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JP3338479B2 - ホログラムの作成および立体表示方法並びに立体表示装置 - Google Patents

ホログラムの作成および立体表示方法並びに立体表示装置

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Publication number
JP3338479B2
JP3338479B2 JP24898892A JP24898892A JP3338479B2 JP 3338479 B2 JP3338479 B2 JP 3338479B2 JP 24898892 A JP24898892 A JP 24898892A JP 24898892 A JP24898892 A JP 24898892A JP 3338479 B2 JP3338479 B2 JP 3338479B2
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JP
Japan
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hologram
dimensional
image
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display method
Prior art date
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雅之 加藤
敬和 有竹
学 石本
宣子 佐藤
雅人 中島
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Priority to EP93307273A priority patent/EP0588617B1/en
Priority to DE69330176T priority patent/DE69330176D1/de
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    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/04—Processes or apparatus for producing holograms
    • G03H1/08—Synthesising holograms, i.e. holograms synthesized from objects or objects from holograms
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/26—Processes or apparatus specially adapted to produce multiple sub- holograms or to obtain images from them, e.g. multicolour technique
    • G03H1/268—Holographic stereogram

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Holo Graphy (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、仮想物体や実在する物
体のホログラムを作成して立体表示を行うホログラムの
立体表示方法及び作成方法並びに立体表示装置に関し、
特に、２次元画像を利用して自然な立体表示を行うホロ
グラムの立体表示方法及び作成方法並びに立体表示装置
に関する。
【０００２】立体表示は３次元物体の奥行きや厚みを視
覚的に理解し易くする表示であり、ＣＡＤ等で設計され
た構造物の表示や医療用画像の表示等での要求が強い。
また立体像は２次元表示に比べて迫力があり、遊園地や
映画など娯楽用表示にも利用される。
【０００３】
【従来の技術】従来、立体表示に関しては、既に種々の
方法が提案されており、特殊な眼鏡を装着せずに立体像
を見ることのできるものにホログラムがある。ホログラ
ムは物体像を光の干渉作用を利用して記録したものであ
り、静止物体に関してはカラーで奥行き感が充分にある
ものが製作されている。
【０００４】一方、ＣＡＤ等で作成した３次元的構造を
持つ仮想物体を立体的に見せる方法として、コンピュー
タ・グラフィックス（ＣＧ）がある。コンピュータ・グ
ラフィックスは、対象物を所定の方向から見た時の２次
元画像を計算し、かつ、光の反射や陰影を考慮してリア
ルに表現する技術である。しかし、コンピュータ・グラ
フィックスは２次元画像であるため、立体感には乏し
い。
【０００５】コンピュータ・グラフィックスによる２次
元画像を基に対象物を種々の方向から見た２次元画像
を、ホログラフィック露光によって水平方向に微小な幅
を持ち、垂直方向に画面の幅を持つストライプ状の領域
に逐次記録してゆくホログラフィック・ステレオグラム
方式によって立体感のある表示が可能である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ホログラフィック・ステレオグラム方式では、基本的に
は２次元画像を見ることになり、眼の焦点が合っている
面と両眼視差によって視認する像の位置が一致しない。
従って、見にくさを伴い、疲労の原因となる。特に奥行
きの深い像を表示する場合には、眼に対する負担が大き
くなり、好ましい立体表示とはいえない。
【０００７】また、従来のホログラムはフィルム状の媒
体に記録し、現像処理するのに時間を要し、立体表示シ
ステムとして不便であった。更に、表示内容を書き換え
ることはできなかった。本発明の目的は、２次元画像を
基に自然な立体表示ができるホログラムの立体表示方法
を提供する。
【０００８】本発明の他の目的は、長時間観察しても疲
労の少ない立体表示ができるホログラムの立体表示方法
を提供する。本発明の他の目的は、リアルタイムで書き
換え可能なホログラムの立体表示方法を提供する。本発
明の他の目的は、ＣＡＤ等による仮想物体の３次元画像
からホログラムを作成して立体表示するホログラムの立
体表示方法を提供する。
【０００９】本発明の他の目的は、物体構造ごとに分割
して３次元情報から求めた複数の２次元画像からホログ
ラムを作成するホログラムの立体表示方法を提供する。
本発明の他の目的は、物体構造ごとに分割して３次元情
報から求めた複数の２次元画像から位相分布を計算して
波面変換を行うホログラムの立体表示方法を提供する。
【００１０】本発明の他の目的は、カラー立体像を表示
するホログラムの立体表示方法を提供する。本発明の他
の目的は、物体構造ごとに分割して３次元情報から求め
た複数の２次元画像の多重露光によりホログラム媒体を
作成するホログラムの作成方法を提供する。
【００１１】本発明の他の目的は、位相分布の計算結果
を用いて立体像を表示するホログラムの立体表示装置を
提供する。本発明の他の目的は、ホログラム記録媒体を
用いて立体像を表示するホログラムの立体表示装置を提
供する。
【００１２】
【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理説明
