二衍射图案不同。因此，使用者用右眼和左眼看到基于从相同的原图像数据生成的不同的衍射图案的图像。因此，例如通过进行第一衍射图案以及第二衍射图案的生成以显示视差图像，能够进行使用户身临其境的显示。
另外，在上述显示装置中，较为理想的是，所述衍射图案生成部生成随机的相位分布数据，从将生成的所述相位分布数据重叠于所述原图像数据的相位重叠图像数据生成所述 衍射图案，变更在所述第一衍射图案的生成和所述第二衍射图案的生成中所使用的相位分布数据。
根据本结构，衍射图案生成部生成随机的相位分布数据。衍射图案生成部从将生成的相位分布数据重叠于原图像数据重叠的相位重叠图像数据生成衍射图案。衍射图案生成部变更在第一衍射图案的生成和第二衍射图案的生成中所使用的相位分布数据。因此，由于右眼用和左眼用的相位分布数据不同，所以能够减少因利用激光而产生的散斑杂讯的影响。
另外，在上述显示装置中，较为理想的是，所述衍射图案生成部生成大小互不相同的所述第一衍射图案以及所述第二衍射图案。
根据本结构，衍射图案生成部生成大小互不相同的第一衍射图案以及第二衍射图案。因此，能够减少第一衍射图案和第二衍射图案中大小较小的衍射图案的计算量。另外，通过第一衍射图案和第二衍射图案中大小较大的衍射图案，能够抑制由较小的衍射图案产生的画质降低。
另外，在上述显示装置中，较为理想的是，所述衍射图案生成部将所述原图像数据分割为右眼用的第一原图像数据和左眼用的第二原图像数据，从所述第一原图像数据生成所述第一衍射图案，并从所述第二原图像数据生成所述第二衍射图案。
根据本结构，衍射图案生成部将原图像数据分割为右眼用的第一原图像数据以及左眼用的第二原图像数据。衍射图案生成部从第一原图像数据生成第一衍射图案。衍射图案生成部从第二原图像数据生成第二衍射图案。因此，能够进一步减少衍射图案的计算所需的计算量。
另外，在上述显示装置中，较为理想的是，所述显示控制部使基于所述第一空间调制元件的所述第一衍射图案的显示和基于所述第二空间调制元件的所述第二衍射图案的显示交替进行。
根据本结构，显示控制部使基于第一空间调制元件的第一衍射图案的显示和基于第二空间调制元件的第二衍射图案的显示交替进行。因此，不需要同时计算右眼用的第一衍射图案和左眼用的第二衍射图案，因此能够减少衍射图案的计算量。
另外，在上述显示装置中，较为理想的是还包括：设备状况取得部，取得与用于提供电源的电池的余量有关的信息、与用于进行包含所述衍射图案生成部生成衍射图案的运算的运算部的利用率有关的信息、与用于存储数据的存储部的利用率有关的信息、以及与用于与外部装置进行通信的通信部的通信频带有关的信息中的至少其中之一信息，所述显示 控制部根据由所述设备状况取得部取得的信息，变更所述衍射图案生成部生成的衍射图案的大小。
根据本结构，设备状况取得部取得与用于供应电源的电池的余量有关的信息、与用于进行包含衍射图案生成部生成衍射图案的运算的运算部的利用率有关的信息、与用于存储数据的存储部的利用率有关的信息、以及与用于与外部装置进行通信的通信部的通信频带有关的信息中的至少其中之一信息。显示控制部根据由设备状况取得部取得的信息，变更衍射图案生成部生成的衍射图案的大小。因此，能够考虑显示装置的状况，调节衍射图案的生成所需的计算成本。
另外，在上述显示装置中，较为理想的是，所述显示控制部具备基于由所述设备状况取得部取得的信息，判定表示所述衍射图案生成部生成衍射图案所能够利用的计算资源的允许计算成本的成本判定部，所述显示控制部在所述允许计算成本的值越小时使所述衍射图案的大小越小。
