信号处理装置、信号处理方法、程序和照明装置与流程

1.本技术涉及关于用于执行用于通过对入射光的空间光相位调制而在投影平面上再现目标光强度分布的相位分布的计算处理的信号处理装置和方法，程序，以及用于通过入射光的空间光相位调制而在投影平面上再现目标光强度分布的照明装置的技术领域。


背景技术：

2.已知通过使用液晶面板和诸如dmd(数字微镜器件)的空间光调制器(spatial light modulator:slm)对入射光执行空间光调制来再现期望的图像(光强度分布)的技术。例如，众所周知一种通过对入射光执行空间光强度调制来再现期望图像的技术。
3.同时，还已知通过对入射光执行空间光相位调制来投影期望的再现图像的技术(例如，参见下面的专利文献1)。在执行空间光强度调制的情况下，在再现期望的光强度分布时，入射光在slm中被部分减光或遮光。然而，在执行空间光相位调制的情况下，因为在slm中不进行入射光减光或者遮光的情况下能够再现期望的光强度分布，所以可以提高光利用效率。
4.现有技术文献
5.专利文献
6.专利文献1
7.国际专利申请号2017-520022


技术实现要素：

8.[技术问题]
[0009]
在使用空间光相位调制的情况下，作为确定用于再现目标图像(目标光强度分布)的相位分布的方法，已知由专利文献1中公开的方法为代表的自由形式方法。
[0010]
然而，专利文献1中公开的以往的自由形式方法在计算用于再现目标光强度分布的相位分布时，通过近似最初包括非线性项的光线-光学模型(基于光线-光学的光传播模型)的公式，将问题改写成易于求解的形式。这导致再现图像相对于目标光强度分布的再现性降低的趋势。
[0011]
鉴于上述情况，提出了本技术。本技术的目的是改善再现图像相对于目标光强度分布的再现性。
[0012]
[问题的解决方案]
[0013]
根据本技术的信号处理装置执行满足“条件1”的计算处理作为用于通过对入射光的空间光相位调制而在投影平面上再现目标光强度分布的相位分布的计算处理。“条件1”规定计算处理包括作为包括非线性项的光线-光学模型的非线性光线-光学模型和关于通过线性化非线性光线-光学模型获得的模型的逆计算模型，确定目标光强度分布与通过非线性光线-光学模型根据相位分布的临时值计算的光强度分布之间的误差的误差分布，通过将误差分布与反馈增益相乘获得光强度校正值，将光强度校正值输入至逆计算模型以获
得输出，将获得的输出视为相位校正值，并且使用通过将相位校正值与临时值相加来重复更新相位分布的反馈回路。
[0014]
使用诸如包括非线性项的上述光线-光学模型的模型使得可以精确地确定用于再现目标光强度分布的相位分布。
[0015]
根据本技术的上述信号处理装置可替换地被配置为以满足以上“条件1”和“条件2”的方式执行计算相位分布的计算处理。“条件2”规定在非线性光线-光学模型中并入入射光的光强度分布的项。
[0016]
该替代配置确保通过使用由“条件1”规定的反馈回路执行相位分布计算使得能够确定相位分布，以消除入射光强度分布，并且再现目标光强度分布。
[0017]
根据本技术的上述信号处理装置可替换地被配置为以满足以上“条件1”和“条件3”的方式执行计算相位分布的计算处理。“条件3”规定在非线性光线-光学模型和逆计算模型两者中并入入射光的光强度分布的项。
[0018]
由于入射光强度分布的项不仅并入光线光学模型中而且并入逆计算模型中，所以在通过使用在“条件1”中规定的反馈回路执行的相位分布计算中可以实现收敛的稳定化。
[0019]
根据本技术的上述信号处理装置可替换地被配置为根据误差分布的绝对值控制反馈增益。
[0020]
当使用在“条件1”中规定的反馈回路时，输入到逆计算模型中的光强度校正值需要足够小，以确保由逆计算模型计算的相位校正值的可靠性。如上所述，通过根据误差分布的绝对值控制反馈增益，能够防止输入到逆计算模型中的光强度校正值过大。
[0021]
根据本技术的上述信号处理装置可替换地被配置为使得，在通过将误差分布与基于常数的反馈增益相乘而获得的光强度校正值的绝对值的最大值超过预定值的情况下，控制反馈增益以将光强度校正值的绝对值的最大值减小到不大于预定值的值，并且，在通过将误差分布与基于常数的反馈增益相乘而获得的光强度校正值的绝对值的最大值不超过预定值的情况下，该常数被用作反馈增益。
[0022]
该替代配置使得在误差大的状态下，可以通过将误差分布乘以逐步调整的反馈增益而获得的微小的光强度校正值，来反复校正相位分布的临时值，然后当通过重复校正使误差分布等于或小于预定值时，通过将反馈增益改变为常数来提供增加的收敛性。
[0023]
根据本技术的信号处理方法，被信号处理装置采用，该信号处理装置执行满足“条件1”的计算处理作为通过对入射光的空间光相位调制而在投影平面上再现目标光强度分布的相位分布的计算处理。“条件1”规定计算处理包括作为包括非线性项的光线-光学模型的非线性光线-光学模型和关于通过线性化非线性光线-光学模型获得的模型的逆计算模型，确定目标光强度分布与通过非线性光线-光学模型根据相位分布的临时值计算的光强度分布之间的误差的误差分布，通过将误差分布与反馈增益相乘获得光强度校正值，将光强度校正值输入至逆计算模型以获得输出，将获得的输出视为相位校正值，并且使用通过将相位校正值与临时值相加来重复更新相位分布的反馈回路。
[0024]
上述信号处理方法还提供与由根据本技术的上述信号处理装置执行的操作类似的操作。
[0025]
此外，根据本技术的程序是由计算机装置可读的程序，并且该程序适于使计算机装置执行满足“条件1”的计算处理作为通过对入射光的空间光相位调制而在投影平面上再
现目标光强度分布的相位分布的计算处理。“条件1”规定计算处理包括作为包括非线性项的光线-光学模型的非线性光线-光学模型和关于通过线性化非线性光线-光学模型获得的模型的逆计算模型，确定目标光强度分布与通过非线性光线-光学模型根据相位分布的临时值计算的光强度分布之间的误差的误差分布，通过将误差分布与反馈增益相乘获得光强度校正值，将光强度校正值输入至逆计算模型以获得输出，将获得的输出视为相位校正值，并且使用通过将相位校正值与临时值相加来重复更新相位分布的反馈回路。
[0026]
上述程序实现根据本技术的先前描述的信号处理装置。
[0027]
而且，根据本技术的照明装置包括光源部、相位调制部和信号处理部。光源部具有发光元件。相位调制部对来自光源部的入射光执行空间光相位调制。信号处理部执行满足“条件1”的计算处理作为用于通过空间光相位调制而在投影平面上再现目标光强度分布的相位分布的计算处理。“条件1”规定计算处理包括作为包括非线性项的光线-光学模型的非线性光线-光学模型和关于通过线性化非线性光线-光学模型获得的模型的逆计算模型，确定目标光强度分布与通过非线性光线-光学模型根据相位分布的临时值计算的光强度分布之间的误差的误差分布，通过将误差分布与反馈增益相乘获得光强度校正值，将光强度校正值输入至逆计算模型以获得输出，将获得的输出视为相位校正值，并且使用通过将相位校正值与临时值相加来重复更新相位分布的反馈回路。