図である。まず本発明のホログラム立体表示方法は、図
１（ａ）に示すように、次の過程から構成される。ＣＡ
Ｄ等により表示しようとする物体の３次元情報を生成す
る３次元情報生成過程；ホログラム形成面で細分化され
ホログラム表現の最小単位である各要素ホログラムを原
点として放射状に各物体を見たとき該物体の重心を通り
物体表面との平均距離が最小となるように設定した２次
元平面上に前記３次元情報を投影することによって各物
体毎の２次元情報を得る処理を前記要素ホログラムを変
えながら複数の２次元画像を生成する画像生成過程と、
画像生成過程で生成された複数の２次元画像からホログ
ラム形成面における位相分布を計算する位相分布計算過
程；位相分布計算過程で求められた位相分布をホログラ
ム形成面に表現するホログラム表現過程；ホログラム表
現過程で表現された位相分布に対し参照光を照射して光
学的波面に変換することにより立体像を表示する波面変
換過程；また本発明は、図１（ｂ）に示すように、物体
ごとに生成した２次元画像に基づいた多重露光でホログ
ラムの記録媒体を作成する方法を含む。
【００１３】２次元画像の生成は、表現しようとする３
次元情報を物体ごとに分割し、複数の物体について３次
元情報から３次元図形データを生成する。また分割した
物体ごとに２次元データを生成するための２次元平面を
設定する。例えば図形の重心を通り且つ図形を構成する
表面との平均距離が最小となるように平面を設定する。
【００１４】物体ごとに設定された２次元平面上には、
ホログラム作成面上で細分化されたホログラム表現の最
小単位である要素ホログラム領域から見た投影画像デー
タを２次元データとして、物体ごとに３次元画像データ
から生成する。位相分布の計算は、ホログラム形成面を
細分化した最小単位である要素ホログラムの各々につ
き、投影により得られた２次元画像を構成する２次元画
素に基づいて位相を計算してホログラム形成面での位相
分布を求め、複数の２次元画像ごとに求めた位相分布
を、同一位置の要素ホログラム毎に加算して合成２次元
画像のホログラム形成面における位相分布を求める。
【００１５】
【作用】このように本発明によれば、奥行きをもった複
数の２次元画像からホログラムの空間位相分布を計算
し、この位相分布を参照光（再生光）の振幅または位相
を空間的に変調させる手段で表現し、参照光の照射によ
る光学的な波面変換によって書き換え可能な立体表示が
できる。
【００１６】またホログラムの記録媒体の作成は、奥行
きをもった複数の２次元画像を光干渉露光によって多重
に記録して要素ホログラムを作成し、この要素ホログラ
ムをホログラム乾板上に配列して記録することで作成で
き、この記録媒体を使用して通常のホログラム表示がで
きる。このように奥行きをもった複数の２次元画像から
生成された位相分布又はホログラム記録媒体を使用した
立体表示により、２次元画像の奥行き方向での階調表示
が行われ、両眼視差によって視認する立体表示像の距離
感と、眼の焦点調節機能によって感じとる距離感とのず
れが少なくなり、立体像を見た時の疲労が少なくなり、
自然な立体感が得られる。
【００１７】
【実施例】
＜ 目 次 ＞ １．立体表示方法の基本構成 ２．３次元情報の生成 ３．物体ごとの２次元画像の生成 ４．位相分布の計算 ５．表示する立体像の大きさの調整 ６．表示する立体像の距離の調整 ７．位相分布の表示と光学的波面変化による立体像の表
示 ８．カラー立体表示装置 ９．露光によるホログラムの作成方法 １．立体表示方法の基本構成 図２は本発明によるプログラムの立体表示方法の基本的
な処理過程を示したフローチャートである。
【００１８】図２において、まずステップＳ１で表示し
ようとする物体または物体群の３次元情報を生成する。
この３次元情報の生成はＣＡＤシステムによる３次元画
像データの生成あるいはＣＣＤカメラ等により物体を撮
像して得た２次元データから生成する。次にステップＳ
２で３次元情報を所定の物体単位に分割して２次元情報
に変換することで奥行き方向にも２次元平面が存在する
複数の２次元画像を生成する。
【００１９】この２次元画像の生成は、ホログラム形成
面から見て表示しようとする複数の物体ごとに２次元平
面を設定し、この２次元平面に物体ごとに生成した３次
元データに基づいて投影して２次元画像データを生成す
る。続いてステップＳ３で物体ごとに投影データとして
生成した２次元画像データからホログラム形成面におけ
る位相分布を計算する。次のステップＳ４では計算され
た位相分布をホログラム形成面に表現し、最終的に参照
光を照射して位相分布に従った光学的な波面変換により
立体像を表示する。
【００２０】図３は図２の立体表示方法を実現する装置
の基本構成を示す。図３において、３次元情報生成部１
０は例えばＣＡＤシステム１２により実現される。３次
元情報生成部１０で生成された表示しようとする複数の
物体ごとに分割された３次元情報は２次元画像生成部１
４に与えられ、物体ごとに複数の２次元画像を生成す
る。２次元画像生成部１４の生成画像は位相分布計算部
１５に与えられ、ホログラム形成面における位相分布が
算出される。この２次元画像生成部１４及び位相分布計
算部１５は計算機１６で実現される。
【００２１】位相分布計算部１５の計算結果は位相分布
表示部１８に与えられ、光学波面変換部２０により立体
像の表示が行われる。この位相分布表示部１８及び光学
波面変換部２０はホログラム表示装置２２を構成する。
一方、２次元画像生成部１４で生成された物体ごとに分
割して求められた複数の２次元画像データはホログラム
露光装置２４に与えられ、記録媒体としてのホログラム
乾板上に多重露光により記録し、固定記録としてのホロ
グラムを作成することができる。
【００２２】以下、図２の各過程を詳細に説明する。 ２．３次元情報の生成 立体表示しようとする物体の３次元情報の生成は、例え
ばコンピュータ・グラフィックスにおける３次元データ
の表現形式を用いることができる。例えば、ソリッドモ
デルで３次元構造を記述する場合、図４に示すように３
次元構造をもつ対象物２６を面の集り２８に分解し、各
面の稜線または頂点のリストをリンクした３次元データ
を生成する。
【００２３】また図５に示すように、対象物２６を基本
図形３０−１，３０−２，３０−３からなる物体の集合
で表し、基本図形３０−１〜３０−３の論理演算式３２
を用いて対象物２６を表現する。このような図４及び図
５に示した３次元データの表現形式はコンピュータ・グ
ラフィックスの分野において広く使用されており、例え
ば図２に示したようにＣＡＤシステムを用いてＣＡＤデ
ータから本発明に用いる３次元データを生成することが
できる。 ３．物体ごとの２次元画像の生成 図６は本発明における奥行き方向の成分も含む２次元画
像の生成過程を示したフローチャートであり、ステップ
Ｓ１で３次元データを物体ごとに分割し、ステップＳ２
で分割した各物体ごとに３次元図形データを生成し、最
終的にステップＳ３で各物体ごとに投影処理によって２
次元画像データを生成する。
【００２４】図７は本発明により表示しようとする対象
物として球体３６，三角錐体３８及び円筒体４０の３つ
が奥行き方向に存在する空間に対する３次元空間の説明
図である。このような３次元空間の図形に対し本発明は
