(57)【要約】      （修正有）【課題】事前に計算機合成ホログラムの品質を確認することで、修正に必要となるコストと時間を低減する計算機合成ホログラムの再生シミュレーション方法、その再生シミュレーション方法を用いた計算機合成ホログラム作製方法及びその作製方法を用いて作製された計算機合成ホログラムを提供する。【解決手段】物体光と参照光が形成する干渉波の強度分布を計算機により演算することで得られる強度分布を示す画像データをＦＦＴブロックに分割するステップと、前記画像データをＦＦＴブロック毎に２次元高速フーリエ変換した２次元ＦＦＴ画像の集合体を生成するステップと、前記２次元ＦＦＴ画像の集合体すべての画素に対し、各対象画素の画素値を周辺の参照領域の画素値を基に平均化する平滑化処理を行うステップと、前記平滑化処理を行った前記２次元ＦＦＴ画像の集合体から前記計算機合成ホログラムのシミュレーション画像を得るステップと、を有する。【選択図】図１０
2010169970.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元ＣＧモデルを作成するステップと、
作成した前記３次元ＣＧモデルを所望の計算機合成ホログラムとするためのパラメータを決定するステップと、
計算機合成ホログラムのパラメータを基に記録面上に形成される干渉波の強度分布を計算機により演算するステップと、
を有し、
前記計算機合成ホログラムのパラメータを決定するステップは、
要素ホログラムの縦画素数とＦＦＴブロックのサイズの関係として、ＦＦＴブロックの中に要素ホログラムが整数個入るように要素ホログラムの縦画素数を決定するステップ、
又は、
要素ホログラムの中にＦＦＴブロックが整数個入るように要素ホログラムの縦画素数を決定するステップ、
を含むことを特徴とする計算機合成ホログラムのデータ処理方法。
【請求項２】
前記要素ホログラムの縦画素数とＦＦＴブロックのサイズの関係は、
ＦＦＴブロックの中に複数の要素ホログラムからなる要素ホログラムセットが整数セット入るように要素ホログラムの縦画素数を決定するステップ、
又は、
複数の要素ホログラムそれぞれの要素ホログラムの中にＦＦＴブロックが整数個入るように要素ホログラムの縦画素数を決定するステップ
を含む請求項１に記載の計算機合成ホログラムのデータ処理方法。
【請求項３】
３次元ＣＧモデルからなる仮想物体からの物体光と参照光が所定の記録面上で形成する干渉波の強度分布を計算機により演算することで得られる強度分布を示す画像データを基に作製される計算機合成ホログラムの再生像を、前記画像データを基に計算機によりシミュレーションする計算機合成ホログラムのデータ処理方法を用いた再生シミュレーション方法において、
請求項１又は請求項２に記載された前記計算機合成ホログラムのデータ処理方法を用いて計算機により演算された前記画像データをＦＦＴブロックに分割するステップと、
前記画像データをＦＦＴブロック毎に２次元高速フーリエ変換した２次元ＦＦＴ画像の集合体を生成するステップと、
前記２次元ＦＦＴ画像の集合体すべての画素に対し、対象画素と、前記対象画素の周辺の参照領域を、順に設定し、各対象画素の画素値を周辺の参照領域の画素値を基に平均化する平滑化処理を行うステップと、
前記平滑化処理を行った前記２次元ＦＦＴ画像の集合体から前記計算機合成ホログラムのシミュレーション画像を得るステップと、
を有する
計算機合成ホログラムのデータ処理方法を用いた再生シミュレーション方法。
【請求項４】
計算機合成ホログラムの再生シミュレーション方法を実行するステップと、
前記計算機合成ホログラムの再生シミュレーション画像を確認した後に干渉波の強度分布を示す画像データからホログラムを描画するステップと、
を有する計算機合成ホログラムの作製方法であり、
前記計算機合成ホログラムの再生シミュレーション方法は、請求項３に記載された計算機合成ホログラムの再生シミュレーション方法である
計算機合成ホログラムの再生シミュレーション方法を用いた計算機合成ホログラム作製方法。
【請求項５】
請求項４に記載の計算機合成ホログラムの再生シミュレーション方法を用いた計算機合成ホログラム作製方法により作製された計算機合成ホログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、計算機合成ホログラムのデータ処理方法、そのデータ処理方法を用いた再生シミュレーション方法、その再生シミュレーション方法を用いた計算機合成ホログラム作製方法及びその計算機合成ホログラム作製方法を用いて作製された計算機合成ホログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、偽造防止のためホログラムを金券やクレジットカード等に貼り付け又は一体に形成するものがある。このホログラムとして、計算機を用いた演算により所定の記録面上に干渉縞を記録させて作製する計算機合成ホログラムがある（特許文献１及び特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３７０８３４９号公報
【特許文献２】特許第３８９２６１９号公報
【特許文献３】特開２００２−７２８３７号公報
【特許文献４】特開２００５−２１５５７０号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】「ホログラムの白色光再生シミュレーション」、藤田治良・山口健・吉川浩、映像情報メディア学会誌、Vol.10,PP.1481〜1485（２００７年１０月発行）
【非特許文献２】「３次元画像コンファレンス‘９９−３Ｄ  Ｉｍａｇｅ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ‘９９−」講演論文集ＣＤ−ＲＯＭ（１９９９年６月３０日〜７月１日  工学院大学新宿校舎）、論文「ＥＢ描画によるイメージ型バイナリＣＧＨ（３）−隠面消去・陰影付けによる立体感の向上−」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、これまでに提案されている上記従来の計算機合成ホログラムは、電子線（ＥＢ：Electron Beam）描画装置によるＥＢ描画を行うまで、計算機合成ホログラムの品質を確認することができなかった。
【０００６】
そこで、計算機合成ホログラムの再生シミュレーションを行う技術が非特許文献１に開示されている。
【０００７】
