【手続補正書】
【提出日】平成30年5月31日(2018.5.31)
【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】
画像データにより定義されるターゲット光パターンを表示するよう位相変調器を制御するための方法であって、
レンズ面内の複数の領域についての前記位相変調器により適用される位相差を表す位相関数ｐ（ｘ）に対応する複数の歪みにより前記ターゲット光パターンからワーピングされた、ワーピング済み画像を、前記画像データに基づいて初期化する段階と、
複数回の反復を実施することにより前記位相関数および前記ワーピング済み画像を精密化する段階であって、前記複数回の反復のそれぞれは、
更新済み位相関数を得る最適化を実施することにより前記位相関数を更新するステップであって、前記更新済み位相関数は、前記ワーピング済み画像と前記ワーピング済み画像内の複数の点での前記位相関数により提供される倍率の逆数との間の差分測度を低減させる、ステップと、
前記更新済み位相関数ｐ（ｘ）により生じる歪みｕ（ｘ）を用いて、前記ターゲット光パターンを前記レンズ面上へとワーピングして、更新済みワーピング済み画像を得るステップとを含む、段階と
を備える、方法。
【請求項２】
前記差分測度は、前記ワーピング済み画像の複数のピクセルと前記ワーピング済み画像内の前記複数の点での前記倍率の複数の逆数との間の複数の差分の二乗和を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記位相関数を更新する前記段階は、前記ワーピング済み画像の複数のピクセルと、
【数３１】
2017520022.tif 000001
の対応する複数の値との間の複数の差分を計算する段階を含む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記位相関数を更新する前記段階は、前記ワーピング済み画像の複数のピクセルと、
【数３２】
2017520022.tif 000002
の対応する複数の値との間の複数の差分を計算する段階を含む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項５】
前記位相関数を更新する前記ステップは、線形最小二乗問題を解く段階を含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記線形最小二乗問題は、離散ラプラス演算子を含むシステム行列を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記位相関数を更新する前記ステップは、
【数３３】
2017520022.tif 000003
を解く段階を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記最適化を実施する段階は、共役勾配法（ＣＧ）、ＢＩＣＧＳＴＡＢ法、および準最小残差法（ＱＭＲ）からなる群から選択されるアルゴリズムを適用する段階を含む、請求項４から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
像面におけるターゲット強度を前記レンズ面上へと後方ワーピングする前記ステップは、テクスチャマッピングオペレーションを実施する段階を含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記テクスチャマッピングオペレーションは、グラフィックスプロセッサユニットで実施される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
像面におけるターゲット強度を前記レンズ面上へと後方ワーピングする前記ステップは、
【数３４】
2017520022.tif 000004
を計算する段階を含む、請求項８または９に記載の方法。
【請求項１２】
像面で画像内のボケをモデル化する段階と、前記ボケを少なくとも部分的に補償するための振幅変調器の複数の制御値を生成する段階とを備える、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記位相関数に従って前記位相変調器を制御することおよび前記位相変調器に光を照明することにより、前記ターゲット光パターンを表示する段階を含む、請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記光は、広帯域光である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記広帯域光は、白色光である、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記光は、単色である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記光は、レーザ光である、請求項１３または１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記光は、コリメートされている、請求項１３から１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記光は、前記レンズ面の法線方向から前記位相変調器に入射する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記ターゲット光パターンは、光の１または複数の輝点を含む、請求項１から１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
光の前記１または複数の輝点を移動させるよう、前記位相変調器に適用される前記位相関数を制御する段階を含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
光の前記１または複数の輝点は、像面で均一照明の最大強度を超える強度を有する、請求項２０または２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記位相変調器の解像度は、少なくとも１メガピクセルである、請求項１から２２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２４】
