JP2017049440A - 電子ホログラフィ輝度補正装置及びそのプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】本願発明は、演算量が少なく、ダイナミックレンジの低下を抑制できる電子ホログラフィ輝度補正装置を提供する。
【解決手段】電子ホログラフィ輝度補正装置３は、入力信号の輝度値の補正に必要なパラメータを外部から入力するパラメータ入力手段３１と、ＳＬＭ特性を設定するＳＬＭ特性設定手段３３と、ＳＬＭ１１毎に出力輝度値の最小値から最大値までの輝度範囲を表すホログラムの振幅を算出するもホログラム振幅算出手段３５と、方式Ａ〜Ｃの何れで輝度を補正するか判定する補正方式判定手段３７と、補正方式判定手段３７の判定結果に従って、ＳＬＭ特性で平均傾きが最小となる領域で入力信号が表示されるように、入力信号の輝度値を補正する入力信号補正手段３９とを備える。
【選択図】図５

Description

本願発明は、複数の空間光変調器を備える電子ホログラフィ表示装置の輝度を補正する電子ホログラフィ輝度補正装置及びそのプログラムに関する。

電子ホログラフィによる立体映像表示の実現には、超高解像度な表示素子が必要である。従って、その時点で入手可能な高解像度の空間光変調器(ＳＬＭ: Spatial Light Modulator)を二次元状に複数並べ、全体としての解像度を高める手法が提案されている（特許文献１参照）。

ここで、図１１（ａ）のように、電子ホログラフィと同様、二次元映像でも高解像度化のためにディスプレイを複数（例えば、４個）並べる手法が提案されている。図１１では、左上のディスプレイを‘１’、右上のディスプレイを‘２’、左下のディスプレイを‘３’、右下のディスプレイを‘４’という数字で表した。
また、図１１（ａ）では、各ディスプレイの明暗をドットの濃淡で図示した。つまり、図１１（ａ）では、ドットが薄い程、ディスプレイが明るく、ドットが濃い程、ディスプレイが暗くなることを表している。

図１１（ｂ）には、各ディスプレイへの入力信号の輝度値を図示した。つまり、図１１（ｂ）では、縦軸が入力信号の輝度値（入力信号値）を表し、横軸が各ディスプレイを表している。
図１１（ｃ）には、各ディスプレイからの出力輝度値を図示した。つまり、図１１（ｃ）では、縦軸が各ディスプレイの出力輝度値（０次光を含む）を表し、横軸が各ディスプレイを表している。

図１１（ｂ）のように、各ディスプレイに最大輝度の入力信号を入力した場合を考える。この場合、図１１（ｃ）のように、各ディスプレイに出力特性の個体差があることから、各ディスプレイの出力輝度値が異なる。従って、図１１（ａ）のように、各ディスプレイに表示される二次元映像の輝度がばらつき、画質低下の要因になる。

そこで、最も輝度が低いディスプレイに合わせ、他のディスプレイの輝度を補正する手法が提案されている（非特許文献１〜３）。具体的には、図１１（ｅ）のように、最も暗いディスプレイに合わせて、他のディスプレイへの入力信号の輝度値を補正することで、図１１（ｄ），（ｆ）のように全ディスプレイの輝度を均一にする。

特開２０１４−２１５３３２号公報

K.Li and Y.Chen:"Optical blending for multiprojector display wall systems,"LEOS’99.IEEE Lasers and Electro-Optics Society 1999 12th Annual Meeting,pp.281-282 (1999) R.Raskar,M.S.Brown,R.Yang,W.C.Chen,G.Welch,H.Towles,B.Scales, and H.Fuchs:"Multi-projector displays using camera-based registration," Visualization ’99.Proceedings,pp.161-522 (1999) M.Brown,A.Majumder,and R.Yang:"Camera-based calibration techniques for seamless multiprojector displays," IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics,11,2,pp.193-206 (2005)

しかし、ホログラフィは、二次元映像とは異なり、光学的な像を干渉縞として記録・表示し、その像を再生する技術である。従って、複数のＳＬＭを並べ、隣接したホログラム同士の輝度補正を行おうとしても、二次元映像と異なる振る舞いを示すため、二次元映像の輝度補正手法をそのまま適用できない。

このため、ホログラフィでは、ホログラムデータを逆フーリエ変換して元のデータ（空間領域）に戻した後、二次元映像の輝度補正手法を適用し、再度フーリエ変換を行なって干渉縞（周波数領域）に戻している。この場合、膨大な演算が必要となるフーリエ変換を二回も行うことになり、計算コストの面で現実的な手法とは言えない。

さらに、ディスプレイの特性により低輝度領域が量子化されるため、ダイナミックレンジが大幅に低下する可能性がある。二次元映像のような０次光をそのまま用いる表示方式では、その対処法が見出されていない。

本願発明は、前記した課題に鑑みて、演算量が少なく、ダイナミックレンジの低下を抑制できる電子ホログラフィ輝度補正装置及びそのプログラムを提供することを課題とする。

前記した課題に鑑みて、本願発明に係る電子ホログラフィ輝度補正装置は、２次元状に配列された空間光変調器を備える電子ホログラフィ表示装置の輝度を補正する電子ホログラフィ輝度補正装置であって、空間光変調器特性設定手段と、入力信号補正手段と、を備える構成とした。

