JP7329532B2 - 大視野画像化のための回折光学素子 - Google Patents

Description

この説明は、ＷＭＥのための回折光学素子（ＤＯＥ）を大視野に設計することに関する。

背景
一部の撮像システムは、回折光学素子（ＤＯＥ）を使用して、物体の画像を形成する。レーザまたは電磁放射の他のコヒーレント源は、ＤＯＥの入力面に電場を形成する。次いで、ＤＯＥは、当該ＤＯＥから発せられる放射線が画像平面に画像強度を生成するように、透過関数を電場に適用する。画像平面が焦点面と一致するか（例えば、電場が球面波面を有する場合）、またはＤＯＥから十分に遠い場合（例えば、電場が平面波面を有する場合）、当該画像強度は、ＤＯＥの伝達関数のフーリエ変換を介して、ＤＯＥの伝達関数に関連付けられる。

概要
１つの一般的な態様では、方法は、第１の画像に基づいて波面変調素子（ＷＭＥ）を生成することを含むことができ、当該ＷＭＥは、複数のＷＭＥセグメントを含み、当該複数のＷＭＥセグメントの各々は、当該第１の画像のそれぞれの部分に対応する。本方法はまた、照明システムによって電磁放射のビームを生成することを含み得る。本方法は、電磁放射のビームに対してビーム複製動作を実行して、特定の入射角で電磁放射のビームを用いて複数のＷＭＥセグメントの各々を照明するステップをさらに含むことができ、当該複数のＷＭＥセグメントは、当該ＷＭＥを形成し、照射時に第２の画像を生成し、第１の画像と第２の画像との間の差は、特定の閾値未満である。

別の一般的な態様では、コンピュータプログラム製品は、非一時的記憶媒体を備え、当該コンピュータプログラム製品は、コードを含み、当該コードは、コンピューティングデバイスの処理回路によって実行されると、当該処理回路に方法を実行させる。本方法は、第１の画像を表す強度データを受信することを含み得る。本方法はまた、画像分解演算を実行して、当該第１の画像の複数のサブ画像を生成することを含むことができ、当該複数のサブ画像の各々は、画像の一部分を表す。本方法は、当該画像の当該複数のサブ画像の各々について、そのサブ画像に対して逆イメージング演算を実行して、複数のＷＭＥセグメントの波面変調素子（ＷＭＥ）セグメントを生成することをさらに含むことができ、当該複数のＷＭＥセグメントの各々は、当該複数のサブ画像のそれぞれのサブ画像に対応する。本方法は、画像分解演算に基づいて当該複数のＷＭＥセグメントを配列してＷＭＥを形成することをさらに含み得る。

１つまたは複数の実施形態の詳細は、添付の図面および以下の説明に記載される。他の特徴は、当該説明および図面ならびに特許請求の範囲から明らかとなるであろう。

本明細書で説明される、改善された技術が実施され得る例示的な電子環境を示す図である。 図１に示される改善された技術を実施する例示的な方法を示すフローチャートである。 図１に示される改善された技術に従ってミラーカプラを有する例示的な光導波路の図である。 図１に示される改善された技術に従って回折格子カプラを有する例示的な光導波路の図である。 図３Ａおよび／または図３Ｂに示す改善された技術を実施する例示的な方法を示すフローチャートである。 例示的な光導波路の図であり、当該光導波路の壁に埋め込まれたブレーズド回折格子を有し、ＤＯＥセグメントが配置される。 例示的な光導波路の図であり、当該光導波路の壁に埋め込まれた体積型回折格子を有する。 本明細書に記載する回路と共に使用され得るコンピュータデバイスおよびモバイルコンピュータデバイスの例を示す。

詳細な説明
多くのＤＯＥは、光リソグラフィのようなパターン転写技術を使用して製造される。例えば、透過関数が位相関数である場合、ＤＯＥは、ガラスの高さが位相値に比例するガラスの滑らかな曲線の形態をとることができる。実際には、滑らかな曲線はピクセルによって近似され、非常に少ない数（典型的には２つまたは４つ）の位相値しか存在しない。次いで、ＤＯＥは、ガラスの小さなスタックまたはくぼみを含み、その各々は、例えば、２段では（０，１８０）度、または４段では（０，９０，１８０，２７０）度に対応する、２つまたは４つの所定の高さまたは深さのうちの１つを有する。

顔認識のようなある画像化用途では、画像平面内の画像強度が特定され、指定された画像強度を生成するＤＯＥの構成を推定することが望ましい。画像平面が遠視野にあるとき、ＤＯＥの伝達関数を決定する従来のアプローチは、指定された画像強度から伝達関数の位相を推定するために反復のフーリエ変換アルゴリズム（ＩＴＦＡ）を使用する。多くのそのような位相は、指定された画像強度を生成し得るので、ＩＦＴＡは、それらの制約を満たす伝送関数を生成するために、各変換ステップにおいて制約を適用する。ＤＯＥを製造する必要がある場合、当該制約は、位相が２つまたは４つの規定された値のうちの１つをとるような位相関数である伝達関数を含む。

ＩＦＴＡを使用して画像平面内に指定された強度を生成するＤＯＥの透過関数を決定する技術的問題は、上述の物体を画像化する従来のアプローチが、より大きな画像フィールドにわたる画像に不適であることである。例えば、ＩＦＴＡは、ＤＯＥと画像平面との間の電場波面の伝搬角度が閾値より小さい（例えば、２０度より小さい）と仮定する。より大きな画像フィールドは、閾値よりも著しく大きい伝搬角度を有する波面を使用し得る。さらに、ＩＦＴＡが、閾値より大きい角度に対して有効な、より正確な画像モデルと組み合わされるときでも、結果として得られるＤＯＥは、製造可能でない可能性がある。

ＤＯＥは、画像または遠視野平面内に指定された画像を生成する物体または瞳孔平面内に波面を生成するために使用される波面変調素子（ＷＭＥ）の一例である。他のＷＭＥは、空間光変調器、変形可能ミラー、適応光学系等を含む。

本明細書に記載される実施形態に従うと、大きな画像フィールドにわたって物体を画像化するためのＷＭＥを生成する上述の技術的問題に対する技術的解決法は、（ｉ）大きな画像をより小さいサブ画像に分割すること、および、ＩＦＴＡを適用してサブ画像を生成するＷＭＥの複数のセグメントのセグメントを見つけることによって、ＷＭＥを設計することと、（ｉｉ）大きな画像ができる限り近接して再生されるように複数のセグメントの各々から生じるＷＭＥに光を当てる光学系を指定することとを含む。これらの線に沿って、遠距離場における大きなターゲット画像が与えられると、ＷＭＥ生成システムは、ターゲット画像をサブ画像に分解する。この分解から、ＷＭＥ生成システムは、サブ画像に対応するＷＭＥセグメントを生成する。サブ画像および対応するＷＭＥセグメントのサイズは、垂直入射でのＷＭＥセグメントの照射時に、遠視野（すなわち、画像）平面の近傍における画像光線の最大角度が閾値角度（たとえば、１０度）を下回るように定義される。次いで、ＷＭＥセグメントは、電磁放射のビームが同じ角度でＷＭＥセグメントに入射する（例えば、垂直に入射する）サブビームに再生されるように、光学系内に配置される。ＷＭＥセグメントによって生成される画像の集約は、特定の閾値（例えば、５％）未満だけターゲット画像と異なる集約画像を生成する。

