JP7104098B2 - 結像、照明、および投影を用途とする効率的、動的、高コントラストなレンジング方法及び装置 - Google Patents
結像、照明、および投影を用途とする効率的、動的、高コントラストなレンジング方法及び装置 Download PDFInfo
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Description
本願は、2014年6月3日出願の米国特許出願第62/007341号、および2015年2月20日出願の米国特許出願第62/118945号からの優先権を主張する。米国を対象として、本願は、米国特許法第119条の下、「DYNAMIC FREEFORM LENSING WITH APPLICATIONS TO HIGH DYNAMIC RANGE PROJECTION」と題する2014年6月3日出願の米国特許出願第62/007341号、および「EFFICIENT, NUMERICAL APPROACHES FOR HIGH CONTRAST FREEFORM LENSING」と題する2015年2月20日出願の米国特許出願第62/118945号の利益を主張する。ここでこれら両方を、あらゆる目的のために参照として本明細書に援用する。
・位相変調器が(準)コリメート光で照明され、位相変調器上にアドレスされる位相パターンが、さらなる光学素子ありでまたはなしで、画像または所望の光フィールドを形成する、照明システムおよびプロジェクタ。
・位相変調器を用いた動的な光ステアリングのための高フレームレートを可能とする、自由形状レンズ構成を生成するためのフーリエドメイン最適化アプローチ。
・リアルタイム自由形状レンジングアルゴリズム、ならびにその照明システム、プロジェクタ、および動画/画像処理システムにおける適用。
・画像生成のために位相変調器と振幅変調器とを組み合わせ、単色光(レーザ光など)のみならず広帯域光でも機能することが可能な二重変調プロジェクタ設計。
いくつかの実施形態は、照明されたときに所望の光フィールドを提供し得るレンズ形状または位相関数を決定することに対する、新規なアプローチを提供する。このアプローチの成果は、所望の光フィールドが得られるように位相変調器または可変レンズもしくは可変ミラーを制御するのに適用されてよい。
本願は、変調器を用いて所望の光パターンを表示するための方法に一部関する。係る変調器は、光をあまり吸収せずに、光を像面内にわたって移動させる。これにより、光を暗い画像領域から明るい画像領域へと再配分することができる。例えば、変調器は、移動する光の輝点を提供するように制御され得る。この用途に好適な変調器の例としては、位相単独方式で動作するLCoS SLMがある。SLMは、1、2、5メガピクセルまたはそれより高い解像度のような好適な解像度を有し得る。SLMの制御は、光がSLMを通過する際の、その波面の必要な湾曲を表す、連続な位相関数を最適化することによって実現され得る。
上記の写像を用いて、この歪みに伴う強度変化を導出することができる。dxをレンズ面上の差分面積とし、
本方法の計算コストが主に大規模重調和問題を解くことに起因すると理解することにより、本アルゴリズムの収束速度をさらに改善することができる。例えば、クリロフ部分空間法(QMR)が採用されてよい。しかしながら、有効な前処理行列を求める難度、および系の規模に起因して、収束は通常遅い。重調和系を効率的に解くのに有用なアルゴリズムは、研究途上のトピックであり、これは例えば、前処理アプローチ(SilvesterおよびMihajlovic、2004年)、マルチグリッド法(Zhao、2004年)、演算子分割法(TangおよびChristov、2006年)を含む。これらを、リアルタイム結像の問題に必要とされる数百万自由度にまでスケーリングすることは、極めて困難である。
物理レンズと位相関数との間の等価性を用いることにより、幾何光学シミュレーション(BlenderおよびLuxRenderを使用)を介した試験のための立体レンズモデルを生成することが可能となる。これらのモデルは近軸近似を満たし得ないものの、厚みの影響は低空間周波数歪みとして現れる傾向があるので、これらは即時的な質的比較に十分に適う。ミラーパディングの効果およびαの選択をそれぞれ例示する図13A、図13Bおよび図13Cならびに図14A、図14B、図14Cおよび図14Dに、例を示す。プロトタイプのプロジェクタは近軸近似の条件を十分に満たすので、これらの歪みは、プロトタイプのプロジェクタの結果に影響しないことに留意することが重要である。
位相関数p(x)は、デジタル位相変調ディスプレイ(下記を参照)を作動させるのに直接用いられ得る。しかしながら、そうではなく透明な材料から屈折レンズ表面を生成することを望む場合、この位相関数は、レンズ形状についての幾何モデルに変換され得る。
投影ディスプレイに自由形状レンズ構想を適用するべく、反射光または透過光の波面形状を操作することができる空間光変調器が適用され得る。いくつかの異なる技術が、この目的で利用可能である。
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・いくつかの従来技術のアルゴリズムよりも飛躍的に簡単な、自由形状レンズ最適化(「目標ベースのコースティック」)のための新規なアルゴリズム。本アルゴリズムは、リアルタイムまたは準リアルタイムで光の投影を制御することに適用され得る。
・いくつかの実施形態は、位相空間において直接動作し、したがって、ポアソン積分のような追加的なステップなしで、位相変調器の変調パターンのみでなく、従来の屈折レンズの変調パターンも生成することができる、反復的な方法として実装され得る。
・画像生成のために1つの位相変調器と1つの振幅変調器とを組み合わせ、白色(非コヒーレント)光を機能させることが可能である、新規な二重変調プロジェクタ設計。
本発明者らの知る限り、以下の通りである。
・本明細書に記載の方法および装置はまた、例えば建築物の照明および/または乗り物の照明に有用な、静的な光フィールドを生成するのに適用されてよい。
・データ項と表面の積分可能性との間のトレードオフを必要としない、変調される光の位相についての直接最適化。
・これは、像面ではなく変調器/レンズ面において最適化を表すことを可能とする、係る問題のパラメータ化を求めることにより可能となる。
・本発明の導出は、光学業界において十分に確立されている、小さい角度での結像(近軸近似)に依拠する。
文脈がその他のことを明らかに必要としない限り、本説明および請求項全体にわたって、以下の通りとする。
・「備え」、「備える」、およびそれに類するものは、排他的または網羅的な意味とは異なり、包括的な意味で、つまり「含むが、これに限定されない」という意味で解釈される。
・「接続される」、「結合される」、またはそれらの任意の変形は、直接的または間接的な、2つまたはそれより多くの要素間の任意の接続または結合を意味する。それらの要素間の結合または接続は、物理的なもの、論理的なもの、またはそれらの組み合わせであり得る。
・「本明細書に」、「上記の」、「下記の」、および同様の趣旨の語は、本明細書を説明するのに用いられる場合、本明細書全体を参照するものとし、本明細書の何らかの特定の箇所を参照するものではない。
・「または」は、2つまたはそれより多くの事項の列挙に関して、以下のこの語の解釈の全てを包含する。列挙された事項のいずれか、列挙された事項の全て、および列挙された事項の任意の組み合わせ。
・単数形は、任意の適切な複数形の意味も含む。
[項目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上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上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、上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上記位相関数および上記ワーピング済み画像を精密化する段階であって、上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上記位相関数を更新するステップであって、上記更新済み位相関数は、上記ワーピング済み画像と上記ワーピング済み画像内の複数の点での上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、
上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、上記ターゲット光パターンを上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。
[項目2]
上記差分測度は、上記ワーピング済み画像の複数のピクセルと上記ワーピング済み画像内の上記複数の点での上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、項目1に記載の方法。
[項目3]
上記位相関数を更新する上記段階は、上記ワーピング済み画像の複数のピクセルと、
[項目4]
上記位相関数を更新する上記段階は、上記ワーピング済み画像の複数のピクセルと、
[項目5]
上記位相関数を更新する上記ステップは、線形最小二乗問題を解く段階を含む、項目1から3のいずれか一項に記載の方法。
