图像显示装置的制作方法

专利名称：图像显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种利用衍射光栅图案(diffraction grating pattern)使相干光衍射来显示图像的图像显示装置。
背景技术：
作为利用衍射光栅图案使相干光衍射来显示图像的图像显示装置，例如有利用计算机全息(Computer Generated Hologram、以下称为“CGH”)的图像显不装置。在这种图像显示装置中，将基于与要显示的目标显示图像相对应的输入图像用计算机计算出的光栅图案显示在相位调制型的液晶面板等，通过向该液晶面板照射激光并使其衍射，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。其结果，CGH方式具有可以在液晶面板的前方或后方的位置显示三维立体图像的特征。例如，作为用CGH方式显示三维立体图像的图像显示装置有三维场景的全息再构成用装置(参照专利文献I)。另外，也有虽然不是CGH方式，但通过衍射光栅图案将三维立体图像显示给用户的图像显示装置(参照专利文献2)。在利用上述CGH方式的图像显示装置中，作为能感受到自然的立体感的立体图像显示方法已经研究了很多，但由于像素间距小、需要像素数较多的空间调制元件或激光光源等原因，尚未达到普及。然而，近年来，随着投影用液晶面板的高像素化、可视域半导体激光器的大输出化的实现，利用CGH方式的图像显示装置逐渐接近实用化。如上所述，利用CGH方式的传统的图像显不装置向将衍射光栅图案叠加于输入图像的各像素进行显示的空间调制元件照射激光，通过被显示的衍射光栅图案衍射的激光来显示图像。在此，当显示亮度大的像素大量存在的输入图像时，由于大量的衍射光栅图案被叠加，因此各自的衍射光栅图案变得不清楚。其结果，朝向显示的像素的衍射光减少，像素以比应显示的亮度暗的亮度显示。反过来，当显示亮度大的像素只少量存在的输入图像时，由于衍射光栅图案被叠加的程度变小，各自的像素的衍射光栅图案变得清晰。其结果，朝向显示的像素的衍射光增多，像素以比应显示的亮度亮的亮度显示。换一种观点，照射空间调制元件的激光的衍射效率不会因输入图像而发生很大变化，虚拟图像整体的亮度的总和不会有很大变化。因此，当输入图像中亮度大的像素大量存在时，激光被分配给多个像素，虚拟图像的像素以低亮度显示。另一方面，当输入图像中亮度大的像素只有少量存在时，激光被集中到少量的像素，虚拟图像的像素以更大的亮度显示。这样，在通过计算机全息显示图像时，衍射效率几乎恒定，因此在输入图像中明亮的像素较少时亮度变得比应显示的亮度大，反过来在明亮的像素较多时亮度变得比应显示的亮度小。 而且，虽然可以通过利用红色、绿色及蓝色三种激光光源将各自的色彩的图像叠加并输出来进行全彩色图像的显示，但在进行全彩色图像显示时，如果如上所述各色彩的输入图像中的亮度大的像素的数量发生变化时，会产生虚拟图像的色彩偏离。
这样，在利用CGH方式的传统的图像显示装置中，存在以下问题，当进行动画显示时，由于输入图像中亮度大的像素的数量会变化，因此根据场景的不同亮度或显示色彩会发生变化，同样，在显示文字等信息图像时，由于根据文字数的多少输入图像中亮度大的像素的数量会变化，因此亮度或显示色彩也会变化等。专利文献1:日本专利公表公报特表2008-541145号。专利文献2:日本专利公开公报特开平6-202575号。

发明内容
本发明的目的在于提供一种图像显示装置，可以不受输入图像中亮度大的像素的数量的变动的影响以所期望的亮度显示虚拟图像。本发明的一方面所涉及的图像显示装置包括:射出相干光的光源；通过显示与输入图像相对应的衍射光栅图案衍射所述相干光，利用被衍射的光显示虚拟图像的空间调制元件；计算表示所述输入图像的全部像素的亮度的总和的总亮度，当所述总亮度减少时，控制所述光源和所述空间调制元件的至少其中之一，以低于直接利用所述输入图像显示的基准虚拟图像的亮度显示所述虚拟图像的控制部。上述的图像显示装置可以不受输入图像中亮度大的像素的数量的变动的影响，以所期望的亮度显示虚拟图像。


图1是表示本发明实施例1的图像显示装置的结构的概略图。图2是表不向半导体激光器的注入电流和光输出的关系的不意图。图3是表不光输出为最大`时的光输出和向半导体激光器的注入电流的时间波形以及向半导体激光器的注入电流和光输出的关系的示意图。图4是表不光输出为最大输出的1/5时的光输出和向半导体激光器的注入电流的时间波形以及向半导体激光器的注入电流和光输出的关系的示意图。图5是表示本发明实施例1的其它的图像显示装置结构的概略图。图6是表示本发明实施例2的图像显示装置结构的概略图。图7是表示输入到图6所示的控制电路的文字数较少的输入图像的一个例子的示意图。图8是表示输入到图6所示的控制电路的文字数较多的输入图像的一个例子的示意图。图9是表示文字信息图像的字体尺寸变大时的输入图像的一个例子的示意图。图10是表示本发明实施例2的图像显示装置的其它结构的概略图。图11是表示将外框图案附加于图7所示的输入图像的输入图像的一个例子的示意图。图12是表示文字数较少时作为控制用图案附加了文字列图像的输入图像的一个例子的示意图。图13是表示文字数较多时作为控制用图案附加了文字列图像的输入图像的一个例子的示意图。
图14是表示文字数较少时作为控制用图案附加了均一图案的输入图像的一个例子的示意图。图15是表示文字数少时作为控制用图案附加了分布图案的输入图像的一个例子的示意图。图16是表示本发明实施例3的图像显示装置结构的概略图。图17是表示本发明实施例3的图像显示装置的其它结构的概略图。
具体实施例方式以下，参照附图对本发明的各实施例进行说明。(实施例1)图1是表示本发明实施例1的图像显示装置结构的概略图。图1所示的图像显示装置包括光源101、照明光学系统102、空间调制元件103及控制电路105。在本实施例中，作为利用衍射光栅图案(diffraction grating pattern)使相干光衍射来显示图像的方式，例如，采用计算机全息(CGH)方式，向观察者104显示作为虚拟图像的目标显示图像201。光源101为输出作为相干光的一个例子的激光的激光光源。例如，可以使用输出绿色波长的激光的半导体激光器(激光二极管)作为光源101。另外，相干光的波长并不仅限于上述例子，也可以用其它的颜色，或用白色进行黑白显示。照明光学系统102通过变更来自光源101的激光的波面形状或强度分布，将来自光源101的相干光转换为照明光，向空间调制元件103射出该照明光。例如，作为照明光学系统102，可以使用将扩散光的激光转换为汇聚光的凸透镜。另外，变更照明光的波面形状的照明光学系统可以是透 镜(lens)，也可以是镜(miiror)，还可以是象液晶透镜那样能够动态变更波面形状的元件。而且，照明光学系统也可以包括变更强度分布的光学系统。另外，照明光学系统本身也可以省略，此时，在光源101和空间调制元件103之间不配置任何光学元件，直接利用该空间。此时，来自光源101的激光变成以光源为中心的球面波，如果考虑该波面的曲率，则可以计算在空间调制元件103显示的衍射光栅图案。