根据本结构，显示控制部所具备的成本判定部基于由取得部取得的信息，判定表示衍射图案生成部生成衍射图案所能够利用的计算资源的允许计算成本。显示控制部在允许计算成本的值越小时使衍射图案的大小越小。因此，能够在显示装置的计算资源剩余越少时使衍射图案的大小越小，以抑制对显示装置的负荷。
另外，在上述显示装置中，较为理想的是还包括：图像判定部，基于所述原图像数据，判定表示所述原图像数据的各像素亮度的亮度分布信息、以及所述原图像数据的各像素中亮度超过指定的基准亮度的像素的数量信息中的至少其中之一信息，所述显示控制部根据由所述图像判定部判定的信息，变更所述衍射图案生成部生成的衍射图案的大小。
根据本结构，图像判定部基于原图像数据，判定表示原图像数据的各像素亮度的亮度分布信息、以及原图像数据的各像素中亮度超过指定的基准亮度的像素的数量信息中的至少其中之一信息。显示控制部根据由图像判定部判定的信息，变更衍射图案生成部生成的衍射图案的大小。原图像数据中高亮度的像素越多则产生杂讯越多。因此，能够考虑由原图像数据产生的杂讯，变更衍射图案的大小。
另外，在上述显示装置中，较为理想的是，所述显示控制部在所述原图像数据中亮度超过所述基准亮度的像素越多时，使所述衍射图案生成部生成的衍射图案的大小越大。
根据本结构，显示控制部在原图像数据中亮度超过基准亮度的像素越多时，使衍射图案生成部生成的衍射图案的大小越大。因此，能够抑制杂讯的产生。
另外，在上述显示装置中，较为理想的是还包括：取得表示所述显示装置周边的亮度 的信息的周边状况取得部，所述显示控制部在表示所述亮度的信息示出所述显示装置周边的亮度为指定的基准值以上的情况下，减小所述衍射图案生成部生成的衍射图案的大小。
根据本结构，周边状况取得部取得表示显示装置周边的亮度的信息。显示控制部在表示亮度的信息示出显示装置周边的亮度为指定的基准值以上的情况下，减小衍射图案生成部生成的衍射图案的大小。在显示装置周边的亮度较高的情况下，即使产生杂讯也不醒目。因此，能够在杂讯的产生不醒目的情况下，抑制衍射图案的生成所需的计算成本。
另外，在上述显示装置中，较为理想的是，所述衍射图案生成部从所述原图像数据生成具有互不相同的相位分布的多个衍射图案，所述显示控制部让所述空间调制元件依次显示所述多个衍射图案作为所述空间调制元件显示的所述衍射图案。
根据本结构，衍射图案生成部从原图像数据生成具有互不相同的相位分布的多个衍射图案。显示控制部让空间调制元件依次显示多个衍射图案作为空间调制元件显示的衍射图案。因此，依次显示的多个衍射图案的相位分布互不相同，因此由于利用激光而产生的散斑图案不同。其结果是，能够减轻散斑杂讯的影响。
另外，在上述显示装置中，较为理想的是，所述衍射图案生成部：从所述原图像数据生成具有比所述空间调制元件的像素数多的像素数的基本衍射图案，并通过从所述基本衍射图案分别截取大小与所述空间调制元件的像素数对应且至少一部分互不相同的区域，生成所述多个衍射图案。
根据本结构，衍射图案生成部从原图像数据生成具有比空间调制元件的像素数多的像素数的基本衍射图案。衍射图案生成部通过从基本衍射图案分别截取大小与空间调制元件的像素数对应且至少一部分互不相同的区域，生成多个衍射图案。因此，作为衍射图案的计算，仅进行基本衍射图案的计算，就能够生成多个衍射图案。因此，能够快速地生成减轻了散斑杂讯的影响的衍射图案。
产业上的可利用性
本发明所涉及的显示装置作为在眼球附近具有通过显示衍射图案衍射激光照明光的空间调制元件，使来自空间调制元件的衍射光到达眼球设想位置的HMD等显示装置是有用的。另外，还能够应用于显示系统、显示方法、显示装置设计方法等用途。

Claims (8)

1.一种显示装置，其特征在于包括：
光源，输出激光；
