(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
伸張された高解像度ホログラフィック画像データが表示される高解像度のホログラフィックディスプレイであって、
基板上の画素を含み、回路が前記画素と同一基板上に設けられ、
前記回路は、データ圧縮技術により圧縮された圧縮高解像度ホログラフィック画像データを受信し、伸張された高解像度ホログラフィック画像データの前記ディスプレイの画素による表示を提供する伸張計算を実行するように構成されたことを特徴とする、ホログラフィックディスプレイ。
【請求項２】
復号化計算は、前記ディスプレイの画素の基板上で分散されている回路を利用して分散的に実行されることを特徴とする請求項１に記載のホログラフィックディスプレイ。
【請求項３】
伸張計算を実行するように動作する前記回路は、前記ディスプレイの画素間に配置されるか、または、前記ディスプレイの画素を取り囲む空間の外側であるが、前記ディスプレイの画素と同一基板上に配置される
ことを特徴とする請求項１または２に記載のホログラフィックディスプレイ。
【請求項４】
圧縮データが、ディスプレイ全体に対する一部であるところのディスプレイ・クラスタへ送信され、
各クラスタは、受信したデータを伸張し、伸張データを各クラスタの画素で表示する機能を実行する
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のホログラフィックディスプレイ。
【請求項５】
通常のディスプレイ・データとホログラフィック表示データとのうち少なくともいずれかが表示されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のホログラフィックディスプレイ。
【請求項６】
圧縮計算が実行される空間が、前記ディスプレイの画素と同一の基板上に存在するか、または、前記ディスプレイの画素と同一の基板上に存在しないことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のホログラフィックディスプレイ。
【請求項７】
前記伸張計算のための前記クラスタが、ディスプレイの行配線及び列配線を介してデータを受信することを特徴とする請求項４に記載のホログラフィックディスプレイ。
【請求項８】
前記伸張計算のための各クラスタが、パラレル・データバスまたはシリアル・データ接続を介してデータを受信することを特徴とする請求項４に記載のホログラフィックディスプレイ。
【請求項９】
伸張処理は、各クラスタにより４０ｍｓ以内で実行されることを特徴とする請求項４、７及び８のいずれか１項に記載のホログラフィックディスプレイ。
【請求項１０】
ホログラフィック画像計算が、伸張処理の後で実行されるか、または
ホログラフィック画像計算が伸張処理の後で実行され、かつ、前記空間光変調器の符号化を判定するために実行される計算が、前記ディスプレイの画素と同一の基板上に存在する回路を利用して実行される
ことを特徴とする請求項５乃至９のいずれか１項に記載のホログラフィックディスプレイ。
【請求項１１】
前記空間光変調器の符号化を判定するために実行される前記計算は、フーリエ変換やフレネル変換の計算を含まないことを特徴とする請求項１０に記載のホログラフィックディスプレイ。
【請求項１２】
前記空間光変調器の符号化を判定するために実行される計算が、前記空間光変調器の画素間に位置する回路を利用して実行されることと、
前記空間光変調器の符号化を判定するために実行される計算が、前記ディスプレイの離散的な領域において実行され、対応する離散的な領域の画素を符号化するために離散的な領域毎に実行されることと
のうち少なくともいずれかを特徴とする請求項１０または１１に記載のホログラフィックディスプレイ。
【請求項１３】
前記回路は、薄膜トランジスタを含むか、または、前記回路の少なくとも一部における活性領域は、多結晶Ｓｉ、連続粒界結晶Ｓｉ、多結晶ＳｉＧｅ、単結晶Ｓｉ、単一結晶粒Ｓｉ及び有機半導体のうち少なくとも１つから成ることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のホログラフィックディスプレイ。
【請求項１４】
前記基板は単結晶Ｓｉであるか、またはガラスであることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載のホログラフィックディスプレイ。
【請求項１５】
前記ディスプレイは、シリコン上液晶(LCoS)技術、ＭＥＭＳ技術、または、電界放射ディスプレイ技術を利用して製造されることを特徴とする請求項１４に記載のホログラフィックディスプレイ。
【請求項１６】
実空間画像データのみが前記ディスプレイに送信されるか、または
実空間画像データのみが前記ディスプレイに送信され、かつ、前記実空間画像データが、強度及び奥行きのマップデータから成る
ことを特徴とする請求項５乃至１５のいずれか１項に記載のホログラフィックディスプレイ。
【請求項１７】
前記ホログラフィック画像計算が、ルックアップ・テーブル手法を利用して実行されること、及び
サブホログラムが、前記ホログラフィック画像計算に利用されること
のうち少なくともいずれかを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載のホログラフィックディスプレイ。
【請求項１８】
伸張された高解像度ホログラフィック画像データを、請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の高解像度のホログラフィックディスプレイを利用して表示する方法であって、
（ａ）高解像度ホログラフィック画像データを圧縮する工程と、
（ｂ）圧縮された高解像度ホログラフィック画像データを送信する工程と、
（ｃ）前記圧縮された高解像度ホログラフィック画像データを受信する工程と、
（ｄ）前記圧縮された高解像度ホログラフィック画像データを伸張する工程と、
（ｅ）伸張された前記高解像度ホログラフィック画像データを、前記ディスプレイ上で表示する工程と
を備えることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伸張された高解像度画像データが表示される高解像度ディスプレイに関し、該ディスプレイは画素を含み、画素は基板上に設けられている。高解像度ディスプレイは、通常の画像データを表示してもよい。高解像度ディスプレイは、ホログラフィック表示データを表示するディスプレイであってもよい。
【背景技術】
【０００２】
計算機生成ビデオホログラム（ＣＧＨ）は、１つ以上の空間光変調器（ＳＬＭ）において符号化される。ＳＬＭは、電気的に制御可能なセル又は光学的に制御可能なセルを含んでもよい。セルは、ビデオホログラムに対応するホログラム値を符号化することにより光の振幅及び／又は位相を変調する。ＣＧＨは、例えばコヒーレントな光線の追跡により計算されてもよく、シーンにより反射される光と参照波との間の干渉をシミュレートすることにより計算されてもよく、あるいはフーリエ変換又はフレネル変換により計算されてもよい。理想的なＳＬＭは、任意の複素数を表せる。すなわち、入射光波の振幅及び位相を別個に制御できる。しかし、一般的なＳＬＭは、振幅又は位相のいずれか一方の特性のみを制御し、他方の特性にも影響を及ぼすという望ましくない副作用を伴う。光の振幅又は位相を変調する種々の方法が存在し、例えば電気アドレス型液晶ＳＬＭ、光アドレス型液晶ＳＬＭ、光磁気ＳＬＭ、マイクロミラーデバイス又は音響光学変調器がある。光の変調は、空間的に連続していてもよく、あるいは個別にアドレス指定可能なセルにより構成されてもよい。セルは１次元又は２次元に配置され、２値であるか、多値であるか又は連続している。
【０００３】
本明細書において、「符号化」という用語は、３ＤシーンがＳＬＭから再構成可能であるように、空間光変調器の領域がホログラムを符号化する制御値を供給する方法を示す。
【０００４】
単なる自動（裸眼）立体ディスプレイとは異なり、観察者は、ビデオホログラムにより３次元シーンの光波面の光学再構成を見ることができる。３Ｄシーンは、観察者の眼と空間光変調器（ＳＬＭ）との間に広がる空間において再構成される。観察者がＳＬＭの前方で再構成された３次元シーンのオブジェクトを見ることができ且つＳＬＭ上又はＳＬＭの後方に他のオブジェクトを見ることができるように、ＳＬＭはビデオホログラムにより更に符号化される。
【０００５】
空間光変調器のセルは、光が通過する透過型セルであるのが好ましく、光線は少なくとも規定された位置で数ｍｍ以上のコヒーレンスの長さにわたり干渉を発生させることができる。これにより、少なくとも１次元で適切な解像度のホログラフィック再構成が可能になる。この種の光は、「十分なコヒーレント光」と呼ばれる。
【０００６】
十分な時間的コヒーレンスを保証するために、光源から放射される光のスペクトルは、十分に狭い波長範囲に限定される必要がある。すなわち、その光のスペクトルは近単色である必要がある。高輝度発光ダイオード（ＬＥＤ）のスペクトル帯域幅は十分に狭く、ホログラフィック再構成に対する時間的コヒーレンスを保証する。ＳＬＭにおける回折角は波長に比例し、これは、単色光源のみがオブジェクトポイントの鮮明な再構成をもたらすことを意味する。広いスペクトルにより、オブジェクトポイントは広くなり且つオブジェクト再構成はぼける。レーザ光源のスペクトルは、単色であると考えられる。ＬＥＤのスペクトル線幅は十分に狭く、適切な再構成を容易にする。
【０００７】
空間的コヒーレンスは、光源の横方向の範囲に関連する。ＬＥＤ又は冷陰極蛍光灯（ＣＣＦＬ）等の従来の光源が十分に狭いアパーチャを介して光を放射する場合、それらの従来の光源はそれらの要求を満たすことができる。レーザ光源からの光は、回折限界内で点光源から生じると考えられ、モード純度に依存してオブジェクトの鮮明な再構成をもたらす。すなわち、各オブジェクトポイントは、回折限界内の点として再構成される。
【０００８】
空間的にインコヒーレントな光源からの光は、横方向に拡大され、再構成オブジェクトのぼけの原因になる。ぼけの量は、所定の位置において再構成されたオブジェクトポイントの拡大されたサイズにより与えられる。ホログラム再構成に対して空間的にインコヒーレントな光源を使用するために、アパーチャを有する光源の横方向の範囲を限定することと輝度との間の妥協点を見つける必要がある。光源が小さい程、その空間的コヒーレンスは向上する。
【０００９】
線光源は、その長手方向の範囲に対して９０度の角度から見ると点光源であると考えられる。光波は、その方向にコヒーレントに伝播するが、その他の全ての方向にはインコヒーレントに伝播する。
【００１０】
一般に、ホログラムは、水平方向及び垂直方向の波のコヒーレントな重畳によりホログラフィックにシーンを再構成する。そのようなビデオホログラムは、全方向視差ホログラムと呼ばれる。再構成されたオブジェクトは、実際のオブジェクトのように水平方向及び垂直方向の運動視差を伴って見られる。しかし、視野角を大きくするには、ＳＬＭの水平方向及び垂直方向の双方の解像度が高い必要がある。
【００１１】
多くの場合、ＳＬＭに対する要求は、水平視差のみの（ＨＰＯ）ホログラムに制限することにより軽減される。ホログラフィック再構成は水平方向にのみ行なわれ、垂直方向のホログラフィック再構成は存在しない。その結果、水平運動視差のみを有する再構成オブジェクトが得られる。透視画は、垂直運動に対して変化しない。ＨＰＯホログラムは、全方向視差ホログラムと比較して垂直方向のＳＬＭの解像度が低いことを要求する。垂直視差のみの（ＶＰＯ）ホログラムも可能であるが一般的ではない。ホログラフィック再構成は、垂直方向にのみ行なわれ、その結果として垂直運動視差を有する再構成オブジェクトが得られる。水平方向の運動視差は存在しない。左目及び右目に対する異なる透視画は、別個に作成される必要がある。
【００１２】
ホログラムのリアルタイムの計算は高い計算能力を必要とする。現在、これは、例えばフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、フルカスタムＩＣ又は特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を含む特別に作成された高価なハードウェアを使用して、あるいは並列処理が可能な複数の中央処理装置（ＣＰＵ）を使用して実現される。
【００１３】
薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）ディスプレイにおいて、垂直方向の画素ピッチは画素毎の領域を判定する。この領域は、液晶（ＬＣ）制御のための透過電極、コンデンサを含むＴＦＴ、並びに列配線及び行配線に分割される。ディスプレイの寸法及び列配線の要求される頻度は、要求されるプロフィール、並びに従って行配線及び列配線の幅を規定する。
【００１４】
理想的なホログラフィック・ディスプレイは、市販されているＴＦＴモニタ装置が現在提供する解像度より非常に高い解像度を必要とする。解像度が高い程、画素ピッチは小さくなり、その一方で、行数が増加するために行配線及び列配線の頻度は増加する。その結果、画素領域全体の行配線及び列配線により覆われる領域の割合は、解像度の増加と比較して過比例的に成長する。従って、透過電極が利用可能な空間が非常に少ないため、ディスプレイの透過率は著しく低下する。これは、速い再生速度を有する理想的な高解像度ホログラフィック・ディスプレイが厳しい制約の下で生産されることを意味する。計算性能に対する要求が大きいため、ホログラムのリアルタイムの計算に対して現在使用可能なハードウェアは、使用される特定の種類のハードウェアに関わらず非常に高価である。関係するデータが大量であるため、計算ユニットからディスプレイへの画像データの転送も非常に困難である。
【００１５】
アクティブマトリクス液晶表示装置の一般的な構成について、特許文献１から得られる従来技術の図１０を参照して簡単に説明する。特許文献１は、その全ての内容が参考として本明細書に取り入れられる。図１０に示すように、このアクティブマトリクス表示装置は、主基板１０１、対向基板１０２及び主基板を対向基板に取り付ける空間１０３を含むフラットパネル構造を有し、液晶材料は、２つの基板の間に保持される。主基板の表面上には、画素電極１０４及びマトリクスに配置される画素電極１０４を駆動するスイッチング装置１０５から成る表示部分１０６と、表示部分１０６に接続される周辺装置駆動部分１０７とが形成される。スイッチング装置１０５は、薄膜トランジスタから構成される。薄膜トランジスタは、回路素子として周辺装置部分１０７にも形成される。
【００１６】
参照により組み込まれる本出願人により出願された特許文献２において、計算機生成ビデオホログラムを計算する方法が説明される。その方法によると、３次元シーンの複素振幅値を有するオブジェクトは、セクション層毎に個々のオブジェクトデータセットがマトリクスドットの離散的な振幅値により規定されるように並列な仮想セクション層のマトリクスドットに割り当てられ、ホログラムディスプレイの空間光変調器に対するホログラフィック符号化は、画像データセットから計算される。
【００１７】
参照により組み込まれる本出願人の特許文献３によると、以下のステップがコンピュータによる支援により実行される。
【００１８】
−回折画像は、セクション平面に平行であり且つセクション平面から有限距離に位置する観察者平面に対する波動場の個別の２次元分布の形式で、各トモグラフィックシーンセクションの各オブジェクトデータセットから計算される。ここで、全てのセクションの波動場は、観察者の眼に近接する観察者平面に位置する少なくとも１つの共通の仮想観察者ウィンドウに対して計算される。前記観察者ウィンドウの領域は、ビデオホログラムと比較して減少される。
【００１９】
−全てのセクション層の計算された分布は加算され、観察者平面に関連して参照されるデータセットにおいて観察者ウィンドウに対する波動場集合体を規定する。
【００２０】
−シーンの計算機生成ホログラム集合体に対するホログラムデータセットを生成するために、参照データセットは、参照平面に平行であり且つ参照平面から有限距離に位置するホログラム面に変換される。ここで、空間光変調器はホログラム面に配設され、シーンは符号化後に前記空間光変調器を使用して観察者の眼の前方の空間に再構成される。
【００２１】
上述の方法及びディスプレイは、シーン自体のオブジェクトを再構成するのではなくオブジェクトにより放射される波面を１つ又は複数の仮想観察者ウィンドウにおいて再構成する概念に基づく。
【００２２】
観察者は、仮想観察者ウィンドウを通してシーンを見ることができる。仮想観察者ウィンドウは、観察者の眼の瞳孔を範囲に含み、周知の位置検出及び追跡システムを使用して実際の観察者の位置に対して追跡される。錐台形状の仮想再構成空間は、ホログラムディスプレイの空間光変調器と観察者ウィンドウとの間にわたり、ＳＬＭは錐台の底面を表し且つ観察者ウィンドウは錐台の上部を示す。観察者ウィンドウが非常に小さい場合、錐台はピラミッドとして近似される。観察者は、仮想観察者ウィンドウを通してディスプレイの方向を見て、シーンを表す波面を観察者ウィンドウにおいて受け取る。ホログラフィック符号化処理は、必要な変換回数が多いため大きな計算負荷をかける。リアルタイム符号化は、高コストで高性能な計算ユニットを必要とする。
【００２３】
本出願人の特許文献３は、奥行き情報を有する３次元画像データからリアルタイムにビデオホログラムを生成することを可能にする方法を開示する。これにより、相対的に単純で安価な計算ユニットを使用してホログラムを生成できるようになる。
【００２４】
本出願人の特許文献３は、リアルタイムに計算機生成ビデオホログラムを生成する方法を開示する。空間光変調器ＳＬＭ上でオブジェクトポイントにより構成される３次元シーンの表現に対するホログラム値は、奥行き情報を有する画像データに基づいて符号化される。上述の従来の解決策と同様に、特許文献３で開示される方法は、シーン自体のオブジェクトを再構成するのではなくオブジェクトにより放射される波面を１つ又は複数の仮想観察者ウィンドウにおいて再構成する概念に基づく。変調波動場は、ホログラム値により制御される空間光変調器ＳＬＭにより十分なコヒーレント光から生成され、所望の現実３次元シーン又は仮想３次元シーンは、空間における干渉により再構成される。仮想観察者ウィンドウは、錐台形状の再構成空間においてＳＬＭにより底面として生成される。ウィンドウは、観察者の眼に近接して位置し、周知の位置検出及び追跡システムを使用して実際の観察者の位置に対して追跡される。特許文献３において開示される方法は、観察者がシーンを見る領域がＳＬＭから観察者ウィンドウにわたる錐台形状の再構成空間により規定されるということに基づく。観察者ウィンドウがＳＬＭより非常に小さいため、錐台はピラミッドにより近似される。更に方法は、単一のオブジェクトポイントの再構成がＳＬＭの部分集合であるサブホログラムのみを必要とするという原理に基づく。シーンの各点に関する情報は、ホログラム全体にわたり分散されず、特定の制限された領域、いわゆるサブホログラムにのみ含まれる。この概念に従って、シーンの個々のオブジェクトポイントは、ＳＬＭ上の制限された画素領域、いわゆるサブホログラムによってのみ再構成される。特許文献３の開示は、オブジェクトポイント毎にシーンの再構成全体に寄与するサブホログラムがルックアップテーブルから検索され且つそれらのサブホログラムがシーン全体の再構成に対する全体のホログラムを形成するように蓄積されるという概念に基づく。
【００２５】
特許文献３で開示される方法の特に好適な一例によると、シーンのビューは、各観察者の位置及び観察者の閲覧方向により規定される。各観察者は、観察者平面において観察者の眼に近接して存在する少なくとも１つの仮想観察者ウィンドウを割り当てられる。準備処理ステップにおいて、シーンは可視オブジェクトポイントに３次元的に離散化される。それらのデータは、既にインタフェースから得られてもよい。特許文献３で開示される処理のステップは以下の通りである。
【００２６】
−ステップ１：
オブジェクトポイント毎にサブホログラムの位置を見つける：対応するサブホログラムの位置及び範囲は、オブジェクトポイントの位置、すなわち横方向のｘ座標、ｙ座標及び奥行きの距離から導出される。
【００２７】
−ステップ２：
寄与する対応サブホログラムをルックアップテーブルから検索する。
【００２８】
−ステップ３：
全てのオブジェクトポイントに対してこれらの２つのステップを繰り返す。ここで、サブホログラムは、シーン全体の再構成に対する全体のホログラムを形成するように蓄積される。
【００２９】
特許文献３で開示される単純な一例によると、オブジェクトポイントに割り当てられるサブホログラムのサイズは、交差線の定理に基づいて見つけられる。瞳孔を範囲に含む観察者ウィンドウ又はその一部は、オブジェクトポイントを通ってホログラム面、すなわちＳＬＭに投影される。このシーンの点を再構成するのに必要とされるサブホログラムの画素の指標が判定される。
【００３０】
特許文献３の開示の更なる態様によると、例えば位置又は形状が原因となるＳＬＭ許容差を補償するため又は再構成品質を向上するために、追加の補正関数がサブホログラム又は全体のホログラムに適用される。補正値は、例えばサブホログラム及び／又は全体のホログラムのデータ値に加算される。更に、全てのサブホログラムが観察者ウィンドウの実際の位置により規定されるため、例えば観察者が側面から大きな角度でディスプレイを見る場合、特別なルックアップテーブルが更に特有な観察者ウィンドウに対して生成される。
【００３１】
特許文献３において説明されるように、ルックアップテーブルを使用する原理は拡張されるのが好ましい。例えば、色及び輝度情報に対するパラメータデータは別個のルックアップテーブルに格納可能である。更に、サブホログラム及び／又は全体のホログラムのデータ値は、ルックアップテーブルの輝度及び／又は色値により変調可能である。カラー表現は、原色が各ルックアップテーブルから検索されるという概念に基づく。
【００３２】
特許文献３において開示される方法が基づくルックアップテーブルは、参照により組み込まれる本出願人により出願された特許文献２又は国際公開第２００６／０６６９１９号パンフレットに従って生成されるのが好ましい。ルックアップテーブルは、適切なデータキャリア及び記憶媒体に格納される。
【００３３】
図２６Ａは、一人の観察者の例により特許文献３の開示の一般的な概念を示す。シーン（Ｓ）のビューは、観察者（Ｏ）の位置及び閲覧方向により規定される。観察者は、参照平面において観察者の眼に近接して存在する少なくとも１つの仮想観察者ウィンドウ（ＶＯＷ）を割り当てられる。変調波動場は、ホログラム値により制御される空間光変調器（ＳＬＭ）により十分なコヒーレント光から生成される。方法及びその方法から得られるディスプレイは、シーン自体のオブジェクトを再構成するのではなくオブジェクトにより放射される波面を１つ又は複数の仮想観察者ウィンドウ（ＶＯＷ）において再構成するという概念に基づく。図２６Ａにおいて、オブジェクトは、単一のオブジェクトポイント（ＰＰ）により表現される。観察者（Ｏ）は、仮想観察者ウィンドウ（ＶＯＷ）を通してシーン（Ｓ）を見ることができる。仮想観察者ウィンドウ（ＶＯＷ）は、観察者（Ｏ）の瞳孔を範囲に含み、周知の位置検出及び追跡システムを使用して実際の観察者の位置に対して追跡される。ビデオホログラムのホログラム値により空間光変調器（ＳＬＭ）を制御することにより、画素において変調され且つ表示画面から放射される波動場は、再構成空間において干渉を起こすことにより所望通りに３次元シーンを再構成する。図２６Ａから分かるように、本実施例の一般的な原理によると、シーン（Ｓ）の単一のオブジェクトポイント（ＰＰ）は、空間光変調器（ＳＬＭ）上の制限された画素領域、いわゆるサブホログラム（ＳＨ）によってのみ再構成される。図２６Ａにおいて分かるように、最も単純な解決策によると、サブホログラム（ＳＨ）のサイズは交差線の定理に基づいて規定され、それによりそのオブジェクトポイント（ＯＰ）の再構成に必要な画素の指標が見つけられる。サブホログラム（ＳＨ）の位置及び範囲は、オブジェクトポイント（ＰＰ）の位置、すなわち横方向のｘ座標、ｙ座標及び奥行きの距離又はｚの距離から導出される。その後、その点（ＰＰ）を再構成するのに必要とされるホログラム値はルックアップテーブルＬＵＴから検索される。
【００３４】
サブホログラム（ＳＨ）は、輝度及び／又は色値により変調され、いわゆる全体のホログラムを形成するように各位置においてホログラム面に蓄積される。上述のルックアップテーブルに含まれるデータは、事前に生成される。データは、従来技術のセクションに上述したように特許文献２で説明される方法を使用して生成され、適切なデータキャリア及び記憶媒体に格納されるのが好ましい。オブジェクトポイントの位置及び特性を使用して、対応するサブホログラムは事前に計算され、その後サブホログラムのルックアップテーブル、色及び輝度値、並びに補正パラメータが生成される。
【００３５】
図２６Ｂは、この原理を更に詳細に示し、オブジェクトポイント（Ｐ１、Ｐ２）にそれぞれ割り当てられるサブホログラム（ＳＨ１、ＳＨ２）を示す。これらのサブホログラムが限定され且つ全体のホログラム、すなわち空間光変調器（ＳＬＭ）全体の小さな連続した部分集合を形成することが図２６から分かる。図２６から分かるように、交差線の定理に基づいて判定されるサブホログラムの位置及び範囲に加えて、更なる関数関係が可能である。
【００３６】
全ての内容が参考として本明細書に取り入れられる本出願人により出願された特許文献４及び特許文献５は、十分なコヒーレント光の回折により３次元シーンを再構成する装置を説明する。装置は、点光源又は線光源、光を集束するレンズ及び空間光変調器を含む。従来のホログラフィック・ディスプレイとは異なり、透過モードのＳＬＭは少なくとも１つの「仮想観察者ウィンドウ」において３Ｄシーンを再構成する（この用語及び関連技術の説明については、付録Ｉ及び付録ＩＩを参照）。各仮想観察者ウィンドウは、観察者の眼に近接して位置し、仮想観察者ウィンドウが１つの回折次数に位置するようにサイズ制限されるため、各眼はＳＬＭ表面と仮想観察者ウィンドウとの間にわたる錐台形状の再構成空間において３次元シーンの完全な再構成を見ることができる。ホログラフィック再構成から外乱を除去するために、仮想観察者ウィンドウのサイズは再構成の１つの回折次数の周期間隔を超えてはならない。しかし、そのサイズは、少なくとも閲覧者がウィンドウを通して３Ｄシーンの再構成全体を見れるようにするのに十分な大きさである必要がある。他方の眼は同一の仮想観察者ウィンドウを通して見るか、あるいはそれに応じて第２の光源により生成される第２の仮想観察者ウィンドウを割り当てられる。本明細書において、一般には非常に大きい可視領域は、局所的に位置付けられる仮想観察者ウィンドウに制限される。周知の解決策は、従来のＳＬＭ表面の高解像度から結果として得られる大きな領域を小さく再構成し、それによりそれを仮想観察者ウィンドウのサイズに縮小する。これにより、幾何学的理由により小さくなる回折角及び現在のＳＬＭの解像度は、適切な消費者レベルの計算機器を使用して高品質のリアルタイムホログラフィック再構成を達成するのに十分であるという結果が得られる。
【００３７】
３次元画像を生成する移動電話は、全ての内容が参考として本明細書に取り入れられる特許文献６において開示される。しかし、本明細書において開示される３次元画像は、自動立体を使用して生成される。自動立体で生成された３次元画像の１つの問題は、一般的に画像がディスプレイ内にあるように閲覧者が知覚する一方で、閲覧者の眼がディスプレイの表面上に焦点を合わせる傾向があることである。閲覧者の眼が焦点を合わせる場所と３次元画像の知覚された位置との不一致により、多くの場合、閲覧者はしばらく後に不快感を感じる。この問題は、ホログラフィにより生成された３次元画像の場合には起こらないか又は大きく軽減される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３８】
【特許文献１】米国特許第６，１５３，８９３号明細書
【特許文献２】国際公開第２００６／０６６９０６号パンフレット
【特許文献３】国際公開第２００８／０２５８３９号パンフレット
【特許文献４】国際公開第２００４／０４４６５９号パンフレット（米国特許出願公開第２００６／００５５９９４号明細書）
【特許文献５】米国特許第７，３１５，４０８Ｂ２号明細書
【特許文献６】米国特許出願公開第２００４／０２２３０４９号明細書
【発明の概要】
【００３９】
伸張された高解像度画像データが表示される高解像度ディスプレイが提供され、該ディスプレイは、基板上の画素を含み、回路が画素と同一基板上に設けられ、回路は、データ圧縮技術により圧縮された圧縮高解像度画像データを受信し、伸張された高解像度画像データのディスプレイの画素による表示を提供する伸張計算を実行するように構成される。
【００４０】
高解像度ディスプレイにおいて、ディスプレイの画素と同一の基板上に配置された回路により計算機能が実行されてもよい。
【００４１】
高解像度ディスプレイにおいて、復号化計算は、ディスプレイの画素の基板上で分散されている回路を利用して分散的に実行されてもよい。
【００４２】
高解像度ディスプレイにおいて、ソフトウェアを利用して実現することのできるアプリケーションは、その代わりに、ディスプレイの画素の基板上で分散されている回路を使ってハードウェアにより実現されてもよい。
【００４３】
高解像度ディスプレイにおいて、伸張計算を実行するように動作する回路は、ディスプレイの画素間に配置されてもよい。
【００４４】
高解像度ディスプレイにおいて、伸張計算を実行するように動作する回路は、ディスプレイの画素を取り囲む空間の外側であるが、ディスプレイの画素と同一基板上に配置されてもよい。
【００４５】
高解像度ディスプレイにおいて、圧縮データがディスプレイ全体に対する一部であるところのディスプレイ・クラスタへ送信され、各クラスタは受信したデータを伸張し、伸張データを各クラスタの画素で表示する機能を実行してもよい。
【００４６】
高解像度ディスプレイにおいて、通常のディスプレイ・データが表示されてもよい。
【００４７】
高解像度ディスプレイにおいて、ホログラフィック表示データが表示されてもよい。
【００４８】
高解像度ディスプレイにおいて、圧縮計算が実行される空間が、ディスプレイの画素と同一の基板上に存在してもよい。
【００４９】
高解像度ディスプレイにおいて、圧縮計算が実行される空間が、ディスプレイの画素と同一の基板上に存在しなくてもよい。