在这种结构中，由于没有光学元件，因此不易产生基于像差或反射光的杂散光等，具有能够获得清晰的图像的优点。在此，作为输入信号的图像数据，输入图像(输入图像数据)IS被从装置的外部输入到控制电路105。输入图像IS具有构成输入图像的全部像素的亮度数据或能够计算亮度的数据。另外，在本实施例中，以输入图像IS从装置的外部，例如指定的图像输出设备或经由网络的其它的设备等输入为例进行说明，但是，并不仅限于该例，也可以是在图像显示装置内部生成输入图像等各种各样的变更。空间调制元件103通过显示与输入图像IS相对应的衍射光栅图案，使来自照明光学系统102的照明光衍射。例如，可以使用相位调制型的反射型液晶面板作为空间调制元件103。而且，空间调制元件如果通过显示衍射光栅图案能衍射照明光，则可以使用其它的显示元件，而且，也可以使用透过型的空间调制元件。透过型的空间调制元件与反射型相比不容易产生因元件的弯曲或制造误差引起的像差，具有可以显示稳定的图像的优点。控制电路105包括衍射光栅图案生成部106、光输出控制部107以及总亮度计算部108。输入图像IS被输入到衍射光栅图案生成部106和总亮度计算部108。衍射光栅图案生成部106将与输入图像IS相对应的衍射光栅图案显示在空间调制元件103。空间调制元件103被来自照明光学系统102的照明光照射，通过衍射光栅图案衍射照明光。目标显示图像201通过衍射的光而被显示，虚拟图像被观察者104视觉认知。总亮度计算部108将输入图像IS的全部像素的亮度的总和(总亮度)以帧为单位进行计算并输出到光输出控制部107。光输出控制部107根据输入图像IS的全部像素的亮度的总和驱动光源101，控制光源101的光输出。具体而言，光输出控制部107控制光源101，以便作为总亮度计算部108的计算结果，高亮度的像素越多总亮度越大，使光源101的输出越增大，高亮度的像素越少总亮度越小，使光源101的输出越减小。其结果，可以使光源101的激光的输出与总亮度计算部108计算出的总亮度成比例。例如，当使用半导体激光器作为光源101时，通过控制向半导体激光器的注入电流，能够控制激光的输出。图2是表不向半导体激光器的注入电流与激光的输出(光输出)之间的关系的示意图。图中的It是半导体激光器的阈值电流。如图2所示,在从动作点Oa到动作点Ob之间,光输出与注入电流值成比例，因此，光输出控制部107通过对光源101设定从动作点Oa到动作点Ob之间的注入电流值，可以根据由总亮度计算部108计算出的总亮度设定从最大的光输出到其1/10之间的任意的光输出。另外，虽然没有图示，但通过将半导体激光器的光输出分支，用受光元件监控光输出进行反馈控制，可以实现更精密的光输出的控制。另外，光源101的激光输出的控制方法，并不仅限于上述例子，可以有各种变化。例如，光输出控制部107可以控制光源101的输出，以便作为总亮度计算部108的计算结果总亮度减少时，以低于直接利用输入图像显示的基准虚拟图像的亮度显示虚拟图像。而且，光输出控制部107可以·控制光源101的输出，以便当作为总亮度计算部108的计算结果总亮度增加时，以高于直接利用输入图像显示的基准虚拟图像的亮度显示虚拟图像。如上所述，当总亮度在指定的阈值以下时可以使激光的输出降低，当总亮度在指定的阈值以上时可以使激光的输出增加。这样，通过进行使总亮度和激光的输出不成比例的控制，能够用比较小的发光光量控制范围来应对目标显示图像的总亮度的更大的变化。另外，在本实施例中，可以代替上述的光输出的控制，控制光源101的点灯时间，或者在上述的光输出的控制的同时控制光源101的点灯时间。此时，光输出控制部107可以控制光源101的点灯时间，以便作为总亮度计算部108的计算结果，高亮度的像素越多总亮度越大，使光源101的点灯时间越长，高亮度的像素越少总亮度越小时，使光源101的点灯时间越短。在这种情况下，可以使光源101的激光的输出与总亮度计算部108计算出的总亮度成比例。另外，光输出控制部107也可以控制光源101的点灯时间，以便作为总亮度计算部108的计算结果，总亮度减少时，以低于直接利用输入图像显示的基准虚拟图像的亮度显示虚拟图像。另外，光输出控制部107也可以控制光源101的点灯时间，以便作为总亮度计算部108的计算结果，总亮度增加时，以高于直接利用输入图像显示的基准虚拟图像的亮度显示虚拟图像。例如，在使用半导体激光器作为光源101的情况下，通过控制向半导体激光器的注入电流能够控制激光的点灯时间。图3是表不激光的输出(光输出)为最大时的光输出和向半导体激光器的注入电流的时间波形以及向半导体激光器的注入电流和光输出的关系的不意图。图4是表不激光的输出(光输出)为最大输出的1/5时的光输出和向半导体激光器的注入电流的时间波形以及向半导体激光器的注入电流和光输出的关系的示意图。图中的F表示输入图像的I帧期间。首先，在使光输出为最大时，光输出控制部107通过对光源101设定图3的下段所示的注入电流，在I帧期间F，最初设定灭灯期间to，之后，设定点灯期间tl。其次，在使光输出为最大输出的1/5时，光输出控制部107通过对光源101设定图4的下段所示的注入电流，在I帧期间F，最初设定灭灯期间t0，之后，设定点灯期间t2。点灯期间t2为点灯期间tl的1/5的期间，剩下的4/5的期间(F-t0-t2)被设定为灭灯期间，该期间的注入电流为O。如上所述，在得到最大的光输出时，在帧间的空间调制元件103不稳定期间(期间to)，使光源101灭灯，防止图像输出不稳定。另外，在帧间灭灯期间(期间to)，通过将注入电流值预先设定成略低于半导体激光器的振荡阈值的阈值电流It，使开始发光(点灯期间t2的初期)的光输出的上升更陡。其结果，即使设定更短的点灯期间，点灯期间和光输出也能高精度成比例，光 输出控制的动态范围可以增大。而且，通过这样的基于点灯时间的发光光量控制，除了帧间最初灭灯期间的注入电流以外，几乎能够以与光输出成比例的注入电流点灯，使点灯期间之后的期间(F-t0-t2)的注入电流为O。在此，如图2的例子所示，在基于注入电流量的发光光量控制的情况下，即使发光光量为1/10，注入电流也需要最大光量时的80%左右，即便使发光光量降低，也不能与发光光量成比例地降低所需电流。另一方面，如图3和图4的例子所示，在基于点灯期间的发光光量控制地情况下，当经过了与所期望的光输出成比例的点灯期间之后，因为可以使注入电流为0，所以与基于注入电流量的发光光量控制相比，可以降低装置的功耗。上述的注入电流值控制及点灯时间控制，由于以下的原因，都存在控制的动态范围被限定在有限的范围的可能性。即，在通过注入电流值控制将发光光量设定为非常小的情况下，需要在半导体激光器的阈值电流附近进行控制，存在因周围温度变化或半导体激光器的性能劣化等的影响而难以得到高精度的所期望的发光功率的情况。另外，利用反馈控制时，杂散光等的影响也会变大而使控制精度劣化。同样，在点灯时间控制的情况下，也由于光输出波形的上升和下降的迟钝或激振，存在难以用非常短的点灯时间使光输出高精度地以所期望的发光功率发光的情况。另一方面，由于输入图像IS所包含的全部像素的亮度的总和根据场景的不同会有很大差异，所以利用CGH方式的图像显示装置的光源的发光光量控制被要求要有较大的动态范围。