JP6763368B2 - 制御装置、制御方法及びプログラム - Google Patents
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Description
<構成>
まず、本発明の第1の実施形態に係る投射装置1の構成について、図面を参照しながら説明する。
ここで、反復フーリエ変換処理について説明する。一般に、反復フーリエ変換処理は、回折光学素子の設計を行うために用いられるが、位相変調型素子にも同様に用いることができる。
次に、本実施形態に係る制御手段10(制御装置とも呼ぶ)について、図6〜図8を用いて詳細に説明する。
位相分布生成手段20は、図7のように、基本画像記憶部21、画像取得部23および処理部27を有する。
位相制御手段30は、位相分布生成手段20によって生成された目的画像の位相分布を取得し、その位相分布に基づいて位相変調手段13を制御する。位相制御手段30は、例えば、位相変調手段13の空間変調素子の表示領域に印加する電圧を制御することによって表示領域の屈折率を変化させて表示領域内に屈折率の差を発生させ、表示領域に位相分布を表示させる。
ここで、図10および図11を用いて、位相制御手段30が位相変調手段13の空間変調素子の表示領域に表示させる位相分布について説明する。
次に、本実施形態に係る制御手段10の動作について、図12のフローチャートを用いて説明する。なお、図12のフローチャートに関しては、制御手段10を動作主体として説明する。
次に、本発明の第2の実施形態に係る制御手段の構成について図面を参照しながら説明する。
ここで、画像変換部25の行う変換処理について、図14〜図17の例を用いて説明する。なお、図14〜図17には、基本画像の位相分布の代わりに、基本画像そのものを示している。画像変換部25は、実際には基本画像の位相分布を変換するが、理解しやすくするために、図14〜図17では変換する位相分布に対応する基本画像そのものを示す。
次に、本実施形態に係る制御手段の動作について、図18のフローチャートを用いて説明する。なお、図18のフローチャートにおいては、目的画像情報に含まれる基本画像の位相分布が基本画像記憶部21に格納されているものとして説明する。
次に、本発明の第3の実施形態に係る制御手段について図面を参照しながら説明する。
続いて、図20〜図23を用いて、「A」および「B」という文字(基本パターン)を含む目的画像を例として、制御手段が行う処理について説明する。なお、図20〜図23においては、説明しやすくするために、位相変調手段13の表示領域に表示させる位相分布の代わりに、被投射面上の振幅分布を示している。
次に、本実施形態に係る制御手段の動作について、図24のフローチャートを用いて説明する。なお、図24のフローチャートにおいては、目的画像情報に含まれる基本画像の位相分布が基本画像記憶部21に格納されているものとして説明する。
次に、本発明の第4の実施形態に係る制御手段について説明する。
ここで、図26〜図29を用いて、計算上のレーザ光強度を補正した基本画像の位相分布を用いる具体的な方法について説明する。
次に、本発明の第5の実施形態に係る制御手段について図面を参照しながら説明する。
図32のように、本実施形態に係る制御手段105は、位相分布生成手段20および位相制御手段30に加えて、検出手段50を備える。すなわち、本実施形態に係る投射装置は、第1〜第4のいずれかの実施形態の構成に検出手段50を追加した構成を有する。なお、本実施形態に係る制御手段105の検出手段50以外の構成は、第1〜第4の実施形態のいずれかと同様の構成であるため、詳細な説明は省略する。
検出手段50は、目的画像を入力とし、入力された目的画像を構成する基本画像を検出する。検出手段50は、検出された基本画像や基本パターンに関する情報を位相分布生成手段20に送信する。
次に、本実施形態に係る制御手段105の動作について、図33のフローチャートを用いて説明する。なお、図33のフローチャートの説明においては、検出された基本パターンを含む基本画像が基本画像記憶部21に記憶されているものとする。