[項目6]
上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、項目5に記載の方法。
[項目7]
上記位相関数を更新する上記ステップは、
[項目8]
上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、項目4から6のいずれか一項に記載の方法。
[項目9]
像面におけるターゲット強度を上記レンズ面上へと後方ワーピングする上記ステップは、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、項目1から7のいずれか一項に記載の方法。
[項目10]
上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、項目9に記載の方法。
[項目11]
像面におけるターゲット強度を上記レンズ面上へと後方ワーピングする上記ステップは、
[項目12]
像面で画像内のボケをモデル化する段階と、上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、項目1から11のいずれか一項に記載の方法。
[項目13]
上記位相関数に従って上記位相変調器を制御することおよび上記位相変調器に光を照明することにより、上記ターゲット光パターンを表示する段階を含む、項目1から12のいずれか一項に記載の方法。
[項目14]
上記光は、広帯域光である、項目13に記載の方法。
[項目15]
上記広帯域光は、白色光である、項目14に記載の方法。
[項目16]
上記光は、単色である、項目13に記載の方法。
[項目17]
上記光は、レーザ光である、項目13または16に記載の方法。
[項目18]
上記光は、コリメートされている、項目13から17のいずれか一項に記載の方法。
[項目19]
上記光は、上記レンズ面の法線方向から上記位相変調器に入射する、項目18に記載の方法。
[項目20]
上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、項目1から19のいずれか一項に記載の方法。
[項目21]
光の上記1または複数の輝点を移動させるよう、上記位相変調器に適用される上記位相関数を制御する段階を含む、項目20に記載の方法。
[項目22]
光の上記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、項目20または21に記載の方法。
[項目23]
上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、項目1から22のいずれか一項に記載の方法。
[項目24]
上記位相変調器は、少なくとも5メガピクセルを含む、項目23に記載の方法。
[項目25]
上記ターゲット光パターンは、像面内の像域を占有し、上記位相変調器上の任意の点から上記像域の境界上の任意の点へと向けられた光線は、上記位相変調器上の上記任意の点からの上記位相変調器の法線と角度θをなし、|θ|≦12°である、項目1から24のいずれか一項に記載の方法。
[項目26]
上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、項目1から24のいずれか一項に記載の方法。
[項目27]
上記ワーピング済み画像を初期化する段階は、上記ワーピング済み画像を上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、項目1から26のいずれか一項に記載の方法。
[項目28]
上記位相変調器は、液晶位相変調器を含む、項目1から27のいずれか一項に記載の方法。
[項目29]
上記位相変調器は、LCoSデバイスを含む、項目28に記載の方法。
[項目30]
上記位相変調器は、可変ミラーを含む、項目1から27のいずれか一項に記載の方法。
[項目31]
上記画像データは、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、項目1から30のいずれか一項に記載の方法。
[項目32]
上記動画データは、フレーム毎に異なるターゲット光パターンを提供し、上記方法は、フレーム毎に異なる位相関数を算出する段階を備える、項目31に記載の方法。
[項目33]
複数の上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、項目32に記載の方法。
[項目34]
上記位相関数および上記ワーピング済み画像を精密化する段階は、上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、項目1から33のいずれか一項に記載の方法。
[項目35]
上記位相関数および上記ワーピング済み画像を精密化する段階は、上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、項目1から34のいずれか一項に記載の方法。
[項目36]
上記位相関数および上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、項目1から35のいずれか一項に記載の方法。
[項目37]
上記位相関数および上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、項目1から35のいずれか一項に記載の方法。
[項目38]
最適化関数を生成する段階と、上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、上記ワーピング済み画像の上記フーリエ変換を用いて上記周波数ドメインにおいて上記位相関数を生成する段階と、上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、項目37に記載の方法。
[項目39]
上記フーリエ変換を実施するハードウェア内で上記フーリエ変換を実施する段階を備える、項目38に記載の方法。
[項目40]
上記周波数ドメインにおける複数の上記ステップを実施する前に、周期境界条件を有するよう上記画像データを拡張する段階を備える、項目37から39のいずれか一項に記載の方法。
[項目41]
上記画像データを拡張する段階は、上記画像データの各境界を横断して上記画像データの鏡像を作成する段階を含む、項目40に記載の方法。
[項目42]
上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、項目1から41のいずれか一項に記載の方法。
[項目43]
第1の空間解像度で上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、上記複数回の反復のうちの上記1回または複数回の反復により得られた上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、項目1から42のいずれか一項に記載の方法。
[項目44]
上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、上記第1の空間解像度より高い第2の空間解像度で上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、項目43に記載の方法。
[項目45]
上記画像データは、動画データを含み、上記ターゲット光パターンは、上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、上記画像データの他の複数のフレームについて上記画像データ内で定義される、項目1から44のいずれか一項に記載の方法。
[項目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、上記装置は、上記位相変調器と通信するデータプロセッサを備え、上記データプロセッサは、
上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上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上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、上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上記位相関数および上記ワーピング済み画像を精密化し、
精密化された上記位相関数に基づいて、上記位相変調器の複数の制御信号を生成し、
上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上記位相関数を更新するステップであって、上記更新済み位相関数は、上記ワーピング済み画像と上記ワーピング済み画像内の複数の点での上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、
上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、上記ターゲット光パターンを上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。
[項目47]
上記差分測度は、上記ワーピング済み画像の複数のピクセルと上記ワーピング済み画像内の上記複数の点での上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、項目46に記載の装置。