前記位相変調器は、少なくとも５メガピクセルを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記ターゲット光パターンは、像面内の像域を占有し、前記位相変調器上の任意の点から前記像域の境界上の任意の点へと向けられた光線は、前記位相変調器上の前記任意の点からの前記位相変調器の法線と角度θをなし、｜θ｜≦１２°である、請求項１から２４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２６】
前記レンズ面内の複数の点に対する開口数は、近軸近似が１％以内までで成り立つような開口数である、請求項１から２４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２７】
前記ワーピング済み画像を初期化する段階は、前記ワーピング済み画像を前記ターゲット光パターンと同一となるよう設定する段階を含む、請求項１から２６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２８】
前記位相変調器は、液晶位相変調器を含む、請求項１から２７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２９】
前記位相変調器は、ＬＣｏＳデバイスを含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記位相変調器は、可変ミラーを含む、請求項１から２７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３１】
前記画像データは、少なくとも２０フレーム毎秒のフレームレートを有する動画データを含む、請求項１から３０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３２】
前記動画データは、フレーム毎に異なるターゲット光パターンを提供し、前記方法は、フレーム毎に異なる位相関数を算出する段階を備える、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
複数の前記異なる位相関数をリアルタイムで算出する段階を備える、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記位相関数および前記ワーピング済み画像を精密化する段階は、前記複数回の反復のうちの１０回またはそれより少ない反復において実施される、請求項１から３３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３５】
前記位相関数および前記ワーピング済み画像を精密化する段階は、前記複数回の反復のうちの一定回数の反復において実施される、請求項１から３４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３６】
前記位相関数および前記ワーピング済み画像を１または複数のグラフィックスプロセッサユニット内で並列に精密化する１または複数のステップを実行する段階を備える、請求項１から３５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３７】
前記位相関数および前記ワーピング済み画像を周波数ドメインにおいて精密化する少なくともいくつかのステップを実施する段階を備える、請求項１から３５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３８】
最適化関数を生成する段階と、前記ワーピング済み画像にフーリエ変換を実施する段階と、前記ワーピング済み画像の前記フーリエ変換を用いて前記周波数ドメインにおいて前記位相関数を生成する段階と、前記位相関数に逆フーリエ変換を実施する段階とを備える、請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記フーリエ変換を実施するハードウェア内で前記フーリエ変換を実施する段階を備える、請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記周波数ドメインにおける複数の前記ステップを実施する前に、周期境界条件を有するよう前記画像データを拡張する段階を備える、請求項３７から３９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４１】
前記画像データを拡張する段階は、前記画像データの各境界を横断して前記画像データの鏡像を作成する段階を含む、請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記位相変調器により変調される光の強度を補正するための、空間光変調器の複数の制御信号を生成する段階を備える、請求項１から４１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４３】
第１の空間解像度で前記複数回の反復のうちの１回または複数回の反復を実施する段階と、前記複数回の反復のうちの前記１回または複数回の反復により得られた前記更新済み位相関数をアップサンプリングする段階とを備える、請求項１から４２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４４】
前記更新済み位相関数をアップサンプリングする段階の後に、前記第１の空間解像度より高い第２の空間解像度で前記複数回の反復のうちの１回または複数回の追加的な反復を実施する段階を備える、請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
