(57)【要約】  本発明は、ホログラフィ技術を使用して１つまたは複数の画像を表示する方法、コンピュータ・プログラム・コード、および信号処理／画像表示システムに関する。ホログラフィを用いて生成された複数の時間サブフレームを使用して、表示画像データによって定義される画像を表示するためのデータを生成する方法を記載し、時間サブフレームは、ノイズが低減された単一の画像として知覚されるように、時間的に連続して表示される。この方法は、前記サブフレームのホログラフィ・データによって定義されるホログラムの連続した再生が前記画像の外見を与えるように、前記サブフレームの組の各サブフレームに対して、前記ホログラフィ・データを前記表示画像データから生成することを備え、前記方法はさらに、前記サブフレームの前記ホログラフィ・データを生成する際に、前記ホログラフィを用いて生成されたサブフレームのシーケンスのうち１つまたは複数の先行するサブフレームから生じる前記表示画像中のノイズを補償することを備える。
2009509183.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホログラフィを用いて生成される複数の時間サブフレームを使用して、表示画像データによって定義される画像を表示するためのデータを生成する方法であって、前記時間サブフレームは、ノイズが低減された単一の画像として知覚されるように時間的に連続して表示され、前記方法は、前記サブフレームのホログラフィ・データによって定義されるホログラムの連続した再生が前記画像の外見を与えるように、前記サブフレームの組の各サブフレームに対して、前記ホログラフィ・データを前記表示画像データから生成することを備え、前記方法はさらに、前記サブフレームの前記ホログラフィ・データを生成する際に、前記ホログラフィを用いて生成されたサブフレームのシーケンスのうち１つまたは複数の先行するサブフレームから生じる前記表示画像中のノイズを補償することを備える方法。
【請求項２】
前記サブフレームを前記補償することは、最初のサブフレームの後の連続する前記各サブフレームについて、１つ前のサブフレーム中のノイズを補償することを備え、それにより各追加的サブフレームは、すべての先行するサブフレームによって生じたノイズを実質的に完全に補償する請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記補償することは、
前記サブフレームのノイズ補償フレームを決定することと、
サブフレームのホログラフィ・データの前記生成前に、前記ノイズ補償フレームを使用して、前記表示画像データの調整済みバージョンを決定することと
を備える請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記サブフレームのノイズ補償フレームを前記決定することは、１つまたは複数の先行する前記サブフレームからのノイズ補償フレームを蓄積することを備える請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記ノイズ補償フレームを蓄積することは、
連続する各サブフレームについて、以前に表示されたサブフレームの表示サブフレーム・データを蓄積することを備え、前記表示サブフレーム・データは、前記ホログラフィ・サブフレーム・データから導出された前記サブフレームの空間画像データを備える請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記サブフレームの前記ホログラフィ・データを生成する際に、先行する前記サブフレームの表示画像サブフレーム・データを決定し、前記先行するサブフレームの前記表示サブフレーム・データを使用して前記表示画像データを調整することにより、前記現在のサブフレームの前記ホログラフィ・データを生成するためのターゲット表示画像データを決定することをさらに備える請求項１または２に記載の方法。
【請求項７】
前記調整することは、前記先行するサブフレーム・データを周波数領域から空間領域に変換し、前記表示画像データより導出されたデータから、前記変換後のデータを減算することを備える請求項３から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記表示画像データより導出された前記データは、前記表示画像データのスケーリングされたバージョンを備える請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記表示画像データから、前記サブフレームの前記ホログラフィ・データを前記生成することは、
前記ホログラフィ・サブフレーム・データが生成されるべき前記表示画像データから導出されたデータの位相成分を実質的にランダム化することと、
前記ランダム化されたデータを空間領域から周波数領域に変換することと、
前記変換後のデータを量子化することと
を備える前記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記ホログラフィ・データを生成する前に前記表示画像データを前処理して、前記表示画像データに合わせて前記表示画像の応答を調整することをさらに備える前記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
ホログラフィを用いて生成された複数の時間サブフレームを使用して、表示画像データによって定義される画像を表示するためのデータを生成する方法であって、前記時間サブフレームは、組み合わせて知覚されるように、時間的に組み合わせて表示され、前記方法は、前記サブフレームのホログラフィ・データによって定義されるホログラムの再生が前記画像の外見を与えるように、前記サブフレームの組の各サブフレームの前記ホログラフィ・データを、前記表示画像データから生成することを備え、サブフレームのホログラフィ・データを前記生成することは、ノイズを生成することを含み、前記サブフレームの少なくとも１つに対して生成される前記ノイズは、前記サブフレームの１つまたは複数の他のサブフレーム中の前記ノイズに依存する方法。
【請求項１２】
前記ノイズを生成することは、サブフレームの少なくとも１つについてノイズを生成して、前記知覚される組合せにおける前記サブフレームのうち１つまたは複数の他のサブフレームのノイズを補償することを備える請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記ノイズを生成することは、最初のサブフレームの後の連続する各サブフレームにノイズを生成して、前記時間的な組合せの先行するサブフレームからの、前記知覚される組合せ中の累積ノイズを補償することを備える請求項１１または１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記ノイズを生成することは、前記ホログラフィ・データの生成に使用される空間データに実質的にランダムな位相成分を加え、その後前記ホログラフィ・データを量子化することを備える請求項１１、１２、または１３に記載の方法。
【請求項１５】
実行時に、前記請求項のいずれかに記載の方法を実装するプロセッサ制御コードを搬送するキャリア（ｃａｒｒｉｅｒ）。
【請求項１６】