因此，光输出控制部107可以同时控制注入电流值和点灯期间双方来控制发光光量。此时，如果在短时间的点灯期间设定更小的注入电流，则由于可以高精度地控制非常小的发光光量，因此能够大幅度地扩大发光光量控制的动态范围。图5是表示本发明实施例1的其它的图像显示装置的结构的概略图。图5所示的图像显示装置与图1所示的图像显示装置的不同点在于，光源101被变更为射出红色的激光的光源101R、射出绿色的激光的光源101G、射出蓝色的激光的光源101B，对应于这种变更，空间调制元件103及控制电路105动作。如图5所示，光源包括红、绿、蓝3色的光源101R、光源IOlG及光源101B。总亮度计算部108针对各颜色计算输入图像IS的全部像素的亮度的总和(总亮度)并输出到光输出控制部107，光输出控制部107与图1所示的图像显示装置一样，根据各种颜色的总亮度分别控制光源101R、光源IOlG及光源101B。衍射光栅图案生成部106将与输入图像IS的各种颜色的图像相对应的衍射光栅图案分时地显示在空间调制元件103。空间调制元件103被来自照明光学系统102的各种颜色的照明光分时地照射，各照明光通过衍射光栅图案按颜色衍射。利用按各颜色衍射的光，目标显示图像201被彩色显示，虚拟图像被观察者104视觉认知。如上所述，在本例中，对红、绿、蓝3色进行分时驱动并同步地处理，将与输入图像IS对应的各种颜色的图像的衍射光栅图案显示在空间调制元件103，由此能够进行彩色显示。因此，在使用多个激光光源进行多色显示的情况下，如本例所示，也针对各颜色的输入图像计算总亮度，与总亮度成比例地控制各激光的输出及/或点灯时间。其结果，即使是不同的场景，也不会产生色偏离，能够以所期望的亮度显示彩色图像。这样，在本例中，能够提供不受输入图像中的亮度大的像素的数量的变动的影响，以恒定的亮度显示没有色偏离的图像的显示装置。另外，在图5的结构中，为了使3色激光共用同一空间调制元件103，光源101R、光源101G、光源IOlB按照主衍射方向的衍射角变大的顺序，例如，从上到下的顺序排列配置，从而使波长更长的红色的激光以更大的角度衍射，波长更短的蓝色的激光以更小的角度衍射。根据这种结构，所有的颜色的光被衍射的方向大体一致，能够用简单的结构实现可以观察全部颜色的视听区域。(实施例2)图6是表示本发明实施例2的图像显示装置结构的概略图。图6所示的图像显示装置与图1所示的图像显示装置的不同点在于，控制电路105被变更为控制电路105a，控制电路105a中追加了文字信息变更 部109。因为其它的点与图1所示的图像显示装置相同，所以省略详细的说明，只对不同点在以下进行详细说明。图7是表示输入到图6所示的控制电路105a的文字数较少的输入图像的一个例子的示意图，图8是表示输入到图6所示的控制电路的105a的文字数较多的输入图像的一个例子的示意图。图7所示的输入图像包含作为高亮度(比输入图像IS的平均亮度高的亮度或最高亮度，例如，绿色或白色)的部分图像的表示文字的多个文字信息图像(图中的“N”、“e”、
其它部分的图像以低亮度(比输入图像IS的平均亮度低的亮度或最低亮度，例如，黑色)显示，在显示区域的一部分显示少数的文字信息图像。另外，图8所示的输入图像包含作为高亮度的部分图像的表示文字的多个文字信息图像(图中的“A”、…、“/”、…、“A”)，其它部分的图像以低亮度显示，显示区域的几乎全区域显示多数的文字信息图像。另外，文字信息图像并不局限于上述的例子，只要是可以用文字单位显示的内容，可以包含有“ + ”、“A”等符号、地图记号、图画文字、标志等各种文字和记号。总亮度计算部108计算图7或图8所示的输入图像的全部像素的亮度的总和(总亮度)，将计算结果输出到光输出控制部107及文字信息变更部109。在此，光输出控制部107与实施例1同样控制光源101，为了简化说明，在本实施例中假设除了上述的光量控制以外只进行通常的光源控制。另外，在与实施例1同样地控制光源101的情况下，协同以下的控制进行光源101的光量控制，使目标显示图像201的亮度变成所期望的亮度。而且，总亮度计算部108也可以不计算输入图像的全部像素的亮度的总和(总亮度)，而计算文字信息图像的数量(文字数)，将计算结果输出到文字信息变更部109。文字信息变更部109在由总亮度计算部108计算出的总亮度减少时，放大多个文字信息图像，将多个文字信息图像被放大的输入图像输出到衍射光栅图案生成部106，衍射光栅图案生成部106控制空间调制元件103显示与多个文字信息图像被放大的输入图像相对应的衍射光栅图案。空间调制元件103利用衍射光栅图案衍射来自照明光学系统102的照明光，通过衍射的光显示多个文字信息图像被放大的虚拟图像，使虚拟图像以所期望的売度显不O具体而言，在图8所示的输入图像被输入时，文字信息变更部109将总亮度计算部108的计算结果(总亮度)与指定的基准值(例如，显示区域的一半以上显示文字等时的总亮度)进行比较。此时，因为总亮度超过了基准值，所以文字信息变更部109判断总亮度大，即，文字信息图像的数量(显示文字数)多，将输入图像直接输出到衍射光栅图案生成部106，衍射光栅图案生成部106控制空间调制元件103，直接利用输入图像显示衍射光栅图案。其结果，与图8所示的输入图像相对应的目标显示图像201以所期望的亮度显示。其次，在图7所示的输入图像被输入时，文字信息变更部109将总亮度计算部108的计算结果(总亮度)与上述的基准值进行比较。此时，因为总亮度低于基准值，所以文字信息变更部109判断总亮度减少，即，文字信息图像的数量(显示文字数)减少，制作改变文字信息图像的字体尺寸使文字信息图像的字体尺寸变大的输入图像。图9是表示文字信息图像的字体尺寸变大时的输入图像的一个例子的示意图。通过上述的处理，文字信息变更部109生成图9所示的输入图像并将其输出到衍射光栅图案生成部106，衍射光栅图案生成部106控制空间调制元件103，显示与字体尺寸变大的输入图像相对应的衍射光栅图案。其结果，亮度低于直接利用图7所示的输入图像显示的基准虚拟图像的虚拟图像(利用图9所示的输入图像显示的虚拟图像)作为目标显示图像201被显示。这样，较少的文字以和图8所示的输入图像相对应的虚拟图像相同的亮度而被显示，从而能够以所期望的亮度显示目标显示图像201。如上所述，图8所示的输入图像中，由于文字数较多，在目标显示图像中存在很多亮度高的像素，所显示的像素的亮度与图7的情况相比变低。为了抑制该亮度变化，在本实施例中，文字数较少时，利用更大的字体(图9所示的输入图像)使亮度高的像素变得相对较多，这样可以降低由于显示文字数的不同所引起的虚拟图像的亮度的变化。另外，文字信息变更部109在总亮度增加，S卩，文字信息图像的数量(显示文字数)增加时，可以改变文字信息图像的字体尺寸，使文字信息图像的字体尺寸变小，并将文字信息图像已被改变的输入图像输出到衍射光栅图案生成部106，衍射光栅图案生成部106控制空间调制元件103，显示与文字信息图像发生了变化的输入图像相对应的衍射光栅图案。此时，由于亮度高于直接利用输入图像显示的基准虚拟图像的虚拟图像作为目标显示图像201被显示，因此，较多的文字以和图7所示的输入图像相对应的虚拟图像相同的亮度而被显示，从而能够以所期望的亮度显示目标显示图像201。

