(57)【要約】反射型液晶ディスプレイを用いるとともに、さらに進めて再生光源に発光ダイオードを用いた、簡素で、かつ高精細画像を再生することができる動画ホログラフィ再生装置、及び単板ホログラムで、しかも時分割を必要としない、大幅に装置が簡略化されたカラーホログラフィを実現することができるカラー動画ホログラフィ再生装置を提供する。動画ホログラフィ再生装置において、三次元座標データからホログラムを作成するコンピュータと、前記ホログラムを表示する反射型液晶ディスプレイと、前記表示されるホログラムを投射するハーフミラーと、発光ダイオードとを備え、前記発光ダイオード）からの光を前記ハーフミラーに照射し、三次元再生像を表示する。また、ホログラフィで十分な大きさの三次元像をリアルタイムで扱うためには、現在のスーパーコンピュータの１０００〜１万倍以上の情報処理能力が必要である。本発明によれば、この情報を専用のハードウエアで高並列・高分散処理することで高速化することができる。
2003060612.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）三次元座標データからホログラムを作成するコンピュータと、
（ｂ）前記ホログラムを表示する反射型液晶ディスプレイと、
（ｃ）前記表示されるホログラムを投射するハーフミラーと、
（ｄ）発光ダイオードとを備え、
（ｅ）前記発光ダイオードからの光を前記ハーフミラーに照射し、三次元再生像を表示することを特徴とする動画ホログラフィ再生装置。
【請求項２】
請求項１記載の動画ホログラフィ再生装置において、前記発光ダイオードに赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の光の三原色を使用し、該ＲＧＢの光源でそれぞれ像を作り出して重ね合わせることによりカラー再生を行うことを特徴とする動画ホログラフィ再生装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の動画ホログラフィ再生装置において、前記発光ダイオードとハーフミラーとの間にコリメータ・レンズを具備することを特徴とする動画ホログラフィ再生装置。
【請求項４】
請求項１又は２記載の動画ホログラフィ再生装置において、前記ハーフミラーと観察者との間に視野レンズを具備することを特徴とする動画ホログラフィ再生装置。
【請求項５】
請求項１記載の動画ホログラフィ再生装置において、前記コンピュータと反射型液晶ディスプレイとの間に複数の専用ＬＳＩを有する専用高速並列分散処理システムを具備することを特徴とする動画ホログラフィ再生装置。
【請求項６】
請求項５記載の動画ホログラフィ再生装置において、前記専用高速並列分散処理システムは、物体座標を有する共有メモリと並列に配置された複数の専用ＬＳＩからなることを特徴とする動画ホログラフィ再生装置。
【請求項７】
（ａ）三次元座標データから単板ホログラムを作成するコンピュータと、
（ｂ）前記単板ホログラムを表示する反射型液晶ディスプレイと、
（ｃ）前記表示される単板ホログラムを投射するハーフミラーと、
（ｄ）Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の三原色のＬＥＤを参照光源として同時に使用し、各光線の光軸のずれを利用して前記ハーフミラーに照射し、前記単板ホログラムでカラーホログラフィを再生することを特徴とするカラー動画ホログラフィ再生装置。
【請求項８】
請求項７記載のカラー動画ホログラフィ再生装置において、前記三原色のＬＥＤをまとめて配置することを特徴とするカラー動画ホログラフィ再生装置。
【請求項９】
請求項８記載のカラー動画ホログラフィ再生装置において、前記三原色の第２のＬＥＤを基準にして、Ｘ軸方向の近傍に第１のＬＥＤを、Ｙ軸方向の近傍に第３のＬＥＤを配置することを特徴とするカラー動画ホログラフィ再生装置。
【請求項１０】