ホログラフィを用いて生成される複数の時間サブフレームを使用して、表示画像データによって定義される画像を表示するシステムであって、前記時間サブフレームは、ノイズが低減された単一の画像として知覚されるように時間的に連続して表示され、前記システムは、
前記表示画像データ用の入力と、
前記表示画像データと前記ホログラフィ・サブフレーム・データとを格納するデータ・メモリと、
ホログラフィ画像データ出力と、
プロセッサ制御コードを格納するプログラム・メモリと、
前記プログラム・メモリと、データ・メモリと、入力と、出力とに結合されて、前記プロセッサ制御コードをロードおよび実装するプロセッサと
を備え、前記コードは、
前記サブフレームの前記ホログラフィ・データによって定義されるホログラムの連続した再生が前記画像の外見を与えるように、前記サブフレームの組の各サブフレームに対して、ホログラフィ・データを前記表示画像データから生成し、前記サブフレームの前記ホログラフィ・データを生成する際に、
前記ホログラフィを用いて生成されたサブフレームのシーケンスのうち１つまたは複数の先行するサブフレームから生じる前記表示画像中のノイズを補償する
ように前記プロセッサを制御するコードを備えるシステム。
【請求項１７】
ホログラフィを用いて生成される複数の時間サブフレームを使用して、表示画像データによって定義される画像を表示するシステムであって、前記時間サブフレームは、ノイズが低減された単一の画像として組み合わさって知覚されるように時間的に組み合わせて表示され、前記システムは、
前記表示画像データ用の入力と、
前記表示画像データと前記ホログラフィ・サブフレーム・データとを格納するデータ・メモリと、
ホログラフィ画像データ出力と、
プロセッサ制御コードを格納するプログラム・メモリと、
前記プログラム・メモリと、データ・メモリと、入力と、出力とに結合されて、前記プロセッサ制御コードをロードおよび実装するプロセッサと
を備え、前記コードは、
前記サブフレームの前記ホログラフィ・データによって定義されるホログラムの連続した再生が前記画像の外見を与えるように、前記サブフレームの組の各サブフレームに対して、ホログラフィ・データを前記表示画像データから生成し、
前記サブフレームに対してノイズ・データを生成する
ように前記プロセッサを制御するコードを備え、
前記サブフレームの少なくとも１つに対して生成される前記ノイズは、前記サブフレームの１つまたは複数の他のサブフレーム中の前記ノイズに依存するシステム。
【請求項１８】
ホログラフィを用いて生成される複数の時間サブフレームを使用して、表示画像データによって定義される画像を表示するハードウェア画像表示システムであって、前記サブフレームの前記ホログラフィ・データによって定義されるホログラムの連続した再生が前記画像の外見を与えるように、前記サブフレームの組の各サブフレームに対して前記ホログラフィ・データを前記表示画像データから生成することにより、前記時間サブフレームは、ノイズが低減された単一の画像として知覚されるように時間的に連続して表示され、前記システムは、
前記表示画像データ用の入力と、
前記表示画像データから導出されるデータの２Ｄ空間−周波数変換を行う、前記表示画像データ入力に結合された入力を有し、出力を有する空間−周波数変換システムと、
前記空間−周波数変換システムの出力に結合されたホログラフィ画像データ出力と、
前記ホログラフィ・サブフレーム・データから導出されたデータの２Ｄ周波数−空間変換を行う、前記ホログラフィ画像データ出力に結合された入力を有し、出力を有する周波数−空間変換システムと、
前記表示画像データ入力と前記空間−周波数変換システム入力との間、および前記周波数−空間変換システム出力に結合され、後続のサブフレームのサブフレーム・データを生成する前に、サブフレームのホログラフィ・サブフレーム・データを使用して前記表示画像データを調整するノイズ低減システムと
を備えるシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホログラフィ技術を使用して１つまたは複数の画像を表示する方法、コンピュータ・プログラム・コード、および信号処理／画像表示システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の２値ホログラム生成方式は、これまで、光スイッチング、物体識別用の相関器、光ピンセット等の用途に用いられてきた。そのような方式では、特定のアルゴリズムを使用して単一のターゲット入力画像が変換されて単一のホログラムを形成し、そのホログラムが次いで、例えばマイクロディスプレイに２位相パターンとして提示されて、マイクロディスプレイを通して光が投射された時にターゲット画像を表示する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
画像投影に２位相ホログラフィを使用することには効率性や小型化可能性等の多数の理論上の利点があるが、そのような「単一フレーム、単一ホログラム」の方式は、生成されるホログラムが高度のノイズを示し、その結果知覚的に満足できないものになるため、ビデオや高品質の画像の投影には適さない。このノイズは、回折イメージングに伴う根本的な物理的制約の結果生じる。
【０００４】
よって、それに代わる方式を用いるが、その中で我々が好む実装は、「ＯＳＰＲ（Ｏｎｅ−Ｓｔｅｐ  Ｐｈａｓｅ  Ｒｅｔｒｉｅｖａｌ）」と呼ばれるものである。１つのビデオ・フレームまたは画像フレームにつき単一のホログラムを（例えば３０Ｈｚで）生成する代わりに、各ビデオ（または画像）フレームにつきＮ個の数の「サブフレーム・ホログラム」を生成することができ、そのサブフレーム・ホログラムが、１フレームの期間（この例では１／３０秒）内に連続的に表示される。それらサブフレーム・ホログラム各々が、同一の画像を形成するが、異なる（かつ独立した）ノイズを伴う場合、目の時間帯域幅に制約がある結果、平均化の効果（目による統合）が生じ、知覚されるノイズ・レベルを著しく低減させることが証明されることができる。より正確には、存在するノイズの知覚レベルと強く相関するノイズ分散が１／Ｎとして低下することが証明されることができる。これが図１に概念的に示され、ここでは、目が、１／３０秒の時間ウィンドウにわたるＮ個のホログラムによって形成される再生フィールドを統合し、その結果、低ノイズの画像となる。
【０００５】
概説すると、我々が用いる技術は、ホログラムを生成する前にランダムの位相成分を導入することにより、作為的にサブフレーム・ホログラムにノイズを生じさせ、各個々のサブフレームが比較的ノイズが多くなるようにし、複数のサブフレームに対する平均化プロセスにより、知覚される総ノイズが低減されるようにする。この方式はさらに、表示の前に、ホログラムが例えば２レベル（２値化）または好ましくは４レベルに量子化されて画像サブフレームを形成することを可能にする。
【０００６】
本明細書では、我々の好ましいＯＳＰＲ手順を詳細に参照するが、ここに記載する技術は、複数のホログラフィ・サブフレームが組み合わさってノイズが低減された単一の画像として知覚される他のシステムにも適用可能である。同様に、時にビデオについて言及するが、当業者は、ここに記載する技術はビデオに限定されず、単一画像のフレームの表示にも適用されてよいことを理解されよう。
