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特開2024-110391ホログラフィックプロジェクタの校正方法

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024110391

(43)【公開日】2024-08-15

(54)【発明の名称】ホログラフィックプロジェクタの校正方法

(51)【国際特許分類】

G03H 1/22 20060101AFI20240807BHJP

【ＦＩ】

G03H1/22

【審査請求】有

【請求項の数】19

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2023205302

(22)【出願日】2023-12-05

(31)【優先権主張番号】2301492.1

(32)【優先日】2023-02-02

(33)【優先権主張国・地域又は機関】GB

(71)【出願人】

【識別番号】519027213

【氏名又は名称】エンヴィシクスリミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100116850

【弁理士】

【氏名又は名称】廣瀬隆行

(74)【代理人】

【識別番号】100165847

【弁理士】

【氏名又は名称】関大祐

(72)【発明者】

【氏名】セバスチャンデエチャニス

【テーマコード（参考）】

2K008

【Ｆターム（参考）】

2K008AA14

2K008CC00

2K008FF27

2K008HH01

2K008HH25

2K008HH26

2K008HH27

2K008HH28

(57)【要約】（修正有）

【課題】ホログラフィックプロジェクタを校正する方法が提供される。
【解決手段】本方法は、ディスプレイ装置上に一次回折パターンを表示する工程を含み、一次回折パターンは、第１ターゲット画像の第１ホログラムと位相ランプ関数とを含む。さらに、一次回折パターンを照明して、再生平面上に第１ターゲット画像の第１ホログラフィック復元を形成する工程を含む。第１ターゲット画像は、画像領域と非画像領域とを含む。位相ランプ関数は、第１ホログラフィック復元を移動するように配置される。本方法は、マスク１００２を用いて第１ホログラフィック復元の少なくとも一部をブロックする工程をさらに含み、マスクは、位相ランプ関数がない場合に非画像領域をブロックするように配置される。本方法は、画像領域と非画像領域との間の境界１１０２、１１０６の特性を測定する工程をさらに含む。ホログラフィックプロジェクションシステムがさらに提供される。
【選択図】図１１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ホログラフィックプロジェクタを校正する方法であって、
ディスプレイ装置上に一次回折パターンを表示する工程であって、前記一次回折パターンは、第１ターゲット画像の第１ホログラムと、位相ランプ関数とを含む工程と、
前記一次回折パターンを照明して、再生平面上に前記第１ターゲット画像の第１ホログラフィック復元を形成する工程であって、前記第１ターゲット画像は画像領域と非画像領域とを含み、前記位相ランプ関数は、前記第１ホログラフィック復元を移動させるように配置される工程と、
マスクを用いて前記第１ホログラフィック復元の少なくとも一部をブロックする工程であって、前記マスクは、前記位相ランプ関数がない場合に前記非画像領域をブロックするように配置される工程と、
前記画像領域と前記非画像領域との間の境界の特性を測定する工程と、
を含む方法。

【請求項2】

前記境界の特性を測定する工程は、前記境界の直線状の端部を測定する工程を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記第１ターゲット画像の前記第１ホログラフィック復元の回転ずれを前記境界の前記測定された特性に基づいて決定する工程をさらに含む、請求項１又は請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記第１ターゲット画像の前記第１ホログラフィック復元の回転ずれを決定する工程は、前記ホログラフィック復元の画像をキャプチャし、前記キャプチャされた画像内の前記画像領域と前記非画像領域との間の前記境界の少なくとも一部を特定する工程を含む、請求項３に記載の方法。

【請求項5】

前記第１ホログラフィック復元の回転ずれを決定する工程は、前記キャプチャされた画像上に画像要素を加え、前記画像要素と前記特定された境界との間の角度を測定する工程をさらに含む、請求項４に記載の方法。

【請求項6】

前記画像要素は垂直線または水平線のような直線である、請求項５に記載の方法。

【請求項7】

修正された第１ホログラムを計算する工程をさらに含み、前記修正された第１ホログラムは、前記修正された第１ホログラムに従って空間変調される光が前記再生平面上に修正された第１ホログラフィック復元を形成するように計算され、前記修正された第１ホログラフィック復元の少なくとも一部は、前記第１ホログラフィック復元に対して回転される、請求項１乃至６の何れか１項に記載の方法。

【請求項8】

前記修正された第１ホログラムは、前記修正された第１ホログラフィック復元の少なくとも一部の回転ずれが前記第１ホログラフィック復元に対して減少されるように計算される、請求項７に記載の方法。

【請求項9】

前記ディスプレイ装置上に第２一次回折パターンを表示する工程であって、前記第２一次回折パターンは前記修正された第１ホログラムを含む工程と、
前記第２回折パターンを照射して前記再生平面上に前記ターゲット画像の修正された第１ホログラフィック復元を形成する工程と、
をさらに含む、請求項７又は請求項８に記載の方法。

【請求項10】

前記マスクがアパーチャを備え、前記アパーチャは前記位相ランプ関数がない場合に前記画像領域が前記マスクの下流で実質的に視認可能であるように配置される、請求項１乃至９の何れか１項に記載の方法。

【請求項11】

前記位相ランプ関数は、前記第１ホログラフィック復元を第１位置から第２位置に直線軸に沿って移動するように配置され、
前記一次回折パターンを照明する工程と、前記第１ホログラフィック復元の少なくとも一部をブロックする工程と、前記境界の特性を測定する工程は、前記ホログラフィック復元が前記第２位置にある間に行われる、請求項１乃至１０の何れか１項に記載の方法。

【請求項12】

前記ホログラフィック復元は前記ディスプレイ装置から空間的に分離されている、請求項１乃至１１の何れか１項に記載の方法。

【請求項13】

前記位相ランプ関数がない場合に、前記一次回折パターンを表示する工程の前に、前記第１ホログラムを含む回折パターンを表示する工程を含む、請求項１乃至１２の何れか１項に記載の方法。

【請求項14】

前記一次回折パターンを照明する工程は、赤色光などの第１波長の単色光で前記一次回折パターンを照射する工程を含む、請求項１乃至１３の何れか１項に記載の方法。

【請求項15】

ディスプレイ装置に二次回折パターン上に表示する工程であって、前記二次回折パターンは第２ターゲット画像の第２ホログラムと位相ランプ関数とを含む工程と、
前記二次回折パターンを照明して、再生平面上に前記第２ターゲット画像の第２ホログラフィック復元を形成する工程であって、前記第２ターゲット画像は画像領域と非画像領域とを含む工程と、
前記マスクを用いて前記第２ホログラフィック復元の少なくとも一部をブロックする工程であって、前記マスクは、前記位相ランプ関数がない場合に前記非画像領域をブロックするように配置される工程と、
前記第２復元の前記画像領域と前記非画像領域との間の境界の特性を測定する工程と、
をさらに含む請求項１乃至１４の何れか１項に記載の方法。

【請求項16】

前記二次回折パターンを照明する工程は、緑色光などの第２波長の単色光で前記二次回折パターンを照射する工程を含む、請求項１５に記載の方法。

【請求項17】

光を出力するように配置された光源と、
ターゲット画像のホログラムを含む回折パターンを表示すると共に、前記光源からの光を受光し、前記回折パターンに従って空間変調された光を出力して、再生平面において前記ターゲット画像のホログラフィック復元を形成するように配置されるディスプレイ装置と、
前記ホログラフィック復元の少なくとも一部をブロックするように配置されたマスクと、
前記マスクの下流において視認可能な前記ホログラフィック復元の一部の画像をキャプチャするように配置されたカメラと、
前記ディスプレイ装置上に一次回折パターンを表示し、前記一次回折パターンは、画像領域および非画像領域ならびに前記ホログラフィック復元を移動するように配置された位相ランプ関数を含む第１ターゲット画像の第１ホログラムを含むとともに、
前記画像領域と前記非画像領域との間の境界の特性を測定するために、前記ホログラフィック復元の画像をキャプチャする
ように配置された処理部と、
を備え、
前記マスクは、前記位相ランプ関数がない場合、前記非画像領域をブロックするように配置される、ホログラフィックプロジェクションシステム。

【請求項18】

請求項１７に記載のホログラフィックプロジェクションシステムを備える画像生成ユニット。

【請求項19】

請求項１８に記載の画像生成ユニットを備えるヘッドアップディスプレイ。
 

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ホログラフィックプロジェクタを校正する方法に関する。より具体的には、本開示は、ホログラフィックプロジェクタの回転ずれを補償するためのホログラフィックプロジェクタを校正する方法に関する。本方法のいくつかの実施形態は、ホログラフィックプロジェクタによって再生平面上に形成されたホログラフィック復元上の特徴を測定することに関する。本方法のいくつかの実施形態は、ホログラフィック復元の画像領域と非画像領域との間の境界が見えるようにホログラフィック復元を移動するための位相ランプ関数の使用に関する。いくつかの実施例は、ホログラフィックプロジェクションシステムおよびホログラフィックプロジェクタを備えるヘッドアップディスプレイに関する。

【背景技術】

【0002】

物体から散乱された光は、振幅情報と位相情報を含んでいる。この振幅情報と位相情報は、干渉縞を含むホログラフィック記録、すなわち「ホログラム」を形成するために、周知の干渉技術によって、例えば感光性プレート上に捕捉することができる。オリジナルの物体を代替的に示す二次元または三次元のホログラフィック復元、すなわち再生画像を形成するために、適切な光を照射することによりこのホログラムを復元することができる。

【0003】

コンピュータ生成ホログラフィは、干渉プロセスを数値的にシミュレートすることができる。コンピュータ生成ホログラムは、フレネル変換またはフーリエ変換のような数学的変換に基づく技術によって計算されることがある。これらのタイプのホログラムは、フレネル／フーリエ変換ホログラムまたは単にフレネル／フーリエホログラムと呼ばれることがある。フーリエホログラムは、対象物のフーリエ領域／平面表現または対象物の周波数領域／平面表現と考えられる。コンピュータ生成ホログラムは、例えば、コヒーレント光線追跡またはポイントクラウド技術によって計算されることがある。

【0004】

コンピュータ生成ホログラムは、入射光の振幅および／または位相を変調するように配置された空間光変調器で符号化されてもよい。光変調は、例えば、電気的にアドレス可能な液晶、光学的にアドレス可能な液晶またはマイクロミラーを用いて行われてもよい。

【0005】

空間光変調器は通常、セルまたは素子とも呼ばれる複数の個別アドレス可能なピクセルを備えている。光変調方式は、バイナリ、マルチレベルまたは連続のいずれであってもよい。あるいは、デバイスは連続的（すなわち、ピクセルを備えていない）であってもよく、従って、光変調はデバイス全体で連続的であってもよい。空間光変調器は、変調された光が反射して出力されることを意味する反射型であってもよい。空間光変調器は、同様に、変調された光が透過して出力されることを意味する透過型であってもよい。

【0006】

ホログラフィックプロジェクタは、本明細書で説明するシステムを用いて提供されてもよい。このようなプロジェクタは、ヘッドアップディスプレイ「ＨＵＤ」に応用されている。

【発明の概要】

【0007】

本開示の態様は、添付の独立請求項に定義されている。

【0008】

一般論として、ホログラフィックプロジェクタおよびホログラフィックプロジェクタの校正方法が提供される。特に、ホログラフィックプロジェクタの部品または構成要素の回転ずれを補正する校正方法が提供される。

【0009】

ホログラフィックプロジェクタは、再生平面上にターゲット画像のホログラフィック復元を形成するように配置されてもよい。ホログラフィックプロジェクタの部品または構成要素における回転ずれは、ホログラフィック復元の回転を生じさせてもよい。例えば、ホログラフィックプロジェクタは、空間光変調器のようなディスプレイ装置から構成されてもよい。ホログラフィックプロジェクタは、空間光変調器を照射するように配置されたレーザなどの光源をさらに備えてもよい。ホログラフィックプロジェクタは、１つ以上のレンズまたはミラーなど１つ以上の光学部品をさらに備えてもよい。ホログラフィック復元は、光源を使用すると共に１つ以上の光学部品を使用して、ディスプレイ装置上に表示された回折構造を照明することによって形成されてもよい。ホログラフィックプロジェクタの部品または構成要素（例えば、ディスプレイ装置、光源、および／または１つ以上の光学部品）の何れかまたは各々における位置ずれは、ホログラフィック復元の意図された位置に対する位置ずれ／回転を生じることがある。このような位置ずれは、例えば、ホログラフィックプロジェクタの組立における製造公差に起因して生じることがある。

【0010】

一般に、ホログラフィック復元が意図せずに回転される（すなわち、位置がずれる）ことは望ましくないので、上述の（回転）ずれを補正するためにホログラフィックプロジェクタを校正する必要がある。ホログラフィック復元は、画像領域を備えてもよい。ホログラフィックプロジェクタは、画像領域がユーザによって視認可能であるように配置されてもよい。画像領域が回転方向にずれていることは望ましくない。いくつかの実施例では、視認可能な画像領域は、ソフトウェアマスクのようなマスクによって画定されてもよい。（ソフトウェア）マスクはアクティブエリアを備えてもよい。アクティブエリアでは、画像コンテンツがユーザによって視認可能であってもよい。アクティブエリアの外側では、（ソフトウェア）マスクは、ユーザが視認可能であることを意図していないコンテンツを配置してもよい。（ソフトウェア）マスクは、本明細書では「レイアウト」マスクと呼ばれることがある。いくつかの実施例では、ホログラフィックプロジェクタは、物理的マスクをさらに備える。レイアウトマスクは、物理的マスクのアパーチャまたは開口部と位置合わせされるように意図されてもよい。しかしながら、ホログラフィックプロジェクタの回転ずれにより、物理的マスクとレイアウトマスクとの間にミスマッチが生じることがある。

【0011】

さらに、ホログラフィック復元は、制御プロセスで使用される特徴または領域を含んでもよい。例えば、ホログラフィック復元は、１つ以上の非画像領域を含んでもよい。非画像領域（複数可）は、検出器／センサによって検出されることが意図され、ホログラフィックプロジェクタの使用中にユーザによって視認可能であることが意図されない１つ以上の制御領域を含んでもよい。例えば、１つの制御プロセスにおいて、１つ以上の制御領域の輝度が測定されてもよい。この輝度の測定は、ホログラフィック復元の輝度（特に、ホログラフィックプロジェクションの画像領域の輝度）を制御するためのフィードバック処理において使用されてもよい。ホログラフィック復元の位置がずれている場合、ホログラフィック復元の特徴または領域（非画像領域など）は、検出器／センサと適切に位置合わせされないことがあり、従って、当該特徴または領域の測定（例えば、輝度測定）は正確でないことがある。

【0012】

上述したホログラフィック復元は、空間光変調器などのディスプレイ装置を照明するように配置された光源を備える。光源は、実質的に単一の（第１）波長の光を含んでもよく、従って、その（第１）光源に関連するホログラフィック復元は、第１の波長に対応する単一の色であってもよい。言い換えれば、光源は単色光源であってもよい。フルカラーホログラフィックプロジェクタは、複数の単一色／単色ホログラフィックプロジェクタチャンネルを組み合わせることによって形成されてもよい。各プロジェクションチャンネルは、ホログラムを表示するように配列されたディスプレイ装置と、単色光源を備えてもよい。いくつかの実施形態において、空間的に分離された色（ＳＳＣ）として知られるアプローチが、カラーホログラフィック復元を提供するために使用される。ＳＳＣの方法は、３つの単色ホログラムに対して、空間的に分離された３つの光変調ピクセルの配列を使用する。いくつかの実施形態において、３つの空間的に分離されたディスプレイ装置が提供され、そのうちの１つがそれぞれ単色ホログラムに関連付けられる。他の実施形態において、単一のディスプレイ装置（空間光変調器）上の空間的に分離された３つの領域が、光変調ピクセルの３つの配列を提供するために使用されてもよい。他の実施形態において、フレームシーケンシャルカラー（ＦＳＣ）として知られるアプローチが、カラーホログラフィック復元を提供するために使用される。ＦＳＣの方法は、３つの単色ホログラムを順次表示するために、共通のディスプレイ装置（空間光変調器）の全てのピクセルを使用することができる。単色復元は、人間の視聴者が３つの単色画像の統合から多色画像を知覚するのに十分な速度で循環される（例えば、赤、緑、青、赤、緑、青など）。ＳＳＣまたはＦＳＣのいずれにおいても、カラーホログラフィック復元は、３つの単色ホログラフィック復元の重ね合わせとして作成される（ＦＳＣの重ね合わせは時間的に分離される）。注目すべきことに、各単色ホログラフィック復元は、少なくとも独立した（単色）光源と、任意で、光学部品や独自のディスプレイ装置などの１つ以上の他の構成要素を備える独立した光チャンネルによって形成される。これは、複雑なアライメントの問題を提示する。１つのアライメントの問題は、前述の段落で説明したように、ホログラフィックプロジェクタの部品／構成要素における回転ずれが、他の（単色）ホログラフィック復元の１つ以上に対する（単色）ホログラフィック復元の１つ以上の回転ずれを引き起こす可能性があることである。例えば、ホログラフィックチャンネルの１つの光源に回転ずれが生じている一方で、他の２つのホログラフィックチャンネルの光源が正しく位置合わせされていることがある。従って、ホログラフィック復元のうちの１つは、他の２つのホログラフィック復元に対して回転ずれを生じていることがある。