【００５０】
高解像度ディスプレイにおいて、伸張計算のためのクラスタが、ディスプレイの行配線及び列配線を介してデータを受信してもよい。
【００５１】
高解像度ディスプレイにおいて、伸張計算のための各クラスタが、パラレル・データバスを介してデータを受信してもよい。
【００５２】
高解像度ディスプレイにおいて、伸張計算のための各クラスタが、シリアル・データ接続を介してデータを受信してもよい。
【００５３】
高解像度ディスプレイは、超高解像度ディスプレイであってもよい。
【００５４】
高解像度ディスプレイにおいて、伸張処理は、各クラスタにより４０ｍｓ以内で実行されてもよい。
【００５５】
高解像度ディスプレイにおいて、ホログラフィック画像計算は、伸張処理の後で実行されてもよい。
【００５６】
高解像度ディスプレイにおいて、空間光変調器の符号化を判定するために実行される計算が、ディスプレイの画素と同一の基板上に存在する回路を利用して実行されてもよい。
【００５７】
高解像度ディスプレイにおいて、空間光変調器の符号化を判定するために実行される計算は、フーリエ変換やフレネル変換の計算を含まなくてもよい。
【００５８】
高解像度ディスプレイにおいて、空間光変調器の符号化を判定するために実行される計算は、空間光変調器の画素間に位置する回路を利用して実行されてもよい。
【００５９】
高解像度ディスプレイにおいて、空間光変調器の符号化を判定するために実行される計算は、ディスプレイの離散的な領域において実行され、対応する離散的な領域の画素を符号化するために離散的な領域毎に実行されてもよい。
【００６０】
高解像度ディスプレイにおいて、回路は、薄膜トランジスタを含んでいてもよい。
【００６１】
高解像度ディスプレイにおいて、回路の少なくとも一部における活性領域は、多結晶Ｓｉから成っていてもよい。
【００６２】
高解像度ディスプレイにおいて、回路の少なくとも一部における活性領域は、連続粒界結晶Ｓｉから成っていてもよい。
【００６３】
高解像度ディスプレイにおいて、回路の少なくとも一部における活性領域は、多結晶ＳｉＧｅから成っていてもよい。
【００６４】
高解像度ディスプレイにおいて、回路の少なくとも一部における活性領域は、単結晶Ｓｉから成っていてもよい。
【００６５】
高解像度ディスプレイにおいて、回路の少なくとも一部における活性領域は、単一結晶粒Ｓｉから成っていてもよい。
【００６６】
高解像度ディスプレイにおいて、回路の少なくとも一部における活性領域は、有機半導体から成っていてもよい。
【００６７】
高解像度ディスプレイにおいて、基板は単結晶Ｓｉであってもよい。
【００６８】
高解像度ディスプレイにおいて、ディスプレイは、シリコン上液晶(LCoS)技術を利用して製造されてもよい。
【００６９】
高解像度ディスプレイにおいて、基板がガラスであってもよい。
【００７０】
高解像度ディスプレイにおいて、ビデオ・フレーム・レートは、少なくとも約２５Ｈｚであってもよい。
【００７１】
高解像度ディスプレイにおいて、実空間画像データのみがディスプレイに送信されてもよい。
【００７２】
高解像度ディスプレイにおいて、実空間画像データは、強度及び奥行きのマップデータから成っていてもよい。
【００７３】
高解像度ディスプレイにおいて、ホログラフィック計算は、リアルタイム又は準リアルタイムで実行されてもよい。
【００７４】
高解像度ディスプレイにおいて、ホログラフィック計算は、ルックアップ・テーブル手法を利用して実行されてもよい。
【００７５】
高解像度ディスプレイにおいて、サブホログラムが、ホログラフィック計算に利用されてもよい。
【００７６】
高解像度ディスプレイは、ＭＥＭＳ技術を利用して製造されてもよい。
【００７７】
高解像度ディスプレイは、電界放射ディスプレイ技術を利用して製造されてもよい。
【００７８】
伸張された高解像度画像データを高解像度ディスプレイを利用して表示する方法であって、
（ａ）高解像度画像データを圧縮する工程と、
（ｂ）圧縮された高解像度画像データを送信する工程と、
（ｃ）圧縮された高解像度画像データを受信する工程と、
（ｄ）圧縮された高解像度画像データを伸張する工程と、
（ｅ）伸張された高解像度画像データを、ディスプレイ上で表示する工程と
を備えることを特徴とする方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】ホログラムのデータ転送速度が元の現実空間データのデータ転送速度よりはるかに速いことを示す図である。
【図２】ホログラフィック計算が画素マトリクスの空間において実行されてもよいＳＬＭの一部と従来のＳＬＭの一部との構造及び性能特性を比較する図を示す。
【図３】ホログラフィック計算が画素マトリクスの空間において実行されてもよいＳＬＭの一部の構造を示す図である。
【図４】ホログラフィックデータの表示のために伸張計算が画素マトリクスの空間において実行されてもよいＳＬＭの一部を示すである。
【図５】従来の２Ｄ表示データの表示のために伸張計算が画素マトリクスの空間において実行されてもよいＳＬＭの一部を示す図である。
【図６Ａ】、
【図６Ｂ】、
【図６Ｃ】、
【図６Ｄ】、
【図６Ｅ】ＴＦＴの製造方法を示す図である。
【図７Ａ】、
【図７Ｂ】、
【図７Ｃ】、
【図７Ｄ】ＴＦＴの製造方法を示す図である。
【図８】一実施例に係るホログラムを再構成する方法を示す図である。
【図９Ａ】、
【図９Ｂ】、
【図９Ｃ】一実施例に係るホログラムを再構成する方法を示す図である。
【図１０】従来技術に係る従来のアクティブマトリクス液晶表示装置の一般的な構造を示す透視画である。
【図１１Ａ】、
【図１１Ｂ】、
【図１１Ｃ】、
【図１１Ｄ】、
【図１１Ｅ】一実施例のホログラフィック・ディスプレイのアクティブマトリクス基板の製造工程を示す図である。
【図１２Ａ】、
【図１２Ｂ】、
【図１２Ｃ】、
【図１２Ｄ】図１１のアクティブマトリクス基板の更なる製造工程を示す図である。
【図１３Ａ】、
【図１３Ｂ】、
【図１３Ｃ】図１２のアクティブマトリクス基板の更なる製造工程を示す図である。
【図１４】離散的な任意の位置のオブジェクトポイントの表現を含むホログラフィック・ディスプレイを示す図である。
【図１５】一実施例のホログラフィック・ディスプレイにおいてグラフィックス計算で実現されてもよい機能ユニットを示す図である。
【図１６】一実施例のホログラフィック・ディスプレイにおいて使用されるサブホログラムＳＨに対するルックアップテーブルを示す図である。
【図１７】一実施例のホログラフィック・ディスプレイに対するホログラフィック変換及び符号化のための追加の処理ユニットを示す図である。
【図１８Ａ】、
【図１８Ｂ】セルの数がより少ないため、一実施例のホログラフィック・ディスプレイに対して、サブホログラムを使用する場合に計算負荷が非常に小さいことを示す図である。
【図１９Ａ】、
【図１９Ｂ】、
【図１９Ｃ】時間ｔにおけるシーン、時間ｔ＋１における更なるシーン及び差分シーンを示す図である。
【図２０】アドレス指定可能なデータ転送を使用して一実施例のホログラフィック表示装置を示す図である。
【図２１】一実施例のホログラフィック・ディスプレイにおけるトランジスタの数が計算されるスプレッドシートの一部を示す図である。
【図２２】図２１のスプレッドシートの一部の残りの部分を示す図である。
【図２３】一実施例のホログラフィック表示装置に係るクラスタ設計を示す簡略化された図である。
【図２４】一実施例のホログラフィック表示装置に係る表示データによりとられるパスを示す図である。
【図２５】計算が従来の２Ｄ表示データ又はホログラフィック表示データを表示するディスプレイに対して画素マトリクスの空間において実行されてもよいＳＬＭの一部を示す図である。
【図２６Ａ】、
【図２６Ｂ】従来技術に従ってサブホログラムを生成する方法を示す図である。
【図２７】一実施例に従ってホログラムを再構成する方法を示す図である。
【図２８】一実施例に係るパネルのタイリングを示す図である。
【図２９】オクルージョンに関連する幾何学的考慮を示す図である。
【図３０】オクルージョンに関連する幾何学的考慮を示す図である。
【図３１】一実施例に従ってオクルージョン現象に対処する方法を示す図である。
【図３２】一実施例に従ってオクルージョン現象に対処する方法を示す図である。
【図３３】一実施例のホログラフィック表示装置に従って表示データによりとられるパスを示す図である。
【図３４】一実施例に従って、制御可能なプリズムを使用して仮想観察者ウィンドウを移動させることにより１人以上のユーザを追跡する方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００８０】
＜Ａ．画素と同一基板上の計算によるホログラム表示＞
一実施例は、３次元画像に対応する強度マップ及び奥行きマップ等の実空間画像データを受信するディスプレイを含む。空間光変調器のホログラフィック符号化は、３次元画像データに基づいてリアルタイムに又は準リアルタイムに計算される。ホログラム計算の少なくとも一部は、１つの基板上で実現される共通のユニットを形成するように、機能的にも空間的にも従来の装置に分離された２つの機能ユニット、すなわちホログラム計算ユニット及びホログラム表示ユニットを組み合わせることにより、画素マトリクスが存在する物理空間において実行されてもよい。これは、少なくとも一部のホログラム計算のためのトランジスタが画素制御に使用されるトランジスタ間又はそれらのトランジスタに隣接して組み込まれてもよいことを意味する。あるいは、全てのホログラム計算は、１つの基板上で実現される共通のユニットを形成するように、機能的にも空間的にも従来の装置に分離された２つの機能ユニット、すなわちホログラム計算ユニット及びホログラム表示ユニットを組み合わせることにより、画素マトリクスが存在する物理空間において実行されてもよい。あるいは、ホログラム計算のための一部又は全てのトランジスタは、画素マトリクス外にあり且つ画素制御に使用されるトランジスタと同一基板上にあってもよい。「同一基板上」という用語は、トランジスタが基板と原子レベルでのみ結合できることを意味せず、回路が配設される物理的支持媒体を基板が一般に提供することを意味することは当業者には明らかであるべきである。「基板」の意味に関する更なる情報は、セクション「基板」において与えられる。
【００８１】
画素マトリクス又は同一基板上の他の場所におけるホログラムの計算は、従来技術において説明される解析的なホログラム計算方法に限定されない。ルックアップテーブル（ＬＵＴ）の方法等の他の種類の計算方法も可能である。解析的な計算方法は、計算方法を実証する一例として使用されてもよい。画素マトリクスにおけるホログラムの計算の場合、ホログラフィック計算方法はディスプレイ全体にわたり同一であってもよく、ほぼサブホログラムの寸法の距離にわたりサブホログラムを加算するためにデータを交換するのが好ましい。サブホログラムは計算に使用される。表示面全体にわたり計算を均一に分散することができる。しかし、ハードウェア設計、シミュレーション及び評価を容易にするために、表示面にわたりタイリングされるクラスタと呼ばれる小さな同一の部分に計算を分割できる。タイルは矩形である必要はなく、タイリングされた六角形（「蜂の巣」）のような他の構造も可能である。「クラスタ」という名前は、ホログラム計算データパスの一部又は全てを範囲に含む計算単位に対して使用される。従って、クラスタは、元の実空間データのセクションからディスプレイのタイルに対するホログラムデータを計算できる最小単位である。これらのクラスタは、隣接する単位間でデータを交換するのが好ましいため、隣接する単位からのサブホログラムが重なり合う場合、ＳＬＭは正確に符号化される。これを図２４に概略的に示す。クラスタの方法の１つの利点は、クラスタが設計された後、ホログラフィック・ディスプレイは同一のクラスタを共にタイリングすることにより容易に構築されることである。
【００８２】
理想的には、非常に高い画質又は幅が数ｍｍではなく約１ｃｍ以上の仮想観察者ウィンドウ、あるいはその双方を有するホログラムを表示するために、１６，０００×１２，０００画素等の非常に高い解像度が要求される。強度画像及び３次元奥行き情報（「Ｚバッファ」と呼ばれる）を含む表示される画像コンテンツは、一般に最大２，０００×１，５００画素の解像度を有するのみである。図１に示すように、ホログラムを表示するのに必要とされるデータ転送速度は、元データを表示するのに必要とされるデータ転送速度と比較して例えば与えられる値の例の場合には４８倍速い。図１において、３次元画像データは、強度マップ及び３次元奥行きマップの形式で供給される。一対の奥行きマップ及び強度マップは、各眼に対して、すなわち各仮想観察者ウィンドウに対して構成されるのが好ましい。それらのマップの各々は、２，０００×１，５００画素のデータアレイから構成される。各マップの画素毎のデータは、それぞれ８ビットの３つの色及び１つのｚ値、すなわち４つの値により表される。ビットは２進数である。従って、画素毎に３２ビット必要である。ビデオデータは、２５Ｈｚ又は２５フレーム／秒（ｆｐｓ）で提供される。２つのビュー（右眼及び左眼）を使用すると、図示するようにデータ転送速度は４．８ギガビット／秒である。ノイズの平滑化又はアーティファクトの低減又は要求されるデータ伝送速度の低下等のより高度な例において、連続フレームに関わるデータ処理が実行されるが、単純な例において、このデータはフレーム毎にホログラムを計算するために使用される。ホログラム計算は、２５Ｈｚのビデオ転送速度、並びに２つのビュー及び３つの色を使用して１６，０００×１２，０００画素のデータアレイに対応するデータ出力を生成する。ここで、各画素は８ビットで表され、フレームレートは１５０ｆｐｓである。従って、図示するように、ホログラムに対するデータ転送速度は２３０ギガビット／秒である。図１のコンテンツは、３原色である赤色、緑色及び青色が表示される処理を表す。この例は、単一のユーザ構成に関するが、対応して高いディスプレイ・フレームレートを有する複数のユーザ構成も可能である。ホログラフィック・ディスプレイにおけるデータ転送速度の多くの他の例が当業者には明らかとなるだろう。
【００８３】
約２５Ｈｚのフレームレートは、動画に対する最低許容レートであることが強調されるべきである。より円滑な再生を行なうためには、２５Ｈｚを上回るフレームレートが使用されるべきである。フレームレートが高くなる程、閲覧者は、再生がより円滑であると考える。
【００８４】
ホログラムは、所定のディスプレイの光波長に対してのみ計算される。このため、計算はオブジェクトポイント毎に３度実行される。すなわち、赤色、緑色及び青色等の色成分毎に１度実行される。他の色は３つの色成分を利用することにより生成され、この色の混合は順次又は同時に実現される。
【００８５】
ホログラムが画素マトリクス等の同一の基板上の回路において生成される場合、元の画像データのみがディスプレイの基板に送信される必要がある。ホログラムが画素マトリクスの回路を使用して生成される場合、強度及び奥行き情報はパネルのそれらの位置に転送され、それらの情報は後でホログラム計算に必要とされる。本実施例の好適なディスプレイにおいて、ホログラムの画素値を計算するために、元の画像のサブセクションの値のみが考慮される。その１つの理由は、本実施例の好適なディスプレイにおいて、再構成に使用される光がディスプレイ全体にわたり完全にコヒーレントではなく、コヒーレンスがディスプレイの小さなサブセクションであってもよいディスプレイのサブセクション内に存在するためである。コヒーレンスは存在しないか、あるいはディスプレイの異なるサブセクションに対してディスプレイの１つのサブセクションから制限された範囲までのみ存在する。好適なディスプレイの各サブセクションは、ホログラム全体の対応するサブホログラムを生成するために使用されてもよい。サブホログラムの寸法は、元画像の強度及び奥行き値をサブホログラムの計算に対して必要とする画素の周囲の領域の最大拡張を規定する。その結果、必要な内部配線、いわゆる「ローカル相互接続」の長さが規定される。図３を参照。この解決策によると、ホログラムを生成するのに必要とされる大量の画素データの全て又は少なくとも一部が表示されるディスプレイパネル上の領域において直接計算されるため、長い配線を介するホログラフィック表示データの転送又はデータの中間記憶領域は必要ないか又はその必要性は低減される。これは、ディスプレイパネルに送出されるデータの解像度を低下し、ディスプレイパネルに送出されるデータ転送速度を低下する。その例が図１に示す状況に適用される場合、データ伝送速度が約１／５０に低下される。その結果、パネル全体にわたる行配線及び列配線の数、いわゆる「グローバル相互接続」は、それに応じて減少される。図３を参照。元の画像データの転送には、ホログラムデータの送信と比較してより少ない配線で十分であり、送信周波数はそれに従って低減され、行配線及び列配線における電力損失を削減するという追加の利点を有する。
【００８６】
データ送信周波数を低減することは、行配線及び列配線における電力損失を低下するという利点を有する。これは、ゼロから１又は１からゼロに２進数を切り替えるには電力を必要とするためである。スイッチング速度が速くなると、電力に対する要求も増加する。電力は最終的に熱として損失され、その結果、高いデータ送信周波数のディスプレイにおいて熱の問題を引き起こす可能性がある。熱の問題は、構成要素が触れるのに危険な程熱くなること、熱誘起応力の結果起きる電子部品のひび割れ及び破損、電子部品の酸化等の望ましくない化学反応、極端な温度に曝された結果起きる液晶材料の品質の低下、並びに温度上昇の結果起きる熱キャリア生成等の半導体材料の挙動に対する変化を含む。装置がバッテリで動作する場合、バッテリから消費される電力が多い程、バッテリはより速く放電し、装置がバッテリの充電までの間に使用される期間は減少する。
【００８７】
列配線及び行配線に対する従来の解決策において必要とされていた画素毎の領域の多くの割合は、ここでは他の目的で使用可能である。図２は、２つの解決策の動作原理を比較する。従来技術に基づく解決策において、１６，０００×１２，０００画素の高解像度ホログラフィック・ディスプレイが考慮される。行配線及び列配線を短くするために、ディスプレイは、例えば図２８に示すように４つの象限にタイリングされる。各象限は、８，０００本の列配線及び６，０００本の行配線を有する。合計で、３２，０００本の列配線及び２４，０００本の行配線が必要とされる。１人のユーザに対して、２５ｆｐｓのビデオ転送速度（入力データのフレームレート−強度及びｚバッファ）の３つの色成分（例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂ）をそれぞれ有する２つのビュー（右側及び左側）は、結果として１５０画像／秒のディスプレイ・フレームレートを与える。行数を乗算し且つフレーム間の空き送信時間の１０％を加算すると、１ＭＨｚの列駆動周波数が必要とされる。本実施例に係る解決策の一例において、画像データは２，０００×１，５００画素の実画像画素アレイに従って供給される。更にディスプレイが４つの象限にタイリングされる場合、各象限は７５０本の行配線を有する。これに１５０画像／秒を乗算し且つフレーム間の空き送信時間の２０％を加算すると、図示するように１３５ｋＨｚの列駆動周波数が必要とされるだけである。この例は、単一のユーザ構成に関するが、動揺に更に高いディスプレイ・フレームレートを有する複数のユーザ構成も可能である。
【００８８】
パネル及び計算パラメータに依存して、図２の従来技術に係る解決策と比較して、図２の実施例に係る解決策において省略されてもよい行配線及び列配線を節約する空間は、ホログラム計算のための回路に必要な空間より大きい可能性があるため、節約された空間の一部のみがホログラム計算に使用されるトランジスタに対して必要とされるだろう。この場合、透過電極の領域は増加され、ＬＣＤの透過率は向上される。計算が節約された画素領域において実行されるため、ディスプレイと同一の基板上に存在せず且つ任意の周知の従来の装置において大きな問題及び高いコストの原因となる追加の計算ユニットは余分になる。別の利点は、パネル制御に対するデータ転送速度が従来のＬＣＤとほぼ同一であるため、パネル制御の複雑さが大きく軽減されることである。２５ｆｐｓの２，０００×１，５００画素の例示的な解像度及び３２ビット／画素の２つのビューに対する４．８ギガビット／秒のデータ転送速度は、６０Ｈｚのフレームレート及び３つの８ビット色を有する１，９２０×１，６００画素のＴＦＴパネルに対するデータ転送速度とほぼ同一である。この例は単一のユーザ構成に関するが、同様に更に高いディスプレイ・フレームレートを有する複数のユーザ構成も可能である。これは、そのようなパネルが従来のディスプレイ技術により容易に制御される一方で、当業者には理解されるように、計算ユニットとディスプレイ電子機器との間及びディスプレイ電子機器とディスプレイパネルとの間の双方における図１の２３０ギガビット／秒の例示的なデータ転送速度のホログラム全体の送信が実現するのに困難で且つコストが非常にかかる特別な解決策を使用してのみ実現可能であることを意味する。
【００８９】
元の実空間画像が２，０００×１，５００画素を有し且つ２５ｆｐｓのビデオフレームレートで供給される空間光変調器におけるホログラムの２次元符号化を考慮する場合、ホログラフィック計算に対して約１億個のトランジスタ、すなわち実空間画素毎に約３４個のトランジスタが必要とされる。これは、２００ＭＨｚのスイッチング周波数の単結晶Ｓｉ回路の場合である。単結晶Ｓｉから成るＴＦＴが約２５ＭＨｚのスイッチング周波数を有してもよいため、より遅いスイッチング速度を補償するために１億個のトランジスタではなく約６億９千万個のトランジスタが必要とされる。１６，０００×１２，０００画素のホログラム解像度を仮定すると、これは、ホログラム画素毎に約４つのトランジスタが必要であることを意味する。新しい画像が表示される時に計算された値のみが画素セルに書き込まれるため、画素毎に１つ又は２つの追加のトランジスタが必要とされる。同一の解像度を維持しつつディスプレイの寸法が大きくなると、画素ピッチは更に大きくなり、従って画素の周囲に追加で配置されるトランジスタの数も増加する。トランジスタ数のより詳細な推定については、「トランジスタ数の推定」のセクションで与えられる。
【００９０】
パネルが行配線及び列配線を介して制御される場合、これらの配線が広くなる程、ディスプレイは大型になる。これは、固定配線材料低効率に対して及び固定配線断面積に対して配線の低効率がその長さに比例し、固定配線材料低効率に対して、並びに固定配線の長さ及び厚さに対して、配線の低効率がその幅に反比例するためである。これは、画素マトリクスにおいてホログラムを計算する方法が特に大型の高解像度ホログラフィック・ディスプレイを使用する従来の制御技術に対して有利であることを意味する。
【００９１】
ＴＦＴトランジスタとしての組み込みは、計算のためのトランジスタが画素トランジスタと共に基板に適用されるという大きな利点を有する。
【００９２】
トランジスタ数が増加して障害発生の確率が高くなる限り、追加のコストを招くことになる。これは、耐障害性計算方法を使用することにより補償される。この方法において、個々の素子における故障は、欠陥のある構成要素がない場合に取得される計算結果と比較して僅かな偏差の原因となるだけである。
【００９３】
計算は、図２及び図３においてクラスタと呼ばれる多くの隣接する計算単位で実行される。一般に、計算単位（クラスタ）のサイズが大きくなる程、一方ではデータ転送速度が低下し且つ他方では計算の実現が容易になるため、それらのサイズは最適化される。
【００９４】
他の実施例において、ディスプレイは、強度マップ及び奥行きマップデータ等の実空間データに基づいて計算されたホログラフィック画像データを表示するために使用される。従来技術のディスプレイに関する固有の問題は、それらのディスプレイが表示回路と同一基板上に実装されない回路を必要とすることである。この追加の回路は、ディスプレイの基板と別個の基板上に実装される必要がある。これは、大きなデバイスの体積及び重量等の望ましくない特性を招く。消費者は、より小さい表示装置、より薄型の表示装置又はより軽量な表示装置を常に要求している。本実施例のホログラフィック・ディスプレイは、表示回路と同一基板上にある計算回路を有する。計算回路は、ディスプレイの画素間にあってもよく、あるいはディスプレイの画素アレイ外にあるが依然として同一基板上にあってもよい。
【００９５】
＜Ｓｉ（ＬＣｏＳ）ディスプレイ上の液晶への組込みに関する注意＞
単結晶シリコンウエハに適用されるものは、小型ＬＣｏＳディスプレイとは多少異なる。このディスプレイ技術によりはるかに高い周波数が可能になるため、画素毎に１つのトランジスタより少なくてもホログラフィック計算には十分である。一般に、計算の大部分が離散的な計算と同一であり、計算ユニットは画素セルによってのみ中断される。計算に必要なＳｉ領域が変更されないため、本明細書において、少ないデータ量が転送又は格納のみされることにより節約が達成されてもよい。これは、行配線及び列配線に必要とされる領域を減少し、ＬＣｏＳへのデータの転送を容易にする。しかし、解決策は、計算回路が表示回路とは異なる基板上にある場合よりコンパクトで安価であるため、計算回路は、表示回路と同一基板上にあるが表示回路内には配置されない。
【００９６】
＜ローカル転送＞
計算されたデータのローカル転送のための追加の論理が既に存在するため、その論理は各領域に元画像を転送するためにも共通に使用される。そのため、グローバルな行配線及び列配線は完全に余分になる。例えば元データは、シフトレジスタを使用してクラスタからクラスタに転送される。行制御がローカルで実行されるため、行配線の省略により、ディスプレイの右側及び左側が情報を書くために使用されることが可能になる。
【００９７】
＜耐障害性計算ユニット＞
例えば１，６００×１，２００画素の解像度を有する通常のＴＦＴディスプレイの場合、画素誤差として明らかとなる製造誤差が存在する可能性がある。ホログラフィの高解像度ディスプレイは、はるかに多い画素数及び従ってはるかに多いＴＦＴ数を有し、画素誤差の確率が非常に増加する。追加のＴＦＴが計算のために組み込まれる場合、誤り率は再度上昇する。これにより、単一の欠陥のあるＴＦＴにおける誤差がディスプレイ全体に伝播せず、理想的な性能と比較して僅かな局所的な偏差の原因になるだけであるように計算処理を設計することが必要になる。
【００９８】
製造誤差が閲覧者には不可視の結果又は人間の視覚系により僅かに知覚される程度の結果を招くこともある。この場合、そのような欠陥は許容されるだろう。しかし、例えば、多くのＳＬＭセルがそのような例において影響を受けるため、完全に損傷したクラスタは許容されない。
【００９９】
ＴＦＴ等の冗長な回路は、装置の起動時に使用される回路の一部が故障していると分かった場合にそのような回路が装置の起動時に使用される回路の一部を置換するために使用されるように、画素マトリクスの空間に製造されてもよい。装置は、１つの回路のスイッチング特性が回路の誤動作を示すか否かをテストすることなどにより、時々自己診断をしてもよい。誤動作する回路は使用不可能であるとして不揮発性メモリ等のメモリに記録されてもよく、他の回路はその代わりに使用されるものとして記録されてもよい。同様の方法は、本明細書に参照により組み込まれるJ. Birnbaum及びR.S. Williamsの「Physics and the Information Revolution」Physics Today、２０００年１月、３８〜４２ページにおいて従来の耐障害性コンピュータ回路に対して報告されている。あるいは、回路は、永続的に暗い画素を結果として与える故障の確率が永続的に明るい画素を結果として与える故障の確率より高くなるように設計されてもよい。これは、後者の方が閲覧者にとって煩わしいためである。
【０１００】
最適化された誤差許容の設計に対して、回路内のより重要な場所において、構成要素のサイズが更に大きいトランジスタ、特に横方向のサイズが大きいトランジスタは、回路のより重要な部分の故障の確率を低減するために実現されてもよい。更なる方法は、欠陥のあるユニットの結果がより大きい表面積にわたり分散されるように計算パイプラインを混合することである。これは、ホログラム画素の値を計算するために、約１，０００個以上の値が加算されてもよいことが分かる場合に理解されてよい。それらの値が全て同一のパイプラインから得られた場合、このパイプラインが故障すると、ホログラム画素値は完全に誤った値となる。クラスタが並列パイプラインから構成される場合、内部クラスタ構造は、加算する値が全ての並列パイプラインから得られるように構成される。値が例えば４つのパイプラインから得られ、１つのパイプラインが故障する場合、入力値の２５％のみが誤っている。この例において、計算されたホログラム画素値は、入力値の１００％が誤っている場合より正確である。
【０１０１】
いくつかの例において、「後続修復」戦略が使用されてもよい。そのような場合、ディスプレイのテスト段階中に故障したユニットを識別し、関連する導電線を物理的に切断することにより回路を修正する。そのような方法は短絡を解決する。接続の切断は、最も望ましくない画素の故障（例えば、高い強度で常に光っている画素）が単純にそれらをオフして暗くすることにより改善されることを保証する。
【０１０２】
本実施例に係る装置の場合、装置は、以下に与えられる製造方法の概要、それらのある組合せに従って製造されてもよく、あるいは当業者には明らかである他の製造方法に従って製造されてもよい。有機半導体は、実施例の装置内の回路を製造するために使用されてもよい。
【０１０３】
＜Ｂ．空間光変調器に対する符号化の効率的な計算を使用する同一基板上の計算によるホログラム表示＞