【０００７】
したがって、我々は以前にＷＯ２００５／０５９８８１で、複数のビデオ・フレームを備える、ホログラフィを用いて生成されたビデオ画像を表示する方法について記載し、この方法は、フレーム期間ごとに個々の連続する複数のホログラムを提供し、そのホログラムの再生フィールドを観察するために複数のビデオ・フレームからなるホログラムを表示することを備え、ここで、各フレームのノイズ分散は、複数のホログラムにわたって平均化することにより減衰されて知覚される。
【０００８】
概説すると、上記方法の実施形態は、空間光変調器（ＳＬＭ）を介してスクリーンに光を投影することにより、画像を表示することを目的とする。ＳＬＭは、表示される画像のホログラムを近似したホログラフィ・データで変調されるが、このホログラフィ・データは特殊な方式で選択され、表示画像は、複数の時間サブフレームで構成され、各時間サブフレームは、個々のサブフレーム・ホログラムでＳＬＭを変調することによって生成される。これらのサブフレームは、連続して十分に高速に表示され、（人間の）観察者の目で、サブフレーム（それぞれが表示画像の空間的広がりを有する）がともに統合されて、表示すべき所期の画像を作り出す。
【０００９】
例えばホログラフィ・データを２位相（２値）またはそれより多くの位相に量子化した結果、各サブフレーム・ホログラム自体は比較的ノイズが多いが、サブフレーム間の時間的平均化が、知覚されるノイズ・レベルを低減させる。このようなシステムの実施形態は、各サブフレームが個別に見られた場合には比較的ノイズが多く見えても、視覚的に高品質の表示を提供することができる。
【００１０】
上記のような方式には、単一のホログラムを使用して表示画像を正確に再現することを試みる方式に比べて計算要件が減るという利点があり、また、比較的安価なＳＬＭの使用も容易にする。
【００１１】
ここで、ＳＬＭは、一般に、振幅変調ではなく位相変調を提供し、例えば、バイナリ・デバイスは、ゼロとπ（正規化された１の振幅の場合は＋１と−１）の相対的な位相シフトを提供することが理解されよう。しかし、好ましい実施形態では、２値変調のみの場合、ホログラムは結果として画像の対になり、一方の画像がもう一方の画像に対して空間的に反転され、利用可能な光の半分を失うのに対し、位相レベルの数が３以上の複数レベルの位相変調では、この２番目の画像が除去されることができるため、３位相レベル以上、例えば４相変調（０、π／２、π、３π／２）が用いられる。さらなる詳細は、我々の先願ＷＯ２００５／０５９８８１で得られることができ、同出願は、その全体が参照によって本明細書に援用される。
【００１２】
また、我々は、２００５年６月１４日出願のＧＢ０５１１９６２．３で、そのようなシステム用のハードウェア・アクセラレータについて記載し、さらに、２００５年６月１５日出願のＧＢ０５１２１７９．３で、好ましい光学投影機構について記載している。これらの出願はともに参照により本明細書に援用される。
【００１３】
しかし、複数のサブフレーム・ホログラムの表示により合成画像を作り出すことに基づく上記の技術は、実用的な実装にはなお問題点がある。概説すると、我々が本発明で対処する問題は、高品質画像の知覚に必要とされるサブフレームの数が比較的多いことであり、例えば、通例は毎秒２４〜３０個あるいはそれ以上の画像フレームが表示されるビデオなど（ここで「ビデオ」には、例えば上記と類似のレート、あるいはより高いレートで更新されるコンピュータ画面が含まれる）、用途によっては非現実的である可能性があることである。したがって、本発明者らは、１ビデオ・フレームにつきＮ＝２４のサブフレーム・ホログラムを表示するのに十分なフレーム・レートを有するデモンストレータ（スコットランド、ＣＲＬ  Ｏｐｔｏ  Ｌｉｍｉｔｅｄ社製のマイクロディスプレイを使用）を構築した。従来のＯＳＰＲ方式ではＮ＝２４で中程度の品質の画像を生成することができるが、存在するノイズのレベルは、ビデオ画像の高品質な再生にはなお高過ぎる。従来のＯＳＰＲでノイズ・レベルをさらに低減させる方法の１つは、１ビデオ・フレーム当たりのサブフレーム・ホログラムの数をより多く生成する、すなわちＮを増すことであり、予備試験で、「知覚的に完全な」ビデオにはＮ＝５００前後が必要であることが明らかになっている。しかし、それほどの高速でフレームを表示することが可能なマイクロディスプレイ技術は現在提供されておらず、そのような多数のホログラムをビデオ・フレームごとに計算する画像プロセッサは、望ましくないほど大量の電力を消費することになる。
【００１４】
したがって、上述した諸技術の改良が必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
したがって、本発明の第１の態様によれば、ホログラフィを用いて生成される複数の時間サブフレームを使用して、表示画像データによって定義される画像を表示するためのデータを生成する方法が提供され、前記時間サブフレームは、ノイズが低減された単一の画像として知覚されるように時間的に連続して表示され、前記方法は、前記サブフレームのホログラフィ・データによって定義されるホログラムの連続した再生が前記画像の外見を与えるように、前記サブフレームの組の各サブフレームに対して、前記ホログラフィ・データを前記表示画像データから生成することを備え、前記方法はさらに、前記サブフレームの前記ホログラフィ・データを生成する際に、前記ホログラフィを用いて生成されたサブフレームのシーケンスのうち１つまたは複数の先行するサブフレームから生じる前記表示画像中のノイズを補償することを備える。
【００１６】
概説すると、本発明者らは、異なるサブフレーム中のノイズが独立しないように各サブフレームについて生成されるノイズを適合することにより、所与の画像品質のために必要とされるサブフレームの数が減らされることが可能であることを認識した。より詳細には、諸実施形態で、この方法は、当該サブフレーム自体のさらなるノイズ寄与を加えることになっても、各サブフレームのノイズが、以前に表示されたサブフレームからの累積ノイズを補償する、または実質的に打ち消すようにフィードバックを使用する。このようにして、実施形態で、知覚されるノイズは、１／Ｎではなく１／Ｎ２として低下し、計算可能性に関して大きな利益を提供する。
【００１７】
本発明の実施形態から利益が得られるためにはノイズ補償は完全である必要はないことが理解されよう。さらに、表示画像の（空間）解像度と、ホログラフィ技術で表示されるサブフレームの空間解像度とは一致してよいが、これは必須ではなく、表示されるべきターゲット画像より高い解像度の、ホログラフィを用いて表示されるサブフレームを使用することが有利である場合もある。
【００１８】
好ましい実施形態では、最初のサブフレームの後の連続する各サブフレームは、表示画像に寄与する、それより前に表示されたすべてのホログラフィ・サブフレームによって生じたノイズを実質的に補償するが、他の実施形態では、例えば、補償は、連続する各段階ではなく、（表示画像に寄与するサブフレームのうち）最後に表示されるホログラフィ・サブフレームに適用されてよい。
【００１９】
