(57)【要約】  本発明は、オブジェクトポイント（ＯＰ）に分割されるシーン（３Ｄ−Ｓ）がビデオホログラムの再構成の１つの周期間隔内の可視領域（ＶＲ）の再構成の形態である完全なホログラム（HΣSLM）として符号化される少なくとも１つの光変調器手段（ＳＬＭ）を使用するホログラフィック再生装置（ＨＡＥ）に対してビデオホログラムをリアルタイムに生成する方法に関する。個々のオブジェクトポイント（ＯＰ）の再構成は、光変調器手段上で符号化される完全なホログラム（HΣSLM）の一部のみを必要とする。本発明は、オブジェクトポイント（ＯＰ）毎に、可視領域（ＶＲ）における光波の伝播に対する寄与が少なくとも１つのルックアップテーブルから決定可能であることを特徴とする。
2010501905.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの光変調器手段（ＳＬＭ）を有するホログラフィック表示装置（ＨＡＥ）に対してビデオホログラムをリアルタイムに生成する方法であって、
オブジェクトポイント（ＯＰ）に分割されるシーン（３Ｄ−Ｓ）が完全なホログラム（HΣSLM）として符号化され、
前記シーンは、前記ビデオホログラムの再構成の１つの周期間隔内に存在する可視領域（ＶＲ）からの再構成として観察可能であり、
単一オブジェクトポイント（ＯＰ）の前記再構成は、前記光変調器手段上で符号化される前記完全なホログラム（HΣSLM）のサブセットのみを必要とし、
前記可視領域（ＶＲ）への光波の伝播に対する寄与は、少なくとも１つのルックアップテーブルからオブジェクトポイント（ＯＰ）毎に検索可能である
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
観察者（ＶＰ）の位置及び閲覧方向は前記シーン（３Ｄ−Ｓ）のビューを定義し、
前記観察者に、眼の付近に存在する少なくとも１つの可視領域（ＶＲ）が割り当てられ、
前記シーン（３Ｄ−Ｓ）の可視オブジェクトポイント（ＯＰ）毎に：
−ステップ（１）：前記可視領域（ＶＲ）を示す前記伝播のデータセット（DPVR）を取得するために、前記可視領域（ＶＲ）への変換により前記オブジェクトポイント（ＯＰ）の前記光波を伝播させる処理ステップと、
−ステップ（２）：前記シーン（３Ｄ−Ｓ）全体が全オブジェクトポイントを用いて変換されるまで前記変換を繰り返し、前記可視領域（ＶＲ）を示すデータセット（DΣVR）において前記可視領域（ＶＲ）に対する前記シーン（３Ｄ−Ｓ）全体の波動場集合体を記述するように個々の前記変換（DPVR）の結果を加算する処理ステップと、
−ステップ（３）：前記ビデオホログラムに対する複素ホログラム値を生成するように、前記可視領域（ＶＲ）を示す前記決定されたデータセット集合体（DΣVR）を前記可視領域（ＶＲ）から前記光変調器手段（ＳＬＭ）が存在するホログラム平面（ＨＰ）に変換する逆変換を行う処理ステップと
を有し、
前記可視領域（ＶＲ）への前記光波の前記伝播を示す前記データセット（DPVR）は、少なくとも１つのルックアップテーブルからオブジェクトポイント（ＯＰ）毎に検索可能である
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
オブジェクトポイント（ＯＰ）毎に、前記可視領域（ＶＲ）への前記光波の前記伝播を示す前記データセット（DPVR）は、輝度値と色値との少なくともいずれかを用いて変調されることを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
オブジェクトポイント（ＯＰ）毎に、前記可視領域（ＶＲ）への前記光波の前記伝播を示す前記データセット（DPVR）は、少なくとも１つのルックアップテーブルから検索される輝度値と色値との少なくともいずれかを用いて変調されることを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項５】
補正値が、前記可視領域への前記光波の前記伝播を示すデータセット（DPVR）と、前記可視領域を示すデータセット集合体（DΣVR）と、複素ホログラム値と、の少なくともいずれかに変調されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記可視領域（ＶＲ）を示すデータセット集合体（DΣVR）の値が平滑化されることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
振幅の極値が限定されることを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】
振幅曲線と位相曲線との少なくともいずれかにおける不連続が均一化されることを特徴とする請求項６又は７記載の方法。
【請求項９】
データセット（DΣVR）内のエントリは、前記ビデオホログラムにおける望ましくないスペックルの発生の確率が減少されるように、最適化法と自己学習アルゴリズムとの少なくともいずれかを使用して変更されることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