另外，文字信息图像的变化方法，并不局限定于上述的例子，例如，也可以将字体变更为黑体字使亮度高的像素变得较多。此时，文字信息变更部109在文字信息图像的数量减少时，改变文字信息图像的字体，使文字信息图像的字体变粗，并将文字信息图像已被改变的输入图像输出到衍射光栅图案生成部106，衍射光栅图案生成部106控制空间调制元件103，显示与文字信息图像被改变的输入图像相对应的衍射光栅图案。其结果，由于亮度低于直接利用输入图像显示的基准虚拟图像的虚拟图像作为目标显示图像201被显示，较少的文字以和图8所示的输入图像相对应的虚拟图像相同的亮度而被显示，因此能够降低由于显示文字数的不同所引起的显示图像的亮度的变化。另外，文字信息变更部109在文字信息图像的数量增加时，可以改变文字信息图像的字体，使文字信息图像的字体变细，并将文字信息图像被改变的输入图像输出到衍射光栅图案生成部106，衍射光栅图案生成部106控制空间调制元件103，显示与文字信息图像被改变的输入图像相对应的衍射光栅图案。此时，由于亮度高于直接利用输入图像显示的基准虚拟图像的虚拟图像作为目标显示图像201被显示，较多的文字以和图7所示的输入图像相对应的虚拟图像相同的亮度而被显示，因此能够降低由于显示文字数的不同所引起的显示图像的亮度的变化。另外，文字信息变更部109可以改变输入图像中的文字信息图像的字体尺寸和/或字体，以便总亮度越大，即，文字信息图像的数量(显示文字数)越多使文字信息图像的字体尺寸越变小和/或文字信息图像的字体越变细，另一方面，总亮度越小，即，文字信息图像的数量(显示文字数)越少使文字信息图像的字体尺寸越变大和/或文字信息图像的字体越变粗，并将文字信息图像被改变的输入图像输出到衍射光栅图案生成部106，衍射光栅图案生成部106控制空间调制元件103，显示与文字信息图像被改变的输入图像相对应的衍射光栅图案。此时，能够以总是恒定的亮度显示文字信息图像。图10是表示本发明实施例2的图像显示装置的其它结构的概略图。图10所示的图像显示装置与图1所示的图像显示装置的不同点在于，控制电路105被变更为控制电路105b，控制电路105b中追加了控制用图案附加部110。因为其它的点与如图1所示的图像显示装置相同，所以省略详细的说明，以下对不同的点进行详细说明。另外，光输出控制部107与实施例1同样也 可以控制光源101，为了简化说明，在本例中假设只进行通常的光源控制。控制用图案附加部110在总亮度计算部108计算出的总亮度减少时，给输入图像IS附加后述的控制用图案，附加了控制用图案的输入图像被输出到衍射光栅图案生成部106，衍射光栅图案生成部106控制空间调制元件103，显示与附加了控制用图案的输入图像相对应的衍射光栅图案。空间调制元件103利用衍射光栅图案衍射来自照明光学系统102的照明光，通过衍射的光显示亮度被增加的目标显示图像201，使虚拟图像以所期望的売度显不。具体而言，在图8所示的输入图像被输入时，控制用图案附加部110将总亮度计算部108的计算结果(总亮度)和指定的基准值(例如，显示区域的一半以上显示文字等时的总亮度)进行比较。此时，由于总亮度超过了基准值，控制用图案附加部110判断总亮度大，即，文字信息图像的数量(显示文字数)较多，不附加控制用图案，而是将输入图像直接输出到衍射光栅图案生成部106，衍射光栅图案生成部106控制空间调制元件103，直接利用输入图像显示衍射光栅图案。其结果，与图8所示的输入图像相对应的目标显示图像201以所期望的亮度被显示。另外，上述的说明是对不附加控制用图案的例子进行了说明，但是，也可以附加低亮度或最低亮度(例如，黑色)的控制用图案，这种情况下也能够显示与上述相同的虚拟图像。其次，在图7所示的输入图像被输入时，控制用图案附加部110将总亮度计算部108的计算结果(总亮度)与上述基准值进行比较。此时，由于总亮度低于基准值，因此控制用图案附加部110判断总亮度减少，S卩，文字信息图像的数量(显示文字数)减少，将在输入图像的外周附加的高亮度(例如，比输入图像IS的中间亮度更高的亮度或最高亮度，例如，绿色或白色)的外框图案作为控制用图案附加到输入图像，改变外框图案使外框图案的粗细变粗，制作将该外框图案附加到图7所示的输入图像的输入图像。图11是表示对图7所示的输入图像附加了外框图案的输入图像的一个例子的示意图。通过上述的处理，控制用图案附加部110生成如图11所示的输入图像并输出到衍射光栅图案生成部106，衍射光栅图案生成部106控制空间调制元件103，显示与附加了高亮度(例如，绿色或白色)的四角形状的外框图案FP的输入图像相对应的衍射光栅图案。其结果，亮度低于直接利用图7所示的输入图像显示的基准虚拟图像的虚拟图像(利用图11所示的输入图像显示的虚拟图像)作为目标显示图像201被显示。这样，较少的文字以与图8所示的输入图像相对应的虚拟图像相同的亮度而被显示，能够以所期望的亮度显示目标显示图像201。另外，控制用图案附加部110在总亮度增加，S卩，文字信息图像的数量(显示文字数)增加时，可以改变外框图案FP使外框图案FP的框的粗细变细，将外框图案FP已被改变的输入图像输出 到衍射光栅图案生成部106，衍射光栅图案生成部106控制空间调制元件103，显示与外框图案FP被改变的输入图像相对应的衍射光栅图案。此时，由于亮度高于直接利用输入图像显示的基准虚拟图像的虚拟图像作为目标显示图像201被显示，因此较多的文字以与图11所示的输入图像相对应的虚拟图像相同的亮度而被显示，能够以所期望的亮度显示目标显示图像201。根据上述的处理，在本实施例中，如图11所示，在输入图像的外周部附加外框图案FP，当文字数较少时，显示更粗的框，使亮度高的像素变得相对比较多，从而可以降低因显示文字数的不同所引起的虚拟图像的亮度的变化。在此，对改变框的粗细的例子进行了说明，但是，对于相同粗细的框图案，也可以根据文字数使其亮度变化。而且，除了外框图案，也可以与上述同样改变下划线的图案或仅画面的上下的线、仅画面的左右的线等图案的粗细或亮度。例如，在使外框图案的亮度变化时，控制用图案附加部110当总亮度减少，即，文字信息图像的数量减少时，改变外框图案使外框图案的亮度增加，将附加了该外框图案的输入图像输出到衍射光栅图案生成部106，衍射光栅图案生成部106控制空间调制元件，显示与附加了外框图案的输入图像相对应的衍射光栅图案。其结果，亮度低于直接利用输入图像显示的基准虚拟图像的虚拟图像作为目标显示图像201被显示。这样，由于较少的文字以和图8所示的输入图像相对应的虚拟图像相同的亮度而被显示，因此能够降低由于显示文字数的不同所引起的虚拟图像的亮度的变化。另外，控制用图案附加部110当总亮度增加，即，文字信息图像的数量(显示文字数)增加时，改变外框图案使外框图案的亮度减少，将该外框图案已被改变的输入图像输出到衍射光栅图案生成部106，衍射光栅图案生成部106控制空间调制元件103，显示与外框图案已被改变的输入图像相对应的衍射光栅图案。此时，由于亮度高于直接利用输入图像显示的基准虚拟图像的虚拟图像作为目标显示图像201被显示，因此较多的文字以与图11所示的输入图像相对应的虚拟图像相同的亮度而被显示，从而能够以所期望的亮度显示目标显示图像201。