上記の技術的解決法の技術的利点は、ＩＦＴＡなどの単純な逆イメージングモデル、ならびに、それらの正確な結果を実現する単純な光学アセンブリを使用して正確な結果を生成するその能力である。このような光学系を組み立てることにより、単純なモデルで予測された画像と密接に一致した画像を生成するＷＭＥを容易に生成することができる。ＷＭＥの設計は、単純な近軸波光学モデルに基づくので、大角度に対して正確な画像モデルとは対照的に、大部分のアルゴリズムはフーリエ変換に基づくので、設計プロセスは大幅に単純化される。大きな画像フィールド用のＷＭＥを小さな画像フィールドにわたる小さなＷＭＥに設計するという問題を分割することによって、ＷＭＥセグメントの設計は、より迅速に並行して実行され得る。したがって、上述の技術的解決策は、指定された画像を正確に再現するためのマスクの迅速な設計および配備のためのインフラを提供する。

画像化を実行するために使用される光学系は、指定された入射角で各ＷＭＥセグメントに光を当てるように構成されている。ある実施形態では、光学系は、垂直入射でＷＭＥセグメントに光を当てるように構成されている。従来の光学システムは、ＷＭＥセグメントと同じ数の照明源（例えば、ダイオードレーザ）を使用してそのような照明を生成することができる。しかしながら、このような光学系は、複雑かつ高価である。したがって、改善された光学系は、放射ビームを、各ＷＭＥセグメント上の指定された入射角として、必要とされる同じ数のビームに変換する。ある実施形態では、ＷＭＥがＤＯＥである図３Ａ、３Ｂ、５Ａ、および５Ｂに関して示されるように、改善された光学系は、光導波路と、特定の入射角でＤＯＥセグメントに放射を方向付けるための光導波路の壁に埋め込まれた回折格子を含むモノリシック回折スタックと、を含む。

一例として、小さな部屋内に人の奥行き画像をマッピングするテレプレゼンスアプリケーションを考える。（人の奥行き画像は、部屋の空間における人の形状のマップである。）複数の深度センサを使用して奥行き画像を検出することができるが、システムコストは、深度センサの数を最小にすることにより、大幅に削減され得る。そうはいうものの、深度センサが少ない場合、各深度センサは、大きな画像視野をカバーしなければならないかもしれない。したがって、上述の技術的解決策は、そのようなテレプレゼンスシステムのコストを大幅に低減するために、最小数の深度センサの使用を可能にする。

画像平面において画像を生成するためにＤＯＥ（およびＤＯＥセグメント）を中心に説明するが、上述の技術的解決法はＤＯＥを必要としないことに留意されたい。たとえば、ある実施形態では、画像を生成するために光が当てられる物体は、空間光変調器（ＳＬＭ）の形態をとる。大きな視野にわたるＳＬＭの設計の幾つかの詳細は、ＤＯＥの設計と異なるかもしれないが、上述の技術的解決法の一般的な原理（すなわち、小さなセグメントに分けて、指定された入射角で各セグメントを照射すること）は、同じままである。

図１は、上述の技術的解決法が実施され得る例示的な電子環境１００を示す図である。コンピュータ１２０は、所与のターゲット画像を最もよく再現する複数のＤＯＥセグメントを生成するように構成されている。

コンピュータ１２０は、ネットワークインターフェイス１２２、１つまたは複数の処理ユニット１２４、および、メモリ１２６を含む。ネットワークインターフェイス１２２は、例えば、イーサネット（登録商標）アダプタ、トークンリングアダプタなどを含み、ネットワーク１５０から受信した電子のおよび／または光の信号を、コンピュータ１２０によって使用するための電子形式に変換する。一組の処理ユニット１２４は、１つまたは複数の処理チップおよび／またはアセンブリを含む。メモリ１２６は、揮発性メモリ（例えば、ＲＡＭ）と、１つまたは複数のＲＯＭ、ディスクドライブ、ソリッドステートドライブその他のような不揮発性メモリと、の両方を含む。一組の処理ユニット１２４およびメモリ１２６は、共に制御回路を形成し、当該制御回路は、本明細書で説明される様々な方法および機能を実行するように構成されて配置されている。

ある実施形態では、コンピュータ１２０の構成要素のうちの１つまたは複数は、メモリ１２６に記憶された命令を処理するように構成されたプロセッサ（たとえば、処理ユニット１２４）であり得るか、またはそれを含み得る。図１に示すそのような命令の例は、ターゲット画像マネジャー１３０、画像分解マネジャー１４０、逆イメージングマネジャー１５０、およびＤＯＥ配置マネジャー１６０を含む。さらに、図１に示すように、メモリ１２６は様々なデータを格納するように構成されており、それらは、そのようなデータを利用する各管理者に関して説明した各種データを記憶するように構成されている。

ターゲット画像マネジャー１３０は、ターゲット画像を表す強度データ、すなわちターゲット画像データ１３２を受信するように構成されている。一例では、このようなターゲット画像は、顔認識アプリケーションにおいて人間の顔の形態をとることができる。別の例では、そのようなターゲット画像は、テレプレゼンスアプリケーションにおける人の奥行き画像の形をとることができる。ある実施形態では、ターゲット画像マネジャー１３０は、ネットワークインターフェイス１２２を介して、すなわち、遠隔コンピュータ（図示しない）からネットワークを介してターゲット画像データ１３２を受信する。ある実施形態では、ターゲット画像マネジャー１３０は、ローカルストレージ（例えば、ディスクドライブ、フラッシュドライブ、ＳＳＤなど）からターゲット画像データ１３２を受信する。

ターゲット画像データ１３２は、決定すべきＤＯＥによって再生されるターゲット画像を表す。ターゲット画像データ１３２は、空間範囲にわたる強度値（すなわち、非負の値）を含む。ある実施形態では、ターゲット画像データ１３２は、グリッド（たとえば、ピクセルまたはボクセル）にわたるそのような強度値のアレイを含む。ある実施形態では、ターゲット画像データ１３２は、カメラビュー（すなわち、ターゲット画像は奥行き画像である）に対する可視性を示す値を含む。

