(57)【要約】  本発明は、特に、デジタル画像データを少なくとも１つのホログラフィック符号化ユニット（ＨＥＵ）へ送信するためのインタフェース及び回路に関するものである。当該ホログラフィック符号化ユニットは、深さ情報を含む画像データから複素ホログラム値を生成するか、ホログラフィック表示装置の少なくとも１つの光変調素子を制御するために、画素値を符号化するかの少なくともいずれかを行う。本発明は、インタフェースが画像データの深さマップと、当該画像データのカラーマップとを送信手段（Ｌ１、Ｌ２）と通信プロトコルとを介して個別に送信することを特徴する。深さマップには、深さ情報が含まれ、カラーマップには画像シーケンス内の走査済み画像のカラー情報が含まれる。
2010501904.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
深さ情報を含む画像データから複素ホログラム値を生成するか、ホログラフィック表示装置の少なくとも１つの光変調手段を制御するための画素値を符号化するかの少なくともいずれかを行う、少なくとも１つのホログラフィック符号化ユニットへデジタル画像データを送信するためのインタフェースであって、
前記画像データの深さマップとカラーマップとを、送信手段を介し、かつ、通信プロトコルを用いることによって個別に送信し、
前記深さマップは前記深さ情報を含み、前記カラーマップは画像シーケンスの画素化済み画像に関するカラー情報を含むことを特徴とするインタフェース。
【請求項２】
標準化された深さマップと標準化されたカラーマップとが送信されることを特徴とする請求項１に記載のインタフェース。
【請求項３】
１つの瞳孔位置に対応する前記深さマップ、又は、何れかの瞳孔に対応する２つの深さマップが、少なくとも１人の観察者に対して選択的に送信されることを特徴とする請求項１に記載のインタフェース。
【請求項４】
１つの瞳孔位置に対応する前記カラーマップ、又は、何れかの瞳孔に対応する２つのカラーマップが、少なくとも１人の観察者に対して選択的に送信されることを特徴とする請求項１又は３に記載のインタフェース。
【請求項５】
前記Ｚバッファから得られる前記深さマップと、グラフィックカードのフレームバッファから、又はグラフィックシステムの他の専用メモリセクションから得られる前記カラーマップとを送信することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のインタフェース。
【請求項６】
有限距離に位置付けられ、かつ、セクション平面に対して平行に位置付けられた観察者平面に対して、個々の断層シーンセクションの個々のオブジェクトデータセットから、波動場の個別の２次元分布の形で回折画像が計算され、すべてのセクションの前記波動場が少なくとも１つの共通の可視領域に対して計算されるステップと、
すべてのセクション層の前記計算された分布が、前記観察者平面に関して参照されるデータセットの前記可視領域に対して波動場集合体を定義するために追加されるステップと、
前記シーンの共通のコンピュータ生成ホログラムのためのホログラムデータセットを生成するために、有限距離に位置付けられ、かつ、前記参照面に対して平行に位置付けられたホログラム平面であって、前記光変調手段が存在する該ホログラム平面に前記参照データセットが変換されるステップとが、
前記深さマップによって表されるシーンを用いて、コンピュータによる支援の下で前記符号化ユニットにより実行されることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のインタフェース。
【請求項７】
ホログラム全体としてオブジェクトポイントに分割されたシーンが符号化される少なくとも１つの光変調手段を備えるホログラフィック表示装置のホログラフィック符号化ユニットへ前記デジタル画像データを送信するとともに、ビデオホログラムの再構成の周期間隔の範囲内に存在する可視領域から得られる再構成として前記シーンが見えるようにする請求項１乃至５の何れか１項に記載のインタフェースであって、
再構成される対象シーンの個々のオブジェクトポイントとともに可視領域がサブホログラムを定義し、
前記ホログラム全体は、サブホログラムの重ね合わせによって形成され、
前記シーン全体の再構成に対する前記サブホログラムの寄与は、前記深さマップの各オブジェクトポイントに対して、少なくとも１つのルックアップテーブルから前記符号化ユニットによって取り出されることを特徴とするインタフェース。
【請求項８】
前記送信される深さマップによって表される前記シーンのビューは、観察者の前記位置及び視方向によって定義され、
個々のオブジェクトポイントに対して前記サブホログラムの位置を発見するステップ（１）と、
前記対応するサブホログラムの寄与を少なくとも１つのルックアップテーブルから取り出すステップ（２）と、
前記シーン全体の再構成のためにホログラム全体を形成するように、前記サブホログラムが重ね合わされるすべてのオブジェクトポイントに対して、２つの前記ステップを繰り返し行うステップ（３）と
をコンピュータによる支援の下で前記符号化ユニットによって前記深さマップの個々のオブジェクトポイントに対して実行することを特徴とする請求項７に記載のインタフェース。
【請求項９】
単数又は複数のグラフィックシステムの接続を経由して前記深さマップと前記カラーマップとを送信することを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載のインタフェース。
【請求項１０】
単数又は複数のデータサーバから前記深さマップと前記カラーマップとを送信することを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載のインタフェース。
【請求項１１】
通信プロトコルがインターネット、イーサネット（登録商標）、ＷＬＡＮ、ＩＥＥＥ８０２．１１、又はＤＶＩを含むことを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載のインタフェース。