図８に示すように、球体３６、三角錐体３８および円筒
体４０に対しホログラム形成面３４を任意の位置に設定
しする。ここで、対象物空間における座標軸はホログラ
ム形成面３４の横方向をＸ軸、縦方向をＹ軸、奥行き方
向をＺ軸としている。また、ホログラム形成面３４には
独立した２次元座標Ｘｈ，Ｙｈの２次元座標系が設定さ
れる。
【００２５】次に対象空間に存在する球体３６，三角錐
体３８および円筒体４０のおのおのについて３次元デー
タを個別に生成する。球体３６，三角錐体３８および円
筒体４０の３次元データが生成されたならば、各物体ご
とに２次元画像データを生成する。ここで、球体３６，
三角錐体３８および円筒体４０の各々について２次元画
像データを生成するための２次元平面として、２次元平
面４８，５０，５２を設定する。
【００２６】具体的には、球体３６については、重心を
通ってホログラム形成面３４に平行な２次元平面４８を
設定し、また三角錐体３８については重心を通ってホロ
グラム形成面３４に平行な２次元平面５０を設定し、更
に円筒体４０については重心を含む軸心を通ってホログ
ラム形成面３４の水平方向と平行な２次元平面５２を設
定する。この平面設定のルールは、図形の重心を通る平
面を設定することを原則とし、更にいずれの図形につい
ても、設定した２次元平面が図形の表面との平均距離が
最小又は最小に近い値となるように設定する。
【００２７】また２次元平面を設定する他のルールとし
ては、例えばデータがボクセルの形である場合、重心を
計算した後に、重心から放射状にデータの有無を追跡
し、最もデータのつながりが短い方向に短軸を求め、こ
の短軸に垂直で且つ重心を通る平面を設定するようにし
てもよい。このように平面の設定の仕方は必要に応じて
適宜に定めることができる。
【００２８】２次元平面４８，５０，５２の設定ができ
たならば、２次元平面４８，５０，５２のそれぞれにホ
ログラム形成面３４上で視点を変えて見た球体３６、三
角錐体３８および円筒体４０の投影画像としての２次元
画像データを各図形ごとに生成する。尚、ホログラム形
成面３４からの距離が所定距離を越えて遠くなる背景と
して存在する１又は複数の図形については、１つの図形
構造と見做してホログラム形成面３４から見て最も遠い
奥行き方向の距離に２次元平面を設定し、この２次元平
面に背景として見える全ての図形の投影データを２次元
画像データとして生成する。
【００２９】図９は図８における２次元画像の生成原理
を示した説明図である。図９において、まずホログラム
形成面３４をマトリクス分割してホログラム表現の最小
単位となる要素ホログラム１０８を生成する。要素ホロ
グラム１０８のサイズは縦，横共に１ｍｍ以下程度であ
る。尚、図では説明の都合上、大きく示している。続い
てホログラム形成面３４の要素ホログラム１０８の１つ
ずつを視点として球体３６、三角錐体３８および円筒体
４０を見たときの２次元画素情報を２次元平面４８，５
０，５２上に投影した２次元画像データとして生成す
る。例えば、１番手前の２次元平面４８の球体３６にあ
っては、ホログラム形成面３４の中央の要素ホログラム
１０８に視点を置いて見たときの球体３６を表現する３
次元画素データを２次元平面４８上の２次元画素データ
に変換する。
【００３０】このような３次元データに基づき、複数の
異なる方向から対象物を見た２次元画像を図形ごとに生
成する方法は、従来のコンピュータ・グラフィックスに
おける３次元表示技術を使用して実現できる。この場
合、見る方向によって見える側面が変わるように隠れ線
や隠れ面の処理も含まれる。例えば、図１０（ａ）に示
すように、対象物６８の前に対象物７０が存在する場合
には、図１０（ｂ）に示すように対象物６８の面の一部
は対象物７０により現われないように隠れ面処理を行
う。
【００３１】また、図１１に示すように、逆に対象物６
８の後ろに対象物７０が存在する場合には、図１１
（ｂ）に示すように対象物７０が対象物６８の面に現わ
れないように隠れ面処理を行う。また、図形ごとに２次
元画像を生成する際の投影については、図９に示すよう
に球体３６、三角錐体３８および円筒体４０が異なる距
離に表示されても、観察時に３つの画像が連続するよう
に、視点を置く要素ホログラム１０８を原点として放射
状となる投影により２次元画像データを生成する。
【００３２】要素ホログラム１０８の縦横サイズが１ｍ
ｍ以下と小さければ、要素ホログラム１０８単位に視点
を移して２次元画像データを生成しても、奥行き方向の
異なる距離に表示した２次元画像を重ね合わせても連続
性は途切れることがない。また、ホログラム形成面３４
に分割形成した要素ホログラム１０８の各位置に視点を
置いて見た２次元画像データを生成する際の隣接する要
素ホログラム１０８間の位置変化は、対象物を視る方向
の変化においては０．３〜１度程度でよい。
【００３３】このため、ホログラム形成面３４を一定間
隔の複数の要素ホログラム１０８の領域に分けて視点を
移動する代わりに、ホログラム形成面３４の中心を起点
に水平方向及び垂直方向に、視る方向で０．３〜１度の
範囲の一定角度ずつ変化させた視点位置を設定して各視
点位置毎に各ゾーン毎の２次元画像データを計算するよ
うにしてもよい。 ４．位相分布の計算 まずホログラムの原理を説明すると、ホログラムは１つ
のレーザ光を２つに分割し、一方のレーザ光を物体に照
射して物体より散乱されるレーザ光（物体光）ともう一
方のレーザ光（参照光）の２光束干渉により得られる。
ここで、参照光の波面をＲ・ｅｘｐ（ｊφr ）とし、物
体光の駅面をＯ・ｅｘｐ（ｊφo ）とすると、ホログラ
ムの露光強度ＩH は
【００３４】
【数１】
【００３５】となる。ホログラムを現像する場合には、
（１）式の露光強度ＩH に比例した振幅及び位相の変化
がホログラムに起きる。電気的にホログラムを作成する
ためには、光の振幅や位相を変化することのできる液晶
デバイス等の空間光変調素子を使用すればよい。このよ
うにして作成されたホログラムに参照光と同じ波面を入
射することでホログラムを再生することができる。
（１）式の露光強度ＩH の内、物体光の再生に寄与する
のは右辺第３項のみであるので、この右辺第３項につい
て考えると、ホログラムからの透過光Ｔは
【００３６】
【数２】
【００３７】となる。ここで、（２）式の右辺第１項は
物体からの波面が再生されたことを示し、右辺第２項は
物体光の共役波を示している。以上の原理説明から、ホ
ログラムの位相分布の計算は（１）式の右辺第３項のみ
を計算すればよいことになる。図１２はフレネルタイプ
のホログラムの作成原理を示したもので、今、参照光を
平面波と考えると、平面波は場所による強度変化がない
ので光強度Ｒを無視することができ、また位相φr ＝０
として扱える。
【００３８】物体１１０の座標（Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉ）を
もつあるサンプリングポイント１１１の輝度（散乱度）
をＩｉとしたとき、ホログラム形成面３４上のある点
（要素ホログラム）１０８の露光強度ＩH は
【００３９】
【数３】
【００４０】となる。図１２はフレネルタイプのホログ
ラムを例にとって位相分布計算の原理を示したもので、
物体１１０から到達した光はホログラム全体に到達する