[0028]
上述照明装置还提供与根据本技术的先前描述的信号处理装置执行的操作类似的操作。
[0029]
根据本技术的上述照明装置可替换地配置为使得光源部具有多个发光元件。
[0030]
这种替代配置消除了为了满足预定光强度要求而在光源部中使用单个高输出发光元件的必要性。
[0031]
根据本技术的上述照明装置可以可替换地被配置为使得信号处理部执行满足上述“条件1”和“条件2”的计算相位分布的计算处理，所述“条件1”和“条件2”规定在非线性光线光学模型中并入入射光的光强度分布的项，包括用于检测入射光的光强度分布的强度分布检测部，并且使用由强度分布检测部检测的光强度分布作为将被并入非线性光线-光学模型中的光强度分布。
[0032]
该替代配置确保在入射光强度分布随时间变化的情况下，能够使非线性光线-光学模型反映随时间变化之后产生的入射光强度分布。
附图说明
[0033]
图1是示出根据本技术的第一实施方式的照明装置的配置实例的示图。
[0034]
图2是示出根据本技术的实施方式的照明装置中包括的光源部的配置实例的说明图。
[0035]
图3是示出了通过空间相位调制的图像再现原理的说明图。
[0036]
图4是示出以往的自由成形方法的问题的说明图。
[0037]
图5是示出投影距离与相位调制平面和投影平面的坐标系之间的关系的示图。
[0038]
图6为示出由在实施方式中用作基础的新算法提供的优化回路的示图。
[0039]
图7为示出实施方式中的反馈增益的动态调整的图像的示意图。
[0040]
图8是示出了根据实施方式的由相位分布计算算法提供的优化回路的示图。
[0041]
图9是示出根据本技术的第二实施方式的照明装置的配置实例的示图。
[0042]
图10是示出了根据第一实施方式的照明装置应用于的投影仪装置的配置实例的示图。
[0043]
图11是示出应用根据第二实施方式的照明装置的投影仪装置的配置实例的示图。
具体实施方式
[0044]
现在将参考附图按照以下顺序描述本技术的实施方式。
[0045]
《1.第一实施方式》
[0046]
[1-1.照明装置的配置]
[0047]
[1-2.根据实施方式的相位分布计算方法]
[0048]
《2.第二实施方式》
[0049]
《3.第三实施方式(适用于投影仪装置)》
[0050]
《4.变形例》
[0051]
《5.实施方式的总结》
[0052]
《6.本技术》
[0053]
《1.第一实施方式》
[0054]
[1-1.照明装置的配置]
[0055]
图1是示出根据本技术的第一实施方式的照明装置1的配置实例的示图。
[0056]
如图1所示，照明装置1包括光源部2、相位调制slm(空间光调制器)3、驱动部4以及控制部5。
[0057]
照明装置1被配置为通过允许相位调制slm3对来自光源部2的入射光执行空间光相位调制而在投影平面sp上再现期望图像(光强度分布)。上述照明装置1例如可应用于车辆的前照灯(头灯)。在照明装置1应用于前照灯的情况下，照明装置1可以被配置为使得相位调制slm 3执行空间光相位调制来改变远光或者近光的照射范围。
[0058]
光源部2用作使光入射到相位调制slm 3上的光源。在本实施例中，光源部2例如图2中所示包括多个发光元件2a。更具体地，光源部2包括具有多个发光元件2a的二维阵列的光源，并且从多个发光元件2a发射的光入射在相位调制slm 3上。
[0059]
在本实施例中，使用激光发光元件作为发光元件2a。应注意，发光元件2a不限于激光发光元件。例如，led(发光二极管)、放电灯或其他发光元件可替换地用作发光元件2a。
[0060]
相位调制slm 3例如包括透射型液晶面板，并且对入射光执行空间光相位调制。
[0061]
应注意，相位调制slm 3可替代性地被配置为反射型空间光相位调制器而不是透射型空间光相位调制器。例如，反射型液晶面板或dmd(数字微镜器件)可以用作反射型空间光相位调制器。
[0062]
驱动部4包括用于驱动相位调制slm 3的驱动电路。驱动部4被配置为能够单独驱动相位调制slm 3中的像素。
[0063]
控制部5例如被配置为包括例如cpu(中央处理单元)、rom(只读存储器)和ram(随机存取存储器)的微型计算机。控制部5接收目标图像的输入并且计算用于在投影平面sp上再现目标图像的相位调制slm 3的相位分布。控制部5控制驱动部4，使得根据所计算的相位分布驱动相位调制slm 3。
[0064]
如图1所示，控制部5包括目标强度分布计算部5a和相位分布计算部5b，作为用于根据目标图像计算相位调制slm3的相位分布的功能部。基于目标图像，目标强度分布计算部5a计算要在投影平面sp上再现的光强度分布(该目标光强度分布在下文中可称为“目标强度分布”)。相位分布计算部5b通过自由形式方法计算用于在投影平面sp上再现由目标强度分布计算部5a计算的目标强度分布的相位调制slm3的相位分布。在此，自由形式方法是基于光线-光学计算用于通过执行空间光相位调制而在投影平面sp上再现目标光强度分布的相位分布的方法的总称。
[0065]
在本例中，通过目标强度分布计算部5a和相位分布计算部5b所进行的处理允许cpu根据存储在诸如rom的存储器中的程序进行软件处理来实现。
[0066]
此外，后面详细说明相位分布计算部5b的处理。
[0067]
[1-2.根据实施例的相位分布计算方法]
[0068]
首先，下面参照图3描述根据本技术的实施方式的通过空间相位调制的图像再现的原理。
[0069]
图3示意性地示出了入射在相位调制slm 3的相位调制面sm上的光线、相位调制slm 3中的相位分布的波前、相位调制光线以及通过相位调制光线形成在投影面sp上的光强度分布之间的关系。
[0070]
首先，作为前提，绘制平滑的曲线以指示相位调制slm 3中的相位分布的波前，因为采用自由成形方法。由于相位调制slm 3执行空间光相位调制，所以入射光线被折射以在相位分布的波前的法线方向上行进。由于该折射，在投影平面sp上形成具有高光线密度的部分和具有低光线密度的部分。这导致在投射平面sp上形成光强度分布。
[0071]
由于上述原理，可以通过在相位调制slm 3中设置的相位分布图案在投影平面sp上再现期望的图像。
[0072]
在此，在之前提及的专利文献1中描述的自由形式方法假定入射在相位调制面sm上的光的光强度分布是均匀的，如在图4的a中所示，即，面内方向上不存在光强度变化的均匀分布。
[0073]
因此，在例如如图4的b所示因为入射到相位调制平面sm上的光被遮蔽物oa部分地遮挡，入射光强度分布不均匀的情况下，，入射光强度分布可能叠加在再现图像上，导致无法实现适当的图像再现。
[0074]
因此，为了防止入射光强度分布叠加在再现图像上，本实施方式通过回顾基于过去的自由形式方法的相位分布计算方法来配置。
[0075]
首先，将参照式1至式35和图5至图7描述本实施方式所基于的相位分布计算方法。