【請求項１２】
ホログラフィック符号化ユニット用のインタフェースであり、前記デジタル画像データを送信するためのインタフェースであって、深さ情報とともに前記画像データから複素ホログラム値を生成するか、少なくとも１つのホログラフィック表示装置の光変調手段を制御するために画素値を符号化するかの少なくともいずれかを行うとともに、前記ホログラフィック表示装置は、オブジェクトポイントに分割されたシーンがホログラム全体として符号化される少なくとも１つの光変調手段を備え、前記シーンは、前記ビデオホログラムの前記再構成の１つの周期間隔の範囲内に存在する可視領域から再構成されたものとして目に見えるようになるとともに、前記再構成されたシーンの個々のオブジェクトポイントとともに前記可視領域はサブホログラムを定義し、前記シーンは前記深さマップによって表され、かつ、前記ホログラム全体はサブホログラムの重ね合わせによって形成されることを特徴とする請求項１乃至１１の何れか１項に記載のインタフェース。
【請求項１３】
スクリーン手段を備えたホログラフィック表示装置用のインタフェースであって、前記スクリーン手段は、前記シーンの前記ホログラムが符号化される前記光変調手段自体であるか、又は、前記光変調手段において符号化されたシーンのホログラム若しくは波面が投影される光学素子であるかのいずれかであることを特徴とする請求項１２に記載のインタフェース。
【請求項１４】
前記ホログラフィック表示装置の前記光学素子は、レンズ又はミラーであることを特徴とする請求項１３に記載のインタフェース。
【請求項１５】
深さ情報を含む画像データから複素ホログラム値を生成するか、ホログラフィック表示装置の少なくとも１つの光変調素子を制御するために画素値を符号化するかの少なくともいずれかを行う少なくとも１つのホログラフィック符号化ユニット（ＨＥＵ）へデジタル画像データを送信するためのインタフェースであって、
前記画像データの前記深さ情報を含み深さマップと、画像シーケンスの画素化済み画像に関するカラー情報を含むカラーマップとを送信手段を介して、かつ、通信プロトコルを用いることによって個別に送信することを特徴とするインタフェース。
【請求項１６】
標準化された深さマップと標準化されたカラーマップとが送信されることを特徴とする請求項１５に記載のインタフェース。
【請求項１７】
１つの瞳孔位置に対応する前記深さマップ、又は、何れかの瞳孔に対応する２つの深さマップが、少なくとも１人の観察者に対して選択的に送信されることを特徴とする請求項１５に記載のインタフェース。
【請求項１８】
１つの瞳孔位置に対応する前記カラーマップ、又は、何れかの瞳孔に対応する２つのカラーマップが、少なくとも１人の観察者に対して選択的に送信されることを特徴とする請求項１５又は１７に記載のインタフェース。
【請求項１９】
Ｚバッファから得られる前記深さマップと、グラフィックカードのフレームバッファから、又はグラフィックシステムの他の専用メモリセクションから得られる前記カラーマップとを送信することを特徴とする請求項１５乃至１８の何れか１項に記載のインタフェース。
【請求項２０】
有限距離に位置付けられ、かつ、セクション平面に対して平行に位置付けられた観察者平面に対して、個々の断層シーンセクションの個々のオブジェクトデータセットから、波動場の個別の２次元分布の形で回折画像が計算され、すべてのセクションの前記波動場が少なくとも１つの共通の可視領域に対して計算されるステップと、
すべてのセクション層の前記計算された分布が、前記観察者平面に対して参照されるデータセットの前記可視領域に対して波動場集合体を定義するために追加されるステップと、
前記シーンの共通のコンピュータ生成ホログラムのためのホログラムデータセットを生成するために、有限距離に位置付けられ、かつ、前記参照面に対して平行に位置付けられたホログラム平面であって、前記光変調手段が存在する該ホログラム平面に前記参照データセットが変換されるステップとが、
前記深さマップによって表されるシーンを用いて、コンピュータによる支援の下で前記符号化ユニットにより実行されることを特徴とする請求項１５乃至１９の何れか１項に記載のインタフェース。
【請求項２１】
ホログラム全体としてオブジェクトポイントに分割されたシーンが符号化される少なくとも１つの光変調手段を備えるホログラフィック表示装置のホログラフィック符号化ユニットへ前記デジタル画像データを送信するとともに、ビデオホログラムの再構成の周期間隔の範囲内に存在する可視領域から得られる再構成として前記シーンが見えるようにする請求項１５乃至１９の何れか１項に記載のインタフェースであって、
再構成される対象シーンの個々のオブジェクトポイントとともに可視領域がサブホログラムを定義し、
前記ホログラム全体は、サブホログラムの重ね合わせによって形成され、
前記シーン全体の再構成に対する前記サブホログラムの寄与は、前記深さマップの各オブジェクトポイントに対して、少なくとも１つのルックアップテーブルから前記符号化ユニットによって取り出されることを特徴とするインタフェース。
【請求項２２】
前記送信される深さマップによって表される前記シーンのビューは、観察者の前記位置及び視方向によって定義され、
個々のオブジェクトポイントに対して前記サブホログラムの位置を発見するステップ（１）と、
前記対応するサブホログラムの寄与を少なくとも１つのルックアップテーブルから取り出すステップ（２）と、
前記シーン全体の再構成のためにホログラム全体を形成するように、前記サブホログラムが重ね合わされるすべてのオブジェクトポイントに対して、２つの前記ステップを繰り返し行うテップ（３）と
をコンピュータによる支援の下で前記符号化ユニットによって前記深さマップの個々のオブジェクトポイントに対して実行することを特徴とする請求項２１に記載のインタフェース。
【請求項２３】