ので、（３）（４）式の計算をホログラム形成面３４の
領域全体に亘って行う必要がある。これに対し図１３に
示すイメージタイプのホログラムの場合、物体１１０を
結像レンズ１１２によりホログラム形成面３４の位置に
実像１１４として結像しているため、図１４に示すよう
に像１１４の例えばサンプリング点１１８を見ると、仮
想開口１１６により決まるホログラム形成面３４の領域
１２０の間しか光が到達せず、（３）（４）式の計算を
行う領域が限定され、その分計算が簡単になる。
【００４１】本発明にあっては、（３）（４）式の計算
を例えば図９に示すようにホログラム形成面の中央の要
素ホログラム１０８については３つの物体ごとに分けた
球体３６、三角錐体３８および円筒体４０から得た各２
次元画像データの各２次元画素をサンプリング点として
計算して、各物体ごとにホログラム上の露光強度（Ｉ H
ｉ）1 ，（ＩH ｉ）2 ，（ＩH ｉ）3 を求め、各物体ご
とに求めたホログラム上の露光強度の総和として１つの
要素ホログラム１０８の位相分布を算出する。
【００４２】本発明にあっては、（３）（４）式の計算
を例えば図１１に示すように、ホログラム形成面の中央
の要素ホログラム１０８については、球体３６、三角錐
体３８および円筒体４０から得た各２次元画像データの
各２次元画素をサンプリング点として計算して、各ゾー
ン毎にホログラム上の露光強度（ＩH ｉ）1 ，（Ｉ
Hｉ）2 ，（ＩH ｉ）3 を求め、各ゾーン毎に求めたホ
ログラム上の露光強度の総和として１つの要素ホログラ
ム１０８の位相分布を算出する。
【００４３】これを物体ごとの番号１〜ｎについて一般
式で表わすと
【００４４】
【数４】
【００４５】となる。 ５．表示する立体像の大きさ調整 本発明により表示する立体像の大きさは次のようにして
変えることができる。
【００４６】図１５は所定距離を離して配置したホログ
ラム形成面３４と２次元画像表示面１１８を示したもの
で、２次元画像表示面１１８には像１２０が表示されて
いる。尚、像１２０は説明を簡単にするため上向きの矢
印として示している。ホログラム形成面３４には２次元
画像表示面１１８に設定した原点Ｏを通るＺ軸方向の中
心線１２２の交点をＰo 点としており、Ｐo 点は１つの
要素ホログラムを構成している。このＰo 点の上側には
他の要素ホログラムでなるＰi 点が存在している。Ｐo
点の位相分布は前記（３）式，（４）式に基づき、像１
２０の全サンプリング点から求められる。同様に、Ｐi
点についても像１２０の全サンプリング点から求められ
る。尚、Ｐo 、Ｐi 点での像１２０の見え方は、視差分
だけ異なる。
【００４７】ここで、ホログラム形成面３４上の異なる
Ｐo 点とＰi 点のそれぞれで２次元画像表示面１１８の
２次元画像を取り込むと、Ｐi 点では角度θi 分だけ中
央から外れた位置に原点Ｏが位置する。像１２０を拡大
したい場合には、原点Ｏを中心に２次元画像表示面１１
８上で拡大し、拡大結果に基づいてＰo 及びＰi 点の位
相計算を行えばよい。
【００４８】図１６は図１５の像１２０を２倍に拡大し
た像１２０−１とした様子を示す。この場合にも、Ｐo
点及びＰi 点から原点Ｏを見込む角度はθi と変化して
おらず、Ｐo 点で見た像とＰi 点で見た像の視差の連続
性に矛盾は生じない。尚、像１２０の原点Ｏとしては、
ホログラム形成面３４で視点位置を変えても常に同一位
置に見ることのできる物体上のシャープなエッジ部分に
とることが望ましい。 ６．表示する立体像の距離の調整 表示する立体像の距離は次の方法で変えることができ
る。図１７はホログラム形成面３４に対し像１２０を表
示する画像表示面の距離を変えたときの関係を示す。
【００４９】まず、ホログラム形成面３４から２次元方
向に距離Ｌにある画像表示面１１８−１の像１２０をホ
ログラム形成面３４上の異なるＰo 点とＰi 点で取り込
んだ場合、Ｐi 点では角度θi 分だけ中央から外れた位
置に像１２０の原点Ｏが位置する。ここで、２次元画像
表示面１１８−１をΔＬだけ遠くに移動させる場合に
は、角度θi を維持するように位相分布の計算点をＰi
からＰi´ に変える。
【００５０】このときの位相分布計算の計算点のシフト
量Δｄは、 Δｄ＝（ΔＬ／Ｌ）ｄ となる。図１８は中央の基準位置に対し、右側に画像表
示面を遠方に移動した場合、また左側に近くに移動した
場合の位相分布計算点（要素ホログラム）Ｐo の周囲に
存在する４つの計算点Ｐ1 〜Ｐ4 の変化を示す。即ち、
近くに移動した場合には周囲の計算点Ｐ1 〜Ｐ4 は近く
に集まり、遠くへ移動した場合には周囲の計算点Ｐ1 〜
Ｐ4 は放射状に広がるようになる。
【００５１】尚、表示面を遠くに移動した場合、計算点
の間隔が広くなることから、隣接する計算点の間の位置
で見た２次元２次元画像を画像補間によって求め、補間
計算点における位相分布を補間画像から計算し、表示距
離を遠くに移動した場合の再生立体像の連続性を確保す
ればよい。 ７．位相分布の表示と光学的波面変化による立体像の表
示 図１９は計算により求めた位相分布を表現して参照光の
照射により立体像を表示するホログラム表示装置の外観
を示した説明図である。
【００５２】図１９において、装置本体１２８の前面に
は電気的にホログラムを生成する空間光変調装置１３０
が設けられており、空間光変調装置１３０を透過する０
次光を遮光するためのフード１３２を設けている。図２
０は図１９の内部構造を示したもので、点光源として機
能するレーザ光源１３４、コリメートミラー１３６、更
にコントローラ１３８を内蔵している。コントローラ１
３８は計算により求めた位相分布を空間光変調装置１３
０に付与しており、この状態でレーザ光源１３４から点
光源として照射された球面波を反射型のコリメートミラ
ー１３６で平行光に変換して空間光変調装置１３０に照
射し、立体像１３５を再生する。
【００５３】この場合、一部の平行光が０次光としてそ
のまま空間光変調装置１３０を透過することから、フー
ド１３２により遮光している。ここで、レーザ光源１３
４としては、任意のレーザ光源を使用することができる
が、小型の半導体レーザを用いることが望ましい。半導
体レーザにあっては、波長幅が数ｎｍ以下の発光スペク
トルを有し、鮮明な立体像を再生することができる。
【００５４】使用波長は可視光域であれば任意の波長を
利用できるが、ホログラムの位相分布を計算する段階で
再生に用いる光源の波長を考慮する必要がある。具体的
には、波長が６００ｎｍ台の赤色、５００ｎｍ台の緑
色、あるいは４００ｍｎ台の青色の光を発する半導体レ
ーザを使用することができる。また、図１２に示したよ
うな物体１１０がホログラム形成面３４から離れている
フレネル型のホログラムにあっては、距離が大きくなる
程、再生光の波長幅による色分散の影響を受け易いこと
から、波長帯域が狭い半導体レーザを使用することが望
ましい。
【００５５】一方、図１３に示したような物体１１４が
ホログラム形成面３４の近くに生じるイメージ型ホログ
ラムでは、再生光の波長幅による色分散の影響は受けに
くいことから、多少、波長幅が広くても鮮明な再生像を
得ることができる。このため、イメージ型のホログラム
にあっては、波長幅が１０ｎｍ程度と広いハロゲンラン
プ等を使用することもできる。