另外，控制用图案附加部110可以改变外框图案，使得总亮度越大，S卩，文字信息图像的数量(显示文字数)越多外框图案的粗细越变细或外框图案的亮度越减少，另一方面，总亮度越小，即，文字信息图像的数量(显示文字数)越少外框图案的粗细越变粗或外框图案的亮度越增加，并将附加了外框图案的输入图像输出到衍射光栅图案生成部106，衍射光栅图案生成部106控制空间调制元件103，显示与附加了外框图案的输入图像相对应的衍射光栅图案。此时，能够以总是恒定的亮度显示文字信息图像。而且，控制用图案并不局限定于上述的例子，能够进行各种各样的变更，也可以将包含与图像显不装置相关的指定的文字列的文字列图像(底衬为闻売度或最闻売度、例如绿色或白色的图像，文字列为低亮度或最低亮度、例如黑色的图像)，例如，指定的标志图案附加到输入图像显示，根据文字数使其大小和亮度变化。图12是表示文字数较少时附加了作为控制用图案附加了文字列图像的输入图像的一个例子的示意图，图13是表示文字数较多时附加了作为控制用图案的文字列图像的输入图像的一个例子的示意图。例如，在图8所示的输入图像被输入时，控制用图案附加部110将总亮度计算部108的计算结果(总亮度)与指定的基准值(例如，显示区域的一半以上显示文字等时的总亮度)进行比较。此时，因为总亮度超过了基准值，所以控制用图案附加部110判断总亮度增加，即，文字信息图像的数量(显 示文字数)增加，将文字列图像附加到输入图像，改变文字列图像使文字列图像变小，生成图13所示的输入图像并输出到衍射光栅图案生成部106。衍射光栅图案生成部106控制空间调制元件103，显示与在下方附加了标志标记的较小的文字列图像的输入图像相对应的衍射光栅图案，以所期望的亮度显示目标显示图像201。其次，在图7所示的输入图像被输入时，控制用图案附加部110将总亮度计算部108的计算结果(总亮度)与上述的基准值进行比较。此时，因为总亮度低于基准值，所以控制用图案附加部110判断总亮度减少，S卩，文字信息图像的数量(显示文字数)减少，改变文字列图像使文字列图像变大，生成图12所示的输入图像并输出到衍射光栅图案生成部106。衍射光栅图案生成部106控制空间调制元件103，显示与附加了较大的文字列图像的输入图像相对应的衍射光栅图案。其结果，虚拟图像(利用图12所示的输入图像显示的虚拟图像)作为目标显示图像201以低于直接利用图7所示的输入图像显示的基准虚拟图像的亮度被显示，较少的文字以与图13所示的输入图像相对应的虚拟图像相同的亮度而被显示，从而能以所期望的亮度显示目标显示图像201。另外，在上述的例子中，使文字列图像的大小发生了变化，但是并不局限于此，也可以使文字列图像的亮度发生变化。例如，作为文字列图像，使用底衬为中间亮度、例如中间亮度的绿色或灰色的图像，文字列为低亮度或最低亮度，例如，黑色的图像时，控制用图案附加部110在总亮度减少，S卩，文字信息图像的数量减少时，改变文字列图像使文字列图像的底衬的亮度增加，将附加了该文字列图像的输入图像输出到衍射光栅图案生成部106，衍射光栅图案生成部106控制空间调制元件103，显示与附加了文字列图像的输入图像相对应的衍射光栅图案。此时，亮度低于直接利用输入图像显示的基准虚拟图像的虚拟图像作为目标显示图像201而被显示，可以用与附加了亮度被减少的文字列图像的文字数多的输入图像相对应的虚拟图像相同的亮度显示较少的文字。而且，控制用图案附加部110在总亮度增加，S卩，文字信息图像的数量增加时，改变文字列图像使文字列图像的底衬的亮度减少，将附加了该文字列图像的输入图像输出到衍射光栅图案生成部106，衍射光栅图案生成部106控制空间调制元件103，显示与附加了文字列图像的输入图像相对应的衍射光栅图案。此时，亮度比利用附加了减少亮度前的文字列图像的输入图像显示的虚拟图像高的虚拟图像作为目标显示图像201被显示，可以用与附加了亮度被增加的文字列图像的文字数少的输入图像相对应的虚拟图像相同的亮度显示较多的文字。其结果，能够降低由于显示文字数的不同所引起的虚拟图像的亮度的变化，以所期望的亮度显示目标显示图像201。而且，控制用图案附加部110也可以改变文字列图像，使得总亮度越大，即，文字信息图像的数量(显示文字数)越多使文字列图像越变小或文字列图像的亮度越减少，另一方面，总亮度越小，即，文字信息图像的数量(显示文字数)越少使文字列图像越增大或文字列图像的亮度越增加，将附加了该文字列图像的输入图像输出到衍射光栅图案生成部106，衍射光栅图案生成部106控制空间调制元件103，显示与附加了文字列图像的输入图像相对应的衍射光栅图案。此时，能够以总是恒定的亮度显示文字信息图像。而且，作为控制用图案，也可以附加相对于输入图像整体具有一定亮度(例如，输入图像的中间亮度)的均一图案(uniform pattern)进行显示,使其亮度变化。图14是表示文字数较少时附加了作为控制用图案的均一图案的输入图像的一个例子的示意图。当图8所示的输入图像被输入时，控制用图案附加部110将总亮度计算部108的计算结果(总亮度)和指定的基准值(例如，显示区域的一半以上显示文字等时的总亮度)进行比较。此时，因为总亮度超过了基准值，所以控制用图案附加部110判断总亮度大，SP，文字信息图像的数量 (显示文字数)多，不附加均一图案，而是将输入图像直接输出到衍射光栅图案生成部106，衍射光栅图案生成部106控制空间调制元件103，直接利用输入图像显示衍射光栅图案，以所期望的亮度显示与图8所示的输入图像相对应的目标显示图像201。另外，在上述的说明中，对不附加均一图案的例子进行了说明，但是，也可以附加低亮度或最低亮度(例如，黑色)的均一图案，此时也可以显示与上述相同的虚拟图像。其次，当图7所示的输入图像被输入时，控制用图案附加部110将总亮度计算部108的计算结果(总亮度)和上述基准值进行比较。此时，因为总亮度低于基准值，所以控制用图案附加部110判断总亮度减少，S卩，文字信息图像的数量(显示文字数)减少，改变均一图案的亮度使均一图案的亮度增加，生成如图14所示的输入图像并输出到衍射光栅图案生成部106。衍射光栅图案生成部106控制空间调制元件103，显示与附加了均一图案的输入图像相对应的衍射光栅图案。其结果，虚拟图像(利用图14所示的输入图像显示的虚拟图像)作为目标显示图像201以低于直接利用图7所示的输入图像显示的基准虚拟图像的亮度被显示，较少的文字以与图8所示的输入图像相对应的虚拟图像相同的亮度而被显示，从而能以所期望的亮度显示目标显示图像201。而且，控制用图案附加部110也可以改变均一图案的亮度，以便总亮度越大，即，文字信息图像的数量(显示文字数)越多使均一图案的亮度越减少，另一方面，总亮度越小，即，文字信息图像的数量(显示文字数)越少使均一图案的亮度越增加，将附加了该均一图案的输入图像输出到衍射光栅图案生成部106，衍射光栅图案生成部106控制空间调制元件103，显示与附加了均一图案的输入图像相对应的衍射光栅图案。此时，能够以总是恒定的亮度显示文字信息图像。而且，作为控制用图案，也可以利用相对于输入图像整体而分布且输入图像的周边部的亮度低于中心部的亮度的分布图案。