【0013】

それぞれのホログラフィックチャンネルの回転ずれは、フルカラーホログラフィック復元の品質に悪影響を及ぼすことがある。各単色ホログラフィック復元は、複数のピクセルを含んでもよい。理想的には、各単色ホログラフィック復元の対応するピクセルは、フルカラーホログラフィック復元の効果を与えるために実質的に整列される。ホログラフィックチャンネルの回転ずれは、ある色のピクセルの別の色のピクセルとのずれを生じ、知覚されるホログラフィック復元の品質を著しく低下させる可能性がある。これは、画像領域（ユーザによって知覚される画像が著しく劣化する可能性がある）および非画像領域（非画像領域に関連する制御プロセスがピクセルのずれによって悪影響を受ける可能性がある）の両方に対して問題となる可能性がある。

【0014】

異なるホログラムチャンネルのピクセルを位置合わせする方法は、以前に提案されており、英国特許第２５８７２４５号明細書に記載されている。この方法は、本明細書ではマルチカラーピクセルアライメント（ＭＰＡ）と呼ばれる。一実施例において、ＭＰＡの方法は、
・第１ホログラフィックプロジェクションチャンネルを使用して、表示面上の複数のピクセルの第１ホログラフィック復元を形成する工程であって、前記第１ホログラフィックプロジェクションチャンネルは、ホログラムを表示するように配置された第１空間光変調器を備える工程と、
・第２ホログラフィックプロジェクションチャンネルを使用して、前記表示面上の前記複数のピクセルの第２ホログラフィック復元を形成する工程であって、前記第２ホログラフィックプロジェクションチャンネルは、少なくとも１つの回折格子関数と組み合わされた前記ホログラムを表示するように配置された第２空間光変調器を備え、各回折格子関数は、それぞれの変位方向を有する工程と、
・前記表示面の画像をキャプチャする工程と、
・各ピクセルについて、それぞれの位置ずれ方向について、前記表示面上のそれぞれの複数の異なる位置における複数の回折格子角度を得るために、それぞれの位置ずれ方向において、前記第１ホログラフィック復元の前記ピクセルと前記第２ホログラフィック復元の前記対応するピクセルとを位置合わせするのに必要な各回折格子関数の回折格子角度を決定する工程と、
を含む。

【0015】

ＭＰＡは、ホログラフィック復元自体（特に、ホログラフィック復元自体の画像領域）内の個々のピクセルの平行ずれを補正／修正するのに有効であり、画像領域内のピクセルをシフト／位置合わせするためにグレーティング関数を使用してこれを達成する。しかし、ＭＰＡは、全体としてのホログラフィック復元の回転ずれを補正するのにはあまり効果的ではない。例えば、ホログラフィック復元は、上述したように、画像領域と、画像領域と重ならないことがあり制御プロセスで使用されることがある１つ以上の非画像領域とを備えることがある。ＭＰＡは、画像領域を撮像し、対応する回折格子関数を適用することによって、画像領域と個々のピクセルを移動するために、回折格子または位相ランプ関数を使用して、画像領域内の異なる色の対応するピクセルを位置合わせするために使用することができる。しかし、ホログラフィック復元の回転自体は、回転的にずれたままであることがある。これは、ホログラフィック復元の非画像領域に対して特に問題となる可能性があり、関連する検出器に対する非画像領域の制御領域（複数可）の位置が、制御プロセス（輝度制御プロセスなど）を正しく実行するために、検出器が非画像領域の特性を正確に測定するために重要であることがある。ＭＰＡは、このような回転ずれを補正する効果が低い。

【0016】

現在、ホログラフィックプロジェクタ内のホログラフィック復元の回転ずれは、ホログラフィック復元が回転方向に位置合わせされるように、ホログラフィックプロジェクタの各構成要素／部品を順番に物理的に動かすことによって補正されている。言い換えれば、ホログラフィックプロジェクタのハードウェアを手動で位置合わせすることにより、位置ずれが補正される。ホログラフィックプロジェクタが複数のチャンネルを備える場合、各チャンネルを正しく位置合わせする必要がある。このような現在のアプローチは、時間がかかり、位置合わせを実行するために高価な機器を必要とする。さらに、一般的に、ホログラフィックプロジェクタの様々な構成要素／部品間には複雑な相互依存関係があり、１つの構成要素を動かすことによるホログラフィック復元の回転への影響を予測することは困難である。さらに、このようなアプローチは、一般に、ホログラフィックプロジェクタの製造時に実行する必要があるため、製造時間が長くなる。

【0017】

ホログラフィック復元の回転ずれの原因となるホログラフィックプロジェクタの構成要素／部品の回転ずれを校正／補正する高速で安価な方法が必要とされている。ホログラフィック復元の回転ずれを全体的に補正するこのような方法、そしてホログラフィックプロジェクトの製造工程／製造時間に悪影響を与えない方法が必要とされている。

【0018】

本開示の第１の側面によれば、ホログラフィックプロジェクタを校正する方法が提供される。本方法は、ディスプレイ装置上に一次回折パターンを表示する工程を含む。一次回折パターンは、第１ターゲット画像の第１ホログラムと、位相ランプ関数とを含む。本方法はさらに、一次回折パターンを照明して、再生平面上に第１ターゲット画像のホログラフィック復元を形成する工程を含む。第１ターゲット画像は、画像領域と非画像領域とを含む。従って、（第１ターゲット画像の）第１ホログラフィック復元もまた、画像領域と非画像領域とを含む。位相ランプ関数は、第１ホログラフィック復元を移動させるように配置される。本方法はさらに、マスクを用いて第１ホログラフィック復元の少なくとも一部をブロックする工程を含む。マスクは物理的マスクであってもよい。本方法は、画像領域と非画像領域との間の境界の特性を測定する工程をさらに含む。特に、本方法は、（画像領域と非画像領域との間の）境界と境界の予想位置（ホログラフィックプロジェクタが正しく位置合わせされたときの境界の位置に対応する予想位置）との間の角度を測定する工程をさらに含んでもよい。画像領域と非画像領域との間の境界は、上述したソフトウェアまたはレイアウトマスクによって画定されてもよい。

【0019】

ホログラフィックプロジェクタの通常動作中（例えば、校正方法の実行中ではない）、ディスプレイ装置上の回折パターンは、位相ランプ関数を含まなくてもよい。マスクは、位相ランプ関数がない場合（すなわち、通常動作時）、ホログラフィック復元の非画像領域の少なくとも一部（任意に、全部）がマスクによってブロックされるように配置される。従って、ホログラフィックプロジェクタの通常の使用中、マスクは、画像領域の光が前方へ（例えば、ビューイングシステムへ）中継されることを可能にするが、（第１）ホログラフィック復元の非画像領域の光の一部、好ましくは全てを遮断してもよい。非画像領域は、ノイズの領域を含んでもよい。従って、画像領域と非画像領域との間の境界は、画像領域とノイズとの間の境界であってもよい。境界は、ノイズ境界と呼ばれることがある。ホログラフィック復元の非画像領域は、１つ以上のパワースポットなどの１つ以上の制御領域をさらに含んでもよい。ホログラフィックプロジェクタの通常の使用中、視認システム（人の目など）が非画像領域からの光を受光することは望ましくない。これは、ユーザがノイズや、任意で制御光を受光することを妨げることがある。ホログラフィックプロジェクタの通常の使用中、マスク（上記したように、物理的マスクであってもよい）は、視認システムがノイズ領域または制御領域からの光を受光するのを効果的に防止する。

【0020】

上述したように、再生平面で形成される第１ホログラフィック復元では、画像領域と非画像領域との間に（ノイズ）境界が存在する。本発明者らは、この（ノイズ）境界を利用して、ホログラフィックプロジェクタの回転ずれを校正する（従って、ホログラフィック復元の回転ずれを校正する）ことが好都合であることを認識した。特に、本発明者らは、画像領域の（ノイズ）境界が、十分に画定された予想される位置特性を有することを認識した。例えば、ホログラフィックプロジェクタが正しく位置合わせされている場合、画像領域と非画像領域との間の境界の下端部および／または上端部が直線状であり、真の水平に対して平行であることを期待することができる。代替的または追加的に、画像領域と非画像領域との間の境界の左端部および／または右端部が直線であり、真の垂直と平行であることを期待することができる。本発明者らは、画像領域の境界／端部は、便利かつ確実に測定できる特徴を有し、特に、ホログラフィック復元の回転ずれを定量化するために、（プロジェクタが適切に位置合わせされたときに）予想される位置に対するそれぞれの境界／端部の角度を測定できることを認識した。

【0021】

ホログラフィックプロジェクタの通常の使用において、画像領域と非画像領域との間の（ノイズ）境界は、エンドユーザには視認可能ではない。特に、（ノイズ）境界が視認可能である場合、非画像領域の一部も視認可能であることを意味することがあり、これは、非画像領域がノイズを構成する可能性があるため望ましくない（上述）。通常、視認システムによって視認される領域の実際の境界は、ホログラフィック復元自体の画像／非画像領域の境界ではなく、マスク（例えば、物理的マスク）によって画定されることがある。本発明者らは、ホログラフィック復元の（ノイズ）境界は、ホログラフィック復元を通常の位置（マスクによってブロックされることがある）から、画像領域と非画像領域との間の境界がマスクを越えて視認できるようになる移動位置に移動させるために、回折パターンに位相ランプ関数を含めることによって、単に視認できるようにすることができることを認識した。ホログラフィック復元において境界が視認できることに対する偏見から、本発明者らが境界を（校正の目的で一時的に）視認できるようにするために位相ランプ関数を使用するホログラフィックプロジェクタの新しい動作モードを考案したことは、非常に珍しく、直感に反している。言い換えれば、（単純な）位相ランプ関数を（画像のホログラムに加えて）表示し、直線状の端部（ノイズ）境界を露出させることができる。直線状の端部（ノイズ）境界は、最小限の処理要件で回転位置合わせ操作に使用することができる、明確に画定された特性を有する特徴である。さらに、この方法は、（どのようなターゲット画像の）どのようなホログラムにも適用することができる。いくつかの既知の位置合わせ方法とは異なり、本開示による方法は、特定の位置合わせホログラムの計算を必要としない。

【0022】

前述したように、回転ずれを校正する現在の方法は、典型的には、ホログラフィックプロジェクタの個々の部品または構成要素を個々に調整する手動の（物理的な）介入を必要とする。これは、通常、製造ラインで行わなければならない時間のかかるプロセスである。本開示において本発明者らによって提案された校正方法の利点は、有利なことに、この方法が、（従来の物理的調整方法とは異なり）完全にソフトウェアで実行することができることである。特に、画像領域の境界をシフト／移動させるための位相ランプ関数を表示する工程、任意のターゲット画像のホログラフィック復元を形成する工程、および境界の特性を測定する工程の各工程は、コンピュータで実行することができる。ホログラフィックプロジェクタの構成要素や部品の物理的な調整（例えば、ディスプレイ装置や光源、その他の光学部品の位置合わせ）は不要である。その替わりに、画像領域と非画像領域との間の境界の測定された特性に基づいて、本方法は、第１ターゲット画像の第１ホログラフィック復元の回転ずれを推測／決定／測定することをさらに含んでもよい。本発明者らは、ターゲット画像のホログラフィック復元の回転ずれを決定するために、境界を移動させて視認可能にするため（例えば、マスクされた領域の背後から露光する）位相マスクを使用することが好都合であることを見出した。有利なことに、ターゲット画像のホログラムは、ターゲット画像のホログラフィック復元が意図されたように（回転ずれがなく）見えるようにするため回転ずれを補正するべく（決定された回転ずれに基づき）変更されてもよい。当業者には理解されるように、調整は、（例えば、ホログラム計算方法の一部として）ソフトウェアで実行することができる。ホログラフィックプロジェクタの構成要素／部品（例えば、ミラーまたはレンズ）を手動で調整する物理的な介入は必要ない。従って、この校正方法は、現在の従来の回転位置合わせ方法（上述）よりもはるかに速く、専門的な（高価な）装置を必要としない。さらに、校正は製造ラインから離れた場所で行うことができるため、校正工程が製造プロセスを遅らせることはない。さらに、校正は任意の時点で行うことができる。例えば、時間の経過とともに、ホログラフィックプロジェクタの構成部品の位置が変化することがある。これは、例えば、ホログラフィックプロジェクタの振動または衝撃、または温度変化等の環境要因によることがある。本開示による校正方法は、変化する回転位置を補正するためにいつでも実行することができる。例えば、校正方法は、定期的に、またはホログラフィックプロジェクタの各使用前に実行することができる。校正方法は、ホログラフィックプロジェクタをその場に置いた状態で実施することができる。例えば、ホログラフィックプロジェクタは、車両のヘッドアップディスプレイの一部であってもよい。校正方法は、ホログラフィックプロジェクタが（例えば）車両のダッシュボード内の所定の位置にある間に実行されてもよい。本方法は、製造プロセスの最後に行われる校正プロセスの一部であってもよい。

【0023】

境界は直線状の境界であってもよい。境界は、１つ以上の直線状端部などの１つ以上の端部を備えていてもよい。境界の特性を測定する工程は、水平に対する境界の直線状の端部の角度を測定するなど、境界の直線の特性または特徴を測定することを含んでもよい。マスクは、例えば迷光を低減するためのバッフルなどの物理的マスクであってもよい。マスクは通常、実質的にホログラフィック再生平面上に配置される。マスクは、ＨＵＤの画像形成光のような光の通過を許容し、および／または迷光のような望ましくない光を遮断するように配置された１つ以上の領域／開口を有してもよい。

【0024】

ホログラフィック復元は、ターゲット画像のホログラフィック復元である。実施形態によれば、ターゲット画像は、画像領域と（少なくとも１つの）非画像領域とを有し、従って、そのホログラフィック復元は、対応する画像領域と非画像領域とを有する。ホログラフィック復元は、再生フィールドで形成される。用語「再生フィールド」は、ホログラフィック復元が形成され、完全に焦点が合わされる２Ｄ領域を指すために使用される。ホログラムがピクセルを含む空間光変調器上に表示される場合、再生フィールドは複数の回折次数の形で繰り返され、各回折次数はゼロ次再生フィールドのレプリカである。ゼロ次再生フィールドは、一般に、最も明るい再生フィールドであるため、優先再生フィールドまたは一次再生フィールドに相当する。特に明示しない限り、「再生フィールド」という用語は、ゼロ次再生フィールドを指すものと解釈されるべきである。各回折次数は、ホログラフィック復元のレプリカを含む（従って、画像領域および非画像領域のレプリカまたは領域を含む）。

【0025】

上述したように、ホログラフィック復元は、画像領域と非画像領域とを含み、非画像領域はノイズを含む。ノイズ境界は、画像領域と非画像領域とを分離してもよい。第１ホログラムは、コンピュータ生成ホログラムであってもよい。第１ホログラムは、説明したように、第１ホログラフィック復元が画像領域および非画像領域を有するように計算されたものであってもよい。第１ホログラムは、反復法を用いて計算されてもよい。例えば、第１ホログラムは、Ｇｅｒｃｈｂｅｒｇ－Ｓａｘｔｏｎ型の方法を用いて計算されてもよい。第１ホログラムは、説明したように、画像領域と非画像領域（ノイズ領域）とを含むホログラム復元を意図的にもたらす反復法を用いて算出されていてもよい。