かかる構成によれば、電子ホログラフィ輝度補正装置は、空間光変調器特性設定手段によって、空間光変調器毎に、空間光変調器への入力信号の輝度値に対する当該空間光変調器からの出力輝度値を表した空間光変調器特性を設定する。
そして、電子ホログラフィ輝度補正装置は、入力信号補正手段によって、空間光変調器特性で平均傾きが最小となる領域で入力信号が表示されるように、入力信号の輝度値を補正する。

ここで、ホログラムの再生像は、二次元映像のような０次光でなく、１次回折光以上の高次回折光である。このため、電子ホログラフィ輝度補正装置は、空間光変調器特性で平均傾きが最小となる領域、つまり、量子化ステップが最も密になる領域で補正を行うことができる。このとき、電子ホログラフィ輝度補正装置は、演算量が膨大になるフーリエ変換を必要としない。

なお、前記した各発明は、コンピュータが備えるＣＰＵ、メモリ、ハードディスク等のハードウェア資源を、電子ホログラフィ輝度補正装置として協調動作させる電子ホログラフィ輝度補正プログラムで実現することもできる（本願第６発明）。このプログラムは、通信回線を介して配布してもよく、ＣＤ−ＲＯＭやフラッシュメモリ等の記録媒体に書き込んで配布してもよい。

本願発明によれば、以下のような優れた効果を奏する。
本願発明に係る電子ホログラフィ輝度補正装置は、量子化ステップが最も密になる領域で補正を行うので、ダイナミックレンジの低下を抑制することができる。このとき、本願発明に係る電子ホログラフィ輝度補正装置は、演算量が膨大になるフーリエ変換を必要とせず、演算量を少なくすることができる。

（ａ）〜（ｃ）は輝度にばらつきがあるＳＬＭを説明する説明図であり、（ｄ）〜（ｆ）は輝度値が補正されたＳＬＭを説明する説明図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本願発明における補正方式を説明する説明図である。 本願発明におけるホログラムの振幅と出力輝度値との関係を示すグラフである。 本願発明の実施形態に係る電子ホログラフィ表示システムの全体構成を示す図である。 図４の電子ホログラフィ輝度補正装置の構成を示すブロック図である。 本願発明におけるＳＬＭ特性の一例を示すグラフである。 （ａ）〜（ｃ）は、本願発明における補正方式を説明する説明図である。 図５の電子ホログラフィ表示装置の動作を示すフローチャートである。 図８の補正方式判定処理を示すフローチャートである。 本願発明の変形例を説明する説明図である。 （ａ）〜（ｆ）は従来技術を説明する説明図である。

以下、本願発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各実施形態において、同一の手段には同一の符号を付し、説明を省略した。
最初に、電子ホログラフィ輝度補正装置による輝度の補正手法を簡単に説明した後、電子ホログラフィ表示システムの構成を説明する。

［入力信号の輝度値の補正］
図１を参照し、入力信号の輝度値を補正する手法を説明する。
ここでは、図１（ａ）のように、電子ホログラフィ表示装置１（図４）が出力特性に個体差のある４個のＳＬＭ１１_１〜１１_４を備えることとする。また、図１では、左上のＳＬＭ１１_１を‘１’、右上のＳＬＭ１１_２を‘２’、左下のＳＬＭ１１_３を‘３’、右下のＳＬＭ１１_４を‘４’という数字で表した。
また、図１（ａ）では、各ＳＬＭ１１の明暗をドットの濃淡で図示した。つまり、図１（ａ）では、ドットが薄い程、ＳＬＭ１１が明るく、ドットが濃い程、ＳＬＭ１１が暗くなることを表している。

図１（ｂ）には、各ＳＬＭ１１への入力信号の輝度値を図示した。つまり、図１（ｂ）では、縦軸が入力信号の輝度値（入力信号値）を表し、横軸がＳＬＭ１１_１〜ＳＬＭ１１_４を表す。
図１（ｃ）には、各ＳＬＭ１１によるホログラムの出力輝度値を図示した。つまり、図１（ｃ）では、縦軸が各ＳＬＭ１１でホログラムパターンを表示したときの物体光（０次光を含まない）の輝度値を表し、横軸がＳＬＭ１１_１〜ＳＬＭ１１_４を表す。

図１（ｂ）のように、各ＳＬＭ１１に同一輝度値の入力信号を入力した場合を考える。この場合、各ＳＬＭ１１の出力特性に個体差があることから、図１（ｃ）のように、各ＳＬＭ１１の出力輝度値が異なる。その結果、図１（ａ）のように、各ＳＬＭ１１の明暗に差が生じてしまう。図１（ａ)の例では、４個のＳＬＭ１１のうち、右上のＳＬＭ１１_２が最も明るく、左上のＳＬＭ１１_１が２番目に明るく、右下のＳＬＭ１１_４が３番目に明るく、左下のＳＬＭ１１_３が最も暗くなる。

従って、図１（ｅ）のように、最も暗いＳＬＭ１１_３に他のＳＬＭ１１_１，１１_２，１１_４を合わせて、各ＳＬＭ１１への入力信号の輝度値を補正すればよい。これにより、図１（ｆ）のように各ＳＬＭ１１の出力輝度値が等しくなり、図１（ｄ）のように各ＳＬＭ１１が同じ明るさとなる。