図34は、目的画像500から基本パターンを抽出する一例を示す概念図である。なお、AまたはBという基本パターンを含む基本画像の位相分布(501および502)が基本画像記憶部21に記憶されているものとする。図34には、説明しやすいように、位相変調手段13の表示領域に表示させる位相分布501および502の代わりに、被投射面上における画像を示している。
次に、本発明の第6の実施形態に係るインターフェース装置60(インターフェースシステムともよぶ)について図面を参照しながら説明する。本実施形態に係るインターフェース装置60としては、ウエアラブルなインターフェース装置を想定している。
ここで、本発明の第6の実施形態に係るインターフェース装置60の適用例について図面を参照しながら説明する。なお、以下の例では、図35のインターフェース装置60の構成を用いて説明する。
次に、本実施形態に係る制御手段を可能とするためのハードウェア構成について、図42のコンピュータ90を一例として挙げて説明する。なお、図42のコンピュータ90は、本実施形態に係る制御手段を可能とするための一例であって、本発明の範囲を限定するものではない。また、本実施形態に係る制御手段は、図36のようなインターフェース装置60の形態とする場合、図42のコンピュータ90の機能を有するマイクロコンピュータによって実現すればよい。
10 制御手段
11 光源
12 コリメータ
13 位相変調手段
14 レーザ駆動手段
15 投射手段
16 フーリエ変換レンズ
17 アパーチャ
18 投射レンズ
20 位相分布生成手段
21 基本画像記憶部
23 画像取得部
25 画像変換部
27 処理部
30 位相制御手段
40 レーザ光強度制御手段
50 検出手段
60 インターフェース装置
61 制御部
62 撮像部
63 投射部
Claims (9)
- 基本パターンを含む基本画像の位相分布を記憶し、フラウンホーファ領域の被投射面に表示させる目的画像に関する目的画像情報が入力された際に、入力された前記目的画像情報に含まれる前記目的画像を構成する前記基本画像の情報に基づいて、自身が記憶している前記基本画像の位相分布を用いて前記目的画像の位相分布を生成する位相分布生成手段と、
前記位相分布生成手段によって生成された前記目的画像の位相分布を位相変調型の空間変調素子の表示領域に表示させる制御をする位相制御手段とを有し、
前記位相分布生成手段は、
前記目的画像を構成する前記基本画像が複数ある場合、前記目的画像を構成する複数の前記基本画像の位相分布を合成することによって前記目的画像の位相分布を生成し、生成された前記目的画像の位相分布に反復フーリエ変換処理を加えた位相分布を生成する制御装置。 - 前記位相分布生成手段は、
前記基本画像の位相分布を記憶する基本画像記憶手段と、
前記目的画像情報に基づいて、前記基本画像の位相分布を前記基本画像記憶手段から取得する画像取得手段と、
前記画像取得手段によって取得された前記基本画像の位相分布を用いて前記目的画像の位相分布を生成し、生成した前記目的画像の位相分布を前記位相制御手段に出力する処理手段とを含み、
前記処理手段は、
前記目的画像を構成する前記基本画像が複数ある場合、前記目的画像を構成する複数の前記基本画像の位相分布を合成することによって前記目的画像の位相分布を生成し、生成した前記目的画像の位相分布に前記反復フーリエ変換処理を加えた位相分布を生成する請求項1に記載の制御装置。 - 基本パターンを含む基本画像の位相分布を記憶し、フラウンホーファ領域の被投射面に表示させる目的画像に関する目的画像情報が入力された際に、入力された前記目的画像情報に含まれる前記目的画像を構成する前記基本画像の情報に基づいて、自身が記憶している前記基本画像の位相分布を用いて前記目的画像の位相分布を生成する位相分布生成手段と、
前記位相分布生成手段によって生成された前記目的画像の位相分布を位相変調型の空間変調素子の表示領域に表示させる制御をする位相制御手段とを有し、
前記位相分布生成手段は、
合成する前記基本画像の数に応じた明るさに設定されたレーザ光の強度の想定値に合わせて補正された複数の前記基本画像の位相分布を記憶し、
前記目的画像情報を入力した際に、入力された前記目的画像情報に基づいて、前記レーザ光の強度の想定値に合わせて補正された複数の前記基本画像の位相分布のうちいずれかを選択し、選択した前記基本画像の位相分布を用いて前記目的画像の位相分布を生成する制御装置。 - 前記位相分布生成手段は、