【0026】

本開示を通して、ホログラフィック復元の移動および回転に言及する。これを説明する代替的な方法は、ゼロ次または一次ホログラフィック再生フィールドまたは回折によって形成された複数の再生フィールドなどのホログラフィック再生フィールドの移動および／または回転を説明することである。再生フィールドの移動は、ホログラムと組み合わされた（例えば、付加された）位相ランプ関数の結果として達成されてもよい。再生フィールドは、ホログラフィックプロジェクタの光学部品（上述）によって回転ずれしていると称されることがある。再生フィールドの回転ずれは、第１ホログラムを変更することによって修正することができる。あるいは、再生フィールドの回転ずれは、ディスプレイ装置に回転機能を表示することによって修正してもよい。例えば、ターゲット画像のホログラムと回転機能を含む回折パターンを表示してもよい。回折パターンのホログラフィック復元は、（ホログラムの）ターゲット画像の復元であってもよいが、回転機能に従って回転している。いくつかの実施形態において、回転機能はマトリックス機能であってもよい。従って、本開示全体を通してのホログラフィック復元への言及は、一般に、（ホログラフィック）再生場への言及に置き換えることができる。

【0027】

本明細書で使用される場合、「再生平面」は、全ての再生フィールドを含む空間内の平面を指すために使用される。「画像」、「再生画像」および「画像領域」という用語は、ホログラフィック復元の光によって照明される再生フィールドの領域を示す。いくつかの実施形態において、「画像」は、「画像スポット」または便宜上「画像ピクセル」と呼ばれる離散的なスポットを備えてもよい。ホログラフィック復元の回転および／または移動は、好ましくは、再生平面の平面上の回転または移動であってもよい。

【0028】

当業者には理解されるように、位相ランプ（または回折格子）関数は、空間変調された光を再生平面上の第１方向に所定の量だけ変位させるためにディスプレイ装置上に表示されることがある関数である。位相ランプ（または回折格子）関数は、高精度に（副ピクセルレベルの精度でさえも）変位の範囲を提供するように計算することができる。変位は、第１方向においては線形変位であってもよい。第１方向は、垂直方向であっても水平方向であってもよい。本開示の全体を通して、再生平面上のホログラフィック復元の線形移動を提供する関数（例えば、位相または位相遅延値の配列）の例としてのみ、「位相ランプ」（または「回折格子関数」）を参照する。すなわち、ホログラムに追加されると、定義された大きさと方向で再生フィールドを線形に変位させる光変調値の配列である。変位は、ピクセル、ミリメートルまたは度単位で測定されてもよい。位相ランプは位相ウェッジと呼ばれることもある。位相ランプの位相値はラップされることがある（例えば、モジュロ２π）。ラップされた位相ランプは、位相格子と見なされてもよい。しかしながら、本開示は、位相のみの変調に限定されず、「回折格子関数」、「ソフトウェア回折格子」、および「ブレーズド回折格子」という用語は、ラップされた変調ランプのようなビームステアリング関数の例として使用されてもよい。位相ランプは、その位相勾配によって特徴付けられる。本開示では、関連する回折格子角度が開示する方法の重要な構成要素であるため、「回折格子関数」という用語が好ましい。

【0029】

位相ランプ関数は、ホログラフィック復元（または再生フィールド）を第１位置から第２位置に移動させるように配置されてもよい。移動は、直線軸に沿って行われることがある。第１位置は、位相ランプ関数がない場合のホログラフィック復元（または再生フィールド）の位置であってもよい。換言すれば、第１位置は、第１ホログラムを構成するが位相ランプ関数を構成しない回折パターンがディスプレイ装置上に表示されるときのホログラフィック復元の位置に対応してもよい。第２位置は、第１回折パターン（第１ホログラムおよび位相ランプ関数を含む）がディスプレイ装置上に表示されるときのホログラフィック復元の位置であってもよい。従って、第１回折パターン（第１ホログラムおよび位相ランプを含む）を照明する工程は、第２位置においてターゲット画像のホログラフィック復元を形成する工程を含んでもよい。

【0030】

マスクは、位相ランプ関数がない場合、特に、ホログラフィック復元を第１位置から第２位置に変換するように配置される上述の特定の位相ランプ関数がない場合に、非画像領域をブロックするように配置される。これは、一次回折パターン表示が他の位相ランプ関数（例えば、上述のようにＭＰＡ方式で使用される）を含むことを排除するものではない。言い換えれば、マスクは、ホログラフィック復元（または再生フィールド）が第１位置にあるときに非画像をブロックするように配置される。しかし、マスクを用いてホログラフィック復元の少なくとも一部をブロックする工程は、実際には、ホログラフィック復元（または再生フィールド）が第２位置にあるときに実行される（第１ホログラフィック復元を形成するために照明される第１回折構造は、位相ランプ関数を構成するため）。ホログラフィックプロジェクタの通常の使用中、ホログラフィック復元が第１位置にあるとき、画像領域と非画像領域の境界は、マスクを越えて視認できないことがある。しかしながら、校正方法の実行中、および位相ランプ関数を構成する一次回折構造が照明されるとき、第１ホログラフィック復元は、第１位置から第２位置に移動される。第２位置において、画像領域と非画像領域との間の境界は、マスクを越えて視認可能である（すなわち、マスクによってブロックされないか、隠されないか、または不明瞭でない）。

【0031】

いくつかの実施形態において、本方法は、（直線状の）境界の測定された特性に基づいて、ターゲット画像の第１ホログラフィック復元の回転ずれを決定または測定または推定する工程をさらに含む。いくつかの実施形態において、第１ターゲット画像の第１ホログラフィック復元の回転ずれを決定または測定または推定する工程は、第１ホログラフィック復元／再生フィールド／再生平面の画像をキャプチャまたは検出する工程を含んでもよい。いくつかの実施形態において、本方法は、キャプチャされた画像において第１ホログラフィック復元の画像領域と非画像領域との間の境界を識別する工程をさらに含んでもよい。特に、本方法は、キャプチャされた画像における画像領域と非画像領域との間の直線状の境界を識別する工程をさらに含んでもよい。いくつかの実施形態において、本方法は、識別された（直線状の）境界の少なくとも一部の角度を測定する工程をさらに含んでもよい。いくつかの実施形態において、本方法は、識別された（直線状の）境界の一部と所定のターゲット／（所定の）画像要素との間の角度を測定する工程を含んでもよい。所定のターゲット／画像要素は、水平または垂直線であってもよい。本方法は、キャプチャされた画像、特に識別された（直線状の）境界線に、所定のターゲット／画像要素を追加または重ね合わせる工程を含んでもよい。本方法はさらに、識別された境界と所定のターゲット／画像要素との間の角度を測定する工程を含んでもよい。特に、本方法は、キャプチャされた画像に所定のターゲットを重ね合わせる工程を含んでもよい。本方法は、カメラまたは検出器が正しく位置合わせされていると仮定してもよい。

【0032】

いくつかの実施形態において、本方法は、ディスプレイ装置上に修正された一次回折パターンを表示する工程をさらに含む。修正された一次回折パターンは、修正された一次回折パターンが照明されたときに修正された第１ホログラフィック復元が形成されるように配置されてもよい。修正された第１ホログラフィック復元の少なくとも一部は、（修正されていない）第１ホログラフィック復元に対して回転させてもよい。回転は、（修正されていない）第１ホログラフィック復元のそれぞれの少なくとも一部に対して、（修正された第１ホログラムに対応する）修正された第１ホログラフィック復元の少なくとも一部の回転ずれが低減されるような回転であってもよい。いくつかの実施形態において、本方法は、修正された第１ホログラフィック復元を表示する工程をさらに含む。

【0033】

いくつかの実施形態において、修正された一次回折パターンは、修正された第１ホログラムを含む。そのような実施形態において、本方法は、識別された（直線状の）境界の測定された／決定された角度／ずれに基づいて、修正された第１ホログラムを計算する工程を含んでもよい。修正された第１ホログラムは、修正された第１ホログラムに従って空間変調された光が再生平面上に修正されたホログラフィック復元を形成するように計算されてもよい。修正された第１ホログラムは、修正された第１ホログラフィック復元が修正されていない第１ホログラフィック復元に対して回転されるように計算されてもよい。この回転は、（修正された第１ホログラムに対応する）修正された第１ホログラフィック復元の回転ずれが（修正されていない）第１ホログラフィック復元に対して低減されるような回転であってもよい。

【0034】

いくつかの実施形態において、修正された第１ホログラムは、修正された第１ホログラフィック復元全体が（修正されていない第１ホログラフィック復元に対して）回転されるように再計算される。いくつかの実施形態において、修正された第１回折パターンは回転マトリックスを構成する。そのような実施形態において、本方法は、回転マトリックスを決定または計算する工程を含んでもよい。回転マトリックスを決定または計算する工程は、識別された（直線状の）境界の測定された／決定された角度／ずれに基づいてもよい。回転マトリックスは、修正された第１ホログラフィック復元が修正されていない第１ホログラフィック復元に対して回転されるように計算または決定されてもよい。

【0035】

他の実施形態において、修正された第１ホログラフィック復元の１つ以上の部分が回転される（復元全体としては回転されない）。例えば、第１修正ホログラムは、修正された第１ホログラフィック復元の画像領域が、修正されていない第１ホログラフィック復元の画像領域に対して回転されるようなものであってもよい。これは、画像領域が非画像領域に対して相対的に回転されることを意味することがある。画像領域を回転させることは、画像領域と非画像領域との間の境界を回転させることと等価なことがある。非画像領域が１つ以上の制御領域を含む場合、第１修正ホログラムは、第１修正ホログラフィック復元の１つ以上の制御領域が、第１非修飾ホログラフィック復元のそれぞれの１つ以上の制御領域に対して相対的に回転されるように修正されてもよい。

【0036】

本明細書で使用される場合、「修正された第１ホログラム」は、第１ホログラムと実質的に同じターゲット画像のホログラムであるが、ターゲット画像（全体として）が回転されたホログラムに関する。「修正された第１ホログラム」の「修正された」性質とは、ホログラムが修正されていない「第１のホログラム」に対して照明されたときに形成されるホログラフィック復元の回転を変更するために（ホログラフィックプロジェクタの回転ずれを補償するために）、ホログラムが修正／変更／再計算されることを意味する。同様に、「修正された第１のホログラフィック復元」とは、（修正されていない）第１ホログラフィック復元と実質的に同じターゲット画像のホログラフィック復元を指す。ただし、修正された第１ホログラフィック復元は、修正されていない第１ホログラフィック復元に対して回転される。

【0037】

いくつかの実施形態において、本方法は、非画像領域をブロックするためにホログラフィック復元をマスクする工程を含む。

【0038】

いくつかの実施形態において、ホログラフィック復元は、ホログラム／ディスプレイ装置から空間的に分離される。空間的に分離されたホログラフィック復元とホログラム／ディスプレイ装置との間の距離は、投影距離と呼ばれることがある。空間変調された光は、ディスプレイ装置（空間光変調器）から再生平面まで、投影距離を横切って伝搬してもよい。

【0039】

いくつかの実施形態において、本方法は、修正された第１ホログラムを含む第２回折パターンを表示する工程をさらに含む。本方法は、第２回折パターンを照射して、再生平面上にターゲット画像の修正された第１ホログラフィック復元を形成する工程をさらに含んでもよい。

【0040】

いくつかの実施形態において、第２回折パターンは、位相ランプ関数をさらに含む。従って、修正された第１ホログラフィック復元は、第２（直線状）位置の再生平面上に形成されてもよい。

【0041】

次いで、この方法は、画像領域と非画像領域（位相ランプ関数によりマスクを越えて見える）との間の（直線状の）境界の特性を測定する工程と、任意選択で、（もしあれば）測定された（直線状の）境界の特性に基づいてターゲット画像のホログラフィック復元の回転ずれを決定する工程と、任意選択で、修正された第１のホログラムを計算する工程とを繰り返すことをさらに含んでもよい。これらの工程を繰り返すことにより、再生フィールドを第１位置に戻す前に、ホログラフィックプロジェクタの校正を確認することができる。代替的にまたは追加的に、校正方法は、反復的なプロセスであってもよく、境界のずれ角度が十分に低い閾値に達するまで、反復する毎に回転ずれが漸進的に改善される。このような実施形態において、方法は、位相ランプ関数がない状態で、最終的に修正された第１ホログラムを含む回折パターンを表示する工程を含んでもよい。

【0042】

あるいは、いくつかの実施形態（例えば、非反復の実施形態）では、第２回折パターンは位相ランプ関数を構成しない（修正ホログラフィック復元が第１直線状位置に形成される）。

【0043】

いくつかの実施形態において、本方法は、第１回折パターン（第１ホログラムおよび位相ランプ関数の両方を含む）を表示する前に、位相ランプ関数の非存在下で第１ホログラムを含む回折パターンを表示する工程を含んでもよい。本方法はまた、ホログラフィック復元を形成するために回折パターンを照明する工程を含んでいてもよい。言い換えれば、本方法は、第２位置に第１ホログラフィック復元を形成する工程の前に、第１位置に第１ホログラフィック復元を形成する工程を含んでもよい。

【0044】

いくつかの実施形態において、第１回折パターンを照明する工程は、第１波長の光で回折パターンを照明することを含んでもよい。第１の波長は、赤色光、緑色光または青色光に対応してもよい。

【0045】

いくつかの実施形態において、ホログラフィックプロジェクタは、カラーホログラフィックプロジェクタであってもよい。ホログラフィックプロジェクタは、複数の単色光源を備えるホログラフィックプロジェクションを形成するように配置されてもよく、各単色光源は異なる波長を有する。例えば、ホログラフィックプロジェクタは、第１光源を含んでいてもよく、第１波長の光でディスプレイ装置を照明する工程を含んでもよい。ホログラフィックプロジェクタは、第２光源を備えてもよく、（第１波長とは異なる）第２波長の光でディスプレイ装置を照明する工程を含んでもよい。ホログラフィックプロジェクタは、第３光源を備え、（第１または第２波長とは異なる）第３波長の光でディスプレイ装置を照明する工程を含んでもよい。第１波長は、赤色光、緑色光または青色光の組のうちの１つであってもよい。第２波長は、前記組の残りの２つの選択肢のうちの１つであってもよい。第３波長は、前記組の残りの選択肢であってもよい。表示されるコンテンツの各フレームについて、ホログラフィックプロジェクタは、複数の（典型的には３つの）色の各々についてホログラフィック復元を形成するように配置されてもよい。本方法は、（第１色を有する第１ホログラフィック復元に関連して上述した）校正プロセスを、他の色の各々を有するホログラフィック復元に対して実行することを含んでよい。

【0046】

いくつかの実施形態において、本方法は、表示装置上に二次回折パターンを表示する工程をさらに含んでもよい。二次回折パターンは、第２ターゲット画像の第２ホログラムを含んでもよい。二次回折パターンは、位相ランプ関数を含んでもよい。これは、二次回折パターンに関連するホログラフィック復元が二次回折パターンのホログラフィック復元に対応する第１および第２位置を有するように、先に説明した位相ランプ関数と同じものであってもよい。

【0047】

いくつかの実施形態において、本方法は、第２ターゲット画像の第２ホログラフィック復元を再生平面上に形成するために、第２回折パターンを照明する工程を更に含んでもよい。第２ターゲット画像は、画像領域と非画像領域とを含んでもよい。いくつかの実施形態において、本方法は、（再生平面において）マスクを用いて第２ホログラフィック復元の少なくとも一部をブロックする工程をさらに含んでもよい。マスクは、位相ランプ関数がない場合（すなわち、第２ホログラフィック復元が第１位置にある場合）に非画像領域をブロックするように配置されてもよい。いくつかの実施形態において、本方法は、第２復元の画像領域と非画像領域との間の（直線状の）境界の特性を測定する工程をさらに含む。いくつかの実施形態において、本方法は、（直線状の）境界の測定された特性に基づいて、第２ホログラフィック復元の回転ずれを決定する（測定する）工程をさらに含んでもよい。いくつかの実施形態において、本方法は、修正された第２ホログラムを計算する工程を含んでもよく、修正された第２ホログラムは、修正された第２ホログラムに従って空間変調される光が再生平面上に修正されたホログラム復元を形成し、修正された第２ホログラム復元は、（修正されていない）第２ホログラム復元に対して回転されるように計算される。