リアルタイム又は準リアルタイムに変化する再構成のための大きな計算機生成ホログラム（ＣＧＨ）の表現に対する３次元コンテンツの変換を行なう周知の方法は、計算資源に関して大きな労力を費やすことによってのみ実現される。従来技術の国際公開第２００８／０２５８３９号パンフレットの「Method for generating computer-generated video holograms in real time with the help of LUTs」において説明される改善例において、１，９２０×１，０８０個の再構成オブジェクトポイントを含む対話型リアルタイムホログラムは、事前に計算されたサブホログラム及びルックアップテーブル（ＬＵＴ）を使用して市販のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）システムにより対話的にリアルタイムに表示される。従来の方法は、図１４において白丸により示すように、オブジェクトポイントが特定の離散的な位置においてのみ再構成可能であることを特徴とする。本明細書において説明する本実施例の方法は、図１４において黒丸により示すように、オブジェクトポイントが再構成錐台内の任意の位置において生成されるという制限を回避する。図１４は、従来のＬＵＴ方法を使用して生成されるオブジェクトポイント（白丸）が特定のオブジェクト面に固定的に割り当てられる方法を示す。オブジェクト面は、ホログラム面に対して固定の距離で位置付けられる。これに対して、本実施例の解析的方法によると、オブジェクトポイント（黒丸）は任意の位置にあってもよい。
【０１０４】
第Ａ部の実施例は、空間光変調器の符号化を計算する従来の方法を使用して実現されてもよい。あるいは、第Ａ部の実施例は、空間光変調器に対する符号化のより効率的な計算を提供する方法を使用して実現されてもよい。より効率的な１つの計算方法は、国際公開第２００８／０２５８３９号パンフレットにおいて説明される。フーリエ変換自体又はフレネル変換自体の計算を必要としないために効率的に実現される以下のより効率的な方法は、本発明の一実施例である。更に、以下のより効率的な方法は、フーリエ変換又はフレネル変換を必要としないと言われる。
【０１０５】
空間光変調器に対する符号化のより効率的な計算を提供する方法の一例は以下の通りである。ＳＬＭ光変調手段（ＳＬＭ１）を含むホログラフィック表示装置（ＨＡＥ）に対して計算機生成ビデオホログラムを生成する図８及び図９を参照して説明される解析的方法であり、オブジェクトにより放射される波面が１つ又は複数の仮想観察者ウィンドウ（ＶＯＷ）において再構成され、ホログラム全体（ＨΣＳＬＭ）の部分集合であるサブホログラム（ＳＨ）がＳＬＭ上で符号化されることのみが３次元シーン（３Ｄ−Ｓ）の単一の各オブジェクトポイント（ＯＰ）の再構成には必要である方法は、複数のオブジェクトポイントへの３Ｄシーン（３Ｄ−Ｓ）の離散化の後に以下のステップを含むことを特徴とする：
３Ｄシーンの各可視オブジェクトポイント（ＯＰ）に対して、
ステップＡ：オブジェクトポイント（ＯＰ）毎にサブホログラム（ＳＨ）の位置を判定する。
【０１０６】
例えば、仮想可視領域がホログラム面からオブジェクトポイントを通りＳＬＭ自体まで投影される交差線の定理を使用する。サブホログラムは、十分な正確度で矩形として近似／モデル化される。ローカル座標系は、原点を中心にしてサブホログラムに割り当てられる。ｘ座標は横座標であり、ｙ座標は縦座標である。サブホログラムは、半分の幅「ａ」及び半分の高さ「ｂ」の寸法を有する。
【０１０７】
ステップＢ：ホログラム面（ＨＥ）内のサブホログラム（ＳＨ）毎に仮想レンズ（Ｌ）のサブホログラムを判定する：
Ｂ１：仮想レンズの焦点距離（ｆ）を判定する：
レンズの焦点距離（ｆ）は、ホログラム面（ＨＥ）において再構成されるオブジェクトポイント（ＯＰ）のＳＬＭからの直交距離である。
【０１０８】
Ｂ２：レンズのサブホログラム（ＳＨＬ）の複素値：
サブホログラムの複素値は、以下の式を使用して判定される。
【０１０９】
zL = exp{-i*[(π/λf) * (x2 + y2)]}
ここで、λは参照波長であり、ｆは焦点距離である。図９Ａに示すように、式中のｆの正符号は凸レンズに対応する。図２７に示すように、仮想発散レンズが閲覧者に対してＳＬＭの逆側においてオブジェクトポイント（ＯＰ）を再構成するために使用される場合、負数のｆが要求される。
【０１１０】
Ｂ３：ｘ及びｙの正の値及び負の値に関するｚＬの対称性のため、１つの象限においてｚＬの値を判定し且つその結果を適切な符号を使用して他の３つの象限に転送するので十分である。
【０１１１】
ステップＣ：ホログラム面（ＨＥ）内においてプリズムのサブホログラム（ＳＨＰ）を判定する。
【０１１２】
選択されたローカル座標系のために、プリズムは結果として位相ずれを与えるため、位相ずれはｘ座標及びｙ座標の一次関数である。
【０１１３】
Ｃ１：水平方向に有効なプリズム（Ｐ）の線形因子Ｃｘを判定する。これは、間隔x∈[0, a]において以下の式により示される：
Cx = M * (2π/λ)；Ｍはプリズムの絶対傾斜である（図９Ｂ）。
【０１１４】
Ｃ２：垂直方向に有効なプリズム（Ｐ）の線形因子Ｃｙを判定する。これは、間隔y∈[0, b]において以下の式により示される。
【０１１５】
Cy = N * (2π/λ)；Ｎはプリズムの絶対傾斜である（図９Ｃ）。
【０１１６】
Ｃ３：プリズムのサブホログラム（ＳＨＰ）の複素値：
このサブホログラム（ＳＨＰ）の複素値は、以下の式により２つのプリズムを重畳することにより判定される。
【０１１７】
zP = exp{i*[Cx*(x-a) + Cy*(y-b)]}
Ｃ４：光源がホログラフィック表示装置によりＶＯＷに結像される場合、プリズムの補正は無視されてもよい。
【０１１８】
ステップＤ：レンズ及びプリズムのサブホログラムを変調する：
図９Ａに示すように、組み合わされたサブホログラムの複素値は、符号ではSH = SHL * SHPで表されるzSH = zL * zPとして、仮想レンズ（Ｌ）及び仮想プリズム（Ｐ）の結果を複素乗算することにより与えられる：
ステップＥ：位相ずれ
各サブホログラム（ＳＨ）は、可視領域内において同様の輝度を達成するために（均一に分散された）位相ずれにより変調される。ここで、位相ずれはサブホログラム毎に異なる。これにより、光学的コヒーレンスを有する光源からのスペックルパターンが減少される。位相ずれの大きさは、スペックルパターンを減少するのに十分であり、(ラジアンより小さくてもよい（すなわち、必ずしも-π＜Φ0＜πではなく、例えば-π/4＜Φ0＜π/4である）。この処理は、以下により表されてもよい：
zSH := zSHexp(iΦ0)、符号ではSH := SH exp(iΦ0)として表される。
【０１１９】
ステップＦ：強度変調
オブジェクトポイントが自身の輝度及び色を適切に表すように、複素値、すなわち各サブホログラムは、フレームバッファコンテンツ（単色又はＲ、Ｇ、Ｂ等のカラー）から取得される強度因子により変調される。
【０１２０】
zSH = C * zSH、これは符号ではSH := C * SHで表される。
【０１２１】
ステップＧ：ホログラム全体ＨΣＳＬＭを形成するためにサブホログラムを加算する。
【０１２２】
サブホログラムは、複素加算を使用して重畳される。ホログラム全体は、以下の式により与えられるサブホログラムの複素和である：
HΣSLM =ΣSHi、これは、ホログラム全体に対する座標系に従って符号ではＺSLM = ΣzSHiで表される。
【０１２３】
上述のステップＣ、Ｄ及びＥは、実施例のいくつかの例において個々に省略されてもよく又は組み合わされて省略されてもよい。ここで、計算力又はホログラムの品質は、上述の計算方法を実現するのに必要とされるハードウェアの製造コストの減少等のいくつかの利点と引き替えに低下されてもよい。
【０１２４】
更なる注意点は、再構成オブジェクトポイントが光学系の焦点であると考えられる場合、傾斜しており且つ焦点距離ｆを有するレンズがホログラム面に存在することを意味することである。傾斜レンズは、傾斜していないレンズ及びプリズムから構成される。本明細書において提示される方法によると、オブジェクトポイントは、レンズ関数及び必要に応じてプリズム関数がサブホログラムにおいて符号化されるように再構成される（図９Ａを参照）。複数の点から構成されるシーンは、サブホログラムを重畳することにより生成される。この方法を使用することにより、対話型リアルタイムホログラフィック再構成に対するオブジェクトポイントは、市販されている標準的なハードウェアコンポーネントを使用して再構成錐台内の任意の位置において生成される。この解決策は、オブジェクトポイント数に関して容易にサイズ変更可能である。処理ユニットの性能が向上する程、オブジェクトポイント数は増加する。
【０１２５】
計算処理は、以下のように要約されてもよい：
１．レンズの計算
ａ．焦点距離ｆを見つける。
ｂ．レンズ方程式：e^{-i*[(π/λf) * (x2 + y2)]}を使用する。
２．プリズムの項の計算（オプションであり、処理に依存する）
ａ．Ｃｘ、Ｃｙ、ａ及びｂを判定する。
ｂ．方程式：e^{i*[Cx*(x-a) + Cy*(y-b)]}
Cx = (2π/λ) * m
Cy = (2π/λ) * n
３．プリズム及びレンズの項の変調（オプションであり、処理に依存する）
４．ランダム位相の適用（オプションであり、処理に依存する）
５．強度変調
６．ホログラムのＳＬＭ別の符号化。
【０１２６】
＜Ｃ．同一基板上の伸張計算によるホログラム表示＞
本実施例は、３次元画像に対応する強度マップ及び奥行きマップ等の実空間画像データを受信するディスプレイを含む。空間光変調器のホログラフィック符号化は、３次元画像データに基づいてリアルタイム又は準リアルタイムに計算される。ホログラム表示計算の全て又は少なくとも一部は、１つの基板上で実現される共通のユニットを形成するように、機能的にも空間的にも従来の装置に分離された２つの機能ユニット、すなわちホログラム表示計算ユニット及びホログラム表示ユニットを組み合わせることにより、画素マトリクスが存在する物理空間において実行されてもよい。これは、ホログラム表示計算の全て又は少なくとも一部のためのトランジスタは、画素制御に使用されたトランジスタの間又はトランジスタに隣接して組み込まれることを意味する。あるいは、ホログラム表示計算は、画素回路と同一基板上にある回路を使用して実現されてもよいが、ホログラム表示計算回路は画素回路外にある。
【０１２７】
本実施例のこの更なる例において、ホログラム計算は、画素マトリクスにより専有される空間外の場所で実行される。そのような計算は、国際公開第２００８／０２５８３９号パンフレットにおいて説明されるようにローカルでアクセス可能なルックアップテーブル（ＬＵＴ）を利用してもよく、それにより計算の計算効率を向上させる。図１から明らかであるように、ホログラム計算が表示画素の空間外で実行される方法に関する問題は、ディスプレイの画素に対する全体のデータ伝送速度が非常に速い必要があることである。これは、図４の方法等の方法が採用される場合に回避される。
【０１２８】
ディスプレイにおいて、ホログラム符号化データは、画素マトリクスにより専有される空間外で計算される。それらの計算が実行される空間は、ディスプレイの基板と同一の基板上にあってもなくてもよい。ホログラム符号化データは、周知のデータ圧縮技術を使用して圧縮され且つディスプレイ全体に対する一部であるところのディスプレイのクラスタに転送されてもよい。図４において、ホログラム計算のためのＴＦＴは、行配線及び列配線を介して受信されたデータを伸張する機能を実行する。しかし、データは、パラレルデータバス又はシリアルデータ接続等の他の手段を介しても受信可能である。ホログラム表示画素と画像強度マップ及び画像奥行きマップの送信元との相互接続に対する要求が低減された状態でクラスタ単位でのホログラム表示が許可される。更に、ホログラム計算及びデータ圧縮がディスプレイの基板外で実行されることが可能であり、データ伸張はディスプレイの画素と同一基板上の回路を使用して実行されるが画素マトリクスの空間外で実行される。他の例が当業者には明らかとなるだろう。
【０１２９】
＜Ｄ．同一の基板上の伸張計算による高解像度表示＞
他の実施例において、高解像度ディスプレイは、通常の表示データであってもよく又は強度マップ及び奥行きマップデータに基づいて計算されたホログラム表示データであってもよい高解像度画像データを表示するために使用される。従来技術の高解像度ディスプレイに関する固有の問題は、それらのディスプレイが製造誤差を起こす傾向にある高密度回路を必要とすることであり、過度な発熱の問題を招く可能性のある高いスイッチング周波数を必要とすることである。これらの問題は、図５の方法等の方法が採用される場合に軽減又は回避される。
【０１３０】
高解像度ディスプレイにおいて、画像データは、周知のデータ圧縮技術を使用してディスプレイ内又はディスプレイ外で圧縮され、ディスプレイ全体に対する一部であるところのディスプレイのクラスタに送信される。圧縮計算が実行される空間は、ディスプレイの基板と同一基板上で実行されてもされなくもよい。図５において、伸張計算のためのＴＦＴは、行配線及び列配線を介して受信されたデータを伸張する機能を実行する。しかし、データは、パラレルデータバス又はシリアルデータ接続等の他の手段を介しても受信可能である。メモリに対する要求が最小の場合、伸張計算のためのＴＦＴは、２５Ｈｚのフレームレートで、約４０ｍｓ以内で表示するそのデータをクラスタの画素により伸張することを要求される。画像表示画素と画像強度マップの送信元との間の相互接続に対する要求が低減された状態でのクラスタ毎の画像表示が許可される。他の例が当業者には明らかとなるだろう。
【０１３１】
好適な例において、圧縮実空間画像データは、ディスプレイのクラスタに送出される。第１のステップにおいて、クラスタは圧縮実空間画像データの伸張を実行する。第２のステップにおいて、ホログラフィック表示データは、第１のステップにより生成されたデータを使用してディスプレイのクラスタにより計算される。他の例が当業者には明らかとなるだろう。
【０１３２】
＜Ｅ．ホログラフィック変換及び符号化のために追加の処理ユニットを組み込むことによりグラフィックスサブシステムに対して拡張された３Ｄレンダリングパイプラインを使用する同一基板上の計算によるホログラム表示＞
第Ａ部の実施例は、空間光変調器を符号化する従来の方法を使用して実現されてもよい。あるいは、第Ａ部の実施例は、空間光変調器のより効率的な符号化を提供する方法を使用して実現されてもよい。空間光変調器のより効率的な符号化を提供する方法の一例は以下の通りであるが、多くの他の例が当業者には明らかとなるだろう。
【０１３３】
一例が図１５に示される方法は、ホログラフィック変換及び符号化のために追加の処理ユニットを含むことによりグラフィックスサブシステムの３Ｄレンダリングパイプラインを拡張する。方法は、本出願人の一実施例である。「ホログラフィック変換及び符号化のための追加の処理ユニット」という表現は、以下において「ホロパイプライン」という用語で置換される。ホロパイプラインは、３Ｄグラフィックスパイプラインのすぐの下流側に配置される。各クラスタに対する３Ｄパイプラインデータは、ディスプレイの対応するクラスタに送出される。以下の説明は、単一クラスタのレベルにおける実施例に焦点を当てる。Ｚマップバッファ及びカラーマップバッファ（カラーマップＲ、カラーマップＧ、カラーマップＢ）は、２つのパイプラインの間のインタフェースを形成する。図１５は、これを概略的に示す。Ｚマップは、画素座標の個々の点毎に、変倍され且つ種々の規定レベルで表されるｚ値を含む。Ｚ値は、一般に０．０〜１．０の範囲で変倍されるが、他の範囲も可能である。規定レベルは、ビット数、すなわち８ビット、１６ビット又は２４ビットにより判定される。
【０１３４】
現行のグラフィックスサブシステムにおいて、カラーマップは、２４ビット、すなわち色成分Ｒ、Ｇ、Ｂ（赤色、緑色、青色）毎に８ビットの規定を有する。カラーマップはフレームバッファの一部を形成し、そのフレームバッファのコンテンツは一般に画面上に表示される。Ｚマップ及びカラーマップを含む２つのバッファは、３Ｄレンダリングパイプラインとホロパイプラインとの間のインタフェースを形成するように規定される。Ｚマップは１つの表示波長に対して提供されるが、これはＲ、Ｇ、Ｂの特定の波長ではない。Ｚマップのコピー１５０１及び１５０２は、他の２つの表示波長に対して提供される。
【０１３５】
ホログラムは、所定の表示光学波長に対してのみ計算される。このため、計算はオブジェクトポイント毎に３回実行される。すなわち、各原色、赤色（λR）、緑色（λG）及び青色（λB）に対して１回実行される。他の色は、それらの３つの色成分を利用して生成され、この色の混合は順次又は同時に実現される。処理速度を増加するために、少なくとも２つの追加のホロパイプラインが使用されるため、ホログラム計算は同時に実行される。全ての３つの色成分に対する結果は、同時に入手可能である。そのために、ｚマップデータが互いに独立してアクセス可能な追加のメモリセクション１５０１及び１５０２（図１５を参照）にコピーされる必要がある。これにより、ｚマップデータ等のメモリセクションを含む動作が互いに阻止されることが防止される。従って、メモリセクションは物理的に分離されるのが理想的である。３つの色成分に個々にアクセスできることを保証するために、色Ｇ及びＢに対するカラーマップＲＧＢコンテンツは、別個のメモリセクションであるカラーマップＧ及びカラーマップＢにそれぞれコピーされる（図１５を参照）。ここでも、メモリアクセス中の衝突を防止し且つシステム性能に悪影響を及ぼすセマフォ、相互排除アルゴリズム（又は「mutex」）等とのアクセス同期に対する困難な実施例の問題を軽減又は除去するために、メモリセクションは物理的に別個にされてもよい。しかし、メモリセクションが互いに物理的に分離されてもよいが、それらのメモリセクションは依然としてディスプレイの同一クラスタ内に配置されるのが好ましい。尚、セマフォは、保護変数（又は抽象データタイプ）であり、多重プログラミング環境において共有資源（例えば、記憶装置）へのアクセスを制限する従来の方法を構成する。相互排除アルゴリズムは、危険域と呼ばれるコンピュータコードによるグローバル変数等の共通資源の同時使用を回避するためにコンカレントプログラミングにおいて使用される。
【０１３６】
以下において、ホログラムは、複数のサブホログラムにより構成されると仮定される。本明細書において、ｍ番目のサブホログラムは、レンズ関数：e^(-iCt * (xm2 + ym2))により示されるレンズにより表される。定数Ｃｔは、レンズの焦点距離ｆを含み、ｆの値は、レンズ関数が適用される前に計算されるため、ｆの値は全ての３つのパイプラインに使用される。従って、ｆの値は色別ではない。それは、仮想レンズであるため、色収差を示す必要はない。レンズはｘ軸及びｙ軸に関して対称的であるため、レンズ関数関係を利用できる。レンズを全て示すために、関数は１つの象限にのみ適用される必要がある。１つの象限において計算されたレンズ関数値は、符号の対称規則を使用して他の３つの象限に適用される。
【０１３７】
Ｃｔは、当然３色Ｒ、Ｇ、Ｂで異なる波長λに依存する。λの値は、規定されたレーザ又は光源が各波長に対して使用されるのが周知であるため、計算される必要はない。しかし、λの値は、ディスプレイの原色毎にＣｔを計算するために計算内で入手可能にされるべきである（図１５を参照）。
【０１３８】
使用される処理に依存して、光伝播の方向を修正するために、レンズ関数に加えてプリズム関数（図１５を参照）が適用されることが必要になる可能性がある。プリズム関数において、定数は波長λを含む。その定数の値は、３原色が異なる波長を有するために変動するため、３つのホロパイプラインの各々に対して特定の値を有する。
【０１３９】
次に、レンズ関数及びプリズム関数の双方は、図１５に示す１５０３、１５０４及び１５０５において複素乗算される。その後、１５０６、１５０７及び１５０８においてランダム位相が適用され、レンズ関数及びプリズム関数の乗算の結果に加算される。この方法は、観察者平面において輝度が最大になること又は「スペックル」を回避することを目的とする。各カラーマップの強度は、１５０９、１５１０、１５１１において各ホログラムを変調するために使用される。
【０１４０】
次のステップにおいて、このサブホログラムに対して、クラスタに対する全体のホログラムを形成するために複素加算が行なわれる（図１５を参照）。その結果は、ＳＬＭのシステム特性によってのみ判定される補正マップ又は階調画像（ガンマ補正）の適用等、該当する場合はホログラフィック・ディスプレイのクラスタにおいて追加のアルゴリズムを使用する後続処理に対して利用可能であるため、この段階で好適に補正される。その後、符号化処理が後続する。ホログラムは、カラーで再構成されてもよい。符号化アルゴリズム（図１５を参照）は、位相符号化されるか、振幅符号化されるか又は別の方法で符号化されて使用されるＳＬＭに大きく依存して異なる。
【０１４１】
本セクションにおいて与えられる実施例のいくつかの態様は、本出願内の他のセクションで更に詳細に開示されることが当業者には認識されるだろう。
【０１４２】
＜Ｆ．ホログラフィック計算パイプラインによりグラフィックスカードの３Ｄパイプラインを拡張することによる３次元空間の点の順次ホログラフィック変換を使用する同一基板上の計算によるホログラム表示＞
第Ａ部の実施例は、ホログラフィック計算を実行する従来の方法を使用して実現されてもよい。あるいは、第Ａ部の実施例は、ホログラフィック計算を実行するための遅延を短縮する方法を使用して実現されてもよい。ホログラフィック計算を実行するための遅延を短縮する方法の一例は以下の通りであるが、多くの他の例が当業者には明らかとなるだろう。
【０１４３】
実施例の目的は、画素に近接して計算することによるホログラム表示の場合に、他のホログラフィック計算と比較して遅延を短縮することである。その結果、例えば現在使用されているグラフィックスカード（３Ｄパイプライン）のアーキテクチャは、リアルタイムのホログラフィック変換及び符号化のための追加のハードウェアモジュールにより拡張される。
【０１４４】
一般に、ホログラフィック変換計算が実行される前に、３次元シーン全体はいくつかの３Ｄ変換及び照度計算を実現することにより構成される。シーンのオブジェクトを構成するプリミティブ（例えば、点、線、三角形）は、３Ｄ処理パイプラインの最後に画素化される。全体の結果は、２つのメモリセクションにおいて入手可能である。それらのメモリセクションは、観察者により閲覧されるシーンの色値（カラーマップ）を含むフレームバッファ及び観察者の位置から見られるような変倍表現におけるシーンの奥行きマップを含むＺバッファである。従来の方法において、ホログラフィック変換及び符号化処理は、双方のメモリセクションへのアクセスを必要とするため、それらの結果（２つのメモリセクション）が全て入手可能である場合にのみ開始可能である。これは、１ビデオフレーム分の遅延を招く。そのような遅延は、ゲーム装置等のいくつかの対話型アプリケーションにおいて非常に重要である。遅延が長すぎる場合、プレーヤの動作に対して利用可能な反応時間が短くなりすぎる可能性があるため、プレーヤは実行できたはずの動作を実行できなくなる。６０Ｈｚのディスプレイにおいて約１７ｍｓ以上である１フレーム分の遅延は、高速なゲームにおいては非常に重要になるだろう。ホログラフィック・ディスプレイに対するアプリケーションが存在する場合にのみそれらのディスプレイが市場に受け入れられるため、テレビゲームのプレーヤ等の対象グループは含まれるべきである。
【０１４５】
３次元ホログラフィック結像は、索敵軍用アプリケーションにおいて利点を提供するだろう。あるいは、３次元の地形情報等の他の情報は、２次元データディスプレイより戦闘効率を向上するだろう。ディスプレイが戦闘動作中に軍用アプリケーションにおいて適用される場合、上記遅延は、兵士の死又は負傷、あるいは高価な軍用機器の損傷又は破壊を招くだろう。従って、遅延を短縮することにより、軍用アプリケーションにおける３次元ホログラフィック結像の効率が向上される。
【０１４６】
遅延を短縮するために、カラーマップ及びＺバッファマップの全てが利用可能になるまで待つ必要はない。その代わり、ホログラフィック計算は、空間の１つの点が３Ｄパイプラインにより処理された後に利用可能になった直後に実行される。従って、３Ｄパイプラインはホログラフィックパイプラインにより拡張されてもよいことが分かる。
【０１４７】
ホログラフィック変換及び符号化の計算時間は、３Ｄパイプラインによる３Ｄの点の計算に必要とされる時間を超えないのが好ましい。これは、その時間を超えると更に時間の遅れを招くからである。この概念は、必要な情報のみが処理される必要があるため、サブホログラムに基づいて容易に使用可能にされる。これを理解するために、ホログラフィック変換が空間の単一の３Ｄの点からホログラム又はＳＬＭの全体のサイズに適用された場合、その結果として１，０００倍以上の計算負荷が追加されることを考慮する。現在入手可能な計算ハードウェアを使用してリアルタイムに計算を行なうのは不可能になる可能性が高い。図８及びそれに関連する説明は、サブホログラムの概念を示す。図１８Ａ及び１８Ｂは、一実施例の現在の例におけるサブホログラムの好適な用途を示す。サブホログラムはＳＬＭより小さいため、各サブホログラムはＳＬＭ全体にわたる単一のホログラムより迅速に計算される。更に、サブホログラムは順次計算されてもよく、これにより、画像データのフレーム全体が受信された時にのみ実行可能なＳＭＬ全体にわたるホログラムの計算の場合と比較して遅延が大きく短縮される。２つの図１８Ａ及び図１８Ｂを比較すると、各オブジェクトポイントを計算するための計算負荷は、サブホログラムを使用する場合、ＳＬＭ全体と比較してサブホログラム中のセル数が少ないため非常に小さくなることが分かる。
【０１４８】
一実施例のいくつかの例において、位置が観察者に最近接する点のサブホログラム（図１６）は、サブホログラムバッファに格納される。各クラスタに対する３Ｄパイプラインデータは、ディスプレイの対応するクラスタに送出される（図１７）。以下の説明は、単一クラスタのレベルにおける実施例に焦点を当てる。ＶＯＷのサイズ、並びにＳＬＭからのＶＯＷの方向及び距離に関するデータは、計算に対する入力としてクラスタに供給される（図１７）。ディスプレイの各クラスタは、１つ以上のサブホログラムであってもよい表示するサブホログラムの符号化を格納するための自身のルックアップテーブルを有する。観察者に更に近接する新しい点が生成される場合、その点に対応するサブホログラム（ＳＨｎ）は計算される（図１７を参照）。すなわち、ホログラフィック変換は、サブホログラムの寸法が判定された後に実行される。ＳＬＭセルがいくつかのサブホログラムからの情報を含んでもよいため、ＳＬＭのクラスタのコンテンツはサブホログラムにより単に上書きされない。そのため、位置ｘｙのサブホログラム（ＳＨｎ−１）のエントリがルックアップテーブルから探索される。そのサブホログラムは、その時点でＳＬＭのクラスタに表示される。ＬＵＴからＳＨのコンテンツを読み出した後、現在表示されているＳＨ（ＳＨｎ−１）と新しいＳＨ（ＳＨｎ）との間の差が計算される（図１７を参照）。
【０１４９】
先行する点より観察者に近接する空間の３Ｄの点が位置ｘｙにおいて後で計算される例において、このＳＨｎは古いＳＨｎ−１の代わりにＬＵＴに書き込まれる（図１７を参照）。ここで、差分ＳＨＤはフレームバッファに格納されるＳＬＭの値に加算される。この処理の後、符号化及び可能な補正が後続する（図１７を参照）。
【０１５０】
表示装置（ＳＬＭ）が構成情報（例えば、種類、解像度）を計算ユニットに提供すること（図１７を参照）は、任意のホログラフィック表示装置（ＳＬＭ）の接続が可能であることを意味する。そのような装置は、サイズ、セル数又は符号化の種類が異なってもよい。この解決策は、特定の種類のＳＬＭに限定されない。
＜Ｇ．ホログラフィック・ディスプレイのランダムアドレッシングを使用する同一基板上の計算によるホログラム表示＞
第Ａ部の実施例は、ホログラフィック計算を実行する従来の方法を使用して実現されてもよい。あるいは、第Ａ部の実施例は、ホログラフィック計算を実行する改善された処理を提供する方法を使用して実現されてもよい。ホログラフィック計算を実行する改善された処理を提供する方法の一例は以下の通りであるが、多くの他の例が当業者には明らかとなるだろう。
【０１５１】
実施例の目的は、アプリケーションにおいてサブホログラムの特徴を利用することにより、コンテンツ生成モジュール（例えば、グラフィックスカード）から視覚化モジュール（すなわち、ホログラフィック・ディスプレイ）に転送されるデータ量を減少することである。
【０１５２】
従来技術におけるコンテンツ生成ユニット（例えば、グラフィックスカード）から視覚化モジュール（例えば、ＬＣＤ又は陰極線管（ＣＲＴ）モニタ）への画像データの転送は、画像のコンテンツ全体が従来のブラウン管モニタと同様に上から下に行毎に出力されるような転送である。解像度が最大３，８４０×２，４００画素である高品位テレビ（ＨＤＴＶ）（例えばhttp://www.pcmag.com/article2/0,1895,2038797,00.aspで説明されるＩＢＭ（ＲＴＭ）BertaディスプレイR現在ではIIIAMA等）を使用すると、これは、必要とされるデータ量がデジタルビジュアルインタフェース（ＤＶＩ）又は高品位マルチメディアインタフェース（ＨＤＭＩ）等の標準化されたインタフェースを介して十分に高速に転送されるため問題を招かない。
【０１５３】
しかし、理想的なホログラフィック表示装置は、更に初期の装置の幅が約５ｍｍであるのに対し、幅１ｃｍ以上を測定する仮想観察者ウィンドウ（ＶＯＷ）を観察者平面において生成するためにはるかに多い画素数を必要とする。ＶＯＷが大きい程、ホログラフィック表示装置は商品としての信頼性がより高いものとなるため、大きなＶＯＷは非常に有益である。これは、そのような場合、ディスプレイに対して閲覧者の眼の位置を追跡する追跡システム又は位置ファインダ等の追跡されるホログラフィック・ディスプレイにおける他の構成要素に対する要求が非常に低減されるからである。あるいは、装置が追跡を実現しない場合、ＶＯＷのサイズが拡大すると閲覧者の頭部の小さな動きに対する許容範囲は改善される。
【０１５４】
実施例の目的は、ホログラフィック計算の全て又は少なくとも一部が画素マトリクスにおいて実行されるホログラフィック・ディスプレイにおいてコンテンツ生成モジュールから可視化モジュールに転送されるデータ量を減少することである。
【０１５５】
上述の従来のデータ転送の間、１つのフレームから次のフレームで変更されない情報を含む全ての情報が転送される。ホログラムが３次元空間において点を再構成するため、先行フレームと比較して変更された点を認識するので十分である。以下の処理において、それらの点のみが考慮される（図１９Ａ乃至１９Ｃを参照）。
【０１５６】