[0076]
以下参考文献1进行说明。
[0077]
参考文献1：high brightness hdr projection using dynamic freeform lensing gerwin damberg and james gregso(doi：http：//dx.doi.org/10.1145/2857051)
[0078]
此外，以下描述的先决条件如下。
[0079]
使虚数单位表示为j。
[0080]
*分量是属于复数集合c的标量的(m，n)矩阵的集合被表示为cm×n。
[0081]
*矩阵元素的索引从0开始。
[0082]
具有a
m，n
作为第m行、第n列矩阵元素的矩阵a被表示为a＝{a
m，n
}
m，n
。
[0083]
*由内核k∈cm×n进行的矩阵a∈cm×n的卷积运算如以下等式1中所指示地定义。
[0084]
[数学式.1]
[0085][0086]
其中mod(
·
，m)表示m的余数。
[0087]
首先，作为基本事项，从某个相位分布再现的强度分布可以通过使用光传播模型来计算。然而，在要再现强度分布的情况下，需要解决逆问题，其中，需要阐明实现这种强度分布的相位分布。通常，严格地求解该逆问题非常困难。因此，近似估计相位分布。估计相位分布的方法大致分为两种类型，即，基于波光学器件的计算机合成全息图(cgh)方法和基于光线-光学的自由形式方法。cgh法考虑到光干涉现象而进行相位估计，因此当使用相干光作为入射光源时显示出优异的绘制能力。然而，cgh方法使得需要以细小的采样间隔来离散计算区域，并且因此涉及高计算成本。同时，自由形式法受到在相干光源下进行计算时不考虑的干扰的影响，因此与cgh方法相比，使得难以精细地绘制高频分量。然而，基于自由形式方法提出了能够执行高速计算的算法。在以往的自由形式方法不执行能够收敛到相位分布(即，“具有最接近目标强度分布的光线密度分布的任何相位分布”)的精确解的优化计算。相反，以往的自由形式方法通过例如基于光线光学器件近似光传播模型(光线-光学器件模型)的公式来将问题转换成易于求解的形式。
[0088]
指定为参考文献1的论文提出了一种算法，该算法使用基于自由形式法估计相位分布的接近法(该算法在下文中称为“接近算法”)。下面描述邻近算法的数学证明和实现方法，其中在任何可能的情况下消除歧义。
[0089]
首先，如图5所示，定义相位调制平面sm和投影平面sp的坐标系和投影距离f。此处，假定投影距离f是相位调制平面sm与投影平面sp之间的距离。
[0090]
相位调制面sm中的相位分布p(x，y)与传播目的地的投影面sp中的光强度分布i之间的关系基于光线-光学公式化。在以下描述中，入射在相位调制面sm上的光被假定为平面波，以便考虑垂直入射在相位调制面sm上的等距网格点x＝(x，y)
t
上的光线组。此外，所有光强度分布(入射光、通过相位调制再现的图像和目标图像(目标图像))的平均强度被标准化为1(即，每个点的强度值与相对于平均强度的上升倍率一致)。通过使用相位调制面sm中的相位分布p(x，y)，光线组穿透投影平面sp的栅格点u＝(ux，uy)
t
可被表示为如下面的等式2中所示。
[0091]
[数学式.2]
[0092][0093]
让我们考虑由在相位调制平面sm上均匀分布的网格点和由与上述网格点相邻的网格点包围的正方形微区域。投影平面sp上的对应于相位调制平面sm上的微区域的微区域成形为类似平行四边形。这种情况下的面积放大率m(ux，uy)计算如下。
[0094]
[数学式.3]
[0095][0096]
当计算投影平面sp上的网格点(ux，uy)处的电场强度i(ux，uy)作为光线密度分布1/m(ux，uy)时，获得下面的等式4。
[0097]
[数学式.4]
[0098][0099]
此处，i(ux，uy)表示与相位调制平面sm上的网格点(x，y)对应的投影平面sp上的网格点(ux，uy)的电场强度。因此，应注意，即使当为了数值计算的目的以等间隔的网格点(x，y)对相位调制平面sm的坐标进行采样时，i(ux，uy)也仅表示在投影平面sp上非等间隔的网格点(ux，uy)处电场强度的采样值。
[0100]
在接近算法中，式4中指示的强度分布围绕p＝0线性近似，如下面的式5所示。
[0101]
[数学式.5]
[0102][0103]
因此，对于目标强度i^～(“i^～”表示通过将“～”标记放置在“i”上而获得的符号)应确定的相位分布p^(“p^”表示通过将“^”标记放置在“p”上而获得的符号)，如下面的式6中所表示来获得。
[0104]
[数学式.6]
[0105][0106]
接下来，问题被离散化。通过使用以间距d等间隔并具有尺寸m
×
n的网格点对相位调制平面sm的坐标进行采样。
[0107]
[数学式.7]
[0108][0109]
[数学式.8]
[0110][0111]
相位分布也在上述等间隔网格点处进行采样，并且以矩阵形式表示，如在式p＝{p
m，n
}
m，n
＝{p(x
m，n
，y
m，n
)}
m，n
中所指示。关于此相位分布p的各微分定义如下。
[0112]
[数学式.9]
[0113][0114]
[数学式.10]
[0115][0116]
[数学式.11]
[0117][0118]
在上述离散化规则下，可在线性代数的框架下分析相位分布的优化问题(式4)。
[0119]
以下，将(m，n)矩阵本身作为抽象向量来处理。即，对于a、b∈cm×n、以及α∈c，当a b和αa分别被定义为矩阵和标量积的总和时，cm×n作为上述计算的结果变成线性空间。
[0120]
此外，式9至式11中的微分算子变为cm×n上闭合线性算子。应注意，矩阵内积定义如下。
[0121]
[数学式.12]
[0122][0123]
因而，矩阵的范数如下所示。
[0124]
[数学式.13]
[0125][0126]
在上述框架中，式4改写为下面的式14。
[0127]
[数学式.14]
[0128][0129]
在此，i
p
＝{i^～(ux
m，n
，uy
m，n
)}
m，n
。然而，建立下面的式15。
[0130]
[数学式.15]
[0131][0132]
结果，应当注意，实际上，i
p
是具有p依赖性的矩阵。
[0133]
由于上述i
p
相对于p的非线性，很难求解相位分布的优化问题(式4)。如果i
p
是常数矩阵，则式14指示线性等式
“”
的最小二乘问题，可如等式
“”
中指示的那样精确地获得最小二乘解。这里，是相对于计算的摩尔-彭罗斯广义逆元素。特别地，在该问题的情况下，卷积运算和离散傅立叶变换的特征值和特征向量之间的关系可以用于将moore-penrose广义逆元素配置为能够执行高速计算的运算。
[0134]
为了解决非线性优化问题(式14)，接近算法通过使用接近方法来执行迭代优化。更具体地，假设相对于相位分布的临时值p(i)在由等式15计算的栅格点(ux(i)，uy(i))处采样的目标强度分布的值由等式“i
(i)p