【0048】

いくつかの実施形態において、本方法は、ディスプレイ装置上に三次回折パターンを表示する工程をさらに含んでもよい。三次回折パターンは、第３ターゲット画像の第３ホログラムを含んでもよい。三次回折パターンは、位相ランプ関数を含んでもよい。これは、三次回折パターンに関連するホログラフィック復元が、三次回折パターンのホログラフィック復元に対応する第１および第２位置を有するように、先に説明した位相ランプ関数と同じものであってもよい。

【0049】

いくつかの実施形態において、本方法は、第３ターゲット画像の第３ホログラフィック復元を再生平面上に形成するために、第３回折パターンを照明する工程をさらに含んでもよい。第３ターゲット画像は、画像領域と非画像領域とを含んでもよい。いくつかの実施形態において、本方法は、（再生平面において）マスクを用いて第３ホログラフィック復元の少なくとも一部をブロックする工程をさらに含んでもよい。マスクは、位相ランプ関数がない場合（すなわち、第３ホログラフィック復元が第１位置にある場合）に非画像領域をブロックするように配置されてもよい。いくつかの実施形態において、本方法は、第２復元の画像領域と非画像領域との間の（直線状の）境界の特性を測定する工程をさらに含む。いくつかの実施形態において、本方法は、（直線状の）境界の測定された特性に基づいて、第３ホログラフィック復元の回転ずれを決定する（測定する）工程をさらに含んでもよい。いくつかの実施形態において、本方法は、修正された第３ホログラムを計算する工程を含んでもよく、修正された第３ホログラムは、修正された第３ホログラムに従って空間変調される光が再生平面上に修正されたホログラム復元を形成し、修正された第３ホログラム復元は、（修正されていない）第２ホログラム復元に対して回転されるように計算される。

【0050】

第２の態様において、ホログラフィックプロジェクションシステムが提供される。ホログラフィックプロジェクションシステムは、光を出力するように配置された光源を備える。ホログラフィックプロジェクションシステムは、ディスプレイ装置をさらに備える。ディスプレイ装置は、回折パターンを表示するように配置される。回折パターンは、ターゲットのホログラムを含む。ディスプレイ装置は、光源からの光を受光し、回折パターンに従って空間変調された光を出力して、再生平面においてターゲット画像のホログラフィック復元を形成するように配置される。ホログラフィックプロジェクションシステムは、ホログラフィック復元の少なくとも一部をブロックするように配置されたマスクをさらに備える。ホログラフィックプロジェクションシステムは、ホログラフィック復元の画像をキャプチャするように配置されたカメラをさらに備える。ホログラフィックプロジェクションシステムは、処理部（または制御部）を更に備える。処理部または制御部は、ディスプレイ装置上に一次回折パターンを表示するように配置される。一次回折パターンは、第１ターゲット画像の第１ホログラムを含む。第１ターゲット画像は、画像領域と非画像領域とを含む。一次回折パターンは、ホログラフィック復元を移動するように配置された位相ランプ関数をさらに含む。処理部または制御部は、画像領域と非画像領域との間の境界の特性を測定するために、ホログラフィック復元の画像をキャプチャするようにさらに配置される。特に、処理部または制御部は、ホログラフィック復元が位相ランプ関数によって移動されるときに、ホログラフィック復元の画像をキャプチャするように配置される。マスクは、位相ランプ関数がない場合、非画像領域をブロックするように配置される。

【0051】

第１の態様の方法に関連して説明した特徴や利点は、第２の態様のプロジェクションシステムにも適用可能であり、その逆も同様である。

【0052】

位相ランプ関数は、（第１の態様に関連して説明したように）ホログラフィック復元（または再生フィールド）を第１位置から第２位置に移動させるように配置されてもよい。マスクは、ホログラフィック復元（または再生フィールド）が第１位置にあるとき、非画像をブロックするように配置されてもよい。第２位置において（すなわち、位相ランプ関数がディスプレイ装置に表示されるとき）、画像領域と非画像領域との間の境界がマスクを越えて視認可能である。

【0053】

いくつかの実施形態において、処理部または制御部は、（直線状の）境界の測定された特性に基づいて、ターゲット画像の第１ホログラフィック復元の回転ずれを決定または測定または推定するように配置される。いくつかの実施形態において、処理部または制御部は、第１ホログラフィック復元の画像領域と非画像領域との間の境界を識別するようにさらに配置されてもよい。いくつかの実施形態において、処理部または制御部は、識別された（直線状の）境界の少なくとも一部の角度を測定するようにさらに配置されてもよい。いくつかの実施形態において、処理部または制御部は、識別された（直線状の）境界の一部と所定のターゲット／（所定の）画像要素との間の角度を測定するようにさらに配置されてもよい。所定のターゲット／（所定の）画像要素は、水平または垂直線などの直線であってもよい。処理部または制御部は、キャプチャされた画像中の識別された（直線状の）境界線上に所定のターゲットを追加または重ね合わせ、その後、両者の間の角度を測定するように配置されてもよい。

【0054】

いくつかの実施形態において、処理部または制御部は、さらに修正された第１ホログラムを計算するように配置されてもよい。修正された第１ホログラムは、修正された第１ホログラムに従って空間変調された光が再生平面上に修正されたホログラフィック復元を形成するように計算されてもよい。修正された第１ホログラムは、修正されたホログラフィック復元が修正されていないホログラフィック復元に対して回転されるように計算されてもよい。この回転は、（修正された第１ホログラムに対応する）修正されたホログラフィック復元の回転ずれが（修正されていない）ホログラフィック復元に対して低減されるような回転であってもよい。

【0055】

いくつかの実施形態において、ホログラフィックプロジェクタは、複数のホログラフィックチャンネルを備える。いくつかの実施形態において、ホログラフィックプロジェクタは、カラーホログラフィック復元を投影するように配置される。いくつかの実施形態において、複数のホログラフィックチャンネルの各々は、異なる色のホログラフィック復元の形成をもたらしてもよい。いくつかの実施形態において、ホログラフィックプロジェクタは、複数の単色光源を備えてもよい。複数の単色光源の各々は、異なる波長の光を放出するように配置されてもよい。例えば、ホログラフィックプロジェクタは、第１波長の光を放出するように配置された第１光源を備えてもよい。ホログラフィックプロジェクタは、（第１波長とは異なる）第２波長の光を放出するように配置された第２光源を備えてもよい。ホログラフィックプロジェクタは、（第１および第２波長とは異なる）第３波長の光を放出するように配置された第３光源を備えてもよい。第１波長は、赤色光、緑色光または青色光の組のうちの１つであってもよい。第２波長は、当該組の残りの２つの選択肢のうちの１つであってもよい。第３波長は、当該組の残りの選択肢であってもよい。

【0056】

いくつかの実施形態において、制御部または処理部は、さらにディスプレイ装置上に二次回折パターンを表示するように配置されてもよい。二次回折パターンは、第２ターゲット画像の第２ホログラムを含んでもよい。二次回折パターンは、位相ランプ関数を含んでもよい。これは、二次回折パターンに関連するホログラフィック復元が二次回折パターンのホログラフィック復元に対応する第１および第２位置を有するように、先に説明した位相ランプ関数と同じものであってもよい。

【0057】

いくつかの実施形態において、制御部または処理部は、さらに第２ターゲット画像の第２ホログラフィック復元を再生平面上に形成するために、第２回折パターンを照明するように配置されてもよい。第２ターゲット画像は、画像領域と非画像領域とを含んでもよい。いくつかの実施形態において、マスクは、第２ホログラフィック復元の少なくとも一部をブロックするように配置されてもよい。マスクは、位相ランプ関数がない場合（すなわち、第２ホログラフィック復元が第１位置にある場合）に、非画像領域をブロックするように配置されてもよい。いくつかの実施形態において、処理部または制御部は、第２復元の画像領域と非画像領域との間の（直線状の）境界の特性を測定する工程をさらに備える。いくつかの実施形態において、処理部または制御部は、（直線状の）境界の測定された特性に基づいて、第２ホログラフィック復元の回転ずれを決定（測定）する工程をさらに含んでもよい。いくつかの実施形態において、処理部または制御部は、修正された第２ホログラムを計算する工程を含んでもよく、修正された第２ホログラムは、修正された第２ホログラムに従って空間変調される光が再生平面上に修正されたホログラム復元を形成し、修正された第２ホログラム復元は、（修正されていない）第２ホログラム復元に対して回転されるように計算される。

【0058】

いくつかの実施形態において、制御部または処理部は、さらにディスプレイ装置上に三次回折パターンを表示するように配置されてもよい。三次回折パターンは、第３ターゲット画像の第３ホログラムを含んでもよい。三次回折パターンは、位相ランプ関数を含んでもよい。これは、三次回折パターンに関連するホログラフィック復元が、三次回折パターンのホログラフィック復元に対応する第１および第２位置を有するように、先に説明した位相ランプ関数と同じものであってもよい。

【0059】

いくつかの実施形態において、制御部または処理部は、さらに第３ターゲット画像の第３ホログラフィック復元を再生平面上に形成するために、第３回折パターンを照明するように配置されてもよい。第３ターゲット画像は、画像領域と非画像領域とを含んでもよい。いくつかの実施形態において、マスクは、第３ホログラフィック復元の少なくとも一部をブロックするように配置されてもよい。マスクは、位相ランプ関数がない場合（すなわち、第３ホログラフィック復元が第１位置にある場合）に非画像領域をブロックするように配置されてもよい。いくつかの実施形態において、処理部または制御部は、第３復元の画像領域と非画像領域との間の（直線状の）境界の特性を測定する工程をさらに含む。いくつかの実施形態において、処理部または制御部は、（直線状の）境界の測定された特性に基づいて、第３ホログラフィック復元の回転ずれを決定（測定）することをさらに含み得る。いくつかの実施形態において、処理部または制御部は、修正された第３ホログラムを計算する工程を含んでもよく、修正された第３ホログラムは、修正された第３ホログラムに従って空間変調される光が再生平面上に修正されたホログラム復元を形成し、修正された第３ホログラム復元は、（修正されていない）第３ホログラム復元に対して回転されるように計算される。

【0060】

第３の態様によれば、ホログラフィックプロジェクタを校正する方法が提供される。本方法は、ディスプレイ装置上に一次回折パターンを表示する工程を含み、一次回折パターンは、ターゲット画像の第１ホログラムを含む。本方法はさらに、一次回折パターンを照明して、再生平面上にターゲット画像の第１ホログラフィック復元を形成する工程を含み、ターゲット画像は、画像領域と非画像領域とを含む。本方法は、第１表示領域の少なくとも一部の画像をキャプチャする工程をさらに含む。本方法は、キャプチャされた画像において第１表示領域の第１校正特徴を決定する工程をさらに含む。本方法はさらに、決定された第１校正特徴とターゲットとの間の比較に基づいて、第１表示領域の回転ずれを決定する工程を含む。

【0061】

いくつかの実施形態において、回転ずれを決定する工程は、第１校正特徴とターゲットとの間の角度を測定する工程を含む。

【0062】

いくつかの実施形態において、第１校正特徴は、キャプチャされた画像内の直線である。いくつかの実施形態において、第１校正特徴は、ホログラフィック復元において実質的に水平または垂直な直線である（言い換えれば、ホログラフィック復元が適切に位置合わせされたときに水平または垂直である）ことが意図される。いくつかの実施形態において、直線は、ホログラフィック復元の画像領域内のピクセルの線である。

【0063】

いくつかの実施形態において、ターゲットは実質的に線状である（直線である）。いくつかの実施形態において、ターゲットは水平線または垂直線である。

【0064】

いくつかの実施形態において、第１校正特徴とターゲットとの間の（ゼロでない）角度を決定する工程は、キャプチャされた画像にターゲットを重ね合わせ、ターゲットと第１校正特徴との間の角度を測定する工程を含む。

【0065】

いくつかの実施形態において、本方法は、修正された第１ホログラムを計算する工程をさらに含む。修正された第１ホログラムは、修正された第１ホログラムに従って空間変調された光が再生平面上に修正されたホログラフィック復元を形成し、修正されたホログラフィック復元が（修正されていない）第１再生平面に対して回転されるように計算されてもよい。

【0066】

第１の態様の方法と同様に、第３の態様の方法は、ホログラフィックプロジェクタの部品／構成要素の回転ずれを校正／補正する手段を（ソフトウェアで）提供する。しかしながら、第３の態様の方法は、校正プロセスにおいて、画像領域と非画像領域との間の境界の測定を必要としない。その変わりに、第１校正関数は、ホログラフィック復元自体に含まれてもよい。

【0067】

本開示において、「レプリカ」という用語は、単に、複雑な複素ライトフィールドが複数の異なる光路に沿って向けられるように、空間変調光が分割されることを反映するために使用される。「レプリカ」という言葉は、瞳拡大器による部分的な反射透過などの複製イベント後の複素ライトフィールドの発生または実例のそれぞれを指すのに使用される。それぞれのレプリカは異なる光路を進む。本開示のいくつかの実施形態は、画像ではなくホログラムで符号化される光、すなわち、画像自体ではなく画像のホログラムで空間変調される光の伝搬に関する。従って、ホログラムの複数のレプリカが形成されると言ってもよい。ホログラフィの当業者であれば、ホログラムで符号化された光の伝搬に伴う複素ライトフィールドが、伝搬距離に応じて変化することを理解できるであろう。本明細書における「レプリカ」という用語の使用は、伝搬距離とは無関係であり、従って、複製イベントに関連する光の２つの分岐または経路は、分岐の長さが異なっていても、複素ライトフィールドがそれぞれの経路に沿って異なる展開をするように、互いの「レプリカ」と呼ばれる。すなわち、２つの複素ライトフィールドは、異なる伝搬距離に関連していても、同じ複製イベントまたは一連の複製イベントから生じたものであることを条件として、本開示に従って「レプリカ」とみなされる。

【0068】

本開示に係る「回折ライトフィールド」または「回折的ライトフィールド」は、回折によって形成されるライトフィールドである。回折ライトフィールドは、対応する回折パターンを照射することにより形成されてもよい。本開示によれば、回折パターンの一例はホログラムであり、回折ライトフィールドの一例はホログラフィックライトフィールドまたは画像のホログラフィック復元を形成するライトフィールドである。ホログラフィックライトフィールドは、再生平面上に画像の（ホログラフィック）復元を形成する。ホログラムから再生平面に伝搬するホログラフィックライトフィールドは、ホログラムで符号化された光またはホログラム領域の光を含むと言うことができる。回折ライトフィールドは、回折構造の最小の特徴サイズと（回折ライトフィールドの）光の波長で決まる回折角で特徴付けられる。本開示によれば、「回折ライトフィールド」は、対応する回折構造から空間的に分離した平面上に復元を形成するライトフィールドであるとも言うことができる。回折構造から観察者に回折ライトフィールドを伝搬させるための光学系が本明細書に開示される。回折ライトフィールドは、画像を形成してもよい。

【0069】

「ホログラム」という用語は、物体に関する振幅情報もしくは位相情報、またはそれらの何らかの組合せを含む記録を指すために使用される。「ホログラフィック復元」という用語は、ホログラムを照射することによって形成される物体の光学的復元を指すために使用される。ここに開示されたシステムは、ホログラフィック復元が実像であり、ホログラムから空間的に分離されているため、「ホログラフィックプロジェクタ」として説明される。

【0070】

「符号化」、「書込み」、または「アドレス指定」という用語は、ＳＬＭの複数のピクセルに、各ピクセルの変調レベルをそれぞれ決定するそれぞれの複数の制御値を提供するプロセスを記載するために使用される。ＳＬＭのピクセルは、複数の制御値の受信に応答して光変調分布を「表示」するように構成されると言ってもよい。従って、ＳＬＭはホログラムを「表示」すると共に、ホログラムは光変調値またはレベルの配列であると言ってもよい。