[項目48]
上記位相関数を更新する上記ステップは、上記データプロセッサにより、上記ワーピング済み画像の複数のピクセルと、
[項目49]
上記位相関数を更新する上記ステップは、上記データプロセッサにより、上記ワーピング済み画像の複数のピクセルと、
[項目50]
上記位相関数を更新する上記ステップは、上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、項目46から48のいずれか一項に記載の装置。
[項目51]
上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、項目50に記載の装置。
[項目52]
上記位相関数を更新する上記ステップは、上記データプロセッサにより、
[項目53]
上記最適化を実施することは、上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、項目49から51のいずれか一項に記載の装置。
[項目54]
像面におけるターゲット強度を上記レンズ面上へと後方ワーピングする上記ステップは、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、項目46から52のいずれか一項に記載の装置。
[項目55]
グラフィックスプロセッサユニットを備え、上記テクスチャマッピングオペレーションは、上記グラフィックスプロセッサユニットで実施される、項目54に記載の装置。
[項目56]
像面におけるターゲット強度を上記レンズ面上へと後方ワーピングする上記ステップは、上記データプロセッサにより、
[項目57]
上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、上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、項目46から56のいずれか一項に記載の装置。
[項目58]
上記位相変調器と、上記位相変調器上に光を投影するための光源とを備え、上記データプロセッサは、上記位相関数に従って上記位相変調器を制御することおよび上記位相変調器に光を照明するよう上記光源を制御することにより、上記ターゲット光パターンを生成する、項目46から57のいずれか一項に記載の装置。
[項目59]
上記光は、広帯域光である、項目58に記載の装置。
[項目60]
上記広帯域光は、白色光である、項目59に記載の装置。
[項目61]
上記光は、単色である、項目58に記載の装置。
[項目62]
上記光は、レーザ光である、項目59または61に記載の装置。
[項目63]
上記光は、コリメートされている、項目58から62のいずれか一項に記載の装置。
[項目64]
上記光源は、上記レンズ面の法線方向から上記位相変調器に入射する光を投影する、項目63に記載の装置。
[項目65]
上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、項目58から64のいずれか一項に記載の装置。
[項目66]
上記位相変調器の上記解像度は、少なくとも5メガピクセルである、項目65に記載の装置。
[項目67]
上記ターゲット光パターンは、像面内の像域を占有し、上記位相変調器上の任意の点から上記像域の境界上の任意の点へと向けられた光線は、上記位相変調器上の上記任意の点からの上記位相変調器の法線と角度θをなし、|θ|≦12°である、項目58から66のいずれか一項に記載の装置。
[項目68]
上記位相変調器は、液晶位相変調器を含む、項目58から67のいずれか一項に記載の装置。
[項目69]
上記位相変調器は、LCoSデバイスを含む、項目68に記載の装置。
[項目70]
上記位相変調器は、可変ミラーを含む、項目58から67のいずれか一項に記載の装置。
[項目71]
上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、項目46から70のいずれか一項に記載の装置。
[項目72]
上記データプロセッサは、光の上記1または複数の輝点を移動させるよう、上記位相変調器に適用される上記位相関数を制御する、項目71に記載の装置。
[項目73]
光の上記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、項目71または72に記載の装置。
[項目74]
上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、項目46から73のいずれか一項に記載の装置。
[項目75]
上記データプロセッサが、上記ワーピング済み画像を初期化することは、上記データプロセッサが、上記ワーピング済み画像を上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、項目46から74のいずれか一項に記載の装置。
[項目76]
上記画像データは、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、項目46から75のいずれか一項に記載の装置。
[項目77]
上記動画データは、フレーム毎に異なるターゲット光パターンを提供し、上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、項目76に記載の装置。
[項目78]
上記データプロセッサは、複数の上記異なる位相関数をリアルタイムで算出する、項目77に記載の装置。
[項目79]
上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上記位相関数および上記ワーピング済み画像を精密化する、項目46から78のいずれか一項に記載の装置。
[項目80]
上記データプロセッサは、上記複数回の反復のうちの一定回数の反復において上記位相関数および上記ワーピング済み画像を精密化する、項目46から78のいずれか一項に記載の装置。
[項目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、上記データプロセッサは、上記位相関数および上記ワーピング済み画像を上記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、項目46から78のいずれか一項に記載の装置。
[項目82]
上記データプロセッサは、上記位相関数および上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、項目46から80のいずれか一項に記載の装置。
[項目83]
上記データプロセッサは、上記ワーピング済み画像にフーリエ変換を実施し、上記ワーピング済み画像の上記フーリエ変換を用いて上記周波数ドメインにおいて上記位相関数を生成し、上記位相関数に逆フーリエ変換を実施する、項目82に記載の装置。
[項目84]
ハードウェアフーリエ変換デバイスを備え、上記データプロセッサは、上記フーリエ変換を実施するよう上記フーリエ変換デバイスを制御する、項目83に記載の装置。
[項目85]
空間光変調器を備え、上記データプロセッサは、上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上記空間光変調器に適用する、項目46から84のいずれか一項に記載の装置。
[項目86]
上記データプロセッサは、上記周波数ドメインにおける複数の上記ステップを実施する前に、周期境界条件を有するよう上記画像データを拡張する、項目82から84のいずれか一項に記載の装置。
[項目87]
上記画像データを拡張することは、上記画像データの各境界を横断して上記画像データの鏡像を作成することを含む、項目86に記載の装置。
[項目88]
上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、項目46から87のいずれか一項に記載の装置。
[項目89]
上記データプロセッサは、第1の空間解像度で上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、上記複数回の反復のうちの上記1回または複数回の反復により得られた上記更新済み位相関数をアップサンプリングする、項目46から88のいずれか一項に記載の装置。
[項目90]
上記データプロセッサは、上記更新済み位相関数をアップサンプリングした後に、上記第1の空間解像度より高い第2の空間解像度で上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、項目89に記載の装置。
[項目91]
上記画像データは、動画データを含み、上記ターゲット光パターンは、上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、上記画像データの他の複数のフレームについて上記画像データ内で定義される、項目46から90のいずれか一項に記載の装置。
[項目92]
ターゲット光パターンを定義する画像データから位相変調器の複数の制御値を生成するための方法であって、
上記ターゲット光パターンにおける複数の点と上記位相変調器上の対応する複数の点との間の写像を確定する段階と、
上記写像を用いて、上記ターゲット光パターンを上記位相変調器の座標空間へと写像することにより、上記複数の制御値を含む位相関数pを導出する段階と、