電子ホログラフィの場合、１次回折光の強度は、ホログラムの振幅と、そのときのコントラストとで決まるため、輝度を補正する方式が一意に定まらない（輝度を補正する方式が幾つも存在する）。例えば、図２（ａ）〜（ｃ）のような補正方法が考えられる。以下、図２（ａ）の補正方式を「方式Ａ」と呼び、図２（ｂ）の補正方式を「方式Ｂ」と呼び、図２（ｃ）の補正方式を「方式Ｃ」と呼ぶ。

なお、図２上段には、様々なＳＬＭ特性（空間光変調器特性）を図示した。これらのＳＬＭ特性は、ＳＬＭへの入力信号の輝度値に対し、そのＳＬＭの出力輝度値（０次光を含む）を表す。また、図２上段では、ＳＬＭ特性の平均傾きが最小となる領域を破線で図示した。

ここで、ＳＬＭ１１が出力した物体光について考える。物体光の振幅（電界）Ａ_０は、ホログラムの振幅ａ及びバイアスｂが含まれる式（１）で定義される。そして、物体光の強度（電力）Ａ_０ ^２は、物体光の振幅Ａ_０の２乗となり、出力輝度値と等価になる。

図２（ａ）のように、方式Ａでは、出力輝度値が低くなる低領域で補正を行うことから、バイアスｂ＝ａ／２と定義する。また、図２（ｂ）のように、方式Ｂでは、出力輝度値が中程度の中領域で補正を行うことから、バイアスｂ＝１／２と定義する。さらに、図２（ｃ）のように、方式Ｃでは、出力輝度値が高くなる高領域で補正を行うことから、バイアスｂ＝１−ａ／２と定義する。そして、方式Ａ〜Ｃのバイアスｂをそれぞれ式（１）に代入すると、ホログラムの振幅と出力輝度値（物体光の強度）との関係が図３で表される。

なお、ホログラムの振幅ａとは、出力輝度値の最小値から最大値までの幅を表す（但し、０≦ａ≦１）。
また、バイアスｂとは、出力輝度値の中央値（又は平均値）を表す。

図３のように、方式Ａでは、ホログラムの振幅と出力輝度値との間で線形性が保たれている。よって、ＳＬＭ１１への入力信号に対する出力輝度値の応答が線形の場合（ガンマ値＝１の場合）、方式Ａを用いるとよい。

一方、ＳＬＭ１１への入力信号に対する出力信号の応答が非線形の場合（ガンマ値≠１の場合）、線形性を保つことができないが、この線形性が崩れた状態でホログラムを表示してもよい場合がある。この場合、方式Ａではなく、方式Ｂ又は方式Ｃで輝度を補正すればよい。

すなわち、入力信号値とその応答である出力輝度値とのグラフの傾きが最小となる領域（図２の破線領域）、すなわち、量子化ステップが最も密になる領域を選んでホログラムパターン（干渉縞）を表示すれば、ダイナミックレンジの低下を抑制できる。

［電子ホログラフィ表示システムの構成］
図４を参照し、本願発明の実施形態に係る電子ホログラフィ表示システム１００の構成を説明する。
電子ホログラフィ表示システム１００は、電子ホログラフィによる立体映像を行う際、縦方向に４枚のＳＬＭ１１を配列することにより、縦方向に４倍の解像度を得るものである。この電子ホログラフィ表示システム１００は、図４のように、電子ホログラフィ表示装置１と、電子ホログラフィ輝度補正装置３とを備える。

電子ホログラフィ表示装置１は、高解像度化のために複数のＳＬＭ１１が配列されたものであればよい。例えば、電子ホログラフィ表示装置１は、前記特許文献１に記載されたものと同様の構成であることとする。

［電子ホログラフィ表示装置の構成］
具体的には、電子ホログラフィ表示装置１は、映像読出装置１０と、光照射手段２０と、映像読出装置１０の後段の光学系（Ｌ_０，Ｆ，Ｌ_１，Ｌ_２，Ｌ_３）とを備える。
映像読出装置１０は、複数のＳＬＭ１１に光源からの平行光を複数のＰＢＳ（Polarization Beam Splitter）１２を介して照射したときの反射光を当該複数のＳＬＭ１１に表示された映像情報として読み出して出力するものである。この映像読出装置１０は、複数のＳＬＭ１１と、複数のＳＬＭ１１のそれぞれと対向するように設けられた複数のＰＢＳ１２とを備える。

ＳＬＭ１１は、後記する電子ホログラフィ輝度補正装置３から入力された補正済入力信号を表示するものである。このＳＬＭ１１は、ホログラムを表示できる程度に十分精細な画素で構成された画像表示領域を有し、例えば、７６８０×４３２０の画素を持った反射型の液晶パネルを用いることができる。ＳＬＭ１１としては、書き換え可能型、及び、書き換え不可能型の何れも使用できる。つまり、その書き換えフレーム周波数は任意に設定してよい。