しかし、好ましくは、補償することは、サブフレームのノイズ補償フレームを決定することと、次いで、そのノイズ補償フレームを使用して、決定されるべき次のホログラフィ・サブフレームのターゲット画像を調整することを備える。このノイズ補償フレームは、それ自体は表示されないことが理解されよう。ノイズ補償フレームは、例えば、大きさが表示画像と対応した行列または配列を備えることができる。実施形態で、ノイズ補償フレームは、それより前にホログラフィを用いて表示されたサブフレームによって生じたノイズの累積合計、実際には、目によって見られるノイズの累計を備える。（目の時間応答は４０Ｈｚ前後から周波数とともに低下し始め、一般に、本方法の実施形態は、実質的にすべてのホログラフィ・サブフレームが組み合わさる、すなわち観察者の目で統合されるように、この時間枠内に十分収まるように実施される）。
【００２０】
サブフレームのノイズ補償フレームを決定することは、好ましくは、１つまたは複数の先行するサブフレームからのノイズ補償フレームを蓄積することを備え、すなわち、好ましい実施形態では、各ステップで、事実上、１つ前のサブフレームによって生じたノイズを加算することによりノイズの累積合計が形成される。この手法では、サブフレームに適用されるノイズ補償は、組み合わせられる表示画像に寄与する、以前に表示されたいずれ（すべて）のサブフレームによって生じたノイズに対応する。実施形態において、連続した各サブフレームについてノイズ補償フレームを蓄積することは、以前に表示されたサブフレームの表示サブフレーム・データを蓄積することを備え、表示サブフレーム・データは、ホログラフィ・サブフレーム・データから導出される、当該サブフレームの空間画像データを備え、すなわち、蓄積することは、実際上、以前に表示されたサブフレームからのノイズの累計を保持することを備え、ノイズは、ホログラフィ・サブフレーム・データから生じる、空間的に表示される画像中のノイズである。
【００２１】
したがって、概説すると、サブフレームのホログラフィ・データを生成する際、本方法の実施形態は、先行するサブフレームの表示画像サブフレーム・データを決定し、次いで、先行するサブフレームの表示サブフレーム・データを使用して表示画像データを調整することにより、現在のサブフレームのホログラフィ・データを生成するためのターゲット表示画像データを決定する。
【００２２】
次のサブフレームのホログラフィ・データを生成する前に表示画像データを調整することは、好ましくは、例えば（高速）フーリエ変換または逆フーリエ変換を使用して、１つ前のサブフレーム・データを周波数領域から空間領域に変換し、表示画像データより導出されたデータから、変換後のデータを減算することを備える。実際、この種の周波数−空間の変換は、一般に、スケーリング係数（ｓｃａｌｉｎｇ  ｆａｃｔｏｒ）を導入し、したがって、そのスケーリング係数の逆数が、表示画像データより導出されたデータから変換後のデータを減算する前に適用されることが好ましい。表示画像データから導出されるデータは、下記でさらに説明されるように、例えば色応答等のディスプレイの応答を補償するように調整された、表示画像データの変更バージョンを備えてよい。
【００２３】
いくつかの好ましい実施形態では、サブフレームのホログラフィ・データの生成は、表示画像データ（このデータからホログラフィ・サブフレーム・データが生成される）から導出されたデータの位相成分を実質的にランダム化することと、ランダム化されたデータを空間領域から周波数領域に変換することと、その変換後のデータを量子化することとを備える。これは、前述したように、前記サブフレームのホログラフィ・データを生成する好ましい「ＯＳＰＲ」法を実質上実装する。
【００２４】
表示画像は、モノクロ画像、または、例えば３つの色チャンネル（赤、緑、青）を空間的（３レーザおよび投影システム）または時間的（一般的な時間多重化投影システム）に組み合わせたカラー画像を備えることができる。慣習的に、色の基準は一般に、陰極線管（ＣＲＴ）を用いたカラー・ディスプレイ内で定義される色を基準とする。したがって、ＲＧＢ（赤、緑、青）等の従来の色空間表現、またはＹＣＣ、ＹＵＶ、ＹＩＱ等の輝度とクロミナンスに基づく他の表現に整合させるために、表示画像データは、ホログラフィ・サブフレーム・データを生成する前に、色空間変換を行うように調整されてよい。この変換は例えば、表示画像データの行列を分数乗に累乗することを備えてよい。表示画像データの調整および／または補償は、他の理由でホログラフィ・サブフレームを生成する前に行われてもよく、また、例えばモノクロ・ディスプレイでの表示画像データに合わせて表示画像の応答を調整することが望ましい場合もあることが理解されよう。
【００２５】
関係する態様で、本発明は、ホログラフィを用いて生成された複数の時間サブフレームを使用して、表示画像データによって定義される画像を表示するためのデータを生成する方法を提供し、前記時間サブフレームは、組み合わせて知覚されるように、時間的に組み合わせて表示され、前記方法は、前記サブフレームのホログラフィ・データによって定義されるホログラムの再生が前記画像の外見を与えるように、前記サブフレームの組の各サブフレームの前記ホログラフィ・データを、前記表示画像データから生成することを備え、前記サブフレームのホログラフィ・データを生成することは、ノイズを生成することを含み、前記サブフレームの少なくとも１つに対して生成されるノイズは、前記サブフレームの１つまたは複数の他のサブフレーム中のノイズに依存する。
【００２６】
好ましくは、この方法の実施形態では、ノイズを生成することは、サブフレームの少なくとも１つについてノイズを生成して、知覚される組合せにおけるサブフレームのうち１つまたは複数の他のサブフレームのノイズを補償することを備える。好ましくは、ノイズを生成することは、最初のサブフレームの後の連続する各サブフレームにノイズを生成して、時間的な組合せの先行するサブフレームからの、知覚される組合せ中の累積ノイズを補償することを備える。諸実施形態では、ノイズを生成することは、ホログラフィ・データの生成に使用される空間データに実質的にランダムな位相成分を加え、その後ホログラフィ・データを量子化することを備える。
【００２７】
本発明はさらに、上記の方法を実装するプロセッサ制御コードを、特に、ディスク、ＣＤ−ＲＯＭまたはＤＶＤ−ＲＯＭ等のデータ担体、読み取り専用メモリ（ファームウェア）等のプログラムド・メモリ、あるいは、光学または電子信号搬送波などのデータ搬送波で提供する。本発明の実施形態を実装するコード（および／またはデータ）は、Ｃ言語等の従来のプログラミング言語（インタープリタ言語またはコンパイラ言語）の原始コード、目的コード、または実行コード、あるいは、アセンブリ・コード、ＡＳＩＣ（特定用途向けＩＣ）あるいはＦＰＧＡ（書き込み可能ゲート・アレイ）を設定または制御するコード、あるいは、Ｖｅｒｉｌｏｇ（商標）やＶＨＤＬ（超高速集積回路ハードウェア記述言語）等のハードウェア記述言語のコードを備えてよい。当業者は理解するように、そのようなコードおよび／またはデータは、互いに通信する複数の結合された構成要素間に配布されてよい。
【００２８】