しかしながら、計算機合成ホログラムの再生シミュレーションを行う際、２次元高速フーリエ変換（ＦＦＴ：fast Fourier transform）を行うために分割される干渉縞の画像データの分割画素数であるＦＦＴブロックサイズは、図３９に示すように、縦横画素数がそれぞれ２のべき乗に固定されているのにかかわらず、図６に示すように、Ｘ軸に平行な単位線分に分割された原画像の単位線分間隔に対応して演算される横長の干渉縞パターンである要素ホログラムの縦画素数は、２のべき乗に整合していないので、図４０に示すように、計算機合成ホログラムの再生シミュレーション画像にモアレ縞が現れる場合があった。
【０００８】
本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＥＢ描画前に計算機合成ホログラムの品質を確認することで、計算機合成ホログラムの品質に関わる修正に必要なコストと時間を低減でき、さらに、計算機合成ホログラムの再生シミュレーション画像を正確に表示することができる計算機合成ホログラムのデータ処理方法、そのデータ処理方法を用いた再生シミュレーション方法、その再生シミュレーション方法を用いた計算機合成ホログラム作製方法及びその計算機合成ホログラム作製方法を用いて作製された計算機合成ホログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
［１］本発明の計算機合成ホログラムのデータ処理方法は、３次元ＣＧ（Computer Graphics）モデルを作成するステップと、作成した前記３次元ＣＧモデルを所望の計算機合成ホログラムとするためのパラメータを決定するステップと、計算機合成ホログラムのパラメータを基に記録面上に形成される干渉波の強度分布を計算機により演算するステップと、を有し、前記計算機合成ホログラムのパラメータを決定するステップは、要素ホログラムの縦画素数とＦＦＴブロックのサイズの関係として、ＦＦＴブロックの中に要素ホログラムが整数個入るように要素ホログラムの縦画素数を決定するステップ、又は、要素ホログラムの中にＦＦＴブロックが整数個入るように要素ホログラムの縦画素数を決定するステップ、を含むものである。
【００１０】
［２］また、前記要素ホログラムの縦画素数とＦＦＴブロックのサイズの関係は、ＦＦＴブロックの中に複数の要素ホログラムからなる要素ホログラムセットが整数セット入るように要素ホログラムの縦画素数を決定するステップ、又は、複数の要素ホログラムそれぞれの要素ホログラムの中にＦＦＴブロックが整数個入るように要素ホログラムの縦画素数を決定するステップを含むものである。
【００１１】
［３］さらに、本発明の再生シミュレーション方法は、３次元ＣＧモデルからなる仮想物体からの物体光と参照光が所定の記録面上で形成する干渉波の強度分布を計算機により演算することで得られる強度分布を示す画像データを基に作製される計算機合成ホログラムの再生像を、前記画像データを基に計算機によりシミュレーションするものであり、［１］又は［２］に記載された前記計算機合成ホログラムのデータ処理方法を用いて計算機により演算された前記画像データをＦＦＴブロックに分割するステップと、前記画像データをＦＦＴブロック毎に２次元高速フーリエ変換した２次元ＦＦＴ画像の集合体を生成するステップと、前記２次元ＦＦＴ画像の集合体すべての画素に対し、対象画素と、前記対象画素の周辺の参照領域を、順に設定し、各対象画素の画素値を周辺の参照領域の画素値を基に平均化する平滑化処理を行うステップと、前記平滑化処理を行った前記２次元ＦＦＴ画像の集合体から前記計算機合成ホログラムのシミュレーション画像を得るステップと、を有するものである。
【００１２】
［４］さらに、本発明の計算機合成ホログラム作製方法は、計算機合成ホログラムの再生シミュレーション方法を実行するステップと、前記計算機合成ホログラムの再生シミュレーション画像を確認した後に干渉波の強度分布を示す画像データから計算機合成ホログラムを描画するステップと、を有し、［３］に記載された計算機合成ホログラムの再生シミュレーション方法を用いたものである。
【００１３】
［５］さらに、本発明により作製された計算機合成ホログラムは、［４］に記載の計算機合成ホログラム作製方法を用いたものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ＥＢ描画前に計算機合成ホログラムの品質を確認することで、計算機合成ホログラムの品質に関わる修正に必要なコストと時間を低減することができ、さらに、計算機合成ホログラムの再生シミュレーション画像を正確に表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】一般的なホログラムの作成方法を示す原理図であり、原画像１０を記録面２０上に干渉縞として記録する方法が示されている。
【図２】図１に示す原理に基づいて、記録面上の任意の点Ｑ（ｘ，ｙ）における干渉波の強度を演算する方法を示す図である。
【図３】原画像上の線光源からの物体光を記録面２０に記録する本発明の方法を示す斜視図である。
【図４】点光源から照射される物体光の進行方向を示す図である。
【図５】線光源から照射される物体光の進行方向を示す図である。
【図６】本発明に係る計算機ホログラムの作成方法の一実施形態において、原画像１０上に定義された単位線分と、記録面２０上に定義された単位領域とを示す図である。
【図７】線光源からの物体光と参照光との干渉縞を記録した際の再生光の進行方向を示す側面図である。
【図８】線光源からの物体光と参照光とによって生じる干渉縞パターンの一例を示す平面図である。
【図９】線光源からの物体光と参照光とによって生じる干渉縞パターンが周期パターンとなることを示す原理図である。
【図１０】計算機合成ホログラムのデータ処理方法のフローチャートを示す図である。
【図１１】作成した３次元ＣＧモデルを示す図である。
【図１２】モノクロ計算機合成ホログラムの場合の要素ホログラムの縦画素数とＦＦＴのブロックサイズの関係を示す図である。
【図１３】２画面切替計算機合成ホログラムの場合の要素ホログラムの縦画素数とＦＦＴのブロックサイズの関係を示す図である。
【図１４】画面切替の概略図である。
【図１５】フルカラー計算機合成ホログラムの場合の要素ホログラムの縦画素数とＦＦＴのブロックサイズの関係を示す図である。
【図１６】計算機合成ホログラムの再生シミュレーションのフローチャートを示す図である。
【図１７】ＦＦＴブロックに分割された干渉波の強度分布を示す画像データを示す図である。
【図１８】ＦＦＴブロックの２次元ＦＦＴ画像を示す図である。
【図１９】平滑化処理の概念を示す図である。
【図２０】本実施形態の平滑化処理を行う前後の２次元ＦＦＴ画像の一部画素値を示す図である。