単一のオブジェクトポイントは、サイズが観察者の位置に依存するサブホログラムＳＨにより作成される。ＳＬＭセルが１つのサブホログラムの情報だけでなくいくつかのサブホログラムの情報を含んでもよいため、位置ｘｙｚの古い点のＳＨと同一の位置ｘｙｚの新しい点のＳＨとの差が計算されるべきである。この差分サブホログラムＳＨＤは、一実施例のこの例においてＳＬＭ上で再符号化されてもよい。
【０１５７】
ディスプレイ内又はディスプレイ外の回路の集合は、フレーム毎にカラーマップ又は強度マップ及びＺバッファから成る３Ｄ画像データを受信する。図２０に概略的に示すように、連続するフレーム間の差が計算される。その後、更新された表示データは、画像差分データの形式でディスプレイのホログラフィック変換ユニットに送出される。図２０に示すように、各ホログラフィック変換ユニットは、ＳＬＭ上で符号化する１つ又は複数の再構成点に関連する３Ｄの点の差分画像データを送出する。所定のクラスタにおいて連続するフレームに対する表示データの間に差がない場合又はごく僅かな差のみがある場合、データはホログラフィック変換ユニットに送出される必要はない。これにより、表示システムの効果的なＳＬＭ更新速度を高速化できる。ＳＨＤを作成するシステムの一部は、「コンテンツ作成モジュール」と呼ばれてもよく、計算機能及びグラフィックスカードから構成されてもよい。サブホログラムが各クラスタに送出される。クラスタが実行する第１のタスクは、ホログラムデータとＳＨＤのサイズ及び位置に関するデータとを分離することにより受信される情報を処理することである。クラスタのタスクは、ＳＨが正確なサイズで適切なＳＬＭ位置に正確に表示されるように、ＳＨＤを適切なＲＡＭセルに書き込むことを含む。
【０１５８】
サブホログラムＳＨＤ（又は新しいフレームのＳＨ）に加えて、ディスプレイのクラスタ内の画素及びその位置におけるサブホログラムのサイズが特定されてもよい。ホログラフィック・ディスプレイのクラスタ（例えば、図２０に示される）内には、計算されたホログラム表示データをサブホログラムデータとサイズ及び位置情報とに分割するスプリッタが存在する。後者の２つの値は、ＲＡＭにおけるサブホログラムのアドレス範囲を計算することを目的とするため、サブホログラムＳＨ又はＳＨＤのデータはクラスタ内の適切なＳＬＭセルに書き込まれる。
【０１５９】
共通のＳＬＭは、情報を失わないようにセルが連続的にリフレッシュされる必要があるアクティブマトリクスディスプレイである。新しいコンテンツのみがＳＬＭに書き込まれる場合、他の領域の情報は失われる（例えば、図１９Ａ乃至１９Ｃを参照：図中の４つの黒丸は見えなくなる）。このため、特別なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）が使用され、新しいＳＨ又はＳＨＤのみが入力側で書き込まれる一方で、出力側において、メモリ全体が行毎に読み出され、情報がＳＬＭに書き込まれる。デュアルポートＲＡＭ又は上述のような読み出し動作及び書き込み動作を同時に実行することを可能にする他のメモリシステムがこの目的のために使用されてもよい。
【０１６０】
３Ｄシーンにおける変更に依存して、転送される点はコンテンツ生成ユニットにおいて判定される。データストリームを最小限にする動作は、データがホログラフィック表示装置に転送される前に実行される。上述のように、サブホログラムが追加の情報を補足されるため、情報は任意の順序で転送可能である。これは、従来技術の可視化システムにおいて行われるような行毎のデータ転送とは本質的に異なる。
【０１６１】
実施例において説明したように、クライアント側、すなわちコンテンツが生成される側において、データが転送されるか否かの決定は、データ転送が開始される前に行なわれる。割込み後又は表示されるシーンの完全な変更後の例のように、コンテンツが完全に変更されている場合、３Ｄオブジェクトポイントと一致する非常に多くのサブホログラムは転送されるべきである。一般に、ＳＬＭの解像度が高い程、ホログラム全体を転送するのではなくサブホログラムを転送する際の利点は大きくなると言われる。
【０１６２】
＜Ｈ．画素空間における計算機能を有するディスプレイ＞
他の実施例において、ディスプレイは、標準的な表示データであってもよく又は強度マップ及び奥行きマップデータに基づいて計算されたホログラム表示データであってもよい画像データを表示するために使用される。従来技術のディスプレイの固有の問題は、それらのディスプレイが表示回路と同一基板上で実現されない回路を必要とすることである。この追加の回路は、ディスプレイの基板と別個の基板上に実現される必要がある。これは、大きな装置の体積及び重量等の望ましくない特性を招く。消費者は、より小さい表示装置、より薄型の表示装置又はより軽量な表示装置を常に要求している。図２５の方法等の方法が採用される場合、大きな装置の体積及び重量等の問題は軽減される。計算ユニットがディスプレイの画素に近接して配設される場合、計算ユニットにより表示するために計算された任意のデータを表示する際の遅延は短縮されるだろう。そのような短縮された遅延は、高速ゲーム装置等のアプリケーションにおいて、あるいは改善された装置の実行速度が軍事的利点を招く軍用アプリケーションに対する装置において有益だろう。
【０１６３】
図２５のディスプレイにおいて、計算機能は、ディスプレイの表示画素間に又はディスプレイの表示画素に隣接して位置付けられるディスプレイのクラスタで実行される。計算機能が実行される空間は、ディスプレイの基板と同一基板上にある。図２５において、計算のためのＴＦＴは計算機能を実行する。他の例が当業者には明らかとなるだろう。
Ｉ．オクルージョン
コンピュータグラフィックスにおいて、「オクルージョン」という用語は、ビューにより近接するオブジェクトがビューからより離れたオブジェクトを隠す（又は隠蔽する）方法を説明するために使用される。２Ｄディスプレイに対するグラフィックスパイプラインにおいて、陰影付け及びラスタ化が行なわれる前に隠された表面を除去するためにオクルージョンカリング（occlusion culling）の形式を実現する。本明細書のホログラムの説明において、オクルージョンの実施例は、仮想観察者ウィンドウにより近接するオブジェクトポイントが同一直線に沿ってその仮想観察者ウィンドウからより離れたオブジェクトポイントを隠すことを保証することを含む。
【０１６４】
図２９において、ホログラフィック・ディスプレイの所望のオクルージョン挙動の一例が与えられる。図２９において、図示される眼の位置から立方体の太線の側部を見ることができない。これは、閲覧者に最近接する立方体の側部に隠蔽されるためである。ＶＯＷが瞳孔の数倍のサイズである場合、閲覧者は立方体の太線の側部を見れるように異なる方向から立方体を見ることができる。しかし、オクルージョンの単純な一実施例により、立方体の太線の側部はＳＬＭ上で符号化されていない。従って、閲覧者が閲覧方向を変更しても、立方体の太線の側部がＳＬＭ上で符号化されていないために閲覧者はその側部を見れない。
【０１６５】
図３０において、閲覧者は、立方体の太線の側部を見れるように、図２９に示される方向とは異なる方向から立方体を見る。しかし、オクルージョンの単純な一実施例により、オクルージョンが図２９の例に対して実現されていない場合、立方体の太線の側部はＳＬＭ上で符号化されていない。従って、図３０の閲覧者は、立方体の太線の側部がＳＬＭ上で符号化されなかったためにその側部を見れない。すなわち、図２９において、立方体の太線の側部に対する再構成オブジェクトポイントは存在しないため、図３０において、立方体の太線の側部に対する再構成オブジェクトポイントも存在しない。
【０１６６】
図３０に示す問題に対する１つの解決策は、ＶＯＷを２つ以上のセグメントに分離することである。オブジェクトポイントは、ＶＯＷセグメント毎に再構成される。各ＶＯＷセグメントのサイズは、人間の瞳孔のサイズとほぼ同一のサイズであるのが好ましい。
【０１６７】
図３１において、閲覧者は眼の位置１から隠蔽されたオブジェクトポイント２ではなくオブジェクトポイント１を見る。眼の位置２から、閲覧者はその位置からその閲覧方向では見れないオブジェクトポイント１ではなくオブジェクトポイント２を見る。従って、閲覧者は、眼の位置１から閲覧する際にオブジェクトポイント１により隠蔽されるオブジェクトポイント２を眼の位置２から見ることができる。オブジェクトポイント１及びオブジェクトポイント２は、サブホログラム１及びサブホログラム２においてそれぞれ符号化される。
【０１６８】
しかし、図３２において、一致するオブジェクトポイント１及びオブジェクトポイント２がサブホログラム１及びサブホログラム２においてそれぞれ符号化されるため、それらのオブジェクトポイントは眼の位置１及び眼の位置２の双方から見ることができる。
【０１６９】
あるいは、オクルージョンは、奥行きマップ及び強度マップが構成される段階で実行されてもよい。この場合、一対の奥行きマップ及び強度マップは、眼毎に、すなわち仮想観察者ウィンドウ毎に構成されるのが好ましい。
【０１７０】
本明細書に含まれる一実施例の例において、オクルージョンは、画素マトリクスの空間に存在する回路により実行される計算を使用して実現される。そのような回路は、ＴＦＴを含んでもよい。更にオクルージョンは、画素マトリクスと同一基板上に存在するが画素マトリクス外に存在する回路により実行される計算を使用して実現されてもよい。
【０１７１】
＜Ｊ．グラフィックスカード機能＞
グラフィックスプロセッシングユニット又はＧＰＵ（ビジュアルプロセッシングユニット又はＶＰＵと呼ばれることもある）は、パーソナルコンピュータ、ワークステーション又はゲームコンソールの専用グラフィックスレンダリング装置である。現在のＧＰＵは、コンピュータグラフィックスを操作及び表示する際に非常に効率的であり、ＧＰＵの高度並列構造は複雑なアルゴリズムの範囲に対して一般的なＣＰＵより効果的である。
【０１７２】
現在のグラフィックスプロセッシングユニット（ＧＰＵ）は、３Ｄコンピュータグラフィックスに関連する計算を行なうために殆どのトランジスタを使用する。それらは、最初、テクスチャマッピング及びポリゴンレンダリングなど大容量メモリを使用する動作を高速化するために使用されたが、その後、頂点を種々の座標系に変換する等の幾何学的計算を高速化するためのユニットが追加された。ＧＰＵの近年の進歩には、ＣＰＵによりサポートされる多くの同一の動作により頂点及びテクスチャを操作できるプログラマブルシェーダのサポート、エイリアシングを低減するオーバーサンプリング及び補間技術、並びに超高精度色空間が含まれる。
【０１７３】
現行のＧＰＵは、３Ｄハードウェアに加えて、基本的な２Ｄ加速度及びフレームバッファ機能（一般に、ビデオグラフィックスアレイ（ＶＧＡ）互換モードを有する）を含む。更に、１９９５年から製造された殆どのＧＰＵはＹＵＶ色空間及びハードウェアオーバレイ（デジタルビデオ再生にとって重要である）をサポートし、２０００年から製造された多くのＧＰＵは、動き補償及び逆離散コサイン変換（ｉＤＣＴ）等のＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Group）プリミティブをサポートする。近年のグラフィックスカードは、カード上で高品位ビデオを復号化し、中央処理装置の負荷を軽減する。ＹＵＶ色空間モデルは、１つの輝度成分及び２つの色成分に関して色空間を規定する。ＹＵＶカラーモデルは、ＰＡＬ、ＮＴＳＣ及びＳＥＣＡＭ合成カラービデオ規格において使用される。
【０１７４】
本明細書のホログラムの説明において、グラフィックスカード機能の実施例は、ホログラムが表示のために計算される時に上述の機能性が実現されることを保証することを含む。ここで、ディスプレイは画素マトリクスの空間において全てのホログラフィック計算を実行してもよく、あるいは画素マトリクスの空間においてホログラフィック計算の少なくとも一部を実行してもよい。例えば、これは、ＣＰＵによりサポートされる多くの同一の動作により頂点及びテクスチャを操作できるシェーダを実現すること、エイリアシングを低減するオーバーサンプリング及び補間技術、超高精度色空間の使用、テクスチャマッピング及びポリゴンのレンダリングのメモリを多く使用する動作の高速化、頂点を種々の座標系に変換する等の幾何学的計算の高速化、並びに行列及びベクトル演算を含む計算の実行を含む。ホログラムを計算するために、ＧＰＵの高度並列構造は、それらのＧＰＵを複雑なアルゴリズムの範囲に対する一般的なＣＰＵより効果的にする。あるいは、ホログラフィック・ディスプレイは、ホログラフィック計算が画素マトリクスの空間において実行されないホログラフィック・ディスプレイであってもよい。
【０１７５】
本明細書のホログラムの説明において、グラフィックスカード機能の実施例は、画素マトリクスの空間において、あるいは画素マトリクス外にあるが画素マトリクスと同一基板上においてＴＦＴにより実現される３Ｄレンダリングパイプラインを使用することを含んでもよい。換言すると、シェーダ機能性を実現する等の３Ｄレンダリングパイプラインの機能性は、従来技術において使用されるグラフィックスカードからＬＣパネル内に位置するＴＦＴに移される。
【０１７６】
あるいは、ホログラフィック・ディスプレイは、ホログラフィック計算が画素マトリクスの空間において実行されないホログラフィック・ディスプレイであってもよい。あるいは、ホログラフィクディスプレイは、ホログラフィック計算が画素マトリクスの空間において実行されないが、画素マトリクスと同一基板上に存在する回路を使用して実行されてもよいホログラフィック・ディスプレイであってもよい。
【０１７７】
＜Ｋ．２Ｄ−３Ｄ変換＞
２Ｄ−３Ｄ変換の一例において、一対の立体画像を形成する第１の画像及び第２の画像は表示装置に送出され、全ての又は少なくとも一部のホログラフィック計算は画素の空間又は画素の基板上の他の場所において実行される。２Ｄ−３Ｄ変換計算は、当業者には明らかであるように、画素マトリクスの空間又は画素の基板上の他の場所の回路において行なわれてもよく、あるいはディスプレイに送出される奥行きマップ及びカラー強度マップを生成する回路において行なわれてもよく、あるいは他の場所の回路において行なわれてもよい。一般に差分画像は完全な画像より少ないデータを必要とするため、送信される第２の画像は２つの立体画像間の差分画像であってもよい。３次元ビデオ表示が処理中である場合、第１の画像自体は現在の画像と時間的に１つ前の画像との間の差として表されてもよい。同様に、第２の画像は、現在の画像と時間的に１つ前の画像との間の差として表されてもよい。表示装置は、従来技術において周知の２Ｄ画像と３次元（３Ｄ）画像との間の変換の計算手順を使用して受信したデータから対応する奥行きマップと共に２次元（２Ｄ）画像を計算してもよい。カラー画像の場合、３原色の３つの成分から成る２Ｄ画像が対応する奥行きマップと共に必要とされる。２Ｄ画像及び奥行きマップに対応するデータは装置により処理され、ホログラフィック画像を表示してもよい。装置は、ＳＬＭにおいてホログラムを符号化する。伝送帯域幅を効率的に使用するために、このシステム内で送信されるデータに対して周知の圧縮手順を行なってもよく、対応する伸張は表示装置において実行される。
【０１７８】
２Ｄ−３Ｄ変換を実行する回路は、計算した３Ｄデータをマッチングする対象の周知の３Ｄ形状の集合を含むライブラリにアクセスできてもよく、あるいは入力２Ｄ画像データをマッチングする対象となる周知の２Ｄプロファイルの集合を含むライブラリにアクセスできてもよい。周知の形状に対して適切に適合するものが見つけられた場合、２Ｄ画像又は３Ｄ画像が周知の形状に対して表されてもよいため、計算処理が高速化されるだろう。主要なテニスプレーヤ又はサッカープレーヤ等のスポーツ選手の集合の顔又は体型、並びに有名なテニスコート又は有名なサッカーグラウンド等の主要なスポーツ会場の全て又は一部の形状等の３Ｄ形状のライブラリが提供されてもよい。例えば人の顔の３Ｄ画像は、表示装置がアクセスできる画像として表されてもよく、例えば笑顔又は不機嫌な顔である表情の変化、並びに例えば格納されたデータが取得されてから髪が伸びたか又は髪を切ったことによる髪の長さの変化があってもよい。人の髪の長さが長期にわたり大きく変化した等、表示装置がアクセスできるデータが期限切れになったことが明らかであるような永続的な差の集合が発生した場合、表示装置がアクセスできるデータは表示装置により更新されてもよい。計算回路は、適切に適合する画像がアクセスできるレコードの中から見つけられない２Ｄ画像又は３Ｄ画像に直面した場合、新しい形状をレコードの集合に追加してもよい。
【０１７９】
２Ｄ−３Ｄ画像変換は、そのような変換を実行する従来技術において周知の手順を使用して単一の非自動立体２Ｄ画像に基づいて実行されてもよい。３Ｄ画像データ（奥行きマップ及びカラーマップ）は、ホログラフィック画像計算及び表示のためにディスプレイに送出されてもよい。
【０１８０】
上記２Ｄ−３Ｄ変換は、全てのホログラフィック計算が画素マトリクスの空間の回路で行なわれるか、あるいは少なくとも一部のホログラフィック計算が画素マトリクスの空間又は画素の基板上の他の場所の回路で行なわれるホログラフィック・ディスプレイ上に表示するために使用されるデータに対して使用されてもよい。
【０１８１】
＜Ｌ．会議（3D Skype（登録商標））＞
EU Communityの登録商標アプリケーションE3660065から、ＶＯＩＰ（Voice Over Internet）ピア・ツー・ピア通信、ファイル共有及びグローバルネットワークを介するインスタントメッセージングサービスを提供し、通信サービス、ファイル共有及びコンピュータネットワークを介するインスタントメッセージングサービスを提供するSkype（登録商標）が周知である。
【０１８２】
EU Communityの登録商標アプリケーションE4521084から、外部のユーザに対するコンピュータサービス及びソフトウェア開発、すなわち電気通信及びＶＯＩＰ（Voice Over Internet Protocol）アプリケーションにおいて使用するコンピュータソフトウェア及びハードウェアの設計、データ伝送及びインスタントメッセージングサービスを提供し、外部のユーザに対するウェブサイトを作成及び保守し、グローバルコンピュータネットワークのコンピュータサーバ上で外部のユーザのウェブサイトを管理し、コンピュータソフトウェアをインストール及び保守し、加入者にＶＯＩＰ通信サービスの利用を可能にするコンピュータ・ソフトウェアの、オンラインでの、ダウンロード不可能な、一時利用を可能にし、加入者がＶＯＩＰ通信サービスを利用することを可能にする外部のユーザによりダウンロードするためのオンラインソフトウェアを提供するSkype（登録商標）が周知である。
【０１８３】
英国の登録商標2358090から、インターネットアクセス、ポータル及びキャッシングサービス；電気通信及び電気通信サービス；インターネットプロトコル（「ＩＰ」）サービス；「ＶｏＩＰ」（Voice Over Internet Protocol）サービス；電子メール及びインターネット通信サービス；第三者を介する電気通信サービス；電話番号に対するインターネットプロトコル（「ＩＰ」）、並びに「ＩＰ」マッピングシステム及びデータベースに対する電話番号；ドメイン及びドメインデータベースシステム；インターネットサービスプロバイダにより提供されるコンピュータデータベースへの専用アクセス時間を提供するSkype（登録商標）が周知である。
【０１８４】
Skype（登録商標）がＶＯＩＰを提供すること以外の上記のうち任意のものが、画素マトリクスの空間の回路を使用して全てのホログラフィック計算を実行するか又は画素マトリクスの空間の回路を使用して少なくとも一部のホログラフィック計算を実行してもよいホログラフィック・ディスプレイと共に提供されてもよい。ここでは、ＶＨＩＯＩＰ（Voice and Holographic Image Over Internet Protocol）が提供される。１つの例において、上述の手順はＬＣパネル内のＴＦＴにより実行される。あるいは、Skype（登録商標）がＶＯＩＰを提供すること以外の上述のうち任意のものが、画素マトリクスの空間においてホログラフィック計算を実行しないホログラフィック・ディスプレイと共に提供されてもよい。ここでは、ＶＨＩＯＩＰ（Voice and Holographic Image Over Internet Protocol）が提供される。あるいは、Skype（登録商標）がＶＯＩＰを提供すること以外の上述のうち任意のものが、画素マトリクスの空間においてホログラフィック計算を実行しないが、画素マトリクスと同一基板上の回路を使用してホログラフィック計算を実行するホログラフィック・ディスプレイと共に提供されてもよい。ここでは、ＶＨＩＯＩＰ（Voice and Holographic Image Over Internet Protocol）が提供される。あるいは、Skype（登録商標）がＶＯＩＰを提供すること以外の上述のうち任意のものが、任意のホログラフィック・ディスプレイと共に提供されてもよい。ここでは、ＶＨＩＯＩＰ（Voice and Holographic Image Over Internet Protocol）が提供される。
【０１８５】
あるいは、Skype（登録商標）がＶＯＩＰを提供すること以外の上述のうち任意のものが、画素マトリクスの空間においてホログラフィック計算を実行しないホログラフィック・ディスプレイと共に提供されてもよい。ここでは、ＶＨＩＯＩＰ（Voice and Holographic Image Over Internet Protocol）が提供される。
【０１８６】
上述において、ＶＨＩＯＩＰは、ＶＶＨＩＯＩＰ（Voice and Video Holographic Image Over Internet Protocol）の形態で提供されてもよい。ＶＨＩＯＩＰ又はＶＶＨＩＯＩＰは、リアルタイム又は準リアルタイムに提供されてもよく、インターネットプロトコルは、それぞれホログラフィック・ディスプレイを使用する２人の間のリアルタイム又は準リアルタイムのビデオホログラフィック通信を可能にしてもよい。
【０１８７】
＜Ｍ．符号化補償＞
従来のホログラフィにおいて、露出補正は、次善の画像をレンダリングしてもよい他の因子に対して計算又は計画された露出レベルを補償する技術である。それらの因子は、カメラシステム内の変化、フィルタ、非標準処理、あるいは意図的な露出不足又は露出過度を含んでもよい。映画撮影技師は、特にシャッター角度又はフィルム速度の変化に対して露出補正を適用してもよい。写真技術において、カメラによっては、ユーザが自動的に計算された露出を調整できるようにする特徴としてこれを含む。補償は、正（露出の増加）及び負（露出の減少）の双方に段階的に適用される。一般には、いずれの方向にも最大２絞り又は３絞りまで絞り値（F-stop）の１／３又は１／２単位で適用される。
【０１８８】
光学において、光学系のＦナンバーは、レンズの有効な焦点距離に関して入射瞳の直径を表す。カメラにおいて、絞り値として周知のＦナンバーは、一般に離散的な段階で調整される。各「絞り」は、対応するＦナンバーにより印をつけられ、先の絞りの１／２の光度を表す。これは、瞳孔及びアパーチャの直径が２の平方根だけ減少したこと及び従って瞳孔の領域の１／２に対応する。
【０１８９】
カメラの自動露出計算の結果として望ましくない露出が与えられることをユーザが認識した時に、露出補正は採用される。大部分が明るい色調であるシーンは露出不足であることが多い一方で、暗い色調のシーンは露出過度である。経験を積んだ写真家は、これが発生する時及び完璧に露出された写真を得るためにどの程度の補償が適用されるべきかの感覚を得ている。
【０１９０】
上述のうち任意のものが、画素マトリクスと同一基板上で全てのホログラフィック計算を実行するか又は画素マトリクスと同一基板上で少なくとも一部のホログラフィック計算を実行するホログラフィック・ディスプレイと共に提供されてもよい。上述のうち任意のものが、画素マトリクスと同一基板上で全てのホログラフィック計算を実行するか又は画素マトリクスの空間において少なくとも一部のホログラフィック計算を実行するホログラフィック・ディスプレイと共に提供されてもよい。あるいは、上述のうち任意のものが、任意のホログラフィックディスプイレイと共に提供されてもよい。補償は、符号化ステップにおいて又は符号化ステップの前にホログラフィック画像データに適用されてもよく、見やすい画像、すなわち一般的な観察者が適切に露出され且つ露出不足でも露出過度でもないと分かる画像を提供する。
【０１９１】
＜Ｎ．視線追跡＞
ホログラフィック装置は、１人以上の閲覧者に対して視線追跡を使用してもよい。これは、横方向の範囲が数ｍｍである等、各眼に対する閲覧ウィンドウサイズが小さい場合に特に有利である。位置ファインダは、以下のいくつかのステップにおいてユーザの眼を追跡するために使用されるのが好ましい。
１）ユーザの顔を検出することにより探索範囲を制限する。
２）眼を検出することにより追跡範囲を制限する。
３）眼を追跡する。
【０１９２】
眼の位置の識別関数を実行する計算モジュールは、立体カメラにより供給されるような立体画像対を提供される。モジュールのアルゴリズムを使用した後、モジュールは、ＳＬＭの中心等の固定点に対する各眼のｘ座標、ｙ座標及びｚ座標を返す。そのような座標は、例えばシリアルインタフェースにより送信される。この手順を実行するために必要とされる計算は、画素マトリクス内に位置する回路を含むディスプレイの画素と同一基板上に位置するＴＦＴ等の回路により実行されてもよい。
【０１９３】
閲覧者の眼を追跡するために、ＳＬＭパネル上でのホログラフィック符号化はｘ方向及び／又はｙ方向、すなわちパネルの平面において変位されてもよい。使用されるホログラフィック符号化方法の種類（例えば、１Ｄ符号化）に依存して、１つの横方向方向の眼の追跡がＳＬＭ上のホログラフィック符号化コンテンツ全体をｘ方向又はｙ方向に変位することにより実行されるのが好ましい。ＳＬＭのホログラフィック符号化の前に、計算モジュールは、ｘ方向又はｙ方向のＳＬＭに対するホログラムデータのオフセットを計算する。閲覧者の眼のｘ座標、ｙ座標及びｚ座標が入力として提供される。
【０１９４】
閲覧者の眼を追跡するために、ＳＬＭパネル上のホログラフィック符号化は、ｘ方向及び／又はｙ方向、すなわちパネルの平面で変位されてもよい。更に追跡は、ＳＬＭをコヒーレントに照明する光源が閲覧者の位置の変化に同期して移動されるように実行される。光を放射する光源が移動されるか、あるいはコヒーレント光が生成され、非常に狭い開口部を有する点光源又は線光源は非コヒーレント光により照明される。そのような開口部を通過する光は、コヒーレントであると考えられる。光源がＬＣディスプレイの画素により作成される場合、それらの光源はアドレス指定可能であり且つリアルタイムで閲覧者の位置に適応される。
【０１９５】
＜Ｏ．収差補正＞
いくつかの種類のホログラフィック・ディスプレイ内において、収差補正は、フーリエ変換を実行する２Ｄレンズアレイ又はレンチキュラーアレイのレンズにより起こる収差の補正である。収差効果は、閲覧者に対する光の伝播方向と光軸との間の角度に依存し、空間光変調器の符号化により動的に補正されてもよい。補正アルゴリズムは、サムホログラムが生成されるステップまでのホログラフィック計算に関係なく同時に実行されてもよい。そのステップの後、サムホログラム及び収差補正マップは共に変調されてもよい。
【０１９６】
収差補正アルゴリズムは、解析的に又はルックアップテーブル（ＬＵＴ）を更に使用して実現可能である。結果として得られるホログラム計算値は、サムホログラムが入手可能となった後にのみ複素乗算により変調されるのが好ましい。収差補正の実施例の一例を図３３に与える。図３３において、収差補正は、画素マトリクスの空間の回路を使用して実現される。しかし、他の例において、収差補正は、画素マトリクスの空間外にあるが画素マトリクスと同一基板上にある回路を使用して実現されてもよい。
【０１９７】
＜Ｐ．スペックル補正＞
いくつかの種類のホログラフィック・ディスプレイ内において、スペックル補正は、ディスプレイ上の異なる領域間の光コヒーレンスが大きすぎることにより起こるスペックルの低減又は除去である。スペックル効果は、空間光変調器の符号化により動的に補正されてもよい。補正アルゴリズムは、サムホログラムが生成されるステップまでのホログラフィック計算に関係なく同時に実行されてもよい。そのステップの後、サムホログラム及びスペックル補正マップは共に変調されてもよい。
【０１９８】
スペックル補正アルゴリズムは、解析的に又はルックアップテーブル（ＬＵＴ）を更に使用して実現可能である。結果として得られるホログラム計算値は、サムホログラムが入手可能となった後にのみ複素乗算により変調されるのが好ましい。スペックル補正の実施例の一例を図３３に与える。図３３において、スペックル補正は、画素マトリクスの空間の回路を使用して実現される。しかし、スペックル補正は、画素マトリクスの空間外にあるが画素マトリクスと同一基板上にある回路を使用して実現されてもよい。
【０１９９】
＜Ｑ．ホログラフィック・ディスプレイに対するデジタル権利管理（ＤＲＭ）における復号化＞
ホログラフィック・ディスプレイに供給されるコンテンツデータは、ＤＲＭにより保護されてもよい。すなわち、暗号化コンテンツデータはディスプレイにより受信される。高帯域デジタルコンテンツ保護（ＨＤＣＰ）は、２Ｄディスプレイに対するＤＲＭを実現するための共通規格である。一般に、ＨＤＣＰ復号化を含む高品位マルチメディアインタフェース（ＨＤＭＩ）受信機は、２Ｄディスプレイの電子機器のプリント回路基板（ＰＣＢ）上に配置される。従来のシステムの基本的な欠点の１つは、一般にディスプレイ電子機器からパネルへの画像データの転送が復号化後であることである。従って、パネルに対するデータ伝送回路に電気接続することにより復号化データを取り込める。
【０２００】
本実施例の一例において、復号化及びホログラム計算は、画素マトリクス内の回路を使用して実行される。他の実施例において、復号化及びホログラム計算は、画素マトリクス内に分散される回路を使用して分散的に実行される。従って、全ての復号化データが取り込まれるパネル上の場所は１つもない。種々の復号化キーがパネルの種々の領域に対して使用される場合、復号化キーの抽出は更に困難になる。パネルから復号化データが抽出されるパネル上のコネクタが存在しないため、ＤＲＭを回避したいユーザは回路図を知る必要があり、いくつかのＴＦＴトランジスタは復号化データにアクセスするために動作中のディスプレイにわたり広く分離されるトランジスタに接続される必要がある。これは、改善されたＤＭＲ保護に寄与する。
【０２０１】