图15是表示文字数少时附加了作为控制用图案的分布图案的输入图像的一个例子的示意图。当图8所示的输入图像被输入时，控制用图案附加部110将总亮度计算部108的计算结果(总亮度)和指定的基准值(例如，显示区域的一半以上显示文字等时的总亮度)进行比较。此时，因为总亮度超过了基准值，所以控制用图案附加部110判断总亮度大，SP，文字信息图像的数量(显示文字数)多，不附加分布图案，而是将输入图像直接输出到衍射光栅图案生成部106，衍射光栅图案生成部106控制空间调制元件103，显示直接利用输入图像的衍射光栅图案，用所期望的亮度显示与图8所示的输入图像相对应的目标显示图像201。另外，在上述的说明中对不附加分布图案的例子进行了说明，但也可以附加低亮度或最低亮度(例如，中心也变为黑色)的分布图案，此时也可以显示与上述相同的虚拟图像。其次，当图7所示的输入图像被输入时，控制用图案附加部110将总亮度计算部108的计算结果(总亮度)和上述基准值进行比较。此时，因为总亮度低于基准值，所以控制用图案附加部110判断总亮度减少，S卩，文字信息图像的数量(显示文字数)减少，改变分布图案的亮度使分布图案的中心部的亮度增加，生成如图15所示的输入图像并输出到衍射光栅图案生成部106。衍射光栅图案生成部106控制空间调制元件103，显示与附加了分布图案的输入图像相对应的衍射光栅图案。其结果，虚拟图像(利用图15所示的输入图像显示的虚拟图像)作为目标显示图像201以低于直接利用图7所示的输入图像显示的基准虚拟图像的亮度被显示，较少的文字以与图8所示的输入图像相对应的虚拟图像相同的亮度而被显示，能用所期望的亮度显示目标显示图像201。另外，图15所`示的分布图案因周边部没有轮廓，因此具有虚拟图像的分布图案部分不容易被观察者视觉认知的效果。而且，控制用图案附加部110也可以改变分布图案的亮度，以便总亮度越大，即，文字信息图像的数量(显示文字数)越多使分布图案的中心部的亮度越减少，另一方面，总亮度越小，即，文字信息图像的数量(显示文字数)越少使分布图案的中心部的亮度越增力口，将附加了该分布图案的输入图像输出到衍射光栅图案生成部106，衍射光栅图案生成部106控制空间调制元件103，显示与附加了分布图案的输入图像相对应的衍射光栅图案。此时，能够以总是恒定的亮度显示文字信息图像。如上所述，在本实施例中，计算输入图像的全部像素的亮度的总和(总亮度)，根据总亮度控制光源101的光输出，或通过在输入图像中附加标志标记或外框等的控制用图案，能够根据输入图像的像素的亮度的总和控制控制用图案的亮度或大小。而且，也可以将本实施例所述的附加控制用显示图案进行显示的方法与实施例1所述的控制光源的光输出及/或点灯期间的方法相结合。此时，光输出控制部107协同上述的控制，与实施例1同样控制光源101，使目标显示图像201的亮度成为所期望的亮度。其结果，光源的光输出及/或点灯期间的控制幅度(动态范围)变小，能更稳定地控制亮度。另外，在将光输出及/或点灯期间的控制与附加控制用图案的控制相结合时，可以设控制用图案为固定图案，与显示文字数无关，附加具有一定亮度的图案。在此情况下，目标显示图像的最小亮度增大与控制用图案的亮度相当的量，光源的光输出及/或点灯期间的控制幅度(动态范围)变小，也能进行更稳定的亮度控制。而且，由于控制用图案不变化，因此还具有观察者不易感到不协调的效果。另外，上述的各例子中，示出了在输入图像为文字信息时附加控制用图案进行显示的方法，但是输入图像为图像信息时也同样有效。而且，虽然使上述的各种图案的亮度或粗细等变化，但是，在文字数较多时可以使该图案消失。(实施例3)图16是表示本发明实施例3的图像显示装置的结构的概略图。在图16所示的图像显示装置中，对与图1所示的图像显示装置相同的构成要素省略其说明。图16的图像显示装置的特征在于，图1所示的控制电路105被变更为控制电路105c，控制电路105c中追加了图像调整部111，并追加了遮断从空间调制元件103射出的光的一部分的遮光部150。图像调整部111将生成朝向遮光部150的光的遮光用图案附加到输入图像IS并输出到衍射光栅图案生成部106，衍射光栅图案生成部106控制空间调制元件103，显示与附加了遮光用图案的输入图像相对应的衍射光栅图案。另外，光输出控制部107与实施例2同样动作，为了简化说明，本实施例也假设只进行通常的光源控制。图16所示的图像显示装置使朝向遮光部150的光朝向存在于空间调制元件103的前侧(观察者104 —侧)的I点P1。这相当于将位于空间调制元件103前侧的I点Pl的点状的控制用显示图案附加到目标显示图像201。

根据上述的结构，图像调整部111根据总亮度计算部108计算出的总亮度改变遮光用图案，并将该遮光用图案附加到输入图像IS，空间调制元件103显示叠加了衍射及生成朝向遮光部150的光的遮光用图案的衍射光栅图案。具体而言，在目标显示图像201包含较多亮度高的点的情况下，即，总亮度计算部108计算出的总亮度增加时，图像调整部111将使朝向遮光部150的光减少的遮光用图案附加到输入图像IS并输出到衍射光栅图案生成部106，衍射光栅图案生成部106控制空间调制元件103，使其显示与附加了遮光用图案的输入图像相应的衍射光栅图案，空间调制元件103显示使朝向遮光部150的光变得更少的衍射光栅图案。另一方面，在目标显示图像201中亮度高的点较少时，即，总亮度计算部108计算出的总亮度减少时，图像调整部111将使朝向遮光部150的光增加的遮光用图案附加到输入图像IS并输出到衍射光栅图案生成部106，衍射光栅图案生成部106控制空间调制元件103，使其显示与附加了遮光用图案的输入图像相应的衍射光栅图案，空间调制元件103显示使朝向遮光部150的光变得更多的衍射光栅图案。通过上述的动作，在本实施例中，当总亮度减少时，由于被遮光部150遮光视听者不能视觉认知的光增加，所以，虚拟图像作为目标显示图像201以低于直接利用输入图像显示的基准虚拟图像的亮度而被显示。其结果，目标显示图像201中产生的亮度变化得以抑制，能够不受输入图像中亮度较大的像素的数量变动的影响，从而以所期望的亮度显示虚拟图像。
另外，在图16中，示出了遮光用图案成为在空间调制元件103的前侧的点光源的一例，但是，遮光用图案也可以相对于空间调制元件103位于与目标显示图像201相同的一侦牝遮光用图案也可以是点光源以外的任意的图案。遮光用图案位于观察者一侧的结构具有可以使遮光部150的尺寸很小的优点。而且，由遮光用图案生成而朝向遮光部150的光最好是不被空间调制元件103衍射的O次光。而且，朝向遮光部150的光也可以是不随目标显示图像的总亮度而变化的恒定的图案。图17是表示本发明实施例3的图像显示装置的其它的结构的概略图。图17所示的图像显示装置与图16所示的图像显示装置的不同点在于，追加了框体160，框体160的一部分作为遮光部150而发挥功能。由于其它的点与图16所示的图像显示装置相同，所以省略详细的说明，对不同点在以下进行详细说明。本来，图像显示装置会产生与空间调制元件的像素间距相应的无用衍射光或由于照明光学系统等光学元件表面的污垢、保持这些光学元件的保持部件等引起的散乱光。