別の態様で、本発明は、ホログラフィを用いて生成される複数の時間サブフレームを使用して、表示画像データによって定義される画像を表示するシステムを提供し、前記時間サブフレームは、ノイズが低減された単一の画像として知覚されるように時間的に連続して表示され、前記システムは、前記表示画像データ用の入力と、前記表示画像データと前記ホログラフィ・サブフレーム・データとを格納するデータ・メモリと、ホログラフィ画像データ出力と、プロセッサ制御コードを格納するプログラム・メモリと、前記プログラム・メモリと、データ・メモリと、入力と、出力とに結合されて、前記プロセッサ制御コードをロードおよび実装するプロセッサとを備え、前記コードは、前記サブフレームの前記ホログラフィ・データによって定義されるホログラムの連続した再生が前記画像の外見を与えるように、前記サブフレームの組の各サブフレームに対して、ホログラフィ・データを前記表示画像データから生成し、前記サブフレームの前記ホログラフィ・データを生成する際に、前記ホログラフィを用いて生成されたサブフレームのシーケンスのうち１つまたは複数の先行するサブフレームから生じる前記表示画像中のノイズを補償する、ように該プロセッサを制御するコードを備える。
【００２９】
さらなる関連態様で、本発明は、ホログラフィを用いて生成される複数の時間サブフレームを使用して、表示画像データによって定義される画像を表示するシステムを提供し、前記時間サブフレームは、ノイズが低減された単一の画像として組み合わさって知覚されるように時間的に組み合わせて表示され、前記システムは、前記表示画像データ用の入力と、前記表示画像データと前記ホログラフィ・サブフレーム・データとを格納するデータ・メモリと、ホログラフィ画像データ出力と、プロセッサ制御コードを格納するプログラム・メモリと、前記プログラム・メモリと、データ・メモリと、入力と、出力とに結合されて、前記プロセッサ制御コードをロードおよび実装するプロセッサとを備え、前記コードは、前記サブフレームの前記ホログラフィ・データによって定義されるホログラムの連続した再生が前記画像の外見を与えるように、前記サブフレームの組の各サブフレームに対して、ホログラフィ・データを前記表示画像データから生成し、前記サブフレームに対してノイズ・データを生成する、ように該プロセッサを制御するコードを備え、前記サブフレームの少なくとも１つに対して生成されるノイズは、前記サブフレームの１つまたは複数の他のサブフレーム中のノイズに依存する。
【００３０】
上記の方法、コンピュータ・プログラム・コード、およびシステムの実施形態は、画像のシーケンス、より詳細にはビデオの表示に特に有用である。
【００３１】
上記の方法を効率的に実装するには、それら方法の実施形態を実装するように適応されたハードウェアが有益であろう。
【００３２】
したがって、本発明のさらなる態様によれば、ホログラフィを用いて生成される複数の時間サブフレームを使用して、表示画像データによって定義される画像を表示するハードウェア画像表示システムが提供され、前記サブフレームの前記ホログラフィ・データによって定義されるホログラムの連続した再生が前記画像の外見を与えるように、前記サブフレームの組の各サブフレームに対して前記ホログラフィ・データを前記表示画像データから生成することにより、前記時間サブフレームは、ノイズが低減された単一の画像として知覚されるように時間的に連続して表示され、前記システムは、前記表示画像データ用の入力と、前記表示画像データから導出されるデータの２Ｄ空間−周波数変換を行う、前記表示画像データ入力に結合された入力を有し、出力を有する空間−周波数変換システムと、前記空間−周波数変換システムの出力に結合されたホログラフィ画像データ出力と、前記ホログラフィ・サブフレーム・データから導出されたデータの２Ｄ周波数−空間変換を行う、前記ホログラフィ画像データ出力に結合された入力を有し、出力を有する周波数−空間変換システムと、前記表示画像データ入力と前記空間−周波数変換システム入力との間、および前記周波数−空間変換システム出力に結合され、後続のサブフレームのサブフレーム・データを生成する前に、サブフレームのホログラフィ・サブフレーム・データを使用して前記表示画像データを調整するノイズ低減システムとを備える。
【００３３】
有利には、２次元の空間−周波数変換および／または周波数−空間変換システムは、２つの１次元変換システムによって実装されるとよい。このハードウェアの好ましい実施形態は、さらに、空間−周波数変換システムのデータ入力に疑似ランダムの位相成分を加える疑似ランダム信号生成器を備える。好ましくは、空間−周波数変換システムの出力とホログラフィ画像データ出力との間に量子化器が結合される。
【００３４】
次いで、添付図面を参照して、本発明の上記およびその他の態様が単なる例としてさらに説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
基本の（非適応型）ＯＳＰＲ
前置きとして、我々の基本的な（非適応型の）ＯＳＰＲアルゴリズムとその実装について説明しておくと有用である。このアルゴリズムは、各静止画フレームまたはビデオ・フレームＩ＝Ｉｘｙごとに、Ｎ個の２位相ホログラムｈ（１）．．．ｈ（Ｎ）の組を生成する方法である。このアルゴリズムの統計的分析により、そのようなホログラムの組は、互いに独立した付加ノイズを示す再生フィールドを形成することが示されている。
【数１】
2009509183.tif 000003
【００３６】
ステップ１で、供給された強度の目標値Ｉｘｙの振幅に等しいが、独立し、同一分布（ｉ，ｉ，ｔ）し、均等にランダムな位相を有するＮ個の目標値
【数２】
2009509183.tif 000004
を形成する。ステップ２で、それに対応するＮ個の全複素フーリエ変換ホログラム
【数３】
2009509183.tif 000005
を計算する。ステップ３および４でそれぞれ、それらホログラムの実数部と虚数部を計算する。次いで、ステップ５で、ホログラムの実数部と虚数部それぞれの２値化が行われ、中央値
【数４】
2009509183.tif 000006
の前後での閾値設定により、ホログラム中に−１と１の点が同数存在することを保証し、ＤＣ平衡（定義上）ならびに最少の復元誤差を達成する。一実施形態では、中央値
【数５】
2009509183.tif 000007
は、ゼロと仮定する。この仮定が有効であることが証明されることができ、また、この仮定を行う影響は、知覚される画像品質に関してごく小さい。さらなる詳細は、出願者の以前の出願（上記文献）から得られることができ、同出願の参照がなされることができる。
【００３７】
図２は、ホログラフィ投影モジュールの例示的な光学系を示す。図２を参照すると、レーザ・ダイオード２０は、画素化液晶変調器などの空間光変調器２４に、実質的にコリメートされた光２２を供給する。ＳＬＭ２４は、光２２を位相変調し、位相変調された光は、縮小光学系２６に供給される。図の実施形態では、光学系２６は、一対のレンズ２８、３０を備え、これらのレンズは、それぞれ焦点距離ｆ１、ｆ２、ｆ１＜ｆ２であり、距離ｆ１＋ｆ２の間隔が空いている。光学系２６は、図示するように、表示画像を形成する光を発散させることにより、投影されるホログラフィ画像の大きさを拡大する。
【００３８】
