(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第1の光源と、第２の光源と、第１の複数のピクセルと、第２の複数のピクセルと、第１のフーリエ変換レンズと、第２のフーリエ変換レンズと、を備え、
前記第１の光源は、前記第１の複数のピクセルを、第１の波長の光で照射するように構成され、
前記第２の光源は、前記第２の複数のピクセルを、第２の波長の光で照射するように構成され、
前記第１の複数のピクセルは、前記第１の波長の光を受光し、該受光した前記第１の波長の光を空間的に変調し、第１のホログラフィック再生に相当する第１のホログラフィックデータを表示するように構成され、
前記第１の複数のピクセルは、前記第２の波長の光を受光し、該受光した前記第２の波長の光を空間的に変調し、第２のホログラフィック再生に相当する第２のホログラフィックデータを表示するように構成され、
前記第１のフーリエ変換レンズは、第１の波長を持つ空間的変調光を前記第１の複数のピクセルから受光し、再生平面で第１のホログラフィック再生を生成するために、該受光した光の光学的フーリエ変換を実行するように構成され、
前記第１のホログラフィック再生は、前記第１の波長の光により生成され、
前記第２のフーリエ変換レンズは、第２の波長を持つ空間的変調光を前記第１の複数のピクセルから受光し、再生平面で第２のホログラフィック再生を生成するために、該受光した光の光学的フーリエ変換を実行するように構成され、
前記第２のホログラフィック再生は、前記第２の波長の光により生成され、
前記第１のフーリエ変換レンズから前記再生平面までの光路長は、前記第２のフーリエ変換レンズから前記再生平面までの光路長と異なり、
前記第１の波長は、前記第２の波長より長く、
前記第１のフーリエ変換レンズから前記再生平面までの光路長は、前記第２のフーリエ変換レンズから前記再生平面までの光路長より短いことを特徴とする、ディスプレイシステム。
【請求項２】
フーリエ変換レンズの焦点距離は、相当する光の波長に反比例することを特徴とする、請求項１に記載のディスプレイシステム。
【請求項３】
第１の光路長と第２の光路長とは、前記第１のホログラフィック再生と前記第２のホログラフィック再生とが同じサイズを持つように構成されることを特徴とする、請求項１又は２に記載のディスプレイシステム。
【請求項４】
第１の光路長と第２の光路長とは、前記第１のホログラフィック再生と前記第２のホログラフィック再生とが同じ解像度を持つように構成されることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載のディスプレイシステム。
【請求項５】
前記第１のホログラフィック再生の画像と、前記第２のホログラフィック再生の画像とは合致することを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のディスプレイシステム。
【請求項６】
前記第１のフーリエ変換レンズは、第１の物理的光学素子であることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載のディスプレイシステム。
【請求項７】
前記第１のホログラフィックデータは、画像成分とレンズ成分とを備え、
前記レンズ成分は、前記第１のフーリエ変換レンズであることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載のディスプレイシステム。
【請求項８】
前記第１のフーリエ変換レンズはソフトウェア定義されたものであることを特徴とする、請求項７に記載のディスプレイシステム。
【請求項９】
前記第２のフーリエ変換レンズは、第２の物理的光学素子であることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載のディスプレイシステム。
【請求項１０】
前記第２のホログラフィックデータは、画像成分とレンズ成分とを備え、
前記レンズ成分は、前記第２のフーリエ変換レンズであることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載のディスプレイシステム。
【請求項１１】
前記第２のフーリエ変換レンズはソフトウェア定義されたものであることを特徴とする、請求項１０に記載のディスプレイシステム。
【請求項１２】
前記第１のホログラフィック再生は、物体の第１の波長成分を表し、
前記第２のホログラフィック再生は、該物体の第２の波長成分を表すことを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一項に記載のディスプレイシステム。
【請求項１３】
前記第１のホログラフィックデータは、第１の位相遅延分布に相当し、
前記第２のホログラフィックデータは、第２の位相遅延分布に相当することを特徴とする、請求項１から１２のいずれか一項に記載のディスプレイシステム。
【請求項１４】
前記第１の複数のピクセルは、第１の空間光変調器によって与えられ、
前記第２の複数のピクセルは、第２の空間光変調器によって与えられることを特徴とする、請求項１から１３のいずれか一項に記載のディスプレイシステム。
【請求項１５】
前記第１の空間光変調器及び前記第２の空間光変調器のいずれか又は両方が、反射型ＬＣＯＳ空間光変調器によって与えられることを特徴とする、請求項１４に記載のディスプレイシステム。
【請求項１６】
前記第１の波長は赤の光であり、
前記第２の波長は緑の光であることを特徴とする、請求項１から１５のいずれか一項に記載のディスプレイシステム。
【請求項１７】
前記第１のフーリエ変換レンズから前記再生平面までの光路上に、第１の空間フィルタをさらに備え、および／または、
前記第２のフーリエ変換レンズから前記再生平面までの光路上に、第２の空間フィルタをさらに備え、
前記第１の空間フィルタは、前記再生平面に到達する第１の波長の０次回折光を除去するように構成され、
前記第２の空間フィルタは、前記再生平面に到達する第２の波長の０次回折光を除去するように構成されることを特徴とする、請求項１から１６のいずれか一項に記載のディスプレイシステム。
【請求項１８】
前記第１の空間フィルタ、および／または前記第２の空間フィルタは、ダイクロイックミラー上に与えられ、
前記第１の空間フィルタ、および／または前記第２の空間フィルタは、第１部分と第２部分とを備え、
前記第１部分は、０次回折光を第１の光路上に与えるように構成され、
前記第２部分は、より高次の回折光を第２の光路上に与えるように構成されることを特徴とする、請求項１７に記載のディスプレイシステム。
【請求項１９】
前記第１部分は開口であり、
前記第２部分は反射部分であることを特徴とする、請求項１８に記載のディスプレイシステム。
【請求項２０】
第３の光源と、第３の複数のピクセルと、第３のフーリエ変換レンズと、をさらに備え、
前記第３の光源は、前記第３の複数のピクセルを、第３の波長の光で照射するように構成され、
前記第３の複数のピクセルは、第３のホログラフィック再生に相当する第３のホログラフィックデータを表示し、第３の波長の光を受光するように構成され、