単数又は複数のグラフィックシステムの接続を経由して前記深さマップとカラーマップとを送信することを特徴とする請求項１５乃至２２の何れか１項に記載のインタフェース。
【請求項２４】
単数又は複数のデータサーバから前記深さマップとカラーマップとを送信することを特徴とする請求項１５乃至２３の何れか１項に記載のインタフェース。
【請求項２５】
通信プロトコルがインターネット、イーサネット（登録商標）、ＷＬＡＮ、ＩＥＥＥ８０２．１１、又はＤＶＩを含むことを特徴とする請求項１５乃至２４の何れか１項に記載のインタフェース。
【請求項２６】
ホログラフィック符号化ユニット用のインタフェースであり、前記デジタル画像データを送信するための前記インタフェースであって、
前記ホログラフィック表示装置は、深さ情報とともに前記画像データから複素ホログラム値を生成するか、少なくとも１つのホログラフィック表示装置の光変調手段を制御するために画素値を符号化するかの少なくともいずれかを行うとともに、オブジェクトポイントに分割されたシーンがホログラム全体として符号化される少なくとも１つの光変調手段を備え、
前記シーンは、前記ビデオホログラムの前記再構成の１つの周期間隔の範囲内に存在する可視領域から再構成されたものとして目に見えるようになるとともに、前記再構成されたシーンの個々のオブジェクトポイントとともに前記可視領域はサブホログラムを定義し、前記シーンは前記深さマップによって表され、かつ、前記ホログラム全体はサブホログラムの重ね合わせによって形成されることを特徴とする請求項１５乃至２５に何れか１項に記載のインタフェース。
【請求項２７】
スクリーン手段を備えたホログラフィック表示装置用のインタフェースであって、
前記スクリーン手段は、前記シーンの前記ホログラムが符号化される前記光変調手段自体であるか、又は、前記光変調手段において符号化されたシーンのホログラム若しくは波面が投影される光学素子であるかの何れかであることを特徴とする請求項２６に記載のインタフェース。
【請求項２８】
前記ホログラフィック表示装置の前記光学素子はレンズ又はミラーであることを特徴とする請求項２７に記載のインタフェース。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタル画像データが、ホログラフィック符号化ユニットへ、又は、当該ホログラフィック符号化ユニットを備えたホログラフィック表示装置へ送信されるためのインタフェース及び回路に関するものである。この画像データはビデオシーケンスから生成される。その後、符号化ユニットは、複素ホログラム値を生成するか、上記送信データに基づいてホログラフィック表示装置に関連する画素値を符号化するかの少なくとも何れかを行う。符号化ユニットとは例えば計算専用ユニットを示す。
【背景技術】
【０００２】
従来方式の２次元モニタでは、描画された画像データがインタフェースを経由してモニタへ送信され、画像はそれぞれの画素値で表される。従来の２次元モニタとは対照的に、ホログラフィック表示装置は、光波面の形で観察者の目の正面にある空間に干渉を起こすことができる変調光が伝播することを特徴とし、当該変調光は上記ホログラフィック表示装置の振幅値及び位相値に関して制御可能である。この変調光の伝播によって光波面は３次元シーンの再構成を行う。ビデオホログラムのホログラム値によって光変調手段の制御を行うことにより、放射される波動場が生じ、それに応じて、この波動場の個々のピクセルが変調されて、空間内に干渉を形成することにより所望の３次元シーンの再構成が行われる。
【０００３】
本発明に関連して好適に用いられるホログラフィック表示装置は実質的に以下の原理に基づくものである：オブジェクトポイントに分割されたシーンが少なくとも１つの光変調手段においてホログラム全体として符号化される。このシーンは、ビデオホログラムの再構成の１つの周期間隔の範囲内に存在する可視領域から再構成されたものとして目に見えるものとなる。シーンの個々のオブジェクトポイントに対してサブホログラムが定義されて、再構成が行われる。サブホログラムの重ね合わせによってホログラム全体が形成される。一般に、上記原理は、主として、オブジェクトによって単数又は複数の可視領域の中へ放射される波面の再構成を行うための原理である。
【０００４】
詳細には、個々のオブジェクトポイントの再構成が、光変調手段で符号化されたサブセットのホログラム全体としてサブホログラムを単に必要とするという原理にこのような装置は基づくものである。ホログラフィック表示装置は少なくとも１つのスクリーン手段を備える。スクリーン手段とは、シーンのホログラムの符号化が行われる光変調器自体か、光変調器において符号化されたシーンのホログラム又は波面が投影されるレンズやミラーのような光学素子かの何れかである。
【０００５】
可視領域においてシーンの再構成を行うためのスクリーン手段の定義及び対応する原理については、本願出願人により出願された別の公報に記載がある。特許文献１及び特許文献２ではスクリーン手段は光変調器自体である。特許文献３の「シーンのホログラフィック再構成を行うための投影装置及び方法」では、スクリーン手段は光学素子であり、光変調器において符号化されるホログラムがこの光学素子上へ投影される。特許文献４の「シーンのホログラフィック再構成用投影装置」では、スクリーン手段は光学素子であり、光変調器において符号化されたシーンの波面がこの光学素子上へ投影される。
【０００６】
「可視領域」とは閉ざされた領域であり、この領域を通して、観察者は再構成されたシーン全体を観ることができる。可視領域の範囲内で波動場は干渉を引き起こして波面を形成し、再構成されたシーンが観察者の目に見えるようにする。可視領域は観察者の両眼に接して又は両眼の近くに配置される。可視領域は、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向に動かすことが可能であり、公知の位置検出システム及びトラッキングシステムの助けによって実際の観察者の位置まで追跡される。片方の目に対して１つの可視領域からなる、個々の観察者用の２つの可視領域を用いることが可能となる。一般に、可視領域についての別の実施形態も可能である。ビデオホログラムを符号化して、個々のオブジェクト又はシーン全体が観察者の目には外見上光変調器の後ろに存在して見えるようにすることもさらに可能である。