【0071】

許容可能な品質のホログラフィック復元は、元の物体のフーリエ変換に関連する位相情報のみを含む「ホログラム」から形成され得ることが分かった。そのようなホログラフィック記録は、位相のみのホログラムと呼ばれる場合がある。実施形態は位相のみのホログラムに関するが、本開示は、振幅のみのホログラフィにも同様に適用可能である。

【0072】

本開示は、元の物体のフーリエ変換に関連する振幅情報および位相情報を使用してホログラフィック復元を形成することにも同様に適用可能である。いくつかの実施形態において、これは、元の物体に関連する振幅情報と位相情報の両方を含む、いわゆる完全複素ホログラムを使用する複素変調によって実現される。そのようなホログラムは、ホログラムの各ピクセルに割り当てられた値（グレーレベル）が振幅成分および位相成分を有するので、完全複素ホログラムと呼ばれる場合がある。各ピクセルに割り当てられた値（グレーレベル）は、振幅成分と位相成分の両方を有する複素数として表されてもよい。いくつかの実施形態において、完全複素コンピュータ生成ホログラムが計算される。

【0073】

「位相遅延」の略記として、コンピュータ生成ホログラムまたは空間光変調器のピクセルの位相値、位相成分、位相情報、または単に位相に対して参照が行われてもよい。すなわち、記載された任意の位相値は、実際には、そのピクセルによって提供される位相遅延の量を表す数値（たとえば、０～２πの範囲の）である。たとえば、π／２の位相値を有すると記載された空間光変調器のピクセルは、π／２ラジアンだけ受信光の位相を変化させる。いくつかの実施形態において、空間光変調器の各ピクセルは、複数の可能な変調値（たとえば、位相遅延値）のうちの１つで動作可能である。「グレーレベル」という用語は、複数の利用可能な変調レベルを指すために使用されてもよい。たとえば、「グレーレベル」という用語は、異なる位相レベルが異なるグレーの濃淡を提供しない場合でも、位相のみの変調器における複数の利用可能な位相レベルを指すために、便宜上使用されてもよい。「グレーレベル」という用語はまた、複素変調器において複数の利用可能な複素変調レベルを指すために、便宜上使用されてもよい。

【0074】

従って、ホログラムは、グレーレベルの配列、すなわち、位相遅延値や複素変調値の配列などの光変調値の配列を含む。また、ホログラムは、空間光変調器に表示し、空間光変調器のピクセルピッチと同等の波長、一般的にはそれ以下の波長の光を照射すると回折を起こすパターンであるため、回折パターンであると考えられる。本明細書では、ホログラムを、レンズや回折格子として機能する回折パターンなど、他の回折パターンと組み合わせることに言及している。例えば、再生フィールドを再生平面に移動させるために回折格子として機能する回折パターンをホログラムと組み合わせたり、ホログラフィック復元を近接場光の再生平面に集中させるためにレンズとして機能する回折パターンをホログラムに組み合わせたりしてもよい。
様々な実施形態および実施形態のグループは、以下の詳細な説明において別々に開示されてもよいが、任意の実施形態または実施形態のグループの任意の特徴は、任意の実施形態または実施形態のグループの任意の他の特徴または特徴の組合せと組み合わされてもよい。すなわち、本開示に開示された特徴のすべての可能な組合せおよび順列が想定される。
具体的な実施形態を、例示のみを目的として、図面を参照しながら説明する。

【図面の簡単な説明】

【0075】

【図1】図１は、スクリーン上にホログラフィック復元を生成する反射型ＳＬＭを示す概略図である。

【図2A】図２Ａは、Ｇｅｒｃｈｂｅｒｇ－Ｓａｘｔｏｎ型アルゴリズムの例の最初の反復を示す図である。

【図2B】図２Ｂは、Ｇｅｒｃｈｂｅｒｇ－Ｓａｘｔｏｎ型アルゴリズムの例の２回目以降の反復を示す図である。

【図2C】図２Ｃは、Ｇｅｒｃｈｂｅｒｇ－Ｓａｘｔｏｎ型アルゴリズムの例の代替的な２回目以降の反復を示す図である。

【図3】図３は、反射型ＬＣＯＳＳＬＭの概略図である。

【図4】図４は、再生平面上にホログラフィック復元を形成するために使用されるホログラフィックプロジェクションシステムの特徴を示す概略図であり、ホログラフィック復元は、画像領域と非画像領域とを含む。

【図5】図５は、ホログラフィック復元の第１および第２表現の概略図であり、ホログラフィック復元の第１表現は回転ずれをしていて、ホログラフィック復元の第２表現は正しく位置合わせがされていて、第１および第２表現は互いに重ね合わされている。

【図6】図６は、複数の独立した単色ホログラフィックチャンネルの概略図である。

【図7A】図７Ａは、第１ホログラフィックチャンネルによって形成された第１ホログラフィック復元の概略図である。

【図7B】図７Ｂは、第２ホログラフィックチャンネルによって形成された第２ホログラフィック復元の概略図である。

【図7C】図７Ｃは、第１および第２ホログラフィック復元が正しく位置合わせされた場合に、図７Ｂの第２ホログラフィック復元に重ね合わされた図７Ａの第１ホログラフィック復元の概略図である。

【図8A】図８Ａは、第１ホログラフィック復元が回転ずれをしている場合に、図７Ｂの第２ホログラフィック復元に重ね合わされた図７Ａの第１ホログラフィック復元の概略図である。

【図8B】図８Ｂは、図８Ａの第１および第２（重ね合わされた）ホログラフィック復元の画像領域の概略図である。

【図9】図９は、第１および第２ホログラフィック復元の重なり合う画像領域の拡大部分である。

【図10】図１０は、ホログラフィック復元に適用されるマスクの概略図である。

【図11】図１１は、本開示に従って、位相ランプ関数が図８Ａの第１および第２ホログラフィック復元に適用されたときの図１０のマスクの概略図である。

【図12】図１２は、マスクのアパーチャ内にキャプチャされた画像の概略図であり、第１および第２ホログラフィック復元の境界、画像上に重ね合わされた所定のターゲット、および測定された角度を示す。

【図13】図１３は、本開示に従った方法のフロー図である。

【0076】

同じまたは同様の部分を指すために、図面全体を通して同じ参照番号が使用される。

【発明を実施するための形態】

【0077】

本発明は、以下に記載される実施形態に限定されず、添付の特許請求の範囲の全範囲に及ぶ。すなわち、本発明は、様々な形態で具現化されてよく、説明の目的で提示された、記載された実施形態に限定されると解釈されるべきではない。

【0078】

単数形の用語は、特に断りのない限り、複数形を含んでもよい。

【0079】

別の構造の上部／下部、または他の構造の上／下に形成されているように記載された構造は、構造が互いに接触する場合、および、さらにそれらの間に第３の構造が配置される場合を含むと解釈されるべきである。

【0080】

時間関係を記載する際に、たとえば、イベントの時間的順序が「後」、「後続」、「次」、「前」などと記載されるとき、本開示は、別段の指定がない限り、連続イベントおよび非連続イベントを含むと解釈されるべきである。たとえば、「ちょうど」、「即時」、または「直ちに」などの文言が使用されない限り、説明は連続的でない場合も含むと解釈されるべきである。

【0081】

「第１の」、「第２の」などの用語は、本明細書では様々な要素を記載するために使用される場合があるが、これらの要素はこれらの用語によって限定されない。これらの用語は、ある要素を別の要素から区別するためにのみ使用される。たとえば、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、第１の要素は第２の要素と呼ぶことができ、同様に、第２の要素は第１の要素と呼ぶことができる。

【0082】

様々な実施形態の特徴は、部分的または全体的に互いに結合または組み合わされてよく、互いに様々に相互運用されてもよい。いくつかの実施形態は、互いに独立して実行されてもよく、相互依存関係で一緒に実行されてもよい。

【0083】

ホログラフィック画像生成ユニットの光学構成
図１は、コンピュータ生成ホログラムが単一の空間光変調器上で符号化される実施形態を示す。コンピュータ生成ホログラムは、復元用の物体のフーリエ変換である。従って、ホログラムは物体のフーリエ領域表現または周波数領域表現またはスペクトル領域表現であると言える。この実施形態では、空間光変調器は、反射型液晶オンシリコン「ＬＣＯＳ」デバイスである。ホログラムは空間光変調器上で符号化され、ホログラフィック復元は、再生フィールド、たとえば、スクリーンまたはディフューザなどの受光面に形成される。

【0084】

光源１１０、たとえば、レーザまたはレーザダイオードは、コリメートレンズ１１１を介してＳＬＭ１４０を照射するように配置される。コリメートレンズは、光の全体的に平坦な波面をＳＬＭに入射させる。図１では、波面の方向は垂線から外れている（たとえば、透明層の平面に対して真の直角から２度または３度離れている）。しかしながら、他の実施形態では、全体的に平坦な波面が垂直入射に提供され、入力光路と出力光路を分離するためにビームスプリッタ配置が使用される。図１に示された実施形態では、配置は、光源からの光がＳＬＭの鏡面仕上げの背面から反射され、光変調層と相互作用して出口波面１１２を形成するような配置である。出口波面１１２は、フーリエ変換レンズ１２０を含む光学系に印加され、スクリーン１２５にその焦点を合わせる。より具体的には、フーリエ変換レンズ１２０は、ＳＬＭ１４０から変調光のビームを受け取り、周波数空間変換を実行して、スクリーン１２５にホログラフィック復元を生成する。

【0085】

特に、このタイプのホログラフィでは、ホログラムの各ピクセルが復元全体に寄与する。再生フィールド上の特定のポイント（または画像ピクセル）と特定の光変調要素（またはホログラムピクセル）との間に１対１の相関関係は存在しない。言い換えれば、光変調層を出る変調光は、再生フィールドにわたって分散する。

【0086】

これらの実施形態では、空間内のホログラフィック復元の位置は、フーリエ変換レンズの屈折（集束）力によって決定される。図１に示された実施形態では、フーリエ変換レンズは物理レンズである。すなわち、フーリエ変換レンズは光学フーリエ変換レンズであり、フーリエ変換は光学的に実行される。いずれのレンズもフーリエ変換レンズとして機能することができるが、レンズの性能により、それが実行するフーリエ変換の精度が制限される。当業者は、光学フーリエ変換を実行するためにレンズをどのように使用するかを理解している。

【0087】

ホログラム計算
いくつかの実施形態では、コンピュータ生成ホログラムは、フーリエ変換ホログラム、または単にフーリエホログラムもしくはフーリエベースのホログラムであり、その中で、画像は正レンズのフーリエ変換特性を利用することによって遠視野で復元される。フーリエホログラムは、再生平面内の所望の光フィールドをフーリエ変換してレンズ平面に戻すことによって計算される。コンピュータ生成フーリエホログラムは、フーリエ変換を使用して計算されてもよい。

【0088】

フーリエ変換ホログラムは、Ｇｅｒｃｈｂｅｒｇ－Ｓａｘｔｏｎアルゴリズムなどのアルゴリズムを使用して計算することができる。さらに、Ｇｅｒｃｈｂｅｒｇ－Ｓａｘｔｏｎアルゴリズムは、空間領域の振幅のみの情報（写真など）からフーリエ領域のホログラム（すなわち、フーリエ変換ホログラム）を計算するために使用されてもよい。物体に関連する位相情報は、空間領域の振幅のみの情報から効果的に「検索」される。いくつかの実施形態において、コンピュータ生成ホログラムは、Ｇｅｒｃｈｂｅｒｇ－Ｓａｘｔｏｎアルゴリズムまたはその変形を用いて振幅のみの情報から計算される。

【0089】

Ｇｅｒｃｈｂｅｒｇ－Ｓａｘｔｏｎアルゴリズムは、平面ＡとＢにおける光ビームの強度断面積ＩＡ（ｘ，ｙ）とＩＢ（ｘ，ｙ）がそれぞれ既知であり、ＩＡ（ｘ，ｙ）とＩＢ（ｘ，ｙ）が単一のフーリエ変換によって関係付けられる場合を前提としている。与えられた強度断面積を用いて、平面Ａおよび平面Ｂにおける位相分布の近似値、ΨＡ（ｘ，ｙ）およびΨＢ（ｘ，ｙ）がそれぞれ求められる。Ｇｅｒｃｈｂｅｒｇ－Ｓａｘｔｏｎアルゴリズムは、反復プロセスに従ってこの問題の解を求める。より具体的には、Ｇｅｒｃｈｂｅｒｇ－Ｓａｘｔｏｎアルゴリズムは、ＩＡ（ｘ，ｙ）とＩＢ（ｘ，ｙ）を表現するデータセット（振幅と位相）を空間領域とフーリエ（スペクトルまたは周波数）領域の間で繰り返し転送しながら、空間制約とスペクトル制約を繰り返し適用する。スペクトル領域における対応するコンピュータ生成ホログラムは、少なくとも１回のアルゴリズムの反復によって得られる。アルゴリズムは収束的であり、入力画像を表すホログラムを生成するように配置される。ホログラムは、振幅のみのホログラム、位相のみのホログラム、または完全複素ホログラムであってもよい。

【0090】

いくつかの実施形態において、位相のみのホログラムは、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる英国特許第２，４９８，１７０号明細書または第２，５０１，１１２号明細書に記載されているような、Ｇｅｒｃｈｂｅｒｇ－Ｓａｘｔｏｎアルゴリズムに基づくアルゴリズムを用いて計算される。しかしながら、本明細書で開示される実施形態は、位相のみのホログラムの計算を例としてのみ説明する。これらの実施形態において、Ｇｅｒｃｈｂｅｒｇ－Ｓａｘｔｏｎアルゴリズムは、既知の振幅情報Ｔ［ｘ，ｙ］を生じさせるデータセットのフーリエ変換の位相情報Ψ［ｕ，ｖ］を検索し、振幅情報Ｔ［ｘ，ｙ］は、ターゲット画像（例えば写真）を表現する。フーリエ変換では、大きさと位相が本質的に組み合わされるため、変換された大きさと位相には、計算されたデータセットの精度に関する有用な情報が含まれている。従って、アルゴリズムは、振幅情報と位相情報の両方に関するフィードバックを用いて反復的に使用することができる。しかしながら、これらの実施形態において、位相情報Ψ［ｕ，ｖ］のみが、画像平面においてターゲット画像のホログラフィック表現を形成するためのホログラムとして使用される。ホログラムは、位相値のデータセット（例えば２Ｄ配列）である。

【0091】

他の実施形態において、Ｇｅｒｃｈｂｅｒｇ－Ｓａｘｔｏｎアルゴリズムに基づくアルゴリズムが、完全複素ホログラムを計算するために使用される。完全複素ホログラムは、大きさ成分と位相成分とを有するホログラムである。ホログラムは、各複素データ値が大きさ成分と位相成分を含む複素データ値の配列を含むデータセット（例えば２Ｄ配列）である。

【0092】

いくつかの実施形態において、アルゴリズムは複素データを処理し、フーリエ変換は複素フーリエ変換である。複素データは、（ｉ）実数成分と虚数成分、または（ｉｉ）大きさ成分と位相成分を含むと考えることができる。いくつかの実施形態において、複素データの２つの成分は、アルゴリズムの様々な段階で異なって処理される。

【0093】

図２Ａは、位相のみのホログラムを計算するためのいくつかの実施形態によるアルゴリズムの第１反復を示す。アルゴリズムへの入力は、ピクセルまたはデータ値の２Ｄ配列を含む入力画像２１０であり、各ピクセルまたはデータ値は、大きさまたは振幅値である。すなわち、入力画像２１０の各ピクセルまたはデータ値は位相成分を持たない。従って、入力画像２１０は、大きさのみまたは振幅のみまたは強度のみの分布と見なすことができる。このような入力画像２１０の例としては、写真または時間的シーケンスを含むビデオの１フレームが挙げられる。アルゴリズムの最初の反復は、ランダム位相分布（またはランダム位相シード）２３０を使用して、入力画像の各ピクセルにランダム位相値を割り当てる工程を含むデータ形成工程２０２Ａから始まり、セットの各データ要素が大きさと位相を含む開始複素データセットを形成する。この開始複素データセットは、空間領域において入力画像を表現するものである。