前記第３のフーリエ変換レンズは、第３の波長を持つ空間的変調光を前記第３の複数のピクセルから受光し、再生平面で第３のホログラフィック再生を生成するために、該受光した光の光学的フーリエ変換を実行するように構成され、
前記第３のホログラフィック再生は、前記第３の波長の光により生成され、
前記第２の波長は、前記第３の波長より長く、
前記第２のフーリエ変換レンズから前記再生平面までの光路長は、前記第３のフーリエ変換レンズから前記再生平面までの光路長より短いことを特徴とする、
請求項１から１９のいずれか一項に記載のディスプレイシステム。
【請求項２１】
前記第１のホログラフィック再生の画像、前記第２のホログラフィック再生の画像、および前記第３のホログラフィック再生の画像は合致することを特徴とする、請求項２０に記載のディスプレイシステム。
【請求項２２】
第１の光路長、第２の光路長、および第３の光路長は、前記第１のホログラフィック再生、前記第２のホログラフィック再生、および前記第３のホログラフィック再生が同じサイズおよび同じ解像度を持つように構成されることを特徴とする、請求項２０または２１に記載のディスプレイシステム。
【請求項２３】
前記第３の波長は青の光であることを特徴とする、請求項２０から２２のいずれか一項に記載のディスプレイシステム。
【請求項２４】
ホログラフィック再生の各々は、連続する２Ｄビデオフレームのフレームの１つであることを特徴とする、請求項１から２３のいずれか一項に記載のディスプレイシステム。
【請求項２５】
各ピクセルは１５μｍより小さい直径を持つことを特徴とする、請求項１から２４のいずれか一項に記載のディスプレイシステム。
【請求項２６】
請求項１から２５のいずれか一項に記載のディスプレイシステムを備える、接眼装置またはヘッドアップディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ディスプレイシステム、より具体的にはカラーディスプレイシステム、さらにより具体的にはカラーホログラフィックプロジェクタに関する。いくつかの実施形態は、ヘッドアップディスプレイおよび接眼装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
物体から散乱される光は、強度と位相の情報を含む。これらの情報は、周知の干渉技術、すなわち干渉縞を持つホログラフィック記録（「ホログラム」）を生成する干渉技術を用いて、例えば感光性プレートの上に取り込むことができる。「ホログラム」は適切な光で照射することにより再生することができ、これにより、元の物体を表現するホログラフィック再生、すなわち再生画像が生成される。
【０００３】
許容できる品質のホログラフィック再生は、元の物体に関する位相情報のみを含む「ホログラム」から生成されることが知られている。このようなホログラフィック記録は、位相限定型ホログラム（ｐｈａｓｅ―ｏｎｌｙ  ｈｏｌｏｇｒａｍｓ）と呼ぶことができる。コンピュータで生成されたホログラフィは、例えばフーリエ技術を用いて干渉プロセスを数値的にシミュレートすることができ、これによりコンピュータ生成位相限定型ホログラムが生成される。コンピュータ生成位相限定型ホログラムは、物体を表現するホログラフィック再生を生成するために利用することができる。
【０００４】
このように「ホログラム」という用語は、物体に関する情報を含む記録であって、物体を表す再生画像を生成するために利用できる記録に関する。ホログラムは、物体に関する周波数領域、すなわちフーリエ領域における情報を含んでもよい。
【０００５】
コンピュータ生成位相限定型ホログラムは、「ピクセル化」されてもよい。すなわち位相限定型ホログラムは、分離した位相素子のアレイの上に表されてもよい。分離した素子の各々は「ピクセル」と呼ぶことができる。各ピクセルは、位相変調素子のような光変調素子として動作してもよい。従ってコンピュータ生成位相限定型ホログラムは、液晶空間光変調器（ＳＬＭ）のような位相変調素子のアレイの上に表されてもよい。ＳＬＭは、変調光が該ＳＬＭで反射してそこから出力される反射手段であってもよい。
【０００６】
各位相変調素子、すなわちピクセルは、該位相変調素子への光入射に対して制御可能な位相遅延を与えるために、状態が変化してもよい。従って、シリコン上液晶（ＬＣＯＳ）ＳＬＭのような位相変調素子のアレイは、コンピュータによって決定された位相遅延分布を表して（すなわち「表示」して）もよい。位相変調素子アレイへの光入射がコヒーレントだった場合、その光は、ホログラフィック情報、すなわちホログラムを有して変調されるだろう。このホログラフィック情報は、周波数領域、すなわちフーリエ領域にあってもよい。
【０００７】
代替的に、位相遅延分布はキノフォーム上に記録されてもよい。一般に「キノフォーム」という用語は、位相限定型ホログラフィック記録、すなわちホログラムの意味で使うことができる。
【０００８】
位相遅延は量子化されてもよい。すなわち各ピクセルは、位相レベルを表す離散的な数の１つに設定されてもよい。
【０００９】
位相遅延分布は、（例えばＬＣＯＳ  ＳＬＭを照射することにより）入射光波に適用され、再生されてもよい。ホログラフィック再生、すなわち「画像」を空間領域に生成するために、空間的な再生位置が光学的フーリエ変換レンズを用いて制御されてもよい。代替的に、再生が遠方領域に形成される場合は、フーリエ変換レンズは必須でない。
【００１０】
コンピュータ生成ホログラムは、Ｇｅｒｃｈｂｅｒｇ―Ｓａｘｔｏｎアルゴリズムの利用を含む複数の方法で計算されてもよい。Ｇｅｒｃｈｂｅｒｇ―Ｓａｘｔｏｎアルゴリズムは、（２Ｄ画像のような）空間領域における強度情報から、フーリエ領域における位相情報を導出するために使われてもよい。換言すれば物体に関する位相情報は、強度または大きさ、すなわち空間領域のみに関する情報から「回復」されてもよい。このようにして、フーリエ領域における物体の位相限定型ホログラフィック表現を計算することができる。
【００１１】
ホログラフィック再生は、フーリエ領域ホログラムを照射し、フーリエ変換レンズなどを用いて光学的フーリエ変換を実行することにより生成されてもよく、これにより、スクリーンのような再生領域に画像（ホログラフィック再生）が生成される。
【００１２】
図１に、本開示に従い、ＬＣＯＳ−ＳＬＭのような反射型ＳＬＭを使用して、再生領域にホログラフィック再生を生成する一例を示す。
【００１３】
例えばレーザやレーザダイオードなどの光源（１１０）が、コリメートレンズ（１１１）を介してＳＬＭ（１４０）を照射するように配置される。コリメートレンズにより、ほぼ平面状の光波面がＳＬＭ上に入射する。波面の方向は、法線方向から若干ずれている（例えば、透明層平面に対する真の垂直方向から、２度または３度外れている）。光源からの光が、ＳＬＭのミラー状の背面で反射し、位相変調層と相互作用して出射波面（１１２）を形成するように配置がされる。出射波面（１１２）は、フーリエ変換レンズ（１２０）を含む光学素子に適用され、スクリーン（１２５）に焦点を結ぶ。
【００１４】
フーリエ変換レンズ（１２０）は、ＳＬＭから出射された位相変調光のビームを受光し、周波数−空間変換を実行して、空間領域でスクリーン（１２５）上にホログラフィック再生を生成する。
【００１５】