写像された上記ターゲット光パターンを、上記位相変調器の上記座標空間において処理する段階と
を備える、方法。
[項目93]
写像された上記ターゲット光パターンを処理する段階は、上記位相変調器上の上記複数の点での写像された上記ターゲット光パターンにおける強度と、上記複数の点の近傍における上記位相関数の対応する光学特性との比較に基づいて、試行位相関数を最適化する段階を含む、項目92に記載の方法。
[項目94]
上記対応する光学特性は、倍率を含む、項目93に記載の方法。
[項目95]
対応する複数の点での上記位相関数のラプラシアンに基づいて、上記光学特性を決定する段階を備える、項目93または94に記載の方法。
[項目96]
離散ラプラシアン演算子を用いて、上記位相関数の上記ラプラシアンを決定する段階を含む、項目95に記載の方法。
[項目97]
所定のフレームレートで表示するための複数の動画フレームを特定する動画データを表示するための方法であって、
上記動画データをリアルタイムで処理して、上記フレームレートでの一連の位相変調器制御信号を得る段階と、
複数の上記位相変調器制御信号を、照明された2次元空間位相変調器に適用する段階と、
得られた位相変調光を視域へと向ける段階と
を備える、方法。
[項目98]
上記位相変調光をさらに振幅変調する段階を備える、項目97に記載の方法。
[項目99]
上記位相変調光をさらに振幅変調する段階は、上記位相変調光の経路にある空間光変調器を制御する段階を含む、項目98に記載の方法。
[項目100]
上記位相変調光におけるボケを計算する段階と、上記ボケを低減するよう上記空間光変調器を制御する段階とを備える、項目99に記載の方法。
[項目101]
上記動画データを処理する段階は、
ターゲット光パターンにおける複数の点と光変調器上の対応する複数の点との間の写像を確定する段階と、
上記写像を用いて、上記ターゲット光パターンを上記位相変調器の座標空間へと写像することにより、複数の制御値を含む位相関数pを導出する段階と、
写像された上記ターゲット光パターンを、上記位相変調器の上記座標空間において処理する段階と
を含む、項目97から100のいずれか一項に記載の方法。
[項目102]
写像された上記ターゲット光パターンを処理する段階は、上記位相変調器上の上記複数の点での写像された上記ターゲット光パターンにおける強度と、上記複数の点の近傍における上記位相関数の対応する光学特性との比較に基づいて、試行位相関数を最適化する段階を含む、項目101に記載の方法。
[項目103]
上記対応する光学特性は、倍率を含む、項目102に記載の方法。
[項目104]
対応する複数の点での上記位相関数のラプラシアンに基づいて、上記光学特性を決定する段階を備える、項目102または103に記載の方法。
[項目105]
離散ラプラシアン演算子を用いて、上記位相関数の上記ラプラシアンを決定する段階を含む、項目104に記載の方法。
[項目106]
上記動画データを処理する段階は、周波数ドメインにおいて実施される、項目97から102のいずれか一項に記載の方法。
[項目107]
上記動画データを処理する段階は、最適化関数を生成する段階と、上記最適化関数にフーリエ変換を実施する段階と、上記周波数ドメインにおいて位相関数を生成する段階と、上記位相関数に逆フーリエ変換を実施する段階とを含む、項目106に記載の方法。
[項目108]
上記フーリエ変換を実施するハードウェア内で上記フーリエ変換を実施する段階を備える、項目107に記載の方法。
[項目109]
上記位相変調器は、最大位相遅延を有し、上記方法は、上記位相変調器の上記最大位相遅延を超える上記位相関数の位相差を、2πの倍数で減算する段階を備える、項目92から96および101から108のいずれか一項に記載の方法。
[項目110]
画像データにより定義される画像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、
上記画像データに基づいて目的関数を決定する段階と、
上記目的関数を周波数空間へと変換する段階と、
変換された上記目的関数を上記周波数空間において最小化して、位相関数を上記周波数空間において得る段階と、
上記位相関数を逆変換して、上記位相変調器の位相を2次元における位置に関連付ける、解となる位相関数を得る段階と
を備える、方法。
[項目111]
上記目的関数を変換する段階は、上記目的関数のフーリエ変換を計算する段階を含む、項目110に記載の方法。
[項目112]
変換する段階の前に、周期境界条件を有するよう上記画像データを拡張する段階と、上記目的関数を拡張された上記画像データに基づかせる段階とを含む、項目111に記載の方法。
[項目113]
上記画像データを拡張する段階は、上記画像データの各境界を横断して上記画像データの鏡像を作成する段階を含む、項目112に記載の方法。
[項目114]
上記目的関数は、最小二乗目的関数である、項目110から113のいずれか一項に記載の方法。
[項目115]
上記目的関数は、入力引数から外れさせるコストを含む、項目110から114のいずれか一項に記載の方法。
[項目116]
上記方法は、反復的に実施され、複数回の反復のそれぞれにおいて、上記目的関数に対する入力引数は、前の反復の上記解となる位相関数である、項目110から115のいずれか一項に記載の方法。
[項目117]
上記前の反復の上記解となる位相関数のフーリエ変換をキャッシュする段階と、上記解となる位相関数のキャッシュされた上記フーリエ変換を現在の反復において適用する段階とを備える、項目116に記載の方法。
[項目118]
上記目的関数は、
[項目119]
変換された上記目的関数を評価する段階は、
[項目120]
[項目121]
[項目122]
α>0が正則化パラメータである、項目119から121のいずれか一項に記載の方法。
[項目123]
上記方法は、位相面を定数値として初期化する段階を備える、項目110から122のいずれか一項に記載の方法。
[項目124]
変換された上記目的関数を評価する段階は、異なる複数の点について並列に実施される、項目110から123のいずれか一項に記載の方法。
[項目125]
評価する段階は、グラフィックスプロセッシングユニット内で実施される、項目124に記載の方法。
[項目126]
上記位相変調器を照明しつつ、上記解となる位相関数に従って位相変調器の複数のピクセルを制御することにより、上記画像を表示する段階を備える、項目110から125のいずれか一項に記載の方法。
[項目127]
上記位相変調器にコリメート光を均等に照明する段階を備える、項目126に記載の方法。
[項目128]
上記位相変調器は、複数の液晶ピクセルのアレイを含み、上記方法は、上記解となる位相関数に従って上記複数の液晶ピクセルに複数の制御信号を設定する段階を含む、項目126または127に記載の方法。
[項目129]
上記位相変調器は、LCoS位相変調器である、項目128に記載の方法。
[項目130]
上記位相変調器は、可変形状ミラーである、項目110に記載の方法。
[項目131]
上記位相変調器上の複数の点に対する最大開口数は、0.21またはそれより小さい、項目126から130のいずれか一項に記載の方法。
[項目132]
上記位相変調器は、最大位相遅延を有し、上記方法は、上記位相変調器の上記最大位相遅延を超える上記位相関数の位相差を、2πの倍数で減算する段階を備える、項目110から131のいずれか一項に記載の方法。
[項目133]
画像データにより定義される画像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、
上記画像データに基づいて不動点反復を決定する段階と、
上記不動点反復を周波数空間へと変換する段階と、
上記不動点反復を上記周波数空間において評価して、位相関数を上記周波数空間において得る段階と、
上記位相関数を逆変換して、上記位相変調器の位相を2次元における位置に関連付ける、解となる位相関数を得る段階と
を備える、方法。
[項目134]
上記不動点反復を変換する段階は、上記不動点反復のフーリエ変換を計算する段階を含む、項目133に記載の方法。
[項目135]
変換する段階の前に、周期境界条件を有するよう上記画像データを拡張する段階と、上記不動点反復を拡張された上記画像データに基づかせる段階とを含む、項目134に記載の方法。
[項目136]
上記画像データを拡張する段階は、上記画像データの各境界を横断して上記画像データの鏡像を作成する段階を含む、項目135に記載の方法。
[項目137]
上記不動点反復は、最小二乗不動点反復である、項目133から136のいずれか一項に記載の方法。
[項目138]
上記不動点反復は、入力引数から外れさせるコストを含む、項目133から137のいずれか一項に記載の方法。
[項目139]
上記方法は、反復的に実施され、複数回の反復のそれぞれにおいて、上記不動点反復に対する入力引数は、前の反復の上記解となる位相関数である、項目133から138のいずれか一項に記載の方法。
[項目140]
上記前の反復の上記解となる位相関数のフーリエ変換をキャッシュする段階と、上記解となる位相関数のキャッシュされた上記フーリエ変換を現在の反復において適用する段階とを備える、項目139に記載の方法。
[項目141]
上記不動点反復は、
[項目142]
変換された上記不動点反復を評価する段階は、
[項目143]