画像分解マネジャー１４０は、ターゲット画像データ１３２に対して画像分解演算を行い、サブ画像１４２（１）、・・・、１４２（Ｎ）を生成するように構成されている。例えば、ターゲット画像が画像平面で２ｍ程度であり、また、画像平面が光学系の撮像対象から２mであるとする。物体と光学系の射出瞳との間の距離が無視できると仮定すると、物体のを像平面内に形成する最大光線角度は３０度である。これは、画像平面における物体の画像を計算する際に使用される、単純な近軸画像化モデル（例えば、フレネル回折）の有効領域内の任意の角度よりも著しく大きい。この問題を緩和するために、画像分解マネジャーは、ターゲット画像を小さなサブ画像に分割する。例えば、上記の例におけるターゲット画像が、最大サブ画像が１０ｃｍの範囲を有するように分割される場合、関与する光線角度は約１.４度未満であり、近軸画像化モデルの有効領域内である。

サブ画像データ１４２（１）・・・１４２（Ｎ）の各々、例えばサブ画像１４２は、ターゲット画像データ１３２のサブセットを含む。サブ画像データ１４２（１）内のデータのサブセットは、ターゲット画像内のサブ画像の位置に応じて選択される。それにもかかわらず、サブ画像データ１４２（１）に含まれるターゲット画像データの各サブセットは、ターゲット画像の連続するサブ画像を表す。ある実施形態では、サブ画像データ１４２（１）は、サブ画像データ１４２（１）がターゲット画像のどの領域に対応するかを示すサブ画像識別子を含む。

逆イメージングマネジャー１５０は、対応するＤＯＥセグメントデータ１５２（１）・・・１５２（Ｎ）を生成するためにサブ画像データ１４２（１）・・・１４２（Ｎ）の各々に対して逆イメージング演算を実行するように構成されている。逆イメージング演算は、対応するサブ画像を最もよく近似するＤＯＥセグメントが見い出されるプロセスを含む。ある実施形態では、逆イメージング演算は、Gerchberg-Saxtonアルゴリズムを含む。ある実施形態では、逆イメージング演算は、反復フーリエ変換演算（ＩＦＴＡ）を含む。ある実施形態では、逆イメージング演算は、フレネル回折のような異なる光学モデルを使用する反復アルゴリズムを含む。

ＤＯＥセグメントデータ１５２（１）～１５２（Ｎ）、例えば、ＤＯＥセグメントデータ１５２（１）は、サブ画像（例えば、サブ画像１４２（１））に対応し、かつ、逆イメージング演算（例えば、ＩＦＴＡ）を介して決定されるＤＯＥセグメントを表す。ある実施形態では、ＤＯＥセグメントデータ１５２（１）は、複素数のアレイを含む。ある実施形態では、ＤＯＥセグメント１５２（１）によって表されるＤＯＥセグメントは、位相のみのＤＯＥであり、複素数は、単位大きさまたは同じ大きさを有する。

ある実施形態では、ＤＯＥセグメントデータ１５２（１）の各値は、ＤＯＥセグメントのそれぞれのピクセルの振幅および／または位相を表す。したがって、そのような実施形態では、画像化モデルは、本質的に連続的ではなく離散的である。さらに、ＤＯＥセグメントが（例えば、リソグラフィによって）製造されるとき、個々の位相は、入射光が通過するガラスの高さに対応し、異なるガラス高さを有する別のピクセルから位相差を受けることができる。しかしながら、ある実施形態では、異なるガラス高さの間の境界における散乱は、画像化モデルが存在しないと仮定されるＤＯＥセグメント内に散乱を誘発し得る。そのような実施形態では、逆イメージングマネジャー１５０は、そのような散乱効果を補正するために各ピクセルに振幅を導入することができる。

逆イメージングマネジャー１５０は、所定の光学系で画像化した際に、正確なサブ画像データ１４２（１）を再現できない場合がある。これは、ＤＯＥの離散的な性質および光学画像化モデル（例えば、近軸モデル）における物理的近似によるものである。したがって、ある実施形態では、逆イメージング演算１５０は、反復的であり、閾値誤差が達成されるまで繰り返される。ある実施形態では、反復プロセスの収束のための閾値は、サブ画像にわたる二乗平均平方根誤差に基づく。ある実施形態では、反復プロセスの収束のための閾値は、サブ画像にわたる最大絶対差に基づく。ある実施形態では、当該閾値は５％以下である。

また、ピクセルのサイズが小さい（例えば、５μｍ以下）ため、ある実施形態では、ピクセル境界における回折効果は顕著になることにも留意されたい。そのような回折効果の結果は、ピクセル間、さらには隣接するＤＯＥセグメントの画像間でも、画像にクロストークを生じさせることである。したがって、ある実施形態では、逆イメージングマネジャー１５０は、ＤＯＥセグメントにおけるそのようなクロストークを考慮するために回折補正動作を実行するように構成されている。ある実施形態では、当該回折補正動作は、ＤＯＥセグメント境界におけるピクセルに対して当該ＧＳアルゴリズムを使用する。

ＤＯＥ配置マネジャー１６０は、光学系において照射時に、全体としてターゲット画像の近似を生成する十分なＤＯＥを表すＤＯＥデータ１６２を生成するように、ＤＯＥセグメントデータ１５２（１）・・・１５２（Ｎ）を配置するように構成されている。図３Ａ、図３Ｂ、図４、図５Ａ、及び図５Ｂを参照して、ターゲット画像に対するそのような近似を生成する例示的な光学システムをさらに詳細に説明する。

ユーザデバイス１２０の構成要素（たとえば、モジュール、処理ユニット１２４）は、１つまたは複数のタイプのハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、オペレーティングシステム、ランタイムライブラリなどを含み得る１つまたは複数のプラットフォーム（例えば、１つまたは複数の類似または異なるプラットフォーム）に基づいて動作するように構成され得る。ある実施形態では、コンピュータ１２０の構成要素は、デバイスのクラスタ（たとえば、サーバファーム）内で動作するように構成され得る。そのような実施形態では、コンピュータ１２０の構成要素の機能および処理は、デバイスのクラスタの中のいくつかのデバイスに分散され得る。

コンピュータ１２０の構成要素は、属性を処理するように構成された任意の種類のハードウェアおよび／またはソフトウェアであり得るか、またはそれらを含み得る。ある実施形態では、図１のコンピュータ１２０の構成要素に示される構成要素の１つまたは複数の部分は、ハードウェアベースのモジュール（例えば、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、メモリ）、ファームウェアモジュール、および／またはソフトウェアベースのモジュール（例えば、コンピュータコードのモジュール、コンピュータで実行され得るコンピュータ可読命令のセット）であり得るか、またはそれらを含み得る。たとえば、ある実施形態では、コンピュータ１２０の構成要素の１つまたは複数の部分は、少なくとも１つのプロセッサ（図示しない）によって実行されるように構成されたソフトウェアモジュールであり得るか、またはそれを含み得る。ある実施形態では、構成要素の機能は、図１に示されるものとは異なるモジュールおよび／または異なる構成要素に含まれ得る。