他の実施例は、回路が画素マトリクス外にある場合を含み、復号化及びホログラム計算が画素マトリクスの基板上にある回路を使用して実行されることである。他の実施例は、回路が画素マトリクス外にある場合を含み、復号化及びホログラム計算が画素マトリクスの基板にわたり分散される回路を使用して分散的に実行されることである。
【０２０２】
＜Ｒ．２Ｄディスプレイに対するデジタル権利管理（ＤＲＭ）における復号化＞
２Ｄディスプレイに供給されるコンテンツデータは、ＤＲＭにより保護されてもよい。すなわち、暗号化コンテンツデータはディスプレイにより受信される。高帯域デジタルコンテンツ保護（ＨＤＣＰ）は、２Ｄディスプレイに対するＤＲＭを実現するための共通規格である。一般に、ＨＤＣＰ復号化を含む高品位マルチメディアインタフェース（ＨＤＭＩ）受信機は、２Ｄディスプレイの電子機器のプリント回路基板（ＰＣＢ）上に配置される。従来のシステムの基本的な欠点の１つは、一般にディスプレイ電子機器からパネルへの画像データの転送が復号化後であることである。従って、パネルに対するデータ伝送回路に電気接続することにより復号化データを取り込める。
【０２０３】
本実施例の一例において、復号化は、ＳＬＭパネルにわたり分散される回路を使用して分散的に実行される。従って、全ての復号化データが取り込まれるパネル上の場所は１つもない。種々の復号化キーがパネルの種々の領域に対して使用される場合、復号化キーの抽出は更に困難になる。パネルから復号化データが抽出されるパネル上のコネクタが存在しないため、ＤＲＭを回避したいユーザは回路図を知る必要があり、いくつかのＴＦＴトランジスタは復号化データにアクセスするために動作中のディスプレイにわたり広く分離されるトランジスタに接続される必要がある。これは、改善されたＤＭＲ保護に寄与する。
【０２０４】
他の実施例において、復号化計算が画素マトリクス内又は画素マトリクス外であってもよいディスプレイの基板の単一領域にある回路を使用して実行される２Ｄ表示装置が存在する。そのような回路は、ディスプレイのＰＣＢ上にある回路よりアクセスするのが困難である。これは、改善されたＤＲＭ保護に寄与する。
【０２０５】
＜Ｓ．ディスプレイにハードワイヤードされたハードウェアに実現されるソフトウェアアプリケーション＞
原則として、多くのコンピュータソフトウェアは、コンピュータハードウェアを使用して個々に実現されてもよい。本実施例の一例において、ソフトウェアを使用して実現されてもよいアプリケーションは、ＳＬＭパネルの基板にわたり分散される回路を使用してハードウェアに実現される。回路は、画素マトリクス内にあってもよく、あるいは画素マトリクスと同一基板上にあるが画素マトリクス外にあってもよい。ＳＬＭパネルは、ホログラフィック・ディスプレイ又は２Ｄディスプレイに対するものであってもよい。
【０２０６】
＜Ｔ．マイクロプリズムによる可変ビーム偏向＞
ホログラフィック・ディスプレイに対して、１人又は複数の閲覧者の眼の位置が追跡されてもよく、１人又は複数の閲覧者の眼に対する可変ビーム偏向は、光ビームの制御可能な偏向を可能にするマイクロプリズム・アレイを使用して実行される。制御可能な偏向は、連続的に可変であってもよい。追跡（ｔｒａｃｋｉｎｇ）は、位置検出及び追跡システムにより実行される。プリズムの特性は、１次元又は２次元で光を偏向するように制御される。２次元偏向は、直列の２つのマイクロプリズム・アレイを使用して取得される。例えば、一方のアレイにおけるプリズムの長軸は、他方のアレイのプリズムの長軸に対して９０度等の有効な角度で配設される。異なるアプリケーションに対するそのような幾何学的配置については、本明細書に参照により組み込まれる米国特許第４，５４２，４４９号明細書において説明される。図３４は、プリズムの特性に依存して更に小さな角度又は更に大きな角度で偏向される光を示す。プリズムは、偏向角が印加された電荷又は光ビームの制御可能な偏向を可能にする周知の他のプリズムアレイに従って変更されるマイクロ液体プリズム（例えば、本明細書に参照により組み込まれるHeikenfeld他の「Agile wide-angle beam steering with electrowetting microprisms」Optics Express 14、６５５７〜６５６３ページ（２００６年）において説明される）であってもよい。
【０２０７】
図３４から分かるように、ＳＬＭ及びプリズムマスクを通過する平行な光線は、プリズムの特性に従って偏向される。この手順の利点は、光がプリズムを通過する前にレンズの収差のような光学的効果が低減されることである。この方法は、ＶＯＷを１人又は複数の閲覧者の眼の場所に配置することに適する。別の例において、プリズムアレイの前又は後に配置されたフーリエレンズアレイ等の集束手段は、光線をＶＯＷに集束することを支援する。
【０２０８】
観察者が自身の位置を変更した場合、プリズムの偏向角は、マイクロ液体プリズムアレイに対する印加電圧を調整する等によりその変更に従って調整されてもよい。偏向角は、連続的に可変であってもよい。プリズムは、全てが同一の偏向角を有する必要はない。更に各プリズムを制御可能であるため、各プリズムは例えばＺ追跡に対して異なる偏向角を有してもよい。すなわち、閲覧者がディスプレイに近づくように移動するか又はディスプレイから離れるように移動すると、ディスプレイからＶＯＷまでの距離が変更するため、プリズムアレイから出射する光線がある程度ＶＯＷに集束することを可能にする。
【０２０９】
プリズムの角度計算は、ユーザの位置を考慮して実行される。プリズムの角度計算は、オブジェクトポイントを再構成するようなＳＬＭの基板上の計算回路において実行されるか又はプリズムアレイの基板上に配置される計算回路を使用して実行される。ＳＬＭの基板がプリズムアレイに対する基板としても使用可能である場合、プリズムアレイに対する個別の基板は必要ない。
【０２１０】
位置ファインダとＳＬＭとの間の通信インタフェースは必要である。例えば、これはシリアルインタフェースであってもよい。
【０２１１】
プリズムアレイ偏向角を計算する計算回路がプリズムアレイの基板上ではなくＳＬＭの基板上にある場合、双方の基板の間にデータ接続が必要であるため、プリズムアレイの電極は計算結果を使用して制御可能である。
【０２１２】
プリズムを制御する計算に加えて、プリズムアレイにより導入される位相「跳び」（又は位相不連続）を補償するために位相補正を適用する必要がある。適用しない場合、プリズムアレイはブレーズド回折格子のように動作する。すなわち、種々のプリズムを通過する波面の一部分は、ＶＯＷとは異なる光路長を有する。従って、プリズムアレイが回折格子のように動作する一方で、プリズムの角度の変更は種々の回折次数に分散されるエネルギー量に影響を及ぼす。この位相補正は、ホログラム符号化の関数に加えてＳＬＭにより実行されてもよい。双方の構成要素、すなわちプリズムアレイ及びＳＬＭの双方を通過する光に対して、各構成要素の関数による複素乗算が行なわれる。補正位相マップは、マイクロプリズム・アレイに必要とされる位相補正を含む。ホログラムは、位相補正の項を含むオブジェクトポイントを再構成するＳＬＭセル状態を表す値により符号化される。
【０２１３】
上記は、ホログラフィック画像が投影型装置において生成される場合にも当てはまる。投影型装置において、投影がＳＬＭをプリズムアレイに結像することを含む一方で、所望の３Ｄシーンの再構成はＶＯＷの前方で行なわれ、それにより従来技術において周知の投影型装置と同等な投影型装置を作成する。当業者には理解されるように、必要とされる計算及び装置は上述の計算及び装置と同様である。プリズムアレイのプリズムに対する偏向角及び位相不連続を補正するための対応する位相補償が計算される必要がある。プリズムアレイの位相補償は、ＳＬＭをプリズムアレイに結像する時に提供されるか又はプリズムアレイに近接して配置される追加のＳＬＭにより別個に提供される。当業者には理解されるように、投影を可能にするために、ＳＬＭが透過型であり且つプリズムアレイが反射型であってもよく、あるいはＳＬＭが反射型であり且つプリズムアレイが透過型であってもよい。
【０２１４】
マイクロ液体プリズムについては、本明細書に参照により組み込まれるHeikenfeld他の「Agile wide-angle beam steering with electrowetting microprisms」Optics Express 14、６５５７〜６５６３ページ（２００６年）において説明される。この技術は、「エレクトロ・ウェッティング」すなわち「ｅウェッティング」として周知である。この技術において、透明な導電性液体と別の流体（例えば、空気）との間の界面と疎水性絶縁体により塗布された電極とにより形成される接触角は、透明な導電性液体に対して電極に印加された電圧差の関数である。各々が疎水性絶縁体により覆われた２つの電極に印加される電圧を個々に制御することにより、光ビームがセルを横断するように誘導される角度の制御を可能にする。各電極は、他方の電極により形成される他方の側壁に対向するｅウェッティング・セルの側壁を形成する。エレクトロ・ウェッティング・プリズムにより光ビームの誘導を達成する他の構成が当業者には明らかとなるだろう。光ビーム偏向角は、エレクトロ・ウェッティング・セルのアレイの各々の異なる側部に配置される、異なる電極に印加される可変電圧差を使用して制御される。
【０２１５】
＜製造方法の第１の概要＞
本実施例の薄膜半導体表示装置の基本的な構造において、装置の表示部分上へのデータ表示に関連する計算を実行するために、表示部分の画素間又は基板上の他の場所に配設される回路と共に表示部分が提供される。表示部分及び表示部分内又は基板上の他の場所の計算実行回路は、基板上に一体形成される。表示部分を駆動する更なる回路は、表示部分の周辺に形成され、同一基板上に組み込まれてもよい。
【０２１６】
空間変調器を動作させるＴＦＴ回路及び論理演算を実行する等の更なる回路は、異なる装置構造を製造するための米国特許第６，１５３，８９３号明細書に説明される方法に類似する以下に説明するような方法により基板上に作成される。米国特許第６，１５３，８９３号明細書は、その全ての内容が参考として本明細書に取り入れられる。他の方法が当業者には明らかとなるだろう。基板は大きな領域の基板であってもよく、基板は適切な種類のガラスであってもよい。ガラス基板を使用すると、多くの場合に使用される処理は、少なくともＳｉ装置製造技術の規格により低温処理の傾向がある。装置ゲート絶縁層を生成する約１０００℃のシリコンの熱酸化等の処理は、一般に３５０℃〜７００℃の温度範囲である低温処理には適合しない傾向がある。
【０２１７】
スイッチングのための薄膜トランジスタ及び画素電極は、表示部分のマトリクスに配置される。回路素子を構成する薄膜トランジスタは、表示部分の画素間又は基板上の他の場所、並びにオプションとして同一基板上に組み込まれてもよい表示駆動部分にある。薄膜トランジスタは、ゲート電極、ゲート電極の絶縁層上に形成される多結晶半導体層、並びに多結晶半導体層上に形成されるソース及びドレインを構成する高濃度不純物膜を含むボトムゲート型であってもよい。スイッチングのためのＴＦＴは、低濃度不純物膜が多結晶半導体層と高濃度不純物膜との間に挿入される低濃度ドレイン（ＬＤＤ）構造を有してもよい。
【０２１８】
一般的な一実施例において、表示部分は、画素電極を含む上側部分、スイッチングのためのＴＦＴを含む下側部分、並びに可能性としてカラーフィルタ層、黒色マスク層及び上側と下側との間に挿入される平坦化層を有する。この場合、黒色マスク層は、ソース及びドレインに対する高濃度不純物層に電気的に接続される金属配線パターンを含む。更に画素電極は、金属配線パターンを介してドレインに対する高密度不純物膜に電気的に接続される。あるいは、時分割多重化モードで照明する３原色を含むバックライトが使用される場合、カラーフィルタ層は省略可能である。
【０２１９】
上述の構造を有する表示装置は、以下の低温処理により製造される。最初に、ゲート電極はガラス基板上に形成される。次に、半導体薄膜は、ゲート電極上の絶縁膜上に形成され、半導体薄膜は、レーザアニーリングにより多結晶層に変換される。低濃度不純物層は、マスク層を使用する等、画素切替に含まれる多結晶層上のみに選択的に形成される。更に、ソース及びドレインに対する高密度不純物層は低濃度不純物膜上に形成され、それにより、スタックＬＤＤ構造を有するスイッチングのためのＴＦＴは形成される。同時に、回路素子に対するＴＦＴは、画像表示計算又は周辺装置駆動部分等のために、ソース及びドレインに対する高密度不純物層を回路部分に含まれる多結晶層上に直接形成することにより作成される。レーザアニーリングは、多結晶半導体層の抵抗を減少するために、回路部分に含まれる高密度不純物層に対して選択的に実行されるのが好ましい。
【０２２０】
ゲート電極がガラス基板上に形成された後、半導体膜はゲート電極上のゲート絶縁膜上に低温で形成される。半導体膜は、レーザアニーリングにより多結晶層に変換される。従って、低温処理により多結晶ＴＦＴを形成できる。使用されるレーザは、レーザ放射がＳｉによく吸収されるように一般に短い波長を有する。一例はエキシマーレーザであるが、他のレーザも周知である。ＴＦＴがボトムゲート型であるため、この構造はガラス基板のナトリウム等の不純物から悪影響を容易に受けることはない。装置領域において使用される多結晶半導体層は、ＴＦＴを小さくすることを可能にする。画素切替のためのＴＦＴにおいて、ＬＤＤ構造は漏れ電流を低く維持する。漏れ電流が高すぎる場合、それらの電流は表示装置において重大な欠陥である。これとは対照的に、回路素子を構成するＴＦＴにおいて、ＮチャネルＴＦＴ及びＰチャネルＴＦＴは、低温処理により多結晶半導体層上に高濃度不純物層を重畳することにより同時に形成される。回路素子を構成するＴＦＴの追加のレーザアニーリングは、それらのＴＦＴの速度を加速するために実行されてもよい。カラーフィルタ層、黒色マスク層及び平坦化層を含む更なる構造が採用されてもよく、高画素密度及び高口径比を達成することに寄与する。
【０２２１】
この製造方法により製造される構造は、ＴＦＴ構造に限定されず、任意の周知の構造に適用可能である。
【０２２２】
＜製造方法の第２の概要＞
一実施例の薄膜半導体表示装置の基本的な構造において、装置の表示部分上へのデータ表示に関連する計算を実行するために、表示部分の画素間又は同一基板上の他の場所に配設される回路と共に表示部分が提供される。表示部分及び計算実行回路は、基板上に一体形成される。表示部分を駆動する更なる回路は、表示部分の周辺に形成され、同一基板上に組み込まれてもよい。
【０２２３】
空間光変調器を動作させるＴＦＴ回路及び論理演算を実行する等の更なる回路は、異なる装置構造を製造するための米国特許第６，１４０，６６７号明細書に説明される方法に類似する以下に説明するような方法により基板上に作成されてもよい。米国特許第６，１４０，６６７号明細書は、その全ての内容が参考として本明細書に取り入れられる。他の方法が当業者には明らかとなるだろう。この製造方法を使用して作成される種類のシリコンは、「連続粒界結晶シリコン」と呼ばれ、電気的特徴はいくつかの点又は多くの点において単結晶シリコンの電気的特徴と類似してもよい。
【０２２４】
図１１、図１２及び図１３は、画素切替、表示駆動及び論理回路においての使用を含むディスプレイにおける使用に適する連続粒界結晶（ＣＧ）シリコンを形成するために使用されてもよい処理の概要を示す。基板１１０１は大きな領域の基板であってもよく、基板は適切な種類のガラス又は石英であってもよい。反射型幾何学的配置において、基板による光の透過が必要な要件ではないため、ディスプレイが反射型幾何学的配置においてのみ使用される場合に、固有の多結晶シリコン又はセラミック等の非透過型基板は使用可能である。基板は絶縁面を有する。膜１１０２は、シリコンの厚さが１０ｎｍ〜７５ｎｍである非晶質シリコン膜であり、形成された任意の酸化物を除外する。膜は、低圧化学気相成長（ＣＶＤ）又はプラズマＣＶＤ処理により成長させてもよい。
【０２２５】
以下において、シリコンを結晶化する処理を説明するが、多くの他の処理が従来技術において周知である。開口部が基板上のＣＧシリコンの所望の位置に対応するマスク絶縁膜１１０３が形成される。非晶質Ｓｉを結晶化する触媒元素としてＮｉを含有する溶液は、層１１０４が形成されるスピンコーティング処理により塗布される。Ｃｏ、Ｆｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ又はＡｕ等の他の触媒元素が使用されてもよい。膜１１０３における開口部において、触媒膜１１０４は非晶質Ｓｉ膜１１０２に接触する。非晶質Ｓｉ膜１１０２は、不活性雰囲気、あるいは水素又は酸素を含む雰囲気において４時間〜１２時間の間５００℃〜７００℃の温度でアニーリングすることにより結晶化されてもよい。
【０２２６】
図１１Ｂに示すように、非晶質Ｓｉ１１０２の結晶化は、Ｎｉ触媒により領域１１０５及び１１０６において促進される。ほぼ基板全体にわたり成長する水平成長領域１１０７及び１１０８が形成される。１１０７及び１１０８等のそれらの水平成長領域のみが基板上に形成されるＴＦＴ装置において活性層として使用される。アニーリングの完了後、マスク層１１０３は基板から除去される。図１１Ｃに示すように、パターニングが実行される。活性層である島状半導体層１１０９、１１１０及び１１１１は、基板にわたり形成される。１１０９は、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）回路を構成するＮチャネル型ＴＦＴの活性層であり、１１１０は、ＣＭＯＳ回路を構成するＰチャネル型ＴＦＴの活性層であり、１１１１は、画素マトリクス回路を構成するＮチャネル型ＴＦＴの活性層である。
【０２２７】
活性層１１０９、１１１０及び１１１１が形成されると、シリコンを含む絶縁膜を含むゲート絶縁膜１１１２が形成される。ゲート絶縁膜１１１２の厚さは２０ｎｍ〜２５０ｎｍの範囲であってもよく、後で行なわれる熱酸化工程におけるその膜のある程度の酸化を考慮すべきである。膜１１１２は、周知の気相成長法を使用して成長させられる。
【０２２８】
図１１Ｃは、Ｎｉ触媒元素を除去する熱処理法を示す。加熱は、ハロゲン含有種がある状態で実行される。加熱は、０．１時間〜６時間の間７００℃〜１，０００℃の温度で実行される。一例は、３容量パーセント（ｖｏｌ％）又はより一般的には０．５ｖｏｌ％〜１０ｖｏｌ％でＨＣｌを含有する雰囲気における０．５時間の９５０℃の熱処理である。膜におけるシリコンの酸化は、使用される雰囲気の高濃度の窒素Ｎ２ガスに混合することにより低下される。ＨＣｌとは異なり、ＨＦ、ＨＢｒ、Ｃｌ２、Ｆ２、Ｂｒ２、ＮＦ３、ＣｌＦ３及びＢＣｌ３等の他のハロゲン含有種が使用されてもよい。このゲッタリング処理は、膜からＮｉ触媒を除去する。これは、雰囲気中に離脱する揮発性の塩化ニッケル種が形成されることにより行なわれると考えられる。ゲート絶縁膜１１１２の厚さは、酸化処理中に増加する傾向がある。領域１１０９、１１１０及び１１１１は、それに応じて薄くなり、ＴＦＴのオフ電流を減少し、明らかな利点の中でも特に電界効果移動度を促進する。
【０２２９】
上記処理の後、窒素雰囲気における１時間の９５０℃の熱処理により、ゲート絶縁膜１１１２の品質、並びにゲート絶縁膜１１１２と領域１１０９、１１１０及び１１１１との間の界面の品質が向上される。
【０２３０】
０．２重量パーセント（ｗｔ％）のＳｃを含むＡｌ膜が形成され、以下に説明するゲート電極の原型を構成する電極パターンが形成される。これは、図１１には示さない。Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ又はＳｉ等のこの目的に適切な他の材料が使用可能である。図１１Ｄに示すように、パターンの表面を陽極酸化することにより、ゲート電極１１１３、１１１４及び１１１５、並びに陽極酸化膜１１１６、１１１７及び１１１８は形成される。図１１Ｅに示す次の工程において、膜１１１２はＣＨＦ３ガスを使用するなどしてエッチングされるため、膜１１１２は位置１１１９、１１２０及び１１２１等の電極の真下にのみ残る。レジストマスク１１２２は、Ｐチャネル型ＴＦＴ用の領域を被覆するために使用される。図１１Ｅの矢印により示されるように、ｎ型材料に対する不純物イオンは、注入又はプラズマ堆積法等により添加される。ｎ型領域１１２３、１１２４、１１２５及び１１２６が形成される。この処理の後、レジストマスク１１２２は除去されてもよく、レジストマスク１１２７はｎ型領域上に配置されてもよい（図１２Ａ）。ｐ型領域１１２８及び１１２９は、注入又はプラズマ堆積法等により不純物が添加されてもよい。ｐ不純物添加領域はＬＤＤ領域である。その後、ｎ型領域上のレジストマスク１１２７は除去されてもよい。
【０２３１】
シリコン酸化膜は、エッチバック処理を介して側壁１１３０、１１３１及び１１３２上に形成される。ｐ型領域はマスク１１３３により被覆され、ｎ型ドーパントは添加され、酸化側壁により被覆されていない領域におけるｎ型ドーパントの濃度を増加する。ソース／ドレイン領域のシート抵抗は、５００Ω未満、好ましくは３００Ω未満に調整される。固有又はほぼ固有のチャネル形成領域１１３７は、ゲート電極の下に形成される。画素マトリクス回路を構成するＮチャネルＴＦＴのソース領域１１３８、ドレイン領域１１３９、低濃度不純物領域１１４０及びチャネル形成領域１１４１が形成される（図１２Ｃ）。図１２Ｄにおいて、レジストマスク１１３３は除去され、レジストマスク１１４２はＮチャネル型ＴＦＴを覆って形成される。更なるｐ型不純物が添加され、ｐ型ドーパントの濃度を増加する。その後、レジストマスク１１４２は除去され、不純物イオンは炉アニーリング又はレーザアニーリング等の熱処理により活性化される。注入による損傷は、熱処理により低減又は除去される。
【０２３２】
Ｔｉ膜１１４７は２０ｎｍ〜５０ｎｍの厚さで形成され、ランプアニーリングを使用する熱処理が実行される。Ｔｉ膜と接触するＳｉは、チタンシリサイドを形成するように反応し、シリサイド領域１１４８、１１４９及び１１５０は、図１３Ａに示すように形成される。図１３Ｂは、シリサイド膜領域１１４８、１１４９及び１１５０が後の工程でソース／ドレイン領域を接続し且つ配線するためのコンタクトホールを形成することにより除去されるのを防止するために形成される島状パターン１１５１、１１５２及び１１５３を示す。
【０２３３】
Ｓｉ酸化膜は、第１の層間絶縁膜１１５４として０．３μｍ〜１μｍの厚さで形成される。図１３Ｂに示すように、コンタクトホールが形成され、ソース配線１１５５、１１５６及び１１５７とドレイン配線１１５８及び１１５９とが形成される。有機樹脂は、第１の層間絶縁膜１１５４として使用可能である。図１３Ｃにおいて、第２の絶縁層１１６０は、０．５μｍ〜３μｍの範囲の厚さで基板上に形成される。ポリイミド、アクリル樹脂、ポリアミド又はポリイミドアミド等が有機樹脂膜として使用される。黒色マスク１１６１は、膜１１６０上に形成される。Ｓｉ酸化膜、Ｓｉ窒化膜、酸化窒化Ｓｉ膜又は有機樹脂膜、あるいはそれらの積層膜等の第３の層間絶縁膜１１６２は、０．１μｍ〜０．３μｍの範囲の厚さで形成される。コンタクトホールは膜１１６０及び膜１１６２に形成され、画素電極１１６３は厚さ１２０ｎｍで形成される。補助キャパシタンス１１６４は、図１３Ｃに示すように、黒色マスク１１６１が画素電極１１６３と重なり合う領域に形成される。
【０２３４】
基板全体は、水素雰囲気において１時間〜２時間の間３５０℃で加熱され、特に膜の活性層においてダングリングボンドを補償する。これらの工程の後、図１３Ｃの左側のＣＭＯＳ回路及び図１３Ｃの右側の画素マトリクス回路は、例えば近傍の位置で同一基板上に形成される。
【０２３５】
この製造方法により製造される構造は、ＴＦＴ構造に限定されず、ボトムゲートＴＦＴを含む任意の周知の構造に適用可能である。
【０２３６】
＜製造方法の第３の概要＞
本実施例の薄膜半導体表示装置の基本的な構造において、装置の表示部分におけるデータの表示に関連する計算を実行するために、表示部分の画素間又は同一基板上の他の場所に配設される回路と共に表示部分が提供される。表示部分及び計算実行回路は、基板上に一体形成される。表示部分を駆動する更なる回路は、表示部分の周辺に形成され、同一基板上に組み込まれてもよい。
【０２３７】
空間光変調器を動作させるＴＦＴ回路及び論理演算を実行する等の更なる回路は、異なる装置構造を製造するための米国特許第６，７５９，６７７号明細書に説明される方法に類似する以下に説明するような方法により基板上に作成されてもよい。米国特許第６，７５９，６７７号明細書は、その全ての内容が参考として本明細書に取り入れられる。他の方法が当業者には明らかとなるだろう。この製造方法を使用して製造される半導体の種類は、多結晶シリコンゲルマニウムであり、その電気的特徴は、いくつかの点又は多くの点において単結晶シリコンの電気的特徴と類似するか又は上回る。
【０２３８】
この製造方法の結果、単一基板上に回路が得られる。ＴＦＴのグループは、活性層であるポリシリコンにより生成され、ディスプレイの画素を制御する。ゲートドライバ回路、ソースドライバ回路及び信号処理回路等の機能を有する他のＴＦＴが生成される。ここで、高速動作をもたらすために、活性層はシリコンゲルマニウムである。Ｇｅが高速動作を要求する回路の部分に添加される一方で、ポリＳｉは低いオフ電流特性を要求する回路において使用される。
【０２３９】
アクティブマトリクス表示装置は、単一基板の絶縁面上に形成される画素マトリクス回路及びこの例ではＣＭＯＳ回路であるドライバ回路を有するように製造される。処理を図６に示す。
【０２４０】
図６Ａに示すように、ガラス基板６０１は、その上に酸化シリコンの層６０２を形成するために準備される。非晶質シリコン膜６０３は、プラズマＣＶＤ法により３０ｎｍの厚さで形成される。レジストマスク６０４は、非晶質Ｓｉ膜６０３上をパターニングすることにより提供される。レジストマスクは、画素マトリクス回路に対してＴＦＴグループにより形成される領域を被覆するように形成される。高速回路に形成される領域はマスクされない。図６Ｂに示されるように、Ｇｅは、イオン注入、プラズマ堆積法又はレーザ堆積法等の技術により添加される。Ｇｅは、非晶質Ｓｉ膜の組成を変更して0＜x＜1の場合にSi1-xGexの膜の平均的な組成を行なうように添加される。イオン注入が使用される場合、Ｇｅが添加される領域６０５は注入による損傷を受ける。Si1-xGex膜６０５は、非晶質状態にある。
【０２４１】
Ｇｅにおけるバルク拡散に対する活性化エネルギーがＳｉにおけるものより小さく且つＧｅ及びＳｉが融点を下回る温度に対する二元合金状態図において互いに固溶体を形成するため、Ｇｅの存在により、純粋なＳｉ膜の結晶化に対してSi1-xGex膜の結晶化が加速される。この点において、Ｇｅはレーザ誘起結晶化等のＳｉ結晶化に対する触媒半導体であると考えられてもよい。
【０２４２】
図６Ｃにおいて、米国特許第５，６４３，８２６号明細書で説明するように、レジスト層６０３は除去され、Ｎｉ含有層６０６は表面全体に添加される。米国特許第５，６４３，８２６号明細書は、その全ての内容が参考として本明細書に取り入れられる。Ｎｉは触媒材料として使用され、Ｓｉ又はSi1-xGex膜の結晶化を促進する。Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕ又はＩｎ等のＮｉ以外の元素がその目的で使用されてもよい。Ｓｉ膜及びSi1-xGex膜の結晶化は、図６Ｄに示すように、８時間の６００℃の炉アニーリングにより達成される。その結果、ポリSi1-xGex領域６０７及びポリＳｉ領域６０８が得られる。熱処理は、レーザアニーリング又はランプアニーリング等の他の方法を使用して実行可能である。
【０２４３】
図６Ｅにおいて、ポリSi1-xGex領域６０７は活性層６０９に形成される。ポリＳｉ領域６０８は活性層６１０に形成される。活性層６０９は、後続のドライバ回路及び信号処理回路を構成するためのＴＦＴの活性層に対するものである。活性層６１０は、後続の画素マトリクス回路を構成するためのＴＦＴの活性層に対するものである。
【０２４４】
ソース領域、ドレイン領域及び低濃度ドレイン（ＬＤＤ）領域は、米国特許第５，６４８，２７７号明細書において説明される処理により形成される。米国特許第５，６４８，２７７号明細書は、その全ての内容が参照により組み込まれる。次に、この処理について要約する。まず、後でゲート電極に形成される島状パターンは、Ｓｃを２ｗｔ％含有するＡｌ膜を使用して形成される。次に、陽極酸化が島状パターンに対して実行され、島状パターンの側壁に多孔質陽極酸化膜を形成する。その後、溶液が変更され、陽極酸化を更に実行し、島状パターンの周囲にコンパクトな陽極酸化膜を形成する。このように多孔質陽極酸化膜及びコンパクトな陽極酸化膜を形成した後、ゲート絶縁膜はドライエッチング方法を使用してエッチングされる。ゲート絶縁膜のエッチングの完了後、多孔質陽極酸化膜は除去され、それにより図７Ａに示す状態を得る。
【０２４５】
図７Ａにおいて、７１１、７１２及び７１３はシリコン酸化膜により形成されるゲート絶縁膜であり、７１４、７１５及び７１６はＳｃを含むＡｌ膜により形成されるゲート電極であり、７１７、７１８及び７１９はゲート電極を保護するコンパクトな陽極酸化膜である。図７Ｂにおいて、ＰチャネルＴＦＴに形成される領域はマスク７２０により被覆される。領域の残りの部分は、ｎ型導電型を提供するようにｎ型イオンが注入される。米国特許第５，６４８，２７７号明細書において説明されるように、２つの異なる加速電圧が使用され、深さと共に注入されたイオンの濃度のより均一な分布を提供する。
【０２４６】
図７Ｂにおいて、処理の結果、ドライバ回路を構成するｎチャネルＴＦＴのドレイン領域７２１、ソース領域７２２、ＬＤＤ領域７２３及びチャネル領域７２４が得られる。更に画素マトリクス回路を構成するＮチャネルＴＦＴのドレイン領域７２６、ソース領域７２５、ＬＤＤ領域７２７及びチャネル領域７２８が形成される。
【０２４７】
図７Ｃにおいて、レジストマスク７２０が除去され、レジストマスク７２９はｎ型領域を被覆するために追加される。その後、不純物イオンが注入され、米国特許第５，６４８，２７７号明細書において説明するように２つの加速電圧を使用してｐ型導電型を提供し、深さと共に注入されたイオンの濃度のより均一な分布を提供する。これにより、ドライバ回路を構成するＰチャネルＴＦＴのソース領域７３０、ドレイン領域７３１、ＬＤＤ領域７３２及びチャネル領域７３３が形成される。不純物イオンは、アニーリング手順により活性化される。
【０２４８】