[項目144]
[項目145]
α>0が正則化パラメータである、項目143または144に記載の方法。
[項目146]
上記方法は、位相面を定数値として初期化する段階を備える、項目133から145のいずれか一項に記載の方法。
[項目147]
変換された上記不動点反復を評価する段階は、異なる複数の点について並列に実施される、項目133から146のいずれか一項に記載の方法。
[項目148]
評価する段階は、グラフィックスプロセッシングユニット内で実施される、項目147に記載の方法。
[項目149]
上記位相変調器を照明しつつ、上記解となる位相関数に従って位相変調器の複数のピクセルを制御することにより、上記画像を表示する段階を備える、項目133から148のいずれか一項に記載の方法。
[項目150]
上記位相変調器にコリメート光を均等に照明する段階を備える、項目149に記載の方法。
[項目151]
上記位相変調器は、複数の液晶ピクセルのアレイを含み、上記方法は、上記解となる位相関数に従って上記複数の液晶ピクセルに複数の制御信号を設定する段階を含む、項目149または150に記載の方法。
[項目152]
上記位相変調器は、LCoS位相変調器である、項目151に記載の方法。
[項目153]
上記位相変調器は、可変形状ミラーである、項目151に記載の方法。
[項目154]
上記位相変調器上の複数の点に対する最大開口数は、0.21またはそれより小さい、項目149から153のいずれか一項に記載の方法。
[項目155]
上記位相変調器は、最大位相遅延を有し、上記方法は、上記位相変調器の上記最大位相遅延を超える上記位相関数の位相差を、2πの倍数で減算する段階を備える、項目133から154のいずれか一項に記載の方法。
[項目156]
ターゲット光パターンを定義する画像データから位相変調器の複数の制御値を生成するための装置であって、上記装置は、上記位相変調器と通信するデータプロセッサを備え、上記データプロセッサは、
上記ターゲット光パターンにおける複数の点と上記位相変調器上の対応する複数の点との間の写像を確定し、
上記写像を用いて、上記ターゲット光パターンを上記位相変調器の座標空間へと写像することにより、上記複数の制御値を含む位相関数pを導出し、
写像された上記ターゲット光パターンを、上記位相変調器の上記座標空間において処理する、装置。
[項目157]
上記データプロセッサが、写像された上記ターゲット光パターンを処理することは、上記データプロセッサが、上記位相変調器上の上記複数の点での写像された上記ターゲット光パターンにおける強度と、上記複数の点の近傍における上記位相関数の対応する光学特性との比較に基づいて、試行位相関数を最適化することを含む、項目156に記載の装置。
[項目158]
上記対応する光学特性は、倍率を含む、項目157に記載の装置。
[項目159]
上記データプロセッサは、対応する複数の点での上記位相関数のラプラシアンに基づいて、上記光学特性を決定する、項目157または158に記載の装置。
[項目160]
上記データプロセッサは、離散ラプラシアン演算子を用いて、上記位相関数の上記ラプラシアンを決定する、項目159に記載の装置。
[項目161]
所定のフレームレートで表示するための複数の動画フレームを特定する動画データを表示するための装置であって、
上記動画データをリアルタイムで処理して、上記フレームレートでの一連の位相変調器制御信号を得て、
複数の上記位相変調器制御信号を、照明された2次元空間位相変調器に適用し、
得られた位相変調光を視域へと向けるよう上記空間位相変調器を制御する
データプロセッサを備える、装置。
[項目162]
上記データプロセッサは、上記位相変調光を振幅変調するよう、上記位相変調光の経路にある空間光変調器を制御する、項目161に記載の装置。
[項目163]
上記データプロセッサは、上記位相変調光におけるボケを計算し、上記ボケを低減するよう上記空間光変調器を制御する、項目162に記載の装置。
[項目164]
上記データプロセッサが、上記動画データを処理することは、上記データプロセッサが、
ターゲット光パターンにおける複数の点と光変調器上の対応する複数の点との間の写像を確定し、
上記写像を用いて、上記ターゲット光パターンを上記位相変調器の座標空間へと写像することにより、複数の制御値を含む位相関数pを導出し、
写像された上記ターゲット光パターンを、上記位相変調器の上記座標空間において処理することを含む、項目161から163のいずれか一項に記載の装置。
[項目165]
上記データプロセッサが、写像された上記ターゲット光パターンを処理することは、上記データプロセッサが、上記位相変調器上の上記複数の点での写像された上記ターゲット光パターンにおける強度と、上記複数の点の近傍における上記位相関数の対応する光学特性との比較に基づいて、試行位相関数を最適化することを含む、項目164に記載の装置。
[項目166]
上記対応する光学特性は、倍率を含む、項目165に記載の装置。
[項目167]
上記データプロセッサは、対応する複数の点での上記位相関数のラプラシアンに基づいて、上記光学特性を決定する、項目165または166に記載の装置。
[項目168]
上記データプロセッサは、離散ラプラシアン演算子を用いて、上記位相関数の上記ラプラシアンを決定する、項目167に記載の装置。
[項目169]
上記データプロセッサは、周波数ドメインにおいて上記動画データを処理する、項目161から165のいずれか一項に記載の装置。
[項目170]
上記データプロセッサが、上記動画データを処理することは、データプロセッサが、
最適化関数を生成し、
上記最適化関数にフーリエ変換を実施することにより、上記周波数ドメインにおいて位相関数を生成し、
上記周波数ドメインにおいて上記位相関数に逆フーリエ変換を実施する
ことを含む、項目169に記載の装置。
[項目171]
上記フーリエ変換を実施するハードウェアを備え、上記データプロセッサは、上記フーリエ変換を実施するよう上記ハードウェアを制御する、項目170に記載の装置。
[項目172]
上記位相変調器は、最大位相遅延を有し、上記データプロセッサは、上記位相変調器の上記最大位相遅延を超える位相関数の位相差を、2πの倍数で減算する、項目161から165および169から171のいずれか一項に記載の装置。
[項目173]
画像データにより定義される画像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、上記位相変調器と通信するデータプロセッサを備え、上記データプロセッサは、
上記画像データに基づいて目的関数を決定し、
上記目的関数を周波数空間へと変換し、
変換された上記目的関数を上記周波数空間において最小化して、位相関数を上記周波数空間において得て、
上記位相関数を逆変換して、上記位相変調器の位相を2次元における位置に関連付ける、解となる位相関数を得る、装置。
[項目174]
上記データプロセッサが、上記目的関数を変換することは、上記データプロセッサが、上記目的関数のフーリエ変換を計算することを含む、項目173に記載の装置。
[項目175]
上記データプロセッサは、変換することの前に、周期境界条件を有するよう上記画像データを拡張し、上記目的関数を拡張された上記画像データに基づかせる、項目174に記載の装置。
[項目176]
上記データプロセッサが、上記画像データを拡張することは、上記データプロセッサが、上記画像データの各境界を横断して上記画像データの鏡像を作成することを含む、項目175に記載の装置。
[項目177]
上記目的関数は、最小二乗目的関数である、項目173から176のいずれか一項に記載の装置。
[項目178]
上記目的関数は、入力引数から外れさせるコストを含む、項目173から177のいずれか一項に記載の装置。
[項目179]
上記データプロセッサは、上記目的関数を反復的に決定し、上記目的関数を変換し、変換された上記目的関数を評価し、複数回の反復のそれぞれにおいて、上記目的関数に対する入力引数は、前の反復の上記解となる位相関数である、項目173から178のいずれか一項に記載の装置。
[項目180]
上記データプロセッサは、上記前の反復の上記解となる位相関数のフーリエ変換をキャッシュし、上記解となる位相関数のキャッシュされた上記フーリエ変換を現在の反復において適用する、項目179に記載の装置。
[項目181]
上記目的関数は、
[項目182]
上記データプロセッサが、変換された上記目的関数を評価することは、上記データプロセッサが、
[項目183]
[項目184]
[項目185]
α>0が正則化パラメータである、項目182から184のいずれか一項に記載の装置。
[項目186]
上記データプロセッサは、位相面を定数値として初期化する、項目173から185のいずれか一項に記載の装置。
[項目187]
上記データプロセッサは、変換された上記目的関数を異なる複数の点について並列に評価する、項目173から186のいずれか一項に記載の装置。
[項目188]
上記データプロセッサは、グラフィックスプロセッシングユニットを含み、上記グラフィックスプロセッシングユニットは、変換された上記目的関数を評価する、項目187に記載の装置。
[項目189]
上記位相変調器と、上記位相変調器上に光を投影するための光源とを備え、上記データプロセッサは、上記位相変調器を照明するよう上記光源を制御しつつ、上記解となる位相関数に従って位相変調器の複数のピクセルを制御することにより、上記画像を表示するよう上記位相変調器を制御する、項目173から188のいずれか一項に記載の装置。