図示されないが、ある実施形態では、ユーザデバイス１２０の構成要素（またはその一部）は、たとえば、データセンタ（たとえば、クラウドコンピューティング環境）、コンピュータシステム、１つまたは複数のサーバ／ホストデバイス等の中で動作するように構成され得る。ある実施形態では、コンピュータ１２０の構成要素（またはその一部）は、ネットワーク内で動作するように構成され得る。したがって、コンピュータ１２０の構成要素（またはその一部）は、１つまたは複数のデバイスおよび／または１つまたは複数のサーバデバイスを含み得る様々なタイプのネットワーク環境内で機能するように構成され得る。たとえば、ネットワークは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）などであり得るか、またはそれらを含み得る。ネットワークは、ワイヤレスネットワーク、および／または、たとえば、ゲートウェイデバイス、ブリッジ、スイッチなどを使用して実施されるワイヤレスネットワークであり得るか、またはそれらを含み得る。ネットワークは、１つまたは複数のセグメントを含むことができ、および／または、インターネットプロトコル（ＩＰ）および／または専用プロトコルのような様々なプロトコルに基づく部分を有し得る。ネットワークは、インターネットの少なくとも一部を含み得る。

ある実施形態では、コンピュータ１２０の構成要素のうちの１つまたは複数は、メモリに記憶された命令を処理するように構成されたプロセッサであり得るか、またはそれらを含み得る。例えば、ターゲット画像マネジャー１３０（および／またはその一部）、画像分解マネジャー１４０、逆イメージングマネジャー１５０、およびＤＯＥ配置マネジャー１６０は、１つまたは複数の機能を実現するプロセスに関連する命令を実行するように構成されたプロセッサおよびメモリの組み合わせであり得る。

ある実施形態では、メモリ１２６は、ランダムアクセスメモリ、ディスクドライブメモリ、フラッシュメモリなど、任意のタイプのメモリであり得る。ある実施形態では、メモリ１２６は、ＶＲサーバコンピュータ１２０の構成要素に関連付けられた２つ以上のメモリ構成要素（例えば、２つ以上のＲＡＭコンポーネントまたはディスクドライブメモリ）として実装され得る。ある実施形態では、メモリ１２６は、データベースメモリであり得る。ある実施形態では、メモリ１２６は、非ローカルメモリであり得るか、または非ローカルメモリを含み得る。例えば、メモリ１２６は、複数のデバイス（図示しない）によって共有されるメモリであるか、またはそれらを含み得る。ある実施形態では、メモリ１２６は、ネットワーク内のサーバデバイス（図示しない）に関連付けられることができ、ＶＲサーバコンピュータ１２０の構成要素のために機能するように構成され得る。図２に示されるように、メモリ１２６は、ターゲット画像データ１３０、サブ画像データ１４２（１）～１４２（Ｎ）、ＤＯＥセグメントデータ１５２（１）～１５２（Ｎ）、およびＤＯＥデータ１６２を含む様々なデータを記憶するように構成されている。

図２は、仮想環境内の競合を解決する例示的な方法２００を示すフローチャートである。方法２００は、コンピュータ１２０のメモリ１２６内に常駐し、１組の処理ユニット１２４によって実行される、図１に関連して説明されるソフトウェア構成によって実行され得る。

２０２において、ターゲット画像マネジャー１３０は、第１の画像（すなわち、ターゲット画像）を表す強度データ（例えば、ターゲット画像データ１３２）を受信する。

２０４において、画像分解マネジャー１４０は、画像分解演算を実行して、第１の画像の複数のサブ画像（例えば、サブ画像データ１４２（１０，・・・，１４２（Ｎ））を生成し、複数のサブ画像の各々は、当該画像の一部分を表す。すなわち、上述したように、サブ画像データの各々は、サブ画像データによって表されるサブ画像の隣接した領域にわたってターゲット画像の一部を表す。

２０６において、逆イメージングマネジャー１５０は、画像の複数のサブ画像の各々について、そのサブ画像に対して逆イメージング演算を実行して、複数のＤＯＥセグメント（例えば、ＤＯＥセグメントデータ１５２（１）・・・１５２（Ｎ））からなるＤＯＥセグメントを生成し、複数のＤＯＥセグメントの各々は、複数のサブ画像のそれぞれのサブ画像に対応する。

２０８において、ＤＯＥ配置マネジャー１６０は、画像分解演算に基づいて複数のＤＯＥセグメントを配置してＤＯＥ（例えば、ＤＯＥデータ１６２）を形成する。ある実施形態では、画像化がＤＯＥセグメント上で実行されるので、正式な、集約されたＤＯＥを形成する必要はない。それにも関わらず、照射時にＤＯＥセグメントが集合的にターゲット画像に対する近似を生成するように、ＤＯＥセグメントは、ＤＯＥ配置マネジャーによって配置される。

図３は、ターゲット画像の近似を形成するように構成された例示的な光学システム３００を示す図である。図３Ａに示される光学システム３００は、照明システム３１０と、光導波路３２０と、モノリシック回折スタック３３０とを含む。

照明システム３１０は、光導波路３２０を介してＤＯＥセグメントの各々に入射する照明を生成するように構成されている。照明システム３１０は、照明源３１２およびビームエキスパンダ３１４を含む。

照明源３１２は、ビームエキスパンダ３１４への入力のための安定した電磁放射ビームを生成するように構成されている。ある実施形態では、照明源３１２はレーザである。ある実施形態では、照明源３１２は水銀アークランプである。ある実施形態では、照明源３１２は、電磁スペクトルの赤外線部分（たとえば、８００ｎｍ～２０００ｎｍ）の電磁放射を出力する。

ビームエキスパンダ３１４は、照明源３１２によって生成されるものよりも大きい幅を有するビーム３１６を生成するように構成されている。図３Ａに示されるように、ビームエキスパンダ３１４は、発散レンズおよびコリメートレンズを含む。他のビームエキスパンダ（例えば、収束レンズ、および、当該収束レンズの焦点を越えて配置されるコリメートレンズ）が、ある実施形態において可能である。