＝{i^～(ux
(i)m,n
,uy
(i)m,n
)}
m,n
,”表示，在p(i)附近可以确定进一步减小范数确定进一步减小范数的相位调制分布p，其中，i
p
的p依赖性可以充分地忽略不计，作为通过用恒定矩阵i(i)p代替等式14中的i
p
获得的线性最小二乘问题的p(i)接近解。因此，p应该通过这种接近解p(
i 1
)进行更新。基于上述策略的迭代优化的各个步骤如下面的等式16中所示。
[0135]
[数学式.16]
[0136][0137]
在此，γ此，]新。基于(i)||2是指示p与p(i)的接近度的正则化项。为了增加优化的稳定性，接近度算法引入关于p的曲率的正则化，并且定义如以下指示的更新公式。
[0138]
[数学式.17]
[0139][0140]
通过使用由下式定义的矩阵集合{f
(k，l)m，n
∈cm×n(k＝0，1，...m-1，i＝0，1，...n-1)}来求解式17。
[0141]
[数学式.18]
[0142][0143]
这里，建立下式。
[0144]
[数学式.19]
[0145][0146]
该矩阵集合{f
(k，l)m，n
}具有以下重要特性。
[0147]
(1)《f
(k’，l’)m，n
，f
(k，l)m，n
》＝δ
k’，k
δ
l’，l
，{f
(k，l)m，n
}表示cm×n的标准正交基。
[0148]
(2)当由某个矩阵a∈cm
×
n的{f
(k，l)m，n
}提供的膨胀系数{f
(k，l)m，n
，a}被设置为(m，n)矩阵时获得的结果被称为离散傅立叶变换，并且被写为dft[a]：＝{f
(k，l)m，n
，a}
k，l
。此外，相反地，与矩阵a的离散傅里叶变换b相反，原始矩阵a被称为b的离散傅里叶逆变换，并且被写为idft[b]：＝σ
k，lbk，lf(k，l)m，n
。离散傅立叶变换和离散傅立叶逆变换可以通过称为快速傅立叶变换的算法来快速计算。
[0149]
(3){f
(k，l)m，n
}是通过任何内核k∈cm×n的卷积运算的本征向量。与每个特征向量f
(k，l)m，n
相对应的特征值被计算为如等式λ
(k，l)m，n
＝(√mn)dft[k]
k，l
(应注意(√mn)表示mn的平方根)中所表达的。
[0150]
下面的等式20可以根据关于接近度算法的论文(参考文献1)来建立。
[0151]
[数学式.20]
[0152][0153]
因而，式17由正规基{f
(k，l)m，n
}重写以表示如下面的式21中所示的分量。
[0154]
[数学式.21]
[0155][0156]
当在本文中使用稍后描述的“引理”时，p
(i 1)
的离散傅里叶变换的各个分量如下面的等式中所示。
[0157]
[数学式.22]
[0158][0159]
p
(i 1)
可通过上述的离散傅里叶逆变换来计算。
[0160]
关于邻近算法的论文中的傅里叶变换ft[
·
]和本实施例中的离散傅里叶变换dft[
·
]对应于dft[
·
]＝ft[
·
]/√mn。此外，的特征值dft[a]
k，l
是实数。因此，当如参考文献1所示重写式22时，获得下面的式23。
[0161]
[数学式.23]
[0162][0163]
在参考文献1中，复共轭符号被附加到式23的分子ft[a]
k，l
。然而，由于ft[a]
k，l
是如上所述的实数，所以复共轭符号的存在是无意义的。
[0164]“引理”[0165]
关于a1，a2，a3，b1，b2，b3和z∈c，f(z)＝|a1z-b1|2 |a2z-b2|2 |a3z-b3|2被最小化，如以下式24中表示的。
[0166]
[数学式.24]
[0167][0168]“证明”[0169]
分为实部和虚部，如a1＝a
1(real)
ja
1(imag)
，z＝x jy。
[0170]
[数学式.25]
[0171][0172]
当从以上计算时，应当理解的是，获得以下式。
[0173]
[数学式.26]
[0174][0175]
进一步，hessian矩阵对于所有x，y是正定的，如下所示。
[0176]
[数学式.27]
[0177][0178]
因此，f(z)的最小点如以下等式中所表示。
[0179]
[数学式.28]
[0180][0181]
q.e.d.
[0182]
可以说，参考文献1中描述的接近算法是通过牺牲目标强度分布的可再现性来优先计算速度的方法。
[0183]
同时，本实施方式提出了尽可能忠实地再现目标强度分布的新的自由形式算法(在下文中，称为“新算法”)。
[0184]
该新算法旨在确定使实际再现图像与目标强度分布之间的误差最小化的相位分布。更具体地，要确定的相位分布是下面的式29的非线性优化问题的解p^。
[0185]
[数学式.29]
[0186][0187]
在优化回路的第i个步骤中，邻近问题根据围绕p＝0的线性化模型来确定相位分布的更新值p
(i 1)
，而不考虑此时相位分布的临时值p(i)。同时，新算法首先根据如以下式30中所示的精确的光线-光学模型计算临时值p(i)中的强度分布的误差量(误差分布)error(i)。这里，“精确的光线-光学模型”表示包括如之前的等式4中所示的非线性项的光线-光学模型。
[0188]
[数学式.30]
[0189]
[0190]
假设通过将误差量(误差分布)error(i)与反馈增益g相乘获得的结果作为光强度校正值δi(i)＝g
·
error(i)。在这种情况下，当围绕临时值p(i)线性化精确的光线-光学模型时，获得下面的式31。
[0191]
[数学式.31]
[0192][0193]
因此，在光强度校正值δi(i)足够小的情况下，下面给出用于实现这种光强度校正值的相位校正值δp(i)，作为式31的线性项
“”
相对于δi(i)的逆计算。
[0194]
[数学式.32]
[0195][0196]
当在此再次应用先前提到的离散表示时，从式32导出下面的式33。
[0197]
[数学式.33]
[0198][0199]
这里，当注意时，相位校正值δp(i)的离散傅立叶变换的各个分量如下面的式34所示。
[0200]
[数学式.34]
[0201][0202]
相位分布应该通过将上述离散傅里叶逆变换所获得的相位校正值δp(i)与p(i)相加来更新。
[0203]
在图6中示出了通过上述新算法提供的优化回路。
[0204]
在图6中，根据上述的式4，光线-光学模型f1从p(i)计算i(i)。
[0205]
关于相位分布的临时值p(i)，目标强度重采样部f2计算在投影平面sp上的非等距间隔的网格点(ux(i)，uy(i))重采样的目标强度分布的值作为目标强度i^～(ux(i)，uy(i))，其由式15计算。在此，如从式2和4显而易见的，在光线-光学模型f1中的i(i)计算处理期间同时
计算投影平面sp上的非等距间隔的网格点(ux(i)、uy(i))。基于关于在如上所述的光线-光学模型f1中计算的网格点(ux(i)，uy(i))的信息，目标强度重采样部f2计算目标强度i^～(ux(i)，uy(i))。