[項目190]
上記光源は、上記位相変調器にコリメート光を均等に照明する、項目189に記載の装置。
[項目191]
上記位相変調器は、複数の液晶ピクセルのアレイを含み、上記データプロセッサは、上記解となる位相関数に従って上記複数の液晶ピクセルに複数の制御信号を設定する、項目189または190に記載の装置。
[項目192]
上記位相変調器は、LCoS位相変調器である、項目191に記載の装置。
[項目193]
上記位相変調器は、可変形状ミラーである、項目191に記載の装置。
[項目194]
上記位相変調器上の複数の点に対する最大開口数は、0.21またはそれより小さい、項目189から193のいずれか一項に記載の装置。
[項目195]
上記位相変調器は、最大位相遅延を有し、上記データプロセッサは、上記位相変調器の上記最大位相遅延を超える上記位相関数の任意の位相差を、2πの倍数で減算する、項目173から194のいずれか一項に記載の装置。
[項目196]
画像データにより定義される画像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、上記位相変調器と通信するデータプロセッサを備え、上記データプロセッサは、
上記画像データに基づいて不動点反復を決定し、
上記不動点反復を周波数空間へと変換し、
上記不動点反復を上記周波数空間において評価して、位相関数を上記周波数空間において得て、
上記位相関数を逆変換して、上記位相変調器の位相を2次元における位置に関連付ける、解となる位相関数を得る、装置。
[項目197]
上記データプロセッサが、上記不動点反復を変換することは、上記データプロセッサが、上記不動点反復のフーリエ変換を計算することを含む、項目196に記載の装置。
[項目198]
上記データプロセッサは、変換することの前に、周期境界条件を有するよう上記画像データを拡張し、上記不動点反復を拡張された上記画像データに基づかせる、項目197に記載の装置。
[項目199]
上記データプロセッサが、上記画像データを拡張することは、上記データプロセッサが、上記画像データの各境界を横断して上記画像データの鏡像を作成することを含む、項目198に記載の装置。
[項目200]
上記不動点反復は、最小二乗不動点反復である、項目196から199のいずれか一項に記載の装置。
[項目201]
上記不動点反復は、入力引数から外れさせるコストを含む、項目196から200のいずれか一項に記載の装置。
[項目202]
上記データプロセッサは、上記不動点反復を反復的に決定し、上記不動点反復を変換し、変換された上記不動点反復を評価し、複数回の反復のそれぞれにおいて、上記不動点反復に対する入力引数は、前の反復の上記解となる位相関数である、項目196から201のいずれか一項に記載の装置。
[項目203]
上記データプロセッサは、上記前の反復の上記解となる位相関数のフーリエ変換をキャッシュし、上記解となる位相関数のキャッシュされた上記フーリエ変換を現在の反復において適用する、項目202に記載の装置。
[項目204]
上記不動点反復は、
[項目205]
上記データプロセッサが、変換された上記不動点反復を評価することは、上記データプロセッサが、
[項目206]
[項目207]
[項目208]
α>0が正則化パラメータである、項目205から207のいずれか一項に記載の装置。
[項目209]
上記データプロセッサは、位相面を定数値として初期化する、項目196から208のいずれか一項に記載の装置。
[項目210]
上記データプロセッサは、変換された上記不動点反復を異なる複数の点について並列に評価する、項目196から209のいずれか一項に記載の装置。
[項目211]
上記データプロセッサは、グラフィックスプロセッシングユニットを含み、上記グラフィックスプロセッシングユニットは、変換された上記不動点反復を評価する、項目210に記載の装置。
[項目212]
上記位相変調器と、上記位相変調器上に光を投影するための光源とを備え、上記データプロセッサは、上記位相変調器を照明するよう上記光源を制御しつつ、上記解となる位相関数に従って位相変調器の複数のピクセルを制御することにより、上記画像を表示するよう上記位相変調器を制御する、項目196から211のいずれか一項に記載の装置。
[項目213]
上記光源は、上記位相変調器にコリメート光を均等に照明する、項目212に記載の装置。
[項目214]
上記位相変調器は、複数の液晶ピクセルのアレイを含み、上記データプロセッサは、上記解となる位相関数に従って上記複数の液晶ピクセルに複数の制御信号を設定する、項目212または213に記載の装置。
[項目215]
上記位相変調器は、LCoS位相変調器である、項目214に記載の装置。
[項目216]
上記位相変調器は、可変形状ミラーである、項目214に記載の装置。
[項目217]
上記位相変調器上の複数の点に対する最大開口数は、0.21またはそれより小さい、項目212から216のいずれか一項に記載の装置。
[項目218]
上記位相変調器は、最大位相遅延を有し、上記データプロセッサは、上記位相変調器の上記最大位相遅延を超える上記位相関数の任意の位相差を、2πの倍数で減算する、項目196から217のいずれか一項に記載の装置。
[項目219]
画像データにより定義される画像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、
上記画像データに基づいて目的関数の近接演算子を決定する段階と、
上記近接演算子を周波数空間へと変換する段階と、
変換された上記近接演算子を上記周波数空間において評価して、位相関数を上記周波数空間において得る段階と、
上記位相関数を逆変換して、上記位相変調器の位相を2次元における位置に関連付ける、解となる位相関数を得る段階と
を備える、方法。
[項目220]
上記近接演算子を変換する段階は、上記近接演算子のフーリエ変換を計算する段階を含む、項目219に記載の方法。
[項目221]
変換する段階の前に、周期境界条件を有するよう上記画像データを拡張する段階と、上記近接演算子を拡張された上記画像データに基づかせる段階とを含む、項目220に記載の方法。
[項目222]
上記画像データを拡張する段階は、上記画像データの各境界を横断して上記画像データの鏡像を作成する段階を含む、項目221に記載の方法。
[項目223]
上記目的関数は、最小二乗目的関数である、項目219から222のいずれか一項に記載の方法。
[項目224]
上記近接演算子は、入力引数から外れさせるコストを含む、項目219から223のいずれか一項に記載の方法。
[項目225]
上記方法は、反復的に実施され、複数回の反復のそれぞれにおいて、上記近接演算子に対する入力引数は、前の反復の上記解となる位相関数である、項目219から224のいずれか一項に記載の方法。
[項目226]
上記前の反復の上記解となる位相関数のフーリエ変換をキャッシュする段階と、上記解となる位相関数のキャッシュされた上記フーリエ変換を現在の反復において適用する段階とを備える、項目225に記載の方法。
[項目227]
上記近接演算子は、
[項目228]
変換された上記近接演算子を評価する段階は、
[項目229]
[項目230]
[項目231]
α>0が正則化パラメータである、項目228から230のいずれか一項に記載の方法。
[項目232]
上記方法は、位相面を定数値として初期化する段階を備える、項目219から231のいずれか一項に記載の方法。
[項目233]
変換された上記近接演算子を評価する段階は、異なる複数の点について並列に実施される、項目219から232のいずれか一項に記載の方法。
[項目234]
評価する段階は、グラフィックスプロセッシングユニット内で実施される、項目233に記載の方法。
[項目235]
上記位相変調器を照明しつつ、上記解となる位相関数に従って位相変調器の複数のピクセルを制御することにより、上記画像を表示する段階を備える、項目219から234のいずれか一項に記載の方法。
[項目236]
上記位相変調器にコリメート光を均等に照明する段階を備える、項目235に記載の方法。
[項目237]
上記位相変調器は、複数の液晶ピクセルのアレイを含み、上記方法は、上記解となる位相関数に従って上記複数の液晶ピクセルに複数の制御信号を設定する段階を含む、項目235または236に記載の方法。
[項目238]
上記位相変調器は、LCoS位相変調器である、項目237に記載の方法。
[項目239]
上記位相変調器は、可変形状ミラーである、項目237に記載の方法。
[項目240]
上記位相変調器上の複数の点に対する最大開口数は、0.21またはそれより小さい、項目235から239のいずれか一項に記載の方法。
[項目241]
上記位相変調器は、最大位相遅延を有し、上記方法は、上記位相変調器の上記最大位相遅延を超える上記位相関数の位相差を、2πの倍数で減算する段階を備える、項目219から240のいずれか一項に記載の方法。
[項目242]
画像データにより定義される画像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、上記位相変調器と通信するデータプロセッサを備え、上記データプロセッサは、
上記画像データに基づいて目的関数の近接演算子を決定し、
上記近接演算子を周波数空間へと変換し、