合成する前記基本画像の数に対応するように前記レーザ光の強度の想定値を補正して生成された複数の前記基本画像の位相分布を、合成する前記基本画像の数に関連付けて格納する基本画像テーブルを記憶し、
前記目的画像情報を入力した際に、入力された前記目的画像情報に含まれる合成する前記基本画像の数に関する情報に基づいて、前記レーザ光の強度の想定値を補正して生成された前記基本画像の位相分布を選択し、選択した前記基本画像の位相分布を用いて前記目的画像の位相分布を生成する請求項3に記載の制御装置。 - 前記基本画像テーブルは、
前記基本パターンごとの大きさに起因する差異を規格化するための形状因子と、前記レーザ光の強度の想定値と前記形状因子から導出される参照値とを含み、
前記位相分布生成手段は、
前記目的画像を構成する複数の前記基本パターンに関して、前記参照値に基づいて位相分布を選択し、選択した前記基本画像の位相分布を用いて前記目的画像の位相分布を生成する請求項4に記載の制御装置。 - 前記位相分布生成手段は、
前記レーザ光の強度の想定値を補正して生成された複数の前記基本画像の位相分布を前記基本パターンの種別に関連付けて格納する基本画像テーブルを記憶し、
前記目的画像情報を入力した際に、入力された前記目的画像情報に含まれる前記基本パターンの種別に関する情報に基づいて、前記レーザ光の強度の想定値を補正して生成された前記基本画像の位相分布を選択し、選択した前記基本画像の位相分布を用いて前記目的画像の位相分布を生成する請求項3に記載の制御装置。 - 前記空間変調素子の表示領域に照射させるレーザ光の強度を制御するレーザ光強度制御手段をさらに備え、
前記位相分布生成手段は、
前記空間変調素子の表示領域に照射させるレーザ光の強度と、前記基本画像の位相分布とを関連付けて格納する基本画像テーブルを記憶し、
前記目的画像情報を入力した際に、入力された前記目的画像情報に含まれる前記基本画像に関する情報に基づいて前記基本画像の位相分布を選択し、選択した前記基本画像の位相分布を用いて前記目的画像の位相分布を生成し、生成した前記目的画像の位相分布を用いて前記空間変調素子の表示領域に前記目的画像の位相分布を表示させる制御をするとともに、前記空間変調素子の表示領域に照射させるレーザ光の強度に関する情報を前記レーザ光強度制御手段に出力し、
前記レーザ光強度制御手段は、
前記位相分布生成手段から受信した情報に基づいて、前記空間変調素子の表示領域に照射させるレーザ光の強度を制御する請求項3に記載の制御装置。 - フラウンホーファ領域の被投射面に表示させる目的画像に関する目的画像情報が入力された際に、入力された前記目的画像情報に含まれる目的画像を構成する基本画像の情報に基づいて、前記基本画像の位相分布を用いて前記目的画像の位相分布を生成し、
生成した前記目的画像の位相分布を位相変調型の空間変調素子の表示領域に表示させる制御をする制御方法であって、
前記目的画像を構成する前記基本画像が複数ある場合、前記目的画像を構成する複数の前記基本画像の位相分布を合成することによって前記目的画像の位相分布を生成し、
生成された前記目的画像の位相分布に反復フーリエ変換処理を加えた位相分布を生成し、
前記反復フーリエ変換処理を加えた位相分布を前記空間変調素子の表示領域に表示させる制御をする制御方法。 - フラウンホーファ領域の被投射面に表示させる目的画像に関する目的画像情報が入力された際に、入力された前記目的画像情報に含まれる目的画像を構成する基本画像の情報に基づいて、前記基本画像の位相分布を用いて前記目的画像の位相分布を生成する処理と、
生成した前記目的画像の位相分布を位相変調型の空間変調素子の表示領域に表示させる制御をする処理とをコンピュータに実行させる制御プログラムであって、
前記目的画像を構成する前記基本画像が複数ある場合、前記目的画像を構成する複数の前記基本画像の位相分布を合成することによって前記目的画像の位相分布を生成する処理と、
生成された前記目的画像の位相分布に反復フーリエ変換処理を加えた位相分布を生成する処理と、
前記反復フーリエ変換処理を加えた位相分布を前記空間変調素子の表示領域に表示させる制御をする処理とをコンピュータに実行させる制御プログラム。
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