複素ホログラム値は、前記光変調器手段（ＳＬＭ）の画素値に変換されることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記複素ホログラム値は、ブルクハルト成分、２相成分、又は他の任意の適切な符号に変換されることを特徴とする請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記ルックアップテーブルは、規定空間内の可能なオブジェクトポイント毎に、前記可視領域（ＶＲ）への変換を介して前記オブジェクトポイント（ＯＰ）の前記光波を伝播させることにより、前記可視領域（ＶＲ）を示すデータセット（DPVR）の対応するエントリを決定することにより生成されることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記ルックアップテーブルは、規定空間内の可能なオブジェクトポイント毎に、レイトレーシング法を使用して、前記可視領域（ＶＲ）を示すデータセット（DPVR）の対応するエントリを決定することにより生成されることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記ルックアップテーブルは、規定空間内の可能なオブジェクトポイント毎に、最適化法と近似法との少なくともいずれかを使用して、前記可視領域（ＶＲ）を示すデータセット（DPVR）の対応するエントリを決定することにより生成されることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
スクリーン手段を有するホログラフィック表示装置について、該スクリーン手段は、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器手段自体、あるいは前記光変調器手段上で符号化される前記シーンのホログラム又は波面が投影される光学素子であることを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
前記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１５記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、深さ情報を有する画像データからビデオホログラム、特に計算機ビデオホログラム（ＣＧＶＨ）をリアルタイムに生成する方法に関する。３次元オブジェクト又は３次元シーンのホログラフィック再構成中、光波面はコヒーレントな光波の干渉及び重ね合わせを介して生成される。
【背景技術】
【０００２】
写真のように格納されるか又は干渉パターンの形で別の適切な方法で格納される従来のホログラムとは異なり、ビデオホログラムは、３次元シーンのシーケンスからホログラムデータを計算した結果として存在し、電子手段に格納される。
【０００３】
干渉を発生させることができる変調光は、観察者の眼の前の空間において、振幅値及び位相値に関して制御可能である光波面の形態で伝播し、その結果３次元シーンを再構成する。ビデオホログラムのホログラム値を用いて光変調器手段を制御することにより、画素において変調されて放射される波動場は、干渉を発生させることにより空間内に所望の３次元シーンを再構成する。
【０００４】
ホログラフィック表示装置は、通常、照明光の振幅及び／又は位相に電子的影響を与えることによりオブジェクトポイントを再構成する制御可能な画素の構成を具備する。光変調器手段の多くの種類が周知である。そのような構成は、例えば空間光変調器（ＳＬＭ）である。あるいは、表示装置は、マトリクス型ではなく連続型であってもよい。例えば表示装置は、マトリクス制御を有する連続したＳＬＭ又は音響光学変調器（ＡＯＭ）を含む連続した光変調器であってもよい。液晶ディスプレイＬＣＤは、光パターンの空間振幅変調によりビデオホログラムを再構成するためのそのような適切な表示装置の一例である。しかし、本発明は、光波面を変調するためにコヒーレント光を使用する他の制御可能な装置にも適用可能である。
【０００５】
本明細書において、用語「画素」は、光変調器手段内の制御可能なホログラム画素を示す。画素は個別に処理され且つホログラムポイントの離散的な値により制御される。各画素は、ビデオホログラムのホログラムポイントを表す。従って、ＬＣＤにおいて、用語「画素」は、表示スクリーンの個別に処理可能な画像ポイントに対して使用される。Digital Light Processingディスプレイ（ＤＬＰ）において、用語「画素」は、個々のマイクロミラー又はマイクロミラーの小さなグループ対して使用される。連続したＳＬＭにおいて、「画素」は、複素ホログラムポイントを表す光変調器手段上の遷移領域である。従って、用語「画素」は、一般に、複素ホログラムポイントを表すか又はそれを表示できる最小単位を示す。
【０００６】
本発明に使用されるのが好ましい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。オブジェクトポイントに分割されるシーンは、少なくとも１つの光変調器手段上で完全なホログラムとして符号化される。シーンは、ビデオホログラムの再構成の１つの周期間隔内に存在する可視領域から再構成として観察される。サブホログラムは、再構成されるシーンのオブジェクトポイント毎に定義される。完全なホログラムは、サブホログラムの重ね合わせにより形成される。一般に、本原理は主に、オブジェクトにより１つ又は複数の可視領域に放射されるその波面を再構成するためのものである。