請求項９記載のカラー動画ホログラフィ再生装置において、前記三原色のＬＥＤのそれぞれはピンホールフィルタを備え、コリメータレンズを介して前記ハーフミラーに前記三原色のＬＥＤを平行光として照射することを特徴とするカラー動画ホログラフィ再生装置。
【請求項１１】
請求項１０記載のカラー動画ホログラフィ再生装置において、前記ＬＥＤ間の距離（ｄ１）と、前記ピンホールフィルタとコリメータレンズ間の距離（ｄ２）、前記反射型液晶ディスプレイと再生像を生成する視野レンズ間の距離（ｄ３）の比率に応じてカラー再生領域の大きさが決まることを特徴とするカラー動画ホログラフィ再生装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、動画ホログラフィ再生装置及びカラー動画ホログラフィ再生装置に係り、前者においては、特に、反射型液晶ディスプレイと発光ダイオードを用いた動画ホログラフィ再生装置並びにホログラフィ計算専用ハードウェアと反射型液晶ディスプレイとを高速並列化した動画ホログラフィ再生装置に関するものであり、後者においては、特に、三原色の参照光源と単板ホログラム再生装置に関するものである。
背景技術
〔Ａ〕従来、かかる動画ホログラフィ再生装置に関する参考文献としては、以下に開示されるものがあった。
（１）下馬場朋禄，伊藤智義，「加算による位相計算と固定小数点演算を用いたハードウェアに適した高速な計算機ホログラムの計算方法」，電子情報通信学会論文誌，Ｖｏｌ．Ｊ８４−Ｄ−ＩＩ，Ｎｏ．３，ｐｐ．６０３−６０７（２００１）
（２）Ｔｏｍｏｙｏｓｈｉ  Ｓｈｉｍｏｂａｂａ  ａｎｄ  Ｔｏｍｏｙｏｓｈｉ  Ｉｔｏ，“Ａｎ  ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ  ｍｅｔｈｏｄ  ｓｕｉｔａｂｌｅ  ｆｏｒ  ｈａｒｄｗａｒｅ  ｏｆ  ｃｏｍｐｕｔｅｒ−ｇｅｎｅｒａｔｅｄ  ｈｏｌｏｇｒａｍ  ｗｉｔｈ  ｐｈａｓｅ  ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ  ｂｙ  ａｄｄｉｔｉｏｎ”，Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，ｖｏｌ．１３８，ｐｐ．４４−５２（２００１）
（３）Ｔｏｍｏｙｏｓｈｉ  Ｉｔｏ，Ｔａｋａｓｈｉ  Ｙａｂｅ，Ｍａｓａｓｈｉ  Ｏｋａｚａｋｉ  ａｎｄ  Ｍａｓａｎｏｒｉ  Ｙａｎａｇｉ，“Ｓｐｅｃｉａｌ−Ｐｕｒｐｏｓｅ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  ＨＯＲＮ−１  ｆｏｒ  Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｖｉｒｔｕａｌ  Ｉｍａｇｅ  ｉｎ  Ｔｈｒｅｅ  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓ”，Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｖｏｌ．８２，ｐｐ．１０４−１１０（１９９４）
（４）Ｔｏｍｏｙｏｓｈｉ  Ｉｔｏ，Ｈｅｓｈａｍ  Ｅｌｄｅｉｂ，Ｋｅｎｊｉ  Ｙｏｓｈｉｄａ，Ｓｈｉｎｙａ  Ｔａｋａｈａｓｈｉ，Ｔａｋａｓｈｉ  Ｙａｂｅ  ａｎｄ  Ｔｏｍｏａｋｉ  Ｋｕｎｕｇｉ，“Ｓｐｅｃｉａｌ−Ｐｕｒｐｏｓｅ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  ｆｏｒ  Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｙ  ＨＯＲＮ−２”，Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｖｏｌ．９３，ｐｐ．１３−２０（１９９６）