光導波路３２０は、照明システム３１０から出力されたビーム３１６を捕捉し、そのビームからＤＯＥセグメントの各々に入射照明を生成するように構成されている。光導波路３２０は、図３Ａに示されるように、ミラー３２４を使用して照明システム３１０から出力された光３１６を結合する。ビーム３１６が垂直入射（または任意の特定の入射角）で各ＤＯＥセグメントに向けられ得る場所で、光が当該光導波路の壁３２２から反射するように、ミラーの角度は付けられる。光導波路３２０は、捕捉ビーム３１６が全内部反射を介して光導波路３２０を通って伝播するように、構成され得る。光が光導波路３２０をどのように伝播するかに関するさらに他の詳細は、図５Ａおよび図５Ｂに関して説明される。

モノリシック回折スタック３３０は、集合的にターゲット画像に対する近似を形成するそれぞれのサブ画像近似を形成するように構成されている。図３Ａに示されるように、モノリシック回折スタック３３０は、回折格子３３２およびＤＯＥセグメント３３４（１）・・・３３４（３）を含む。（注、より多くのＤＯＥセグメントが存在し得る。）

回折格子３３２は、モノリシック回折スタック３３０に入射する光をＤＯＥセグメント上の垂直入射に向けるように構成されている。ある実施形態では、回折格子は、光導波路３２０の壁に埋め込まれている。ある実施形態では、図３Ａに示されるように、ＤＯＥセグメント３３４（１）・・・３３４（３）は、回折格子３３２の上に配置される。ある実施形態では、回折格子は、ＤＯＥセグメント３３４（１）・・・３３４（３）の反対側の壁に配置される。ある実施形態では、回折格子３３２は、各セグメントがＤＯＥセグメント３３４（１）・・・３３４（３）に対応するようにセグメント化される。

ＤＯＥセグメント３３４（１）・・・３３４（３）は、画像分解演算から得られたサブ画像を近似する画像を生成するように構成されている。これらのセグメントは、ある実施形態では、モノリシック回折スタックを形成するように回折格子３３２上に配置される。ある実施形態では、ＤＯＥセグメント３３４（１）・・・３３４（３）は、光導波路３２０の壁に取り付けられるか、またはそこに埋め込まれる。この場合、モノリシック回折スタックは、回折格子３３２とＤＯＥセグメント３３４（１）・・・３３４（３）との間に空気界面を有する。

図３Ｂは、ターゲット画像に対する近似を形成するように構成された別の例示的な光学系３５０を示す図である。光学系３５０において、光導波路３２０は、ミラーではなく回折格子３２６を用いてビーム３１６を結合する。次いで、回折格子は、その最も強い伝搬次数が、全内部反射を介して光導波路３２０内を伝搬するように方向付けられ、ＤＯＥセグメント３３４（１１）の各々上に垂直に入射する照明を生成するように、規定される（例えば、ピッチを有する）。

図４は、ターゲット画像への近似を形成する例示的な方法４００を示すフローチャートである。

４０２において、回折光学素子（ＤＯＥ）が、第１の画像（すなわち、ターゲット画像）に基づいて生成され、ＤＯＥは、複数のＤＯＥセグメント（例えば、ＤＯＥセグメント３３４（１）・・・）を含み、複数のＤＯＥセグメントの各々は、第１の画像のそれぞれの部分に対応する。なお、この生成は、図２で述べたように行なわれ得る。

４０４において、電磁放射のビーム（例えばビーム３１６）は、照明システム（例えば照明システム３１０）によって生成される。

４０６では、電磁放射のビームに対してビーム複製動作が実行されて、電磁放射のビームで複数のＤＯＥセグメントの各々に光が当てられ、複数のＤＯＥセグメントはＤＯＥを形成し、照射時に第２の画像を生成し、第１の画像と第２の画像との間の差は指定された閾値未満である。当該ビーム複製動作は、ある実施形態では、図３Ａおよび図３Ｂに示されるように、光導波路３２０によって実行される。

図５Ａは、ターゲット画像への近似を生成するために使用される光導波路３２０およびモノリシック回折スタック３３０を含む例示的な光学系５００の図である。図５Ａに示されるように、モノリシック回折スタック３３０は、ブレーズド回折格子３３２およびＤＯＥセグメント３３４（１）を含む。ブレーズド回折格子３３２の目的は、斜めの照明をＤＯＥセグメント３３４（１）上の垂直入射に方向転換することである。したがって、ブレーズド回折格子３３２は、光導波路３２０において全内部反射が生じる角度に基づいて垂直入射を生じるように構成された角度を有する角度付き特徴を有する。さらに、図５Ａに示すように、ブレーズド回折格子３３２は、光導波路３２０の壁にエッチングされ、ＤＯＥセグメント３３４（１）は、回折格子３３２の背面に配置される。

照明システム３１０（図３Ａおよび図３Ｂ）による照射時に、ＤＯＥセグメント３３４（１）上の垂直入射光は、ターゲット（視野）画像平面５１０におけるターゲット画像のサブ画像に近似する画像を形成する光５２０を生成する。近似は、画像平面におけるターゲット画像のサブ画像との差のある閾値（例えば、５％、２％、１％以下）以内である。これは、逆イメージング演算の結果である。ある実施形態では、差分は、サブ画像にわたる二乗平均平方根差分として定義される。ある実施形態では、差分は、サブ画像にわたる最大絶対差分である。

ある実施形態では、回折格子３３２は、二次元構造を有する。このようにして、モノリシック回折スタック３３０は、放射を伝播させ、２つの直交方向に相互作用させる。両方の直交方向での相互作用は、画像平面５１０における画像パターンの複合視野をさらに強化し得る。

図５Ｂは、光導波路３２０の壁に配置されたＤＯＥセグメント３３４（１）を有する光導波路３２０と、光導波路３２０の反対側の壁にエッチングされた体積型回折格子５３０と、を含む例示的な光学系５５０の図である。体積型回折格子５３０は、光の入射ビームから、反射ビームと、ＤＯＥセグメント３３４（１）に垂直入射する回折ビームとを生成する。ある実施形態では、体積型回折格子５２０は、光導波路内で直交方向に光ビーム３１６を複製する。このようにして、完全な２Ｄ画像は、画像平面５１０において再現され得る。

図６は、本明細書で説明される技術と共に使用され得る汎用のコンピュータデバイス６００および汎用のモバイルコンピュータデバイス６５０の例を示す。

図６に示されるように、コンピューティングデバイス６００は、ラップトップ、デスクトップ、ワークステーション、携帯情報端末、サーバ、ブレードサーバ、メインフレーム、および他の適切なコンピュータのような、様々な形態のデジタルコンピュータを表すことを意図している。コンピューティングデバイス６５０は、携帯情報端末、携帯電話、スマートフォン、および他の同様のコンピューティングデバイスのような、様々な形態のモバイルデバイスを表すことが意図される。本明細書に示される構成要素、それらの接続および関係、ならびにそれらの機能は、例示的なものにすぎず、本明細書で説明および／または請求される本発明の実施形態を限定することを意図していない。