【図２１】本実施形態の平滑化処理を行う前後の２次元ＦＦＴ画像の一部拡大図を示す図である。
【図２２】図１８に示したＦＦＴブロックの２次元ＦＦＴ画像を平滑化した図である。
【図２３】平滑化処理を行わないシミュレーション画像と平滑化処理を行ったシミュレーション画像を示す図である。
【図２４】水平方向に広がりを持つ光源による照明の概念を示す斜視図である。
【図２５】図２３の概念に基づく具体例を示す図である。
【図２６】図２４における本実施形態の平滑化処理の参照領域を示す図である。
【図２７】奥行き方向に広がりを持つ光源による照明の概念を示す斜視図である。
【図２８】図２６の概念に基づく具体例を示す図である。
【図２９】図２７における本実施形態の平滑化処理の参照領域を示す図である。
【図３０】計算機合成ホログラムのデータ処理方法を用いたシミュレーション画像とその一部拡大図を示す図である。
【図３１】計算機合成ホログラムの再生シミュレーション方法を用いたホログラム作製方法のフローチャートを示す図である。
【図３２】干渉波強度分布から二値画像を得る概念を示す図である。
【図３３】記録面状に格子状に配列された領域を示す図である。
【図３４】各領域の５値化された干渉縞強度を示す図である。
【図３５】二値パターンの構成を示す図である。
【図３６】他の二値パターンの構成を示す図である。
【図３７】本実施形態により得られる二値画像を示す図である。
【図３８】作製した計算機合成ホログラムの再生像である。
【図３９】従来の要素ホログラムの縦画素数とＦＦＴのブロックサイズの関係を示す図である。
【図４０】従来のシミュレーション画像とその一部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、計算機合成ホログラムのデータ処理方法、そのデータ処理方法を用いた再生シミュレーション方法、その再生シミュレーション方法を用いた計算機合成ホログラム作製方法の実施形態について説明する。まず、計算機合成ホログラム１を作製する原理について説明する。
【００１７】
図１は、一般的なホログラムの作成方法を示す原理図であり、原画像１０を記録面２０上に干渉縞として記録する方法が示されている。ここでは、説明の便宜上、図示のとおりＸＹＺ三次元座標系を定義し、記録面２０がＸＹ平面上に置かれているものとする。光学的な手法を採る場合、記録対象となる物体が原画像１０として用意されることになる。この原画像１０上の任意の点Ｐから発せられた物体光Ｏは、記録面２０の全面に向けて進行する。一方、記録面２０には、参照光Ｒが照射されており、物体光Ｏと参照光Ｒとの干渉縞が記録面２０上に記録されることになる。
【００１８】
記録面２０の位置に計算機ホログラムを作成するには、原画像１０、記録面２０、参照光Ｒを、コンピュータ上にデータとしてそれぞれ定義し、記録面２０上の各位置における干渉波強度を演算すればよい。具体的には、たとえば図２に示すように、原画像１０をＮ個の点光源Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，…，Ｐｉ，…，ＰＮの集合として取り扱い、各点光源からの物体光Ｏ１，Ｏ２，Ｏ３，…，Ｏｉ，…，ＯＮが、それぞれ演算点Ｑ（ｘ，ｙ）へと進行するとともに、参照光Ｒが演算点Ｑ（ｘ，ｙ）に向けて照射されたものとし、これらＮ本の物体光Ｏ１〜ＯＮと参照光Ｒとの干渉によって生じる干渉波の演算点Ｑ（ｘ，ｙ）の位置における振幅強度を求める演算を行えばよい。物体光および参照光は、通常、単色光として演算が行われる。記録面２０上には、必要な解像度に応じた多数の演算点を定義するようにし、これら各演算点のそれぞれについて、振幅強度を求める演算を行えば、記録面２０上には干渉波の強度分布が得られることになる。
【００１９】
本実施形態では、原画像１０上に多数の線光源を定義することになる。たとえば、図３に示すように、基準点Ｐｍｉ上に線光源Ｌｍｉを定義し、この線光源Ｌｍｉからの物体光と参照光Ｒφとの干渉縞を記録面２０上に記録する場合を考えてみる。ここで、線光源Ｌｍｉは、記録面２０に対して平行で、長さｈの線分から構成されているものとする。より具体的には、図３に示す例では、Ｙ軸に平行になるように線光源Ｌｍｉを定義してあり、この線光源Ｌｍｉの中心が基準点Ｐｍｉの位置にくるようにしてある。ここでは、単位線分Ａｍ，ＢｍがＸ軸に平行になり、記録面２０がＸＹ平面上にくるようにＸＹＺ三次元座標系を定義してあるため、線光源ＬｍｉはＹ軸に平行になる。線光源Ｌｍｉは、一様な強度をもった線状の光放射要素であり、その強度値は、たとえば、原画像１０上の基準点Ｐｍｉが有する画素値に基づいて決定すればよい。一般に、線光源からの光は、波面が円筒状となるように広がってゆく光であり、基準点Ｐｍｉ上の線光源Ｌｍｉから進む物体光をＸＺ平面上に投影すると、図４に一点鎖線で示すような投影像が得られることになるが、これをＹＺ平面上に投影すると、図５に一点鎖線で示すような投影像が得られることになる。
【００２０】
別言すれば、図３に示す系を上方向から観察すると、線光源Ｌｍｉからの物体光は図４に示すように放射状に広がってゆくことになるが、この系を横方向から観察すると、線光源Ｌｍｉからの物体光は、図５に示すように、いずれも水平方向に進む光となる。結局、線光源Ｌｍｉからの物体光は、その広がり角に何ら制限を加えなくても、Ｙ軸方向について幅ｈをもった単位領域Ｃｍ内にのみ到達することになる。こうして、単位領域Ｃｍ内の各演算点について、線光源Ｌｍｉからの物体光と参照光Ｒφとの干渉波の強度が演算されることになり、単位領域Ｃｍ内に干渉縞が記録されることになる。
【００２１】
図３では、図示の便宜上、単位線分Ａｍ上の第ｉ番目の基準点Ｐｍｉ上に定義された線光源Ｌｍｉからの物体光と参照光Ｒφとの干渉縞が単位領域Ｃｍ内に記録される様子のみが示されているが、実際には、単位線分Ａｍ上にはＮ個の基準点Ｐｍ１〜ＰｍＮが定義されており、各基準点の位置にそれぞれ線光源Ｌｍ１〜ＬｍＮが定義される（いずれの線光源も長さｈを有し、その中心が単位線分Ａｍ上にくるように、Ｙ軸に平行な向きに配置されている）。したがって、単位領域Ｃｍ内には、Ｎ個の線光源Ｌｍｉ〜ＬｍＮからの各物体光と参照光Ｒφとの干渉縞が重ねて記録されることになる。
【００２２】
また、図６(a) に示すように、原画像１０上には、所定ピッチｈをおいて互いに平行になるように、Ｍ本の単位線分Ａ１〜ＡＭが定義されており（いずれもＸＺ平面に平行な線分もしくは曲線分となる）、これらすべての単位線分上にそれぞれ複数の基準点が定義され、各基準点について、それぞれ各単位線分に垂直となる（Ｙ軸に平行となる）線光源が定義されている。したがって、図６(b) に示すＭ個のすべての単位領域Ｃ１〜ＣＭについて、それぞれ対応する単位線分Ａ１〜ＡＭ上の複数の基準点に定義された線光源からの物体光と参照光との干渉縞が記録されることになる。