【０００７】
本願出願人により出願された特許文献５には、ビデオホログラムの計算方法についての記載がある。この方法には、シーンをスライスして、光変調器の平面に対して平行となるセクション平面に変えるステップが一般に含まれ、上記セクション平面のすべてを可視領域に変換し、これらセクション平面を可視領域において加算する。その後、この加算結果は元のホログラム平面に変換され、このホログラム平面にも光変調器が配置され、これによってビデオホログラムの複素ホログラム値が計算される。
【０００８】
本願出願人により出願された特許文献６には、ビデオホログラムをリアルタイムで生成する方法についての記載がある。この方法は、光変調器で符号化された単一のオブジェクトポイントの再構成がサブセットのホログラム全体としてサブホログラムを単に必要とするという原理を用いるものである。この方法は、個々のオブジェクトポイントに対して、少なくとも１つのルックアップテーブルからサブホログラムの寄与を取り出すことができること、並びに、上記サブホログラムを重ね合わして、ホログラム全体を形成するためにシーン全体を再構成できるようにすることを特徴とする。
【０００９】
多くのさらに別の方法及び装置がホログラフの分野で知られているが、これらの方法及び装置は上述の原理による方法及び装置とは異なるものである。例えば、特許文献７には合成ホログラムを生成する方法についての記載がある。さらに、特許文献８にはホログラフィックプロジェクタについての記載がある。
【００１０】
特許文献９には、３次元画像を復元するためのコンピュータ支援方法及び装置についての記載があり、データ送信用インタフェースについて記述されている。３次元画像は多くの２次元セクション画像にスライスされる。これらの２次元セクション画像データはカラー情報とともに表示装置へ送信され、この表示装置は２次元画像を順次表示して、観察者は見た目には３次元シーンを観ているように感じることになる。「復元」という用語は上記の意味で解釈することが望ましい。欠点として、上記２次元データには、観察者の目には見えない画像部分も含まれるという点が挙げられる。この結果、必要以上に多くのデータが送信されることになる。視認性に関してビューの最適化を行うと、データ量が非常に大きくなるか、必要以上に大きくなる。
【００１１】
特許文献１０にはホログラフィック３Ｄテレビについての記載がある。３次元テレビシステムは、３Ｄモーションシーンをキャプチャし、３Ｄグラフィック方式に基づいてこの３Ｄモーションシーンを変換し、これらのデータを送信し、最終的に、効果的なアルゴリズムを用いてこれらのデータをホログラフィック信号に変換して、ホログラフィック表示を生成することを目的とするものである。上記送信データにはワイヤメッシュモデルへの３Ｄシーンの変換が含まれる。この場合の欠点として、必要以上の大きなデータ量が送信されるという点が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】国際公開第２００４／１０４４６５９号パンフレット
【特許文献２】国際公開第２００６／０２７２２８号パンフレット
【特許文献３】国際公開第２００６／１１９７６０号パンフレット
【特許文献４】独国特許発明第１０，２００６，００４，３００号明細書
【特許文献５】国際公開第２００６／０６６９０６号パンフレット
【特許文献６】独国特許発明第１０，２００６，０４２，３２４号明細書
【特許文献７】米国特許第４１０９９９６Ａ号明細書
【特許文献８】米国特許第２００５／０２８６１０１Ａ１号明細書
【特許文献９】米国特許第６６２１６０５Ｂ１号明細書
【特許文献１０】米国特許第２００６／０１８７２９７Ａ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
符号化ユニットへの送信データ量を最小化することが本発明の目的である。特に、送信データのビデオシーケンスを表示する場合、送信データ量は最少であることが望ましい。本発明のさらなる目的は、観察者が存在する位置に関して適合されるようにデータの送信を行うことであり、この場合も、データ量が最少であることが望ましい。符号化ユニットが複素ホログラム値を生成できるようにするか、ホログラフィック表示装置用として画素値を最少の計算負荷で符号化できるようにするかの少なくともいずれかが可能となるようにこれらのデータを構造化することが望ましい。したがって、信号生成とホログラフィック表示間の遅延が短かくなることも望ましい。
【００１４】
本発明の一般的着想は、ホログラフィック符号化ユニットに必要なインタフェース及び回路を定義して、複素ホログラム値を生成するか、ホログラフィック表示装置用の画素値を符号化するかの少なくともいずれかが可能となるようにするというものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明によれば、インタフェースは、送信手段を介して、かつ、通信プロトコルを用いて、深さ情報を表す深さマップを送信するとともに、この深さマップとは別個に画素化済み画像データのカラー情報を表すカラーマップを送信する。上記回路も同じ着想に基づくものである。個別の送信が複数の送信手段で空間的に分離されて実行される。同じ送信手段を用いて、時分割多元方式によって個別に送信を実行することも可能である。いずれの場合にも、異なる通信プロトコルを用いることも可能である。
【００１６】