照明光学系统，射出将所述激光的波面形状或强度分布变更后的照明光；
衍射图案生成部，从原图像数据生成衍射图案；
空间调制元件，通过显示所述衍射图案衍射所述照明光；
显示控制部，进行所述衍射图案生成部生成的衍射图案的大小的变更；以及
设备状况取得部，取得与用于提供电源的电池的余量有关的信息、与用于进行包含所述衍射图案生成部生成衍射图案的运算的运算部的利用率有关的信息、与用于存储数据的存储部的利用率有关的信息、以及与用于与外部装置进行通信的通信部的通信频带有关的信息的至少其中之一信息，
所述显示控制部，具备基于由所述设备状况取得部取得的信息，判定表示所述衍射图案生成部生成衍射图案时能够利用的计算资源的允许计算成本的成本判定部，
所述显示控制部，在所述允许计算成本的值越小时使所述衍射图案的大小越小。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于：
所述空间调制元件，具备对使用者的右眼显示第一衍射图案的第一空间调制元件，以及对所述使用者的左眼显示第二衍射图案的第二空间调制元件，
所述衍射图案生成部，进行所述第一衍射图案和所述第二衍射图案的生成，使所述第一衍射图案与所述第二衍射图案相互不同。
3.根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于：所述衍射图案生成部，生成随机的相位分布数据，从将生成的所述相位分布数据重叠于所述原图像数据的相位重叠图像数据生成所述衍射图案，变更在所述第一衍射图案的生成和所述第二衍射图案的生成中所使用的相位分布数据。
4.根据权利要求2或3所述的显示装置，其特征在于：所述衍射图案生成部，生成大小互不相同的所述第一衍射图案以及所述第二衍射图案。
5.根据权利要求2或3所述的显示装置，其特征在于：所述衍射图案生成部，将所述原图像数据分割为右眼用的第一原图像数据和左眼用的第二原图像数据，从所述第一原图像数据生成所述第一衍射图案，并从所述第二原图像数据生成所述第二衍射图案。
6.根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于：所述显示控制部，在由所述成本判定部判定过的所述允许计算成本的值小于一定值的情况下，使基于所述第一空间调制元件的所述第一衍射图案的显示和基于所述第二空间调制元件的所述第二衍射图案的显示交替进行。
7.一种显示装置，其特征在于包括：
光源，输出激光；
照明光学系统，射出将所述激光的波面形状或强度分布变更后的照明光；
衍射图案生成部，从原图像数据生成衍射图案；
空间调制元件，通过显示所述衍射图案衍射所述照明光；
图像判定部，基于所述原图像数据，判定表示所述原图像数据的各像素亮度的亮度分布信息、以及所述原图像数据的各像素中亮度超过指定的基准亮度的像素的数量信息的至少其中之一信息；以及
显示控制部，根据由所述图像判定部判定过的信息，在所述原图像数据中亮度超过所述基准亮度的像素越多时，使所述衍射图案生成部生成的衍射图案的大小越大。
8.一种显示装置，其特征在于包括：
光源，输出激光；
照明光学系统，射出将所述激光的波面形状或强度分布变更后的照明光；
衍射图案生成部，从原图像数据生成衍射图案；
空间调制元件，通过显示所述衍射图案衍射所述照明光；
周边状况取得部，取得表示所述显示装置周边的亮度的信息；以及
显示控制部，在表示所述亮度的信息示出所述显示装置周边的亮度为指定的基准值以上的情况下，减小所述衍射图案生成部生成的衍射图案的大小。
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