第１の層間絶縁膜７３４が形成され、コンタクトホールはそこに開かれ、ソース電極７３５、７３６、７３７及びドレイン電極７３８、７３９を形成する。絶縁層７３４は、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン及び樹脂膜から選択された材料から構成されてもよい。ここで、ドライバ回路に対するＴＦＴは完成した。画素マトリクスに対するＴＦＴは、ここで完成する必要がある。ソース電極及びドレイン電極を形成した後、第２の層間絶縁膜７４０が形成され、その後Ｔｉ膜を含む黒色マスク７４１はその上に形成される。黒色マスク７４１を形成する前にドレイン電極７３９の上方の位置で第２の層間絶縁膜を部分的に除去する場合、黒色マスク、第２の層間絶縁膜及びドレイン電極から補助キャパシタンスを形成できる。次に、第３の絶縁層膜７４２は黒色マスク７４１を覆って形成され、コンタクトホールはそこに形成され、インジウム酸化スズ等の透明な導電膜を含む画素電極７４３がその上に形成される。
【０２４９】
図７Ｄに示すように、互いに隣接してもよい一体形成された画素及びドライバ回路を含むＴＦＴを有するアクティブマトリクス基板が開示される。図７ＤのＣＭＯＳ回路は、ポリシリコンゲルマニウム領域上に形成されてもよい信号処理回路等の他の回路により置換可能であることが当業者により理解されるだろう。ポリシリコンゲルマニウム領域は、高い電界効果移動度を有するため、高速動作に適する。ポリＳｉ領域がポリシリコンゲルマニウム領域と比較して低品質の動作速度特性を有するが、ポリＳｉ領域は、画素マトリクスＴＦＴにおいて適用された時により適切な低いオフ電流特性を有する。
【０２５０】
この製造方法により製造される構造は、ＴＦＴ構造に限定されず、ボトムゲートＴＦＴを含む任意の周知の構造に適用可能である。
【０２５１】
＜レーザ光源＞
例えばＧａＩｎＡｓ又はＧａＩｎＡｓＮ材料に基づくＲＧＢ固体レーザ光源は、コンパクトであり且つ光の指向性が高いため、ホログラフィック・ディスプレイに対する適切な光源である。そのような光源は、Novalux (RTM) Inc., CA, USAにより製造されるＲＧＢ面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）並びに発光ダイオードを含む。各光源が回折光学素子を使用して複数のビームを生成するために使用可能であるが、そのようなレーザ光源は、単一のレーザ又はレーザのアレイとして供給されてもよい。レーザスペックルパターン等の望ましくないアーティファクトを招かずにコンパクトなホログラフィック・ディスプレイにおいて使用するにはコヒーレンスが高すぎる場合にコヒーレンスレベルを低減できるため、ビームはマルチモード光ファイバに渡されてもよい。レーザ光源のアレイは、１次元又は２次元であってもよい。
【０２５２】
＜基板＞
「基板」という用語は、ディスプレイが製造される材料のスラブを示すことが強調されるべきである。これは、一般に、ガラス板基板等の絶縁基板、あるいはサファイア基板、あるいはＳｉ又はＧａＡｓ等の半導体基板であってもよく、高分子シート又は金属板等の他の基板も可能であってもよい。一般にＳｉ又はＧａＡｓ等の半導体基板又はガラス板等の基板は、材料堆積、アニーリング及び材料エッチング等の異なる処理工程を実行する種々の装置間の転送及び処理工程を簡略化するため、装置の製造時に使用される。「基板」という用語は、Shimobaba他のOptics Express 13, 4196（２００５年）により開示されるような単一の回路基板を示さない。単一の回路基板は、ガラス板基板等の単一基板上で実行可能な製造方法の範囲を許可しない。
【０２５３】
＜トランジスタ数の推定＞
このセクションは、ディスプレイの画素間に配設される回路により実現されるホログラフィック計算に対してディスプレイにおいて必要とされるトランジスタ数の推定を含む。
【０２５４】
ＦＰＧＡを使用する実施例の場合、ホログラム計算は、以下のステップから構成される。ここで、示されるパーセント値は、所定のステップに対して使用されるＦＰＧＡ上の論理資源のパーセント値である。
・レンズ関数：ランダム位相を加算し且つｚ値に依存してサブホログラムを生成する（４．５％）。
・ＣＯＲＤＩＣ計算：複素値を位相及び大きさから実数値及び虚数値に変換し、強度の変調を実行する（６２．５％）。
・サブホログラムを加算してホログラムを形成する（１５．５％）。
・ホログラムの符号化：ＣＯＲＤＩＣアルゴリズムは、値を位相及び大きさに変換し、実数値及び虚数値に戻し、且つデータのクリッピング及び正規化を行なうために使用される（１７．５％）。
【０２５５】
メモリビットに対するトランジスタ数がパイプライン周波数に依存しないため、上記で与えられたパーセント数は、画素マトリクスにおける計算が実行される時に異なる。加算及び符号化に対する計算労力は、ホログラム画素数に伴って上昇する。
【０２５６】
レンズ関数（ＬＦ）は、いくつかの小さなＬＵＴを有し、ｚ値に依存してサブホログラムのサイズ及びレンズ関数に対する初期定数を規定してもよい。従って、レンズ関数は、ＬＵＴに対する相対的に大きい固定トランジスタ数及びクロック周期毎にレンズ関数から同時に駆動されるＣＯＲＤＩＣユニット数に依存する可変トランジスタ数を有する。一般に、計算単位（クラスタ）のサイズが大きい程、データ転送速度が節約されないため、それらのサイズは最適化されるべきである。その一方で、クラスタが大きい程、計算の実現は容易になる。１つのクラスタが１００万個以上のトランジスタから構成されるため、図２３の例は簡略化されたクラスタ設計のみを示す。
【０２５７】
次に、ディスプレイの画素間に配設される回路により実現されるホログラフィック計算に対してディスプレイにおいて必要とされるトランジスタ数を推定する。ＣＯＲＤＩＣアルゴリズムがＦＰＧＡ実施例において７５％を上回る資源を必要とするため、推定は、ＣＯＲＤＩＣ計算を実行するためのトランジスタに集中する。参考として本明細書に取り入れられる参考文献［CORDIC-Algorithmen, Architekturen und monolithische Realisierungen mit Anwendungen in der Bildverarbeitung, Dirk Timmermann, 1990]１００〜１０１ページは、ＣＯＲＤＩＣトランジスタ数を推定することを多少助長する。ＦＰＧＡ解決策に対して、異なる低減法を使用する適応されたＣＯＲＤＩＣユニットが開発されたため、１つのパイプラインＣＯＲＤＩＣユニットに対する推定されるトランジスタ数は約５２，０００個である。
【０２５８】
図２１及び図２２のスプレッドシートは、２，０００×１，５００画素の実空間画像から開始する１６，０００×１２，０００ホログラム画素による計画されたホログラム計算に対する推定を示す。サブホログラムの画素毎に１つのＣＯＲＤＩＣ演算が必要とされる。すなわち、合計で250*10^9回の演算／秒だけ必要とされる。２５ＭＨｚのパイプライン周波数の場合、並列接続された９，８００個のＣＯＲＤＩＣユニットが必要とされる。クラスタが大きい程ホログラムデータの配信にコストがかかるため、クラスタ設計は、トランジスタ数及び設計効率に影響を及ぼす。しかし、クラスタが小さすぎる場合、いくつかのユニットが殆どの時間何も行なわず、トランジスタ数が増加するため、クラスタ内の計算は効率的でない。
【０２５９】
クラスタが１つのレンズ関数ユニット及び１つのＣＯＲＤＩＣユニットから構成される場合、サブホログラム計算に対して９，８００個のクラスタ及び６億６千万個のトランジスタが必要とされる。クラスタが１つのレンズ関数ユニット及び８個のＣＯＲＤＩＣユニットから構成される場合、サブホログラム計算に対して１，２００個のクラスタ及び５億３千万個のトランジスタから構成されるディスプレイが必要とされる。従って、クラスタのサイズは広範囲で変化してもよく、サンプル設計に対しては、４つのＣＯＲＤＩＣユニット及び１つのレンズ関数を含むクラスタが選択される。その結果、サブホログラム計算に対して推定値として２，５００個のクラスタ及び５億５千万個のトランジスタが得られる。
【０２６０】
最適なクラスタサイズを見つけるために、詳細な設計が実行される必要がある。スプレッドシート（図２１及び図２２）中の数字は、単に大まかな推定値であり、パラメータの主な依存形式を示す。
【０２６１】
ＣＯＲＤＩＣ（一桁毎に演算する解法、Volderのアルゴリズム）（COordinate Rotation DIgital Computerの略）は、双曲線関数及び三角関数を計算する単純で効率的なアルゴリズムである。本明細書において、ＣＯＲＤＩＣが複素数を位相値及び大きさ値から実数値及び虚数値に変換するため及びその逆の変換を行なうために使用されるため、他のアルゴリズムが使用されてもよい。ＣＯＲＤＩＣは小さなルックアップテーブル、ビットシフト及び加算のみを必要とするため、ハードウェアの乗算器（例えば、単純なマイクロコントローラ及びＦＰＧＡ）が利用可能でない場合、ＣＯＲＤＩＣが一般に使用される。更に、ソフト又は専用ハードウェアにおいて実現される場合、ＣＯＲＤＩＣアルゴリズムはパイプラインに適する。現在のＣＯＲＤＩＣアルゴリズムは、Jack E. Volderにより１９５９年に最初に説明されたが、１６２４年にHenry Briggsにより発表された技術に類似している。元々、ＣＯＲＤＩＣは２進数で実現された。１９７０年代、１０進数のＣＯＲＤＩＣは電卓で広く使用されるようになり、電卓の殆どが２進数ではなく２進化１０進数（ＢＣＤ）で動作する。ＣＯＲＤＩＣは、ハンドヘルド計算器に特に最適であり、その応用例に対しては、コスト（及び従ってチップ上のゲート数）が速度よりはるかに重要である。ハードウェア乗算器が利用不可能である（例えば、マイクロコントローラにおいて）場合、あるいは１つを実現するのに必要とされるゲート数が最少にされる必要がある（例えば、ＦＰＧＡにおいて）場合、一般にＣＯＲＤＩＣは他の方法より高速である。
【０２６２】
ＣＯＲＤＩＣは、Henry Briggsの研究から得られる対数及び指数アルゴリズムと同様に、「シフト及び加算」アルゴリズムの一種である。多くの初等関数を計算するために使用される別のシフト及び加算アルゴリズムは、複素平面に対する対数及び指数アルゴリズムの一般化であるＢＫＭアルゴリズムである。例えばＢＫＭは、cosx+isinxである0+ixの指数を計算することにより、実数の角度ｘ（ラジアン）の正弦及び余弦を計算するために使用される。IEEE Transactions on Computers, 43(8)：９５５〜９６３ページ、１９９４年８月においてJ.C. Bajard、S. Kla及びJ.M. Mullerにより１９９４年に最初に発表されたＢＫＭアルゴリズムは、ＣＯＲＤＩＣより僅かに複雑であるが変倍因子を必要としないという利点を有する。ＢＫＭアルゴリズムは、本実施例においてＣＯＲＤＩＣアルゴリズムの代わりに使用されてもよい。
計算方法
今日、中央処理装置（ＣＰＵ）及びデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）ユニットは、計算に対してデジタル同期論理を主に使用する。ＦＰＧＡホログラム計算もこの方法を使用してもよい。ホログラム画素毎のトランジスタ数が少ないため、計算ステップに依存して他の方法が好ましい場合がある。以下のリストは、いくつかの他の計算方法に対する主な属性を示す。
【０２６３】
デジタル同期論理（クロック制御ロジック）
・トランジスタ数が多い。
・計算時間が短い。
・タイミング計算が容易である。
・設計ツールサポートが適切である。
【０２６４】
デジタル非同期論理（非クロック制御ロジック）
・電力効率が良い。
・トランジスタ数が多い。
・計算時間が短い。
・設計ツールサポートが低品質である。
・タイミング計算が困難である。
【０２６５】
ＰＷＭ（パルス幅変調）
・トランジスタ数が少ない。
・計算時間が長い。
【０２６６】
アナログ
・主に１９５０〜１９６０年に開発された。
・単純な高周波数の使用以外、今日ではアナログ計算は一般的でない。
・トランジスタ数が非常に少ない。
・計算時間が短い。
・精度が制限される。
・製造パラメータのドリフトへの依存性が高い。
【０２６７】
＜混合された技術＞
計算ステップの要求は異なる。例えばポリＳｉトランジスタの容量が制限されるため、計算方法は要求に依存して選択されるべきである。最適な方法は、正確な実施例に依存する。いくつかの例は以下の通りである。
【０２６８】
トランジスタ数を減少するために、レンズ関数及び符号化等の要求が少ない計算ステップはＰＷＭを使用できる。実空間データ及びホログラムデータが約８ビットの精度のみを使用するため、アナログシフトレジスタはデータ配信に使用されてもよい。特別に設計された非同期ＣＯＲＤＩＣユニットは、電力損失を低減するために使用可能である。ステップ毎に２つ以上の方法を使用することにより、トランジスタ数を更に減少してもよいが、設計コストは上昇するだろう。
【０２６９】
＜ディスプレイの種類＞
ディスプレイは、トランジスタ又は表示面上の他のスイッチング素子（例えば、電気素子、光学素子）を使用するアクティブマトリクス構造であるのが好ましい。トランジスタ材料は、計算のための追加のトランジスタを実現するために十分な構造幅及びスイッチング周波数を有するべきである。低温ポリＳｉ（ＬＴＰＳ）、ＣＧＳ、単一結晶粒Ｓｉ又はポリＳｉＧｅ等の単結晶シリコン及びポリＳｉの変異体が使用可能である。一般に非晶質シリコンのスイッチング周波数は、高性能ホログラム計算には低すぎる。基本的に、有機半導体又はカーボンナノチューブがスイッチング素子材料として使用されてもよい。従来の大型ディスプレイは、行配線及び列配線に対して大きな領域を必要とする。この領域は、本発明の方法を使用して節約可能である。
【０２７０】
ディスプレイが大型である程、領域の節約が大きくなるため、以下のディスプレイの種類が好ましい：
・ＬＴＰＳにおける液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）。
・ＬＴＰＳにおける有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）（発光ポリマー（ＬＥＰ）を含む）。
【０２７１】
単結晶シリコンは、新しい方法と比較して少ない利点を有する小型ディスプレイに対してのみ使用される。単結晶Ｓｉの使用の例は以下の通りである：
・ＬＣＯＳ。
・デジタルライトプロセッシング（ＤＬＰ）技術。
【０２７２】
本実施例に対して使用されてもよい可能なディスプレイ技術のリストは以下の通りである：
液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）型
ＬＣＯＳ    liquid crystal on silicon
ＮＬＣ    ネマチック液晶
ＴＮ    ねじれネマチック
ＶＡＮ    垂直配向ネマチック
ＦＬＣ    強誘電性液晶
ＦＥＤ（電界放出ディスプレイ）
ＳＥＤ    表面電界ディスプレイ
カーボンナノチューブエミッタ（シリコン基板又はインジウム酸化スズ（ＩＴＯ）被覆ガラス基板に基づくが、コヒーレント光が放射されないため、これらは光源としてのみ使用可能である）。
【０２７３】
電気機械システム
ミラーアレイ／デジタルライトプロセッシング（ＤＬＰ）技術
ＭＯＥＭＳ（マイクロオプトエレクトロメカニカルシステム）とも呼ばれるＭＥＭＳミラー（マイクロエレクトロメカニカルシステム）
ホログラム計算方法のリストは以下の通りである：
−ルックアップテーブル（ＬＵＴ）
−解析的計算
−参考として本明細書に取り入れられる国際公開第２００６／０６６９１９号パンフレットで説明される方法
−光線追跡方法
変換の種類：
−２Ｄ変換
−水平面における１Ｄ変換
−垂直面における１Ｄ変換
符号化の種類：
−Burckhardtの符号化
−位相のみの符号化
−二相符号化
−ＢＩＡＳ符号化
−ＭＤＥ（最小距離符号化）−ホログラム画素毎に３つより多くのＳＬＭ画素を使用する符号化。
【０２７４】
＜ハードウェア＞
外部ホログラム計算ユニットは、１組のハイエンドＦＰＧＡ又は特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）又は約５千２百万個のトランジスタ及び５００ＭＨｚのパイプライン周波数を有するフルカスタム集積回路（ＩＣ）から構成されてもよい。データをディスプレイに転送するために、各々が１ギガビット／秒で送信するＬＶＤＳ（low voltage differential signalling）の約２３０個の対が使用される。データを受信するために、チップオンガラス（ＣＯＧ）行配線及び列配線ドライバが更に必要である。計算がディスプレイの基板上に組み込まれる場合、デジタルビジュアルインタフェース（ＤＶＩ）受信機のような高スイッチング周波数部分のみが追加のハードウェアに実現される必要がある。１／５０のデータ転送速度を有する元のデータのみが転送される必要がある（図１を参照）。ディスプレイに対していくつかの接続のみを有する非常に安価なディスプレイ電子機器が使用可能である。この電子機器は、現行の低解像度２ＤＴＦＴディスプレイとほぼ同一である。
【０２７５】
＜注記＞
上記３つの製造方法の概要の特徴は、本発明の範囲から逸脱せずに組み合わされてもよい。
【０２７６】
本明細書における図において、図示される相対的な寸法は必ずしも縮尺通りではない。
【０２７７】
本発明の範囲から逸脱せずに、本発明の種々の変形及び変更が当業者には明らかとなるだろう。本発明が本明細書において説明した例に必要以上に限定されないことが理解されるべきである。
【０２７８】
本開示において、複数の概念（「概念Ａ〜Ｔ」として説明される）が存在する。付録ＩＩＩは、それらの概念を規定するのに役立つ内容を含む。当業者には明らかとなるように、１つの概念に関する開示は他の概念の面を説明するのを補助するものであってもよい。本出願の他の場所から明らかとなるように、それらの概念の一部は本発明の一部を形成してもよい。
【０２７９】
＜付録Ｉ＞
＜技術入門＞
以下のセクションは、本発明を実現するいくつかのシステムにおいて使用されるいくつかの主な技術に対する入門書となることを意図する。
【０２８０】
従来のホログラフィにおいて、観察者は、オブジェクトのホログラフィック再構成（変化するシーンであってもよい）を見ることができる。しかし、ホログラムからの観察者の距離は関係ない。１つの代表的な光学配置において、再構成は、ホログラムを照明する光源の像面にあるか又はそれに近接するため、ホログラムのフーリエ平面にあるか又はそれに近接する。従って、再構成は、再構成される実世界のオブジェクトの同一の遠視野光分布を有する。
【０２８１】
１つの初期のシステム（全ての内容が参考として本明細書に取り入れられる国際公開第２００４／０４４６５９号パンフレット及び米国特許出願公開第２００６／００５５９９４号明細書において説明される）は、再構成オブジェクトがホログラムのフーリエ平面にないか又はそれに近接しない非常に異なる配置を規定する。その代わり、仮想観察者ウィンドウゾーンがホログラムのフーリエ平面にある。観察者は自身の眼をその場所に位置付け、適切な再構成を見ることができる。ホログラムは、ＬＣＤ（又は他の種類の空間光変調器）上で符号化され、仮想観察者ウィンドウがホログラムのフーリエ変換になる（従って、仮想観察者ウィンドウが眼に直接結像されるフーリエ変換になる）ように光学セットアップにおいて照明される。観察者ウィンドウ及びＳＬＭにわたる錐台に形成される再構成オブジェクトは、レンズの焦点面にないため、ホログラムのフレネル変換により更に適切に記述される伝播である。再構成オブジェクトは、その代わりに近視野光分布により規定される（遠視野分布の平面波面に対して、球面波面を使用してモデル化される）。この再構成は、仮想観察者ウィンドウ（上述したように、ホログラムのフーリエ平面にある）とＳＬＭ又はＳＬＭの後方との間の任意の場所に仮想オブジェクトとして現れる。
【０２８２】
この方法に対していくつかの結果が存在する。第１に、ホログラフィックビデオシステムの設計者が直面する基本的な制限は、ＳＬＭ（又は他の種類の光変調器）の画素ピッチである。目標は、妥当な価格で市販される画素ピッチを含むＳＬＭを使用して大きなホログラフィック再構成を可能にすることである。しかし、このことは以下の理由によりこれまで不可能であった。フーリエ平面の隣接する回折次数の間の周期間隔は、λD/pにより与えられる。式中、λは照明光の波長であり、Dはホログラムからフーリエ平面までの距離であり、pはＳＬＭの画素ピッチである。しかし、従来のホログラフィック・ディスプレイにおいて、再構成オブジェクトはフーリエ平面にあるか又はそれに近接する。従って、再構成オブジェクトは周期間隔より小さく保持される必要がある。再構成オブジェクトが周期間隔より大きい場合、その縁は隣接する回折次数による再構成においてぼやける。これにより、高価で小さなピッチの専用ディスプレイによっても幅数ｃｍの非常に小さな再構成オブジェクトが得られる。しかし、この方法に対して、仮想観察者ウィンドウ（上述したように、ホログラムのフーリエ平面にあるように位置付けられる）は瞳孔と同一の大きさである必要がある。その結果、適度なピッチサイズを有するＳＬＭも使用できる。再構成オブジェクトが仮想観察者ウィンドウとホログラムとの間の錐台を全体的に埋めることができるため、再構成オブジェクトは非常に大きい。すなわち、周期間隔より非常に大きい。更に、ＯＡＳＬＭが使用される場合、画素化がないため周期性もなく、仮想観察者ウィンドウを周期間隔より小さく保持する制約は当てはまらなくなる。
【０２８３】
１つの変形例において展開される別の利点が更に存在する。ホログラムを計算する時、再構成オブジェクトの知識を使用して開始する。例えば、レーシングカーの３Ｄ画像ファイルを有する。そのファイルは、オブジェクトが複数の種々の閲覧位置からどのように見えるべきかを記述する。従来のホログラフィにおいて、レーシングカーの再構成を生成するのに必要なホログラムは、多くの計算を必要とする処理において３Ｄ画像ファイルから直接導出される。しかし、仮想観察者ウィンドウの方法は、更に計算効率の良い異なる技術を可能にする。再構成オブジェクトの１つの平面から開始すると、仮想観察者ウィンドウはオブジェクトのフレネル変換であるため仮想観察者ウィンドウを計算できる。その後、全てのオブジェクト面に対してこれを実行し、累積フレネル変換を生成するために結果を合計する。これは、仮想観察者ウィンドウにわたる波動場を規定する。その後、その仮想観察者ウィンドウのフーリエ変換としてホログラムを計算する。仮想観察者ウィンドウがオブジェクトの全ての情報を含むため、単一平面の仮想観察者ウィンドウのみがホログラムにフーリエ変換される必要があり、複数平面のオブジェクトは変換されない。仮想観察者ウィンドウからホログラムまでの間に単一の変換ステップではなく反復フーリエ変換アルゴリズムのような反復変換が存在する場合、これは特に有利である。反復が必要である場合、各反復ステップは、オブジェクト面毎にフーリエ変換を含むのではなく仮想観察者ウィンドウの単一のフーリエ変換のみを含む。その結果、計算労力は非常に減少される。
【０２８４】
仮想観察者ウィンドウの方法の別の興味深い結果は、所定のオブジェクトポイントを再構成するのに必要な全ての情報がホログラムの相対的に小さなセクション内に含まれることである。これは、所定のオブジェクトポイントを再構成するための情報がホログラム全体に分布される従来のホログラムと異なる。情報をホログラムの非常に小さなセクションに符号化する必要があるため、それは処理及び符号化する必要のある情報量が従来のホログラムと比較して非常に少ないことを意味する。従って、それは、従来の演算装置（例えば、一般大衆市場向け装置に適切な価格及び性能を有する従来のＤＳＰ）がリアルタイムビデオホログラフィに対しても使用可能であることを意味する。
【０２８５】
しかし、望ましくない結果が存在する。第１に、ホログラムからの閲覧距離が重要である。眼がホログラムのフーリエ平面に又はそれに近接して位置付けられた時に適切な再構成を見れるように、ホログラムは符号化及び照明される。その一方で、通常のホログラムにおいて、閲覧距離は重要ではない。しかし、このＺの感度を低減するか又はそれに基づいて設計する種々の技術が存在する。
【０２８６】
適切なホログラフィック再構成が厳密で小さな閲覧位置（すなわち、特に横方向の位置決め及びＺの距離において）からのみ見れるように、ホログラムが符号化及び照明されるため、視線追跡が必要とされてもよい。Ｚの感度と同様に、Ｘ、Ｙの感度を低減するか又はそれに基づいて設計する種々の技術が存在する。例えば、画素ピッチが減少すると（ＳＬＭ製造が微細になると）、仮想観察者ウィンドウのサイズは拡大する。更に、より効率的な符号化技術（キノフォーム符号化等）は、周期間隔の大きな部分を仮想観察者ウィンドウとして使用することを容易にするため、仮想観察者ウィンドウを拡大することを容易にする。
【０２８７】
上記説明は、フーリエホログラムを処理することを仮定した。仮想観察者ウィンドウは、ホログラムのフーリエ平面、すなわち光源の像面にある。利点として、非回折光は、いわゆるＤＣスポットに集束される。この技術は、仮想観察者ウィンドウが光源の像面にないフレネルホログラムに対しても使用可能である。しかし、非回折光が妨害する背景として不可視であることを考慮すべきである。尚、変換という用語は、光の伝播を記述する変換と同等であるか又はそれに類似する任意の数学的な技術又は計算技術を含むと解釈されるべきである。変換は、マクスウェル波動方程式でより正確に規定される物理処理に対する近似値にすぎない。フレネル変換及びフーリエ変換は２次近似値である。しかし、それらの変換は、（ａ）微分とは異なり代数的であるため、計算上効率的に処理され、（ｉｉ）光学系において正確に実現されるという利点を有する。
【０２８８】
更なる詳細は、内容が参照により組み込まれる米国特許出願公開第２００６／０１３８７１１号明細書、米国特許出願公開第２００６／０１３９７１０号明細書及び米国特許出願公開第２００６／０２５０６７１号明細書において与えられる。
【０２８９】
＜付録ＩＩ＞
＜明細書において使用される用語集＞
＜計算機生成ホログラム＞
計算機生成ビデオホログラムＣＧＨは、シーンから計算されるホログラムである。ＣＧＨは、シーンを再構成するのに必要な光波の振幅及び位相を表す複素数を含んでもよい。ＣＧＨは、例えばコヒーレント光線追跡により計算されてもよく、シーンと参照波との間の干渉をシミュレートすることにより計算されてもよく、あるいはフーリエ変換又はフレネル変換により計算されてもよい。
【０２９０】
＜符号化＞
符号化は、空間光変調器（例えば、構成セル又はＯＡＳＬＭのような連続するＳＬＭに対する連続領域）にビデオホログラムの制御値を供給する手順である。一般にホログラムは、振幅及び位相を表す複素数から構成される。
【０２９１】
＜符号化領域＞
一般に符号化領域は、シーンの単一の点のホログラム情報が符号化されるビデオホログラムの空間的に制限された領域である。空間的な制限は、ビデオホログラムへの仮想観察者ウィンドウのフーリエ変換により達成される円滑な遷移又は突然の打切りにより実現されてもよい。
【０２９２】
＜フーリエ変換＞
フーリエ変換は、空間光変調器の遠視野における光の伝播を計算するために使用される。波面は平面波により記述される。
【０２９３】
＜フーリエ平面＞
フーリエ平面は、空間光変調器における光分布のフーリエ変換を含む。任意の集束レンズなしで、フーリエ平面は無限遠にある。集束レンズが空間光変調器に近接する光路にある場合、フーリエ平面は光源の画像を含む平面と等しい。
【０２９４】
＜フレネル変換＞
フレネル変換は、空間光変調器の近視野における光の伝播を計算するために使用される。波面は球面波により記述される。光波の位相因子は、横方向の座標に二次的に依存する項を含む。
【０２９５】
＜錐台＞
仮想錐台は、仮想観察者ウィンドウとＳＬＭとの間に構成され、ＳＬＭの後方に延在する。シーンは、この錐台内に再構成される。再構成シーンのサイズは、ＳＬＭの周期間隔ではなくこの錐台により制限される。
【０２９６】
＜光学系＞
光学系は、レーザのようなコヒーレント光源又はＬＥＤのような部分的コヒーレント光源を含んでもよい。部分的コヒーレント光源の時間的コヒーレンス及び空間的コヒーレンスは、適切なシーン再構成を容易にするのに十分である必要がある。すなわち、スペクトル線幅及び放射面の横方向の範囲が十分に小さい必要がある。
【０２９７】
＜仮想観察者ウィンドウ（ＶＯＷ）＞
仮想観察者ウィンドウは、再構成３Ｄオブジェクトを見る際に使用する観察者平面における仮想ウィンドウである。ＶＯＷは、ホログラムのフーリエ変換であり、オブジェクトの複数の再構成が可視となるのを回避するために１周期間隔内に位置付けられる。ＶＯＷのサイズは、少なくとも瞳孔のサイズである必要がある。少なくとも１つのＶＯＷが観察者追跡システムにより観察者の眼に位置付けられる場合、ＶＯＷは、観察者の動きの横方向の範囲よりはるかに小さくてもよい。これにより、適度な解像度及び従って小さな周期間隔を有するＳＬＭの使用が容易になる。ＶＯＷは、再構成３Ｄオブジェクトを見る際に使用するキーホールとして考えられる。ＶＯＷは、眼毎に１つであってもよく、あるいは双方の眼に対して１つであってもよい。
【０２９８】
＜周期間隔＞
ＣＧＨは、個別にアドレス指定可能なセルから構成されるＳＬＭ上に表示される場合にサンプリングされる。このサンプリングにより、回折パターンの周期的な繰返しが得られる。周期間隔はλD/pである。式中、λは波長であり、Dはホログラムからフーリエ平面までの距離であり、pはＳＬＭセルのピッチである。しかし、ＯＡＳＬＭは、サンプリングを有さないため、回折パターンの周期的な繰返しがない。実質上、繰返しは抑制される。
【０２９９】
＜再構成＞
ホログラムにより符号化された照明された空間光変調器は、元の光分布を再構成する。この光分布は、ホログラムを計算するために使用された。観察者は、再構成された光分布を元の光分布と区別できないのが理想的である。殆どのホログラフィック・ディスプレイにおいて、シーンの光分布は再構成される。本発明のディスプレイにおいては、仮想観察者ウィンドウにおける光分布が再構成される。
【０３００】
＜シーン＞
再構成されるシーンは、実際の３次元光分布又は計算機生成３次元光分布である。特別な例として、シーンは２次元光分布であってもよい。シーンは、空間に配置される種々の固定オブジェクト又は移動オブジェクトを構成できる。
【０３０１】
＜空間光変調器（ＳＬＭ）＞