深さマップには画素化済み画像の深さ情報が含まれている。同様に、カラーマップには画素化済み画像にも関係するカラー情報が含まれている。この場合の画像は、例えば単一画像のビデオシーケンスである。データは、例えばグラフィックカードのメモリから取り出されるが、さらに詳しく言えば、いわゆるフレームバッファから得られるカラーマップと、グラフィックカードのＺバッファから得られる深さマップとがある。上記とは別に、これらのデータは専用のメモリデバイスやバスシステムから取り出されるか、あるいは、さらに別のシステムから取り出される。これらのシステムのハードウェア及びソフトウェアによってこれらデータへのアクセスが可能になる。
【００１７】
深さ情報とカラー情報とを送信する際に種々の原理が採用される。これらの原理を以下で簡単に要約する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第３の実施形態に係るグラフィックカードと、符号化ユニットが実装されている専用の計算用ユニットとの間の回路を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の第１の実施形態では、標準化された深さマップ及び標準化されたカラーマップが送信される。これらのマップは、例えば、特に定義されたビュー又は定義された観察者の位置から結果として生じるものである。このような特別のビューは、例えば観察者の位置が表示画面の正面において所定の距離で中心に位置するように定義される。観察者の位置は一般にユーザの瞳孔位置により定義される。
【００２０】
好適な実施形態では、観察者の瞳孔位置に対応する深さマップが個々の観察者ごとに送信される。これは、観察者１人に対して２つの深さマップ（片方の眼に対して１つの深さマップ）が送信されることを意味する。上記とは別に、特に、上記１つの深さマップから第２のビューを導き出すことができる場合には、片方の眼の瞳孔位置に対応する深さマップを単に送信するようにしてもよい。
【００２１】
これらの実施形態はカラーマップにも同様に適用される。カラーマップに関する好適な実施形態では、観察者の瞳孔位置に対応するカラーマップが個々の観察者に対して送信される。したがって、観察者１人に対して２つのカラーマップが送信されることになる。１つの瞳孔位置に対応するカラーマップを単に送信するとともに、第２の瞳孔用として当該カラーマップを適宜用いることも可能である。なぜなら、ホログラム値を生成する際に通常生じるカラーバイアスを無視してもよいからである。結果として生じるカラーバイアスを無視できる場合にせよ、受け入れる場合にせよ、別の観察者に対してカラーマップを用いることもさらに可能となる。
【００２２】
データソースの好適なバージョン、データ受信装置、送信手段及び通信プロトコルを以下に例示する。インタフェースのデータソースは、例えば、グラフィックカードのメモリ、又は、ＰＣ、ワークステーション、ＣＤプレーヤあるいはＤＶＤプレーヤのグラフィックシステムの単数又は複数の接続部を有する。単数又は複数のデータサーバによってデータの提供を行うことが望ましく、さらに、複数のパラレルな送信手段を経由して送信を行うことが望ましい。別の好適なデータソースが、ＰＣＩエクスプレス（「周辺機器コンポーネント相互接続エクスプレス」）バスによって提供され、このバスによって、グラフィックシステムのメモリセクションとの接続が提供されるとともに、深さマップとカラーマップとが読み込まれる。メモリセクションへのアクセスが許可されるとともに、深さマップとカラーマップとが読み込まれるさらなるバスシステム、及び、将来のバスシステムによって可能なデータソースが形成される。
【００２３】
通信プロトコルには、例えば、ケーブル、衛星、インターネット、ＷＬＡＮ、イーサネット（登録商標）、ＩＥＥＥ８０２．１１、デジタルビジュアルインタフェース（ＤＶＩ）又は今日利用可能なあるいは将来利用可能になる別の好適なプロトコルが含まれる。これらのプロトコルは通常工業規格又は対応する勧告に準拠する。例えば、デジタルビジュアルインタフェース（ＤＶＩ）はデジタル表示作業グループ（ＤＷＧ）の規格に基づくものである。
【００２４】
特に、本発明に係るインタフェースの特に好適な実施形態によれば、上述のようにデータソースは２つのＤＶＩ出力を含み、それによって深さマップとカラーマップとが同時に、但し、個別に送信できるようになる。
【００２５】
外部ホログラフィック符号化ユニット又は当該符号化ユニットを備えたホログラフィック表示装置は、特にデータ受信装置として好適に提供される。以下の各実施形態についての説明において特に好適な符号化ユニットの概略を示す。上記符号化ユニットは、例えばＣＰＵ、ＧＰＵ又は特に設計用プロセッサも備えるものとなる。符号化ユニットにより用いられる方法は、深さマップにより表されるシーンが符号化ユニットの必要な計算負荷を低減することを例示する。最少のデータ量しか含まれてはいないものの、必要なすべての情報が、深さマップ及びカラーマップを備えた符号化ユニットへ提供される。ビュー（視野）、視認性等については深さマップによりすでに定義されているため、符号化ユニットによってこれらの処理を決定する必要はない。
【００２６】
本発明の特徴を有するインタフェース及び回路によって、ビデオホログラムを生成できる生成ソースの画像データを容易にかつ経済的に送信することが可能となる。これによって、符号化ユニット用の計算負荷は最小化されることになる。本発明によって、さらに、デジタルビデオホログラフの分野におけるシステムのローカルネットワーク化が地球的規模で可能となる。
【００２７】
１人の観察者を対象とする第１の好適な実施形態について以下詳細に説明する。当該観察者の場合、例えば、観察者の瞳孔位置に対応する深さマップがインタフェースから符号化ユニットへ送信される。これは２つの深さマップが送信されることを意味する。同じことがカラーマップについても当てはまる。当該観察者の瞳孔位置に対応するカラーマップが観察者に対して送信される。このことは２つのカラーマップが送信されることを意味する。上述のデータはデータサーバから取り出され、ＤＶＩプロトコルを用いて符号化ユニットへ送信される。深さ情報及びカラー情報は個々の１つのＤＶＩケーブルを経由して個別に送信される。しかし、本実施形態では同じ通信プロトコルが用いられる。