【0094】

第１処理ブロック２５０は、開始複素データセットを受け取り、複素フーリエ変換を実行して、フーリエ変換された複素データセットを形成する。第２処理ブロック２５３は、フーリエ変換された複素データセットを受け取り、ホログラム２８０Ａを出力する。いくつかの実施形態において、ホログラム２８０Ａは位相のみのホログラムである。これらの実施形態において、第２処理ブロック２５３は、ホログラム２８０Ａを形成するために、各位相値を定量化し、各振幅値を同一値に設定する。各位相値は、位相のみのホログラムを「表示」するために使用される空間光変調器のピクセル上に表されてもよい位相レベルに従って定量化される。例えば、空間光変調器の各ピクセルが２５６の異なる位相レベルを提供する場合、ホログラムの各位相値は、２５６の可能な位相レベルのうちの１つの位相レベルに定量化される。ホログラム２８０Ａは、入力画像を表現する位相のみのフーリエホログラムである。他の実施形態において、ホログラム２８０Ａは、受信したフーリエ変換された複素データセットから導出された複素データ値（各々が振幅成分と位相成分とを含む）の配列を含む完全複素ホログラムである。いくつかの実施形態において、第２処理ブロック２５３は、ホログラム２８０Ａを形成するために、各複素データ値を複数の許容複素変調レベルのうちの１つに制約する。制約する工程は、各複素データ値を複素平面内の最も近い許容複素変調レベルに設定する工程を含んでもよい。ホログラム２８０Ａは、スペクトル領域またはフーリエ領域または周波数領域において入力画像を表現すると言ってもよい。いくつかの実施形態において、アルゴリズムはこの時点で停止する。

【0095】

しかしながら、他の実施形態において、アルゴリズムは、図２Ａの点線矢印によって表されるように継続する。言い換えれば、図２Ａの点線矢印に続く工程は任意である（すなわち、すべての実施形態に必須ではない）。

【0096】

第３処理ブロック２５６は、第２処理ブロック２５３から修正された複素データセットを受け取り、逆フーリエ変換を実行して、逆フーリエ変換された複素データセットを形成する。逆フーリエ変換された複素データセットは、空間領域において入力画像を表現するものであると言ってもよい。

【0097】

第４の処理ブロック２５９は、逆フーリエ変換された複素データセットを受信し、大きさ値２１１Ａの分布および位相値の分布２１３Ａを抽出する。任意で、第４の処理ブロック２５９は、大きさの値２１１Ａの分布を評価する。具体的には、第４の処理ブロック２５９は、逆フーリエ変換された複素データセットの大きさの値の分布２１１Ａを、勿論それ自体が大きさ値の分布である入力画像５１０と比較してもよい。大きさの値の分布２１１Ａと入力画像２１０との間の差が十分に小さい場合、第４の処理ブロック２５９は、ホログラム２８０Ａが許容可能であると判定してもよい。すなわち、大きさの値の分布２１１Ａと入力画像２１０との間の差が十分に小さい場合、第４の処理ブロック２５９は、ホログラム２８０Ａが入力画像２１０の十分に正確な表現であると判定してもよい。いくつかの実施形態において、逆フーリエ変換された複素データセットの位相値２１３Ａの分布は、比較の目的のために無視される。大きさの値２１１Ａの分布と入力画像２１０とを比較するための任意の数の異なる方法が採用されてもよく、本開示はいかなる特定の方法にも限定されないことが理解されよう。いくつかの実施形態において、平均２乗差が計算され、平均２乗差が閾値未満である場合、ホログラム２８０Ａは許容可能であると判断される。第４の処理ブロック２５９が、ホログラム２８０Ａが許容されないと判定した場合、アルゴリズムのさらなる反復が実行されてもよい。しかしながら、この比較工程は必須ではなく、他の実施形態において、実行されるアルゴリズムの反復の数は、予め決定されるか、予め設定されるか、またはユーザ定義される。

【0098】

図２Ｂは、アルゴリズムの２回目の反復およびアルゴリズムの任意のさらなる反復を表す。先行する反復の位相値２１３Ａの分布は、アルゴリズムの処理ブロックを通してフィードバックされる。大きさの値の分布２１１Ａは、入力画像２１０の大きさの値の分布を支持して拒否される。最初の反復では、データ形成工程２０２Ａは、入力画像２１０の大きさの値の分布とランダムな位相分布２３０とを組み合わせることによって、第１複素データセットを形成した。しかし、２回目以降の反復では、データ形成工程２０２Ｂは、（ｉ）アルゴリズムの前の反復からの位相値２１３Ａの分布と（ｉｉ）入力画像２１０の大きさの値の分布とを組み合わせることによって複素データセットを形成する工程を含む。

【0099】

図２Ｂのデータ形成工程２０２Ｂによって形成された複合データセットは、次に、図２Ａを参照して説明した方法と同じ方法で処理され、第２反復ホログラム２８０Ｂを形成する。従って、処理の説明はここでは繰り返さない。アルゴリズムは、第２反復ホログラム２８０Ｂが計算されたときに停止してもよい。しかしながら、アルゴリズムの任意の数のさらなる反復が実行されてもよい。第３処理ブロック２５６は、第４の処理ブロック２５９が必要とされるか、または更なる反復が必要とされる場合にのみ必要とされることが理解されよう。出力ホログラム２８０Ｂは、一般に、反復の度に良くなる。しかしながら、実際には、測定可能な改善が観察されないか、または更なる反復を実行することによる正の利益よりも追加の処理時間という負の効果の方が勝る点に到達する。従って、このアルゴリズムは反復的で収束的であると説明される。

【0100】

図２Ｃは、２回目以降の反復の代替的な実施形態を表す。先行する反復の位相値２１３Ａの分布は、アルゴリズムの処理ブロックを通してフィードバックされる。大きさの値の分布２１１Ａは、大きさの値の代替的な分布を優先して拒否される。この代替的な実施形態において、大きさの値の代替的な分布は、前の反復の大きさの値の分布２１１から導出される。具体的には、処理ブロック２５８は、入力画像２１０の大きさの値の分布を前の反復の大きさの値の分布２１１から減算し、その差をゲイン係数αでスケーリングし、スケーリングされた差を入力画像２１０から減算する。これは、以下の式によって数学的に表され、下付きの文字および数字は反復番号を示している。

【0101】

【数1】

【0102】

ここで、
Ｆ’は逆フーリエ変換、
Ｆは順フーリエ変換、
Ｒ［ｘ，ｙ］は、第３処理ブロック２５６が出力する複素データセット、
Ｔ［ｘ，ｙ］は入力画像またはターゲット画像、
∠は位相成分、
Ψは位相のみのホログラム２８０Ｂ、
ηはマグニチュード値２１１Ｂの新しい分布、そして
αはゲイン係数を示している。

【0103】

ゲイン係数αは固定であっても可変であってもよい。いくつかの実施形態において、ゲイン係数αは、入力されるターゲット画像データのサイズおよびレートに基づいて決定される。いくつかの実施形態において、ゲイン係数αは反復番号に依存する。いくつかの実施形態において、ゲイン係数αは、反復番号のみの関数である。

【0104】

図２Ｃの実施形態は、他のすべての点で図２Ａおよび図２Ｂの実施形態と同じである。位相のみのホログラムΨ（ｕ，ｖ）は、周波数領域またはフーリエ領域における位相分布を含むと言ってもよい。

【0105】

いくつかの実施形態において、空間光変調器を用いてフーリエ変換が行われる。具体的には、ホログラムデータは、光パワーを提供する第２データと組み合わされる。すなわち、空間光変調器に書き込まれるデータは、物体を表すホログラムデータと、レンズを表現するレンズデータとを含む。空間光変調器上に表示され、光が照射されると、レンズデータは物理的なレンズをエミュレートする、つまり、対応する物理的な光学部品と同じように光を焦点に合わせ、これはつまり、対応する物理的な光学部品と同じように光を集束させる。従って、レンズデータは光学的な力、または集束力を提供する。これらの実施形態において、図１の物理的なフーリエ変換レンズ１２０を省略してもよい。レンズを表現するデータを計算する方法は知られている。レンズを表現するデータは、ソフトウェアレンズと呼ばれることがある。例えば、位相のみのレンズは、屈折率および空間的に変化する光路長に起因してレンズの各点によって引き起こされる位相遅延を計算することによって形成されてもよい。例えば、凸レンズの中心の光路長は、当該レンズの周縁部の光路長よりも長い。振幅のみのレンズは、フレネルゾーンプレートによって形成されてもよい。また、コンピュータ生成ホログラフィの技術分野では、物理的なフーリエレンズを必要とせずにホログラムのフーリエ変換を実行できるように、レンズを表現するデータをホログラムと組み合わせる方法も知られている。いくつかの実施形態において、レンズデータは、単純なベクトル加算のような単純な加算によってホログラムと結合される。いくつかの実施形態において、物理レンズは、フーリエ変換を実行するためにソフトウェアレンズと組み合わせて使用される。あるいは、他の実施形態において、ホログラフィック復元が遠視野で行われるように、フーリエ変換レンズが完全に省略される。さらなる実施形態において、ホログラムは、回折格子データ、即ち、イメージステアリングのような回折格子関数を実行するように配置されたデータと同様に結合されてもよい。この場合も、このようなデータを計算する方法は当該技術分野で知られている。例えば、位相のみの回折格子は、ブレーズド回折格子の表面上の各点によって引き起こされる位相遅延をモデル化することによって形成されてもよい。振幅のみの回折格子は、ホログラフィック復元の角度ステアリングを提供するために、振幅のみのホログラムと単純に重ね合わされてもよい。レンズ形成および／またはステアリングを提供する第２データは、画像形成機能または画像形成パターンと呼ばれ得るホログラムデータと区別するために、光処理機能または光処理パターンと呼ばれ得る。

【0106】

いくつかの実施形態において、フーリエ変換は、物理的なフーリエ変換レンズとソフトウェアレンズとによって共同で実行される。すなわち、フーリエ変換に寄与する一部の光パワーはソフトウェアレンズによって提供され、フーリエ変換に寄与する残りの光パワーは物理的な光学部品または光学系によって提供される。

【0107】

いくつかの実施形態において、画像データを受信し、アルゴリズムを使用してリアルタイムでホログラムを計算するように構成されたリアルタイムエンジンが提供される。いくつかの実施形態では、画像データは一連の画像フレームを含むビデオである。他の実施形態では、ホログラムは、事前に計算され、コンピュータメモリに記憶され、ＳＬＭに表示するために必要に応じて呼び出される。すなわち、いくつかの実施形態では、所定のホログラムのリポジトリが提供される。

【0108】

実施形態は、例として、フーリエホログラフィおよびＧｅｒｃｈｂｅｒｇ－Ｓａｘｔｏｎ型アルゴリズムに関する。本開示は、フレネルホログラフィおよび同様の方法によって計算されてもよいフレネルホログラムにも同様に適用可能である。また、本開示は、点群法に基づくものなど、他の技術によって計算されたホログラムにも適用可能である。

【0109】

光変調
コンピュータで生成したホログラムを含む回折パターンを表示するために、空間光変調器を用いてもよい。ホログラムが位相のみのホログラムの場合、位相を変調する空間光変調器が必要である。ホログラムが完全複素ホログラムである場合、位相と振幅を変調する空間光変調器を用いてもよいし、位相を変調する第１空間光変調器と振幅を変調する第２空間光変調器を用いてもよい。

【0110】

いくつかの実施形態において、空間光変調器の光変調要素（すなわちピクセル）は、液晶を含むセルである。すなわち、いくつかの実施形態において、空間光変調器は、光学活性成分が液晶である液晶デバイスである。各液晶セルは、複数の光変調レベルを選択的に提供するように構成されている。すなわち、各液晶セルは、複数の可能な光変調レベルから選択された１つの光変調レベルで動作するように、任意の時点で構成されている。各液晶セルは、複数の光変調レベルから異なる光変調レベルに動的に復元可能である。いくつかの実施形態において、空間光変調器は反射型液晶オンシリコン（ＬＣＯＳ）空間光変調器であるが、本開示はこのタイプの空間光変調器に限定されない。

【0111】

ＬＣＯＳデバイスは、小さなアパーチャ（例えば幅数センチ）内に、高密度の光変調要素またはピクセルの配列を提供する。ピクセルは通常約１０ミクロン以下であるため、回折角は数度となり、光学系はコンパクトになる。ＬＣＯＳＳＬＭの小さなアパーチャを適切に照明することは、他の液晶デバイスの大きなアパーチャよりも容易である。ＬＣＯＳデバイスは一般的に反射型であるため、ＬＣＯＳＳＬＭのピクセルを駆動する回路を反射面の下に埋め込むことができる。その結果、口径比が大きくなる。言い換えれば、ピクセルが密に詰まっているため、画素間にデッドスペースがほとんどない。これは、再生フィールドの光学ノイズを低減できるため有利である。ＬＣＯＳＳＬＭはシリコンバックプレーンを使用しており、ピクセルが光学的に平坦であるという利点がある。これは位相変調デバイスにとって特に重要である。

【0112】

好適なＬＣＯＳＳＬＭを、例示のためだけに、図３を参照して以下に説明する。ＬＣＯＳデバイスは、単結晶シリコン基板３０２を用いて形成される。基板の上面には、正方形の平面アルミニウム電極３０１の２Ｄ配列がギャップ３０１ａを隔てて配置されている。各電極３０１は、基板３０２に埋設された回路３０２ａを介して接続することができる。各電極はそれぞれの平面ミラーを形成する。アライメント層３０３が電極配列上に配置され、液晶層３０４がアライメント層３０３上に配置されている。第２アライメント層３０５は、例えばガラスなどの平面透明層３０６上に配置されている。単一の透明電極３０７（例えばＩＴＯ）は、透明層３０６と第２アライメント層３０５の間に配置されている。

【0113】

正方形の電極３０１の各々は、透明電極３０７および介在する液晶材料のオーバーラップ領域とともに、制御可能な位相変調要素３０８を画定し、しばしばピクセルと呼ばれる。有効ピクセル面積またはフィルファクターとは、ピクセル間の空間３０１ａを考慮した、光学的に活性なピクセル全体の割合のことである。透明電極３０７に対して各電極３０１に印加される電圧を制御することにより、それぞれの位相変調要素の液晶材料の特性を変化させることができ、それにより、そこに入射する光に対して可変遅延を与えることができる。この効果は、波面に位相のみの変調を与えるものであり、すなわち振幅効果は生じない。

【0114】

説明したＬＣＯＳＳＬＭは、反射により空間変調された光を出力する。反射型ＬＣＯＳＳＬＭは、信号線、ゲート線およびトランジスタが鏡面の下にあるため、フィルファクターが高く（通常９０％以上）、解像度が高いという利点がある。反射型ＬＣＯＳ空間光変調器を使用するもう１つの利点は、透過型デバイスを使用する場合に比べ、液晶層の厚さを半減できることである。これにより、液晶のスイッチング速度が大幅に向上する（動画像の投影にとって重要な利点）。しかしながら、本開示の教示は、透過型ＬＣＯＳＳＬＭを使用しても同様に実施することができる。

【0115】

上述したように、本開示の原理は、上述したホログラフィック画像生成ユニットだけでなく、非ホログラフィック画像生成ユニットにも適用可能である。

【0116】

コンパクトなヘッドアップディスプレイ
図１に関連して説明した画像生成ユニットは、典型的には、ヘッドアップディスプレイシステム（ＨＵＤ－システム）の一部として提供される。ＨＵＤシステムは、画像の虚像がそこから見えるように、画像生成ユニットの表示領域からアイボックスに画像の光を中継するように配置された光中継システムをさらに備える。本明細書で説明するように、アイボックスは、虚像が観察者によって完全に知覚され得る領域、任意で容積を有する。当業者であれば理解できるように、虚像は、アイボックスからさらに離れた視認位置からはますます完全に視認できなくなる。

【0117】

光線追跡技術を、虚像が明瞭になる視認位置を客観的に特定するべく、歪み、水平／垂直視差などのパラメータを測定するために使用してもよい。このような測定に基づいて、本発明者らは、梱包要件などの設計要件を満たすようにアイボックス領域を画定するために、光学リレーシステムを構成することができることを認識した。