ＰＢＳ１２は、後記する光照射手段２０からの光をＳＬＭ１１に反射し、ＳＬＭ１１からの光を透過させるものである。このＰＢＳ１２は、ＳＬＭ１１のそれぞれと対向するように、ＳＬＭ１１と同数備えられる。すべてのＰＢＳ１２は、２個のＰＢＳ１２を一組とした複数の組で構成されている。一組のＰＢＳ１２は、光源から見てＰＢＳ１２の１個分の面積を有するように配置されている。つまり、一組のＰＢＳ１２は、光源からの平行光の光軸方向に並べられており、光源から見ると、奥に配置されたＰＢＳ１２は、手前に配置されたＰＢＳ１２の陰になっており、２つのＰＢＳ１２は重なって１つに見える。一組のＰＢＳ１２の向きは同じであり、光源からの平行光が同じ向きから入射する。

光照射手段２０は、平行光を映像読出装置１０に入射するためのものである。例えば、光照射手段２０は、光源としてのレーザー装置２１と、レーザー光を集光してピンホール絞り２３の位置にフォーカスするフォーカスレンズ２２と、ピンホール絞り２３と、ピンホール絞り２３の通過後に拡大するレーザー光を平行光とする凸レンズ２４とを備える。これらレーザー装置２１、フォーカスレンズ２２、ピンホール絞り２３、凸レンズ２４としては、従来公知のものを使用することができる。

映像読出装置１０の後段の光学系については、例えばＹＺ平面に平行な面についてのＸ軸方向の位置を、図４において位置Ｐ_０、Ｐ_１、Ｐ_２、Ｐ_３と仮定すると、次のように配置される。位置Ｐ_０は、列毎のＳＬＭ１１が配列される位置である。位置Ｐ_１は、列毎のＳＬＭ１１に対応して、空間フィルタＦ^１，Ｆ^２，Ｆ^３，Ｆ^４（総称してＦという）が配列される位置である。

位置Ｐ_２は、列毎のＳＬＭ１１に対応して、集光レンズＬ^０ _１，Ｌ^１ _１，Ｌ^２ _１，Ｌ^３ _１（総称してＬ_１という）が配列される位置であり、位置Ｐ_１から集光レンズＬ_１の焦点距離ｆ_１だけ離間している。
位置Ｐ_３は、この電子ホログラフィ表示装置１で表示するホログラム像が、光学系の最終段の集光レンズＬ_３により投影される仮想面Ｖの位置であって、集光レンズＬ_３の主点から集光レンズＬ_３の焦点距離ｆ_３だけ離間している。

集光レンズＬ_１と集光レンズＬ_３との間には、集光レンズＬ_３よりも大きな集光レンズＬ_２が設けられる。集光レンズＬ_２の位置は、位置Ｐ_２から、集光レンズＬ_２の焦点距離ｆ_２だけ離間している。空間フィルタＦの前段には、集光レンズＬ^０ _０，Ｌ^１ _０，Ｌ^２ _０，Ｌ^３ _０（総称してＬ_０という）が配列される。集光レンズＬ_０の位置は、位置Ｐ_１から、集光レンズＬ_０の焦点距離ｆ_０だけ離間している。位置Ｐ_０から集光レンズＬ_０までの距離ｄは、ＳＬＭ１１からの最大の回折角度を有する読出し光が集光レンズＬ_０に入射できるように配置されている。
なお、電子ホログラフィ表示装置１の詳細は、前記特許文献１に記載されているため、これ以上の説明を省略する。

［電子ホログラフィ輝度補正装置の構成］
図５を参照し、電子ホログラフィ輝度補正装置３の構成を説明する（適宜図１参照）。
電子ホログラフィ輝度補正装置３は、入力信号の輝度値を補正するものであり、図５のように、パラメータ入力手段３１と、ＳＬＭ特性設定手段（空間光変調器特性設定手段）３３と、ホログラム振幅算出手段３５と、補正方式判定手段（判定手段）３７と、入力信号補正手段３９とを備える。

パラメータ入力手段３１は、入力信号の輝度値の補正に必要なパラメータと入力信号とを外部から入力するものである。そして、パラメータ入力手段３１は、入力されたパラメータをＳＬＭ特性設定手段３３及び入力信号補正手段３９に出力する。

この入力信号は、ホログラムパターン（干渉縞）であり、ＳＬＭ１１の画素毎に輝度値を表したものである。本実施形態では、入力信号の輝度値は、８ビット（‘０〜２５５’）の範囲で表されることとする。

例えば、このパラメータには、入力信号を入力したときのＳＬＭ１１からの出力輝度値の実測値とが含まれる。
出力輝度値は、ＳＬＭ１１の各画素から出力される光の輝度を表したものである。本実施形態では、出力輝度値は、８ビット（‘０〜２５５’）の範囲で表されることとする。

また、パラメータには、各ＳＬＭ１１の最大出力輝度値を含めてもよい。この最大出力輝度値は、各ＳＬＭ１１において、ホログラム面上に最大輝度の平面を再生するホログラムパターンを表示させた状態で撮影を行い、その撮影画像から求めた平均輝度値となる。すなわち、この最大出力輝度値は、各ＳＬＭ１１でホログラムパターンを表示したときの物体光（０次光を含まない）のものである。