（５）Ｔｏｍｏｙｏｓｈｉ  Ｓｈｉｍｏｂａｂａ，Ｎｏｂｕｙｕｋｉ  Ｍａｓｕｄａ，Ｔａｋａｓｈｉｇｅ  Ｓｕｇｉｅ，Ｓａｔｏｒｕ  Ｈｏｓｏｎｏ，Ｓｈｉｎｏｂｕ  Ｔｓｕｋｕｉ  ａｎｄ  Ｔｏｍｏｙｏｓｈｉ  Ｉｔｏ，“Ｓｐｅｃｉａｌ−ｐｕｒｐｏｓｅ  ｃｏｍｐｕｔｅｒ  ｆｏｒ  ｈｏｌｏｇｒａｐｈｙ  ＨＯＲＮ−３  ｗｉｔｈ  ＰＬＤ  ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ”，Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｖｏｌ．１３０，ｐｐ．７５−８２（２０００）
（６）岩瀬進，吉川浩，「差分法に基づくフレネルホログラムの高速計算法」，映像情報メディア学会誌，Ｖｏｌ．５２，Ｎｏ．６，ｐｐ．８９９−９０１（１９９８）
（７）Ｋ．Ｍａｔｓｕｓｈｉｍａ  ａｎｄ  Ｍ．Ｔａｋａｉ，“Ｒｅｃｕｒｒｅｎｃｅ  ｆｏｒｍｕｌａｓ  ｆｏｒ  ｆａｓｔ  ｃｒｅａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  ｔｈｒｅｅ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  ｈｏｌｏｇｒａｍｓ”，Ａｐｐｌ．Ｏｐｔ．，Ｖｏｌ．３９−３５，ｐｐ．６５８７−６５９３（２０００）
ホログラフィでは、物体光の波面を位相の揃った参照光と重ね合わせ、ホログラム上に干渉縞として記録する。像再生時には、このホログラムに参照光を照射することで、物体光の波面を忠実に再生する。ホログラムは計算機上で作ることも可能であり、それは計算機合成ホログラム（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｇｅｎｅｒａｔｅｄ  Ｈｏｌｏｇｒａｍ：ＣＧＨ）と呼ばれている。したがって、理論的には、例えば、数値シミュレーションの結果を計算によってホログラムに変換して再生を行えば、三次元の可視化を行うことができる。さらに、このデータを逐次更新することで、三次元動画像として観察することが可能となる。
しかし、これを行うためにはホログラムデータを逐次更新できる表示デバイスが必要であるが、これまではホログラムの干渉縞を記録するのに十分なデバイスがなかったため、満足な動画再生像が得られていなかった。
ホログラフィによる動画表示の研究は１９８９年にＭＩＴで初めて行われた。ＭＩＴのグループは表示デバイスとして光学音響素子（Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ：ＡＯＭ）を使用した。再生像はポリゴンミラーなどで拡大され、１９９５年には１０ｃｍ程度の大きさの像再生に成功した。このシステムは、当時の技術環境において、電子的に三次元像再生を行って見せた点で非常に巧みで優れたアイデアであった。
〔Ｂ〕また、従来のカラー動画ホログラフィ再生装置、特に三原色の参照光源と単板ホログラムによるカラー動画ホログラフィ再生装置としては、以下に開示されるものがあった。
（８）佐藤甲癸，「液晶表示デバイスを用いたキノフォームによるカラー立体動画像表示」テレビジョン学会誌、Ｖｏｌ．４８，Ｎｏ．１０，ｐｐ．１２６１−１２６６（１９９４）
（９）下馬場朋禄，伊藤智義，「反射型ＬＣＤを用いたカラーホログラフィックディスプレイの一検討」，電子情報通信学会２００１年情報・システムソサイエティ大会講演論文集，ｐｐ．１５０（２００１）
上記参照文献に示されるように、カラー動画ホログラフィを実現する手段としては、今までに以下の二つが提案されている。
（１）三枚式カラーホログラフィ〔参照文献（８）〕
第１図はかかる従来のカラー動画ホログラフィ再生装置の構成図である。
この図において、１０１は赤の光源であるＨｅ−Ｎｅレーザー、１０２は緑の光源であるＹＡＧレーザー、１０３は青の光源であるＨｅ−Ｃｄレーザー、１０４，１０５，１０６は空間フィルタ（Ｓ．Ｆ．）、１０７，１０８，１０９，１１５はレンズ、１１０，１１１，１１２は透過型ＬＣＤ、１１３，１１４はハーフミラー（ＨＭ）、１１６はスリット、１１７はイメージプロセッサ、１１８は計算機（ＰＣ；パーソナルコンピュータ）、１１９はＭＯ、１２０はモニタ、１２１は観察者である。