前記画像データは、動画データを含み、前記ターゲット光パターンは、前記画像データの複数のフレームのうちの１フレームについて定義され、異なる複数のターゲット光パターンは、前記画像データの他の複数のフレームについて前記画像データ内で定義される、請求項１から４４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４６】
画像データにより定義されるターゲット光パターンを表示するよう位相変調器を制御するための装置であって、前記装置は、前記位相変調器と通信するデータプロセッサを備え、前記データプロセッサは、
前記画像データを入力として受信し、
レンズ面内の複数の領域についての前記位相変調器により適用される位相差を表す位相関数ｐ（ｘ）に対応する複数の歪みにより前記ターゲット光パターンからワーピングされた、ワーピング済み画像を、前記画像データに基づいて初期化し、
複数回の反復を実施することにより前記位相関数および前記ワーピング済み画像を精密化し、
精密化された前記位相関数に基づいて、前記位相変調器の複数の制御信号を生成し、
前記複数回の反復のそれぞれは、
更新済み位相関数を得る最適化を実施することにより前記位相関数を更新するステップであって、前記更新済み位相関数は、前記ワーピング済み画像と前記ワーピング済み画像内の複数の点での前記位相関数により提供される倍率の逆数との間の差分測度を低減させる、ステップと、
前記更新済み位相関数ｐ（ｘ）により生じる歪みｕ（ｘ）を用いて、前記ターゲット光パターンを前記レンズ面上へとワーピングして、更新済みワーピング済み画像を得るステップとを含む、
装置。
【請求項４７】
前記差分測度は、前記ワーピング済み画像の複数のピクセルと前記ワーピング済み画像内の前記複数の点での前記倍率の複数の逆数との間の複数の差分の二乗和を含む、請求項４６に記載の装置。
【請求項４８】
前記位相関数を更新する前記ステップは、前記データプロセッサにより、前記ワーピング済み画像の複数のピクセルと、
【数３５】
2017520022.tif 000005
の対応する複数の値との間の複数の差分を計算することを含む、請求項４６または４７に記載の装置。
【請求項４９】
前記位相関数を更新する前記ステップは、前記データプロセッサにより、前記ワーピング済み画像の複数のピクセルと、
【数３６】
2017520022.tif 000006
の対応する複数の値との間の複数の差分を計算することを含む、請求項４６または４７に記載の装置。
【請求項５０】
前記位相関数を更新する前記ステップは、前記データプロセッサにより、線形最小二乗問題を解くことを含む、請求項４６から４８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５１】
前記線形最小二乗問題は、離散ラプラス演算子を含むシステム行列を含む、請求項５０に記載の装置。
【請求項５２】
前記位相関数を更新する前記ステップは、前記データプロセッサにより、
【数３７】
2017520022.tif 000007
を解くことを含む、請求項４６に記載の装置。
【請求項５３】
前記最適化を実施することは、前記データプロセッサにより、共役勾配法（ＣＧ）、ＢＩＣＧＳＴＡＢ法、および準最小残差法（ＱＭＲ）からなる群から選択されるアルゴリズムを適用することを含む、請求項４９から５１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５４】
像面におけるターゲット強度を前記レンズ面上へと後方ワーピングする前記ステップは、テクスチャマッピングオペレーションを実施することを含む、請求項４６から５２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５５】
グラフィックスプロセッサユニットを備え、前記テクスチャマッピングオペレーションは、前記グラフィックスプロセッサユニットで実施される、請求項５４に記載の装置。
【請求項５６】
像面におけるターゲット強度を前記レンズ面上へと後方ワーピングする前記ステップは、前記データプロセッサにより、
【数３８】
2017520022.tif 000008
を計算することを含む、請求項５３または５４に記載の装置。
【請求項５７】
前記データプロセッサは、像面で画像内のボケをモデル化し、前記ボケを少なくとも部分的に補償するための振幅変調器の複数の制御値を生成する、請求項４６から５６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５８】
前記位相変調器と、前記位相変調器上に光を投影するための光源とを備え、前記データプロセッサは、前記位相関数に従って前記位相変調器を制御することおよび前記位相変調器に光を照明するよう前記光源を制御することにより、前記ターゲット光パターンを生成する、請求項４６から５７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５９】
前記光は、広帯域光である、請求項５８に記載の装置。
【請求項６０】
前記広帯域光は、白色光である、請求項５９に記載の装置。
【請求項６１】
前記光は、単色である、請求項５８に記載の装置。
【請求項６２】
前記光は、レーザ光である、請求項５９または６１に記載の装置。
【請求項６３】
前記光は、コリメートされている、請求項５８から６２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６４】
前記光源は、前記レンズ面の法線方向から前記位相変調器に入射する光を投影する、請求項６３に記載の装置。
【請求項６５】
前記位相変調器の解像度は、少なくとも１メガピクセルである、請求項５８から６４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６６】
前記位相変調器の前記解像度は、少なくとも５メガピクセルである、請求項６５に記載の装置。
【請求項６７】
前記ターゲット光パターンは、像面内の像域を占有し、前記位相変調器上の任意の点から前記像域の境界上の任意の点へと向けられた光線は、前記位相変調器上の前記任意の点からの前記位相変調器の法線と角度θをなし、｜θ｜≦１２°である、請求項５８から６６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６８】