【０００７】
詳しくは、このような装置は、個々のオブジェクトポイントの再構成は、光変調器手段上で符号化される完全なホログラムのサブセットとしてサブホログラムのみを要するという原理に基づく。
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具備する。スクリーン手段は、シーンのホログラムが符号化される光変調器自体、あるいは光変調器上で符号化されるシーンのホログラム又は波面が投影されるレンズ又はミラー等の光学素子である。
【０００８】
スクリーン手段の定義及び可視領域においてシーンを再構成するための対応する原理は、本出願人により出願された他の文書において説明される。特許文献１及び特許文献２において、スクリーン手段は光変調器自体である。特許文献３「シーンのホログラフィック再構成を行う投影装置及び方法」において、スクリーン手段は、光変調器上で符号化されるホログラムが投影される光学素子である。特許文献４「シーンのホログラフィック再構成を行う投影装置及び方法」において、スクリーン手段は、光変調器手段上で符号化されるシーンの波面が投影される光学素子である。
【０００９】
「可視領域」は、観察者が再構成シーン全体を見ることができる狭い領域である。可視領域内において、波動場は干渉し、再構成シーンが観察者に対して可視になるように波面を形成する。可視領域は、観察者の眼上又はその付近に位置付けられる。可視領域は、方向Ｘ、Ｙ及びＺに移動可能であり、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まで追跡される。各眼に１つずつ対応する２つの可視領域を観察者毎に使用することが可能である。一般に、可視領域の他の実施形態も可能である。観察者に対して、個々のオブジェクト又はシーン全体が光変調器の背後に存在するように見えるようにビデオホログラムを符号化することが更に可能である。
【００１０】
錐台形状の仮想再構成空間は、ホログラフィック表示装置の光変調器手段と可視領域との間に広がる。この場合、光変調器は錐台の底面を表し、可視領域は錐台の上面を表す。可視領域が非常に小さい場合、錐台は角錐として近似可能である。観察者は、可視領域を介してホログラフィック表示装置に向かって観察し、シーンを表す波面を可視領域において受け取る。
【００１１】
本出願人により出願された特許文献５において、ビデオホログラムを計算する方法が説明される。この方法は、一般に、シーンを光変調器の平面に対して平行なセクション平面にスライスするステップと、それら全てのセクション平面を可視領域に変換するステップと、可視領域において全セクション平面を加算するステップとを含む。その後、加算結果は、光変調器も配置されるホログラム平面に逆変換され、それによりビデオホログラムの複素ホログラム値を決定する。
【００１２】
この方法は、３次元シーンに対して、コンピュータを使用して以下のステップを実質的に実行する：
・回折画像は、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、セクション平面に対して平行に且つ有限距離に位置する観察者平面に対する波動場の別個の２次元分布の形態で計算され、この場合、全セクションの波動場が少なくとも１つの共通仮想領域に対して計算される。
・全セクション層の計算された分布は、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可視領域に対する波動場集合体を定義するために加算される。
・シーンの共通計算機ホログラム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、参照平面に対して平行に且つ有限距離に位置するホログラム平面に変換され、この場合、光変調器手段はホログラム平面内に存在する。
【００１３】
多くの変換が必要であるため、この方法の実現には多大な計算負荷が生じる。ホログラム値のリアルタイムの符号化又は生成が高価な高性能計算ユニットを必要とすることは明らかである。そのような高価な計算ユニットにより、デジタルビデオホログラフィの受入れは制限又は減少される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】国際公開第２００４／０４４６５９号
【特許文献２】国際公開第２００６／０２７２２８号
【特許文献３】国際公開第２００６／１１９７６０号
【特許文献４】独国特許出願第１０ ２００６ ００４ ３００号明細書
【特許文献５】国際公開第２００６／０６６９０６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