ＳＬＭ特性設定手段３３は、パラメータ入力手段３１から入力されたパラメータ（入力信号の輝度値及び出力輝度値）に基づいて、ＳＬＭ特性を設定するものである。
具体的には、ＳＬＭ特性設定手段３３は、図６のように、ＳＬＭ特性として、ＳＬＭ１１への入力信号とＳＬＭ１１からの出力輝度値との関係を示したグラフを設定する。このとき、ＳＬＭ特性設定手段３３は、入力信号の輝度値及び出力輝度値の両方を、最小値（例えば、‘０’）から最大値（例えば、‘１’）までの範囲に正規化してもよい。
その後、ＳＬＭ特性設定手段３３は、設定したＳＬＭ特性と、入力されたパラメータとをホログラム振幅算出手段３５に出力する。

なお、図６のグラフは、ＳＬＭ特性の一例を図示したものである。つまり、ＳＬＭ特性は、ＳＬＭ１１毎に異なるものであり、必ずしも図６と同一のグラフになるわけでない。

ホログラム振幅算出手段３５は、ＳＬＭ１１毎にホログラムの振幅を算出するものである。
具体的には、ホログラム振幅算出手段３５は、ＳＬＭ特性設定手段３３からのパラメータ（出力輝度値）に対するホログラムの振幅を図３のグラフの逆関数から求める。言い換えるなら、ホログラム振幅算出手段３５は、方式Ａ〜Ｃそれぞれで定義されたバイアスｂ及び出力輝度値Ａ_０を前記式（１）に代入し、方式Ａ〜Ｃそれぞれのホログラムの振幅ａを求める。
その後、ホログラム振幅算出手段３５は、算出したホログラムの振幅と、入力されたＳＬＭ特性とを補正方式判定手段３７に出力する。

補正方式判定手段３７は、方式Ａ〜Ｃの何れで補正を行うかを判定する補正方式判定処理を行うものである。言い換えるなら、補正方式判定手段３７は、ホログラム振幅算出手段３５から入力されたＳＬＭ特性において、出力輝度値の低領域、中領域又は高領域の何れで量子化ステップが最も密になるかを判定する。

＜補正方式の判定＞
図７を参照し、補正方式判定手段３７による補正方式の判定を詳細に説明する（適宜図５参照）。
まず、補正方式判定手段３７は、図６のようなＳＬＭ特性において、方式Ａ〜Ｃのそれぞれで平均傾きａ／ｓを算出する。そして、補正方式判定手段３７は、平均傾きａ／ｓが、方式Ａ〜Ｃの何れで最小になるかを判定する。

なお、ＳＬＭ特性が同一であっても、方式Ａ〜Ｃそれぞれのバイアスｂが異なることから、方式Ａ〜Ｃそれぞれのホログラムの振幅ａも異なる。このため、補正方式判定手段３７は、方式Ａ〜Ｃのそれぞれで平均傾きａ／ｓを算出する必要がある。
また、入力信号の範囲ｓは、入力信号の最大値から最小値までの差分値を表す。この入力信号の範囲ｓは、ＳＬＭ特性に応じて、ホログラムの振幅ａの最大値及び最小値より定まる。

例えば、ＳＬＭ特性が図７（ａ）のような場合、平均傾きａ／ｓは、出力輝度値が０からａまでの低領域で最小となる。この場合、補正方式判定手段３７は、方式Ａで補正を行うと判定する。

また、例えば、ＳＬＭ特性が図７（ｂ）のような場合、平均傾きａ／ｓは、出力輝度値が（１−ａ）／２から（１＋ａ）／２までの中領域で最小となる。この場合、補正方式判定手段３７は、下記の式（２）を用いて、方式Ａ（低領域）及び方式Ｂ（中領域）それぞれで比を算出する。

この式（２）の第１項は図３のグラフの平均傾き、この式（２）の第２項は図６のグラフの平均傾きを表す。そして、式（２）の第１項及び第２項の積をとると、ホログラムの振幅ａが消え、入力信号の範囲ｓに対する出力輝度値Ａ_０ ^２の比を表すことになる。この比が小さくなる程、入力信号の範囲ｓの変化させたときの出力輝度値Ａ_０ ^２の変化量が小さくなる。つまり、この比が小さくなる程、出力輝度値Ａ_０ ^２の細かな制御が可能となる。そこで、補正方式判定手段３７は、出力輝度値を細かく制御可能な補正方式を判定するため、式（２）の計算を行う。

ここで、補正方式判定手段３７は、方式Ｂの比が方式Ａの比よりも小さくなる場合、方式Ｂで補正を行うと判定する。
一方、補正方式判定手段３７は、方式Ｂの比が方式Ａの比以上となる場合、方式Ａで補正を行うと判定する。

また、例えば、ＳＬＭ特性が図７（ｃ）のような場合、平均傾きａ／ｓは、出力輝度値が１−ａから１までの高領域で最小となる。この場合、補正方式判定手段３７は、前記した式（２）を用いて、方式Ａ（低領域）及び方式Ｃ（高領域）のそれぞれで比を算出する。