【００２３】
次に、線光源を用いた場合に、同一の干渉縞パターンの繰り返しが生じる理由を、図７のモデルを用いて簡単に説明する。まず、線光源Ｌｍｉからは、いずれの部分からも、図の右方向に物体光Ｏが照射される。ここで、線光源Ｌｍｉは、長さ方向に均一な強度をもった光源であり、しかも記録面２０に対して平行であるから、記録面２０上で長さｈをもった単位領域内のどの位置についても、物体光Ｏは同一の条件で照射されていることになり、その振幅強度および位相は全く同一になる。このように、物体光Ｏが全く同一条件で照射されているにもかかわらず、この単位領域に干渉縞パターンが形成されるのは、参照光Ｒφの位相が各部分で異なるためである。
【００２４】
いま、参照光Ｒφを構成する光束として、図示のように、５本の光束Ｒ１〜Ｒ５を考える。もともと参照光Ｒφは、空間的にコヒーレントな光であるから、この５本の光束の位相はすべて揃っている。しかしながら、記録面２０に対しては、斜めの角度φで入射するため、記録面２０に到達するまでの光路長はそれぞれで異なり、到達点Ｆ１〜Ｆ５におけるそれぞれの位相は互いに異なることになる。たとえば、光束Ｒ１の光路長よりも光束Ｒ２の光路長は所定長だけ長くなり、光束Ｒ２の光路長よりも光束Ｒ３の光路長は所定長だけ長くなる。
【００２５】
ここでは、この光路長の差がちょうど１波長分であったとすると、点Ｆ１，Ｆ２では、参照光Ｒφの位相が２πだけ異なっていることになり、到達点Ｆ２，Ｆ３でも、参照光Ｒφの位相が２πだけ異なっていることになる。結局、５つの到達点Ｆ１〜Ｆ５の間では、いずれも参照光Ｒφの位相が２πずつずれていることになる。このような理由から、記録面２０上には、周期ｄをもった同一の干渉縞パターンが４回繰り返し現れることになり、図８に示すような干渉縞パターンが得られることになる。
【００２６】
線光源を用いた場合に得られる干渉縞パターンの繰り返しの周期ｄは、図９に示す式によって予め求めることができる。すなわち、図９上段に示すように、物体光Ｏと参照光Ｒの照射角度を考え、記録面２０上に立てた法線方向を角度の基準として、物体光Ｏの進行角度をθｏとし、参照光Ｒの進行角度をθｒとし、用いる光（物体光および参照光）の波長をλとすれば、記録面２０上に現れる干渉縞パターンの繰り返し周期ｄは、図９の下段に示すように、
ｄ＝λ／｜sin θｒ−sin θｏ｜
によって求まることになる。なお、物体光Ｏは視点Ｅに向けて図の右方向へと進むので、常にθｏ＝０になる。また、前述の例では、θｒ＝φである。
【００２７】
もちろん、繰り返し周期ｄが、線光源の長さｈよりも長くなってしまうと、もはや繰り返しパターンは得られなくなる。したがって、繰り返しパターンを得るためには、ｄ＜ｈとなるように、用いる光の波長λおよび参照光の照射角度θｒを適当な値に設定する必要がある。より好ましくは、ｈがｄの整数倍となるようにすれば、記録面２０上で同一の干渉縞パターンを整数回だけ複製する処理を行えばよい。
【００２８】
上記のような方法で演算された記録面２０上に形成される干渉波の強度分布を示す画像データに基づいて、実際の媒体上に物理的な濃淡パターンやエンボスパターンを形成すれば、原画像１０を干渉縞として記録した計算機合成ホログラムが作製できるが、本実施形態では、作製前にシミュレーションを行い、計算機合成ホログラムの品質を確認する。
【００２９】
次に、計算機合成ホログラムのデータ処理方法について説明する。図１０は、計算機合成ホログラムのデータ処理方法のフローチャートを示す図である。なお、計算機合成ホログラムのデータ処理方法の公知技術は、非特許文献１に詳しく説明されている。
【００３０】
まず、ステップ１で、図１１に示すような３次元ＣＧモデルを作成する（ＳＴ１）。続いて、ステップ２で、計算機合成ホログラムパラメータを入力する（ＳＴ２）。ここでの計算機合成ホログラムパラメータは、干渉縞の演算間隔、参照光波長、物体光広がり角、干渉縞パターンの１周期高さ、要素ホログラムの縦画素数である干渉縞パターン繰り返し周期高さ及び計算機合成ホログラムサイズ等である。
【００３１】
次に、ステップ３で、物体光を演算し（ＳＴ３）、ステップ４で、干渉縞を演算する（ＳＴ４）。
【００３２】
本発明に係る実施形態は、このような計算機合成ホログラムのデータ処理におけるステップ２において、要素ホログラムの縦画素数をＦＦＴのブロックサイズに合わせる工程を含むものである。
【００３３】
図１２は、１つの原画像から計算された単色の要素ホログラムからなる計算機合成ホログラムの場合の要素ホログラムの縦画素数とＦＦＴのブロックサイズの関係を示す図である。図１２に示すように、要素ホログラム１の縦画素数とＦＦＴブロック２のサイズの関係は、ＦＦＴブロック２ａ，２ｂ，２ｃの中に要素ホログラム１が整数個入るように要素ホログラムの縦画素数を決定するか、又は、要素ホログラム１の中にＦＦＴブロック２ｄ，２ｅが整数個入るように要素ホログラムの縦画素数を決定する。
【００３４】
このように、ＦＦＴブロック２の中に要素ホログラム１が整数個入る場合でも、要素ホログラム１の中にＦＦＴブロック２が整数個入る場合でも、モアレ縞の発生しない再生シミュレーションが可能となる。
【００３５】
また、図１３は、２つの原画像から計算された要素ホログラムを交互に配置した２画面切替計算機合成ホログラムの場合の要素ホログラムの縦画素数とＦＦＴのブロックサイズの関係を示す図である。図１３に示すように、要素ホログラム１１の縦画素数とＦＦＴブロック２のサイズの関係は、ＦＦＴブロック１２ａ，１２ｂ，１２ｃの中に第１の要素ホログラム１１ａ及び第２の要素ホログラム１１ｂからなる要素ホログラムセットが整数セット入るように要素ホログラムの縦画素数を決定するか、又は、第１の要素ホログラム１１ａ又は第２の要素ホログラム１１ｂそれぞれの要素ホログラムの中にＦＦＴブロック１２ｄ，１２ｅが整数個入るように要素ホログラムの縦画素数を決定する。
【００３６】
図１４は、画面切替の概略図である。画面切替は、所定角度の照明光を入射した場合、第１の要素ホログラム１１ａでは、再生像Ａを再生し、第２の要素ホログラム１１ｂでは、再生像Ｂを再生するものである。
【００３７】
ＦＦＴブロック１２の中に第１の要素ホログラム１１ａ及び第２の要素ホログラム１１ｂからなる要素ホログラムセットが整数セット入るように要素ホログラムの縦画素数を決定すると、交互に配置された第１の要素ホログラム１１ａと第２の要素ホログラム１１ｂの再生シミュレーションが独立して交互に表示されないため、切れ目のない画面切替の再生シミュレーション画像が観察可能となる。