従って、本発明の目的は、深さ情報を有する３次元画像データからビデオホログラムをリアルタイムに生成する方法を提供することである。単純且つ安価な計算ユニットを使用してこれらのホログラムを生成することが可能である。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本目的は、全オブジェクトポイントに対して、可視領域への光波の伝播に対する寄与が少なくとも１つのルックアップテーブルから検索可能な方法により解決される。これらの寄与は、可視領域を示す伝播のデータセットDPVRによりオブジェクトポイント毎に記述される。
【００１７】
本発明に係る方法は、請求項１の前文に定義されるようなホログラフィック表示装置に適する。この場合、適切な光変調器手段を有するそのようなホログラフィック表示装置は、少なくとも１つの可視領域において、シーンのオブジェクトポイントの情報を用いて変調される波動場を重ね合わせるための原理に基づく。
【００１８】
本方法の特に好適な実施形態を以下に説明する。準備処理ステップにおいて、深さ情報を有する画像データにより表されるシーンの可視オブジェクトポイントが決定される。準備データは、インタフェース又はグラフィックスカードから事前に取得するのが好ましい。本発明に係る方法は、以下の処理ステップから成る。すなわち、シーンの可視オブジェクトポイント毎に：
−ステップ（１）：可視領域を示す伝播のデータセットDPVRを取得するために、可視領域への変換によりオブジェクトポイントの光波を伝播する。
【００１９】
−ステップ（２）：シーン全体が全オブジェクトポイントを用いて変換されるまで変換を繰り返し、個々の変換DPVRの結果を加算して、可視領域に対するシーン全体の波動場集合体を可視領域を示すデータセットDΣVRにおいて記述する。
【００２０】
DΣVR = ΣDPVRi
従って、参照データセットDΣVRは、可視領域に変換されるシーン全体を表すか又は記述する。
【００２１】
−ステップ（３）：ビデオホログラムに対する複素ホログラム値を生成するため、ステップ２において発見され且つ可視領域を示すデータセット集合体DΣVRを可視領域から光変調器手段が存在するホログラム平面に変換する逆変換を行う。
【００２２】
本発明は、可視領域への光波の伝播を示すデータセットDPVRが、少なくとも１つのルックアップテーブルからオブジェクトポイント毎に検索可能であるという考えに基づく。
【００２３】
ルックアップテーブルは、これらの参照データセットDPVRを含む。ルックアップテーブルは、データへの高速アクセスを可能にするように構成される。ルックアップテーブルは、上述のデータセットを提供する任意の種類のデータキャリア、メモリ部及びインタフェースにおいて実現可能である。専用メモリ部、データキャリア、データベース又は他の記憶媒体及びインタフェースが例に含まれる。好適なインタフェースは、インターネット、ＷＬＡＮ、イーサネット(登録商標)、並びに他のローカルネットワーク及びグローバルネットワークである。
【００２４】
本発明の更なる面によると、例えば、光変調器手段の位置又は形状に起因する光変調器手段の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、追加の補正機能が適用される。例えば補正値は、これらのデータの複素値の位相及び／又は振幅を変更するために、可視領域への光波の伝播を示すデータセットDPVR及び／又は可視領域を示すデータセット集合体DΣVR及び／又は複素ホログラム値に変調される。
【００２５】
ルックアップテーブルの使用に関する原理は、好適に拡張可能である。例えば、別個のルックアップテーブルからの色情報及び／又は輝度情報に対するパラメータデータが使用可能である。更に、データセットDPVR又はデータセットDΣVRは、同様にルックアップテーブルから検索される輝度値及び／又は色値を用いて変調可能である。カラー表現の場合、色に関するデータセットDPVRを原色の各ルックアップテーブルから検索することも可能である。
【００２６】
ルックアップテーブルは、例えば、規定空間内の可能なオブジェクトポイント毎に、可視領域への変換を介してオブジェクトポイントの光波を伝播することにより、可視領域を示すデータセットDPVRの対応するエントリを決定することにより生成される。エントリは、適切なデータキャリア及び／又は記憶モジュール内のある特定の構造に格納されるか、あるいはインタフェースを介して提供される。別の解決策は、レイトレーシング法を使用して、可視領域を示すデータセットDPVRの対応するエントリを決定することである。最適化法及び／又は近似法を使用してこれらのデータを決定することも可能である。例えば空間は、観察者がホログラムを観察できる観察者及び観察者の眼の動きの所期の範囲を含む。
【００２７】
本発明に係る方法は、再構成される全オブジェクトポイントに対して、これらのデータにアクセスする。例えば、オブジェクトポイントの深さ情報は、対応するデータセットDΣVRを要求、読み出し及び処理するために使用される。同じことは、色及び輝度に関するルックアップテーブル、並びに更なるパラメータのルックアップテーブルにも当てはまる。読み出されたデータは、遅延なく且つ複雑な計算の実行を必要とせずに更に処理可能である。従って、ホログラム値のリアルタイムの生成は、本発明の方法により実現可能である。
【００２８】