この過程において、光源からの光（画像投影システムの場合は可視光）は、ＳＬＭ（１４０）と位相変調層（すなわち位相変調素子のアレイ）全体に配光される。位相変調層から出射した光は、再生領域全体にわたって配光されてもよい。ホログラムの各ピクセルは、画像再生に全体的に寄与する。すなわち、再生画像上の特定の一点と特定の位相変調素子との間に１対１の相関関係は存在しない。
【００１６】
光ビームの平面ＡおよびＢそれぞれにおける強度断面ＩＡ（ｘ，ｙ）およびＩＢ（ｘ，ｙ）が既知であり、ＩＡ（ｘ，ｙ）とＩＢ（ｘ，ｙ）とが単一のフーリエ変換で関係付けられているとき、Ｇｅｒｃｈｂｅｒｇ  Ｓａｘｔｏｎアルゴリズムは、位相回復問題を考察する。強度断面が与えられたとき、平面ＡおよびＢそれぞれにおける位相分布φＡ（ｘ，ｙ）およびφＢ（ｘ，ｙ）の近似法が得られる。Ｇｅｒｃｈｂｅｒｇ  Ｓａｘｔｏｎアルゴリズムは、反復的プロセスに従うことによりこの問題の解を求める。
【００１７】
Ｇｅｒｃｈｂｅｒｇ  Ｓａｘｔｏｎアルゴリズムは、ＩＡ（ｘ，ｙ）とＩＢ（ｘ，ｙ）を表すデータセット（強度と位相）を、空間領域とフーリエ（スペクトル）領域との間で繰り返し変換しながら、空間およびスペクトルの拘束条件を反復的に適用する。空間およびスペクトルの拘束条件は、それぞれＩＡ（ｘ，ｙ）とＩＢ（ｘ，ｙ）である。空間またはスペクトル領域における拘束条件は、データセットの強度に組み入れられる。相当する位相情報が、一連の反復を通して回復される。
【００１８】
このような技術を用いて、ホログラフィックプロジェクタが与えられてよい。このようなプロジェクタは、例えば車両のヘッドアップディスプレイや接眼装置などに応用されてきた。
【００１９】
カラーの２Ｄホログラフィック再生を生成することが可能であり、これを実現するための方法が主に２つある。１つは「フレーム連続カラー」（ＦＳＣ）として知られる。ＦＳＣシステムでは３つのレーザ（赤、緑、および青）が用いられ、これらのレーザが順次ＳＬＭに照射されて、ビデオの各フレームが生成される。これらの色は、人間である観察者が３つのレーザの組み合わせから多色画像を観察するのに十分速い速度で循環する（赤、緑、青、赤、緑、青など）。従って、各ホログラムは特定の色を持つ。例えば、１秒当たり２５フレームのビデオでは、最初のフレームは、赤レーザを１秒の１／７５の間照射し、次に緑レーザを１秒の１／７５の間照射し、最後に青レーザを１秒の１／７５の間照射することで生成されるだろう。その後次のフレームが赤レーザから生成される、といった具合である。
【００２０】
「空間分離カラー」（ＳＳＣ）と呼ばれるもう１つの代替的な方法は、すべてが同時に照射される３つのレーザを用いる。これらの３つのレーザは、例えばそれぞれが異なるＳＬＭを用いたり、同じＳＬＭ上の異なる領域を用いたりするなどして異なる光路をたどり、その後合成されてカラー画像が形成される。
【００２１】
ＳＳＣ（空間分離カラー）方式の利点は、３つのレーザのすべてが同時に照射されるため、より明るい画像が得られる点である。しかしながら、空間的な制約により単一のＳＬＭしか使えないような場合は、ＳＬＭの表面領域を３つの部分に分割し、実効的に３つの分離したＳＬＭｓとして動作させることができる。この場合の欠点は、単色画像の各々のために利用できるＳＬＭ表面領域が減少するため、各単色画像の品質が低下する点である。従って、多色画像の品質も低下する。利用できるＳＬＭ表面領域が減少することは、ＳＬＭ上の使用可能なピクセルの数もそれだけ減ることを意味する。従って画像の品質が低下する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
ホログラフィックカラーディスプレイは、主に２つの問題に悩まされている。第１は、異なる色のホログラフィック再生の間で、物理的サイズが整合しないという問題である。第２は、異なる色のホログラフィック再生の間で解像度が整合しなために、合成カラー画像の品質が低下するという問題である。
【００２３】
本開示は、少なくともこれらの問題を対象とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
発明の諸態様は、添付の独立請求項において定義される。
【００２５】
光学システムと、処理システムと、を備えるフルカラーディスプレイシステムが与えられる。光学システムは、１つ以上の空間光変調器と、複数の光源と、観察システムと、を備える。１つ以上の空間光変調器は、フーリエ領域におけるホログラフィックデータを表示するように構成される。複数の光源は、空間光変調器を照射するように構成される。観察システムは、２Ｄホログラフィック再生のバーチャル画像を生成するように構成される。処理システムは、第１のホログラフィックデータを生成するために、２Ｄ画像を表すフーリエ領域データを、位相限定型レンズを表すフーリエ領域データと合成するように構成され、バーチャル画像を生成するために、光学システムに第１のホログラフィックデータを与えるように構成される。
【００２６】
各２Ｄカラー画像を表すフーリエ領域データは、位相限定型レンズを表すフーリエ領域データと合成されてよい。ここで位相限定型レンズの焦点距離は、色の波長に反比例する。
【００２７】
０次の遮断は、ダイクロイックミラー上で行われてよい。
【００２８】
空間光変調器は、反射型ＬＣＯＳ空間光変調器であってよい。
【００２９】
位相限定型レンズの光学パワーは、ユーザが制御可能であってよい。
【００３０】
本ディスプレイシステムは、接眼装置を備えてよい。
【００３１】
ディスプレイは、ＨＵＤの一部であってよい。
【００３２】
表示領域は、観察者から空間的に離れていてよい。
【００３３】
本ディスプレイシステムは、２Ｄホログラフィック再生の少なくとも１つの次数の回折を選択的に遮断するように構成された空間フィルタをさらに備えてよく、選択的にはこの次数は０次であってよい。
【００３４】
本ディスプレイシステムは、ホログラフィックデータに相当する２Ｄホログラフィック再生を空間領域に生成するように構成された、フーリエ変換レンズと０次遮断とを含んでよい。
【００３５】
バーチャル画像は、２Ｄビデオの連続フレームであってよい。
【００３６】
ピクセル化されたアレイは、１５μｍより小さい直径を持つピクセルから構成されてよい。
【００３７】
画像を表示する方法がまた与えられる。この方法は、ホログラフィック画像データとレンズデータとを複数の空間光変調器に結合するステップと、空間光変調器の各々を異なるコリメートされたレーザビームで照射するステップと、結果として得られた光をバーチャル画像を生成する光学システムに適用するステップと、フーリエ変換により個々の色画像を共通の平面に再生するステップと、を備える。ここで、単色画像の各々は同じサイズを持つ。
【００３８】
この方法は、２Ｄホログラフィック再生の少なくとも１つの次数の回折を選択的に遮断するために、ＳＬＭから結果として得られる光を空間的にフィルタリングするステップをさらに備えてよい。
【００３９】