コンピューティングデバイス６００は、プロセッサ６０２と、メモリ６０４と、ストレージデバイス６０６と、メモリ６０４および高速拡張ポート６１０に接続される高速インターフェイス６０８と、低速バス６１４およびストレージデバイス６０６に接続される低速インターフェイス６１２とを含む。構成要素６０２，６０４，６０６，６０８，６１０，および６１２の各々は、様々なバスを使用して相互接続され、共通のマザーボードに、または、必要に応じて他の方法で実装され得る。プロセッサ６０２は、高速インターフェイス６０８に結合されたディスプレイ６１６のような外部の入力／出力装置上にＧＵＩのためのグラフィカル情報を表示するために、メモリ６０４またはストレージデバイス６０６に格納された命令を含む、コンピューティングデバイス６００内で実行するための命令を処理できる。他の実施形態では、複数のプロセッサおよび／または複数のバスは、必要に応じて、複数のメモリおよびメモリの複数のタイプと共に使用され得る。また、複数のコンピューティングデバイス６００は、（例えば、サーババンク、ブレードサーバのグループ、または、マルチプロセッサシステムとして）必要な動作の部分を提供する各デバイスに、接続され得る。

メモリ６０４は、コンピューティングデバイス６００内の情報を記憶する。一実施形態では、メモリ６０４は１つまたは複数の揮発性メモリユニットである。別の実施形態では、メモリ６０４は、１つまたは複数の不揮発性メモリユニットである。メモリ６０４はまた、磁気または光ディスクのような、別の形態のコンピュータ可読媒体であり得る。

ストレージデバイス６０６は、コンピューティングデバイス６００に大容量ストレージを提供することができる。一実施形態では、ストレージデバイス６０６は、フロッピー（登録商標）ディスクデバイス、ハードディスクデバイス、光学ディスクデバイス、またはテープデバイス、フラッシュメモリもしくは他の同様のソリッドステートメモリデバイス、またはストレージエリアネットワークもしくは他の構成内のデバイスを含むデバイスのアレイ、のようなコンピュータ可読媒体であり得るか、または、それを含み得る。コンピュータプログラム製品は、情報媒体において有形に具現化され得る。コンピュータプログラム製品はまた命令を含み得、当該命令は、実行されると、上述の方法のような１つまたは複数の方法を実行する。情報媒体は、メモリ６０４、記憶装置６０６、またはプロセッサ６０２上のメモリのような、コンピュータ可読媒体または機械可読媒体である。

高速コントローラ６０８は、コンピューティングデバイス５００のための帯域幅集約的演算を管理する一方、低速コントローラ６１２は、より低い帯域幅集約的演算を管理する。このような機能の割り当ては、例示にすぎない。一実施形態では、高速コントローラ６０８は、メモリ６０４、（例えば、グラフィックプロセッサ又はアクセラレータを介した）ディスプレイ６１６、および、様々な拡張カード（図示しない）を受け入れ得る高速拡張ポート６１０に結合される。この実施形態では、低速コントローラ６１２は、ストレージデバイス５０６および低速拡張ポート６１４に結合される。様々な通信ポート（例えば、ＵＳＢ、ブルートゥース（登録商標）、イーサネット（登録商標）、ワイヤレスイーサネット（登録商標））を含み得る低速拡張ポートは、例えば、ネットワークアダプタを介して、キーボード、ポインティングデバイス、スキャナ、または、スイッチもしくはルータのようなネットワーキングデバイスなどの１つまたは複数の入力／出力装置に結合され得る。

コンピューティングデバイス６００は、図に示されるように、いくつかの異なる形態で実装され得る。例えば、それは、標準サーバ６２０として、または、そのようなサーバのグループにおいて複数回実装され得る。また、それは、ラックサーバシステム６２４の一部として実装され得る。さらに、それは、ラップトップコンピュータ６２２のようなパーソナルコンピュータにおいて実装され得る。代替的には、コンピューティングデバイス６００からのコンポーネントは、デバイス６５０のようなモバイルデバイス（図示しない）内の他のコンポーネントと組み合わされ得る。そのようなデバイスの各々は、コンピューティングデバイス６００、６５０のうちの１つまたは複数を含み得、システム全体が、互いに通信する複数のコンピューティングデバイス６００、６５０から構成され得る。

コンピューティングデバイス６５０は、いくつかの構成要素の中で特に、プロセッサ６５２、メモリ６６４、ディスプレイ６５４などの入力／出力装置、通信インターフェイス６６６、および、トランシーバ６６８を含む。デバイス６５０はまた、追加のストレージを提供するために、マイクロドライブまたは他のデバイスのようなストレージデバイスを備えてもよい。構成要素６５０，６５２，６６４，６５４，６６６および６６８の各々は、様々なバスを使用して相互接続され、構成要素のいくつかは、共通のマザーボードに、または、必要に応じて他の方法で、実装され得る。

プロセッサ６５２は、メモリ６６４に格納された命令を含む、コンピューティングデバイス６５０内の命令を実行することができる。プロセッサは、別個の複数のアナログおよびデジタルプロセッサを含むチップのチップセットとして実装され得る。プロセッサは、たとえば、ユーザインターフェイスの制御、デバイス６５０によって実行されるアプリケーション、およびデバイス６５０によるワイヤレス通信のような、デバイス６５０の他の構成要素の協調を提供し得る。

プロセッサ６５２は、ディスプレイ６５４に結合された制御インターフェイス６５８およびディスプレイインターフェイス６５６を介してユーザと通信できる。ディスプレイ６５４は、例えば、ＴＦＴ－ＬＣＤ（薄膜トランジスタ駆動］液晶ディスプレイ）またはＯＬＥＤ（有機発光ダイオード）ディスプレイ、または他の適切なディスプレイ技術であり得る。ディスプレイインターフェイス６５６は、グラフィックおよび他の情報をユーザに提示するためにディスプレイ６５４を駆動するための適切な回路を備え得る。制御インターフェイス６５８は、ユーザからコマンドを受信し、それらを変換してプロセッサ６５２に提出し得る。加えて、外部インターフェイス６６２は、デバイス６５０と他のデバイスとの近距離通信を可能にするために、プロセッサ６５２と通信して提供され得る。外部インターフェイス６６２は、たとえば、ある実施形態では有線通信のために、または、他の実施形態では無線通信のために、提供されることができ、複数のインターフェイスも使用され得る。