【００３８】
さらに、図１５は、１つの原画像から計算された赤、緑、青の３色の要素ホログラムを交互に配置したフルカラー計算機合成ホログラムの場合の要素ホログラムの縦画素数とＦＦＴのブロックサイズの関係を示す図である。図１５に示すように、要素ホログラム１の縦画素数とＦＦＴブロック２のサイズの関係は、ＦＦＴブロック２２ａ，２２ｂの中に赤に対応する第１の要素ホログラム２１ａ、緑に対応する第２の要素ホログラム２１ｂ及び青に対応する第３の要素ホログラム２１ｃからなる要素ホログラムセットが整数セット入るように要素ホログラムの縦画素数を決定するか、第１の要素ホログラム２１ａ、第２の要素ホログラム２１ｂ又は第３の要素ホログラム２１ｃそれぞれの要素ホログラムの中にＦＦＴブロック２２ｃ，２２ｄが整数個入るように要素ホログラムの縦画素数を決定する。なお、要素ホログラム１セットは、３つの要素ホログラム２１に限らず、何個で構成してもよい。
【００３９】
特に、ＦＦＴブロック２２の中に赤、緑、青の３色の要素ホログラム２１からなる要素ホログラムセットが整数セット入るように要素ホログラム２１の縦画素数を決定すると、ＦＦＴブロック２２に各色の要素ホログラム２１が一様に入ることとなり、再生シミュレーションを観察した場合に、色の偏りがなく、見えやすくなる。
【００４０】
なお、フルカラー計算機合成ホログラムにおいて、要素ホログラムの縦画素数とＦＦＴのブロックサイズは必ずしも整数個ずつ収まらない場合、例えば、ブロックサイズが１２８pixelのＦＦＴブロックにＲＧＢそれぞれに対応する３個の要素ホログラムが１セット入る場合、Ｒ成分の要素ホログラムの縦画素数を４３pixel、Ｇ成分の要素ホログラムの縦画素数を４３pixel、Ｂ成分の要素ホログラムの縦画素数を４２pixelのように、順次１pixelずつ振り分けることが好ましい。
【００４１】
また、ＦＦＴブロックサイズ、１セット中の要素ホログラムの本数、ＦＦＴブロックサイズに入る要素ホログラムのセット数を決定し、各要素ホログラムの縦画素数の最適な値を演算する演算手段を有すると好ましい。さらに、あらかじめ演算したデータを記憶しておく記憶手段を有し、そのデータから１つの組み合わせを選択する構成としてもよい。
【００４２】
次に、計算機合成ホログラムのデータ処理方法を用いた再生シミュレーション方法について説明する。図１６は、計算機合成ホログラムの再生シミュレーションのフローチャートを示す図である。なお、再生シミュレーションの技術は、非特許文献１にも詳しく説明されている。
【００４３】
まず、ステップ１１で、図１１に示すような３次元ＣＧモデルを作成する（ＳＴ１１）。続いて、ステップ１２で、計算機合成ホログラムパラメータを入力する（ＳＴ１２）。ここでの計算機合成ホログラムパラメータは、干渉縞の演算間隔、参照光波長、物体光広がり角、干渉縞パターンの１周期高さ、要素ホログラムの縦画素数である干渉縞パターン繰り返し周期高さ及び計算機合成ホログラムサイズ等である。
【００４４】
次に、ステップ１３で、物体光を演算し（ＳＴ１３）、ステップ１４で、干渉縞を演算する（ＳＴ１４）。
【００４５】
次に、ステップ１５で、出力されるシミュレーション画像の大きさと視差情報分解能を決定する干渉縞の画像データの２次元ＦＦＴブロックサイズ等のパラメータを決定する（ＳＴ１５）。フーリエ変換の演算方法には離散フーリエ変換（ＤＦＴ：discrete Fourier transform）や高速フーリエ変換など種々の方法が適用できるが、以降の実施例では高速処理が特徴のＦＦＴを用いた方法を説明する。
【００４６】
次に、ステップ１６で、画像データの２次元ＦＦＴを行う（ＳＴ１６）。図１７は、ＦＦＴブロックに分割された干渉波の強度分布を示す画像データを示す図である。２次元ＦＦＴを行う際には、ステップ１５で決定したブロックサイズに従って、図１７（ａ）に示すように画像データをＦＦＴブロックに分割する。図１７（ｂ）に示したブロックサイズに分割されたＦＦＴブロックごとに２次元ＦＦＴを行う。
【００４７】
図１８は、ＦＦＴブロックの２次元ＦＦＴ画像を示す図である。次に、ステップ１７で、図１８に示すようなＦＦＴブロックごとの２次元ＦＦＴ画像からなる２次元ＦＦＴ画像の集合体を出力する（ＳＴ１７）。
【００４８】
ＦＦＴブロックの２次元ＦＦＴ画像は、ＦＦＴブロックに分割された画像データに含まれる格子の空間周波数ごとの強度を表しており、すべてのＦＦＴブロックから観察者の視点に回折される光の波長ごとの強度を求めることで、再生シミュレーション画像が得られるが、このシミュレーション画像は、実物の計算機合成ホログラムの再生像と比べ、ノイズが多く、再生像のぼけが少ない。ノイズに関しては、画像データの２次元ＦＦＴ画像における、隣接画素同士の画素値の差が大きいことに起因する。また、再生像のぼけに関しては、照明光が有限の大きさと距離を有する場合、計算機合成ホログラムに対し多数の角度から照明光が入射することで左右方向の複数視差が同時に再生され、再生像の位置が記録面から離れるほどぼけた再生像が観察されるのに対し、シミュレーションの照明光は完全な平行光、もしくは点光源であるため、記録面から離れた再生像であっても鮮明なシミュレーション画像が得られることに起因する。
【００４９】
そこで、再生シミュレーション画像をより実物の計算機合成ホログラムの見た目に近づけるため、２次元ＦＦＴ画像の集合体すべての画素に対し、対象画素と、その周辺の参照領域を設定し、対象画素の画素値を周辺の参照領域の画素値を基に平均化する平滑化処理を加えることが好ましい。図１９は、平滑化処理の概念を示す図である（例えば、図１９に示すような対象画素を中心に縦３画素、横３画素の大きさを持つ参照領域において、対象画素の画素値を０とし、参照領域において対象画素以外の画素値が２５５とすると、平滑化処理により、対象画素の画素値は２２６となる。）。
【００５０】
そこで、ステップ１８において、平滑化処理が必要か否かを判断する（ＳＴ１８）。ステップ１８において、平滑化処理が必要と判断された場合、ステップ１９で、平滑化処理を行う（ＳＴ１９）。ステップ１８において、平滑化処理が必要でないと判断された場合、ステップ１９の平滑化処理を実行せず、ステップ２０に進む。
【００５１】
ここで、平滑化処理について説明する。まず、記録面上の干渉波の強度分布から画素値を設定する。画素値は、干渉波の強度分布を数値化したものにより設定される。次に、対象画素に対する参照領域を設定する。図２０は、平滑化処理を行う前後の２次元ＦＦＴ画像の一部画素値を示す図である。例えば、本実施形態では、図２０に示すように、対象画素をＣ２、参照領域を対象画素を中心とした周辺の３×５の画素に設定した。図２０（ａ）は平滑化前の画素値、図２０（ｂ）は平滑化後の画素値を示す。