【００５６】また、図２０にあっては、レーザ光源１３
４から直接、球面波を発射しているが、レーザビームを
対物レンズとピンホールで発生させる構成や、光ファイ
バにレーザ光を通して出射時に発散させる構成としても
よい。図２１は本発明で用いる空間光変調装置１３０の
一実施例を示した説明図である。
【００５７】図２１において、空間光変調装置１３０は
この実施例にあっては液晶ディスプレイを使用してい
る。即ち、入射面側のガラス基板１４０に続いて一様な
透明電極１４４を設け、出射側のガラス基板１４２に続
いては１つの表示セグメントを構成する分岐された透明
電極１４６−１〜１４６−ｎを形成している。透明電極
１４４，１４６−１〜１４６−ｎに続いては絶縁層１４
８，１５０を介して配向膜１５２，１５４が設けられ、
配向膜１５２，１５４の間に液晶１６０を設けている。
【００５８】この図２１の液晶ディスプレイは、計算さ
れた位相情報に対応した電圧が各分割電極１４６−１〜
１４６−ｎで決まる液晶セル毎に加わるように駆動され
る。液晶セルは印加された電圧に応じて再生光１６２が
透過する方向に対する屈折率を変化させる。図２２は液
晶ディスプレイの３画素分を例にとって位相変調の様子
を示す。異なる位相状態、即ち屈折率に駆動された画素
１１６−１，１１６−２，１１６−３に左側より位相の
揃った例えば平面波でなる再生光１６２−１〜１６２−
３が入射すると、液晶内部の光学的距離が画素１６６−
１〜１６６−３によって異なるため、出射時の光１６４
−１〜１６４−３に位相ずれを生ずる。
【００５９】理想的には、０から２π、即ち光学的距離
で波長分の長さの範囲の間の任意の位相を表現できるこ
とが望まれる。しかしながら、離散的に多値レベルで位
相を表現しても、実用的な範囲に近似的に位相分布は表
現できる。ここで、液晶の厚さｄは印加電圧によって変
えることのできる最大屈折率の変化Δｎとの積Δｎ×ｄ
が、再生光の波長λに等しくなる条件を満足するように
決定されている。勿論、位相分布を正確に表現し、鮮明
な再生立体像を得るためには、液晶セルを波長のオーダ
ーまで小さくして解像度の高い液晶ディスプレイを使用
することが必要である。
【００６０】図２３は本発明の立体像表示装置の他の実
施例を示した説明図であり、この実施例にあっては反射
型の空間光変調装置を用いたことを特徴とする。図２３
において、装置本体１２８内には反射型の空間光変調装
置１３０が設けられており、コントローラ１３８により
計算された位相分布のホログラムを電子的に表現してい
る。レーザ光源１３４からの再生光はミラー１４０で反
射され、更にハーフミラー１４２で反射されて反射型の
空間光変調装置１３０に入射する。反射型の空間光変調
装置１３０からの変調光はハーフミラー１４２を透過
し、立体像を表示する。
【００６１】反射型の光変調素子１３０は図２４に示す
ように透過型液晶ディスプレイ１４４の一方から再生光
を入射し、反対側の反射面１４６により反射し、再度透
過型液晶ディスプレイ１４４内を伝わって出射する。こ
のように、二度、透過型液晶ディスプレイ１４４内を通
過することから、図２１に示した透過型液晶ディスプレ
イに比べ、位相変化を得るための液晶の厚さを半分とす
ることができる。但し、偏光が保存されるホモジニアス
配向の液晶を用いる。
【００６２】図２５は本発明の立体像表示装置の他の実
施例を示した説明図であり、この実施例にあっては計算
された位相分布の情報を光学的に書き込んで再生するよ
うにしたことを特徴とする。図２５において、装置本体
１２８内には光走査部１４５からレーザ光によって光学
的に位相分布情報を書込み可能な空間光変調装置１４８
が設けられている。空間光変調装置１４８に対し、光走
査部１４５からレーザ光により位相分布情報を書き込む
と、コントローラ１３８は空間光変調装置１４８を図２
４に示した反射型の液晶ディスプレイと同じ状態に制御
し、レーザ光源１３４からのレーザ光をミラー１４０及
びハーフミラー１４２で反射して再生光として入射し、
ハーフミラー１４２を介して立体画像を表示している。
【００６３】図２６は図２５で用いる光学的に書込可能
な空間光変調装置の構造説明図である。図２６におい
て、書込み光１７０の入射側のガラス基板１５０に続い
て透明電極１５４，光導電部１５６及び遮光層１５８が
設けられる。遮光層１５８に続いては誘電体ミラー１６
０が設けられる。再生光１７２が入射する左側にはガラ
ス基板１５２が設けられ、続いて透明電極１５４が設け
られる。透明電極１５４と誘電体ミラー１６０の間には
絶縁層１６４，１６２を介して液晶１６５が配置されて
いる。
【００６４】図２６の空間光変調装置１４８の動作は、
まず書込み光１７０を光導電部１５６で受けると、光の
強度が大きいほど光導電部の抵抗値が低下する。光導電
部１５６の抵抗値が変化すると、駆動電圧は一定である
が光導電部１５６の抵抗値が変化することで、誘電体ミ
ラー１６０を介して液晶１６５の両端に加わる電圧が抵
抗値分だけ変化する。
【００６５】このように液晶１６５に加わる電圧が変化
すると屈折率が変化し、入射した再生光１７２は誘電体
ミラー１６０で反射されて戻ってくる際に、位相変調を
受けた変調光１７４となる。図２７は本発明の立体表示
装置の他の実施例を示す。図２７の実施例にあっては、
再生光１８０を計算された位相分布を表現した透過型液
晶ディスプレイ等を用いた空間光変調装置１３０に入射
して変調した後、投射光学系１７６により拡大されてホ
ログラムスクリーン１７８に投射され、視野角θの視野
範囲１８２において立体像を見られるようにしている。
【００６６】図２８は本発明の立体表示装置の他の実施
例を示したもので、０次光を防ぐフードを不要にしたこ
とを特徴とする。即ち、図２８の実施例にあっては、本
体１２８に０次光の出射を抑制する屈折体１８５を一体
化した空間光変調装置１８４を設けており、図２９に示
すようにレーザ光源１３４からの球面波を屈折体１８５
内に導き、コリメートミラー１２８で反射させ、屈折体
１８５と一体化した空間光変調装置１８４に臨界角以上
の入射角で照射し、これによって０次光を全反射し、外
部に出射しないようにしている。このため、０次光を防
ぐためのフードは不要である。 ８．カラー立体表示装置 本発明でカラー立体像を表示する場合には、図２に示し
たステップＳ１の３次元情報の生成、ステップＳ２の図
形構造ごとの２次元画像の生成、及びステップＳ３の位
相分布の計算を、例えばＲＧＢの各成分毎に行えばよ
い。
【００６７】図３０は２系統の立体表示装置を用いてマ
ルチカラー表示を行うカラー立体表示装置の実施例構成
図である。図３０において、空間光変調装置２００には
コントローラ２２６で例えばＲ成分について計算された
位相分布に従った駆動が行われ、また空間光変調装置２
０２はＧ成分について計算した位相分布に従った駆動が
行われる。空間光変調装置２００，２０２に対してはレ
ーザ光源２０６，２０８、シャッター２１２，２１４、
及びコリメートレンズ２１６，２１８により再生光が照
射され、Ｒ成分立体像２２８とＧ成分立体像２３０を表
示する。
【００６８】Ｇ成分立体像２３０にハーフミラー２２０
で反射されて観察者の眼２２４に見え、一方、Ｒ成分立
体像２２８はハーフミラー２２０を透過して眼２２４に
入る。従って、観察者はＲ成分立体像２２８にＧ成分立