レンズＬ１およびＬ２（それぞれ焦点距離ｆ１およびｆ２）は、ビーム拡大の対を形成する。この対は、光源からのビームを、変調器の表面全域を覆うように拡大する。レンズの対Ｌ３およびＬ４（それぞれ焦点距離ｆ３およびｆ４）は、ビーム拡大の対を形成する。この対は、変調器の画素サイズを実質的に縮小し、それにより回折角度を大きくする。その結果、画像サイズが増大する。画像サイズの増大は、ｆ３：ｆ４の比に等しく、これらは、それぞれレンズＬ３とＬ４の焦点距離である。
【００３９】
デジタル信号プロセッサ・システム１００は、表示されるべき画像を定義する消費者電子機器から画像データを受け取る入力１０２を有する。ＤＳＰ１００は、本明細書に記載されるように手順を実施して、複数のホログラフィ・サブフレームについてのサブフレーム（位相）ホログラム・データを生成し、そのデータは、必要な場合はドライバに組み込まれた回路をオプションで介して、ＤＳＰ１００の出力１０４からＳＬＭ２４に提供される。ＤＳＰ１００は、ＳＬＭ２４を駆動して、複数の位相ホログラム・サブフレームを投影させ、それら複数のサブフレームが組み合わさって表示画像１４の印象を与える。
【００４０】
ＤＳＰシステム１００は、ワーキング・メモリと、（調整された）表示画像データ、ノイズ補償フレーム・データ、ターゲット表示画像データ、およびホログラフィ・サブフレーム・データを格納するデータ・メモリと、プロセッサ制御コード、特に表示画像調整コード、ノイズ補償フレーム蓄積コード、ターゲット画像判定コード、ＯＳＰＲホログラフィ画像サブフレーム計算コード、および、下記でさらに述べる対応する機能を実装するオペレーティング・システム・コードを格納する、ＲＯＭ、Ｆｌａｓｈ  ＲＡＭ、その他の不揮発性メモリ等のプログラム・メモリとに結合されたプロセッサを備える。
【００４１】
次いで、図３〜図９を参照して、先に述べた（上記文献）基本的なＯＳＰＲ手順のハードウェア実装を説明し、次いで上記で述べた改良を実装するためのハードウェアを説明する。
【００４２】
図３を参照すると、ホログラフィＯＳＰＲに基づく画像表示システムのハードウェアの概略ブロック図を示す。図３のシステムへの入力は、コンピュータ等の供給元からの画像データであることが好ましいが、他の供給元も等しく適用可能である。入力されたデータは、一時的に１つまたは複数の入力バッファに格納され、このプロセス用の制御信号が、システム中の１つまたは複数のコントローラ・ユニットから供給される。各入力バッファは、データが入力バッファに書き込まれるのと同時に入力バッファから読み出されるように、デュアルポート・メモリを備えることが好ましい。図３に示す入力バッファからの出力は、「Ｉ」と表記される画像フレームであり、これがハードウェア・ブロックへの入力になる。ハードウェア・ブロックは、下記でより詳細に説明されるが、上述の画像フレームＩ各々に対して一連の操作を行い、各画像フレームＩに対して１つまたは複数のホログラフィ・サブフレームｈを生成し、サブフレームｈは、１つまたは複数の出力バッファに送られる。各出力バッファは、デュアルポート・メモリを備えることが好ましい。そのようなサブフレームは、上述の出力バッファから出力され、オプションでドライバ・チップを介して、ＳＬＭなどの表示装置に供給される。このプロセスが制御されるための制御信号は、１つまたは複数のコントローラ・ユニットから供給される。制御信号は、１ビデオ・フレーム期間につき１つまたは複数のホログラフィ・サブフレームが生成され、ＳＬＭに送られることを保証することが好ましい。一実施形態では、コントローラから入力バッファと出力バッファとの両方に送信される制御信号は、読み出し／書き込み選択信号であり、一方、コントローラとハードウェア・ブロックとの間の信号は、各種のタイミング、初期化、およびフロー制御情報を備える。
【００４３】
図４は、図３のシステムのハードウェア・ブロックを示し、このハードウェア・ブロックは、このブロックに供給される各画像フレームに対して１つまたは複数のホログラフィ・サブフレームを生成するように設計されたハードウェア要素の組を備える。このような実施形態では、１ビデオ・フレーム期間につき、好ましくは１つの画像フレームＩｘｙが、１回または複数回、入力としてハードウェア・ブロックに供給される。そのような画像フレームの供給元は、図に示すように１つまたは複数の入力バッファとすることができる。次いで、各画像フレームＩｘｙが使用されて、位相変調段階と、空間周波数変換段階と、量子化段階との１つまたは複数を備える操作の組を用いて、１つまたは複数のホログラフィ・サブフレームを生成する。実施形態では、上述の操作からなる１つの連続的な組、または、異なるサブフレームに並行して作用するそのような操作のいくつかの組、またはそれら２つの方式の組合せを使用することにより、１フレーム期間につき１組のＮ個のサブフレーム（Ｎは１以上）が生成される。
【００４４】
図４に示す位相変調ブロックの目的は、後の操作を行った後に最終的な画像品質に改良が得られるように、入力フレームのエネルギーを空間周波数領域内に再分配することである。
【００４５】
図５は、ランダムな位相分布が用いられる位相変調段階（ランダム位相行列による乗算）の前と後とで、サンプル画像のエネルギーがどのように分布するかの一例を示す。そのような位相分布で画像を変調すると、空間周波数領域全体にわたってより均一にエネルギーを再分配する効果があることが分かる。
【００４６】
図４に示す量子化ハードウェアの目的は、先行する空間周波数変換ブロックの出力として生成される複素ホログラム・データを受け取り、そのデータを、ターゲットＳＬＭに対して達成されることが可能な実際の位相変調に対応する制約された値の組に対応付けることである。一実施形態では、量子化レベルの数は２に設定され、そのような方式の一例は、各画素で０またはπの位相遅延を生成する位相変調器である。他の実施形態では、異なる位相遅延に対応する量子化レベルの数は、２以上であってよい。異なる位相遅延レベルがどのように分布するかについては制約がなく、規則的な分布、不規則的な分布、あるいはそれら２つの組合せが使用されてよい。好ましい実施形態では、量子化器は、ホログラフィ・サブフレーム・データの実数成分と虚数成分を量子化して、出力バッファに対してサブフレームの対を生成するように構成され、それぞれのサブフレームは、２つの位相遅延レベルを有する。離散的に画素化されたフィールドの場合、複素ホログラフィ・サブフレーム・データの実数成分と虚数成分は相関しないことが示されることができ、この事が、実数成分と虚数成分を独立して扱い、２つの相関しないホログラフィ・サブフレームを生成することが有効であることの理由である。
【００４７】
図６は、図３のハードウェア・ブロックを示し、ここでは、一対の量子化要素がシステム中に並行して配置されることにより、複素ホログラフィ・サブフレーム・データの実数成分と虚数成分からそれぞれホログラフィ・サブフレームの対を生成する。
【００４８】