[0206]
如图6所示，将在光线-光学模型f1中计算的i(i)与目标强度i^～(ux(i)，uy(i))之间的差值计算为误差分布error(i)，并且通过将误差分布error(i)乘以反馈增益g来获得光强度校正值δi(i)。线性项逆计算部f3通过根据光强度校正值δi(i)执行等式34中所示的计算来计算相位校正值δp(i)。然后，将计算的相位校正值δp(i)与临时值p(i)相加以获得新的临时值p
(i 1)
。所产生的相位分布p
(i 1)
被输入到光线-光学模型f1以便形成反馈回路。
[0207]
这里，为了确保相位校正值δp(i)的可靠性，需要使δi(i)足够小，相位校正值δp(i)源自线性项的逆计算。因此，应该优选地选择小值作为反馈增益g。然而，即使在g＝0.1的情况下，error(i)在相对于高对比度目标图像的优化回路的初始阶段接近目标强度i^～(ux(i)，uy(i))本身。因此，由乘以反馈增益g导出的δi(i)＝0.1
·
error(i)在线性近似的有效范围之外。因此，反馈增益g最初不固定在恒定g0。相反，δi(i)的最大值的绝对值和最小值的容许值δi
max
是预定的。然后，在优化回路的初始阶段，按照δi(i)的所有分量在-δi
max
至 δi
max
的范围内的方式缩放error(i)。随后，当error(i)减小到一定程度时，反馈增益g以g＝g0的方式被动态调整。
[0208]
图7示意性地示出了增益g的动态调整的图像。在通过将error(i)乘以常数g0获得的光强度校正值δi(i)的绝对值的最大值超过容许值δi
max
的情况下，增益g以这样的方式调节，即，超过容许值δi
max
的部分(图7中的阴影)在-δi
max
至 δi
max
的范围内。
[0209]
例如，选择g0＝0.1而δi
max
＝0.01(入射光和目标强度分布的平均强度是1)。然后，在每个步骤i，应该基于error(i)设置g，如下面的式35所示。
[0210]
[数学式.35]
[0211][0212]
通过使用包括非线性项的光线-光学模型，上述新算法使得可以精确地确定用于再现目标光强度分布的相位分布。
[0213]
然而，假设入射在相位调制平面sm上的光的强度分布是均匀的。因此，入射光的光强度分布被叠加在具有从上述新算法得出的非均匀相位分布的再现图像上。
[0214]
同时，当入射光强度分布i
(incident)
已知时，可以通过在新算法及其线性项逆计算部f3的非线性优化回路中在光线-光学模型f1中反射i
(incident)
来获得校正用于消除入射光强度分布并再现目标强度分布的相位分布。
[0215]
图8示出了由根据实施方式的用于反映如上所述的入射光强度分布的相位分布计算算法提供的优化回路。
[0216]
如图8所示，在上述情况下的优化回路分别设置有光线-光学模型f1’和线性项逆计算部f3’，代替图6中所示的光线-光学模型f1和线性项逆计算部f3。入射光强度分布i
(incident)
在光线-光学模型f1’和线性项逆计算部f3’中得以反映。
[0217]
当基于单独的坐标分量在结合新的算法描述的数值公式中加权i
(incident)
时，可以
反映入射光强度分布i
(incident)
。
[0218]
更具体地，如下所示计算等式30。
[0219]
[数学式.36]
[0220][0221]
将模型的线性项校正为因此，相位校正值δp(i)应作为如式38中表示的线性等式的最小二乘法解(式37)来计算。
[0222]
[数学式.37]
[0223][0224]
[数学式.38]
[0225][0226]
然而，为了简单起见，如等式40中所示，相位校正值δp(i)被计算为线性等式的最小二乘法解(式39)。
[0227]
[数学式.39]
[0228][0229]
[数学式.40]
[0230][0231]
相位校正值δp(i)的离散傅立叶变换的各个分量如下面的式41中所示。
[0232]
[数学式.41]
[0233][0234]
然而，实际上，关于入射光强度分布的信息不必总是额外地并入逆计算模型中，如以上等式41中所示。即使当通过使用较早的式34确定相位校正量时，也可以获得抵消入射光强度分布的影响的相位分布。然而，有必要在执行正向计算的光线-光学模型中并入关于入射光强度分布的信息。
[0235]
当关于入射光强度分布的信息额外并入逆计算模型中时，如等式41中所示，通常可以实现稳定的会聚。然而，例如，在入射光强度分布部分具有非常低的光强度值的情况下，式41中的“i(i)/i
(incident)”具有极高的分量值。这可能导致不稳定的收敛。在这种情况下，基于关于入射光强度分布的信息被并入光线光学模型的假设，应当优选地使用式34(即，关于入射光强度分布的信息不应被并入逆计算模型)。
[0236]
在此，在根据第一实施方式的照明装置1中，表示相对于相位调制面sm的入射光强
度分布i
(incident)
的信息被存储在例如控制部5中的诸如rom的存储器中。基于所存储的关于入射光强度分布i
(incident)
的信息，相位分布计算部5b通过使用参照前述数值公式描述的计算方法执行用于在投影平面sp上再现目标光强度分布的相位分布的计算处理。
[0237]
在第一实施方式中，相对于相位调制面sm的入射光强度分布i
(incident)
例如在照明装置1的工厂装运之前被预先测量并被存储在照明装置1中。
[0238]
《2.第二实施例》
[0239]
现在将描述本技术的第二实施方式。
[0240]
第二实施方式被配置为处理入射光强度分布随时间变化。
[0241]
图9是示出根据第二实施方式的照明装置1a的配置实例的示图。
[0242]
应注意，在以下描述中，与目前为止说明的那些相似的部分由与对应物相同的参考标号表示，并且将不再冗余地描述。
[0243]
照明装置1a与图1所示的照明装置1的不同之处在于，照明装置1a额外包括成像部6，并且包含控制部5a来代替控制部5。
[0244]
成像部6包括例如诸如ccd(电荷耦合器件)传感器或cmos(互补金属氧化物半导体)传感器的成像元件，并捕捉光源部2的发光表面的图像以获得反映入射在相位调制面sm上的光的光强度分布的捕捉图像。
[0245]
控制部5a与控制部5的不同点在于，代替相位分布计算部5b而具有相位分布计算部5ba。相位分布计算部5ba基于由成像部6捕捉的图像生成关于入射光强度分布i
(incident)
的信息，并且基于生成的关于入射光强度分布i
(incident)
的信息，通过使用与第一实施方式中的相位分布计算部5b使用的计算方法类似的计算方法来计算用于在投影平面sp上再现目标光强度分布的相位分布。
[0246]
如上所述，第二实施方式在光线-光学模型f1’和线性项逆计算部f3’两者中并入了基于由成像部6捕捉的图像获得的入射光强度分布i
(incident)
。
[0247]
因此，即使在入射光强度分布i
(incident)