体像２３０が重なった合成カラー立体像を見ることがで
きる。図３１は本発明のカラー立体表示装置の他の実施
例を示したもので、ＲＧＢ成分毎に位相分布を計算して
合成カラー表示するようにしたことを特徴とする。即
ち、図３１の実施例は図３０の実施例に加えてＢ成分の
表示系統としてレーザ光源２１０、シャッター２１５，
コリメートレンズ２１９を設け、Ｂ成分について計算さ
れた位相分布に従って駆動される空間光変調装置２０４
を設けている。更に、空間光変調装置２０４に対応して
ハーフミラー２２２が追加されている。
【００６９】この図３１の実施例にあっても、矢印で示
すＲ，Ｇ，Ｂの各成分のカラー合成の立体像を観察者の
眼２２４で見ることができる。図３２は図３１のコント
ローラ２２６によるシャッター２１２，２１４，２１５
の開閉駆動によるＲＧＢ成分の時分割表示のための駆動
信号ＥR ，ＥG ，ＥBを示しており、周期Ｔ＝１／３０
秒で繰り返すと共に、各信号は（Ｔ／３）のタイミング
遅れをもつように駆動する。
【００７０】尚、図３０のＲＧの２成分の場合には、２
つの信号ＥR ，ＥG のタイミングずれを（Ｔ／２）とす
ればよい。図３３は図３０及び図３１における他の駆動
方法を示したタイミングチャートであり、この実施例に
あっては周期Ｔ＝１／３０秒で一斉にシャッターを開い
て、２つまたは３つのカラー成分の立体像を異なる位置
に同時表示してカラー合成するようにしたことを特徴と
する。 ９．露光によるホログラムの作成方法 図３４は本発明によるホログラムをホログラム乾板等に
露光して作成するホログラム作成方法を示したフローチ
ャートである。このホログラム作成方法において、ステ
ップＳ１の３次元情報の生成、ステップＳ２の物体ごと
の２次元画像の生成については、図２に示したホログラ
ムの立体表示方法と基本的に同じであり、位相分布を計
算しない点が異なる。
【００７１】ステップＳ２の２次元画像の生成にあって
は、位相分布を計算する代わりにホログラム形成面の複
数の要素ホログラム領域から各物体を見た２次元データ
をそのまま使用してステップＳ３の露光を行う。ステッ
プＳ３の露光にあっては、ホログラム生成位置毎に液晶
ディスプレイ等に対応する２次元画像を表示し、照明光
を当てて生成される２次元画像光と参照光の２光束干渉
により各ゾーン毎の多重露光を行う。
【００７２】このようにして記録媒体としてのホログラ
ム乾板への露光が済んだならばステップＳ４で現像処理
を行い、作成したホログラムを立体像表示装置に設けて
参照光の照射により、露光したホログラムの位相分布に
従った光学的波面変換を行って立体像を表示する。図３
５は図３４のステップＳ３に示した露光過程の詳細を示
したフローチャートである。この露光過程には例えば図
３６に示すような露光装置を使用する。
【００７３】図３６の装置には、結像レンズ２３８、液
晶ディスプレイ２３２とホログラム乾板２３４が設けら
れている。液晶ディスプレイ２３２は支持アーム２４２
上に設けた回転ステージ２６０に支持され、基台２３０
上のＺステージ２４６及びＸステージ２４８によりＺ方
向及びＸ方向に移動できるようにしている。また回転ス
テージ２６０によＸ軸回りおよびＺ軸回りに回動でき
る。これによって液晶ディスプレイ２３２の表示面を任
意の３次元位置に制御できるようにしている。尚、回転
ステージ２６０の代わりに３軸自由度をもったジンバル
機構を使用してもよい。
【００７４】また、ホログラム乾板２３４はアーム２５
０に支持され、基台２３０上でＸステージ２５２及びＹ
ステージ２５４によりＸ方向及びＹ方向に移動できるよ
うにしている。結像レンズ２３８は照明光を液晶ディス
プレイ２３２を透してホログラム乾板２３４上の微小な
要素ホログラム領域２３６上に集束する。図３５のフロ
ーチャートによる露光処理を図３６の装置構成について
説明すると次のようになる。
【００７５】まずステップＳ１でホログラム露光領域の
設定を行う。即ち、ホログラム乾板２３４をマトリクス
状の微小領域に区切って要素ホログラム領域２３６を設
定する。続いて、最初に処理する図形に設定した２次元
平面の奥行き方向の位置となるようにホログラム乾板２
３４に対し液晶ディスプレイ２３２の距離を設定する。
また回転ステージ２６０により液晶ディスプレイ２３２
の表示面を最初に処理する図形に設定した２次元平面と
同じ向きに設定する。
【００７６】続いて、最初に露光するホログラム乾板２
３４上の特定の要素ホログラム領域を結像レンズ２３８
の光軸２４０に合わせ、液晶ディスプレイ２３２にセッ
トした要素ホログラム領域に対応する２次元画像を表示
し、液晶ディスプレイ２３２に集束光２５７を照射して
表示している２次元画像を集束させると同時に、照明光
２５６と可干渉（コヒーレント）な参照光２５８をビー
ムエキスパンダ２５５を用いて照射し、ステップＳ４で
干渉露光を行う。
【００７７】続いてステップＳ５で２次元画像の干渉露
光が終了したか否かチェックし、２次元画像の数だけ干
渉露光を繰り返す。例えば、３つの２次画像の場合に
は、図３７（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すようにホログラム
乾板２３４に対する液晶ディスプレイ２３２の距離を３
つの２次元平面の状態に変えながら、各平面に対応する
画像を表示して、３回に亘る干渉露光を重ねて行う。
【００７８】ステップＳ５で全てのゾーンの干渉露光が
済むとステップＳ６に進み、全ての露光領域の処理が終
了するまでステップＳ１からの処理を繰り返す。
【００７９】
【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、２次元方向に分割された２次元画像に基づく位相分
布を表現したホログラムとすることで、従来のホログラ
フィック・ステレオグラムに比べて、より自然な立体表
示を実現することができる。また、ＣＡＤシステムによ
る仮想物体から電子的にホログラムを生成して立体表示
ができるため、立体像を短時間に書替え表示できる。更
に、立体表示のカラー化も容易に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理説明図
【図２】本発明による立体表示方法の基本的な処理過程
を示したフローチャート
【図３】本発明の基本的な装置構成を示したブロック図
【図４】ＣＡＤシステムにおける３次元構造データの表
現形式の説明図
【図５】ＣＡＤシステムにおける３次元構造データの他
の表現形式の説明図
【図６】図２の画像生成過程の詳細を示したフローチャ
ート
【図７】本発明でホログラム表示しようとする３物体の
説明図
【図８】図７の図形を対象に本発明による図形毎に分割
した２次元平面の設定を示した説明図
【図９】図８に設定した２次元平面に対する投影２次元
データの生成を示した説明図
【図１０】投影２次元データを生成する際の２つの対象
物の位置と投影データとの関係を示した説明図
【図１１】図９の対象物を入れ代えた場合の投影データ
の説明図
【図１２】フレネルタイプのホログラムを生成する位相
分布計算の原理を示した説明図
【図１３】イメージタイプのホログラムの生成原理を示
した説明図
【図１４】イメージタイプのホログラム生成における位
相分布の計算範囲を示した説明図