変換された上記近接演算子を上記周波数空間において評価して、位相関数を上記周波数空間において得て、
上記位相関数を逆変換して、上記位相変調器の位相を2次元における位置に関連付ける、解となる位相関数を得る、装置。
[項目243]
上記データプロセッサが、上記近接演算子を変換することは、上記データプロセッサが、上記近接演算子のフーリエ変換を計算することを含む、項目242に記載の装置。
[項目244]
上記データプロセッサは、変換することの前に、周期境界条件を有するよう上記画像データを拡張し、上記近接演算子を拡張された上記画像データに基づかせる、項目243に記載の装置。
[項目245]
上記データプロセッサが、上記画像データを拡張することは、上記データプロセッサが、上記画像データの各境界を横断して上記画像データの鏡像を作成することを含む、項目244に記載の装置。
[項目246]
上記目的関数は、最小二乗目的関数である、項目242から245のいずれか一項に記載の装置。
[項目247]
上記近接演算子は、入力引数から外れさせるコストを含む、項目242から246のいずれか一項に記載の装置。
[項目248]
上記データプロセッサは、上記近接演算子を反復的に決定し、上記近接演算子を変換し、変換された上記近接演算子を評価し、複数回の反復のそれぞれにおいて、上記近接演算子に対する入力引数は、前の反復の上記解となる位相関数である、項目242から247のいずれか一項に記載の装置。
[項目249]
上記データプロセッサは、上記前の反復の上記解となる位相関数のフーリエ変換をキャッシュし、上記解となる位相関数のキャッシュされた上記フーリエ変換を現在の反復において適用する、項目248に記載の装置。
[項目250]
上記近接演算子は、
[項目251]
上記データプロセッサが、変換された上記近接演算子を評価することは、上記データプロセッサが、
[項目252]
[項目253]
[項目254]
α>0が正則化パラメータである、項目251から253のいずれか一項に記載の装置。
[項目255]
上記データプロセッサは、位相面を定数値として初期化する、項目242から254のいずれか一項に記載の装置。
[項目256]
上記データプロセッサは、変換された上記近接演算子を異なる複数の点について並列に評価する、項目242から255のいずれか一項に記載の装置。
[項目257]
上記データプロセッサは、グラフィックスプロセッシングユニットを含み、上記グラフィックスプロセッシングユニットは、変換された上記近接演算子を評価する、項目256に記載の装置。
[項目258]
上記位相変調器と、上記位相変調器上に光を投影するための光源とを備え、上記データプロセッサは、上記位相変調器を照明するよう上記光源を制御しつつ、上記解となる位相関数に従って位相変調器の複数のピクセルを制御することにより、上記画像を表示するよう上記位相変調器を制御する、項目242から257のいずれか一項に記載の装置。
[項目259]
上記光源は、上記位相変調器にコリメート光を均等に照明する、項目258に記載の装置。
[項目260]
上記位相変調器は、複数の液晶ピクセルのアレイを含み、上記データプロセッサは、上記解となる位相関数に従って上記複数の液晶ピクセルに複数の制御信号を設定する、項目258または259に記載の装置。
[項目261]
上記位相変調器は、LCoS位相変調器である、項目260に記載の装置。
[項目262]
上記位相変調器は、可変形状ミラーである、項目260に記載の装置。
[項目263]
上記位相変調器上の複数の点に対する最大開口数は、0.21またはそれより小さい、項目258から262のいずれか一項に記載の装置。
[項目264]
上記位相変調器は、最大位相遅延を有し、上記データプロセッサは、上記位相変調器の上記最大位相遅延を超える上記位相関数の任意の位相差を、2πの倍数で減算する、項目242から263のいずれか一項に記載の装置。
[項目265]
データプロセッサに、上記の方法項目のいずれか一項に記載の方法を実施させるよう構成される、複数のコンピュータ可読ソフトウェア命令を備える、コンピュータ可読媒体。
[項目266]
本明細書に記載の任意の新規性および進歩性のある特徴、複数の特徴の組み合わせ、または複数の特徴のサブコンビネーションを有する装置。
[項目267]
本明細書に記載の任意の新規性および進歩性のある複数のステップ、複数の動作、複数のステップおよび/もしくは複数の動作の組み合わせ、または、複数のステップおよび/もしくは複数の動作のサブコンビネーションを有する方法。
Claims (58)
- 動画データを表示するための方法であって、前記動画データは所定のフレームレートで表示するための複数の動画フレームを特定し、前記動画データを表示するための方法は、
前記動画データをリアルタイムで処理して、前記フレームレートでの一連の位相変調器制御信号を得る段階と、
複数の前記位相変調器制御信号を、照明された位相変調器に適用する段階と、
位相変調光の経路にある空間光変調器を制御することにより、前記位相変調光を振幅変調する段階と、
得られた前記位相変調光を視域へと向ける段階と
を備える、方法。 - 前記位相変調光におけるボケを計算する段階と、前記ボケを低減するよう前記空間光変調器を制御する段階とを備える、請求項1に記載の方法。
- 前記動画データを処理する段階は、
ターゲット光パターンにおける複数の点と前記位相変調器上の対応する複数の点との間の写像を確定する段階と、
前記写像を用いて、
前記ターゲット光パターンを前記位相変調器の座標空間へと写像することと、
写像された前記ターゲット光パターンを、前記位相変調器の前記座標空間において処理することと、
により、前記位相変調器のピクセルのための制御値を提供する位相関数を導出する段階と、
を含む、請求項1または2に記載の方法。 - 写像された前記ターゲット光パターンを処理する段階は、前記位相変調器上の前記複数の点での写像された前記ターゲット光パターンにおける強度と、前記複数の点の近傍における前記位相関数の対応する光学特性との比較に基づいて、前記位相関数を最適化する段階を含む、請求項3に記載の方法。
- 前記対応する光学特性は、前記位相変調器と前記視域との間の倍率の倍率係数を含む、請求項4に記載の方法。
- 対応する複数の点での前記位相関数のラプラシアンに基づいて、前記光学特性を決定する段階を備える、請求項4または5に記載の方法。
- 離散ラプラシアン演算子を用いて、前記位相関数の前記ラプラシアンを決定する段階を含む、請求項6に記載の方法。
- 前記動画データを処理する段階は、フーリエドメインにおいて実施される、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記動画データを処理する段階は、
最適化関数を生成する段階と、
前記最適化関数にフーリエ変換を実施する段階と、
前記フーリエドメインにおいて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含む、請求項8に記載の方法。 - 前記フーリエ変換を実施するよう構成された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9に記載の方法。
- 前記位相変調器は、最大位相遅延を有し、前記方法は、前記位相変調器の前記最大位相遅延を超える前記位相関数の位相差を、2πの倍数で減算する段階を備える、請求項3から7のいずれか一項に記載の方法。
- 前記動画データに基づいて目的関数の近接演算子を決定する段階と、
前記近接演算子を周波数空間へと変換する段階と、
前記周波数空間における位相関数を得るために、変換された前記近接演算子を前記周波数空間において評価する段階と、
前記位相変調器の位相と2次元における位置とを関連付ける解となる位相関数を得るために、前記位相関数を逆変換する段階と、
を備える、請求項1または2に記載の方法。 - 画像データにより定義される画像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、
前記画像データに基づいて目的関数の近接演算子を決定する段階と、
前記近接演算子を周波数空間へと変換する段階と、
前記周波数空間における位相関数を得るために、変換された前記近接演算子を前記周波数空間において評価する段階と、
前記位相変調器の位相と2次元における位置とを関連付ける解となる位相関数を得るために、前記位相関数を逆変換する段階と、
を備える、方法。 - 前記近接演算子を変換する段階は、前記近接演算子のフーリエ変換を計算する段階を含む、請求項13に記載の方法。
- 変換する段階の前に、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と、前記近接演算子を拡張された前記画像データに基づかせる段階とを含む、請求項14に記載の方法。
- 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15に記載の方法。
- 前記目的関数は、最小二乗目的関数である、請求項13から16のいずれか一項に記載の方法。
- 前記近接演算子によって算出される値を入力引数に近づけることにより、最適化の効率を上げることをさらに備える、請求項13から17のいずれか一項に記載の方法。
- 前記方法は、反復的に実施され、複数回の反復のそれぞれにおいて、前記近接演算子に対する入力引数は、前の反復の前記解となる位相関数である、請求項13から18のいずれか一項に記載の方法。