【００２８】
データ受信装置を表す符号化ユニットは、独国特許発明第１０,２００６,０４２３２４号明細書に記載のように、ホログラフィック表示装置用のビデオホログラムを生成する方法に基づくユニットである。表示装置は、ホログラム全体としてオブジェクトポイントに分割されたシーンが符号化される少なくとも１つの光変調手段を備えるとともに、ビデオホログラムの再構成の１つの周期間隔の範囲内に存在する可視領域から得られる再構成としてシーンが見えることになる。ここで、再構成された対象シーンの個々のオブジェクトポイントとともに可視領域はサブホログラムを定義する。ホログラム全体は、サブホログラムの重ね合わせにより形成され、さらに、シーン全体の再構成に対するサブホログラムの寄与を深さマップの個々のオブジェクトポイント用の少なくとも１つのルックアップテーブルから符号化ユニットにより取り出すことが可能である。上記方法に例示するように、本発明に係るインタフェースを経由して送信される深さマップから、オブジェクトポイントの深さ情報が直接読み出されるという理由によって、符号化ユニットの計算負荷が低減されることになる。この情報とともに、対応するサブホログラムの上記寄与を少なくとも１つのルックアップテーブルから取り出すことが可能となる。これによってホログラム全体をリアルタイムで生成することが可能となる。
【００２９】
第２の好適な実施形態について以下詳述するが、この好適な実施形態もまた単独の観察者が物事をシンプルにするためのものである。当該観察者の場合も上述の例の場合と同様に、ユーザの瞳孔位置に対応する深さマップはインタフェースから符号化ユニットへ送信される。このことは、２つの深さマップが送信されることを意味する。但し、１つの瞳孔位置に対応するカラーマップのみが送信される。データはグラフィックカードのメモリから取り出される。さらに詳細には、カラーマップはフレームバッファから取り出され、深さマップはグラフィックカードのＺバッファから取り出される。深さマップとカラーマップとはイーサネット（登録商標）を介して個別に送信される。第１の瞳孔の深さ情報から第２の瞳孔のホログラム値を決定する符号化ユニットを用いる場合、第２の深さマップの送信を省くことも可能である。国際公開第２００６／０６６９０６号パンフレットに記載のようなビデオホログラムの生成方法に基づくもう１つ別の特に好適な符号化ユニットがデータ受信装置として提供される。このような符号化ユニットは、コンピュータによる支援の下で、深さマップにより表されるシーンに対して以下のステップを実行することになる：
−  有限距離に位置付けられ、かつ、参照面に対して平行に位置付けられる観察者平面に対する波動場の個別の２次元分布の形で、回折画像が個々のトモグラフィック（断層）シーンセクションの個々のオブジェクトデータセットから計算される。ここで、少なくとも１つの共通の可視領域に対してすべてのセクションの波動場が計算される。
【００３０】
−  観察者平面に関して参照されるデータセットの形で波動場集合体を可視領域に対して定義するためにすべてのセクション層の計算済みの分布が追加される。
【００３１】
−  シーン共通のコンピュータ生成ホログラムのためのホログラムデータセットを生成するために、有限距離に位置付けられ、かつ、参照面に対して平行に位置付けられるホログラム平面に参照データセットが変換される。その場合、光変調手段はホログラム平面に存在する。
【００３２】
「変換」という用語は、同一変換又は近似変換である何らかの数学的手法又は計算手法を含むような用語として解釈することが望ましい。数学的意味での変換とは物理的処理の単なる近似値であり、マクスウェル波動方程式によってさらに正確に記述されるものである。フレネル変換のような変換又はフーリエ変換として知られる特別の変換群によって二次近似が記述される。変換は通常代数方程式及び非微分方程式によって表され、したがって、変換は公知の計算手段を用いて効率的にかつ高性能に処理することが可能となる。さらに、これらの変換は光学系を用いて正確にモデル化することが可能である。
【００３３】
言うまでもなく、上述の実施形態はオプションとして複数の観察者用として組み合わせることができる。この組み合わせは特に、深さマップとカラーマップとの送信に適用される。すなわち、１つ又は２つの深さマップ、及び、１つ又は２つのカラーマップを選択的に観察者に対して送信するかどうかに適用される。
【００３４】
図１には、グラフィックカードと、符号化ユニットが実装されている専用の計算用ユニットとの間の回路の第３の実施形態を示す。符号化ユニット（ＨＥＵ）は例えば上述の方法のうちの１つの方法を実行する。符号化ユニット（ＨＥＵ）用計算ユニットはグラフィックプロセッサ（ＧＰＵ）である。このプロセッサは、グラフィックカードのグラフィックシステム内に組み込むことができ、或いは、空間的に分離することができる。これらは個別に図示されているが、これは説明を容易にするためである。データソースは、グラフィックパイプライン（３Ｄ−ＲＧＰ）のフレームバッファ（ＦＢ）及び３ＤレンダリングのＺバッファ（ＺＢ）によって表される。カラーマップはフレームバッファ（ＦＢ）から読み出され、深さマップはＺバッファ（ＺＢ）から読み出される。フレームバッファ及びＺバッファは、典型的には個別のメモリであり、共通メモリが用いられる場合、規定によってフレームバッファとＺバッファとの識別が行われる。レーン（Ｌ１、Ｌ２、．．．）、すなわち、深さマップ用の少なくとも１つのレーン（Ｌ１）と、カラーマップ用の少なくとも１つのレーン（Ｌ２）とが、データソースとデータ受信装置間のデータリンクとして実装されているが、これは、本発明に係る深さマップとカラーマップとを個別に送信することを目的するものである。１つのデータリンクのみが設けられている場合、深さマップとカラーマップとは時分割多元方式によって送信される。
【図１】