【００５２】
この場合、対象画素Ｃ２＝１０２を平滑化したＣ’２は、以下の式（１）により求められる。
C'2=(A1+A2+A3+B1+B2+B3+C1+C2+C3+D1+D2+D3+E1+E2+E3)/15
・・・（１）
【００５３】
式（１）を計算すると、Ｃ’２＝１１０となり、元の対象画素の画素値と異なり、参照領域の画素値を基に平均化された値となる。図２１は、平滑化処理を行う前後の２次元ＦＦＴ画像の一部拡大図を示す図である。この結果、図２１（ａ）に示すような隣接画素の画素値が離散的な２次元ＦＦＴ画像が、図２１（ｂ）に示すように平滑化される。また、図２２は、図１８に示したあるＦＦＴブロックの２次元ＦＦＴ画像を平滑化した図である。
【００５４】
なお、参照領域に画素がない場合は、プログラム上の手法は複数あるが、例えば、参照領域を存在する画素に限定してもよい。また、参照領域の範囲は自由に設定してもよく、その際に、一部の領域の画素値に対し重み付け等を設定してもよい。
【００５５】
ステップ２０では、干渉縞画素ピッチや参照光角度等の計算機合成ホログラムのパラメータを入力する（ＳＴ２０）。続いて、ステップ２１で、計算機合成ホログラムを観察する視点を設定し、分割されたすべてのＦＦＴブロックから視点方向へ回折される回折光の波長ごとの強度を演算する（ＳＴ２１）。次に、ステップ２２で、シミュレーション画像を表示し（ＳＴ２２）、終了する。
【００５６】
図２３は、平滑化処理を行わないシミュレーション画像と平滑化処理を行ったシミュレーション画像を示す図である。図２３（ａ）が平滑化処理を行わないシミュレーション画像、図２３（ｂ）が平滑化処理を行ったシミュレーション画像である。
【００５７】
このように、平滑化処理を行うことにより、２次元ＦＦＴ画像の集合体に複数の視差情報が合成され、蛍光灯下のような有限面積を持つ照明光で照明された実物の計算機合成ホログラムの見た目と似たシミュレーション画像が得られる。
【００５８】
また、平滑化処理の参照領域を光源形状に合わせて設定することで、シミュレーション画像に光源形状を反映させることができる。例えば、図２４に示すような水平方向に広がりを持つ蛍光灯等の光源を照明光とした場合の計算機合成ホログラムの再生像は、再生像の位置がホログラム面から離れるほど、ぼけた像が再生されるが、２次元ＦＦＴ画像の集合体をｘ軸方向に広がる参照領域で平滑化することで、ぼけたシミュレーション画像が出力される。図２５に示すような光源配置において、計算機合成ホログラムの再生波長を555nm、干渉波のｘ軸方向演算間隔を0.5μm、分割されたＦＦＴブロックの画素が縦64画素×横64画素とした場合、参照領域の大きさは、図２６に示すような対象画素を中心に幅21画素とすればよい。
【００５９】
さらに、図２７に示すような奥行き方向に広がりを持つ蛍光灯等の光源を照明光とした場合の計算機合成ホログラムの再生像は、計算機合成ホログラムの上下方向の色分散が平均化され、彩度が低下した像が再生されるが、２次元ＦＦＴ画像の集合体をｙ軸方向広がる参照領域で平滑化することで、彩度が低下したシミュレーション画像が出力される。図２８に示すような光源配置において、計算機合成ホログラムの再生波長を555nm、干渉波のｙ軸方向演算間隔を0.2μm、分割されたＦＦＴブロックの画素が縦64画素×横64画素とした場合、参照領域の大きさは、図２９に示すような対象画素を中心に幅5画素とすればよい。
【００６０】
図３０は、本実施形態の計算機合成ホログラムのデータ処理方法を用いたシミュレーション画像の例を示す図である。この例では、ＲＧＢの要素ホログラムの縦画素数を６４pixel、ＦＦＴブロックサイズを６４pixelと設定した。図３０に示すように、ＲＧＢの要素ホログラムの縦画素数とＦＦＴブロックサイズを整数倍の関係となるように設定することにより、モアレ縞等を生じることなく、ＲＧＢが独立して、明確に表示することが可能となる。
【００６１】
次に、再生シミュレーション方法を用いたホログラム作製方法について説明する。図３１は、計算機合成ホログラムの再生シミュレーション方法を用いた計算機合成ホログラム作製方法のフローチャートを示す図である。
【００６２】
まず、ステップ３１で、図１１に示すような３次元ＣＧモデルを作成する（ＳＴ３１）。続いて、ステップ３２で、計算機合成ホログラムパラメータを入力する（ＳＴ３２）。ここでの計算機合成ホログラムパラメータは、干渉縞の演算間隔、参照光波長、物体光広がり角、干渉縞パターンの１周期高さ、要素ホログラムの縦画素数である干渉縞パターン繰り返し周期高さ及び計算機合成ホログラムサイズ等である。
【００６３】
次に、ステップ３３で、物体光を演算し（ＳＴ３３）、ステップ３４で、干渉縞を演算する（ＳＴ３４）。続いて、ステップ３５で、シミュレーションが必要か否かを判断する（ＳＴ３５）。
【００６４】
ステップ３５において、シミュレーションが必要でないと判断した場合、ステップ４５に進む。ステップ３５において、シミュレーションが必要であると判断した場合、計算機合成ホログラムの再生シミュレーションを実行する。計算機合成ホログラムの再生シミュレーション方法については、前述してあるので、簡単に説明する。
【００６５】
ステップ３６で、出力されるシミュレーション画像の大きさと視差情報分解能を決定する干渉縞の画像データの２次元ＦＦＴブロックサイズ等のパラメータを決定する（ＳＴ３６）。続いて、ステップ３７で、画像データを読み込み、画像データの２次元ＦＦＴを行う（ＳＴ３７）。２次元ＦＦＴを行う際には、画像データは、図１７に示すように、ステップ３６において入力したＦＦＴブロックのブロックサイズに分割され、ＦＦＴブロックごとに２次元ＦＦＴを行う。次に、ステップ３８で、図１８に示すようなＦＦＴブロックごとの２次元ＦＦＴ画像からなる２次元ＦＦＴ画像の集合体を出力する（ＳＴ３８）。
【００６６】
次に、ステップ３９で、平滑化処理が必要か否かを判断する（ＳＴ３９）。ステップ３９において、平滑化処理が必要と判断された場合、ステップ４０で、平滑化処理を行う（ＳＴ４０）。ステップ３９において、平滑化処理が必要でないと判断された場合、ステップ４０の平滑化処理を実行せず、ステップ４１に進む。
【００６７】
平滑化処理については、計算機合成ホログラムの再生シミュレーション方法と同様なので説明は省略する。
【００６８】