ここで、補正方式判定手段３７は、方式Ｃの比が方式Ａの比よりも小さくなる場合、方式Ｃで補正を行うと判定する。
一方、補正方式判定手段３７は、方式Ｃの比が方式Ａの比以上となる場合、方式Ａで補正を行うと判定する。
その後、補正方式判定手段３７は、方式Ａ〜Ｃの何れかを示す判定結果を入力信号補正手段３９に出力する。

図５に戻り、電子ホログラフィ輝度補正装置３の説明を続ける。
入力信号補正手段３９は、ＳＬＭ１１毎に、ＳＬＭ特性で平均傾きが最小となる領域で入力信号が表示されるように、入力信号の輝度値を補正するものである。つまり、入力信号補正手段３９は、補正方式判定手段３７から入力された判定結果に従って、方式Ａ〜Ｃの何れかで入力信号を補正する。

＜入力信号の輝度値の補正＞
図１，２に戻り、入力信号補正手段３９による入力信号の輝度値の補正を詳細に説明する（適宜図５参照）。
まず、入力信号補正手段３９は、パラメータ入力手段３１から入力されたパラメータ（各ＳＬＭ１１の最大出力輝度値）を参照し、最も暗いＳＬＭ１１と他のＳＬＭ１１との最大出力輝度値の割合を算出する。例えば、図１（ａ）において、最も暗いＳＬＭ１１_３の最大出力輝度が、最も明るいＳＬＭ１１_２の最大出力輝度値に対して、‘１０％’であることとする。この場合、入力信号補正手段３９は、ＳＬＭ１１_３とＳＬＭ１１_２との最大出力輝度値の割合を‘０．１’と算出する。

次に、入力信号補正手段３９は、算出した割合と輝度範囲とを乗算することで、入力信号の輝度補正範囲を算出する。この輝度範囲は、入力信号の輝度値が８ビット（‘０〜２５５’）であれば、輝度最小値（例えば、‘０’）から輝度最大値（例えば、‘２５５’）までの範囲で予め設定される。例えば、入力信号補正手段３９は、ＳＬＭ１１_３とＳＬＭ１１_２との最大出力輝度値の割合‘０．１’に輝度範囲を乗算し、ＳＬＭ１１_２への入力信号の輝度補正範囲‘０〜２５’を算出する。

ここで、方式Ａの場合、図２（ａ）のように出力輝度値の低領域で補正を行う。従って、入力信号補正手段３９は、入力信号の輝度最小値を基準として、算出した輝度補正範囲内で入力信号の輝度値を補正する。

例えば、入力信号補正手段３９は、ＳＬＭ１１_２への入力信号について、輝度最小値を下限とした輝度補正範囲に入力信号の輝度値を割り当てる。具体的には、入力信号補正手段３９は、入力信号のある画素の輝度値が‘１００’の場合、この輝度値‘１００’と前記した割合‘０．１’とを乗算し、ある画素の補正後輝度値‘１０’を算出する。そして、入力信号補正手段３９は、方式Ａでは輝度最小値‘０’が下限なので、ある画素の補正後輝度値‘１０’をそのまま割り当てる。
なお、入力信号補正手段３９は、入力信号の全画素について輝度値を補正することは言うまでもない。

また、方式Ｂの場合、図２（ｂ）のように出力輝度値の中領域で補正を行う。従って、入力信号補正手段３９は、予め設定された輝度中間値（例えば、‘１２６’）を基準として、算出した輝度補正範囲内で入力信号の輝度値を補正する。

例えば、入力信号補正手段３９は、ＳＬＭ１１_２への入力信号について、輝度中間値を中心とした輝度補正範囲（例えば、‘１１４〜１３９’）に入力信号の輝度値を割り当てる。
具体的には、入力信号補正手段３９は、方式Ａと同様、ある画素の補正後輝度値‘１０’を算出する。また、入力信号補正手段３９は、輝度中間値‘１２６’と前記した割合‘０．１’とを乗算し、補正後輝度中間値‘１２’を算出する。そして、入力信号補正手段３９は、補正後輝度中間値‘１２’と補正後輝度値‘１０’との差分‘２’を算出する。さらに、入力信号補正手段３９は、ある画素の輝度値‘１００’が輝度中間値‘１２６’よりも小さいので、輝度中間値から差分‘２’を減算した‘１２４’をある画素の輝度値として割り当てる。
一方、ある画素の輝度値が‘２００’の場合、入力信号補正手段３９は、ある画素の補正後輝度値‘２０’を算出する。そして、入力信号補正手段３９は、補正後輝度中間値‘１２’と補正後輝度値‘２０’との差分‘８’を算出する。さらに、入力信号補正手段３９は、ある画素の輝度値‘２００’が輝度中間値‘１２６’よりも大きいので、輝度中間値に差分‘８’を加算した‘１３２’をある画素の輝度値として割り当てる。

また、方式Ｃの場合、図２（ｃ）のように出力輝度値の高領域で補正を行う。従って、入力信号補正手段３９は、入力信号の輝度最大値を基準として、算出した輝度補正範囲内で入力信号の輝度値を補正する。