いくつかの実施形態では、ホログラムは、英国特許第２、４９８、１７０号明細書や２，５０１、１１２号明細書に記載のＧｅｒｃｈｂｅｒｇ―Ｓａｘｔｏｎアルゴリズムに基づくアルゴリズムを用いて計算される。これらの明細書は、その全体が参考文献として本明細書に組み込まれる。しかしながらいくつかの実施形態は、フーリエホログラフィやＧｅｒｃｈｂｅｒｇ―Ｓａｘｔｏｎタイプのアルゴリズムに、例としてのみ関係する。本開示は、ポイントクラウド法に基づくような他の技術により計算されるフレネルホログラフィやホログラムに対しても同等に適用できる。
【００４０】
「ホログラム」という用語は、物体に関する強度および／または位相の情報を含む記録を意味するものとして使用される。「ホログラフィック再生」という用語は、ホログラムを照射することにより生成された、物体の光学的再生を意味するものとして使用される。「再生領域」という用語は、ホログラフィック再生が生成される空間内の平面を意味するものとして使用される。「画像」および「画像領域」という用語は、ホログラフィック再生を生成する光によって照射された再生領域の部分を指す。いくつかの実施形態では、「画像」は、「画像ピクセル」とも呼ばれる不連続な点を備えてもよい。
【００４１】
「符号化」、「書き込み」または「アドレシング」という用語は、ＳＬＭの複数のピクセルに対し、各ピクセルの変調レベルを個別に決定するための複数の制御値をそれぞれ与えるプロセスを示すために使用される。ＳＬＭのピクセルは、複数の制御値を受信したことに応答して、光変調分布を「表示する」ように構成されるということができる。
【００４２】
いくつかの実施形態では、空間光変調器は位相限定型空間光変調器である。こうした実施形態は、変調強度によって光学エネルギーが損失しない点で有利である。これにより、効率的なホログラフィック投影システムが与えられる。しかしながら本開示は、強度限定型空間光変調器、または強度位相変調器に対しても同等に適用できる。この場合ホログラムはそれぞれ、位相限定型、強度限定型、または完全複合型であると理解されてよい。
【００４３】
本明細書では、「光」という用語は最も広い意味で使用される。いくつかの実施形態は、可視光、赤外光、および紫外光、ならびにこれらの任意の組み合わせに対しても同等に適用できる。
【００４４】
ここで、画像成分およびレンズ成分を備えるホログラフィックデータについて説明する。この説明は、ホログラフィックデータが、画像に相当する第１のホログラフィックデータと、受信光にレンズ効果を集合的に提供する第２のホログラフィックデータとの組み合わせ（例えばベクトル和）からなることを示すことを目的とする。本明細書で説明されるいくつかの実施形態では、各ホログラフィックデータは、データ値の２Ｄアレイである。第１のホログラフィックデータは、画像を生成する（例えば再生成する、または再生する）のに十分な情報を含むことから、画像に相当するということができる。本明細書で説明されるいくつかの実施形態では、第１のホログラフィックデータは、画像の周波数（またはフーリエ）領域表現であることから、画像に相当するということができる。第２のホログラフィックデータは、その受信光に対する効果が物理的レンズと同様であることから、受信光にレンズ効果を集合的に提供するということができる。これがどのように実現されるかについての実例は、発明の詳細な説明で与えられる。第２のホログラフィックデータは、任意のレンズ効果または機能、例えば正の光学パワー、負の光学パワー、または収差補正を与えるために、コンピュータによって決定されて（または「ソフトウェア定義」されて）よい。本明細書で開示されるいくつかの実施形態では、第２のホログラフィックデータはフーリエ変換レンズとして機能する。すなわち第２のホログラフィックデータは、受信光を、フーリエ変換レンズのような適切に位置決めされたフーリエ光学素子と同じ方法でコントロールする。このようないくつかの実施形態では、第２のホログラフィックデータは、第１のホログラフィックデータの光学的フーリエ変換を実行する。この点でホログラフィックデータは、第１の光学的機能（例えば、画像に相当するデータを持つ光の変調）を与える第１の成分と、第２の光学的機能（例えば、フーリエ変換）を与える第２の成分と、を備えると理解されてよい。
【００４５】
「ソフトウェア定義」（または「ソフトウェア制御可能」）という用語は、データが、コンピュータ上のソフトウェア実行を用いて可変、または変更可能（リアルタイムの変化、または変動を含む）な計算データ、またはソフトウェアデータであることを反映するために使用される。この点でデータは、動的可変（または、簡単に「動的」）であると考えてよい。
【００４６】
いくつかの実施形態では、例のみにより１Ｄおよび２Ｄホログラフィック再生を説明する。他の実施形態では、ホログラフィック再生は３Ｄホログラフィック再生である。すなわちいくつかの実施形態では、各コンピュータ生成ホログラムは、３Ｄホログラフィック再生を生成する。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
前述の技術を基に、特定の実施形態が例のみにより説明される。本明細書で与えられる特定の詳細を変更するために、ありふれた変形が可能であることが理解されるだろう。以下の図面に従って、いくつかの例が説明される。
【００４８】
【図１】表示領域にホログラフィック再生を生成するように構成された、ＬＣＯＳなどの反射型ＳＬＭを示す概観図である。
【図２】従来技術による合成カラーホログラフィック再生を示す図である。
【図３】第１の実施形態を示す図である。
【図４】第２の実施形態を示す図である。  図面において、同一の部品には同一の符号が付される。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
本発明は以下の実施形態に限定されず、添付の請求項の全範囲に及ぶ。すなわち本発明は異なる形態で実現可能であり、説明を目的に詳述される実施形態の説明に限定されると解釈されるべきではない。
【００５０】
特に断りのないかぎり、単数形で書かれた用語は複数形を含んでよい。
【００５１】
他の構造の上部／下部、または上／下に形成されると説明される構造は、これらの構造同士が互いに接触する、さらには第３の構造がこれらの構造の間に配置される場合も含むと解釈されるべきである。
【００５２】
時間関係が説明される場合、例えば事象の時間的順序が「の後に」「その後」「次に」「の前に」などと説明される場合、特に断りのない限り本開示は、連続的および不連続的事象の両方を含むと解釈されるべきである。例えば「ちょうど」「直ちに」または「直接」といった文言がない限り、当該説明は連続的でない場合も含むと解釈されるべきである。
【００５３】
本明細書では「第１の」「第２の」といった用語が種々の要素を説明するために使用されるが、これらの要素は該用語に限定されない。こうした用語は、ある要素を他の要素と区別するためだけに使われる。例えば、添付の請求項の範囲を逸脱することなく、第１の要素が第２の要素と呼ばれてもよいし、同様に第２の要素が第１の要素と呼ばれてもよい。
【００５４】
異なる実施形態の特徴は、部分的または全体的に、相互に結合されまたは組み合わされてよく、様々な形で互いに連動されてよい。いくつかの実施形態は、他と独立に実行されてもよく、相互関係をもって実行されてもよい。
【００５５】