第１図に示すように、三つのレーザー１０１，１０２，１０３がそれぞれ赤（Ｈｅ−Ｎｅレーザー）、緑（ＹＡＧレーザー）、青（Ｈｅ−Ｃｄレーザー）の光源になっており、空間フィルタ（Ｓ．Ｆ．）１０４，１０５，１０６で波形が整えられて、それぞれのＬＣＤ１１０，１１１，１１２に照射される。
三枚のＬＣＤ１１０，１１１，１１２にはそれぞれ、赤、緑、青用のホログラムが表示されるようになっており、それぞれの再生光がハーフミラー（ＨＭ）１１３，１１４で重ね合わされてカラーホログラフィを形成する。なお、ＬＣＤ１１０，１１１，１１２上に表示されるホログラムはパーソナルコンピュータ１１８で作成され、イメージプロセッサ１１７を通して送られている。
上記したように、従来では、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の三色の光源に対して３枚のホログラムを用意して、その再生光を重ね合わせることでカラーホログラフィを実現するようにしている。
（２）単板式時分割カラーホログラフィ〔参照文献（９）〕
第２図は従来の他のカラー動画ホログラフィ再生装置の構成図である。
この図において、２０１は赤の光源であるレーザー、２０２は緑の光源であるレーザー、２０３は青の光源であるレーザー、２０４，２０５，２０６は電子シャッタ（ＳＨ１，ＳＨ２，ＳＨ３）、２０７，２０８，２１２はハーフミラー（ＨＭ１，ＨＭ２，ＨＭ３）、２０９，２１０，２１５はレンズ（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３）、２１１はミラー（Ｍ１）、２１３は反射型ＬＣＤ、２１４は計算機（ＰＣ：パーソナルコンピュータ）、２１６は再生像、２１７は観察者である。
三つのレーザー（Ｒｅｄ  Ｌａｓｅｒ，Ｇｒｅｅｎ  Ｌａｓｅｒ，Ｂｌｕｅ  Ｌａｓｅｒ）２０１，２０２，２０３の光線はハーフミラー（ＨＭ１，ＨＭ２）２０７，２０８によって一本にまとめられている。このとき各光線は電子シャッタ（ＳＨ１，ＳＨ２，ＳＨ３）２０４，２０５，２０６によって高速にオン・オフが繰り返されるため、まとめられた光線は、赤・緑・青の順に各色が時分割されて照射される。
この光線が、レンズ（Ｌ１，Ｌ２）２０９，２１０、ミラー（Ｍ１）２１１、ハーフミラー（ＨＭ３）２１２を通って反射型ＬＣＤ２１３に照射される。計算機（ＰＣ）２１４は電子シャッタ２０４，２０５，２０６と同期をとって赤・緑・青の順にそれぞれの色成分に合わせたホログラムを生成して反射型ＬＣＤ２１３上に表示する。
このように、従来では、一枚のホログラム上にＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の各色成分によるものを時分割で順次表示し、そこに同期をとってＲＧＢの光源を順次当てていく。人間の目の認知速度に対して十分に高速に時分割させることによってカラー像を再生する。
発明の開示
しかしながら、
〔Ａ〕動画ホログラフィ再生装置におけるＡＯＭを利用したシステムには次の二つの欠点がある。
（１）第一に垂直方向の視差を無視するため、ホログラフィの特徴である完全な三次元像再生とはならないことである。人間の視覚の立体感は水平方向に強く出るので、娯楽等の目的においては問題ないが、数値シミュレーションの可視化のように表示される構造そのものが重要な場合には難点となる。
（２）第二にポリゴンミラーなどの機械的な制御装置を使用するためにシステムが複雑になることである。機械的な制御は速度、実装容積、信頼性等の面で電子制御に劣り、将来の実用化に向けたときには大きな難点になる。