- 前記前の反復の前記解となる位相関数のフーリエ変換をキャッシュする段階と、前記解となる位相関数のキャッシュされた前記フーリエ変換を現在の反復において適用する段階とを備える、請求項19に記載の方法。
- 変換された前記近接演算子を評価する段階は、異なる複数の点について並列に実施される、請求項13から20のいずれか一項に記載の方法。
- 前記変換された前記近接演算子を前記周波数空間において評価する段階は、グラフィックスプロセッシングユニット内で実施される、請求項21に記載の方法。
- 前記位相変調器を照明しつつ、前記解となる位相関数に従って前記位相変調器の複数のピクセルを制御することにより、前記画像を表示する段階を備える、請求項13から22のいずれか一項に記載の方法。
- 前記位相変調器にコリメート光を均等に照明する段階を備える、請求項23に記載の方法。
- 前記位相変調器は、複数の液晶ピクセルのアレイを含み、前記方法は、前記解となる位相関数に従って前記複数のピクセルに複数の制御信号を設定する段階を含む、請求項23または24に記載の方法。
- 前記位相変調器は、LCoS位相変調器である、請求項25に記載の方法。
- 前記位相変調器は、可変形状ミラーである、請求項25に記載の方法。
- 前記位相変調器上の複数の点に対する最大開口数は、0.21またはそれより小さい、請求項23から27のいずれか一項に記載の方法。
- 前記位相変調器は、最大位相遅延を有し、前記方法は、前記位相変調器の前記最大位相遅延を超える前記位相関数の位相差を、2πの倍数で減算する段階を備える、請求項13から28のいずれか一項に記載の方法。
- 動画データを表示するための装置であって、前記動画データは所定のフレームレートで表示するための複数の動画フレームを特定し、前記動画データを表示するための装置は、
前記動画データをリアルタイムで処理して、前記フレームレートでの一連の位相変調器制御信号を得て、
複数の前記位相変調器制御信号を、照明された位相変調器に適用し、
位相変調光の経路にある空間光変調器を制御することで、前記位相変調光を振幅変調し、
得られた前記位相変調光を視域へと向けるよう前記位相変調器を制御する
よう構成されたデータプロセッサを備える、装置。 - 前記データプロセッサは、前記位相変調光におけるボケを計算し、前記ボケを低減するよう前記空間光変調器を制御するよう構成される、請求項30に記載の装置。
- 前記データプロセッサが、前記動画データを処理するよう構成されることは、前記データプロセッサが、
ターゲット光パターンにおける複数の点と前記位相変調器上の対応する複数の点との間の写像を確定し、
前記写像を用いて、
前記ターゲット光パターンを前記位相変調器の座標空間へと写像することと、
写像された前記ターゲット光パターンを、前記位相変調器の前記座標空間において処理することと、
により、前記位相変調器のピクセルのための制御値を提供する位相関数を導出する、
よう構成されることを含む、
請求項30または31に記載の装置。 - 前記データプロセッサが、写像された前記ターゲット光パターンを処理するよう構成されることは、前記データプロセッサが、前記位相変調器上の前記複数の点での写像された前記ターゲット光パターンにおける強度と、前記複数の点の近傍における前記位相関数の対応する光学特性との比較に基づいて、前記位相関数を最適化するよう構成されることを含む、請求項32に記載の装置。
- 前記対応する光学特性は、前記位相変調器と前記視域との間の倍率の倍率係数を含む、請求項33に記載の装置。
- 前記データプロセッサは、対応する複数の点での前記位相関数のラプラシアンに基づいて、前記光学特性を決定するよう構成される、請求項33または34に記載の装置。
- 前記データプロセッサは、離散ラプラシアン演算子を用いて、前記位相関数の前記ラプラシアンを決定するよう構成される、請求項35に記載の装置。
- 前記データプロセッサは、フーリエドメインにおいて前記動画データを処理するよう構成される、請求項33に記載の装置。
- 前記データプロセッサが、前記動画データを処理するよう構成されることは、データプロセッサが、
最適化関数を生成し、
前記最適化関数にフーリエ変換を実施することにより、前記フーリエドメインにおいて前記位相関数を生成し、
前記フーリエドメインにおいて前記位相関数に逆フーリエ変換を実施する
よう構成されることを含む、請求項37に記載の装置。 - 前記フーリエ変換を実施するよう構成されたハードウェアを備え、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ハードウェアを制御するよう構成される、請求項38に記載の装置。
- 前記位相変調器は、最大位相遅延を有し、前記データプロセッサは、前記位相変調器の前記最大位相遅延を超える前記位相関数の位相差を、2πの倍数で減算するよう構成される、請求項32、33および37から39のいずれか一項に記載の装置。
- 前記データプロセッサは、
前記動画データに基づいて目的関数の近接演算子を決定し、
前記近接演算子を周波数空間へと変換し、
位相関数を前記周波数空間において得るために、変換された前記近接演算子を前記周波数空間において評価し、
前記位相変調器の位相を2次元における位置に関連付ける、解となる位相関数を得るために、前記位相関数を逆変換するよう構成される、
請求項30または31に記載の装置。 - 画像データにより定義される画像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、
前記画像データに基づいて目的関数の近接演算子を決定し、
前記近接演算子を周波数空間へと変換し、
位相関数を前記周波数空間において得るために、変換された前記近接演算子を前記周波数空間において評価し、
前記位相変調器の位相を2次元における位置に関連付ける、解となる位相関数を得るために、前記位相関数を逆変換するよう構成される、
装置。 - 前記データプロセッサが、前記近接演算子を変換するよう構成されることは、前記データプロセッサが、前記近接演算子のフーリエ変換を計算するよう構成されることを含む、請求項42に記載の装置。
- 前記データプロセッサは、変換することの前に、周期境界条件を有するよう前記画像データを拡張し、前記近接演算子を拡張された前記画像データに基づかせるよう構成される、請求項43に記載の装置。
- 前記データプロセッサが、前記画像データを拡張するよう構成されることは、前記データプロセッサが、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よう構成されることを含む、請求項44に記載の装置。
- 前記目的関数は、最小二乗目的関数である、請求項42から45のいずれか一項に記載の装置。
- 前記近接演算子によって算出される値を入力引数に近づけることにより、最適化の効率を上げることをさらに備える、請求項42から46のいずれか一項に記載の装置。
- 前記データプロセッサは、前記近接演算子を反復的に決定し、前記近接演算子を変換し、変換された前記近接演算子を評価するよう構成され、複数回の反復のそれぞれにおいて、前記近接演算子に対する入力引数は、前の反復の前記解となる位相関数である、請求項42から47のいずれか一項に記載の装置。
- 前記データプロセッサは、前記前の反復の前記解となる位相関数のフーリエ変換をキャッシュし、前記解となる位相関数のキャッシュされた前記フーリエ変換を現在の反復において適用するよう構成される、請求項48に記載の装置。
- 前記データプロセッサは、変換された前記近接演算子を異なる複数の点について並列に評価するよう構成される、請求項42から49のいずれか一項に記載の装置。
- 前記データプロセッサは、グラフィックスプロセッシングユニットを含み、前記グラフィックスプロセッシングユニットは、変換された前記近接演算子を評価する、請求項50に記載の装置。
- 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、前記位相変調器を照明するよう前記光源を制御しつつ、前記解となる位相関数に従って位相変調器の複数のピクセルを制御することにより、前記画像を表示するよう前記位相変調器を制御するよう構成される、請求項42から51のいずれか一項に記載の装置。
- 前記光源は、前記位相変調器にコリメート光を均等に照明するよう構成される、請求項52に記載の装置。
- 前記位相変調器は、複数の液晶ピクセルのアレイを含み、前記データプロセッサは、前記解となる位相関数に従って前記複数のピクセルに複数の制御信号を設定するよう構成される、請求項52または53に記載の装置。
- 前記位相変調器は、LCoS位相変調器である、請求項54に記載の装置。
- 前記位相変調器は、可変形状ミラーである、請求項54に記載の装置。
- 前記位相変調器上の複数の点に対する最大開口数は、0.21またはそれより小さい、請求項42から56のいずれか一項に記載の装置。
- 前記位相変調器は、最大位相遅延を有し、前記データプロセッサは、前記位相変調器の前記最大位相遅延を超える前記位相関数の任意の位相差を、2πの倍数で減算するよう構成される、請求項42から57のいずれか一項に記載の装置。
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