图17所示的图像显示装置被设计成用遮光性的框体160主要覆盖光源101、照明光学系统102、空间调制元件103等，使它们的无用光不向外部泄露，从设置于框体160的观察窗161观察虚拟图像。具体而言，框体160呈大致长方体的形状，在框体160的观察者104—侧的面上形成有大致矩形形状的观察窗161，观察窗161的下侧的部分成为遮光部150。这样，通过用框体160的一部分构成遮光部150，能够用简单的结构形成遮光部150。另外，有关遮光部150的配置，如图17所示，最好配置在朝向空间调制元件103的入射光IL不被空间调制元件103衍射而被反射的光RL的行进方向附近。在这种配置结构下，遮光部150也同时遮断空间调制元件103的反射光RL，因此能以更简单的结构进行杂讯光较少的图像显示。 以上，说明了由于输入图像的不同引起的亮度变化的抑制效果，但实施例1 3所述的亮度控制方法也可以根据周围的亮度进行亮度控制。而且，在实施例1 3所述的图1、图5、图6、图10、图16以及图17中，图示了固定型的图像显示装置的形状，但是其它的更为小型的结构也能发挥与上述相同的效果。另外，根据周围的亮度进行亮度控制的方法特别适用于透视型的头部安装型显示装置。而且，上述的各实施例只是一个例子，不用说在不脱离本发明的宗旨的范围内可以进行各种各样的变形。而且，当然也可以适当地组合使用上述的各实施例的各构成要素或他们的变形构成要素。从上述的各实施例对本发明的要点概括如下。既，本发明的一方面所涉及的图像显示装置包括:射出相干光的光源；通过显示与输入图像相对应的衍射光栅图案衍射所述相干光，利用被衍射的光显示虚拟图像的空间调制元件；计算表示所述输入图像的全部像素的亮度的总和的总亮度，当所述总亮度减少时，控制所述光源和所述空间调制元件的至少其中之一，以低于直接利用所述输入图像显示的基准虚拟图像的亮度显示所述虚拟图像的控制部。在该图像显示装置中，由于当总亮度减少时，控制光源和空间调制元件的至少其中之一，以低于直接利用输入图像显示的基准虚拟图像的亮度显示虚拟图像，因此，可以通过空间调制元件利用被衍射的光显示虚拟图像，并根据输入图像的全部像素的亮度的总和控制虚拟图像的亮度，可以不受输入图像中亮度大的像素的数量的变动的影响，从而以所期望的亮度显示虚拟图像。所述的图像显示装置，优选还包括遮断所述空间调制元件射出的光的一部分的遮光部；其中，所述控制部将生成朝向所述遮光部的光的遮光用图案附加到所述输入图像，控制所述空间调制元件显示与附加了所述遮光用图案的所述输入图像相对应的衍射光栅图案。此时，由于将生成朝向遮光部的光的遮光用图案附加到输入图像，控制空间调制元件显示与附加了遮光用图案的输入图像相对应的衍射光栅图案，因此，当总亮度增加时，可以显示使朝向遮光部的光变得更少的衍射光栅图案，使观察者视觉认知的虚拟图像的亮度增加，另一方面，当·总亮度减少时，可以显示使朝向遮光部的光变得更多的衍射光栅图案，使观察者视觉认知的虚拟图像的亮度减少。其结果，可抑制在虚拟图像产生的不必要的亮度变化，可以不受输入图像中亮度大的像素的数量的变动的影响，从而以所期望的亮度显示虚拟图像。优选，由所述遮光用图案生成的光包含从所述空间调制元件射出的O次衍射光。此时，由于O次衍射光不被空间调制元件衍射地被反射，因此通过遮断该反射光，可以显示杂讯少的虚拟图像。优选，所述控制部在所述总亮度减少时，使构成所述输入图像的高亮度的部分图像放大，控制所述空间调制元件显示与所述部分图像被放大的所述输入图像相对应的衍射光栅图案。此时，由于当总亮度减少时，显示与高亮度的部分图像被放大的输入图像相对应的衍射光栅图案，因此，能以低于直接利用输入图像显示的基准虚拟图像的亮度显示虚拟图像，即使输入图像中亮度大的像素的数量减少，也可以以所期望的亮度显示虚拟图像。优选，所述输入图像包含作为所述部分图像的表示文字的多个文字信息图像，所述控制部，当所述文字信息图像的数量减少时，改变所述文字信息图像的字体尺寸使所述文字信息图像的字体尺寸变大，控制所述空间调制元件显示与所述文字信息图像已被改变的输入图像相对应的衍射光栅图案。此时，当文字信息图像的数量减少时，由于显示与文字信息图像的字体尺寸被改变使文字信息图像的字体尺寸变大的输入图像相对应的衍射光栅图案，因此可以显示亮度低于直接利用输入图像显示的基准虚拟图像的虚拟图像，即使输入图像中亮度大的像素的数量减少，也可以以所期望的亮度显示虚拟图像。优选，所述输入图像包含作为所述部分图像的表示文字的多个文字信息图像，所述控制部当所述文字信息图像的数量减少时，改变所述文字信息图像的字体使所述文字信息图像的字体变粗，控制所述空间调制元件显示与所述文字信息图像已被改变的输入图像相对应的衍射光栅图案。此时，当文字信息图像的数量减少时，由于显示与文字信息图像的字体被改变使文字信息图像的字体变粗的输入图像相对应的衍射光栅图案，因此可以显示亮度低于直接利用输入图像显示的基准虚拟图像的虚拟图像，即使输入图像中亮度大的像素的数量减少，也可以以所期望的亮度显示虚拟图像。优选，所述控制部在所述总亮度减少时，将控制用图案附加到所述输入图像使所述虚拟图像以低于所述基准虚拟图像的亮度被显示，控制所述空间调制元件显示与附加了所述控制用图案的所述输入图像相对应的衍射光栅图案。此时，由于当总亮度减少时，将控制用图案附加到输入图像使虚拟图像以低于基准虚拟图像的亮度被显示，显示与附加了控制用图案的输入图像相对应的衍射光栅图案，因此，可以显示亮度低于直接利用输入图像显示的基准虚拟图像的虚拟图像，即使输入图像中亮度大的像素的数量减少，也可以以所期望的亮度显示虚拟图像。优选，所述控制用图案包含附加在所述输入图像的外周的高亮度的外框图案，所述控制部在当所述总亮度减少时，改变所述外框图案使所述外框图案的粗细变粗或使所述外框图案的亮度增加，控制所述空间调制元件显示与所述外框图案已被改变的所述输入图像相对应的衍射光栅图案。此时，由于当总亮度减少时，将高亮度的外框图案附加给输入图像，改变外框图案使外框图案的粗细变粗或使外框图案的亮度增加，显示与外框图案已被改变的输入图像相对应的衍射光栅图案，因 此，可以显示亮度低于直接利用输入图像显示的基准虚拟图像的虚拟图像，即使输入图像中亮度大的像素的数量减少，也可以以所期望的亮度显示虚拟图像。优选，所述控制用图案包含包括与所述图像显示装置相关的指定的文字列的文字列图像，所述控制部当所述总亮度减少时，改变所述文字列图像使所述文字列图像变大或使所述文字列图像的亮度增加，控制所述空间调制元件显示与所述文字列图像已被改变的所述输入图像相对应的衍射光栅图案。此时，由于当总亮度减少时，改变文字列图像使文字列图像变大或使文字列图像的亮度增加，显示与文字列图像已被改变的输入图像相对应的衍射光栅图案，因此可以显示亮度低于直接利用输入图像显示的基准虚拟图像的虚拟图像，即使输入图像中亮度大的像素的数量减少，也可以以所期望的亮度显示虚拟图像。优选，所述控制用图案包含相对于所述输入图像整体具有一定的亮度的均一图案，所述控制部当所述总亮度减少时，改变所述均一图案的亮度使所述均一图案的亮度增力口，控制所述空间调制元件显示与所述均一图案的亮度已被改变的所述输入图像相对应的衍射光栅图案。此时，由于当总亮度减少时，改变均一图案的亮度使均一图案的亮度增加，显示与均一图案的亮度已被改变的输入图像相对应的衍射光栅图案，因此可以显示亮度低于直接利用输入图像显示的基准虚拟图像的虚拟图像，即使输入图像中亮度大的像素的数量减少，也可以以所期望的亮度显示虚拟图像。优选，所述控制用图案包含相对于所述输入图像整体分布且所述输入图像的周边部的亮度低于中心部的亮度的分布图案，所述控制部当所述总亮度减少时，改变所述分布图案的亮度使所述分布图案的中心部的亮度增加，控制所述空间调制元件显示与所述分布图案的亮度已被改变的所述输入图像相对应的衍射光栅图案。此时，由于当总亮度减少时，改变分布图案的亮度使分布图案的中心部的亮度增力口，显示与分布图案的亮度已被改变的输入图像相对应的衍射光栅图案，因此可以显示亮度低于直接利用输入图像显示的基准虚拟图像的虚拟图像，即使输入图像中亮度大的像素的数量减少，也可以以所期望的亮度显示虚拟图像。