【0118】

回転ずれしたホログラフィック復元
ホログラフィックプロジェクションシステムまたはホログラフィックプロジェクタについて、図４を参照して説明する。単色光源は、第１波長を有する光４０１を出力するように配置される。本実施形態における光４０１は、レーザ光源からの平行光のビームである。光４０１は、レーザ光源からのレーザ光４０１を受光するように配置された空間光変調器（またはＳＬＭ）４０３に入射する。ＳＬＭ４０３は回折パターンを表示するように配置されている。空間光変調器４０３によって受光される（従ってＳＬＭを照射する）光４０１は、ＳＬＭ４０３上に表示された回折パターンに従って空間変調され、ホログラフィック復元／再生フィールド４０９を形成する。回折パターンは、画像のホログラムを構成する。ホログラフィック復元は、画像のホログラフィック復元である。

【0119】

再生フィールド４０９は、光を投影することができる空間の領域である。再生フィールド４０９は、再生平面と同一平面上にある／再生平面を画定する。ホログラフィック復元／再生フィールド４０９は、ユーザが視認するための情報を投影することができる画像領域４１１（または像域）を含む。例えば、プロジェクションシステムが自動車に搭載される場合、運転者に表示するための情報（速度計など）を画像領域４１１に提供することができる。画像領域４１１の外側の領域は、一般に非画像領域４１３と呼ばれてもよい。以下により詳細に説明するように、非画像領域４１３の光は、物理的マスクによって遮断することができる。従って、システムの通常の使用中、画像領域４１１のみがユーザに見えてもよい。画像領域４１１と非画像領域４１３は、境界４１２によって分離されている。境界４１２は、画像領域４１１の形状を画定する。画像領域４１１は、境界が第１および第２水平端部と第１および第２垂直端部とを含む、実質的に矩形である。最下部の（第１）水平端部４２２は、本開示全体を通して参照される。

【0120】

本実施形態において、非画像領域４１３は、ノイズ領域４１５と、任意の制御領域４１７とを含んでいる。ノイズ領域４１５はノイズを含んでいる。上述したように、回折パターンは画像のホログラムを含んでいる。この実施形態において、ホログラムは、コンピュータ生成ホログラム（上述の方法の１つに従って計算されたものなど）である。上述したように、コンピュータ生成ホログラムは、典型的には、画像のホログラム（例えば、位相のみのホログラム）に収束させるために１つ以上のアルゴリズムを使用する工程を含む。一般に、ノイズを含む画像のホログラムを復元する際には、収束させる方が計算コストははるかに低い。しかしながら、ホログラムは、ノイズが、画像領域４１３の外側にある（例えば、境界を接する）ノイズ領域４１５に都合よく配置されるか、または「捨てられる」ような方法で計算されてもよい。（非画像領域４１３の一部としての）ノイズ領域４１５は、通常、システムの通常の使用中には視認できないため、ノイズ領域４１５に「捨てられる」ノイズは、システムのユーザには視認できない。従って、より計算量の少ないホログラム（ホログラフィック復元においていくらかのノイズが形成される）を計算することができる。制御領域４１７は、システムの制御プロセスで使用することができる。この実施例では、制御領域４１７は、比較的小さな光のパッチ（例えば、比較的小さな数の画像ピクセル）である。システムは、制御領域４１７の特性を検出するように配置された検出器（図示せず）を備える。この実施形態において、制御領域４１７の検出された特性は輝度である。システムは、例えばホログラムの一貫した輝度を維持するために、検出された特性に基づいてホログラムの計算／自己校正を変更するように配置されてもよい。図４は、単一の制御領域４１７を示す。ホログラフィック復元４０９は、任意の数のさらなる制御領域を含んでもよいことは明らかであろう。さらに、（１つ以上の）制御領域は、様々な異なる制御プロセスのために使用されてもよいことは明らかであろう。制御プロセスの他の実施例は、光４０１の波長を測定する工程、または許容可能な／良好なカラーバランスを維持する工程を含んでもよい。

【0121】

再生平面上のホログラフィック復元／再生フィールド４０９の位置は、ＳＬＭ４０３上に表示される回折パターンに依存する。回折パターンは、ホログラフィック復元を移動および／または回転させるように配置することができる。しかしながら、システムの個々の構成要素または部分の位置ずれが、ホログラフィック復元／再生フィールド４０９をその意図された位置から逸脱させる可能性がある。本明細書で説明されるように、ホログラフィック位置の意図された位置からのこれらのずれは、重大な悪影響をもたらす可能性がある。本開示は、ホログラフィックプロジェクタ内の回転ずれ（ホログラフィックプロジェクタが完全に位置合わせされている場合のホログラフィック復元の意図された位置に対するホログラフィック復元の回転ずれを引き起こす）を補償するためにホログラフィックプロジェクタを校正する方法を提供する。

【0122】

図５は、（図４に示すホログラフィック復元４０９に対応する）ホログラフィック復元の概略図である。図５は、ホログラフィック復元の２つの表現を示している。ホログラフィック復元の第１表現５０２は、ホログラフィック復元を形成するために使用されるホログラフィックプロジェクタが回転的にずれている場合のホログラフィック復元を表現している。ホログラフィック復元の第１表現５０２は、破線（点線）で表され、画像領域５０４と非画像領域５０６を含む。例えば、ホログラフィックプロジェクタの光源およびＳＬＭならびに他の光学部品（レンズなど）の１つ以上が位置ずれして、形成されるホログラフィック復元の回転位置ずれを引き起こすことがある。ホログラフィック復元の第２表現５１０は、ホログラフィック復元を形成するために使用されるホログラフィックプロジェクタが正しく／完全に位置合わせされたときのホログラフィック復元を表現する。ホログラフィック復元の第２表現５１０は、切れ目のない線によって表される。第１表現５０２では、矩形の画像領域５０８を画定する境界の下端および上端は、真の水平に整列されておらず、境界の左端および右端は、真の垂直に整列されていない。第２表現５１０では、矩形の画像領域５０８を定義する境界の下端と上端が真の水平に揃えられ、境界の左端と右端が真の垂直に揃えられる。図５は、回転ずれの結果としてホログラフィック復元がその意図した位置からずれることがあるという例を示す。特に、ホログラフィック復元／再生フィールド全体が回転している。この結果、第１表現５０２の画像領域と非画像領域の両方が、第２表現５１０の画像領域と非画像領域に対して回転している。

【0123】

（第１表現５０２のような）ホログラフィック復元の回転ずれは、重大な問題を引き起こす可能性がある。１つの自明な問題は、（システムのユーザによって見られるように）画像領域のコンテンツが、コンテンツの意図された位置に対して回転して見えることである。これは望ましくないことである。もう１つの問題は、制御領域が、制御領域を検出するために配置された検出器とずれる可能性があることである。図５は、第１表現５０２の制御領域が、第２表現５１０の制御領域に対してどのようにずれているかを示している。制御領域が第２表現５１０の検出器と実質的に位置合わせされている場合、第１表現５０２の検出器と実質的に位置合わせされないことは明らかであろう。このような検出器と制御領域の位置ずれは、ホログラフィックプロジェクタによって実行される制御プロセスにおいて不正確さをもたらす可能性がある。

【0124】

明確にするために、図５は概略図であり、縮尺通りに描かれていない。第２表現５１０に対する図５の第１表現５０２の回転ずれは、ホログラフィックプロジェクタの組立における製造公差に起因して生じ得る典型的な種類の回転ずれに比べて誇張されている。第２表現５１０に対する第１表現５０２の典型的な回転ずれは、１度または２度以下のオーダーであり、多くの場合、１度の数分の１である。さらに、理想的な／完全に整列されたホログラフィックプロジェクタは、境界が真の水平に対して平行であるホログラフィック復元を形成する必要はないことは明らかであろう。これは例示的なものである。

【0125】

ホログラフィックプロジェクタは、これまで単色システムとして説明してきた。しかし、回転ずれの問題は、本明細書で説明するように、カラーホログラフィックプロジェクタではさらに大きくなる可能性がある。

【0126】

カラーホログラフィックプロジェクタ
いくつかのホログラフィックプロジェクタは、複数の単色チャンネルを備えている。各単色チャンネルは、単色ホログラフィック復元（すなわち、画像または像）を形成する単色ホログラフィックプロジェクタを構成する。複数の単色ホログラフィック復元は、共通の再生平面上に形成される。フルカラーホログラフィック復元は、一致した赤、緑、青の画像を用いて形成されてもよい。いくつかの実施形態において、ホログラムはフーリエホログラムである。他の実施形態において、ホログラムはフレネルホログラムである。

【0127】

図６は、赤、緑、青のカラーチャンネルを示している。赤色チャンネルは、第１空間光変調器６０１ｒ、第１レンズ６２０ｒおよび第１ミラー６２７ｒを備える。緑色チャンネルは、第２空間光変調器６０１ｇ、第２レンズ６２０ｇおよび第２ミラー６１７ｇを備える。青色チャンネルは、第３空間光変調器６０１ｂ、第３レンズ６２０ｂおよび第３ミラー６０７ｂを備える。各単色チャンネルは、再生平面６５０上に単色ホログラフィック復元（または画像）を形成する。第１レンズ６２０ｒ、第２レンズ６２０ｇおよび第３レンズ６２０ｂは任意で設けてもよい。それぞれの表示されたホログラムがフーリエホログラムである場合、第１レンズ６２０ｒ、第２レンズ６２０ｇおよび第３レンズ６２０ｂは、それぞれのホログラムのフーリエ変換に寄与することができる。

【0128】

第１空間光変調器６０１ｒは、赤色の画像に対応するホログラムを表示する。第１空間光変調器６０１ｒには赤色光が照射される。第１レンズ６２０ｒは、第１空間光変調器６０１ｒから空間変調された光を受光し、再生平面６５０上に赤色のホログラフィック復元を形成する。第１ミラー６２７ｒは、第１レンズ６２０ｒと再生平面６５０との間に配置される。

【0129】

第２空間光変調器６０１ｇは、緑色の画像に対応するホログラムを表示する。第２空間光変調器６０１ｇには緑色光が照射される。第２レンズ６２０ｇは、第２空間光変調器６０１ｇから空間変調された光を受光し、再生平面６５０上に緑色のホログラフィック復元を形成する。第２ミラー６１７ｇは、第２レンズ６２０ｇと再生平面６５０との間に配置される。

【0130】

第３空間光変調器６０１ｂは、青色の画像に対応するホログラムを表示する。第３空間光変調器６０１ｂには青色光が照射される。第３レンズ６２０ｂは、第３空間光変調器６０１ｂから空間変調された光を受光し、再生平面６５０上に青色のホログラフィック復元を形成する。第３ミラー６０７ｂは、第３レンズ６２０ｂと再生平面６５０との間に配置される。

【0131】

第１ミラー６２７ｒは、赤色光を反射し、緑色光および青色光を透過するように配置された第１ダイクロイックミラーである。第２ミラー６１７ｇは、緑色光を反射し、青色光を透過するように配置された第２ダイクロイックミラーである。第３ミラー６０７ｂは、青色光を反射する。

【0132】

各単色光路は、空間光変調器からミラーまでの第１部分と、ミラーから再生平面までの第２部分を含んでいる。実施形態において、単一チャンネルの第１部分は空間的にオフセットしているが実質的に平行である。実施形態において、単一チャンネルの第２部分は実質的に平行である。

【0133】

第１空間光変調器６０１ｒから再生平面６５０への赤色光路は、第１ミラー６２７ｒからの反射を含んでいる。第２空間光変調器６０１ｇから再生平面６５０への緑色光路は、第２ミラー６１７ｇからの反射に続いて第１ミラー６２７ｒを透過することを含んでいる。第３空間光変調器６０１ｂから再生平面への青色光路は、第３ミラー６０７ｂからの反射に続いて第２ミラー６１７ｇを透過し、その後第１ミラー６２７ｒを透過することを含んでいる。再生平面６５０、第１ミラー６２７ｒ、第２ミラー６１７ｇおよび第３ミラー６０７ｂは、実質的に共線的である。青色の経路長は、赤色の経路長よりも大きい緑色の経路長よりも大きい。具体的には、実施形態において、青色光路の第２部分は、緑色光路のそれよりも長く、これはまた、赤色光路のそれよりも長い。これらの実施形態において、第１部分の長さは実質的に等しくてもよい。

【0134】

各単色チャンネルは、再生フィールド領域内でホログラフィック復元を形成するために使用されてもよい。赤色再生フィールドは、画像の赤色画像コンテンツを含んでもよい。緑色再生フィールドは、画像の緑色画像コンテンツを含んでもよい。青色再生フィールドは、画像の青色画像コンテンツを含んでもよい。当業者であれば、赤、緑、青の色チャンネルを用いて赤、緑、青の画像コンテンツを重ね合わせることによって画像を形成するという考え方に精通しているであろう。赤、緑、青の再生フィールドの位置合わせは、画質にとって極めて重要である。各単色画像は画像ピクセルで構成される。ホログラフィックプロジェクションの場合、画像ピクセルは光スポットと呼ばれることがある。

【0135】

いくつかの実施形態において、カラー画像の拡大画像が形成される。いくつかの実施形態において、形成される画像は虚像である。いくつかの実施形態において、カラー画像は、車両のヘッドアップディスプレイの画像生成ユニットの画像である。カラー画像の虚像は、ヘッドアップディスプレイの拡大光学系（例えばミラー）と、車両のフロントガラスなどの光学コンバイナーによって形成されてもよい。

【0136】

図７Ａは、図６の赤色チャンネルによって形成された赤色ホログラフィック復元７０２の概略的な表現を示す。図７Ｂは、図６の緑色チャンネルによって形成された緑色ホログラフィック復元７０４の概略的な表現を示す。図７Ｃは、緑色ホログラフィック復元７０４に重ね合わされた赤色ホログラフィック復元７０２の概略的な表現を示す。図７Ｃは、ホログラフィックプロジェクタが正しく位置合わせされている理想的な状況を示す。

【0137】

赤色および緑色ホログラフィック復元７０２、７０４の各々は、図５の単色ホログラフィック復元と同様の形態を有する。特に、赤色および緑色ホログラフィック復元７０２、７０４の各々は、画像領域と、制御領域を含む非画像領域とを含んでいる。赤色および緑色ホログラフィック復元７０２、７０４の画像領域は、赤色および緑色ホログラフィック復元が（図７Ｃのように）重ね合わされたときに互いに完全に重なるように意図されている。赤色および緑色ホログラフィック復元７０２、７０４は両方ともピクセル化されている。赤色および緑色ホログラフィック復元７０２、７０４が互いに重ね合わされるとき、ピクセルは（少なくとも画像領域において）互いに完全に整列される（良質なカラー画像を達成するために）。制御領域は、（図７Ｃのように）赤色ホログラフィック復元と緑色ホログラフィック復元とが重ね合わされるときに、互いに空間的に分離されるように意図されている。このようにして、赤色ホログラフィック復元７０２の第１制御領域７０６は、緑色ホログラフィック復元７０４の第２制御領域７０８とは別に検出することができる。これが、図７Ｃの重ね合わせにおいて第１および第２制御領域７０６、７０８が互いに隣接して見える理由である。

【0138】

図７Ｃは、ホログラフィックプロジェクタに回転ずれがない理想的な場合を示している。しかし、この理想的なケースは、少なくともホログラフィックプロジェクタの製造公差のために、校正なしでは一般に実現不可能である。その結果、赤色ホログラフィック復元が緑色ホログラフィック復元と回転ずれを生じることがある。これを図８Ａに示す。図８Ａは、赤色ホログラフィック復元８０２（図７Ａに対応する）を緑色ホログラフィック復元８０４（図７Ｂに対応する）に重ね合わせたものであるが、ホログラフィックプロジェクタ内に位置ずれが存在する。図８Ｂは、赤色および緑色ホログラフィック復元の画像領域のみの重ね合わせを示す。第１画像領域８０３は、赤色ホログラフィック復元７０２の画像領域に対応し、第２画像領域８０５は、緑色ホログラフィック復元８０４の画像領域に対応する。第１画像領域８０３は第２画像領域８０５に対して回転しているので、画像領域の一部は重ならない。第２画像領域８０５と重ならない第１画像領域８０３の（第１）部分８０６は赤色に表示される。第１画像領域８０３と重ならない第２画像領域８０５の（第２）部分８０８は緑色に表示される。このように、回転ずれは、重ね合わされた画像領域の変色を引き起こす。