図４に示すような位相変調データを生成することが可能な多数の種々の方式がある。一実施形態では、フィードバック付きシフト・レジスタとＸＯＲ論理ゲートとを備えるハードウェアにより、疑似ランダムの２相変調データが生成される。図７はそのような実施形態を示し、この実施形態は、入力された画像データに２位相データを乗算するハードウェアも含む。このハードウェアは、入力されたデータのコピーを２つ生成する手段を備え、コピーの１つには−１が乗算され、その後マルチプレクサが２つのデータ・コピーの１つを選択する。この実施形態におけるマルチプレクサへの制御信号は、先に述べたようにシフト・レジスタとそれに関連する回路とで生成される疑似ランダムの２相変調データである。
【００４９】
別の実施形態では、事前に計算された位相変調データが参照表に格納され、参照表から読み出される位相データがランダムになるように参照表のアドレス値のシーケンスが生成される。この実施形態では、ランダム性を確実にするための十分条件は、参照表中の項目数Ｎが、１回ごとにアドレス値が増す値ｍより大きく、ｍがＮの整数の約数でなく、かつ、Ｎを超えるとアドレス値がその範囲の開始部に「ラップ・アラウンド」することであることが示されることができる。好ましい実施形態では、追加的な回路を使用せずにアドレスのラップ・アラウンドが得られるように、Ｎは２の累乗、例えば２５６であり、ｍは、Ｎの約数にならないように奇数である。
【００５０】
図８に、入力画像フレーム・データＩｘｙに、参照表から無作為に選択される複素位相値を乗算して、位相変調された画像データＧｘｙを生成するハードウェアを示す。このハードウェアは、フィードバック付きの３入力の加算器を備え、この加算器は、Ｎ個のデータ・ワードの組を保持している参照表のアドレス値のシーケンスを生成し、各データ・ワードは、実数成分と虚数成分を備える。入力画像データＩｘｙは複製されて２つの同一の信号を形成し、それらの信号に、参照表から選択された値の実数成分と虚数成分とが乗算される。この演算はそれにより、それぞれ、位相変調された入力画像データＧｘｙの実数成分と虚数成分を生成する。一実施形態では、ｎと表記される、加算器への第３の入力は、現在のホログラフィ・サブフレームを表す値である。別の実施形態では、この第３の入力ｎは省略される。さらなる実施形態では、ｍおよびＮはともに、素数の集合の互いに素な要素になるように選択され、この事は、アドレス値のシーケンスが真にランダムになることを保証する強い条件である。
【００５１】
図９は、図４に示すように入力された位相変調済みの画像データＧｘｙに２Ｄ  ＦＦＴを行ってホログラフィ・データＧＵＶを生成するハードウェアを示す。この例では、２Ｄ  ＦＦＴ演算を行うこのハードウェアは、１Ｄ  ＦＦＴブロックと、中間の行または列の結果を格納するメモリ素子と、メモリの出力からマルチプレクサの入力の１つへのフィードバック経路とを備える。このマルチプレクサのもう一方の入力は、位相変調された入力画像データＧｘｙであり、マルチプレクサに対する制御信号は、図４に示すようにコントローラ・ブロックから供給される。このような実施形態は、２Ｄ  ＦＦＴ演算を行う面積効率のよい方法である。
【００５２】
上述した動作、特に図４および図６に図示する動作は、例えば汎用デジタル信号プロセッサで一部または全体をソフトウェアとして実装することができる。
【００５３】
適応型ノイズＯＳＰＲ
次いで図１０を参照すると、適応型（非独立）のノイズ場を使用して、単一の画像フレームを表示するための複数の（Ｎ個の）サブフレーム・ホログラムを生成する、本発明の一実施形態によるシステムの概略ブロック図を示す。概説すると、ＯＳＰＲを使用した高品質の画像／ビデオ投影をより実用的にするために基本の（ｏｒｉｇｉｎａｌ）方式の変形が開発されており、それを適応型ノイズＯＳＰＲ（フィードバック付きＯＳＰＲ）と称する。
【００５４】
先に述べた「従来の」ＯＳＰＲ方式では、サブフレーム・ホログラムは独立して生成され、したがって独立したノイズを示す。制御の用語で言うと、これは開ループ・システムである。しかし、それに代えて、各サブフレームの生成プロセスで、それより前のサブフレームによって生じるノイズを打ち消すためにそのノイズを考慮に入れて、例えばｎ個のＯＳＰＲフレームの後に形成される知覚画像を、アルゴリズムの段階ｎ＋１に実質上「フィードバック」すれば、より良好な結果が得られると考えるかもしれない。制御の用語で言うと、これは閉ループ・システムである。そのようなシステムが図１０に概略的に示される。この場合も、目が、１／３０秒の時間ウィンドウにわたるＮ個のホログラムによって形成される再生フィールドを統合し、その結果低ノイズの画像となる。
【００５５】
この方式の一実施形態は、以下の要領でフィードバックを使用する適応型のＯＳＰＲアルゴリズムを備える。このアルゴリズムの各段階ｎは、それより前に生成されたホログラムＨ１〜Ｈｎ−１から生じるノイズを計算し、ホログラムＨｎを生成する際にそのノイズを加味して、当該ノイズを打ち消す。その結果、ノイズ分散が１／Ｎ２として低下することが示されることができる。したがって、Ｎ＝５００の従来のＯＳＰＲは、Ｎ＝２４の適応型ＯＳＰＲに概ね相当し、この事は、ディスプレイと処理ハードウェアに対する要件が相当緩和されることを意味し、従来の表示ハードウェアとシリコンを用いた実装がかなり容易である。
【００５６】
この手順が図１１に詳細に示される。この手順は、入力として、ターゲットの画像フレームまたはビデオ・フレームＴと、生成するホログラム・サブフレームの所望数を指定するパラメータＮとを受け取り、Ｎ個のホログラムＨ１〜ＨＮの組を出力し、この組は、適切な速度で連続して表示されると、高品質に知覚されるＴの視覚的表現を遠視野像として形成する。このプロセスは、多数の中間変数も利用する。このプロセスは下記のように動作する。
【００５７】
・  オプションの前処理ステップで、関係Ｔ’（ｘ，ｙ）＝Ｔ（ｘ，ｙ）１，３に従って、供給されたターゲットＴから、変更を加えたターゲット画像Ｔ’を生成する。その画像Ｔ’が用いられて、ホログラムとして投影される画像が従来のディスプレイで表示されているかのようにガンマの点で同一に見えるように、規格化（ＣＲＴ）ディスプレイのエネルギー特性に合わせる。より一般的には、このプロセスは、
【数６】
2009509183.tif 000008
を用いることができ、γは、要求される表示出力ガンマ（約２．１から２．６の範囲が標準ＣＲＴに概ね対応する）である。
【００５８】
・  このアルゴリズムの（計Ｎ個の段階のうち）各段階ｎで、ノイズが評価され次の段階で考慮されることができるように、配列Ｆにより、それより前のホログラムＨ１〜Ｈｎ−１で形成された画像エネルギーの「累計（ｒｕｎｎｉｎｇ  ｔｏｔａｌ）」（所期の画像にノイズを加えたもので構成される）を常に把握する。この手順の開始時にＦがゼロに初期化され、各段階ｎで、１つ前の段階で形成されたホログラムＨｎ−１からの画像エネルギーが、フーリエ変換を使用して計算され、加算される。すなわち、
【数７】
2009509183.tif 000009
【００５９】
・  各段階で、ランダムの位相係数φが、ターゲット画像の各画素に加算される。このランダム化された位相成分を加算することにより、周波数領域内のエネルギーの分布が均一になり、その均一な分布が使用されて、後続の量子化ステップにおける過度の品質劣化を回避する。
【００６０】