优选，所述控制部根据所述总亮度控制所述光源的输出。此时，由于根据总亮度控制光源的输出，因此可以根据总亮度的变化控制虚拟图像的亮度，可以不受输入图像中亮度大的像素的数量的变动的影响，以所期望的亮度显示虚拟图像。优选，所述控制部根据所述总亮度控制所述光源的点灯时间。此时，由于根据总亮度控制光源的点灯时间，因此可以根据总亮度的变化控制虚拟图像的亮度，可以不受输入图像中亮度大的像素的数量的变动的影响，以所期望的亮度显示虚拟图像。所述图像显示装置，优选还包括照明光学系统，将来自所述光源的所述相干光转换为照明光向所述空间调制元件射出。此时，由于通过照明光学系统可以改变来自光源的相干光的波面形状及强度分布，因此可以向空间调制元件照射适应于虚拟图像显示的照明光。产业上的可利用性本发明所涉及的图像 显示装置在眼球附近具有衍射相干光的空间调制元件，可用于通过让空间调制元件显示衍射光栅图案，使来自空间调制元件的衍射光到达眼球设想位置的HMD (头戴式显示装置)等显示装置。而且，也可应用到显示系统、显示方法、显示装置的设计方法等用途。
权利要求
1.一种图像显示装置，其特征在于包括: 光源，射出相干光； 空间调制元件，通过显示与输入图像相对应的衍射光栅图案衍射所述相干光，利用被衍射的光显示虚拟图像； 控制部，计算表示所述输入图像的全部像素的亮度的总和的总亮度，当所述总亮度减少时，控制所述光源和所述空间调制元件的至少其中之一，以低于直接利用所述输入图像显示的基准虚拟图像的亮度显示所述虚拟图像。
2.根据权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于还包括:遮断所述空间调制元件射出的光的一部分的遮光部；其中， 所述控制部，将生成朝向所述遮光部的光的遮光用图案附加到所述输入图像，控制所述空间调制元件显示与附加了所述遮光用图案的所述输入图像相对应的衍射光栅图案。
3.根据权利要求2所述的图像显示装置，其特征在于:由所述遮光用图案生成的光，包含从所述空间调制元件射出的O次衍射光。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的图像显示装置，其特征在于:所述控制部，当所述总亮度减少时，使构成所述输入图像的高亮度的部分图像放大，控制所述空间调制元件显示与所述部分图像被放大的所述输入图像相对应的衍射光栅图案。
5.根据权利要求4所述的图像显示装置，其特征在于: 所述输入图像，包含作为所述部分图像的表示文字的多个文字信息图像； 所述控制部，当所述文字信息图像的数量减少时，改变所述文字信息图像的字体尺寸使所述文字信息图像的字体尺·寸变大，控制所述空间调制元件显示与所述文字信息图像已被改变的输入图像相对应的衍射光栅图案。
6.根据权利要求4所述的图像显示装置，其特征在于: 所述输入图像，包含作为所述部分图像的表示文字的多个文字信息图像； 所述控制部，当所述文字信息图像的数量减少时，改变所述文字信息图像的字体使所述文字信息图像的字体变粗，控制所述空间调制元件显示与所述文字信息图像已被改变的输入图像相对应的衍射光栅图案。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的图像显示装置，其特征在于: 所述控制部，当所述总亮度减少时，将控制用图案附加到所述输入图像使所述虚拟图像以低于所述基准虚拟图像的亮度被显示，控制所述空间调制元件显示与附加了所述控制用图案的所述输入图像相对应的衍射光栅图案。
8.根据权利要求7所述的图像显示装置，其特征在于: 所述控制用图案包含附加在所述输入图像的外周的高亮度的外框图案； 所述控制部，当所述总亮度减少时，改变所述外框图案使所述外框图案的粗细变粗或使所述外框图案的亮度增加，控制所述空间调制元件显示与所述外框图案已被改变的所述输入图像相对应的衍射光栅图案。
9.根据权利要求7所述的图像显示装置，其特征在于: 所述控制用图案包含包括与所述图像显示装置相关的指定的文字列的文字列图像； 所述控制部，当所述总亮度减少时，改变所述文字列图像使所述文字列图像变大或使所述文字列图像的亮度增加，控制所述空间调制元件显示与所述文字列图像已被改变的所述输入图像相对应的衍射光栅图案。
10.根据权利要求7所述的图像显示装置，其特征在于: 所述控制用图案包含相对于所述输入图像整体具有一定的亮度的均一图案； 所述控制部，当所述总亮度减少时，改变所述均一图案的亮度使所述均一图案的亮度增加，控制所述空间调制元件显示与所述均一图案的亮度已被改变的所述输入图像相对应的衍射光栅图案。
11.根据权利要求7所述的图像显示装置，其特征在于: 所述控制用图案包含相对于所述输入图像整体分布且所述输入图像的周边部的亮度低于中心部的亮度的分布图案； 所述控制部，当所述总亮度减少时，改变所述分布图案的亮度使所述分布图案的中心部的亮度增加，控制所述空间调制元件显示与所述分布图案的亮度已被改变的所述输入图像相对应的衍射光栅图案。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的图像显示装置，其特征在于:所述控制部，根据所述总亮度控制所述光源的输出。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的图像显示装置，其特征在于:所述控制部，根据所述总亮度控制所述光源的点灯时间。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的图像显示装置，其特征在于还包括:将来自所述光源的所述相干光转换为照明光向所述空间调制元件射出的照明光学系统。
全文摘要
图像显示装置包括射出相干光的光源；通过显示与输入图像相对应的衍射光栅图案衍射所述相干光，利用被衍射的光显示虚拟图像的空间调制元件；计算表示所述输入图像的全部像素的亮度的总和的总亮度，当所述总亮度减少时，控制所述光源和所述空间调制元件的至少其中之一，以低于直接利用所述输入图像显示的基准虚拟图像的亮度显示所述虚拟图像的控制部。
文档编号G02B27/22GK103250200SQ20128000402
公开日2013年8月14日 申请日期2012年10月18日 优先权日2011年10月20日
发明者笠澄研一, 杉山圭司, 山本格也 申请人:松下电器产业株式会社