ステップ４１では、干渉縞の演算間隔や参照光角度等の計算機合成ホログラムのパラメータを入力する（ＳＴ４１）。続いて、ステップ４２で、計算機合成ホログラムを観察する視点を設定し、視点に回折される光の波長ごとの強度を演算する（ＳＴ４２）。次に、ステップ４３で、シミュレーション画像を表示する（ＳＴ４３）。
【００６９】
続いて、ステップ４４で、計算機合成ホログラムの品質をシミュレーション画像で確認し、電子線描画装置によるＥＢ描画を行うか否かを判断する（ＳＴ４４）。ステップ４４において、画像を確認し、確認した画像でＥＢ描画を行わないと判断した場合、ステップ１に戻り、原画像となる３次元ＣＧモデルや計算機合成ホログラムのパラメータなどの修正を行う。ステップ４４において、計算機合成ホログラムの品質をシミュレーション画像で確認し、ＥＢ描画を行うと判断した場合、ステップ４５で、干渉波の強度分布を示す画像データをＥＢ描画用データに変換を行い（ＳＴ４５）、ステップ４６で、ＥＢ描画を行い（ＳＴ４６）、計算機合成ホログラムを作製する。
【００７０】
ここで、ＥＢ描画用データ変換から計算機合成ホログラム作製までの例について説明する。
【００７１】
干渉波の強度分布を示す画像データをＥＢ描画用データに変換し、実際の媒体上に物理的な濃淡パターンやエンボスパターンを形成すれば、原画像１０を干渉縞として記録した計算機合成ホログラムが作製できる。
【００７２】
媒体上に高解像度の干渉縞を形成する手法としては、電子線描画装置を用いたＥＢ描画が適している。電子線描画装置は、半導体集積回路のマスクパターンを描画する用途などに広く利用されており、電子線を高精度で走査する機能を有している。そこで、演算によって求めた干渉波の強度分布を示す画像データを電子線描画装置に与えて電子線を走査すれば、この強度分布に応じた干渉縞パターンを描画することができる。
【００７３】
ただ、一般的な電子線描画装置は、描画／非描画を制御することにより二値画像を描画する機能しか有していない。そこで、演算によって求めた強度分布を二値化して二値画像を作製し、この二値画像データを電子線描画装置に与えるようにすればよい。
【００７４】
図３２は、このような二値化処理を用いて干渉縞パターンを記録する一般的な方法の概念図である。上述した演算により、記録面２０上の各演算点Ｑ（ｘ，ｙ）には、所定の干渉波強度値、すなわち干渉波の振幅強度値が定義されることになる。たとえば、図３２（ａ） に示す演算点Ｑ（ｘ，ｙ）にも、所定の振幅強度値が定義される。そこで、この振幅強度値に対して所定のしきい値（たとえば、記録面２０上に分布する全振幅強度値の平均値）を設定し、このしきい値以上の強度値をもつ演算点には画素値「１」を与え、このしきい値未満の強度値をもつ演算点には画素値「０」を与えるようにする。したがって、図３２（ａ）に示す演算点Ｑ（ｘ，ｙ）には、「１」か「０」のいずれかの画素値が定義されることになる。
【００７５】
そこで、図３２ (b) に示すように、この演算点Ｑ（ｘ，ｙ）の位置に単位領域Ｕ（ｘ，ｙ）を定義し、この単位領域Ｕ（ｘ，ｙ）を「１」か「０」のいずれかの画素値をもった画素として取り扱うようにすれば、所定の二値画像を得ることができる。この二値画像のデータを電子線描画装置に与えて描画を行えば、物理的な二値画像として干渉縞を描画することができる。実際には、この物理的に描画された干渉縞に基づいて、たとえばエンボス版を作製し、このエンボス版を用いたエンボス加工を行うことにより、表面に干渉縞が凹凸構造として形成されたホログラムを量産することができる。
【００７６】
図３３には、記録面２０上に二次元配列された単位領域Ｕ１〜Ｕ２４が示されている。この例では、いずれの単位領域も、一辺が２μｍの正方形となっているが、これは、記録面２０上に定義された演算点Ｑ１〜Ｑ２４が縦横に２μｍピッチで配置されているためである。記録面２０上に定義される演算点は、いわば干渉波強度のサンプル点としての機能を果たすことになるので、原画像１０上に定義された点光源のピッチ、原画像１０と記録面２０との距離、参照光Ｒの方向、波長などの光学的な条件設定を考慮して、干渉縞を記録するのに最適なピッチで配置すればよい。図３３に示す例では、演算点Ｑのピッチは縦横ともに２μｍとしているが、縦横のピッチを変えるようにしてもよい（この場合、各単位領域は長方形となる）。また、図３３に示す例では、正方形状の単位領域の中心点が各演算点上に重なるように、個々の単位領域を個々の演算点上に配置しているが、単位領域と演算点との位置関係は、必ずしもこのとおりにする必要はない。たとえば、各単位領域の左上隅点を基準点として定め、この左上隅点の基準点が演算点上に重なるように、個々の単位領域を配置してもかまわない。
【００７７】
上述したように、この図３３に示す各演算点Ｑ１〜Ｑ２４には、それぞれ所定の干渉波強度値が演算される。そして、従来の一般的な手法では、各強度値は、所定のしきい値に基づいて二値化され、「１」または「０」の画素値に変換される。そこで、たとえば、画素値「１」が定義された演算点Ｑを含む単位領域Ｕを白画素、画素値「０」が定義された演算点Ｑを含む単位領域Ｕを黒画素として取り扱えば、白黒の二値画像が得られることになる。この二値画像に基づいて、白画素の部分を凹部、黒画素の部分を凸部（あるいはその逆）とする物理的な凹凸構造を形成すれば、ホログラム媒体が得られることになる。
【００７８】
しかしながら、このような一般的な計算機合成ホログラムの作製方法では、各単位領域に割り付けられるのは、白画素か黒画素かのいずれかに限定されることになるため、演算により求められた干渉波強度の階調値は失われてしまう。
【００７９】
そこで、本実施形態では、単位領域を第１の画素値をもった第１の領域と第２の画素値をもった第２の領域とに分割することにより定義される二値パターンを、「単位領域に対する第１の領域の占有率」を変えることにより複数通り用意しておき、各演算点の位置に、それぞれ各演算点についての干渉波強度に対応した占有率（「単位領域に対する第１の領域の占有率」）を有する二値パターンを割り付けるようにしたのである。
【００８０】
まず、図３４に示すように、干渉波強度の値に応じて特定の階調値を画素に割り付ける。本実施形態では、図３５に示すように、５種類の二値パターンＤ０〜Ｄ４を予め用意しておく。いずれの二値パターンも、一辺が２μｍの正方形からなる単位領域内のパターンであり、第１の画素値「１」をもった第１の領域（図では白い部分）と、第２の画素値「０」をもった第２の領域（図ではハッチングが施された部分）とによって構成されている。もっとも、二値パターンＤ０には第２の領域のみしか含まれておらず、二値パターンＤ４には第１の領域のみしか含まれていないが、これは便宜上、他方の領域の面積が０である特別な場合と考えることにする。ここで、「単位領域（正方形全体）に対する第１の領域（白い部分）の占有率」に着目すると、二値パターンＤ０，Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４についての当該占有率は、それぞれ０％，２５％，５０％，７５％，１００％となる。