概観として空間光変調器（ＳＬＭ）は、所望の画像の位相限定型表現を集合的に生成するための位相変調素子のアレイを形成する。位相限定型表現は、ＳＬＭを的確に照射することにより再生が可能である。これによりプロジェクタが形成される。位相限定型表現は、ホログラムと呼ばれてもよい。ホログラフィック記録を変換するために、フーリエ変換レンズが使用される。これは、再生のための物体を「画像」に変えることを意味する。画像はホログラフィック再生であるといってもよい。ＳＬＭの個々の変調素子は、ピクセルと呼ばれてもよい。いくつかの実施形態では、合成カラーホログラフィック再生は、複数のモノクロホログラフィック再生を合成することにより与えられる。
【００５６】
光は、ＳＬＭの位相限定層（すなわち位相変調素子のアレイ）を通って入射される。位相変調層から出射する変調光は、再生領域に配光される。特にここで開示されるタイプのホログラフィでは、ホログラムの各ピクセルは再生全体に寄与する。すなわち、再生領域上の特定の点と特定の位相変調素子との間に１対１の相関関係は存在しない。
【００５７】
空間内のホログラフィック再生の位置は、フーリエ変換レンズの光屈折（焦点）パワーによって決定される。いくつかの実施形態では、フーリエ変換レンズは、図１の例で表されるような物理的レンズである。すなわち、フーリエ変換レンズは光学的フーリエ変換レンズであり、フーリエ変換は光学的に実行される。いかなるレンズもフーリエ変換レンズとして機能し得るが、実行されるフーリエ変換の精度はレンズの性能により制限されるだろう。当業者は、光学的フーリエ変換を実行するためのレンズを使用方法を理解する。しかしながら別の実施形態では、レンズデータをホログラフィックデータ内に包含させることにより、フーリエ変換は計算的に実行される。すなわちホログラムは、物体を表すデータとともにレンズを表すデータを含む。
【００５８】
コンピュータ生成ホログラムの分野では、レンズを表すホログラフィックデータの計算方法が知られている。レンズを表すホログラフィックデータは、ソフトウェア定義されたレンズまたはソフトウェアレンズと呼ばれてもよい。例えば位相限定型ホログラフィックレンズの形成は、光路長の空間的変化と屈折率分布とが原因でレンズの各点で発生する位相遅延を計算することにより行われてよい。例えば凸レンズの中心における光路長は、該レンズの端部における光路長より長い。強度限定型ホログラフィックレンズは、フレネルゾーンプレートにより形成されてよい。コンピュータ生成ホログラムの技術ではまた、物理的フーリエレンズを使用することなくフーリエ変換を実行できるように、レンズを表すホログラフィックデータを、物体を表すホログラフィックデータと合成する方法が知られている。いくつかの実施形態では、レンズデータは単純なベクトル和によってホログラフィックデータと合成される。いくつかの実施形態では、物理的レンズが、フーリエ変換を実行するソフトウェアレンズとともに使用される。代替的な別の実施形態では、ホログラフィック再生が遠方領域で発生するように、フーリエ変換レンズは完全に割愛される。さらなる実施形態では、ホログラムは、回折格子データ（すなわち、ビーム操作のような回折格子の機能を果たすように構成されたデータ）を含んでよい。再びコンピュータ生成ホログラムの分野では、このようなホログラフィックデータを計算する方法、および該データを、物体を表すホログラフィックデータと合成する方法が知られている。例えば、位相限定型ホログラフィック回折格子は、ブレーズド回折格子の表面上の各点で発生する位相遅延をモデル化することにより形成されてよい。強度限定型ホログラムの角度操作を実現するために、強度限定型ホログラフィック回折格子が、物体を表す強度限定型ホログラムに単純に重ね合わされてよい。
【００５９】
いわゆる「フーリエ経路長」は、フーリエ変換レンズから、相当するホログラフィック再生までの光路長である。ホログラフィック再生のサイズＩは、フーリエ経路長と以下の関係にある。
【数１】
0006483851.tif 000002
ここで、ｆはフーリエ経路長であり、λは光の波長であり、ｐはＳＬＭ上のピクセルのサイズである。
【００６０】
従って、任意の与えられたフーリエ経路長と空間光変調器のピクセルサイズに関し、異なる色に対して、異なるサイズのホログラム再生が生成されることが理解できる。例えば以下の通りである。
ｆ＝３００ｍｍ
赤（λｒ）＝６４０ｎｍ
緑（λｇ）＝５３２ｎｍ
青（λｂ）＝４５０ｎｍ
ｐ［ｘ，ｙ］＝８μｍ
【００６１】
これにより、３つの異なるサイズのホログラム再生が生成される。
赤＝２４．０２ｍｍ
緑＝１９．９６ｍｍ
青＝１６．８８ｍｍ
【００６２】
従来のシステムでは、フーリエ経路長はすべての色チャネルに関して等しいため、図２に示されるようなホログラフィック再生が生成された。
【００６３】
図２は、再生領域上で同軸となるように調整された、赤ホログラム再生２０１、緑ホログラム再生２０３、および青ホログラム再生２０５を表す。
【００６４】
フルカラー画像の最大値（赤、緑、および青が重なり合う領域）は、青ホログラム再生のサイズにより制限される。これは更なる課題を表す。ホログラム再生の計算は、単一の計算エンジンを用いて実行されることが望ましい。理想的には、画像の各々に関し、同じ解像度が算出されるべきであろう。しかしながら、上記の場合フルカラー画像の各色の解像度は異なるだろう。例えば以下の通りである。
ホログラム解像度［Ｘ，Ｙ］＝１０２４×１０２４
フルカラー領域：青解像度［Ｘ，Ｙ］＝１０２４
フルカラー領域：緑解像度［Ｘ，Ｙ］＝１０２４×（１６．８８ｍｍ／１９．９６ｍｍ）＝８６６
フルカラー領域：赤解像度［Ｘ，Ｙ］＝１０２４×（１６．８８ｍｍ／２４．０２ｍｍ）＝７２０
【００６５】
フルカラー画像領域において、個々の波長（色）が異なる解像度を持つことは望ましくない。これが画像品質の劣化につながるからである。
【００６６】
これを解決するための方法の１つは、フルカラー領域ですべての色が同じ解像度を持つことを保証するよう、算出されたホログラムの解像度を変更することである。
【００６７】
解像度は以下のように決定される。
フルカラー領域：青解像度［Ｘ，Ｙ］＝１０２４
フルカラー領域：緑解像度［Ｘ，Ｙ］＝１０２４×（１９．９６ｍｍ／１６．８８ｍｍ）＝１２１０
フルカラー領域：赤解像度［Ｘ，Ｙ］＝１０２４×（２４．０２ｍｍ／１６．８８ｍｍ）＝１４５８
【００６８】
しかしながらこれは、計算の観点からは好ましくない。なぜなら青のチャネルは２の整数乗（すなわち、２＾１０＝１０２４）であり、これはＦＦＴを用いて効率的に計算される。これに対し赤と緑のチャネルはもはや２の整数乗でなく、さらに重要なことには解像度が青のチャネルに比べてはるかに
高い。ＦＦＴの計算要求条件は対数的であるため、いかなる解像度の増加も好ましくない。
【００６９】
本発明者らは、色チャネルの各々に対し異なるフーリエ経路長を用いると有利であることに気が付いた。異なるフーリエ経路長は、フーリエ変換レンズを用いて決定される。
【００７０】