随时间变化的情况下，也能够将改变的入射光强度分布i
(incident)
反映在光线-光学模型f1’和线性项逆计算部f3’中。
[0248]
因此，即使在入射光强度分布i
(入射)
随时间变化的情况下，也可以防止入射光强度分布变得重叠在再现图像上。
[0249]
应注意，第二实施方式还可具有关于入射光强度分布i
(incident)
的信息未并入逆计算模型中的配置。在采用这种配置的情况下，相位分布计算部5b仅在光线光学模型f1’中并入基于由成像部6捕捉的图像获得的入射光强度分布i
(入射)
。
[0250]
《3.第三实施例(投影装置的应用)》
[0251]
本技术的第三实施方式被配置为使得根据之前描述的实施方式的照明装置应用于投影仪装置。
[0252]
图10是示出了根据第一实施方式的照明装置1应用于投影仪装置10的配置实例的示图。
[0253]
如图10所示，投影装置10与图1所示的照明装置1的情况相同，包括光源部2、相位调制slm 3和驱动部4，并且投影装置10还包括强度调制slm 11、控制部12和驱动部13。
[0254]
强度调制slm 11包括例如透射液晶面板，并且对入射光进行空间光强度调制。如图10所示，强度调制slm 11连接至相位调制slm3的输出级。因此，从光源部2发出并经过相
位调制slm 3的空间光相位调制的光入射至强度调制slm 11。
[0255]
投影装置10通过将经受由强度调制slm 11进行的空间光强度调制的光投影到投影平面sp’上，从而将目标图像的再现图像投影在投影平面sp’上。
[0256]
这里，从所描绘的投影平面sp的位置显而易见，这种情况下的相位分布通过自由形态方法计算，以便在强度调制slm 11的强度调制平面上再现目标光强度分布。
[0257]
应注意，例如，诸如，反射型液晶面板或者dmd的反射空间光相位调制器可用作强度调制slm 11。
[0258]
控制部12与控制部5的情况一样，包括微型计算机，该微型计算机包括例如cpu、rom以及ram，根据目标图像计算相位调制slm 3的相位分布，计算强度调制slm11的光强度分布，根据计算的相位分布使驱动部4驱动相位调制slm 3，并且根据计算的光强度分布使驱动部13驱动强度调制slm 11。
[0259]
如图10所示，与控制部5的情况相同，控制部12包括目标强度分布计算部5a和相位分布计算部5b。目标强度分布计算部5a和相位分布计算部5b通过使用与第一实施方式中使用的类似计算方法计算用于在投影平面sp(在这种情况下为强度调制slm 11的强度调制平面)上再现的目标光强度分布的相位调制slm 3的相位分布。
[0260]
另外，控制部12具有强度分布计算部12a。强度分布计算部12a计算强度调制slm 11中设定的光强度分布，以便在投影平面sp’上再现目标图像的光强度分布。
[0261]
更具体地，强度分布计算部12a输入目标图像和由相位分布计算部5b计算出的投影平面sp上的光强度分布i，并且根据输入的目标图像和光强度分布i计算强度调制slm 11的光强度分布。此处，在参考图8所描述的光线-光学模型f1’中计算投影平面sp上的光强度分布i。在此使用的光强度分布i是当相位分布p被确定为优化回路的解时在光线-光学模型f1’中计算的光强度分布i。
[0262]
在投影装置10中，在强度调制slm 11的强度调制平面上再现基于相位分布p的光强度分布。因此，为了在投影平面sp’上再现目标图像的光强度分布，强度调制slm 11中的光强度分布可被设置成消除基于相位分布p在强度调制平面上再现的光强度分布与在投影平面sp’上再现的目标图像的光强度分布之间的差。
[0263]
因此，强度分布计算部12a计算要在投影平面sp’上再现的目标图像的光强度分布，并且计算所计算的光强度分布与从相位分布计算部5b输入的光强度分布i之间的差。然后，根据作为差计算的光强度分布，驱动部13驱动强度调制slm 11。
[0264]
顺便提及，在过去，投影仪装置通过允许强度调制slm 11对来自光源的光执行空间光强度调制来获得再现图像。然而，空间光强度调制部分地阻挡或使从光源入射的光变暗。因此，光利用效率低，并且难以实现对比度增强。
[0265]
同时，当将用于通过空间光相位调制再现期望的光强度分布的照明装置1应用于如图10所示的投影仪装置时，可提高光利用效率并且实现再现图像的对比度增强。在图10所示的配置中，通过允许相位调制slm 3进行空间光相位调制而在强度调制slm 11的强度调制平面上再现根据目标图像的光强度分布对应于在通过强度调制slm 11进行空间光强度调制之前形成目标图像的近似光强度分布，并且与用于提供液晶显示器的背光的通常所谓的区域分割驱动的控制相似。然而，这种情况下的光强度分布通过相位调制形成。这防止了来自光源的光的利用效率的降低。
[0266]
在上述情况下，强度调制slm 11安排通过相位调制slm3再现的通常称为低频图像的再现图像的细节，并且在投影平面sp’上再现根据目标图像的光强度分布。这使得可以在抑制再现图像的分辨率的降低的同时增强再现图像的对比度。
[0267]
应注意，根据第二实施方式的照明装置1a可应用于投影仪装置的配置。
[0268]
图11示出了应用照明装置1a的投影仪装置10a的配置实例。
[0269]
投影器装置10a与图10中所示的投影器装置10的不同之处在于前者额外包括成像部6并且包含控制部12a代替控制部12。与控制部12的不同点在于，控制部12a具有相位分布计算部5ba来代替相位分布计算部5b。
[0270]
另外，摄像部6和相位分布计算部5ba已在第二实施方式中进行了说明，因此在此省略说明。
[0271]
《4.变形例》
[0272]
应注意，本技术的实施方式不限于上述具体实例。可以对前述实施例的配置进行各种修改。
[0273]
例如，可能存在目标图像是视频图像而不是静止图像的情况。在目标图像是视频图像的情况下，可以设想，可以基于各个帧图像计算相位调制slm 3的相位分布和强度调制slm 11的光强度分布。同时，在帧图像的图像内容保持不变的情况下，可以不计算相位分布和光强度分布。相反，在帧图像的图像内容改变的情况下，可计算相位分布和光强度分布。
[0274]
此外，第二实施方式已经基于成像部6检测入射在相位调制面sm上的光的光强度分布的假设进行了描述。然而，检测入射在相位调制面sm上的光的光强度分布的方法不限于使用成像部6的方法。可替代地，例如，为光源部2中的每个发光元件2a设置的发光量传感器(用于检测从相关发光元件2a发出的光的量的传感器)可用于检测入射在相位调制面sm上的光的光强度分布。
[0275]
此外，已经参考在光线光学模型和逆计算模型两者中并入入射光强度分布i
(incident)
的情况并且参考仅在光线光学模型中并入入射光强度分布i
(incident)
的情况进行了前述描述。然而，可替代地，根据入射光强度分布中的光强度分布形态，可以在将入射光强度分布i
(incident)