メモリ６６４は、コンピューティングデバイス６５０内に情報を記憶する。メモリ６６４は、１つまたは複数のコンピュータ可読媒体、１つまたは複数の揮発性メモリユニット、または、１つまたは複数の不揮発性メモリユニットのうちの１つまたは複数として実装され得る。拡張メモリ６７４はまた、例えば、ＳＩＭＭカードインターフェイスを含み得る拡張インターフェイス６７２を介して、デバイス６５０に提供および接続され得る。そのような拡張メモリ６７４は、デバイス６５０のための追加の記憶空間を提供することができ、または、デバイス６５０のためのアプリケーションもしくは他の情報を記憶することもできる。具体的には、拡張メモリ６７４は、上述のプロセスを実行または補足するための命令を含むことができ、また、セキュアな情報も含み得る。したがって、例えば、拡張メモリ６７４は、デバイス６５０のためのセキュリティモジュールとして提供されてもよく、また、デバイス６５０の安全な使用を可能にする命令でプログラムされ得る。さらに、セキュアアプリケーションは、ＳＩＭＭカード上に識別情報をハッキング不能に置くことのように、追加の情報と共にＳＩＭＭカードを介して提供され得る。

メモリは、以下で説明するように、たとえば、フラッシュメモリおよび／またはＮＶＲＡＭメモリを含み得る。一実施形態では、コンピュータプログラム製品は、情報媒体において有形に具現化される。コンピュータプログラム製品は、実行されると、上述の方法のような、１つまたは複数の方法を実行する命令を含む。情報媒体は、例えば、トランシーバ６６８または外部インターフェイス６６２を介して受信され得る、メモリ６６４、拡張メモリ６７４、またはプロセッサ６５２上のメモリなどのコンピュータ可読媒体または機械可読媒体である。

デバイス６５０は、必要に応じてデジタル信号処理回路を含み得る通信インターフェイス６６６を介してワイヤレスで通信し得る。通信インターフェイス６６６は、とりわけ、ＧＳＭ（登録商標）ボイス呼、ＳＭＳ、ＥＭＳ、またはＭＭＳメッセージング、ＣＤＭＡ（登録商標）、ＴＤＭＡ、ＰＤＣ、ＷＣＤＭＡ（登録商標）、ＣＤＭＡ２０００、またはＧＰＲＳのような様々なモードまたはプロトコルの下で通信を提供し得る。そのような通信は、例えば、無線周波数トランシーバ６６８を介して行われ得る。加えて、ブルートゥース、ＷｉＦｉ、または、他のそのようなトランシーバ（図示しない）を使用することのような、短距離通信が発生し得る。加えて、ＧＰＳ（全地球測位システム）受信機モジュール６７０は、デバイス６５０上で実行するアプリケーションによって適宜使用され得る、追加のナビゲーションの、および位置に関連するワイヤレスデータを、デバイス６５０に提供し得る。

デバイス６５０はまた、ユーザから発話情報を受信し、それを使用可能なデジタル情報に変換し得る、音声コーデック６６０を使用して、聴覚的に通信し得る。音声コーデック６６０は、同様に、例えばデバイス６５０のハンドセット内のスピーカを介してのように、ユーザに可聴音を生成し得る。そのような音は、音声電話からの音を含むことができ、記録された音（例えば、音声メッセージ、音楽ファイルなど）を含むことができ、また、デバイス６５０上で動作するアプリケーションによって生成される音も含み得る。

コンピューティングデバイス６５０は、図に示されるように、いくつかの異なる形態で実装され得る。例えば、携帯電話６８０として実施されてもよい。また、スマートフォン６８２、携帯情報端末、または他の同様のモバイルデバイスの一部として実施され得る。

本明細書で説明されるシステムおよび技術の様々な実施形態は、デジタル電子回路、集積回路、特別に設計されたＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）、コンピュータハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、および／またはそれらの組み合せで実現され得る。これらの様々な実施形態は、ストレージシステム、少なくとも１つの入力デバイス、および少なくとも１つの出力デバイスからデータおよび命令を受信し、それらにデータおよび命令を送信するように結合された、専用のまたは汎用であり得る、少なくとも１つのプログラム可能なプロセッサを含むプログラム可能なシステム上で実行可能および／または解釈可能である１つまたは複数のコンピュータプログラムにおける実装を含み得る。

これらのコンピュータプログラム（また、プログラム、ソフトウェア、ソフトウェアアプリケーションまたはコードとしても知られる）は、プログラム可能なプロセッサのための機械命令を含み、高水準手続きの、および／またはオブジェクト指向のプログラミング言語で、および／または、アセンブリ／機械言語で実装され得る。本明細書で使用される場合、「機械可読媒体」、「コンピュータ可読媒体」という用語は、機械可読信号として機械命令を受信する機械可読媒体を含む、機械命令および／またはデータを、プログラム可能なプロセッサに提供するために使用される任意のコンピュータプログラム製品、装置、および／またはデバイス（例えば、磁気ディスク、光ディスク、メモリ、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ））を指す。用語「機械可読信号」は、機械命令および／またはデータを、プログラム可能なプロセッサに提供するために使用される任意の信号を指す。

ユーザとの対話を提供するために、本明細書で説明されるシステムおよび技術は、ユーザに情報を表示するためのディスプレイデバイス（例えば、ＣＲＴ（陰極線管）やＬＣＤ（液晶ディスプレイ）モニタ）と、ユーザがコンピュータに入力を提供することができるキーボードおよびポインティングデバイス（例えば、マウスまたはトラックボール）とを有するコンピュータ上で実装され得る。他の種類のデバイスも、ユーザとの相互作用を提供するために使用され得る。例えば、ユーザに提供されるフィードバックは、任意の形態の感覚フィードバック（例えば、視覚フィードバック、聴覚フィードバック、または触覚フィードバック）であり得る。また、ユーザからの入力は、音響入力、音声入力、または触覚入力を含む任意の形態で受信され得る。

本明細書で説明されるシステムおよび技法は、（たとえば、データサーバとしての）バックエンドコンポーネントを含む、または、（たとえば、アプリケーションサーバとしての）ミドルウェアコンポーネントを含む、または、フロントエンドコンポーネント（例えば、ユーザが本明細書に記載されるシステムおよび技法の実施形態と相互作用できるグラフィカルユーザインターフェイスまたはウェブブラウザを有するクライアントコンピュータ）を含む、または、そのようなバックエンド、ミドルウェア、もしくは、フロントエンドコンポーネントの任意の組み合せを含む、コンピューティングシステムにおいて実装され得る。システムの構成要素は、任意の形態または媒体のデジタルデータ通信（例えば、通信ネットワーク）によって相互接続され得る。通信ネットワークの例は、ローカルエリアネットワーク（「ＬＡＮ」）、ワイドエリアネットワーク（「ＷＡＮ」）、およびインターネットを含む。

コンピューティングシステムは、クライアントおよびサーバを含み得る。クライアントおよびサーバは、一般に、互いにリモートであり、一般に、通信ネットワークを介して相互作用する。クライアントとサーバとの関係は、それぞれのコンピュータ上で実行され、互いにクライアント-サーバ関係を有するコンピュータプログラムによって生じる。