可視領域は、データセットDPVRを使用して可視領域へのオブジェクトポイントの光波の伝播を記述するために、格子から構成される。例えばこの領域は、マトリクスと同様の行及び列を用いて構成され、この場合、各マトリクス要素は複素数を表す。全要素が全体でデータセットDPVRを形成する。ｍ行及びｎ列を有する場合、データセットDPVRはｍ×ｎ個の複素数を含む。データセットは、データ値への適切な高速アクセスを可能にするように構成される。同様の原理がシーン全体のデータセットDΣVRに当てはまる。
【００２９】
本発明の別の一般的な概念は、スペックリングの望ましくない副作用の防止に関する。スペックルは、ホログラムにおいて観察者により知覚される光の単一点である。一般にスペックルは、ランダムに分布する強度極値により発生する。本発明によると、可視領域を示すデータセット集合体DΣVRの値は平滑化される。これは、例えば振幅の極値が減少されることを意味する。更に、振幅曲線及び／又は位相曲線の任意の不連続が補正可能である。また、スペックルが発生する確率を減少するために、最適化法及び自己学習アルゴリズムを使用してデータセットDΣVR内のエントリを変更することが可能である。ビデオシーケンスの先行画像のデータは、これらの考察において考慮されるのが好ましい。そのような均一化又は補正を使用してスペックルの数及び強度を減少することが可能である。更に、これらの原理をデータセットDPVRに同様に適用することが可能である。
【００３０】
要約すると、既にホログラムを高品質で表現できる市販の光変調器手段の解像度を想定した場合、ホログラム情報を生成するための計算ユニットに対する従来のコストのかかる多大な要求は大幅に低減可能であると言える。ルックアップテーブルを使用する場合、計算負荷は１桁分減少可能である。従って、本発明の方法により、一般的なＰＣシステムを使用して処理を実行できる。これは、ホログラフィックアプリケーションに対して、ホログラムが対話式且つリアルタイムに生成されることを保証する。最後に、ホログラムをリアルタイムに確実に生成できるため、観察者の瞳孔の追跡に対する望ましくない遅延を減少できることが保証される。単一の観察者に対するホログラムの生成も、単純な計算ユニットに対してリアルタイムに保証される。また、本発明の方法により、時間的又は空間的に分離されたホログラムを複数の観察者に対応するようにリアルタイムに提供できる。
【００３１】
ホログラムの生成に少しの計算負荷のみを必要とするため、例えば、計算はコンピュータの中央処理装置ＣＰＵにより実行されなくてもよい。別の解決策によると、ホログラムはグラフィックスカードの構成要素を使用して生成され、その場合、グラフィックス中央処理装置（ＧＰＵ）及び／又は特別に構成された計算ユニットが使用されるのが好ましい。これにより、より速いデータ転送速度も好適に使用できる。
【００３２】
本発明は、ホログラフィック表示装置の一般的適用可能性及び受入れに持続的に寄与し、経済的利益が大きい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
実施形態を使用して及び図面を参照して、本発明を以下により詳細に説明する。
【図１】ホログラフィック表示装置の原理を概略的に示す図である。
【図２】ホログラフィック表示装置の原理を示す３次元図である。
【図３】一実施形態に係る本発明の方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
図１は、１人の観察者に対するホログラフィック表示装置（ＨＡＥ）が基づく一般原理を示す。従って、この原理は複数の観察者にも当てはまる。観察者の位置は、観察者の眼又は瞳孔（ＶＰ）の位置により特徴付けられる。装置は、光変調器手段（ＳＬＭ）を具備し、少なくとも１つの可視領域（ＶＲ）において、シーン（３Ｄ−Ｓ）のオブジェクトポイントの情報を用いて変調される波動場を重ね合わせる。簡潔にするため、本実施形態において、光変調器手段（ＳＬＭ）はスクリーン手段（Ｂ）と同一である。可視領域は、眼まで追跡される。シーン（３Ｄ−Ｓ）の単一オブジェクトポイント（ＯＰ）の再構成は、光変調器手段（ＳＬＭ）上で符号化される完全なホログラム（HΣSLM）のサブセットである１つのサブホログラム（ＳＨ）のみを必要とする。図１からわかるように、サブホログラム（ＳＨ）の領域は、光変調器手段（ＳＬＭ）の小さなサブセクションのみを含む。
【００３５】
図２は、ホログラフィック表示装置の原理をより詳細に示す３次元図である。図２において、同一の図中符号を使用する。
【００３６】
図３は、一実施形態に係る本発明の方法を示すフローチャートである。本実施形態は、複数のオブジェクトポイント（ＯＰ）から構成される３次元シーン（３Ｄ−Ｓ）に基づく。色マップ及び深さマップがオブジェクトポイント（ＯＰ）に対して入手可能である。深さマップは深さ情報を含み、色マップは画素化された画像の色情報を含む。本実施形態において、これらはグラフィックスシステムにより提供される。
【００３７】
可視オブジェクトポイント毎に、以下のステップが実行される：