このようにしてディスプレイシステムが与えられる。本ディスプレイシステムは、第１の複数のピクセルと、第２の複数のピクセルと、第１のフーリエ変換レンズと、第２のフーリエ変換レンズと、を備える。第１の複数のピクセルは、第１のホログラフィック再生に相当する第１のホログラフィックデータを表示し、第１の波長の光を受光するように構成される。第２の複数のピクセルは、第２のホログラフィック再生に相当する第２のホログラフィックデータを表示し、第２の波長の光を受光するように構成される。第１のフーリエ変換レンズは、第１の波長を持つ空間的変調光を第１の複数のピクセルから受光し、再生平面で第１のホログラフィック再生を生成するために、該受光した光の光学的フーリエ変換を実行するように構成される。第１のホログラフィック再生は、第１の波長の光により生成される。第２のフーリエ変換レンズは、第２の波長を持つ空間的変調光を第２の複数のピクセルから受光し、再生平面で第２のホログラフィック再生を生成するために、該受光した光の光学的フーリエ変換を実行するように構成される。第２のホログラフィック再生は、第２の波長の光により生成される。第１のフーリエ変換レンズから再生平面までの光路長は、第２のフーリエ変換レンズから再生平面までの光路長と異なる。
【００７１】
図３に一実施形態が示される。この実施形態ではフーリエ経路長はそれぞれ異なる。
【００７２】
図３で、例示のみを用いて３つの色チャネルを示す。本開示は、任意の複数の色チャネルに対しても同等に適用可能である。第１の色チャネルは、第１のＳＬＭ３０１を備える。第１のＳＬＭ３０１は、第１のビームスプリッタ３０５を通過した青の光３０３を受光するように構成される。青の光は、ＳＬＭ３０１によって空間的に変調される。ＳＬＭ３０１によって与えられる位相変調は、画像成分とフーリエレンズ成分とを備える。ＳＬＭ３０１で反射された空間的変調光は、ミラー３０７を用いて再生平面３５０に導かれる。ミラー３０７は選択的に、ＳＬＭ３０１からの０次の回折光を除去するための開口を備える。同様に、第２のビームスプリッタ３１５を通過した緑の光３１３を受光するように構成された第２のＳＬＭ３１１を備える、緑のチャネルが与えられる。緑の光は、第２のＳＬＭ３１１によって空間的に変調される。第２のＳＬＭ３１１によって与えられる位相変調は、画像成分とフーリエレンズ成分とを備える。第２のＳＬＭ３１１で反射された空間的変調光は、第２のミラー３１７を用いて再生平面３５０に導かれる。第２のミラー３１７は選択的に、第２のＳＬＭ３１１からの０次の回折光を除去するための開口を備える。さらに同様に、第３のビームスプリッタ３２５を通過した赤の光３２３を受光するように構成された第３のＳＬＭ３２１を備える、赤のチャネルが与えられる。赤の光は、第３のＳＬＭ３２１によって空間的に変調される。第３のＳＬＭ３２１によって与えられる位相変調は、画像成分とフーリエレンズ成分とを備える。第３のＳＬＭ３２１で反射された空間的変調光は、第３のミラー３２７を用いて再生平面３５０に導かれる。第３のミラー３２７は選択的に、第３のＳＬＭ３２１からの０次の回折光を除去するための開口を備える。いくつかの実施形態では、スクリーンや拡散板などの受光面が再生領域３５０に設置される。
【００７３】
図３において、ＳＬＭ３０１から再生面までの第１の光路長３０９は、第２のＳＬＭ３１１から再生面までの第２の光路長３１９より長い。そして今度は、第２の光路長３１９は、第３のＳＬＭ３２１から再生面までの第３の光路長３２９より長い。各光路長は、該チャネルに関する「フーリエ経路長」と呼ばれてもよい。なぜなら、フーリエ変換レンズは実効的にＳＬＭ上にあるからである。従って、フーリエ経路長は波長に依存すること、または選択的に波長に反比例することが理解されてよい。各フーリエ経路はそれぞれミラーを備え、それぞれのミラーの少なくとも１つはダイクロイックミラーである。いくつかの実施形態では、複数のミラーと再生平面とは共通の光路上に配置される。いくつかの実施形態では、複数のミラーと再生平面とは共線的である。
【００７４】
第２のミラー３１７は、緑の光をほぼ反射し、青の光をほぼ透過する第１のダイクロイックミラーである。第３のミラー３２７は、赤の光をほぼ反射し、緑と青の光をほぼ透過する第２のダイクロイックミラーである。当業者は、この機能を与えるために、ミラー上にダイクロイックコーティングを用いることに精通している。図３は例示のみを用いて、青、緑、および赤のチャネルを説明する。しかし本開示は、任意の複数の異なる色チャネルに対しても同等に適用可能である。第１のミラー３０７がダイクロイックミラーである必要がないことは明らかだろう。
【００７５】
いくつかの実施形態では本装置は、２つの光チャネルと、１つのダイクロイックミラー（またはダイクロイックコーティングを施されたミラー）と、を備える。他の実施形態では本装置は、３つの光チャネルと、２つの異なるダイクロイックミラー（またはダイクロイックコーティングを施されたミラー）と、を備える。いくつかの実施形態では本装置は、ｎ個の光チャネルと、（ｎ−１）個の異なるダイクロイックミラー（またはダイクロイックコーティングを施されたミラー）と、を備える。再び当業者は、前述の光学透過／反射を実現するために必要なダイクロイックミラーまたはミラー上の異なるダイクロイックコーティングの与え方を知っているだろう。
【００７６】
（ｎ−１）個のダイクロイックミラーを用いることにより（ｎは光チャネルの数）、異なる色チャネルを、再生平面の共通の光軸に導くことができる。特にこれらの色チャネルは、最終ミラーから再生平面までの領域において共線的である。従って、前述のように少なくとも１つのダイクロイックミラーを用いることにより、ほぼ共線的な光路が与えられる。図３に戻り例示のみを用いると、第２のミラー３１７は、緑の光を青の光と共通の光路に導く。そして第３のミラー３２７は、赤の光を、前述の青および緑の光と共通の光路に導く。
【００７７】
従って、本ディスプレイ装置は、複数の色チャネルのための共線的な光路を備える。そそしてこれらの色チャネルは異なるフーリエ経路長を持つ。共線的な光路は、光学調整、迷光管理、および装置の小型化に役立つ。特に図３の第１のミラー３０７は、独立に、すなわち緑と赤の光路に影響をあたえることなく調整可能である。第１のミラー３０７を用いて青の光が再生領域で調整されるときに、第２のミラー３１７は青の光に影響（例えば調整誤りや調整外れ）を与えることなく調整可能である。最後に、このとき赤の光が、青および緑の光に影響（例えば調整誤りや調整外れ）を与えることなく調整可能である。このようにして、より調整のしやすい装置が与えられる。また、複数の色チャネルを持つディスプレイ装置を調整するための、改良された方法が与えられる。
【００７８】
図４に別の実施形態が示される。
【００７９】
図４は実質的に図３と同様であるが、簡略化のためビームスプリッタは割愛されている。空間光変調器を照射するための任意の数の異なる光学的配置があることが理解できるだろう。さらに図４は、各色チャネル上に物理的レンズがあることを示す。これらの物理的レンズは、空間光変調器から受光した０次光（すなわち変調されていない光）をフォーカスし、相当するミラー４０８／４１８／４２８内にある開口を通してシステム外部に取り除く。各光変調器からの変調光は、例えば各ホログラフィックデータに光学パワーを加えることにより、空間内の異なる平面にフォーカスされてよい。このようにして、ホログラフィック再生に悪影響を与えることなく、各色チャネルから０次光を除去するための方法が与えられる。図４において光線に付された矢印は、単に各光変調器の照射の方向、および再生の方向を示すだけのものである。疑義を避けるため、図３に示されるものと同様に、０次光は左から右へ進む。