ＳＬＭは、入射光の波面を変調するために使用される。理想的なＳＬＭは、任意の複素数を表すこと、すなわち光波の振幅及び位相を別個に制御することが可能である。しかし、一般的な従来のＳＬＭは、振幅又は位相の１つの特性のみを制御し、他方の特性にも影響を及ぼすという望ましくない副作用を伴う。
【０３０２】
＜付録ＩＩＩ＞
＜概念＞
本開示において、複数の概念（「概念Ａ〜Ｔ」として説明される）が存在する。以下は、それらの概念を規定するのに役立つだろう。
【０３０３】
＜Ａ．画素と同一基板上の計算によるホログラム表示＞
空間光変調器の符号化を判定するために実行される計算の少なくとも一部が空間光変調器の画素と同一基板上にある回路を使用して実行されるホログラフィック・ディスプレイ。
・空間光変調器の符号化を判定するために実行される計算の少なくとも一部は、空間光変調器の画素間にある回路を使用して実行される。
・計算は、ディスプレイの離散的な領域において実行され、離散的な領域毎に対応する離散的な領域の画素を符号化する。
・回路は、薄膜トランジスタを含む。
・少なくとも一部の回路の活性領域は、多結晶Ｓｉから成る。
・少なくとも一部の回路の活性領域は、連続粒界結晶Ｓｉから成る。
・少なくとも一部の回路の活性領域は、多結晶ＳｉＧｅから成る。
・少なくとも一部の回路の活性領域は、単結晶Ｓｉから成る。
・少なくとも一部の回路の活性領域は、単一結晶粒Ｓｉから成る。
・少なくとも一部の回路の活性領域は、有機半導体から成る。
・基板は単結晶Ｓｉである。
・基板はガラスである。
・実空間画像データのみがディスプレイに送信される。
・ビデオフレームレートは、少なくとも約２５Ｈｚである。
・画像データは、強度及び奥行きマップデータから成る。
・ホログラフィック計算は、リアルタイム又は準リアルタイムで実行される。
・ホログラフィック計算は、ルックアップテーブルの方法を使用して実行される。
・サブホログラムは、計算結果に対して使用される。
・サブホログラムを加算するためのデータは、サブホログラムの寸法の距離にわたって交換される。
・ホログラフィック計算は、表示面全体にわたり均一に分散される。
・ホログラフィック計算は、表示面にわたりタイリングされるクラスタと呼ばれる小さな同一の部分に分割される。
・サブホログラムを加算するためのデータは、クラスタの寸法の距離にわたり交換される。
・ホログラフィック・ディスプレイは、同一のクラスタを共にタイリングすることにより構築される。
・ホログラフィック・ディスプレイは、高解像度ディスプレイである。
・ホログラフィック・ディスプレイは、超高解像度ディスプレイである。
・仮想観察者ウィンドウは、幅が瞳孔の直径以上である。
・仮想観察者ウィンドウは、幅が１ｃｍ以上である。
・一対の奥行きマップ及び強度マップは、眼ごと、即ち、仮想観察者ウィンドウごとに構成される。
・白黒画像が表示される。
・カラー画像が表示される。
・表示されるカラー画像はＲＧＢ形式である。
・ホログラムの画素値を計算するために、元画像のサブセクションの値のみが考慮される。
・再構成に使用される光は、ディスプレイ全体にわたり完全にコヒーレントではなく、コヒーレンスは、ディスプレイのサブセクション内に存在する。
・元画像データを転送するためには、ホログラムデータを送信するより少ない配線で十分である。
・データ送信周波数を低減することは、行ドライバ及び列ドライバにおける電力損失を減少するという利益を有する。
・列配線及び行配線に対する従来技術の解決策において必要とされていた画素領域の多くの割合が他の目的で使用可能である。
・透過電極の領域が拡大されるため、ディスプレイの透過率は向上する。
・ディスプレイパネルは、従来のディスプレイ技術を使用して制御される。
・ディスプレイは、ＬＣｏＳ（liquid crystal on silicon）技術を使用して製造される。
・ディスプレイは、ＭＥＭＳ技術を使用して製造される。
・ディスプレイは、電界放射ディスプレイ技術を使用して製造される。
・ホログラフィック変換は１次元変換である。
・ホログラフィック変換は２次元変換である。
・計算されたデータのローカル転送のための追加の論理が存在し、追加の論理が元画像をクラスタに転送するために共通に使用されるため、少なくともいくつかのグローバルな行配線及び列配線は除去されてもよい。
・ＴＦＴ等の冗長な回路は、装置の起動時に使用される回路の一部が故障していると分かった場合にそのような回路が装置の起動時に使用される回路の一部を置換するために使用されるように、画素マトリクスの空間に製造されてもよい。
・ホログラフィック・ディスプレイを使用する方法。
【０３０４】
＜Ｂ．空間光変調器に対する符号化の効率的な計算を使用する同一基板上の計算によるホログラム表示＞
空間光変調器の符号化を判定するために実行される計算の少なくとも一部が空間光変調器の画素と同一基板上にある回路を使用して実行されるホログラフィック・ディスプレイ。ここで、計算は、フーリエ変換又はフレネル変換自体の計算を含まない。
・空間光変調器の符号化を判定するために実行される計算の少なくとも一部は、空間光変調器の画素間にある回路を使用して実行される。
・計算は、ディスプレイの離散的な領域において実行され、離散的な領域毎に対応する離散的な領域の画素を符号化する。
・回路は、薄膜トランジスタを含む。
・少なくとも一部の回路の活性領域は、多結晶Ｓｉから成る。
・少なくとも一部の回路の活性領域は、連続粒界結晶Ｓｉから成る。
・少なくとも一部の回路の活性領域は、多結晶ＳｉＧｅから成る。
・少なくとも一部の回路の活性領域は、単結晶Ｓｉから成る。
・少なくとも一部の回路の活性領域は、単一結晶粒Ｓｉから成る。
・少なくとも一部の回路の活性領域は、有機半導体から成る。
・基板は単結晶Ｓｉである。
・基板はガラスである。
・実空間画像データのみがディスプレイに送信される。
・ビデオフレームレートは、少なくとも約２５Ｈｚである。
・画像データは、強度及び奥行きマップデータから成る。
・ホログラフィック計算は、リアルタイム又は準リアルタイムで実行される。
・ホログラフィック計算は、ルックアップテーブルの方法を使用して実行される。
・サブホログラムは、計算結果に対して使用される。
・ホログラフィック計算は、表示面全体にわたり均一に分散される。
・ホログラフィック計算は、表示面にわたりタイリングされるクラスタと呼ばれる小さな同一の部分に分割される。
・ホログラフィック・ディスプレイは、高解像度ディスプレイである。
・仮想観察者ウィンドウは、幅が瞳孔の直径以上である。
・白黒画像が表示される。
・カラー画像が表示される。
・ホログラムの画素値を計算するために、元画像のサブセクションの値のみが考慮される。
・再構成に使用される光は、ディスプレイ全体にわたり完全にコヒーレントではなく、コヒーレンスは、ディスプレイのサブセクション内に存在する。
・元画像データを転送するためには、ホログラムデータを送信するより少ない配線で十分である。
・データ送信周波数を低減することは、行ドライバ及び列ドライバにおける電力損失を減少するという利益を有する。
・列配線及び行配線に対する従来技術の解決策において必要とされていた画素領域の多くの割合が他の目的で使用可能である。
・透過電極の領域は拡大されるため、ディスプレイの透過率は向上する。
・ディスプレイパネルは、従来のディスプレイ技術を使用して制御される。
・ディスプレイは、ＬＣｏＳ（liquid crystal on silicon）技術を使用して製造される。
・ディスプレイは、ＭＥＭＳ技術を使用して製造される。
・ディスプレイは、電界放射ディスプレイ技術を使用して製造される。
・ホログラフィック変換は１次元変換である。
・ホログラフィック変換は２次元変換である。
・計算されたデータのローカル転送のための追加の論理が存在し、追加の論理が元画像をクラスタに転送するために共通に使用されるため、少なくともいくつかのグローバルな行配線及び列配線は除去されてもよい。
・ＴＦＴ等の冗長な回路は、装置の起動時に使用される回路の一部が故障していると分かった場合にそのような回路が装置の起動時に使用される回路の一部を置換するために使用されるように、画素マトリクスの空間に製造されてもよい。
・オブジェクトから放射される波面は、１つ又は複数の仮想観察者ウィンドウ（ＶＯＷ）において再構成され、３次元シーン（３Ｄ Ｓ）の単一の各オブジェクトポイント（ＯＰ）の再構成は、ＳＬＭ上で符号化されるホログラム全体（ＨΣＳＬＭ）の部分集合であるサブホログラム（ＳＨ）のみを必要とする。
・複数のオブジェクトポイント（ＯＰ）へのシーン（３Ｄ Ｓ）の離散化の後、３Ｄシーンの各可視オブジェクトポイント（ＯＰ）に対して、レンズのサブホログラム（ＳＨＬ）の複素値はＳＬＭ上で符号化される。レンズのサブホログラムの複素値は、式zL = exp{-i*[(π/λf) * (x2 + y2)]}を使用して判定される。ここで、λは参照波長であり、ｆは焦点距離であり、ｘ及びｙはサブホログラムの平面における直交座標である。
・仮想観察者ウィンドウを光軸から離すために、プリズムのサブホログラム（ＳＨＰ）はホログラム面（ＨＥ）内で判定される。
・レンズ及びプリズムのサブホログラムは関係し、符号ではSH = SHL * SHPとして表される。
・各サブホログラム（ＳＨ）は均一に分布された位相ずれにより変調され、位相ずれはサブホログラム毎に異なる。
・サブホログラムは、ホログラム全体を形成するように加算される。
・リアルタイム又は準リアルタイムで変化する再構成に対する計算機生成ホログラムの表現。
・ルックアップテーブルは、ホログラフィック計算において使用される。
・オブジェクトポイントは、再構成錐台内の任意の位置において生成される。
・ホログラフィック・ディスプレイを使用する方法。
【０３０５】
＜Ｃ．同一基板上の伸張計算によるホログラム表示＞
ホログラム符号化データが画素マトリクスにより専有される空間外で計算されるホログラフィック・ディスプレイ。ホログラム符号化データは、周知のデータ圧縮技術を使用して圧縮され、ディスプレイの基板上の回路に送信される。回路は、受信されたデータを伸張する機能を実行する。
・空間光変調器の符号化を判定するために実行される計算の少なくとも一部は、空間光変調器の画素と同一基板上にある回路を使用して実行される。
・回路は、薄膜トランジスタを含む。
・少なくとも一部の回路の活性領域は、多結晶Ｓｉから成る。
・少なくとも一部の回路の活性領域は、連続粒界結晶Ｓｉから成る。
・少なくとも一部の回路の活性領域は、多結晶ＳｉＧｅから成る。
・少なくとも一部の回路の活性領域は、単結晶Ｓｉから成る。
・少なくとも一部の回路の活性領域は、単一結晶粒Ｓｉから成る。
・少なくとも一部の回路の活性領域は、有機半導体から成る。
・基板は単結晶Ｓｉである。
・基板はガラスである。
・ビデオフレームレートは、少なくとも約２５Ｈｚである。
・画像データは、強度及び奥行きマップデータから成る。
・ホログラフィック計算は、リアルタイム又は準リアルタイムで実行される。
・ホログラフィック計算は、ルックアップテーブルの方法を使用して実行される。
・サブホログラムは、計算結果に対して使用される。
・ホログラフィック・ディスプレイは、高解像度ディスプレイである。
・仮想観察者ウィンドウは、幅が瞳孔の直径以上である。
・白黒画像が表示される。
・カラー画像が表示される。
・ホログラムの画素値を計算するために、元画像のサブセクションの値のみが考慮される。
・再構成に使用される光は、ディスプレイ全体にわたり完全にコヒーレントではなく、コヒーレンスは、ディスプレイのサブセクション内に存在する。
・データ送信周波数を低減することは、行ドライバ及び列ドライバにおける電力損失を減少するという利益を有する。
・列配線及び行配線に対する従来技術の解決策において必要とされていた画素領域の多くの割合が他の目的で使用可能である。
・透過電極の領域は拡大されるため、ディスプレイの透過率は向上する。
・ディスプレイパネルは、従来のディスプレイ技術を使用して制御される。
・ディスプレイは、ＬＣｏＳ（liquid crystal on silicon）技術を使用して製造される。
・ディスプレイは、ＭＥＭＳ技術を使用して製造される。
・ディスプレイは、電界放射ディスプレイ技術を使用して製造される。
・ホログラフィック変換は１次元変換である。
・ホログラフィック変換は２次元変換である。
・ＴＦＴ等の冗長な回路は、装置の起動時に使用される回路の一部が故障していると分かった場合にそのような回路が装置の起動時に使用される回路の一部を置換するために使用されるように、画素マトリクスの空間に製造されてもよい。
・オブジェクトから放射される波面は、１つ又は複数の仮想観察者ウィンドウ（ＶＯＷ）において再構成され、３次元シーン（３Ｄ Ｓ）の単一の各オブジェクトポイント（ＯＰ）の再構成は、ＳＬＭ上で符号化されるホログラム全体（ＨΣＳＬＭ）の部分集合であるサブホログラム（ＳＨ）のみを必要とする。
・複数のオブジェクトポイント（ＯＰ）へのシーン（３Ｄ Ｓ）の離散化の後、３Ｄシーンの各可視オブジェクトポイント（ＯＰ）に対して、レンズのサブホログラム（ＳＨＬ）の複素値はＳＬＭ上で符号化される。レンズのサブホログラムの複素値は、式zL = exp{-i*[(π/λf) * (x2 + y2)]}を使用して判定される。ここで、λは参照波長であり、ｆは焦点距離であり、ｘ及びｙはサブホログラムの平面における直交座標である。
・仮想観察者ウィンドウを光軸から離すために、プリズムのサブホログラム（ＳＨＰ）はホログラム面（ＨＥ）内で判定される。
・レンズ及びプリズムのサブホログラムは関係し、符号ではSH = SHL * SHPとして表される。
・ホログラフィック計算が実行される空間は、ディスプレイの基板と同一基板上にあってもなくてもよい。
・伸張計算が実行される回路は、ディスプレイの画素間に位置する。
・伸張計算が実行される回路は、ディスプレイの画素マトリクス外にあるが同一基板上に位置する。
・クラスタは、伸張計算を実行する。
・伸張計算のためのクラスタは、ディスプレイの行配線及び列配線を介してデータを受信する。
・伸張計算のための各クラスタは、パラレルデータバスを介してデータを受信する。
・伸張計算のための各クラスタは、シリアルデータ接続を介してデータを受信する。
・ホログラフィック・ディスプレイを使用する方法。
【０３０６】
＜Ｄ．同一基板上の伸張計算による高解像度表示＞
高解像度画像データが表示される高解像度ディスプレイ。データは、まず周知のデータ圧縮技術を使用して圧縮され、ディスプレイの基板上の回路に送信される。回路は、ディスプレイの画素においてデータの次のディスプレイにより受信されたデータを伸張する機能を実行する。
・伸張回路は、ディスプレイの画素間に配置される。
・伸張回路は、ディスプレイの画素マトリクス外にあるがディスプレイと同一基板上に配置される。
・圧縮データは、ディスプレイ全体に対する一部であるところのディスプレイのクラスタに送信され、クラスタは、受信したデータを伸張し且つローカルクラスタの画素においてデータを表示する機能を実行する。
・一般的な表示データが表示される。
・ホログラフィック表示データが表示される。
・圧縮計算が実行される空間は、ディスプレイの基板と同一基板であってもなくてもよい。
・伸張計算のためのクラスタは、ディスプレイの行配線及び列配線を介してデータを受信する。
・伸張計算のための各クラスタは、パラレルデータバスを介してデータを受信する。
・伸張計算のための各クラスタは、シリアルデータ接続を介してデータを受信する。
・超高解像度ディスプレイである。
・伸張は、各クラスタにより４０ｍｓ以内で実行される。
・ホログラフィック画像計算は、伸張後に実行される。
・空間光変調器の符号化を判定するために実行される計算の少なくとも一部は、空間光変調器の画素と同一基板上にある回路を使用して実行される。
・空間光変調器の符号化を判定するために実行される計算の少なくとも一部は、空間光変調器の画素と同一基板上にある回路を使用して実行され、計算は、フーリエ変換又はフレネル変換自体の計算を含まない。
・空間光変調器の符号化を判定するために実行される計算の少なくとも一部は、空間光変調器の画素間にある回路を使用して実行される。
・計算は、ディスプレイの離散的な領域において実行され、離散的な領域毎に対応する離散的な領域の画素を符号化する。
・回路は、薄膜トランジスタを含む。
・少なくとも一部の回路の活性領域は、多結晶Ｓｉから成る。
・少なくとも一部の回路の活性領域は、連続粒界結晶Ｓｉから成る。
・少なくとも一部の回路の活性領域は、多結晶ＳｉＧｅから成る。
・少なくとも一部の回路の活性領域は、単結晶Ｓｉから成る。
・少なくとも一部の回路の活性領域は、単一結晶粒Ｓｉから成る。
・少なくとも一部の回路の活性領域は、有機半導体から成る。
・基板は単結晶Ｓｉである。
・基板はガラスである。
・ビデオフレームレートは、少なくとも約２５Ｈｚである。
・実空間画像データのみがディスプレイに送信される。
・画像データは、強度及び奥行きマップデータから成る。
・ホログラフィック計算は、リアルタイム又は準リアルタイムで実行される。
・ホログラフィック計算は、ルックアップテーブルの方法を使用して実行される。
・サブホログラムは、計算結果に対して使用される。
・ディスプレイは、ＬＣｏＳ（liquid crystal on silicon）技術を使用して製造される。
・ディスプレイは、ＭＥＭＳ技術を使用して製造される。
・ディスプレイは、電界放射ディスプレイ技術を使用して製造される。
・高解像度ディスプレイを使用する方法。
【０３０７】
＜Ｅ．ホログラフィック変換及び符号化のために追加の処理ユニットを含むことによりグラフィックスサブシステムに対して拡張された３Ｄレンダリングパイプラインを使用する同一基板上の計算によるホログラム表示＞
空間光変調器の符号化を判定するために実行される計算の少なくとも一部が空間光変調器の画素と同一基板上にある回路を使用して実行され、その結果、グラフィックスサブシステムの３Ｄレンダリングパイプラインがホログラフィック変換及び符号化に対して追加の処理ユニットを含むようなホログラフィック・ディスプレイ。
・ホログラフィック計算は、ディスプレイの画素間にある回路を使用して実行される。
・ホログラフィック計算は、ディスプレイの画素マトリクス外にあるがディスプレイの画素と同一基板上にある回路を使用して実行される。
・空間光変調器の符号化を判定するために実行される計算の少なくとも一部は、空間光変調器の画素と同一基板上にある回路を使用して実行され、計算は、フーリエ変換又はフレネル変換自体の計算を含まない。
・計算は、ディスプレイの離散的な領域において実行され、離散的な領域毎に対応する離散的な領域の画素を符号化する。
・回路は、薄膜トランジスタを含む。
・ビデオフレームレートは、少なくとも約２５Ｈｚである。
・実空間画像データのみがディスプレイに送信される。
・画像データは、強度及び奥行きマップデータから成る。
・ホログラフィック計算は、リアルタイム又は準リアルタイムで実行される。
・ホログラフィック計算は、ルックアップテーブルの方法を使用して実行される。
・サブホログラムは、計算結果に対して使用される。
・ホログラフィック計算は、表示面全体にわたり均一に分散される。
・ホログラフィック計算は、表示面にわたりタイリングされるクラスタと呼ばれる小さな同一の部分に分割される。
・ホログラフィック・ディスプレイは、高解像度ディスプレイである。
・仮想観察者ウィンドウは、幅が瞳孔の直径以上である。
・白黒画像が表示される。
・カラー画像が表示される。
・ホログラムの画素値を計算するために、元画像のサブセクションの値のみが考慮される。
・再構成に使用される光は、ディスプレイ全体にわたり完全にコヒーレントではなく、コヒーレンスは、ディスプレイのサブセクション内に存在する。
・ホログラフィック変換は１次元変換である。
・ホログラフィック変換は２次元変換である。
・ＴＦＴ等の冗長な回路は、装置の起動時に使用される回路の一部が故障していると分かった場合にそのような回路が装置の起動時に使用される回路の一部を置換するために使用されるように、画素マトリクスの空間に製造されてもよい。
・オブジェクトから放射される波面は、１つ又は複数の仮想観察者ウィンドウ（ＶＯＷ）において再構成され、３次元シーン（３Ｄ Ｓ）の単一の各オブジェクトポイント（ＯＰ）の再構成は、ＳＬＭ上で符号化されるホログラム全体（ＨΣＳＬＭ）の部分集合であるサブホログラム（ＳＨ）のみを必要とする。
・複数のオブジェクトポイント（ＯＰ）へのシーン（３Ｄ Ｓ）の離散化の後、３Ｄシーンの各可視オブジェクトポイント（ＯＰ）に対して、レンズのサブホログラム（ＳＨＬ）の複素値はＳＬＭ上で符号化される。レンズのサブホログラムの複素値は、式zL = exp{-i*[(π/λf) * (x2 + y2)]}を使用して判定される。ここで、λは参照波長であり、ｆは焦点距離であり、ｘ及びｙはサブホログラムの平面における直交座標である。
・仮想観察者ウィンドウを光軸から離すために、プリズムのサブホログラム（ＳＨＰ）はホログラム面（ＨＥ）内で判定される。
・レンズ及びプリズムのサブホログラムは関係し、符号ではSH = SHL * SHPとして表される。
・各サブホログラム（ＳＨ）は均一に分布された位相ずれにより変調され、位相ずれはサブホログラム毎に異なる。
・サブホログラムは、ホログラム全体を形成するように加算される。
・リアルタイム又は準リアルタイムで変化する再構成に対する計算機生成ホログラムの表現。
・ルックアップテーブルは、ホログラフィック計算において使用される。
・オブジェクトポイントは、再構成錐台内の任意の位置において生成される。
・第１の表示波長に対するＺマップは、第２の表示波長及び第３の表示波長に対して２度コピーされる。
・ホログラムは、３つの表示波長の各々に対して同時に計算される。
・２色に対するカラーマップＲＧＢコンテンツは、３つの色成分に対する個別のアクセスを保証するために別個のメモリセクションにコピーされる。
・各表示色に対するレンズ関数及びプリズム関数に対して、複素乗算が行なわれる。
・ランダム位相は、ディスプレイの各クラスタに対して適用される。
・計算されたＳＬＭ符号化に対して、ホログラフィック・ディスプレイのクラスタの追加のアルゴリズムを使用して後続処理が行なわれる。
・ホログラフィック・ディスプレイを使用する方法。
【０３０８】
＜Ｆ．ホログラフィック計算パイプラインによりグラフィックスカードの３Ｄパイプラインを拡張することによる３次元空間の点の順次ホログラフィック変換を使用する同一基板上の計算によるホログラム表示＞
空間光変調器の符号化を判定するために実行される計算の少なくとも一部が空間光変調器の画素と同一基板上にある回路を使用して実行され、その結果、ホログラフィック計算パイプラインによりグラフィックスカードの３Ｄパイプラインを拡張することにより、３次元空間の点の順次ホログラフィック変換が実行されるようなホログラフィック・ディスプレイ。
・ホログラフィック計算は、ディスプレイの画素間にある回路を使用して実行される。
・ホログラフィック計算は、画素マトリクス外にあるがディスプレイと同一基板上にある回路を使用して実行される。
・空間光変調器の符号化を判定するために実行される計算の少なくとも一部は、空間光変調器の画素と同一基板上にある回路を使用して実行され、計算は、フーリエ変換又はフレネル変換自体の計算を含まない。
・計算は、ディスプレイの離散的な領域において実行され、離散的な領域毎に対応する離散的な領域の画素を符号化する。
・回路は、薄膜トランジスタを含む。
・ビデオフレームレートは、少なくとも約２５Ｈｚである。
・実空間画像データのみがディスプレイに送信される。
・画像データは、強度及び奥行きマップデータから成る。
・ホログラフィック計算は、リアルタイム又は準リアルタイムで実行される。
・ホログラフィック計算は、ルックアップテーブルの方法を使用して実行される。
・サブホログラムは、計算結果に対して使用される。
・ホログラフィック計算は、表示面全体にわたり均一に分散される。
・ホログラフィック計算は、表示面にわたりタイリングされるクラスタと呼ばれる小さな同一の部分に分割される。
・ホログラフィック・ディスプレイは、高解像度ディスプレイである。
・仮想観察者ウィンドウは、幅が瞳孔の直径以上である。
・白黒画像が表示される。
・カラー画像が表示される。
・ホログラムの画素値を計算するために、元画像のサブセクションの値のみが考慮される。
・再構成に使用される光はディスプレイ全体にわたり完全にコヒーレントではなく、コヒーレンスはディスプレイのサブセクション内に存在する。
・ホログラフィック変換は１次元変換である。
・ホログラフィック変換は２次元変換である。
・ＴＦＴ等の冗長な回路は、装置の起動時に使用される回路の一部が故障していると分かった場合にそのような回路が装置の起動時に使用される回路の一部を置換するために使用されるように、画素マトリクスの空間に製造されてもよい。
・オブジェクトから放射される波面は、１つ又は複数の仮想観察者ウィンドウ（ＶＯＷ）において再構成され、３次元シーン（３Ｄ Ｓ）の単一の各オブジェクトポイント（ＯＰ）の再構成は、ＳＬＭ上で符号化されるホログラム全体（ＨΣＳＬＭ）の部分集合であるサブホログラム（ＳＨ）のみを必要とする。
・複数のオブジェクトポイント（ＯＰ）へのシーン（３Ｄ Ｓ）の離散化の後、３Ｄシーンの各可視オブジェクトポイント（ＯＰ）に対して、レンズのサブホログラム（ＳＨＬ）の複素値はＳＬＭ上で符号化される。レンズのサブホログラムの複素値は、式zL = exp{-i*[(π/λf) * (x2 + y2)]}を使用して判定される。ここで、λは参照波長であり、ｆは焦点距離であり、ｘ及びｙはサブホログラムの平面における直交座標である。
・仮想観察者ウィンドウを光軸から離すために、プリズムのサブホログラム（ＳＨＰ）はホログラム面（ＨＥ）内で判定される。
・レンズ及びプリズムのサブホログラムは関係し、符号ではSH = SHL * SHPとして表される。
・各サブホログラム（ＳＨ）は均一に分布された位相ずれにより変調され、位相ずれはサブホログラム毎に異なる。
・サブホログラムは、ホログラム全体を形成するように加算される。
・リアルタイム又は準リアルタイムで変化する再構成に対する計算機生成ホログラムの表現。
・ルックアップテーブルは、ホログラフィック計算において使用される。
・オブジェクトポイントは、再構成錐台内の任意の位置において生成される。
・グラフィックスサブシステムの３Ｄレンダリングパイプラインは、ホログラフィック変換及び符号化のための追加の処理ユニットを含む。
・第１の表示波長に対するＺマップは、第２の表示波長及び第３の表示波長に対して２度コピーされる。
・ホログラムは、３つの表示波長の各々に対して同時に計算される。
・２色に対するカラーマップＲＧＢコンテンツは、３つの色成分に対する個別のアクセスを保証するように別個のメモリセクションにコピーされる。
・各表示色に対するレンズ関数及びプリズム関数に対して、複素乗算が行なわれる。
・ランダム位相は、ディスプレイの各クラスタに対して適用される。
・計算されたＳＬＭ符号化に対して、ホログラフィック・ディスプレイのクラスタの追加のアルゴリズムを使用して後続処理が行なわれる。
・ホログラフィック計算は、カラーマップ及びＺバッファが全て利用可能になる前に開始可能である。
・サブホログラム毎にホログラフィック計算を実行するのに必要な時間は、１フレーム期間未満である。
・サブホログラム毎にホログラフィック計算を実行するのに必要な時間は、１７ｍｓ以内である。
・軍用アプリケーションにおいて使用される。
・ディスプレイの各クラスタは、表示するサブホログラムの符号化を格納するための自身のルックアップテーブルを有する。
・ＬＵＴからＳＨのコンテンツを読み出した後、現在表示されているＳＨ（ＳＨｎ−１）と新しいＳＨ（ＳＨｎ）との差が計算される。
・ホログラフィック計算パイプラインによりグラフィックスカードの３Ｄパイプラインを拡張することにより実行される３次元空間の点の順次ホログラフィック変換は、特定の種類のＳＬＭに限定されない。
・ホログラフィック・ディスプレイを使用する方法。
【０３０９】
＜Ｇ．ホログラフィック・ディスプレイのランダムアドレッシングを使用する同一基板上の計算によるホログラム表示＞
空間光変調器の符号化を判定するために実行される計算の少なくとも一部が空間光変調器の画素と同一基板上にある回路を使用して実行され、その結果、ホログラフィック計算において使用される実空間画像データが連続する実空間画像フレーム間の差分であり、ホログラフィック表示データがサブホログラム差分データ及びディスプレイ記憶位置データの形式でホログラフィック・ディスプレイのクラスタに送出されるようなホログラフィック・ディスプレイ。
・３次元空間の点の順次ホログラフィック変換は、ホログラフィック計算パイプラインによりグラフィックスカードの３Ｄパイプラインを拡張することにより実行される。
・ホログラフィック計算は、ディスプレイの画素間にある回路を使用して実行される。
・ホログラフィック計算は、画素マトリクス外にあるがディスプレイと同一基板上にある回路を使用して実行される。
・空間光変調器の符号化を判定するために実行される計算の少なくとも一部は、空間光変調器の画素と同一基板上にある回路を使用して実行され、計算は、フーリエ変換又はフレネル変換自体の計算を含まない。
・計算は、ディスプレイの離散的な領域において実行され、離散的な領域毎に対応する離散的な領域の画素を符号化する。
・回路は、薄膜トランジスタを含む。
・ビデオフレームレートは、少なくとも約２５Ｈｚである。
・実空間画像データのみがディスプレイに送信される。
・画像データは、強度及び奥行きマップデータから成る。
・ホログラフィック計算は、リアルタイム又は準リアルタイムで実行される。
・ホログラフィック計算は、ルックアップテーブルの方法を使用して実行される。
・サブホログラムが表示される。
・ホログラフィック計算は、表示面全体にわたり均一に分散される。
・ホログラフィック計算は、表示面にわたりタイリングされるクラスタと呼ばれる小さな同一の部分に分割される。
・ホログラフィック・ディスプレイは、高解像度ディスプレイである。
・仮想観察者ウィンドウは、幅が瞳孔の直径以上である。
・白黒画像が表示される。
・カラー画像が表示される。
・ホログラムの画素値を計算するために、元画像のサブセクションの値のみが考慮される。
・再構成に使用される光は、ディスプレイ全体にわたり完全にコヒーレントではなく、コヒーレンスは、ディスプレイのサブセクション内に存在する。
・ホログラフィック変換は１次元変換である。
・ホログラフィック変換は２次元変換である。