【図１５】立体像を拡大表示する位相分布の計算を行う
ための２次元画像表示面とホログラム形成面との光学的
な関係を示した説明図
【図１６】図１５に対し像を２倍に拡大した状態の説明
図
【図１７】立体像の表示位置を移動するための２次元画
像表示面とホログラム形成面との光学的な関係を示した
説明図
【図１８】像表示位置の移動に伴うホログラム形成面に
おける位相分布計算点の変化を示した説明図
【図１９】本発明の立体表示装置の実施例を示した説明
図
【図２０】図１９の内部構造を示した説明図
【図２１】本発明で空間光変調装置として用いる液晶デ
ィスプレイの構造説明図
【図２２】図２１の３つの液晶セルを取出して再生光に
対する位相変調を示した説明図
【図２３】反射型空間光変調装置を用いた本発明の他の
立体表示装置の説明図
【図２４】図２３で用いる反射型空間光変調装置の説明
図
【図２５】光書込型の空間光変調装置を用いた本発明の
立体表示装置の説明図
【図２６】図２５で用いる光書込型の空間光変調装置の
構造説明図
【図２７】拡大スクリーンを用いた本発明の立体表示装
置の説明図
【図２８】０次光の透過を防ぐ屈折体と一体化した空間
光変調装置を用いた本発明の立体表示装置の説明図
【図２９】図２８の装置の内部構造の説明図
【図３０】Ｒ，Ｇの２成分を用いてカラー立体表示を行
う本発明の立体表示装置の説明図
【図３１】Ｒ，Ｇ，Ｂの３成分を用いてカラー立体表示
を行う本発明の立体表示装置の説明図
【図３２】図３１でカラー成分を時分割で合成表示する
ためのタイミングチャート
【図３３】図３１でカラー成分を同一時刻に位置分割し
て合成表示するためのタイミングチャート
【図３４】本発明におけるホログラム作成方法の基本的
な処理過程を示したフローチャート
【図３５】図３４における露光過程の詳細を示したフロ
ーチャート
【図３６】図３５の露光過程に使用する露光装置の構成
を示した説明図
【図３７】ホログラム乾板上の１つの要素ホログラム領
域に対する複数ゾーンの２次元画像の多重露光を示した
説明図
【符号の説明】
１０：３次元情報生成部 １２：ＣＡＤシステム １４：２次元画像生成部 １５：位相分布計算部 １６：計算機 １８：位相分布表示部 ２０：光学的波面変換部 ２２：ホログラム表示装置 ２４：ホログラム露光装置 26,36,38,40,68,70,90,92,94,96,98：対象物 ２８：構成面 ３０−１〜３０−３：基本図形 ３４：ホログラム形成面 42,44,46,80,82,84 ：ゾーン 48,50,52,72,74,76,100,102,104,106 ：２次元平面（投
影平面） ５４，７８：合成画面 ７０−１〜７０−３：円筒片 ８６：背景ゾーン １０８：要素ホログラム １１０：物体 １１１：サンプリング点 １１２：結像レンズ １１４：実像 １１８，１１８−１，１１８−２：２次元画像表示面 １２０：像 １２８：装置本体 １３０：空間光変調装置 １３２：フード １３４，２０６，２０８，２１０：レーザ光源 １３５：ホログラム像 １３６：コリメートミラー １３８，２２６：コントローラ １４０，１４２，１５０，１５２：ガラス基板 １４４，１４６−１〜１４６−ｎ，１５４，１５５：透
明電極 １４８，１５０，１５６：絶縁層 １５２，１５４，１６４，１６６：配向膜 １６０，１６５：液晶 １６２，１６２−１〜１６２−３，１７２，１８０：再
生光 １６４，１６４−１〜１６４−３，１７４：変調光（変
調された光） １４０：ミラー １４２，２２０，２２２：ハーフミラー １４５：光走査部 １４６：反射体 １４８：光書込型空間光変調装置 １５６：光導電部 １５８：遮光層 １６０：誘電体ミラー １６６：スペーサー １７６：投射光学系 １７８：ホログラムスクリーン １８２：視認範囲 １８４：屈折体一体型空間光変調装置 １８５：屈折体 １８６：ホログラム像 ２００，２０２，２０４：空間光変調装置（カラー成分
用） ２１２，２１４，２１５：シャッター ２１６，２１８，２１９：コリメートレンズ ２３０：基台 ２３２：液晶ディスプレイ ２３４：ホログラム乾板 ２３６：要素ホログラム領域 ２３８：結像レンズ ２４０：レンズ光軸 ２４２，２５０：支持アーム ２４４，２５２：Ｘステージ ２４６：Ｚステージ ２５５：ビームエキスパンダ ２５６：照明光 ２５７：集束光 ２５８：参照光 ２６０：回転ステージ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 宣子 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 中島 雅人 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G03H 1/00 - 5/00

Claims (21)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】表示しようとする物体又は物体群の３次元
    情報を生成する３次元情報生成過程と、ホログラム形成面で細分化されホログラム表現の最小単
    位である各要素ホログラムを原点として放射状に各物体
    を見たとき該物体の重心を通り物体表面との平均距離が
    最小となるように設定した２次元平面上に前記３次元情
    報を投影することによって各物体毎の２次元情報を得る
    処理を前記要素ホログラムを変えながら複数の２次元画
    像を生成する 画像生成過程と、 該画像生成過程で生成された複数の２次元画像からホロ
    グラム形成面における位相分布を計算する位相分布計算
    過程と、 該位相分布計算過程で求めた位相分布をホログラム形成
    面に表現するホログラム表現過程と、 該ホログラム表現過程で表現された位相分布に対し参照
    光を照射して光学的波面に変換することにより立体像を
    表示する波面変換過程と、 を備えたことを特徴とするホログラムの立体表示方法。
  2. 【請求項２】請求項１記載のホログラムの立体表示方法
    に於いて、前記画像生成過程は、表現しようとする３次
    元情報を複数の物体に分割し、該物体ごとに３次元の図
    形データを生成することを特徴とするホログラムの立体
    表示方法。
  3. 【請求項３】請求項２記載のホログラムの立体表示方法
    に於いて、前記画像生成過程は、ホログラム形成面から
    所定距離を越えて存在する物体又は物体群については、
    １つの物体構造に含めることを特徴とするホログラムの
    立体表示方法。
  4. 【請求項４】請求項１記載のホログラムの立体表示方法
    に於いて、前記位相分布計算過程は、 前記物体ごとの２次元画像を構成する２次元画素の各々
    とホログラム形成面上で細分化されたホログラム表現の
    最小単位である要素ホログラムの各々との相対的な空間
    位置を設定する空間位置設定過程と、 前記要素ホログラムの各々につき、前記２次元画像を構
    成する２次元画素に基づいて位相を計算してホログラム
    形成面での位相分布を求める位相計算過程と、 該位相計算過程で各２次元画像毎に求めた位相分布を、
    同一位置の要素ホログラム毎に加算して合成２次元画像
    のホログラム形成面における位相分布を求める加算過程