前記位相変調器は、液晶位相変調器を含む、請求項５８から６７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６９】
前記位相変調器は、ＬＣｏＳデバイスを含む、請求項６８に記載の装置。
【請求項７０】
前記位相変調器は、可変ミラーを含む、請求項５８から６７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７１】
前記ターゲット光パターンは、光の１または複数の輝点を含む、請求項４６から７０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７２】
前記データプロセッサは、光の前記１または複数の輝点を移動させるよう、前記位相変調器に適用される前記位相関数を制御する、請求項７１に記載の装置。
【請求項７３】
光の前記１または複数の輝点は、像面で均一照明の最大強度を超える強度を有する、請求項７１または７２に記載の装置。
【請求項７４】
前記レンズ面内の複数の点に対する開口数は、近軸近似が１％以内までで成り立つような開口数である、請求項４６から７３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７５】
前記データプロセッサが、前記ワーピング済み画像を初期化することは、前記データプロセッサが、前記ワーピング済み画像を前記ターゲット光パターンと同一になるよう設定することを含む、請求項４６から７４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７６】
前記画像データは、少なくとも２０フレーム毎秒のフレームレートを有する動画データを含む、請求項４６から７５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７７】
前記動画データは、フレーム毎に異なるターゲット光パターンを提供し、前記データプロセッサは、フレーム毎に異なる位相関数を算出する、請求項７６に記載の装置。
【請求項７８】
前記データプロセッサは、複数の前記異なる位相関数をリアルタイムで算出する、請求項７７に記載の装置。
【請求項７９】
前記データプロセッサは、１０回またはそれより少ない反復において前記位相関数および前記ワーピング済み画像を精密化する、請求項４６から７８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８０】
前記データプロセッサは、前記複数回の反復のうちの一定回数の反復において前記位相関数および前記ワーピング済み画像を精密化する、請求項４６から７８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８１】
１または複数のグラフィックスプロセッサユニットを備え、前記データプロセッサは、前記位相関数および前記ワーピング済み画像を前記１または複数のグラフィックスプロセッサユニット内で並列に精密化する１または複数のステップを実行する、請求項４６から７８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８２】
前記データプロセッサは、前記位相関数および前記ワーピング済み画像を周波数ドメインにおいて精密化する少なくともいくつかのステップを実施する、請求項４６から８０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８３】
前記データプロセッサは、前記ワーピング済み画像にフーリエ変換を実施し、前記ワーピング済み画像の前記フーリエ変換を用いて前記周波数ドメインにおいて前記位相関数を生成し、前記位相関数に逆フーリエ変換を実施する、請求項８２に記載の装置。
【請求項８４】
ハードウェアフーリエ変換デバイスを備え、前記データプロセッサは、前記フーリエ変換を実施するよう前記フーリエ変換デバイスを制御する、請求項８３に記載の装置。
【請求項８５】
空間光変調器を備え、前記データプロセッサは、前記位相変調器により変調される光の強度を補正するための複数の制御信号を前記空間光変調器に適用する、請求項４６から８４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８６】
前記データプロセッサは、前記周波数ドメインにおける複数の前記ステップを実施する前に、周期境界条件を有するよう前記画像データを拡張する、請求項８２から８４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８７】
前記画像データを拡張することは、前記画像データの各境界を横断して前記画像データの鏡像を作成することを含む、請求項８６に記載の装置。
【請求項８８】
前記位相変調器により変調される光の強度を補正するための、空間光変調器の複数の制御信号を生成することを備える、請求項４６から８７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８９】
前記データプロセッサは、第１の空間解像度で前記複数回の反復のうちの１回または複数回の反復を実施し、前記複数回の反復のうちの前記１回または複数回の反復により得られた前記更新済み位相関数をアップサンプリングする、請求項４６から８８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９０】
前記データプロセッサは、前記更新済み位相関数をアップサンプリングした後に、前記第１の空間解像度より高い第２の空間解像度で前記複数回の反復のうちの１回または複数回の追加的な反復を実施する、請求項８９に記載の装置。
【請求項９１】
前記画像データは、動画データを含み、前記ターゲット光パターンは、前記画像データの複数のフレームのうちの１フレームについて定義され、異なる複数のターゲット光パターンは、前記画像データの他の複数のフレームについて前記画像データ内で定義される、請求項４６から９０のいずれか一項に記載の装置。