・  各段階で、それより前の段階からのノイズを考慮するようにターゲット画像が調整される。この調整は、ノイズを含む「累計」エネルギーＦの強度をターゲット画像のエネルギー（Ｔ’）２と一致させるようにスケーリング係数αを計算することによって行われ、先行するｎ−１個の段階からの合計のノイズ・エネルギーが、関係
【数８】
2009509183.tif 000010
に従って、αＦ−（ｎ−１）（Ｔ’）２によって与えられるようにする。
したがって、この段階における目標エネルギーは、１つ前に存在したノイズを打ち消すために、この回の処理で要求される目標エネルギーと当該１つ前に存在したノイズとの差によって与えられ、すなわち、（Ｔ’）２−［αＦ−（ｎ−１）（Ｔ’）２］＝ｎ（Ｔ’）２＋αＦ
となり、このエネルギー値の平方根に等しい目標振幅｜Ｔ”｜を得る。すなわち、
【数９】
2009509183.tif 000011
【００６１】
・  各段階ｎで、Ｈは、ターゲットＴ”から形成される中間の全複素ホログラムを表し、逆フーリエ変換演算
【数１０】
2009509183.tif 000012
を使用して計算される。その全複素ホログラムは、２位相に量子化されて、出力ホログラムＨｎを形成する。すなわち、
【数１１】
2009509183.tif 000013
【００６２】
より詳細には、図１１に示すブロック内で、個々のサブフレームで行われる計算は下記である。
【００６３】
サブフレーム１
【数１２】
2009509183.tif 000014
例えばｔ＝１／（３０Ｎ）秒にマイクロディスプレイにＨ１を（サブフレーム１として）出力する。
（上記では配列Ｆ（ｘ，ｙ）が、逆変換演算子
【数１３】
2009509183.tif 000015
または変換演算子
【数１４】
2009509183.tif 000016
に対して異なることに注意されたい）。
【００６４】
サブフレーム２
【数１５】
2009509183.tif 000017
例えば２／（３０Ｎ）秒にＨ２をマイクロディスプレイに（サブフレーム２として）出力する。
【００６５】
サブフレームＮ
【数１６】
2009509183.tif 000018
例えばｔ＝１／３０秒にＨＮを（サブフレームＮとして）マイクロディスプレイに出力する。
【００６６】
上記のようにマイクロディスプレイに出力されるサブフレーム１，２，．．．，Ｎに関して、目が、この例では１／３０秒の時間ウィンドウにわたるそれらＮ個のホログラムによって形成される再生フィールドを統合し、その結果低ノイズの画像となる。
【００６７】
図１２に、上記の方法を実装するシステム１２００の一実施形態を示す。図１２で、前処理された入力画像データＴ’（ｘ，ｙ）２は、乗算器１２０２により、反復（サブフレーム）数Ｎ＝ｎ−１でスケーリングされ、配列Ｆの減算が加算器１２０４によって行われ、乗算器１２０６によってスケーリング係数αが適用されている。平方根演算がモジュール１２０８によって行われ、乗算器１２１０が、ランダムの位相係数φを加算する。順方向変換と逆変換には同様の計算を用いるので、それぞれＨおよびＦを求めるために用いられるＩＦＦＴ演算とＦＦＴ演算１２１２ａ、ｂは、共通コア１２１２’によって実施されることが好ましい。ＩＦＦＴおよびＦＦＴ演算１２１２ａ，ｂは、２Ｄ演算であるが、２組の１Ｄ演算によって実施されると利便である場合がある。実質的に連続したスループット動作を容易にするために、システム中の実質的にすべてのモジュールはパイプライン化されることが好ましい。
【００６８】
上記の方法およびシステムの応用例には、これらに限定されないが、携帯電話、ＰＤＡ、ラップトップ機、デジタル・カメラ、デジタル・ビデオ・カメラ、ゲーム機、車内映画、個人ナビゲーション・システム（車内あるいは腕時計型のＧＰＳ）、腕時計、個人メディア・プレーヤ（例えばＭＰ３プレーヤ、個人ビデオ・プレーヤ）ダッシュボード搭載ディスプレイ、レーザ光ショー・ボックス（ｓｈｏｗ  ｂｏｘ）、個人ビデオ投影機（「ビデオｉＰｏｄ」の概念）、広告および看板システム、コンピュータ（デスクトップを含む）、遠隔制御ユニット、デスクトップ・コンピュータ、テレビ、家庭用マルチメディア娯楽機器等が含まれる。
【００６９】
恐らく、当業者には多数の他の有効な代替形態が着想されよう。本発明は、上記の実施形態に限定されず、頭記の特許請求の範囲の範囲および要旨内にある、当業者に明らかな変更形態を包含する。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】単一の画像フレームを表示するために複数（Ｎ個）のサブフレーム・ホログラムを生成するシステムを示す図である。
【図２】ホログラフィ投影モジュールの光学系の一例を示す図である。
【図３】ＯＳＰＲ手順を実装するハードウェアの一実施形態のブロック図である。
【図４】図３に示されるハードウェア・ブロックの一実施形態において行われる動作を示す図である。
【図５】ランダム位相行列による乗算の前と後のサンプル画像のエネルギー・スペクトルを示す図である。
【図６】複素ホログラフィ・サブフレーム・データのそれぞれ実数成分と虚数成分から２つのサブフレームを同時に生成するための並行量子化器を備えるハードウェア・ブロックの一実施形態を示す図である。
【図７】疑似ランダムの２位相データを生成し、入力された画像データＩｘｙに位相値を乗算してＧｘｙを生成するハードウェアの一実施形態を示す図である。
【図８】入力された画像フレーム・データＩｘｙに、参照表からランダムに選択される複素位相値を乗算して、位相変調された画像データＧｘｙを生成するいくつかのハードウェアの一実施形態を示す図である。
【図９】入力された位相変調済み画像データＧｘｙに、フィードバック付き１Ｄ  ＦＦＴブロックを用いて２Ｄ  ＦＦＴを行って、ホログラフィ・データＧｕｖを生成するいくつかのハードウェアの一実施形態を示す図である。
【図１０】適応型（非独立の）ノイズ場を使用して単一の画像フレームを表示するために複数（Ｎ個）のサブフレーム・ホログラムを生成する、本発明の一実施形態によるシステムを示す図である。
【図１１】単一の画像フレームを表示するために複数（Ｎ個）の適応型ノイズのサブフレーム・ホログラムを生成する、本発明の一実施形態による手順を示す図である。
【図１２】単一の画像フレームを表示するために複数の（Ｎ個の）適応型ノイズのサブフレーム・ホログラムを生成する、本発明の一実施形態によるシステムを示す図である。
【図１】
2009509183.tif 000019
【図２】
2009509183.tif 000020
【図３】
2009509183.tif 000021
【図４】
2009509183.tif 000022
【図５】
2009509183.tif 000023
【図６】
2009509183.tif 000024
【図７】
2009509183.tif 000025
【図８】
2009509183.tif 000026
【図９】
2009509183.tif 000027
【図１０】
2009509183.tif 000028
【図１１】
2009509183.tif 000029
【図１２】
2009509183.tif 000030
【国際調査報告】
2009509183.tif 000031
2009509183.tif 000032
2009509183.tif 000033