【００８０】
図４に、さらなる実施形態がより詳細に示される。この実施形態は、青のチャネル４０３、緑のチャネル４１３、および赤のチャネル４２３を備える。青のチャネル４０３は、ＳＬＭ４０１と、空間的変調光をＳＬＭ４０１から再生領域４５０に導くように配置されたミラー４０８と、を備える。緑のチャネル４１３は、第２のＳＬＭ４１１と、空間的変調光を第２のＳＬＭ４１１から再生領域４５０に導くように配置された第２のミラー４１８と、を備える。赤のチャネル４２３は、第３のＳＬＭ４２１と、空間的変調光を第３のＳＬＭ４２１から再生領域４５０に導くように配置された第３のミラー４２８と、を備える。いくつかの実施形態では、スクリーンや拡散板などの受光面が再生領域４５０に設置される。再び各ミラー４０８、４１８、および４２８は、システムから０次の回折光を除去するように配置された中央開口を備える。図４において、距離４０９は距離４１９より長く、距離４１９は距離４２９より長い。
【００８１】
特に本発明者らは、本方法でフルカラー画像を生成することにより、各色の画像におけるピクセルの数が一定となり、従って３つのすべての色チャネルのために共通の計算エンジンが使えることに気が付いた。好都合なことに、図３に示される光学的配置はパッケージングの点で有利である。なぜなら、色チャネルは合成することが必要なため、ダイクロイックミラーは空間的に移動する必要があるが、この空間的移動はフーリエ経路長を変更する部分に使えるからである。
【００８２】
いくつかの実施形態において、経路長の波長依存性は以下の式で与えられる。
【数２】
0006483851.tif 000003
ここで、ｆ＝フーリエ経路長、Ｉ＝ホログラフィック再生のサイズ、λ＝各チャネルの波長、ｐ＝ＳＬＭ上のピクセルのサイズ、である。
【００８３】
例えば、フーリエ経路長（フーリエ変換レンズの焦点距離［ＦＬ］）は、各波長に関し以下のように定まる。
Ｉ＝３０ｍｍ
赤（λｒ）＝６４０ｎｍ
緑（λｇ）＝５３２ｎｍ
青（λｂ）＝４５０ｎｍ
ｐ［ｘ，ｙ］＝８μｍ
【００８４】
これにより、３つの異なるサイズのホログラム再生が生成される。
赤ＦＬ＝３７４．７ｍｍ
緑ＦＬ＝４５０．９ｍｍ
青ＦＬ＝５３３．１ｍｍ
【００８５】
従っていくつかの実施形態において、個々の色画像のサイズが同一のフルカラーバーチャル画像が与えられる。すなわちいくつかの実施形態において、第１のホログラフィック再生と第２のホログラフィック再生のサイズが同一となるように、第１の光路長と第２の光路長とが設定されると理解されてよい。有利なことに本発明者らは、第１のホログラフィック再生と第２のホログラフィック再生とが同一の解像度を持つように、第１の光路長と第２の光路長とを設定できることに気が付いた。いくつかの実施形態において、物理的サイズにおける不一致と、解像度における不一致とは同時に対処される。
【００８６】
本開示に係るシステムは自明のものではない。なぜなら、歴史的にフーリエ変換レンズは物理的レンズであるからである。そして、異なる３つの波長を正確に同一サイズに回折させるような、極めて正確な焦点距離を持つ３つの異なる物理的レンズを作成することは、一般に現実的ではないと思われる。特に平均的なレンズにおける焦点距離許容度が５％であることを考慮すれば、なおさら現実的でない。しかしながら本発明者らは、これらの許容できる実用上の欠点より、本主題によって達成される画像品質の改善の方が大きいことに気が付いた。さらなる有利な実施形態では、フーリエ変換レンズは、位相限定型レンズとしてホログラムに統合される。これにより実用上の欠点がさらに限定されるため、システムはより有望なものとなる。特に本発明者らは、ピクセルを十分小さくすることにより、十分強い位相限定型フーリエレンズを作成できることに気が付いた（ピクセルが大きく焦点距離が短い位相限定型レンズは、画像の乱れや歪みを生む）。
【００８７】
いくつかの実施形態において、第１のホログラフィック再生と第２のホログラフィック再生とが合致することは明らかだろう。従って、多色物体の合成カラーホログラフィック再生が与えられる。第１のホログラフィック再生は物体の第１の波長成分を表し、第２のホログラフィック再生は該物体の第２の波長成分を表す。本開示はフーリエホログラフィに限定されない。すなわちいくつかの実施形態では、第１のホログラフィック再生は周波数領域における物体の第１の波長成分を表し、第２のホログラフィック再生は周波数領域における該物体の第２の波長成分を表す。
【００８８】
フーリエレンズは、それぞれのホログラフィックデータ（すなわちホログラム）の一部を形成する位相限定型レンズであってもよい。フーリエレンズは、物理的光学素子であってもよい。
【００８９】
いくつかの実施形態では、第１のフーリエ変換レンズは第１の物理的光学素子である。特にこうした実施形態では、選択的に、前述の０次除去開口がミラー上に含まれてもよい。また、対応するホログラフィック再生と０次光とが光路上の異なる平面にフォーカスされるように、ホログラフィックデータに光学パワーが付加されてもよい。別の実施形態では、第１のフーリエ変換レンズは、第１のホログラフィックデータの第１のレンズデータである。すなわち、第１のホログラフィックデータは画像成分とレンズ成分とを備え、レンズ成分は第１のフーリエ変換レンズである。フーリエ変換レンズがＳＬＭ上で計算により与えられる実施形態では、第１のレンズデータはソフトウェア定義されたものであると理解されてよい。
【００９０】
同様にいくつかの実施形態では、第２のフーリエ変換レンズは第２の物理的光学素子である。別の実施形態では、第２のフーリエ変換レンズは、第２のホログラフィックデータの第２のレンズデータであってもよい。すなわち、第２のホログラフィックデータは画像成分とレンズ成分とを備え、レンズ成分は第２のフーリエ変換レンズである。フーリエ変換レンズがＳＬＭ上で計算により与えられる実施形態では、第２のレンズデータはソフトウェア定義されたものであると理解されてよい。
【００９１】
さらなる有利な実施形態では、第１のフーリエ変換レンズは物理的光学素子であり、第２のフーリエ変換レンズは第２のホログラフィックデータのレンズデータである。またはその逆である。
【００９２】
本開示に従って異なるフーリエ経路長を決定するために、方程式２が異なる色／波長に対しても同等に適合され得ることは、当業者には容易に理解できるだろう。いくつかの実施形態では、第１の波長は赤の光であり、第２の波長は緑の光である。すなわち第１の波長は、赤の光に相当する電磁スペクトラム領域（または帯）にある波長または波長領域である。同様に第２および第３の波長は、それぞれ緑および青の光に相当する電磁スペクトラム領域（または帯）にある波長または波長領域である。
【００９３】
従っていくつかの実施形態では、第１の波長は第２の波長より長く、また第１のフーリエ変換レンズから再生平面までの光路は、第２のフーリエ変換レンズから再生平面までの光路より短いことが理解されるだろう。いくつかの実施形態では、フーリエ変換レンズの焦点距離は、相当する光の波長に反比例する。