例えば、入力信号補正手段３９は、ＳＬＭ１１_２への入力信号について、輝度最大値を上限とした輝度補正範囲（例えば、‘２３０〜２５５’）に入力信号の輝度値を割り当てる。具体的には、入力信号補正手段３９は、方式Ａと同様、ある画素の補正後輝度値‘１０’を算出する。そして、入力信号補正手段３９は、方式Ｃでは輝度補正範囲の下限‘２３５’に補正後輝度値‘１０’を加算した‘２３５’をある画素の輝度値として割り当てる。

なお、入力信号補正手段３９は、ＳＬＭ１１_２と同様、ＳＬＭ１１_１，１１_４への入力信号も補正する。
また、図２では、最も暗いＳＬＭ１１_３の入力信号の輝度値を補正しないため、入力信号の輝度値が最小値から最大値までの範囲となっている。また、図２では、最も暗いＳＬＭ１１_３に対し、ＳＬＭ１１_１，１１_２，１１_４の最大出力輝度値の割合が異なるため、入力信号の範囲も異なっている。

その後、入力信号補正手段３９は、各ＳＬＭ１１に補正した入力信号（補正済入力信号）を出力する。

［電子ホログラフィ輝度補正装置の動作］
図８を参照し、電子ホログラフィ輝度補正装置３の動作を説明する（適宜図５参照）。
なお、電子ホログラフィ輝度補正装置３にはパラメータや入力信号が入力されていることとする。

電子ホログラフィ輝度補正装置３は、ＳＬＭ特性設定手段３３によって、各ＳＬＭ特性を設定する（ステップＳ１）。
電子ホログラフィ輝度補正装置３は、ホログラム振幅算出手段３５によって、ＳＬＭ１１毎にホログラムの振幅を算出する（ステップＳ２）。

電子ホログラフィ輝度補正装置３は、補正方式判定手段３７によって、補正方式判定処理を行う（ステップＳ３）。この補正方式判定処理の詳細は、後記する。
電子ホログラフィ輝度補正装置３は、入力信号補正手段３９によって、入力信号の輝度値を補正する（ステップＳ４）。

［補正方式判定処理］
図９を参照し、補正方式判定処理の詳細を説明する（適宜図５参照）。
補正方式判定手段３７は、方式Ａ〜Ｃのそれぞれで平均傾きａ／ｓを算出する（ステップＳ３０）。

補正方式判定手段３７は、方式Ａ〜Ｃのうち、方式Ａの平均傾きａ／ｓが最小であるか否かを判定する（ステップＳ３１）。
方式Ａの平均傾きが最小でない場合（ステップＳ３１でＮｏ）、補正方式判定手段３７は、方式Ａ〜Ｃのうち、方式Ｂの平均傾きａ／ｓが最小であるか否かを判定する（ステップＳ３２）。

方式Ｂの平均傾きａ／ｓが最小の場合（ステップＳ３２でＹｅｓ）、補正方式判定手段３７は、方式Ａ，Ｂのそれぞれで、前記した式（２）を用いて、入力信号の差分値に対する出力輝度値の比を算出する（ステップＳ３３）。
補正方式判定手段３７は、方式Ｂの比が方式Ａの比よりも小さくなるか否かを判定する（ステップＳ３４）。
方式Ｂの比が方式Ａの比よりも小さい場合（ステップＳ３４でＹｅｓ）、補正方式判定手段３７は、方式Ｂで補正を行うと判定する（ステップＳ３５）。

補正方式判定手段３７は、方式Ｃの平均傾きａ／ｓが最小と判定する（ステップＳ３６）。
補正方式判定手段３７は、方式Ａ，Ｃのそれぞれで、前記した式（２）を用いて、入力信号の差分値に対する出力輝度値の比を算出する（ステップＳ３７）。
補正方式判定手段３７は、方式Ｃの比が方式Ａの比よりも小さくなるか否かを判定する（ステップＳ３８）。
方式Ｃの比が方式Ａの比よりも小さい場合（ステップＳ３８でＹｅｓ）、補正方式判定手段３７は、方式Ｃで補正を行うと判定する（ステップＳ３９）。

方式Ａの平均傾きａ／ｓが最小の場合（ステップＳ３１でＹｅｓ）、補正方式判定手段３７は、方式Ａで補正を行うと判定する。
また、方式Ｂの比が方式Ａの比以上の場合も（ステップＳ３４でＮｏ）、補正方式判定手段３７は、方式Ａで補正を行うと判定する。
また、方式Ｃの比が方式Ａの比以上の場合も（ステップＳ３８でＮｏ）、補正方式判定手段３７は、方式Ａで補正を行うと判定する（ステップＳ４０）。

［作用・効果］
以上のように、電子ホログラフィ輝度補正装置３は、量子化ステップが最も密になる領域を選択し、選択したその領域で入力信号の輝度値を補正するので、ダイナミックレンジの低下を抑制することができる。これにより、電子ホログラフィ輝度補正装置３は、高品質な立体映像を電子ホログラフィ表示装置１に表示させることができる。
さらに、電子ホログラフィ輝度補正装置３は、演算量が膨大になるフーリエ変換を必要とせずに入力信号の輝度値を補正できるので、演算量が少なくすることができる。

以上、本願発明の各実施形態を詳述してきたが、本願発明は前記した実施形態に限られるものではなく、本願発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