2010501904.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成20年7月3日(2008.7.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの符号化ユニットとのインタフェースであって、
ホログラフィック表示装置の少なくとも１つの光変調手段を制御するための複素ホログラム値及び画素値の少なくとも一方を、深さ情報を有する画像データから生成するホログラフィック符号化ユニットに対して、深さ情報とともにデジタル画像データを送信し、
前記ホログラフィック符号化ユニットに対して、送信手段及び通信プロトコルを用いて前記画像データの深さマップ及びカラーマップを個別に送信し、
前記深さマップは前記深さ情報を含み、前記カラーマップは画像シーケンスの画素化済み画像に関するカラー情報を含み、前記インタフェースは、さらに、前記深さマップがＺバッファから読み取られ、前記カラーマップがグラフィックカードのフレームバッファから又はグラフィックシステムの他の専用メモリ領域から読み取られるように構成され、
前記ホログラフィック符号化ユニットは、前記深さマップ及び前記カラーマップに基づき、オブジェクトポイントに分割されたシーンを表すホログラム全体を再構成するために前記ホログラフィック表示装置の制御に用いられる前記複素ホログラム値を、ビデオホログラムの前記再構成の１周期間隔の範囲内に存在する可視領域から見えるように生成し、
前記可視領域が前記深さマップによって表される前記シーンの再構成されるべき各オブジェクトポイントとともにサブホログラムを定義し、前記ホログラム全体が前記サブホログラムを重ね合わせることによって形成されることを特徴とするインタフェース。
【請求項２】
前記深さマップは標準化された深さマップであり、前記カラーマップは標準化されたカラーマップであることを特徴とする請求項１に記載のインタフェース。
【請求項３】
１つの瞳孔位置に対応する前記深さマップ、又は、何れかの瞳孔に対応する２つの深さマップが、少なくとも１人の観察者に対して選択的に送信されることを特徴とする請求項１に記載のインタフェース。
【請求項４】
１つの瞳孔位置に対応する前記カラーマップ、又は、何れかの瞳孔に対応する２つのカラーマップが、少なくとも１人の観察者に対して選択的に送信されることを特徴とする請求項１又は３に記載のインタフェース。
【請求項５】
ａ）有限距離に位置付けられ、かつ、セクション平面に対して平行に位置付けられた観察者平面に対して、個々の断層シーンセクションの個々のオブジェクトデータセットから、波動場の個別の２次元分布の形で回折画像が計算され、すべてのセクションの前記波動場が少なくとも１つの共通の可視領域に対して計算されるステップと、
ｂ）すべてのセクション層の前記計算された分布が、前記観察者平面に関して参照されるデータセットの前記可視領域に対して波動場集合体を定義するために追加されるステップと、
ｃ）前記シーンの共通のコンピュータ生成ホログラムのためのホログラムデータセットを生成するために、有限距離に位置付けられ、かつ、前記参照面に対して平行に位置付けられたホログラム平面であって、前記光変調手段が存在する該ホログラム平面に前記参照データセットが変換されるステップとが、
前記深さマップによって表されるシーンを用いて、コンピュータによる支援の下で前記符号化ユニットにより実行されることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のインタフェース。
【請求項６】
前記シーン全体の再構成に対する前記サブホログラムの寄与は、前記深さマップの各オブジェクトポイントに対して、少なくとも１つのルックアップテーブルから前記符号化ユニットによって取り出されることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のインタフェース。
【請求項７】
観察者の前記位置及び視方向は、前記送信される深さマップによって表される前記シーンのビューを定義し、
ｄ）各オブジェクトポイントに対して前記サブホログラムの位置を発見するステップと、
ｅ）前記対応するサブホログラムの寄与を少なくとも１つのルックアップテーブルから取り出すステップと、
ｆ）前記シーン全体の再構成のためにホログラム全体を形成するように、前記サブホログラムが重ね合わされるすべてのオブジェクトポイントに対して、２つの前記ステップｄ）、ｅ）を繰り返し行うステップと
をコンピュータによる支援の下で前記符号化ユニットによって前記深さマップの個々のオブジェクトポイントに対して実行することを特徴とする請求項６に記載のインタフェース。
【請求項８】
単数又は複数のグラフィックシステムのポートを経由して前記深さマップと前記カラーマップとを送信することを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載のインタフェース。
【請求項９】
単数又は複数のデータサーバから前記深さマップと前記カラーマップとを送信することを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載のインタフェース。
【請求項１０】
通信プロトコルがインターネット、イーサネット（登録商標）、ＷＬＡＮ、ＩＥＥＥ８０２．１１、又はＤＶＩを含むことを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載のインタフェース。
【請求項１１】
前記ホログラフィック表示装置は、スクリーン手段を備え、
前記スクリーン手段は、前記シーンの前記ホログラムが符号化される前記光変調手段自体であるか、又は、前記光変調手段において符号化されたシーンのホログラム若しくは波面が投影される光学素子であるかの何れかであることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載のインタフェース。
【請求項１２】