・ＴＦＴ等の冗長な回路は、装置の起動時に使用される回路の一部が故障していると分かった場合にそのような回路が装置の起動時に使用される回路の一部を置換するために使用されるように、画素マトリクスの空間に製造されてもよい。
・オブジェクトから放射される波面は、１つ又は複数の仮想観察者ウィンドウ（ＶＯＷ）において再構成され、３次元シーン（３Ｄ Ｓ）の単一の各オブジェクトポイント（ＯＰ）の再構成は、ＳＬＭ上で符号化されるホログラム全体（ＨΣＳＬＭ）の部分集合であるサブホログラム（ＳＨ）のみを必要とする。
・複数のオブジェクトポイント（ＯＰ）へのシーン（３Ｄ Ｓ）の離散化の後、３Ｄシーンの各可視オブジェクトポイント（ＯＰ）に対して、レンズのサブホログラム（ＳＨＬ）の複素値はＳＬＭ上で符号化される。レンズのサブホログラムの複素値は、式zL = exp{-i*[(π/λf) * (x2 + y2)]}を使用して判定される。ここで、λは参照波長であり、ｆは焦点距離であり、ｘ及びｙはサブホログラムの平面における直交座標である。
・仮想観察者ウィンドウを光軸から離すために、プリズムのサブホログラム（ＳＨＰ）はホログラム面（ＨＥ）内で判定される。
・レンズ及びプリズムのサブホログラムは関係し、符号ではSH = SHL * SHPとして表される。
・各サブホログラム（ＳＨ）は均一に分布された位相ずれにより変調され、位相ずれはサブホログラム毎に異なる。
・サブホログラムは、ホログラム全体を形成するように加算される。
・リアルタイム又は準リアルタイムで変化する再構成に対する計算機生成ホログラムの表現。
・オブジェクトポイントは、再構成錐台内の任意の位置において生成される。
・グラフィックスサブシステムの３Ｄレンダリングパイプラインは、ホログラフィック変換及び符号化のための処理ユニットを含む。
・第１の表示波長に対するＺマップは、第２の表示波長及び第３の表示波長に対して２度コピーされる。
・ホログラムは、３つの表示波長の各々に対して同時に計算される。
・２色に対するカラーマップＲＧＢコンテンツは、３つの色成分に対する個別のアクセスを保証するように別個のメモリセクションにコピーされる。
・各表示色に対するレンズ関数及びプリズム関数に対して、複素乗算が行なわれる。
・ランダム位相は、ディスプレイの各クラスタに対して適用される。
・計算されたＳＬＭ符号化に対して、ホログラフィック・ディスプレイのクラスタの追加のアルゴリズムを使用して後続処理が行なわれる。
・軍用アプリケーションにおいて使用される。
・画像差分データは、ホログラフィック計算ユニットにより受信される。
・所定のクラスタにおける連続フレームに対する表示データ間において差がない場合又はごく僅かな差のみがある場合、データはクラスタに送出される必要はない。
・各ホログラフィック計算ユニットは、ＳＬＭ上で符号化される１つ又は複数の再構成点に関連する３Ｄの点の差の画像データを送出される。
・ホログラフィック・ディスプレイの各クラスタ内には、計算されたホログラム表示データをサブホログラムデータとサイズ及び位置情報とに分割するスプリッタが存在する。後者の２つの値は、ＲＡＭにおけるサブホログラムのアドレス範囲を計算するために使用されてもよいため、サブホログラムＳＨ又はＳＨＤのデータはクラスタ内の適切なＳＬＭセルに書き込まれる。
・特別なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）が使用され、新しいＳＨ又はＳＨＤのみが入力側で書き込まれる一方で、出力側において、メモリ全体が行毎に読み出され、情報がＳＬＭに書き込まれる。
・ホログラフィック・ディスプレイを使用する方法。
【０３１０】
＜Ｈ．画素空間における計算機能を有するディスプレイ＞
計算機能がディスプレイの画素と同一基板上に配設される回路により実行されるディスプレイ。
・計算機能は、ディスプレイの画素間にある回路により実行される。
・計算機能は、画素マトリクス外にあるがディスプレイと同一基板上にある回路により実行される。
・ディスプレイ上にデータを表示する際の遅延は、ディスプレイの画素と同一基板上に配設される回路により実行される計算機能が他の場所で実行された場合より短い。
・計算は、グラフィカルな計算である。
・高速ゲーム装置の一部である。
・軍用アプリケーションにおいて使用される。
・計算はディスプレイの離散的な領域において実行され、離散的な領域毎に対応する離散的な領域の画素を符号化する。
・回路は、薄膜トランジスタを含む。
・少なくとも一部の回路の活性領域は、多結晶Ｓｉから成る。
・少なくとも一部の回路の活性領域は、連続粒界結晶Ｓｉから成る。
・少なくとも一部の回路の活性領域は、多結晶ＳｉＧｅから成る。
・少なくとも一部の回路の活性領域は、単結晶Ｓｉから成る。
・画像データフレームレートは、少なくとも約２５Ｈｚである。
・並列計算であってもよい計算は、表示面にわたりタイリングされるクラスタと呼ばれる小さな同一の部分に分割される。
・ディスプレイは、同一のクラスタを共にタイリングすることにより構築される。
・ディスプレイは、高解像度ディスプレイである。
・ディスプレイは、超高解像度ディスプレイである。
・カラー画像が表示される。
・表示されるカラー画像はＲＧＢ形式である。
・ディスプレイは、ＬＣｏＳ（liquid crystal on silicon）技術を使用して製造される。
・計算されたデータのローカル転送のための追加の論理が存在し、追加の論理が元画像をクラスタに転送するために共通に使用されるため、少なくともいくつかのグローバルな行配線及び列配線は除去されてもよい。
・ディスプレイを使用する方法。
【０３１１】
＜Ｉ．オクルージョン＞
空間光変調器の符号化を判定するために実行される計算の少なくとも一部が空間光変調器の画素と同一基板上にある回路を使用して実行され、仮想観察者ウィンドウにより近接するオブジェクトポイントが同一の視線に沿って仮想観察者ウィンドウからより離れているオブジェクトポイントを隠すことが保証されるホログラフィック・ディスプレイ。
・計算は、フーリエ変換又はフレネル変換自体の計算を含まない。
・ホログラム符号化データは画素マトリクスにより専有される空間外で計算され、ホログラム符号化データは周知のデータ圧縮技術を使用して圧縮され、その後ディスプレイの基板上の回路に送信され、回路は受信されたデータを伸張する機能を実行する。
・グラフィックスサブシステムの３Ｄレンダリングパイプラインは、ホログラフィック変換及び符号化のための追加の処理ユニットを含む。
・３次元空間の点の順次ホログラフィック変換は、ホログラフィック計算パイプラインによりグラフィックスカードの３Ｄパイプラインを拡張することにより実行される。
・ホログラフィック計算において使用される実空間画像データは、連続する実空間画像フレーム間の差分であり、ホログラフィック表示データは、サブホログラム差分データ及びディスプレイ記憶位置データの形式でホログラフィック・ディスプレイのクラスタに送出される。
・オクルージョンは、画素マトリクスと同一基板上に存在する回路により実行される計算を使用して実現される。
・オクルージョンは、ディスプレイの画素間に存在する回路により実行される計算を使用して実現される。
・仮想観察者ウィンドウは、幅が瞳孔の直径以上である。
・ＶＯＷは、２つ以上のセグメントに分離される。
・各ＶＯＷセグメントは、人の瞳孔のサイズとほぼ同一のサイズである。
・各ＶＯＷセグメントは、異なるサブホログラムにより符号化される。
・オクルージョンは、奥行きマップ及び強度マップが構成される段階で実行される。
・ホログラフィック・ディスプレイを使用する方法。
【０３１２】
＜Ｊ．グラフィックスカード機能＞
空間光変調器の符号化を判定するために実行される計算の少なくとも一部が空間光変調器の画素と同一基板上にある回路を使用して実行され、グラフィックスカード機能がディスプレイの画素と同一基板上の回路を使用して実現されるホログラフィック・ディスプレイ。
・計算は、フーリエ変換又はフレネル変換自体の計算を含まない。
・ホログラム符号化データは画素マトリクスにより専有される空間外で計算され、ホログラム符号化データは周知のデータ圧縮技術を使用して圧縮され、その後ディスプレイの基板上の回路に送信され、回路は受信したデータを伸張する機能を実行する。
・グラフィックスサブシステムの３Ｄレンダリングパイプラインは、ホログラフィック変換及び符号化のための追加の処理ユニットを含む。
・３次元空間の点の順次ホログラフィック変換は、ホログラフィック計算パイプラインによりグラフィックスカードの３Ｄパイプラインを拡張することにより実行される。
・ホログラフィック計算において使用される実空間画像データは、連続する実空間画像フレーム間の差分であり、ホログラフィック表示データは、サブホログラム差分データ及びディスプレイ記憶位置データの形式でホログラフィック・ディスプレイのクラスタに送出される。
・グラフィックスカード機能は、ディスプレイの画素間にある回路を使用して実現される。
・グラフィックスカード機能は、画素マトリクス外にある回路を使用して実現される。
・グラフィックスカード機能は、テクスチャマッピングを含む。
・グラフィックスカード機能は、ポリゴンのレンダリングを含む。
・グラフィックスカード機能は、頂点を種々の座標系に変換することを含む。
・グラフィックスカード機能は、プログラマブルシェーダを含む。
・グラフィックスカード機能は、エイリアシングを低減するためのオーバーサンプリング及び補間技術を含む。
・グラフィックスカード機能は、超高精度色空間を含む。
・グラフィックスカード機能は、２Ｄ加速度計算能力を含む。
・グラフィックスカード機能は、フレームバッファ能力を含む。
・グラフィックスカード機能は、ＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Group）プリミティブを含む。
・グラフィックスカード機能は、行列及びベクトル演算を含む計算を実行することを含む。
・グラフィックスカード機能は、画素マトリクスと同一基板上のＴＦＴにより実現される３Ｄレンダリングパイプラインを使用することを含む。
・ホログラフィック・ディスプレイを使用する方法。
【０３１３】
＜Ｋ．２Ｄ−３Ｄ変換＞
空間光変調器の符号化を判定するために実行される計算の少なくとも一部が空間光変調器の画素と同一基板上にある回路を使用して実行され、２Ｄ−３Ｄ画像変換が実現されるホログラフィック・ディスプレイ。
・計算は、フーリエ変換又はフレネル変換自体の計算を含まない。
・ホログラム符号化データは画素マトリクスにより専有される空間外で計算され、ホログラム符号化データは周知のデータ圧縮技術を使用して圧縮され、その後ディスプレイの基板上の回路に送信され、回路は受信されたデータを伸張する機能を実行する。
・グラフィックスサブシステムの３Ｄレンダリングパイプラインは、ホログラフィック変換及び符号化のための追加の処理ユニットを含む。
・３次元空間の点の順次ホログラフィック変換は、ホログラフィック計算パイプラインによりグラフィックスカードの３Ｄパイプラインを拡張することにより実行される。
・ホログラフィック計算において使用される実空間画像データは、連続する実空間画像フレーム間の差分であり、ホログラフィック表示データは、サブホログラム差分データ及びディスプレイ記憶位置データの形式でホログラフィック・ディスプレイのクラスタに送出される。
・２Ｄ−３Ｄ画像変換は、ディスプレイの画素と同一基板上の回路を使用して実現される。
・２Ｄ−３Ｄ画像変換は、ディスプレイの画素と同一基板上にない回路を使用して実現される。
・２Ｄ−３Ｄ画像変換は、ディスプレイの画素間にある回路を使用して実現される。
・２Ｄ−３Ｄ画像変換は、画素マトリクス外にあるがディスプレイの画素と同一基板上にある回路を使用して実現される。
・２Ｄ−３Ｄ画像変換は、立体画像の対を使用して実現される。
・表示装置は、対応する奥行きマップを使用して受信したデータから２次元（２Ｄ）画像を計算する。
・２Ｄ−３Ｄ変換を実行する回路は、周知の３Ｄ形状の集合を含むライブラリにアクセスできる。
・２Ｄ−３Ｄ変換を実行する回路は、入力２Ｄ画像データをマッチングしようとする対象の周知の２Ｄプロファイルの集合を含むライブラリにアクセスできる。
・２Ｄ−３Ｄ画像変換は、単一の非自動立体２Ｄ画像に基づいて実行される。
・ホログラフィック・ディスプレイを使用する方法。
【０３１４】
＜Ｌ．会議（3D Skype（登録商標））＞
ＶＨＩＯＩＰ（voice and holographic image over internet protocol）サービスを提供する際に使用するホログラフィック・ディスプレイ。
・空間光変調器の符号化を判定するために実行される計算の少なくとも一部は、空間光変調器の画素と同一基板上にある回路を使用して実行される。
・計算は、フーリエ変換又はフレネル変換自体の計算を含まない。
・ホログラム符号化データは画素マトリクスにより専有される空間外で計算され、ホログラム符号化データは周知のデータ圧縮技術を使用して圧縮され、その後ディスプレイの基板上の回路に送信され、回路は受信されたデータを伸張する機能を実行する。
・グラフィックスサブシステムの３Ｄレンダリングパイプラインは、ホログラフィック変換及び符号化のための追加の処理ユニットを含む。
・３次元空間の点の順次ホログラフィック変換は、ホログラフィック計算パイプラインによりグラフィックスカードの３Ｄパイプラインを拡張することにより実行される。
・ホログラフィック計算において使用される実空間画像データは、連続する実空間画像フレーム間の差分であり、ホログラフィック表示データは、サブホログラム差分データ及びディスプレイ記憶位置データの形式でホログラフィック・ディスプレイのクラスタに送出される。
・ＶＨＩＯＩＰピア・ツー・ピア通信が提供される。
・ファイル共有が提供される。
・接続されるグローバルネットワークを介するインスタントメッセージングサービスが提供される。
・通信サービスは、接続されるコンピュータネットワークを介して提供される。
・ファイル共有サービスは、接続されるコンピュータネットワークを介して提供される。
・インスタントメッセージングサービスは、接続されるコンピュータネットワークを介して提供される。
・加入者にＶＨＩＯＩＰ通信サービスの利用を可能にするコンピュータ・ソフトウェアの、オンラインでの、ダウンロード不可能な、一時利用を可能にする。
・加入者にＶＨＩＯＩＰ通信サービスの利用を可能にする、ダウンロード用のオンラインソフトウェアが提供される。
・ホログラフィック表示データにアクセスするためのドメイン及びドメインデータベースシステムへのアクセス権が提供される。
・ホログラフィック・ディスプレイを使用する方法。
【０３１５】
＜Ｍ．符号化補償＞
閲覧し易い画像を提供するために補償が符号化ステップにおいて又は符号化ステップの前にホログラフィック画像データに適用されるホログラフィック表示装置。
・空間光変調器の符号化を判定するために実行される計算の少なくとも一部は、空間光変調器の画素と同一基板上にある回路を使用して実行される。
・計算は、フーリエ変換又はフレネル変換自体の計算を含まない。
・ホログラム符号化データは画素マトリクスにより専有される空間外で計算され、ホログラム符号化データは周知のデータ圧縮技術を使用して圧縮され、その後ディスプレイの基板上の回路に送信され、回路は受信されたデータを伸張する機能を実行する。
・グラフィックスサブシステムの３Ｄレンダリングパイプラインは、ホログラフィック変換及び符号化のための追加の処理ユニットを含む。
・３次元空間の点の順次ホログラフィック変換は、ホログラフィック計算パイプラインによりグラフィックスカードの３Ｄパイプラインを拡張することにより実行される。
・ホログラフィック計算において使用される実空間画像データは、連続する実空間画像フレーム間の差分であり、ホログラフィック表示データは、サブホログラム差分データ及びディスプレイ記憶位置データの形式でホログラフィック・ディスプレイのクラスタに送出される。
・補償は、ディスプレイの画素と同一基板上の回路を使用して適用される。
・補償は、ディスプレイの画素間にある回路を使用して適用される。
・補償は、符号化ステップにおいてホログラフィック画像データに適用される。
・補償は、符号化ステップの前にホログラフィック画像データに適用される。
・補償は、大部分が明るい色調であり且つ露出不足になる傾向があるシーンを補正するために適用される。
・補償は、大部分が暗い色調であり且つ露出過度になる傾向があるシーンを補正するために適用される。
・ホログラフィック・ディスプレイを使用する方法。
【０３１６】
＜Ｎ．視線追跡＞
空間光変調器の符号化を判定するために実行される計算の少なくとも一部が空間光変調器の画素と同一基板上にある回路を使用して実行され、視線追跡が実現されるホログラフィック・ディスプレイ。
・計算は、フーリエ変換又はフレネル変換自体の計算を含まない。
・ホログラム符号化データは画素マトリクスにより専有される空間外で計算され、ホログラム符号化データは周知のデータ圧縮技術を使用して圧縮され、その後ディスプレイの基板上の回路に送信され、回路は受信されたデータを伸張する機能を実行する。
・グラフィックスサブシステムの３Ｄレンダリングパイプラインは、ホログラフィック変換及び符号化のための追加の処理ユニットを含む。
・３次元空間の点の順次ホログラフィック変換は、ホログラフィック計算パイプラインによりグラフィックスカードの３Ｄパイプラインを拡張することにより実行される。
・ホログラフィック計算において使用される実空間画像データは、連続する実空間画像フレーム間の差分であり、ホログラフィック表示データは、サブホログラム差分データ及びディスプレイ記憶位置データの形式でホログラフィック・ディスプレイのクラスタに送出される。
・視線追跡は、１人の閲覧者に対して実現される。
・視線追跡は、複数の閲覧者に対して実現される。
・視線追跡は、ユーザの顔を検出することにより探索範囲を制限し、眼を検出することにより追跡範囲を制限し、その後眼を追跡することにより実現される。
・眼の位置識別関数を実行する視線追跡計算モジュールは、立体カメラにより供給されるような立体画像対を提供される。
・モジュールは、固定点に対する各眼のｘ座標、ｙ座標及びｚ座標を返す。
・追跡を実行するために必要とされる計算は、表示画素と同一基板上の回路により実行される。
・追跡を実行するために必要とされる計算は、画素マトリクス内の回路により実行される。
・ＳＬＭパネル上のホログラフィック符号化は、パネルの平面において変位されてもよい。
・一横方向の眼の追跡は、ＳＬＭ上のホログラフィック符号化コンテンツ全体をｘ方向又はｙ方向に変位させることにより実行される。
・追跡は、ＳＬＭをコヒーレントに照明する光源が閲覧者の位置の変更と同期して移動されるように実行される。
・ホログラフィック・ディスプレイを使用する方法。
【０３１７】
＜Ｏ．収差補正＞
空間光変調器の符号化を判定するために実行される計算の少なくとも一部が空間光変調器の画素と同一基板上にある回路を使用して実行され、収差補正が実現されるホログラフィック・ディスプレイ。
・計算は、フーリエ変換又はフレネル変換自体の計算を含まない。
・ホログラム符号化データは画素マトリクスにより専有される空間外で計算され、ホログラム符号化データは周知のデータ圧縮技術を使用して圧縮され、その後ディスプレイの基板上の回路に送信され、回路は受信されたデータを伸張する機能を実行する。
・グラフィックスサブシステムの３Ｄレンダリングパイプラインは、ホログラフィック変換及び符号化のための追加の処理ユニットを含む。
・３次元空間の点の順次ホログラフィック変換は、ホログラフィック計算パイプラインによりグラフィックスカードの３Ｄパイプラインを拡張することにより実行される。
・ホログラフィック計算において使用される実空間画像データは、連続する実空間画像フレーム間の差分であり、ホログラフィック表示データは、サブホログラム差分データ及びディスプレイ記憶位置データの形式でホログラフィック・ディスプレイのクラスタに送出される。
・収差補正は、画素マトリクスと同一基板上にある回路を使用して実現される。
・収差補正は、画素間にある回路を使用して実現される。
・収差は、空間光変調器の符号化により動的に補正される。
・補正された収差は、レンチキュラーアレイのレンズにおける補正収差である。
・補正された収差は、２Ｄレンズアレイのレンズにおける補正収差である。
・サブホログラムが表示される。
・１つのサブホログラムは、複数のサブホログラムから生成される。
・収差補正アルゴリズムは、サブホログラムが生成されるステップまでのホログラフィック計算に関係なく同時に実行される。
・サブホログラム及び収差補正マップは共に変調される。
・収差補正アルゴリズムは、解析的に実現される。
・収差補正アルゴリズムは、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）を使用して実現される。
・ホログラフィック・ディスプレイを使用する方法。
【０３１８】
＜Ｐ．スペックル補正＞
空間光変調器の符号化を判定するために実行される計算の少なくとも一部が空間光変調器の画素と同一基板上にある回路を使用して実行され、スペックル補正が実現されるホログラフィック・ディスプレイ。
・計算は、フーリエ変換又はフレネル変換自体の計算を含まない。
・ホログラム符号化データは画素マトリクスにより専有される空間外で計算され、ホログラム符号化データは周知のデータ圧縮技術を使用して圧縮され、その後ディスプレイの基板上の回路に送信され、回路は受信されたデータを伸張する機能を実行する。
・グラフィックスサブシステムの３Ｄレンダリングパイプラインは、ホログラフィック変換及び符号化のための追加の処理ユニットを含む。
・３次元空間の点の順次ホログラフィック変換は、ホログラフィック計算パイプラインによりグラフィックスカードの３Ｄパイプラインを拡張することにより実行される。
・ホログラフィック計算において使用される実空間画像データは、連続する実空間画像フレーム間の差分であり、ホログラフィック表示データは、サブホログラム差分データ及びディスプレイ記憶位置データの形式でホログラフィック・ディスプレイのクラスタに送出される。
・スペックル補正は、画素マトリクスと同一基板上にある回路を使用して実現される。
・スペックル補正は、画素間にある回路を使用して実現される。
・スペックルは、空間光変調器の符号化により動的に補正される。
・サブホログラムが表示される。
・１つのサブホログラムは、複数のサブホログラムから生成される。
・スペックル補正アルゴリズムは、サブホログラムが生成されるステップまでのホログラフィック計算に関係なく同時に実行される。
・サブホログラム及びスペックル補正マップは共に変調される。
・スペックル補正アルゴリズムは、解析的に実現される。
・スペックル補正アルゴリズムは、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）を使用して実現される。
・ホログラフィック・ディスプレイを使用する方法。
【０３１９】
＜Ｑ．ホログラフィック・ディスプレイに対するデジタル権利管理（ＤＲＭ）における復号化＞
復号化及びホログラム計算が画素マトリクスの基板上にある回路を使用して実行されるホログラフィック表示装置。
・復号化及びホログラム計算は、画素マトリクスの基板にわたり分散される回路を使用して分散的に実行される。
・復号化及びホログラム計算は、画素マトリクス内の回路を使用して実行される。
・復号化及びホログラム計算は、画素マトリクス外にあるが画素マトリクスと同一基板上にある回路を使用して実行される。
・全ての復号化データが取り込まれる基板上の場所は１つもない。
・種々の復号化キーがパネルの種々の領域に対して使用される。
・ホログラフィック・ディスプレイを使用する方法。
【０３２０】
＜Ｒ．２Ｄディスプレイに対するデジタル権利管理（ＤＲＭ）における復号化＞
復号化計算が画素マトリクスの基板にわたり分散される回路を使用して分散的に実行される２Ｄ表示装置。
・復号化計算は、画素マトリクス内にある回路を使用して分散的に実行される。
・復号化計算は、画素マトリクス外にあるが画素マトリクスと同一基板上にある回路を使用して分散的に実行される。
・全ての復号化データが取り込まれる基板上の場所は１つもない。
・種々の復号化キーが基板の種々の領域に対して使用される。
・ディスプレイを使用する方法。
・復号化計算がディスプレイの基板の単一の領域にある回路を使用して実行される２Ｄ表示装置。
・回路は、画素マトリクス内にある。
・回路は、画素マトリクス外にある。
・ディスプレイを使用する方法。
【０３２１】
＜Ｓ．ディスプレイにハードワイヤードされたハードウェアに実現されるソフトウェアアプリケーション＞
ソフトウェアを使用して実現されてもよいアプリケーションが代わりにＳＬＭパネルの基板にわたり分散される回路を使用してハードウェアに実現される表示装置。
・ディスプレイは、２Ｄディスプレイである。
・ディスプレイは、ホログラフィック・ディスプレイである。
・アプリケーションは、ディスプレイの画素間にある回路を使用して実現される。
・アプリケーションは、ディスプレイの画素マトリクス外にある回路を使用して実現される。
・ディスプレイを使用する方法。
【０３２２】
＜Ｔ．マイクロプリズムによる可変ビーム偏向＞
１人又は複数の閲覧者が光ビームの制御可能な偏向を可能にするマイクロプリズム・アレイを使用して追跡される際に使用されるホログラフィック・ディスプレイ。
・２次元偏向は、直列の２つのマイクロプリズム・アレイを使用することにより取得される。
・プリズムは、マイクロ液体プリズムである。
・レンズ収差の光学的効果が低減される。
・ＶＯＷは、１人又は複数の閲覧者の眼に配置される。
・プリズムアレイの前又は後に配置される集束手段は、光線をＶＯＷに集束するのを支援する。
・全てのプリズムが同一の偏向角を有するわけではない。
・プリズムアレイから出射する光線がある程度ＶＯＷに集束するように、全てのプリズムが同一の偏向角を有するわけではない。
・プリズムの角度計算は、ＳＬＭの基板上の計算回路において実行される。
・プリズムの角度計算は、プリズムアレイの基板上に配置される計算回路において実行される。
・ＳＬＭの基板は、プリズムアレイに対する基板としても使用される。
・位相補正は、プリズムアレイにより導入される位相不連続を補償するために適用される。
・位相補正は、ＳＬＭにより実行される。
・ホログラフィック画像は投影型装置において生成され、投影がＳＬＭをプリズムアレイに結像する一方で、所望の３Ｄシーンの再構成はＶＯＷの前方で行なわれる。
・プリズムアレイの位相補償は、ＳＬＭをプリズムアレイに結像する時に提供される。
・プリズムアレイの位相補償は、プリズムアレイに近接して配置された追加のＳＬＭにより提供される。
・ＳＬＭは透過型であり、プリズムアレイは反射型である。
・ＳＬＭは反射型であり、プリズムアレイは透過型である。
・ホログラフィック・ディスプレイを使用する方法。
【図６Ａ】
0005415406.tif 000002
【図６Ｂ】
0005415406.tif 000003
【図６Ｃ】
0005415406.tif 000004
【図６Ｄ】
0005415406.tif 000005
【図６Ｅ】
0005415406.tif 000006
【図７Ａ】
0005415406.tif 000007
【図７Ｂ】
0005415406.tif 000008
【図７Ｃ】
0005415406.tif 000009
【図７Ｄ】
0005415406.tif 000010
【図８】
0005415406.tif 000011
【図９Ａ】
0005415406.tif 000012
【図９Ｂ】
0005415406.tif 000013
【図９Ｃ】
0005415406.tif 000014
【図１０】
0005415406.tif 000015
【図１１Ａ】
0005415406.tif 000016
【図１１Ｂ】
0005415406.tif 000017
【図１１Ｃ】
0005415406.tif 000018
【図１１Ｄ】
0005415406.tif 000019
【図１１Ｅ】
0005415406.tif 000020
【図１２Ａ】
0005415406.tif 000021
【図１２Ｂ】
0005415406.tif 000022
【図１２Ｃ】
0005415406.tif 000023
【図１２Ｄ】
0005415406.tif 000024
【図１３Ａ】
0005415406.tif 000025
【図１３Ｂ】
0005415406.tif 000026
【図１３Ｃ】
0005415406.tif 000027
【図１４】
0005415406.tif 000028
【図１５】
0005415406.tif 000029
【図１６】
0005415406.tif 000030
【図１７】
0005415406.tif 000031
【図１８Ａ】
0005415406.tif 000032
【図１８Ｂ】
0005415406.tif 000033
【図１９Ａ】
0005415406.tif 000034
【図１９Ｂ】
0005415406.tif 000035
【図１９Ｃ】
0005415406.tif 000036
【図２０】
0005415406.tif 000037
【図２１】
0005415406.tif 000038
【図２２】
0005415406.tif 000039
【図２４】
0005415406.tif 000040
【図２６Ａ】
0005415406.tif 000041
【図２６Ｂ】
0005415406.tif 000042
【図２７】
0005415406.tif 000043
【図２９】
0005415406.tif 000044
【図３０】
0005415406.tif 000045
【図３１】
0005415406.tif 000046
【図３２】
0005415406.tif 000047
【図３３】
0005415406.tif 000048
【図３４】
0005415406.tif 000049
【図１】
0005415406.tif 000050
【図２】
0005415406.tif 000051
【図３】
0005415406.tif 000052
【図４】
0005415406.tif 000053
【図５】
0005415406.tif 000054
【図２３】
0005415406.tif 000055
【図２５】
0005415406.tif 000056
【図２８】
0005415406.tif 000057