前記した実施形態では、方式Ａ〜Ｃの何れかを選択することとして説明したが、本願発明は、これに限定されない。つまり、電子ホログラフィ輝度補正装置は、方式Ａ〜Ｃの何れで補正を行うか予め設定しておき、設定された補正方式で補正を行ってもよい。

前記した実施形態では、各ＳＬＭへの入力信号の輝度値を同一の補正方式で補正することとして説明したが、本願発明は、これに限定されない。
つまり、ＳＬＭ特性が異なる場合、電子ホログラフィ輝度補正装置は、各ＳＬＭへの入力信号の輝度値を異なる補正方式で補正してもよい。例えば、図１０のように、電子ホログラフィ輝度補正装置は、ＳＬＭ１１_１への入力信号の輝度値を方式Ａで補正し、ＳＬＭ１１_２への入力信号の輝度値を方式Ｂで補正し、ＳＬＭ１１_３，１１_４への入力信号の輝度値を方式Ｃで補正してもよい。

前記した実施形態では、電子ホログラフィ表示装置１を単色光の光源として説明したが、本願発明は、これに限定されない。つまり、本願発明は、光源として、ＲＧＢを時分割して出力するカラー光源を用いてもよい。

前記した実施形態では、電子ホログラフィ輝度補正装置を独立したハードウェアとして説明したが、本願発明は、これに限定されない。例えば、コンピュータが備えるＣＰＵ、メモリ、ハードディスク等のハードウェア資源を、電子ホログラフィ輝度補正装置として協調動作させる電子ホログラフィ輝度補正プログラムで実現することもできる。このプログラムは、通信回線を介して配布してもよく、ＣＤ−ＲＯＭやフラッシュメモリ等の記録媒体に書き込んで配布してもよい。

１ 電子ホログラフィ表示装置
３ 電子ホログラフィ輝度補正装置
１０ 映像読出装置
１１，１１_１〜１１_４ ＳＬＭ（空間光変調器）
１２ ＰＢＳ
２０ 光照射手段
２１ レーザー装置
２２ フォーカスレンズ
２３ ピンホール絞り
２４ 凸レンズ
３１ パラメータ入力手段
３３ ＳＬＭ特性設定手段（空間光変調器特性設定手段）
３５ ホログラム振幅算出手段
３７ 補正方式判定手段（判定手段）
３９ 入力信号補正手段
１００ 電子ホログラフィ表示システム

Claims (6)

1. 複数の空間光変調器を備える電子ホログラフィ表示装置の輝度を補正する電子ホログラフィ輝度補正装置であって、
   前記空間光変調器毎に、前記空間光変調器への入力信号の輝度値に対する当該空間光変調器からの出力輝度値を表した空間光変調器特性を設定する空間光変調器特性設定手段と、
   前記空間光変調器毎に、前記空間光変調器特性で平均傾きが最小となる領域で前記入力信号が表示されるように、前記入力信号の輝度値を補正する入力信号補正手段と、
   を備えることを特徴とする電子ホログラフィ輝度補正装置。
2. 前記入力信号補正手段は、最も暗い空間光変調器と他の空間光変調器との出力輝度値の割合を予め設定された輝度最小値から輝度最大値までの輝度範囲に乗算することで、前記入力信号の輝度補正範囲を算出し、前記輝度最小値を基準とした前記輝度補正範囲内で前記入力信号の輝度値を補正することを特徴とする請求項１に記載の電子ホログラフィ輝度補正装置。
3. 前記出力輝度値の最小値から最大値までの幅となるホログラムの振幅ａを算出するホログラム振幅算出手段と、
   前記出力輝度値が０から１までに正規化された前記空間光変調器特性において、前記出力輝度値が０からａまでの低領域、前記出力輝度値が（１−ａ）／２から（１＋ａ）／２までの中領域、又は、前記出力輝度値が１−ａから１までの高領域の何れかで、前記平均傾きが最小になるかを判定する判定手段と、をさらに備え、
   前記入力信号補正手段は、前記低領域で前記平均傾きが最小となる場合、前記入力信号の輝度値を補正することを特徴とする請求項２に記載の電子ホログラフィ輝度補正装置。
4. 前記判定手段は、前記中領域で前記平均傾きが最小となる場合、前記低領域及び前記中領域のそれぞれで、前記入力信号の最大値から最小値までの差分値に対する前記出力輝度値の比を算出し、
   前記入力信号補正手段は、前記中領域の比が前記低領域の比よりも小さくなる場合、予め設定された輝度中間値を基準とした前記輝度補正範囲内で前記入力信号の輝度値を補正することを特徴とする請求項３に記載の電子ホログラフィ輝度補正装置。
5. 前記判定手段は、前記高領域で前記平均傾きが最小となる場合、前記低領域及び前記高領域のそれぞれで、前記入力信号の最大値から最小値までの差分値に対する前記出力輝度値の比を算出し、
   前記入力信号補正手段は、前記高領域の比が前記低領域の比よりも小さくなる場合、前記輝度最大値を基準とした前記輝度補正範囲内で前記入力信号の輝度値を補正することを特徴とする請求項３に記載の電子ホログラフィ輝度補正装置。
6. コンピュータを、請求項１から請求項５の何れか一項に記載の電子ホログラフィ輝度補正装置として機能させるための電子ホログラフィ輝度補正プログラム。

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