并入光线光学模型和逆计算模型二者中还是仅在光线光学模型中提供选择。
[0276]
《5.实施例概述》
[0277]
如上所述，根据本技术的实施方式的信号处理装置(控制部5、5a、12或12a)执行满足“条件1”的的计算作为用于通过对入射光的空间光相位调制而在投影平面上再现的目标光强度分布的计算处理。“条件1”规定计算处理包括作为非线性光线-光学模型(光线-光学模型f1’)，即包括非线性项的光线-光学模型；以及关于通过线性化非线性光线-光学模型获得的模型的逆计算模型(线性项逆计算部f3’)；确定所述目标光强度分布与通过所述非线性光线-光学模型根据所述相位分布的临时值计算的光强度分布之间的误差的误差分布(误差分布误差)；通过将误差分布与反馈增益(反馈增益g)相乘来获得光强度校正值(δi)；将所述光强度校正值输入至逆计算模型以获得输出；将所获得的输出视为相位校正值(相位校正值δp)；以及使用通过将相位校正值与临时值相加来重复更新相位分布的反馈回路。
[0278]
使用诸如包括非线性项的上述光线-光学模型的模型使得可以精确地确定用于再
现目标光强度分布的相位分布。
[0279]
因此，相对于目标光强度分布，可以改善再生图像的再现性。
[0280]
此外，根据本技术的实施方式的信号处理装置以满足“条件1”和“条件2”的方式执行计算相位分布的计算处理。“条件2”规定在非线性光线-光学模型中并入入射光的光强度分布的项。
[0281]
这确保通过使用由“条件1”规定的反馈回路执行相位分布计算使得可以确定相位分布，以消除入射光强度分布，并且再现目标光强度分布的方式。
[0282]
因此，可以防止入射光强度分布叠加在再现图像上。
[0283]
此外，根据本技术的实施方式的信号处理装置以满足“条件1”和“条件3”的方式执行计算相位分布的计算处理。“条件3”规定在非线性光线-光学模型和逆计算模型两者中并入入射光的光强度分布的项。
[0284]
由于入射光强度分布的项不仅并入光线-光学模型中而且并入逆计算模型中，所以在通过使用在“条件1”中规定的反馈回路执行的相位分布计算中可以实现收敛的稳定化。更具体地，例如，如上所述，在入射光强度分布没有部分地具有极低的光强度值的情况下，可实现收敛的稳定化。
[0285]
此外，根据本技术的实施方式的信号处理装置根据误差分布的绝对值控制反馈增益(参见图7和等式35)。
[0286]
当使用在“条件1”中规定的反馈回路时，输入到逆计算模型中的光强度校正值需要足够小，以确保由逆计算模型计算的相位校正值的可靠性。如上通过根据误差分布的绝对值控制反馈增益，能够防止输入到逆计算模型中的光强度校正值过大。
[0287]
因此，能够适当地确定用于再现目标光强度分布的相位分布。
[0288]
此外，在通过将误差分布与基于常数(g0)的反馈增益相乘而获得的光强度校正值的绝对值的最大值超过预定值(δi
max
)的情况下，根据本技术的实施方式的信号处理装置控制反馈增益以将光强度校正值的绝对值的最大值降低至不大于预定值的值。同时，在通过将误差分布与基于常数的反馈增益相乘而获得的光强度校正值的绝对值的最大值不超过预定值的情况下，信号处理装置使用常数作为反馈增益。
[0289]
这使得在误差大的状态下，能够通过将将误差分布乘以逐步调整的反馈增益而获得的微小光强度校正值，来反复校正相位分布的临时值，然后当通过重复校正使误差分布等于或小于预定值时，通过将反馈增益改变为常数来提供增加的收敛性。
[0290]
因此，能够适当地确定用于再现目标光强度分布的相位分布。
[0291]
此外，信号处理装置采用根据本技术的实施方式的信号处理方法，该信号处理装置执行满足“条件1”的计算处理作为通过对入射光的空间光相位调制而在投影平面上再现的目标光强度分布的相位分布的计算处理。“条件1”规定计算处理包括作为包括非线性项的光线-光学模型的非线性光线-光学模型以及关于通过线性化非线性光线-光学模型获得的模型的逆计算模型，确定目标光强度分布与通过非线性光线-光学模型根据相位分布的临时值计算的光强度分布之间的误差的误差分布，通过将误差分布与反馈增益相乘获得光强度校正值，将光强度校正值输入至逆计算模型以获得输出，将获得的输出视为相位校正值，并且使用通过将相位校正值与临时值相加来重复更新相位分布的反馈回路。
[0292]
上述信号处理方法还提供与由根据本技术的实施方式的上述信号处理装置提供
的操作和优点类似的操作和优点。
[0293]
此外，根据本技术的实施方式的程序是由计算机装置可读的程序，并且该程序适于使计算机装置执行满足“条件1”的计算处理作为通过对入射光的空间光相位调制而在投影平面上再现目标光强度分布的相位分布的计算处理。“条件1”规定计算处理包括作为包括非线性项的光线-光学模型的非线性光线-光学模型以及关于通过线性化非线性光线-光学模型获得的模型的逆计算模型，确定目标光强度分布与通过非线性光线-光学模型根据相位分布的临时值计算的光强度分布之间的误差的误差分布，通过将误差分布与反馈增益相乘获得光强度校正值，将光强度校正值输入至逆计算模型以获得输出，将获得的输出视为相位校正值，并且使用通过将相位校正值与临时值相加来重复更新相位分布的反馈回路。
[0294]
更具体地，例如，根据本技术的实施方式的程序是使诸如控制部5(或5a)或控制部12(或12a)的计算机装置执行相位分布计算部5b或5ba的处理的程序。
[0295]
上述程序能够实现先前描述的根据本技术的实施方式的信号处理装置。
[0296]
而且，根据本技术的实施方式的照明装置(照明装置1或1a或者投影仪装置10或10a)包括光源部(光源部2)、相位调制部(相位调制slm3)以及信号处理部(控制部5、5a、12或12a)。光源部具有发光元件(发光元件2a)。相位调制部对来自光源部的入射光执行空间光相位调制。信号处理部执行满足“条件1”的计算处理作为通过空间光相位调制而在投影平面上再现目标光强度分布的相位分布的计算处理。“条件1”规定计算处理作为包括非线性项的光线-光学模型的包括非线性光线-光学模型和关于通过线性化非线性光线-光学模型获得的模型的逆计算模型，确定目标光强度分布与通过非线性光线-光学模型根据相位分布的临时值计算的光强度分布之间的误差的误差分布，通过将误差分布与反馈增益相乘获得光强度校正值，将光强度校正值输入至逆计算模型以获得输出，将获得的输出视为相位校正值，并且使用通过将相位校正值与临时值相加来重复更新相位分布的反馈回路。
[0297]
根据本技术的实施方式的上述照明装置还提供与由根据本技术的实施方式的上述信号处理装置提供的操作和优点类似的操作和优点。
[0298]
此外，根据本技术的实施方式的照明装置被配置为使得光源部具有多个发光元件。
[0299]
这消除了为了满足预定光强度要求而在光源部中使用单个高输出发光元件的必要性。
[0300]
因此，可以降低光源部的成本。
[0301]