−ステップ（１）：可視領域（ＶＲ）を示す伝播のデータセット（DPVR）を取得するために、可視領域（ＶＲ）への変換によりオブジェクトポイント（ＯＰ）の光波を伝播する。本発明の概念によると、データセット（DPVR）は少なくとも１つのルックアップテーブルから検索される。このデータセットは、オブジェクトポイントの深さ情報を使用して要求、読み出し及び処理される。この時、最も単純な実施形態においては、可視領域の中心までのオブジェクトポイントの垂線距離を使用する。オブジェクトポイント（ＯＰ）の光波は、可視領域（ＶＲ）に複雑に変換されるのではなく、結果として得られた値、すなわち参照データセット（DPVR）が要求され且つ少なくとも１つのルックアップテーブルから読み出される。
【００３８】
−ステップ（２）：シーン（３Ｄ−Ｓ）全体が全オブジェクトポイントを用いて変換されるまで、変換を繰り返す。オブジェクトポイント毎に、可視領域（ＶＲ）を示すデータセット（DΣVR）は、ステップ１に従って、少なくとも１つのルックアップテーブルから読み出される。これらのデータは、例えば、グラフィックシステムの専用メモリ部から検索されるか又はインタフェース、データキャリア及び記憶モジュールから取得される。
【００３９】
更に、データセットの複素値の位相及び／又は振幅を変更するために、データセットDPVRは、ルックアップテーブルから検索される輝度値及び／又は色値を用いて変調可能である。例えば、複素値は強度因子と乗算される。オプションとして、輝度値及び／又は色値は少なくとも１つのルックアップテーブルから検索される。色に関するデータセットをルックアップテーブルから検索するか又は対応する原色のテーブルを重ね合わせることも可能である。
【００４０】
更に、これらのデータセットは、可視領域（ＶＲ）を示すデータセット（DΣVR）に加算される。
【００４１】
これは、以下の式を使用して表される：
DΣVR = ΣDPVRi
指数iは、オブジェクトポイントのデータセットDPVRを示す。
【００４２】
本実施形態において、可視領域は、ｍ行及びｎ列を有するマトリクスに類似して構成される。これは、データセット（DPVR）に対して、ｍ×ｎ個の対応する複素値、すなわちマトリクス要素がルックアップテーブルから読み出されることを意味する。本実施形態において、データセット（DΣVR）は同一の寸法を同様に有する。
【００４３】
更に、スペックリングの副作用は、データセット（DΣVR）の値を平滑化又は変更することにより減少される。振幅の極値は減少され、すなわち、全ての振幅値は限定される。更に、振幅曲線及び／又は位相曲線における任意の不連続は補正される。最も単純な実施形態によると、不連続を発見するため、マトリクス要素の値は、垂直方向及び水平方向に隣接する要素の値と比較される。値は、スペックルが発生する確率を減少するように、ニューラルネットワークの形態で実現される自己学習アルゴリズムにより更に変更される。ビデオシーケンスの先行画像のデータセットが更に考慮される。スペックルが発生する確率又は実際の頻度は、適切なコスト関数である。
【００４４】
−ステップ（３）：完全なホログラム（HΣSLM）、すなわちビデオホログラムに対する複素ホログラム値を生成するように、ステップ２において検索され且つ可視領域（ＶＲ）を示すデータセット集合体（DΣVR）を可視領域（ＶＲ）から光変調器手段（ＳＬＭ）が存在するホログラム平面（ＨＰ）に変換する逆変換を行う。
【００４５】
これは、以下の式を使用して表される：
HΣSLM = T-1DΣVR
式中、T-1は逆変換演算子である。
【００４６】
ビデオホログラムは、全オブジェクトポイントのホログラムを表す。従って、ビデオホログラムはシーン全体を表し且つ再構成する。
【００４７】
最後のステップ（４）において、完全なホログラムをホログラフィック表示装置に対する画素値に変換するため、ホログラム値は、好ましくは特許文献１、特許文献２、特許文献３及び特許文献４に従う装置を使用して、ブルクハルト（Burckhardt）成分、２相成分又は他の任意の適切な符号に符号化可能である。
【図１】
2010501905.tif 000003
【図２】
2010501905.tif 000004
【図３】
2010501905.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成20年7月1日(2008.7.1)
【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つの光変調器手段（ＳＬＭ）を有するホログラフィック表示装置（ＨＡＥ）に対してビデオホログラムをリアルタイムに生成する方法であって、
オブジェクトポイント（ＯＰ）に分割されるシーン（３Ｄ−Ｓ）が、前記ビデオホログラムの再構成の１つの周期間隔内に存在する可視領域（ＶＲ）からの再構成として観察可能なように、完全なホログラム（HΣSLM）として符号化され、
単一オブジェクトポイント（ＯＰ）の前記再構成は、前記光変調器手段上で符号化される前記完全なホログラム（HΣSLM）のサブセットのみを必要とし、
観察者（ＶＰ）の位置及び閲覧方向は前記シーン（３Ｄ−Ｓ）のビューを定義し、
前記観察者に、眼の付近に存在する少なくとも１つの可視領域（ＶＲ）が割り当てられ、