いくつかの実施形態が説明された。しかしながら、本明細書の精神および範囲から逸脱することなく、様々な修正が行われ得ることが理解されるであろう。

また、ある要素が、別の要素上にあるか、別の要素に電気的に接続されているか、別の要素に電気的に接続されているか、別の要素に結合されているか、または別の要素に電気的に接続されていると言及される場合、当該ある要素は、当該別の要素の上にあり、当該別の要素に接続または結合されており、または、１つまたは複数の介在要素が存在し得ることも理解されるであろう。対照的に、ある要素が直接別の要素上にある、直接接続されている、または直接結合されていると言及される場合、介在要素は存在しない。詳細な説明全体を通して、直接上に、直接接続されている、または直接結合されているという用語は使用されないことがあるが、直接上に、直接接続されている、または直接結合されているものとして示される要素は、そのように称され得る。本出願の特許請求の範囲は、本明細書に記載されるか、または図面に示される例示的な関係を列挙するように修正され得る。

説明される実施形態のいくつかの特徴が本明細書に記載されるように説明されたが、当業者には多くの修正、置換、変更、および均等物が想起されるであろう。したがって、添付の特許請求の範囲は、実施形態の範囲内に含まれるそのような全ての修正および変更を網羅することを意図していることを理解されたい。それらは、限定ではなく例として提示されたにすぎず、形態および詳細の様々な変更が行われ得ることを理解されたい。本明細書で説明される装置および／または方法の任意の部分は、相互に排他的な組み合わせを除き、任意の組み合わせで組み合わせられてもよい。本明細書で説明される実施形態は、説明される異なる実施形態の機能、構成要素、および／または特徴の様々な組み合せおよび／またはサブコンビネーションを含み得る。

加えて、図に示される論理フローは、望ましい結果を達成するために、示される特定の順序または逐次順序を必要としない。加えて、他のステップが提供されてもよく、または、ステップは記載されたフローから排除されてもよく、他の構成要素が記載されたシステムに追加されてもよく、または、そこから除去されてもよい。したがって、他の実施形態は、以下の特許請求の範囲内である。

Claims (12)

1. 方法であって、
   第１の画像に基づいて回折光学素子（ＤＯＥ）を生成することを備え、前記ＤＯＥは、複数のＤＯＥセグメントを含み、前記複数のＤＯＥセグメントの各々は、前記第１の画像のそれぞれの部分に対応し、前記方法は、
   照明システムによって電磁放射のビームを生成することと、
   前記電磁放射のビームに対してビーム複製動作を実行して、前記電磁放射のビームを用いて前記複数のＤＯＥセグメントの各々を特定の入射角で照射することとを備え、前記複数のＤＯＥセグメントは、照射時に第２の画像を生成し、
   前記ビーム複製動作を実行することは、前記電磁放射のビームを光導波路に結合することを含み、前記光導波路は、前記ＤＯＥが接続される壁を含み、
   前記複数のＤＯＥセグメントの各々は、前記光導波路の壁に埋め込まれたそれぞれの回折格子の上に配置され、
   各前記ＤＯＥセグメントと各前記回折格子とを含む回折スタックは、当該ＤＯＥセグメントが対応する第１の画像の部分に対する近似を生成するように構成されている、方法。
2. 前記ビーム複製動作を実行することは、前記光導波路の壁からの全反射を介して前記光導波路を通って、前記電磁放射のビームを伝搬させることを含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記電磁放射のビームを生成することは、前記電磁放射のビームを前記光導波路に結合させる前に、ビームエキスパンダを使用して前記ビームを拡張することおよび均質化することを含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記第１の画像に基づいて前記ＤＯＥを生成することは、
   前記第１の画像を表す強度データを受信することと、
   画像分解演算を実行して前記第１の画像の複数のサブ画像を生成することとを含み、前記複数のサブ画像の各々は、前記第１の画像の一部を表し、
   前記第１の画像に基づいて前記ＤＯＥを生成することは、さらに、
   前記第１の画像の前記複数のサブ画像の各々について、そのサブ画像に対して逆イメージング演算を実行して、ＤＯＥセグメントの複数の表現のそれぞれのＤＯＥセグメントの表現を生成することとを含む、請求項１～３のいずれかに記載の方法。
5. 前記第１の画像の前記複数のサブ画像の各々に対して前記逆イメージング演算を実行することは、
   Gerchberg-Saxtonアルゴリズムを複数のサブ画像の各々に適用することを含む、請求項４に記載の方法。
6. 前記複数のＤＯＥセグメントのうちの１のＤＯＥセグメントの各表現は、それぞれの複数の画素を含み、前記複数の画素の各々は、指定された数の位相値のうちの１つを有する、請求項４に記載の方法。
7. 前記複数の画素の各々は、強度値をさらに含む、請求項６に記載の方法。
8. 前記第１の画像に基づいて前記ＤＯＥを生成することは、
   前記ＤＯＥを形成するための前記画像分解演算に基づいて当該複数のＤＯＥセグメントを配置することをさらに含む、請求項４に記載の方法。
9. システムであって、
   第１の画像に基づいて回折光学素子（ＤＯＥ）を生成するように構成された制御回路を含むＤＯＥ生成システムを備え、前記ＤＯＥは、複数のＤＯＥセグメントを含み、前記複数のＤＯＥセグメントの各々は、前記第１の画像のそれぞれの部分に対応し、前記システムは、さらに、
   電磁放射のビームを生成するように構成された照明システムと、
   前記電磁放射のビームで前記複数のＤＯＥセグメントの各々を照明するために電磁放射のビームに対してビーム複製動作を実行することにより、前記電磁放射のビームで照明されると第２の画像を生成するように構成された撮像システムとを備え、前記複数のＤＯＥセグメントは前記ＤＯＥを形成して照射時に第２の画像を生成し、
   前記ビーム複製動作を実行するように構成された前記撮像システムは、前記電磁放射のビームを光導波路に結合するようにさらに構成されており、前記光導波路は、前記ＤＯＥが接続される壁を含み、
   前記複数のＤＯＥセグメントの各々は、前記光導波路の壁に埋め込まれたそれぞれの回折格子の上に配置され、
   各前記ＤＯＥセグメントと各前記回折格子とを含む回折スタックは、当該ＤＯＥセグメントが対応する前記第１の画像の部分に対する近似を生成するように構成されている、システム。
10. 前記光導波路は、前記電磁放射のビームを前記光導波路内に結合するための鏡面を含む、請求項９に記載のシステム。
11. 前記光導波路は、前記電磁放射の前記ビームを前記光導波路内に結合するための他の回
    折格子を含む、請求項９に記載のシステム。
12. 請求項１～８のいずれかに記載の方法を、コンピューティングデバイスの処理回路に実行させるためのプログラム。

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