根据本技术的实施方式的照明装置(照明装置1a或投影仪装置10a)被配置为使得信号处理部执行满足“条件1”和“条件2”的计算相位分布的计算处理。“条件2”规定在非线性光线-光学模型中并入入射光的光强度分布的项。该照明装置包括用于检测入射光的光强度分布的强度分布检测部(成像部6)。信号处理部(控制部5a或12a)使用由强度分布检测部检测到的光强度分布作为要并入非线性光线光学模型中的光强度分布。
[0302]
这确保在入射光强度分布随时间变化的情况下，能够使非线性光线-光学模型反映随时间变化之后产生的入射光强度分布。
[0303]
因此，即使在入射光强度分布随时间变化的情况下，也可以防止入射光强度分布变得叠加在再现图像上。
[0304]
应注意，在本文档中描述的优点仅仅是说明性的而非限制性的。本技术可以另外提供除在本文档中描述的那些优点之外的优点。
[0305]
《6.本技术》
[0306]
应注意，本技术也可采用以下配置。
[0307]
(1)
[0308]
一种信号处理装置，所述信号处理装置执行用于通过对入射光的空间光相位调制而在投影平面上再现的目标光强度分布的相位分布的计算处理，
[0309]
其中，以满足“条件1”的方式执行计算处理，并且，
[0310]“条件1”规定计算处理包括作为包括非线性项的光线-光学模型非线性光线-光学模型以及关于通过线性化非线性光线-光学模型获得的模型的逆计算模型，确定目标光强度分布与通过非线性光线-光学模型根据相位分布的临时值计算的光强度分布之间的误差的误差分布，通过将误差分布与反馈增益相乘获得光强度校正值，将光强度校正值输入至逆计算模型以获得输出，将获得的输出视为相位校正值，并且使用通过将相位校正值与临时值相加来重复更新相位分布的反馈回路。
[0311]
(2)
[0312]
根据(1)所述的信号处理装置，
[0313]
其中，所述信号处理装置以满足以上“条件1”和“条件2”的方式执行计算相位分布的计算处理，并且
[0314]“条件2”规定在非线性光线-光学模型中并入入射光的光强度分布的项。
[0315]
(3)
[0316]
根据(1)所述的信号处理装置，
[0317]
其中，所述信号处理装置以满足以上“条件1”和“条件3”的方式执行计算相位分布的计算处理，并且
[0318]“条件3”规定在非线性光线-光学模型和逆计算模型两者中并入入射光的光强度分布的项。
[0319]
(4)
[0320]
根据(1)至(3)中任一项所述的信号处理装置，
[0321]
其中，信号处理装置根据误差分布的绝对值控制反馈增益。
[0322]
(5)
[0323]
根据(4)所述的信号处理装置，
[0324]
其中，在通过将所述误差分布与基于常数的所述反馈增益乘以而获得的所述光强度校正值的绝对值的最大值超过预定值的情况下，控制所述反馈增益以将所述光强度校正值的绝对值的最大值降低至不大于所述预定值的值，以及
[0325]
在通过将所述误差分布与基于所述常数的所述反馈增益相乘而获得的所述光强度校正值的绝对值的最大值不超过所述预定值的情况下，所述常数被用作所述反馈增益。
[0326]
(6)
[0327]
一种信号处理方法，由信号处理装置采用，所述信号处理装置被配置为执行用于通过对入射光的空间光相位调制而在投影平面上再现的目标光强度分布相位分布的计算处理，
[0328]
其中，以满足“条件1”的方式执行计算处理，并且，
[0329]“条件1”规定计算处理包括作为包括非线性项的光线-光学模型非线性光线-光学模型以及关于通过线性化非线性光线-光学模型获得的模型的逆计算模型，确定目标光强度分布与通过非线性光线-光学模型根据相位分布的临时值计算的光强度分布之间的误差的误差分布，通过将误差分布与反馈增益相乘获得光强度校正值，将光强度校正值输入至逆计算模型以获得输出，将获得的输出视为相位校正值，并且使用通过将相位校正值与临时值相加来重复更新相位分布的反馈回路。
[0330]
(7)
[0331]
一种程序，由计算机装置可读并适于使计算机装置执行用于通过对入射光的空间光相位调制而在投影平面上再现的目标光强度分布的相位分布的计算处理，
[0332]
其中，以满足“条件1”的方式执行计算处理，并且
[0333]“条件1”规定计算处理包括作为包括非线性项的光线-光学模型的非线性光线-光学模型以及关于通过线性化非线性光线-光学模型获得的模型的逆计算模型，确定目标光强度分布与通过非线性光线-光学模型根据相位分布的临时值计算的光强度分布之间的误差的误差分布，通过将误差分布与反馈增益相乘获得光强度校正值，将光强度校正值输入至逆计算模型以获得输出，将获得的输出视为相位校正值，并且使用通过将相位校正值与临时值相加来重复更新相位分布的反馈回路。
[0334]
(8)
[0335]
一种照明装置，包括：
[0336]
光源部，具有发光元件；
[0337]
相位调制部，对来自光源部的入射光执行空间光相位调制；以及
[0338]
信号处理部，执行用于通过空间光相位调制而在投影平面上再现目标光强度分布的相位分布的计算处理，
[0339]
其中，以满足“条件1”的方式执行计算处理，并且
[0340]“条件1”规定计算处理包括作为包括非线性项的光线-光学模型的非线性光线-光学模型以及关于通过线性化非线性光线-光学模型获得的模型的逆计算模型，确定目标光强度分布与通过非线性光线-光学模型根据相位分布的临时值计算的光强度分布之间的误差的误差分布，通过将误差分布与反馈增益相乘获得光强度校正值，将光强度校正值输入至逆计算模型以获得输出，将获得的输出视为相位校正值，并且使用通过将相位校正值与临时值相加来重复更新相位分布的反馈回路。
[0341]
(9)
[0342]
根据(8)所述的照明装置，
[0343]
其中，光源部具有多个发光元件。
[0344]
(10)
[0345]
根据(8)或(9)所述的照明装置，
[0346]
其中，信号处理部以满足上述“条件1”和“条件2”的方式执行计算相位分布的计算处理。
[0347]“条件2”规定在非线性光线-光学模型中并入入射光的光强度分布的项，
[0348]
所述信号处理部包括用于检测所述入射光的所述光强度分布的强度分布检测部，
并且
[0349]
所述信号处理部使用由所述强度分布检测部检测的所述光强度分布作为并入所述非线性光线光学模型中的光强度分布。
[0350]
[符号说明]
[0351]
1、1a：照明装置
[0352]
2：光源部
[0353]
2a：发光元件
[0354]
3：相位调制slm
[0355]
4：驱动部
[0356]
5、5a：控制部
[0357]
5a：目标强度分布计算部
[0358]
5b、5ba：相位分布计算部
[0359]
6：成像部
[0360]
sp、sp’：投影平面
[0361]
sm：相位调制平面
[0362]
f1、f1’：光线-光学模型
[0363]
f2：目标强度重采样部
[0364]
f3、f3’：线性项逆计算部
[0365]
10、10a：投影仪装置
[0366]
11：强度调制slm
[0367]
12、12a：控制部
[0368]
12a：强度分布计算部
[0369]
13：驱动部。