【００８１】
いずれの二値パターンにおいても、図示のとおり、第１の領域（白い部分）は、単位領域（正方形全体）の縦幅に等しい縦幅を有し、所定の占有率に応じた横幅を有する矩形から構成されており、しかもこの第１の領域を構成する矩形は、単位領域の横幅に関する中心位置に配置されている。そして、単位領域内の第１の領域が配置された残りの部分が第２の領域（ハッチングが施された部分）となっている。なお、二値パターンは、図３５に示したものに限らず、図３６に示すような様々なパターン又はそれ以外のパターンでもよい。また、それぞれの二値パターンにそれぞれ異なる屈折率を対応させることで階調を表現してもよい。
【００８２】
さて、こうして用意された５種類の二値パターンＤ０〜Ｄ４を、記録面上の各演算点位置に選択的に割り付けることにより、各演算点における干渉波強度を５段階の階調によって表現することが可能になる。図３３に示す例では、各演算点における干渉波強度は、０〜４の５段階の強度値として与えられている。この５段階の強度値に、５種類の二値パターンＤ０〜Ｄ４を割り当てるためには、たとえば、強度値０については二値パターンＤ０、強度値１については二値パターンＤ１、強度値２については二値パターンＤ２、強度値３については二値パターンＤ３、強度値４については二値パターンＤ４といった対応関係を予め定義しておけばよい。図３７は、上述の対応関係に基づいて、図３３に示す各強度値に対応する二値パターンを割り付けて得られる二値画像の一例を示す図である。一般的な方法により得られる二値画像と比較すると、いずれも二値画像であることに変わりはないものの、各演算点における干渉波強度値が階調情報をもったまま表現されている。
【００８３】
この図３７に示すような二値画像が得られたら、この二値画像に基づいて、媒体上に物理的な干渉縞を形成すれば、品質の高い階調画像を再現することが可能な計算機合成ホログラム媒体が得られる。具体的には、図３７における黒い部分を凸部、白い部分を凹部（またはその逆）とするエンボス構造を媒体上に形成すればよい。実際には、このような二値画像の形成は、電子線描画装置を用いた電子ビーム走査によって行うのが好ましい。現在、一般的に利用されている電子線描画装置における電子ビームのスポット径は０．０５μｍ程度、その走査精度は０．０１μｍ程度であり、図３５に示すような寸法構成をもった二値パターンであれば十分に描画可能である。もちろん、図３７に示すような二値画像を得るまでの工程は、所定のプログラムを組み込んだコンピュータによって行われ、このコンピュータによって作製された二値画像データを電子線描画装置に与えることにより、実際の物理的な描画処理が行われることになる。
【００８４】
図３８は、作製した計算機合成ホログラムの再生像である。このように、シミュレーション画像が、作製した計算機合成ホログラムの再生像に近い画像であることがわかる。
【００８５】
したがって、平滑化処理を行うことにより、２次元ＦＦＴ画像の集合体に複数の視差情報が合成され、蛍光灯下のような有限面積を持つ照明光で照明された実物の計算機合成ホログラムの見た目と似たシミュレーション画像が得られる。また、ＥＢ描画を行う前に、あらかじめシミュレーションを行い、シミュレーション結果を確認してからＥＢ描画で計算機合成ホログラムを作製するので、計算機合成ホログラムの修正に必要なコストと時間を低減することができる。
【００８６】
また、本実施形態では、計算機合成ホログラム１の作製に干渉波の強度分布を使用したが、参照光と干渉させずに複素振幅分布を適用してもよい。
【００８７】
例えば、特許文献３、４に記載されているように一面に溝を持った３次元セルの溝の深さで位相を、溝の幅で振幅を記録する方法でもよい。
【００８８】
あるいは、非特許文献２に記載されたＡ．Ｗ．Ｌｏｈｍａｎｎ等の方法、Ｌｅｅの方法等で振幅と位相を記録するようにしてもよい。
【００８９】
また、本実施形態は計算機合成ホログラムの作製に、ＥＢ描画装置を使用したが、レーザ描画装置や切削加工を使用するようにしてもよい。
【００９０】
このように、再生シミュレーション方法を用いた計算機合成ホログラム作製方法により、ＥＢ描画前に計算機合成ホログラムの品質を確認することで、計算機合成ホログラムの品質に関わる修正に必要なコストと時間の損失を低減できるので、作製された計算機合成ホログラムは、低コストで品質の高い計算機合成ホログラムとなる。
【００９１】
以上、本発明の計算機合成ホログラムのデータ処理方法、それを用いた再生シミュレーション方法、その再生シミュレーション方法を用いた計算機合成ホログラム作製方法及びその計算機合成ホログラム作製方法を用いて作製された計算機合成ホログラムを実施形態に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施形態に限定されず種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【００９２】
１…要素ホログラム
２…ＦＦＴブロック
１０…原画像
２０…記録面
【図１】
2010169970.tif 000003
【図２】
2010169970.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１９】
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【図２０】
2010169970.tif 000019
【図２４】
2010169970.tif 000020
【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図１１】
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【図１７】
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【図１８】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図３０】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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