    と、 を備えたことを特徴とするホログラムの立体表示方法。
  5. 【請求項５】請求項１記載のホログラムの立体表示方法
    に於いて、前記２次元情報は、奥行き画像を拡大する過
    程を含むことを特徴とするホログラムの立体表示方法。
  6. 【請求項６】請求項１記載のホログラムの立体表示方法
    に於いて、前記２次元情報は、２次元画像を縮小する過
    程を含むことを特徴とするホログラムの立体表示方法。
  7. 【請求項７】請求項１記載のホログラムの立体表示方法
    に於いて、前記３次元情報の投影は、ホログラム表示位
    置を奥行き方向に移動した任意の位置に設定する過程を
    含むことを特徴とするホログラムの立体表示方法。
  8. 【請求項８】請求項１記載のホログラムの立体表示方法
    に於いて、前記ホログラム表現過程は、前記位相分布計
    算過程で計算された位相分布をホログラム形成面に配置
    した表示手段に出力して表示させることを特徴とするホ
    ログラムの立体表示方法。
  9. 【請求項９】請求項１記載のホログラムの立体表示方法
    に於いて、前記波面変換過程は、参照光の位相を前記位
    相分布表現手段により付与された位相分布に従って空間
    的に変調させる光変調手段を備えたことを特徴とするホ
    ログラムの立体表示方法。
  10. 【請求項１０】請求項１記載のホログラムの立体表示方
    法に於いて、前記波面変換過程は、参照光の振幅を前記
    位相分布表現手段により付与された位相分布に従って空
    間的に変調させる光変調手段を備えたことを特徴とする
    ホログラムの立体表示方法。
  11. 【請求項１１】請求項９又は１０記載のいずれかのホロ
    グラムの立体表示方法に於いて、前記光変調手段は参照
    光を透過する光学素子であることを特徴とするホログラ
    ムの立体表示方法。
  12. 【請求項１２】請求項９又は１０記載のホログラムの立
    体表示方法に於いて、前記光変調手段は参照光を反射す
    る光学素子であることを特徴とするホログラムの立体表
    示方法。
  13. 【請求項１３】請求項１乃至１２記載のホログラムの立
    体表示方法に於いて、 前記３次元情報生成過程は、表現しようとする物体又は
    物体群の３次元情報を複数の色成分に分けて生成する過
    程であり、 前記画像生成過程は、色成分ごとに複数の２次元画像を
    生成する過程であり、 前記位相分布計算過程は、色成分ごとに位相分布を計算
    する過程であり、 前記位相分布表現過程は、色成分ごとに位相分布を表現
    する過程であり、 前記波面変換過程は、色成分ごとに位相分布を光学的波
    面に変換する過程であり、これらの過程によりカラー画
    像の立体表示を行うことを特徴とするホログラムの立体
    表示方法。
  14. 【請求項１４】表示しようとする物体又は物体群の３次
    元情報を生成する３次元情報生成過程と、ホログラム形成面で細分化されホログラム表現の最小単
    位である各要素ホログラムを原点として放射状に各物体
    を見たとき該物体の重心を通り物体表面との平均距離が
    最小となるように設定した２次元平面上に前記３次元情
    報を投影することによって各物体毎の２次元情報を得る
    処理を前記要素ホログラムを変えながら複数の２次元画
    像を生成する 画像生成過程と、該画 像生成過程で表現された複数の２次元画像を記録媒
    体にホログラフィック記録する露光過程と、 を備えたことを特徴とするホログラムの作成方法。
  15. 【請求項１５】請求項１４記載のホログラムの作成方法
    に於いて、前記画像生成過程は、表現しようとする３次
    元情報を複数の物体に分割し、該物体ごとに３次元の図
    形データを生成することを特徴とするホログラムの作成
    方法。
  16. 【請求項１６】請求項１４記載のホログラムの作成方法
    に於いて、前記投影過程は、奥行き像を拡大する過程を
    含むことを特徴とするホログラムの作成方向。
  17. 【請求項１７】請求項１４記載のホログラムの作成方法
    に於いて、前記投影過程は、奥行き像を縮小する過程を
    含むことを特徴とするホログラムの作成方法。
  18. 【請求項１８】請求項１４記載のホログラムの作成方法
    において、前記投影過程は、ホログラムの奥行き方向に
    移動した任意の位置に設定する過程を含むことを特徴と
    するホログラムの作成方法。
  19. 【請求項１９】請求項１４記載のホログラムの作成方法
    に於いて、前記露光過程は、 前記記録媒体と２次元画像を表示する表示手段とを所定
    の位置関係に配置する過程と、 前記表示手段に記録媒体上の要素ホログラム領域に対応
    した投影画像データを表示して対応する要素ホログラム
    領域を露光し、該露光を同じ要素ホログラム領域に対応
    する複数の奥行き方向の投影画像データについて多重露
    光する多重露光過程と、 を備えたことを特徴とするホログラムの作成方法。
  20. 【請求項２０】表示しようとする物体又は物体群の３次
    元情報を生成する３次元情報生成手段と、ホログラム形成面で細分化されホログラム表現の最小単
    位である各要素ホログラムを原点として放射状に各物体
    を見たとき該物体の重心を通り物体表面との平均距離が
    最小となるように設定した２次元平面上に前記３次元情
    報を投影することによって各物体毎の２次元情報を得る
    処理を前記要素ホログラムを変えながら複数の２次元画
    像を生成する 画像生成手段と、 該画像生成過程で生成された複数の２次元画像からホロ
    グラム形成面における位相分布を計算する位相分布計算
    手段と、 該位相分布計算過程で求められた位相分布をホログラム
    形成面に表現するホログラム表現手段と、 該ホログラム表現過程で表現された位相分布に対し参照
    光を照射して光学的波面に変換することにより立体像を
    表示する波面変換手段と、 を備えたことを特徴とするホログラムの作成装置。
  21. 【請求項２１】表示しようとする物体又は物体群の３次
    元情報を生成する３次元情報生成手段と、ホログラム形成面で細分化されホログラム表現の最小単
    位である各要素ホログラムを原点として放射状に各物体
    を見たとき該物体の重心を通り物体表面との平均距離が
    最小となるように設定した２次元平面上に前記３次元情
    報を投影することによって各物体毎の２次元情報を得る
    処理を前記要素ホログラムを変えながら複数の２次元画
    像を生成する 画像生成手段と、 該画像生成過程で表現された複数の２次元画像を記録媒
    体にホログラフィック記録する記録手段と、 該露光手段により得られた記録媒体に参照光を照射して
    光学的波面に変換することにより立体像を表示する波面
    変換手段と、 を備えたことを特徴とするホログラムの立体表示装置。
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