【００９４】
いくつかの実施形態では、ＳＬＭｓは反射型ＬＣＯＳ  ＳＬＭｓである。別の実施形態では、ＳＬＭｓは透過型であるか、またはＳＬＭｓに基づくＭＥＭｓである。いくつかの実施形態では、ＳＬＭｓは位相変調限定型である（すなわち強度変調型ではない）。いくつかの実施形態では、第１のホログラフィックデータは第１の位相遅延分布に相当し、第２のホログラフィックデータは第２の位相遅延分布に相当する。別の実施形態では、ＳＬＭｓは強度変調型であるか、または強度位相変調型である。すなわちいくつかの実施形態では、第１の複数のピクセルは、第１の空間光変調器によって、選択的には第１の反射型ＬＣＯＳ空間光変調器によって与えられる。また第２の複数のピクセルは、第２の空間光変調器によって、選択的には第２の反射型ＬＣＯＳ空間光変調器によって与えられる。いくつかの実施形態では、各ピクセルは１５μｍより小さい直径を持つ。
【００９５】
いくつかの実施形態では、１つ以上の色チャネルのための０次除去素子が与えられる。０除去素子は空間フィルタであると考えてよい。有利なことに、０次光を除去することにより、ホログラフィック再生の信号対雑音比が向上する。従っていくつかの実施形態では、システムは、第１のフーリエ変換レンズから再生平面までの光路上に、第１の空間フィルタをさらに備え、および／または、記第２のフーリエ変換レンズから再生平面までの光路上に、第２の空間フィルタをさらに備える。第１の空間フィルタは、再生平面に到達する第１の波長の０次回折光を除去するように構成される。第２の空間フィルタは、再生平面に到達する第２の波長の０次回折光を除去するように構成される。
【００９６】
いくつかの実施形態では、第１の空間フィルタ、および／または第２の空間フィルタは、それぞれのダイクロイックミラー上にある。第１の空間フィルタ、および／または第２の空間フィルタは、第１部分と第２部分とを備える。第１部分は、０次回折光を第１の光路上に与える（または導く）ように構成される。第２部分は、より高次の回折光を第２の光路上に与える（または導く）ように構成される。いくつかの実施形態では、第１部分は開口であり、第２部分は反射部分（または反射的部分）である。
【００９７】
いくつかの実施形態では、本ディスプレイシステムは、第１の光源と、第２の光源とをさらに備える。第１の光源は、第１の複数のピクセルを第１の波長の光で照射するように構成される。第２の光源は、第２の複数のピクセルを第２の波長の光で照射するように構成される。いくつかの実施形態では、これらの光源は実質的に単色である。いくつかの実施形態では、これらの光源はレーザのような（空間的な）コヒーレント光源である。
【００９８】
本教示は２色より多い色チャネルにも拡張可能であると理解されてよい。いくつかの実施形態では、カラーホログラフィック再生を生成するために、赤、緑、および青の色チャネルが与えられ、例えば赤、緑、黄、および青といったように、さらなる色チャネルが追加されてもよい。
【００９９】
従っていくつかの実施形態では、本ディスプレイシステムは、第３の複数のピクセルと、第３のフーリエ変換レンズと、をさらに備える。第３の複数のピクセルは、第３のホログラフィック再生に相当する第３のホログラフィックデータを表示し、第３の波長の光を受光するように構成される。第３のフーリエ変換レンズは、第３の波長を持つ空間的変調光を、第３の複数のピクセルから受光し、再生平面に第３のホログラフィック再生を生成するために、受光した光の光学的フーリエ変換を実行するように構成される。第３のホログラフィック再生は、第３の波長の光で形成される。第３のフーリエ変換レンズから再生平面までの光路長は、第２のフーリエ変換レンズから再生平面までの光路長とも、第１のフーリエ変換レンズから再生平面までの光路長とも異なる。
【０１００】
いくつかの実施形態では、第１のホログラフィック再生、第２のホログラフィック再生、および第３のホログラフィック再生は合致する。このようにして高品質のホログラフィック再生が実現される。
【０１０１】
従って、３つの色チャネルを備える実施形態では、第１の光路長、第２の光路長、および第３の光路長は、第１のホログラフィック再生、第２のホログラフィック再生、および第３のホログラフィック再生が同じサイズおよび同じ解像度を持つように構成されることが理解できるだろう。いくつかの実施形態では、第３の波長は青の光である。
【０１０２】
いくつかの実施形態では、ホログラフィック再生の各々は、連続する２Ｄビデオフレームのフレームの１つである。いくつかの実施形態では、再生平面は観察者から離れたところにある。すなわち、再生平面はバーチャル画像である。
【０１０３】
本開示のディスプレイシステムは、ヘッドアップディスプレイおよびヘッドマウントディスプレイ、特にホログラフィック投影ディスプレイを作成するために使用されてよい。本ディスプレイシステムにより、各色の再生領域において完全な解像度を持つフルカラーホログラムが実現される。
【０１０４】
いくつかの実施形態では、本開示のホログフィック投影システムは、改良型のヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）、またはヘッドマウントディスプレイ、または接眼装置を与えるために使用される。いくつかの実施形態では、乗り物内にＨＵＤを与えるために具現化されたホログフィック投影システムを備える乗り物が与えられる。この乗り物は、自動車、トラック、ヴァン、大型トラック、オートバイ、列車、航空機、ボート、船舶などといった自動化された乗り物であってよい。
【０１０５】
前述の方法およびプロセスは、コンピュータ読み取り可能媒体上で実施されてもよい。「コンピュータ読み取り可能媒体」という用語は、データを一時的または永久に蓄積する媒体、例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、バッファメモリ、フラッシュメモリ、およびキャッシュメモリなどを含む。「コンピュータ読み取り可能媒体」という用語はまた、機械による実行命令を蓄積可能な任意の媒体または複数の媒体の組み合わせを含むと理解されてよい。ここで、この命令が１つ以上のプロセッサで実行されると、前述の任意の１つ以上の方法が、全体的または部分的に機械により実行される。
【０１０６】
「コンピュータ読み取り可能媒体」という用語はまた、クラウドベースのストレージシステムを包含する。「コンピュータ読み取り可能媒体」という用語は、例えば固体メモリチップ、光ディスク、磁気ディスク、その他それらの好適な組み合わせといった形態の１つ以上の具体的かつ非一過性のデータ収納場所（すなわちデータボリューム）を含むが、これらに限定されない。いくつかの実施形態例では、実行命令は搬送媒体を用いて通信されてもよい。このような搬送媒体の例は、一時的媒体（例えば、命令を通信する伝送信号）を含む。
【０１０７】
本発明は上記の実施形態に限定されず、添付の請求項の全範囲に及ぶ。
【図１】
0006483851.tif 000004
【図２】
0006483851.tif 000005
【図３】
0006483851.tif 000006
【図４】
0006483851.tif 000007