−ａ）：前記可視領域（ＶＲ）を示す前記伝播のデータセット（DPVR）を取得するために、前記可視領域（ＶＲ）への変換により前記オブジェクトポイント（ＯＰ）からの前記光波を伝播させるステップと、
−ｂ）：前記シーン（３Ｄ−Ｓ）全体が観察可能な全オブジェクトポイントについて変換されるまで前記変換を繰り返すステップであって、前記可視領域（ＶＲ）に対する前記シーン（３Ｄ−Ｓ）全体の波動場集合体を記述するために、前記可視領域（ＶＲ）を示すデータセット（DΣVR）において個々の前記変換（DPVR）の結果が加算される、ステップと、
−ｃ）：参照された前記データセット（DΣVR）の集合体を変換によりビデオホログラムの複素ホログラム値に逆変換するステップであって、前記可視領域（ＶＲ）を示す前記決定されたデータセット集合体（DΣVR）が前記可視領域（ＶＲ）から前記光変調器手段（ＳＬＭ）が位置するホログラム平面（ＨＰ）に変換される、ステップと
を有し、
前記可視領域（ＶＲ）への前記光波の前記伝播を示す前記データセット（DPVR）は、少なくとも１つのルックアップテーブルからオブジェクトポイント（ＯＰ）毎に検索可能である
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
オブジェクトポイント（ＯＰ）毎に、前記可視領域（ＶＲ）への前記光波の前記伝播を示す前記データセット（DPVR）は、輝度値と色値との少なくともいずれかを用いて変調されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記輝度値と色値との少なくともいずれかは、少なくとも１つのルックアップテーブルから検索されることを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項４】
補正値が、前記可視領域（ＶＲ）への前記光波の前記伝播を示す前記データセット（DPVR）と、前記可視領域（ＶＲ）を示すデータセット集合体（DΣVR）と、複素ホログラム値と、の少なくともいずれかに変調されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記可視領域（ＶＲ）を示すデータセット集合体（DΣVR）の値が平滑化されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
振幅の極値が限定されることを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項７】
振幅曲線と位相曲線との少なくともいずれかにおける不連続が均一化されることを特徴とする請求項５又は６記載の方法。
【請求項８】
最適化法と自己学習アルゴリズムとの少なくともいずれかを前記データセット（DΣVR）内のエントリに適用することによって、前記ビデオホログラムにおける望ましくないスペックルの発生の確率が減少されることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
複素ホログラム値は、前記光変調器手段（ＳＬＭ）の画素値に変換されることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記複素ホログラム値は、ブルクハルト成分、又は、２相成分に変換されることを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記ルックアップテーブルは、規定空間内の可能なオブジェクトポイント毎に、前記可視領域（ＶＲ）への変換を介して前記オブジェクトポイント（ＯＰ）の前記光波を伝播させることにより、前記可視領域（ＶＲ）を示すデータセット（DPVR）の対応するエントリを決定することにより生成されることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記ルックアップテーブルは、規定空間内の可能なオブジェクトポイント毎に、レイトレーシング法を使用して、前記可視領域（ＶＲ）を示すデータセット（DPVR）の対応するエントリを決定することにより生成されることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記ルックアップテーブルは、規定空間内の可能なオブジェクトポイント毎に、最適化法と近似法との少なくともいずれかを使用して、前記可視領域（ＶＲ）を示すデータセット（DPVR）の対応するエントリを決定することにより生成されることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
スクリーン手段を有するホログラフィック表示装置について、該スクリーン手段は、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器手段自体、あるいは前記光変調器手段上で符号化される前記シーンのホログラム又は波面が投影される光学素子であることを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記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１４記載の方法。