【0139】

より一般的には、画像領域間の回転ずれは、第１および第２画像領域８０３、８０５の個々のピクセルが位置ずれしているため、画質の劣化を生じる。これは、図８Ｃの拡大部分９００（第１および第２画像領域８０３、８０５が重なっている部分）を示す図９に示されている。特に、第１画像領域８０３の第１ピクセル９０２は、第２画像領域８０５の第２ピクセル９０４に対して位置ずれしている。

【0140】

図７から図９に関連して説明したホログラフィックプロジェクションシステムは、２つのチャンネル／２つの光源／２つのホログラフィック復元（赤と緑）を備えている。これは単なる例示である。ホログラフィックプロジェクションシステムは、任意の数のホログラムチャンネルおよびホログラフィック復元を備えてもよい。典型的には、ホログラフィックプロジェクションシステムは、３つのチャンネルを備えてもよく、従って、３つの（重ね合わされる）ホログラフィック復元を備えてもよい。いくつかの例では、これらの３つのホログラフィック復元は、赤色ホログラフィック復元、緑色ホログラフィック復元および青色ホログラフィック復元から構成されてもよい。ホログラフィック復元またはそれぞれのホログラフィック復元は、上述したように、理想的な場合（境界が水平／垂直である場合）から回転ずれしていてもよい。

【0141】

マスク
上記で開示したことに加えて、ホログラフィックプロジェクタは、物理的マスクをさらに備える。マスクは、ホログラフィック復元が形成される平面に配置されるか、またはそのすぐ下流に配置される。ホログラフィックプロジェクタが正常に動作している場合、マスクは、非画像領域の光を遮断し、画像領域の光の伝搬／透過を可能にするように配置される。

【0142】

図１０にこのようなマスク１００２を模式的に示す。図１０において、マスク１００２は、適切に位置合わせされたホログラフィック復元上に重ね合わされている。ホログラフィック復元の特徴（制御領域など）の位置は、破線（断続線および点線）で表されている。マスク１００２は開口部またはアパーチャ１００４を含んでいる。アパーチャ１００４は、ホログラフィック復元または各ホログラフィック復元の画像領域１００５と位置合わせされているため、画像領域１００５の光がマスク１００２を越えて見える。アパーチャ１００４は、画像領域１００５よりもわずかに小さい。そのため、画像領域１００５と非画像領域との間の境界１００６は、マスクを超えて視認されることはない。その結果、画像領域１００５の外周の一部はマスクを超えて視認されることはない。また、非画像領域も視認されることはない。

【0143】

回転ずれの校正方法
本開示は、１つ以上のホログラフィック復元の回転ずれを補償するためにホログラフィックプロジェクタを校正する方法を提案する。一般に、本方法は、ホログラフィック復元における校正特徴を決定する工程と、ホログラフィック復元の任意の回転ずれを定量化するためにその校正特徴を使用する工程とを含む。特に、本方法は、決定された校正特徴をターゲットと比較する工程（例えば、決定された校正特徴とターゲットとの間の角度を測定すること）と、再計算されたホログラムのホログラフィック復元における回転ずれが低減されるように、応答して画像のホログラムを再計算する工程とを含む。

【0144】

ホログラフィックプロジェクタを校正する方法の特定の一例を、図１１から図１３に関連して説明する。この例では、位相ランプ関数（またはグレーティング関数）を利用して、ホログラフィック復元を第１位置から第２位置に直線的に移動させる。特に、ＳＬＭ上に表示される回折パターンは、ターゲット画像のホログラムと位相ランプ関数を含んでいる。第１位置は、ホログラフィックプロジェクタの通常使用時のホログラフィック復元の位置である。マスク１００２に対するホログラフィック復元の第１位置は、実質的に図１０に示す位置に対応する。回折パターンに位相ランプ関数が含まれることにより、ホログラフィック復元が移動またはシフトして、ホログラフィック復元の画像領域と非画像領域との間の境界（通常はマスク１００２を越えて視認されない）が視認されるようになる。この例では、位相ランプ関数によるホログラフィック復元の平行移動は上向きである。これを図１１に示す。

【0145】

図１１は、マスク１００２、第１画像領域１１０４と第１ホログラフィック復元の非画像領域との間の第１境界１１０２、および第２画像領域１１０８と第２ホログラフィック復元の第２非画像領域との間の第２境界１１０６を示す概略図である。図１１は、第１および第２ホログラフィック復元の両方に関連するＳＬＭ上に表示される回折パターンが、第１および第２ホログラフィック復元を上方に移動させるように配置された位相ランプ関数を含み、従って、境界１１０６、１１０８（ホログラフィックプロジェクタの通常の使用中には視認できない）を、境界１１０６、１１０８が視認できるようにマスク１１０２のアパーチャの領域に移す場合を示す。

【0146】

いくつかの実施例において、ホログラフィックプロジェクタを校正する方法は、ホログラフィック復元の画像を（カメラを使用して）キャプチャする工程と、画像内に見える境界または各境界を識別する工程と、正しく位置合わせされていることが分かっているターゲットを画像に重ね合わせる工程と、識別された境界と重ね合わされたターゲットとの間の角度を測定する工程とをさらに含む。図１２は、図１１に示す第１および第２ホログラフィック復元の重ね合わせの、そのようなキャプチャ画像１２００の例を示す。

【0147】

図１２の画像１２００は、マスクのアパーチャを通過した光のみが画像で見えるように、マスク１００２の向こう側で撮影されている。水平ターゲット線１２０２が画像１２００に重ね合わされている。この例では、第１ホログラフィック復元は回転ずれしているので、第１ホログラフィック復元の境界１１０２は、水平ターゲット線１２０２に対して傾斜している。境界１１０２と水平ターゲット線１２０２との間の角度１２０４が測定される。この例では、第２ホログラフィック復元は既に正しく位置合わせされている（従って、実質的に水平である）。従って、境界１１０８と水平ターゲット線１２０２との間には角度がない。

【0148】

第１ホログラフィック復元のずれの測定角度１２０４に応答して、第１ホログラフィック復元に関連するホログラムは、ずれを補償／低減するように再計算／修正される。これにより、第１ホログラフィック復元は、第２ホログラム復元と整列する。従って、重ね合わされた第１および第２ホログラム復元は、図７Ｃに示すような外観を有する。次に、ホログラフィック復元が第１位置（ホログラフィック復元のそれぞれの画像領域がマスク１００２のアパーチャと実質的に整列するような位置）に形成されるように、位相ランプ関数をそれぞれのＳＬＭから除去してもよい。

【0149】

上記の校正は、ホログラフィック復元の一方が回転ずれしていることを決定することに関連して説明されてきた。しかしながら、第１および第２ホログラフィック復元の両方が回転ずれしてもよく、水平ターゲット線１２０２に対する角度が各ホログラフィック復元について決定されてもよいことは明らかであろう。上記の校正プロセスは、任意の数のホログラフィック復元（例えば、３つのホログラフィック復元）に適用され得ることも明らかであろう。

【0150】

次に、ホログラフィックプロジェクタを校正する方法の例を、図１３に示すフローチャートに関連して説明する。

【0151】

本方法の工程１３０２は、第１ＳＬＭ上に一次回折パターンを表示し、第２ＳＬＭ上に二次回折パターンを表示する工程を含む。一次回折パターンは、第１ターゲット画像の第１ホログラムと位相ランプ関数とを含む。二次回折パターンは、第２ターゲット画像の第２ホログラムと位相ランプ関数とを含む。第１回折パターンと第２回折パターンの位相ランプ関数は同じである。

【0152】

本方法の工程１３０４は、第１波長の光（この実施例では、赤色光）で第１回折パターンを照明し、第２波長の光（この実施例では、緑色光）で第２回折パターンを照明する工程を含む。これにより、第１ターゲット画像の第１ホログラフィック復元が再生平面上に形成され、第２ターゲット画像の第２ホログラフィック復元が再生平面上に形成される。（第１および第２回折パターンの）位相ランプ関数は、第１および第２ホログラフィック復元を第１位置から第２位置に移動させるように配置される。これは、図１１に示され、既に詳細に説明されたものである。

【0153】

工程１３０６は、実質的に再生平面に配置されたマスク１００２を用いてホログラフィック復元の少なくとも一部をブロックする工程を含む。マスクは、位相ランプ関数がＳＬＭ上に表示されないとき（および第１および第２ホログラフィック復元が第１位置にあるとき）、マスクのアパーチャが第１および第２ホログラフィック復元の第１画像領域と実質的に位置合わせされるように配置される。より一般的には、マスクは、第１および第２ホログラフィック復元の非画像領域をブロックするように配置される（例えば、ホログラフィックプロジェクタの通常の使用中に、ノイズ領域および制御領域がユーザに視認されることを防止するため）。これは、図１０に示すものと同様である。しかしながら、工程１３０６の間、位相ランプ関数が第１および第２ＳＬＭに表示され、ホログラフィック復元がそれぞれの第２位置にある（図１１に示すように）。従って、各ホログラフィック復元の画像領域と非画像領域との境界は、マスクを越えて視認される。

【0154】

本方法の工程１３０８は、マスク１００２のアパーチャを通じて第１および第２ホログラフィック復元の画像をキャプチャする工程を含む。

【0155】

本方法の工程１３１０は、画像領域と非画像領域との間の直線境界の特性を測定する工程を含み、この境界は、（上記のように）位相ランプ関数によってマスクを越えて視認される。

【0156】

本方法の工程１３１２は、ターゲットと、画像領域と非画像領域との間の直線境界との間の角度を測定することによって、ターゲット画像のホログラフィック復元の回転ずれを決定する工程を含む。

【0157】

本方法の工程１３１４は、修正された第１ホログラムに従って空間変調された光が再生平面上に第１修正ホログラフィック復元を形成するように、修正第１ホログラムを計算する工程を含む。実施形態において、第１修正ホログラフィック復元の少なくとも一部は、修正されていない第１ホログラフィック復元に対して回転される。これは、修正された第１表示領域の回転ずれが、修正されていないホログラフィック復元に対して低減されるようなものである。本方法の工程１３１４は、任意で、修正第２ホログラムに従って空間変調される光が再生平面上に第２修正ホログラフィック復元を形成するように、修正第２ホログラムを計算する工程をさらに含む。実施形態において、第２修正ホログラフィック復元の少なくとも一部は、修正されていない第２ホログラフィック復元に対して回転される。

【0158】

この実施形態において、第１（および第２）修正ホログラムは、例えば回転行列演算を用いて、ホログラフィック復元全体が再生平面上で回転されるように修正されている。これにより、１回の操作で、画像領域と任意の制御領域が同時に回転される。

【0159】

他の実施形態（図示せず）において、画像領域と制御領域は別々の動作で回転される。上述したように、ホログラフィック復元における画像領域と非画像領域との間には境界１１０２が存在する。この境界は、ホログラム計算において画定されてもよい。この境界の位置がホログラム計算において調整され得ることは、当業者には明らかであろう。これは、再生平面上の非画像領域内で画像領域を移動させる効果を有する。例えば、非画像領域を移動させることなく、画像領域を再生平面の端部に近づけることができる。言い換えれば、再生平面のレイアウトまたは再生平面に対する画像領域のレイアウトは、ホログラム計算内／ソフトウェア内で画定されてもよい。レイアウト画定／制約は、再生平面内のどこに画像コンテンツが表示されかということを画定するレイアウトマスクと呼ばれてもよい。上記と同様に、ホログラム計算は、レイアウトマスクによって画像領域として画定された領域の外側にホログラム内のノイズを押し出すように配置されてもよい。レイアウトマスクは実質的にソフトウェアマスクである。

【0160】

いくつかの例では、（境界１１０２に基づいて測定されるような）回転ずれを低減するために、画像領域に対して回転するようにレイアウトマスクが回転される。第１（および、任意で、第２）ホログラムは、レイアウトマスクの新しい位置に基づいて再計算されてもよい。従って、第１（および任意で第２）ホログラフィック復元において、（物理的マスクに対する）画像領域の回転ずれが補正される。しかし、このレイアウトマスクの調整では、制御領域の回転ずれは調整されていない。従って、ホログラムを再計算するとき、そのような実施例では、レイアウトマスクの回転とは別の回転ずれ補正を各制御スポットに適用する必要があってもよい。実施例では、その再配置は、レイアウトマスクの回転と同じ角度だけ再生フィールドの中心を軸として制御領域の位置を回転させるだけである。制御スポットの位置調整は、第１（および任意で第２）ホログラムが再計算されるときに考慮される。

【0161】

本発明者らは、上述のホログラフィックプロジェクタを校正する方法は、ホログラフィック復元の画像領域の境界が、便利かつ確実に測定できる特徴を提供するため、特に有利であることを認識している。従って、通常、画像領域の境界がマスクを越えて視認されることは望ましくないが、本発明者らは、この特定の校正方法において、位相ランプ関数を使用して境界を一時的にシフトさせて視認されるようにすることが有利であることを認識した。

【0162】

しかし、上述したホログラフィックプロジェクタを校正する特定の方法には、他の例示的な方法にも及ぶ他の多くの利点がある。これらの利点には、校正方法を完全にソフトウェアで実行できることが含まれる。位置ずれを修正するために、ホログラフィックプロジェクタの構成要素に対して手動で長時間を要する煩雑な調整をする必要がない。また、この方法は、製造ラインから離れた場所、例えばその場で行うことができる。これらの利点は、画像領域と非画像領域との間の境界以外のホログラフィック復元の特徴を使用する校正方法において達成することができる。例えば、ホログラフィック復元の他の便利な特徴を選択することができる。特に、ＳＬＭ上に表示される回折パターンは、ホログラフィック復元の画像領域が、位相ランプ関数を適用しなくても視認可能な直線（特に、水平または垂直の直線）などの測定に便利な特徴を表示するように配置することができる。この特徴は、校正方法の一部として撮影された復元画像に重ね合わされるターゲットに対応してもよい。ターゲットと特徴との間の角度が測定され、それに応じてホログラムが修正／再計算されてもよい。

【0163】

付加的な特徴
実施例では、ＳＬＭを可視光で照明することを説明しているが、当業者は、光源およびＳＬＭが、例えば、本明細書に開示されるように、赤外光または紫外光を照射するために同様に使用され得ることを理解するであろう。例えば、当業者は、情報をユーザに提供する目的で、赤外光および紫外光を可視光に変換する技術を認識するであろう。例えば、本開示は、この目的のために蛍光体および／または量子ドット技術を使用することに及ぶ。

【0164】

一部の配置では、単なる例として２Ｄホログラフィック復元について説明している。他の配置では、ホログラフィック復元は３Ｄホログラフィック復元である。すなわち、いくつかの配置では、各コンピュータ生成ホログラムは３Ｄホログラフィック復元を形成する。

【0165】

本明細書に記載された方法およびプロセスは、コンピュータ可読媒体上で具現化されてもよい。「コンピュータ可読媒体」という用語は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、バッファメモリ、フラッシュメモリ、およびキャッシュメモリなどの、一時的または永続的にデータを記憶するように構成された媒体を含む。「コンピュータ可読媒体」という用語はまた、命令が１つまたは複数のプロセッサによって実行されると、全体的または部分的に本明細書に記載された方法のいずれか１つまたは複数を機械に実行させるような、機械による実行のための命令を記憶することが可能な任意の媒体または複数の媒体の組合せを含むと解釈されるべきである。

【0166】

「コンピュータ可読媒体」という用語は、クラウドベースのストレージシステムも包含する。「コンピュータ可読媒体」という用語は、ソリッドステートメモリチップ、光ディスク、磁気ディスク、またはそれらの任意の適切な組合せの例示的な形態の１つまたは複数の有形で非一時的なデータリポジトリ（たとえば、データボリューム）を含むが、それらに限定されない。いくつかの例示的な実施形態では、実行のための命令はキャリア媒体によって伝達されてもよい。そのようなキャリア媒体の例には、一時的な媒体（たとえば、命令を伝達する伝搬信号）が含まれる。

【0167】

添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、様々な修正形態および変形形態が作成され得ることは、当業者には明らかであろう。本開示は、添付の特許請求の範囲およびそれらの均等物の範囲内のすべての修正形態および変形形態を網羅する。

【図1】