前記ホログラフィック表示装置の前記光学素子は、レンズ又はミラーであることを特徴とする請求項１１に記載のインタフェース。
【手続補正書】
【提出日】平成21年4月28日(2009.4.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの符号化ユニットとのインタフェースであって、
ホログラフィック表示装置の少なくとも１つの光変調手段を制御するための複素ホログラム値及び画素値の少なくとも一方を、深さ情報を有する画像データから生成するホログラフィック符号化ユニットに対して、深さ情報とともにデジタル画像データを送信し、
前記ホログラフィック符号化ユニットに対して、送信手段及び通信プロトコルを用いて前記画像データの深さマップ及びカラーマップを個別に送信し、
前記深さマップは前記深さ情報を含み、前記カラーマップは画像シーケンスの画素化済み画像に関するカラー情報を含み、前記インタフェースは、さらに、前記深さマップがＺバッファから読み取られ、前記カラーマップがグラフィックカードのフレームバッファから又はグラフィックシステムの他の専用メモリ領域から読み取られるように構成され、
前記ホログラフィック符号化ユニットは、前記深さマップ及び前記カラーマップに基づき、オブジェクトポイントに分割されたシーンを表すホログラム全体を再構成するために前記ホログラフィック表示装置の制御に用いられる前記複素ホログラム値を、ビデオホログラムの前記再構成の１周期間隔の範囲内に存在する可視領域から見えるように生成し、
前記可視領域が前記深さマップによって表される前記シーンの再構成されるべき各オブジェクトポイントとともにサブホログラムを定義し、前記ホログラム全体が前記サブホログラムを重ね合わせることによって形成されることを特徴とするインタフェース。
【請求項２】
前記深さマップは標準化された深さマップであり、前記カラーマップは標準化されたカラーマップであることを特徴とする請求項１に記載のインタフェース。
【請求項３】
１つの瞳孔位置に対応する前記深さマップ、又は、何れかの瞳孔に対応する２つの深さマップが、少なくとも１人の観察者に対して選択的に送信されることを特徴とする請求項１に記載のインタフェース。
【請求項４】
１つの瞳孔位置に対応する前記カラーマップ、又は、何れかの瞳孔に対応する２つのカラーマップが、少なくとも１人の観察者に対して選択的に送信されることを特徴とする請求項１又は３に記載のインタフェース。
【請求項５】
ａ）有限距離に位置付けられ、かつ、セクション平面に対して平行に位置付けられた観察者平面に対して、個々の断層シーンセクションの個々のオブジェクトデータセットから、波動場の個別の２次元分布の形で回折画像が計算され、すべてのセクションの前記波動場が少なくとも１つの共通の可視領域に対して計算されるステップと、
ｂ）すべてのセクション層の前記計算された分布が、前記観察者平面に関して参照されるデータセットの前記可視領域に対して波動場集合体を定義するために追加されるステップと、
ｃ）前記シーンの共通のコンピュータ生成ホログラムのためのホログラムデータセットを生成するために、有限距離に位置付けられ、かつ、前記参照面に対して平行に位置付けられたホログラム平面であって、前記光変調手段が存在する該ホログラム平面に前記参照データセットが変換されるステップとが、
前記深さマップによって表されるシーンを用いて、コンピュータによる支援の下で前記符号化ユニットにより実行されることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のインタフェース。
【請求項６】
前記シーン全体の再構成に対する前記サブホログラムの寄与は、前記深さマップの各オブジェクトポイントに対して、少なくとも１つのルックアップテーブルから前記符号化ユニットによって取り出されることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のインタフェース。
【請求項７】
観察者の前記位置及び視方向は、前記送信される深さマップによって表される前記シーンのビューを定義し、
ｄ）各オブジェクトポイントに対して前記サブホログラムの位置を発見するステップと、
ｅ）前記対応するサブホログラムの寄与を少なくとも１つのルックアップテーブルから取り出すステップと、
ｆ）前記シーン全体の再構成のためにホログラム全体を形成するように、前記サブホログラムが重ね合わされるすべてのオブジェクトポイントに対して、２つの前記ステップｄ）、ｅ）を繰り返し行うステップと
をコンピュータによる支援の下で前記符号化ユニットによって前記深さマップの個々のオブジェクトポイントに対して実行することを特徴とする請求項６に記載のインタフェース。
【請求項８】
前記深さマップと前記カラーマップとは、単数又は複数のグラフィックシステムのポートを経由して送信されるか、単数又は複数のデータサーバから送信されるかの少なくとも何れかで送信されることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載のインタフェース。
【請求項９】
前記ホログラフィック表示装置は、スクリーン手段を備え、
前記スクリーン手段は、前記シーンの前記ホログラムが符号化される前記光変調手段自体であるか、又は、前記光変調手段において符号化されたシーンのホログラム若しくは波面が投影される光学素子であるかの何れかであることを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載のインタフェース。
【請求項１０】
前記ホログラフィック表示装置の前記光学素子は、レンズ又はミラーであることを特徴とする請求項９に記載のインタフェース。
【国際調査報告】
2010501904.tif 000004
2010501904.tif 000005
2010501904.tif 000006
2010501904.tif 000007
2010501904.tif 000008
2010501904.tif 000009