【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つの光変調器手段（ＳＬＭ）を有するホログラフィック表示装置（ＨＡＥ）に対してビデオホログラムをリアルタイムに生成する方法であって、
オブジェクトポイント（ＯＰ）に分割されるシーン（３Ｄ−Ｓ）が、前記ビデオホログラムの再構成の１つの周期間隔内に存在する可視領域（ＶＲ）からの再構成として観察可能なように、完全なホログラム（HΣSLM）として符号化され、
単一オブジェクトポイント（ＯＰ）の前記再構成は、前記光変調器手段上で符号化される前記完全なホログラム（HΣSLM）のサブセットのみを必要とし、
観察者（ＶＰ）の位置及び閲覧方向は前記シーン（３Ｄ−Ｓ）のビューを定義し、
前記観察者に、眼の付近に存在する少なくとも１つの可視領域（ＶＲ）が割り当てられ、
−ａ）：前記可視領域（ＶＲ）を示す前記伝播のデータセット（DPVR）を取得するために、前記可視領域（ＶＲ）への変換により前記オブジェクトポイント（ＯＰ）からの前記光波を伝播させるステップと、
−ｂ）：前記シーン（３Ｄ−Ｓ）全体が観察可能な全オブジェクトポイントについて変換されるまで前記変換を繰り返すステップであって、前記可視領域（ＶＲ）に対する前記シーン（３Ｄ−Ｓ）全体の波動場集合体を記述するために、前記可視領域（ＶＲ）を示すデータセット（DΣVR）において個々の前記変換（DPVR）の結果を加算する、ステップと、
−ｃ）：参照された前記データセット（DΣVR）の集合体を変換によりビデオホログラムの複素ホログラム値に逆変換するステップであって、前記可視領域（ＶＲ）を示す前記決定されたデータセット集合体（DΣVR）を前記可視領域（ＶＲ）から前記光変調器手段（ＳＬＭ）が位置するホログラム平面（ＨＰ）に変換する、ステップと
を有し、
前記可視領域（ＶＲ）への前記光波の前記伝播を示す前記データセット（DPVR）は、少なくとも１つのルックアップテーブルからオブジェクトポイント（ＯＰ）毎に検索可能である
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
オブジェクトポイント（ＯＰ）毎に、前記可視領域（ＶＲ）への前記光波の前記伝播を示す前記データセット（DPVR）は、輝度値と色値との少なくともいずれかを用いて変調され、
前記輝度値と色値との少なくともいずれかは少なくとも１つのルックアップテーブルから検索可能である
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
補正値が、前記可視領域への前記光波の前記伝播を示す前記データセット（DPVR）と、前記可視領域を示すデータセット集合体（DΣVR）と、複素ホログラム値と、の少なくともいずれかに変調されることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記可視領域（ＶＲ）を示すデータセット集合体（DΣVR）の値が平滑化されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
最適化法と自己学習アルゴリズムとの少なくともいずれかを前記データセット（DΣVR）内のエントリに適用することによって、前記ビデオホログラムにおける望ましくないスペックルの発生の確率が減少されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記複素ホログラム値は、前記光変調器手段（ＳＬＭ）の画素値に変換されることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記ルックアップテーブルは、規定空間内の可能なオブジェクトポイント毎に、前記可視領域（ＶＲ）への変換を介して前記オブジェクトポイント（ＯＰ）の前記光波を伝播させることにより、前記可視領域（ＶＲ）を示すデータセット（DPVR）の対応するエントリを決定することにより生成されることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記ルックアップテーブルは、規定空間内の可能なオブジェクトポイント毎に、レイトレーシング法と最適化法と近似法とのいずれかを使用して、前記可視領域（ＶＲ）を示すデータセット（DPVR）の対応するエントリを決定することにより生成されることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
スクリーン手段を有するホログラフィック表示装置について、該スクリーン手段は、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器手段自体、あるいは前記光変調器手段上で符号化される前記シーンのホログラム又は波面が投影される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１項に記載の方法。
【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記載の方法。
【国際調査報告】
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