一方、もっとも一般的な電子制御表示デバイスとして液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）がある。ＬＣＤを用いたシステムには上記のような欠点はなく、▲１▼完全な三次元像再生であり、▲２▼完全に電子的な制御が可能である。しかもＬＣＤはコンピュータに直接接続するだけで使用することができるため、取り扱いが容易であり、ＣＧＨにとっては有望なデバイスであると考えられる。
ＬＣＤを用いたホログラフィ再生システムは、１９９０年代前半にシチズンや通信放送機構などで研究され、動画像表示に成功した。表示装置には当時プロジェクタ用に開発されていた高密度（画素間隔３０〜５０μｍ）透過型ＬＣＤが使用された。しかし、ホログラフィを再生するためには、この画素間隔では十分とはいえず、再生された像は小さく、肉眼で直視することは困難な状況であった。この結果は、ＬＣＤをホログラフィ再生の表示デバイスに採用することが現状では困難であることを示唆した。
ところが最近、さらに高精細な画素間隔１０μｍ程度のＬＣＤが開発されるようになってきた。この高精細ＬＣＤは、従来作られてきた透過型ではなく、最近実用化が進んできた反射型である。
ホログラフィ再生においては、反射型ＬＣＤは透過型に比べて、二つの大きな利点を持っている。
第一は、構造上、画素の高精細化が容易に行えることである。反射型ＬＣＤでは制御回路を裏面に作り込むので、表面に液晶素子を密に配置することができるからである。
また、この構造上の利点は光利用効率にも有利に働いている。すなわち、透過型ＬＣＤでは、液晶の制御回路を液晶面と同じ面に作り込まなければならず、開口率を上げることが難しい。そのため、光の透過率は３０％程度であり、再生像は暗い。それに対して反射型ＬＣＤは光の反射率を高くすることができ（原理的には９０％以上も可能）、明るい再生像を容易に得ることができる。これが第二の利点である。
そこで、本願発明者は、実用的なホログラフィ再生装置にとって、反射型ＬＣＤはもっとも有望な表示デバイスであると考え、反射型ＬＣＤによるホログラフィ再生実験を行った。
そして、最初に、動画ホログラフィでは従来から使用されてきているレーザーを再生光源としてシステムの実験を行い、この結果は２０００年５月に映像情報メディア学会誌に研究速報として公表した。
〔Ｂ〕また、従来のカラー動画ホログラフィ再生装置においては、３枚のホログラムが必要となり、また、上記従来技術の〔Ｂ〕（２）のカラー動画ホログラフィ再生装置においては、同期式のシャッタシステムが必要である。
このように、従来のカラー動画ホログラフィ再生装置は構成が複雑であり、コストも嵩むといった問題があった。
本発明の目的は、上記状況に鑑みて、反射型液晶ディスプレイを用いるとともに、さらに進めて再生光源に発光ダイオードを用いた、簡素で、かつ高精細画像を再生することができる動画ホログラフィ再生装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、単板ホログラムで、しかも時分割を必要としない、大幅に装置が簡略化されたカラーホログラフィを実現することができるカラー動画ホログラフィ再生装置を提供することを目的とする。
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕動画ホログラフィ再生装置において、三次元座標データからホログラムを作成するコンピュータと、前記ホログラムを表示する反射型液晶ディスプレイと、前記表示されるホログラムを投射するハーフミラーと、発光ダイオードとを備え、前記発光ダイオードからの光を前記ハーフミラーに照射し、三次元再生像を表示することを特徴とする。
〔２〕上記〔１〕記載の動画ホログラフィ再生装置において、前記発光ダイオードに赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の光の三原色を使用し、そのＲＧＢの光源でそれぞれ像を作り出して重ね合わせることによりカラー再生を行うことを特徴とする。
〔３〕上記〔１〕又は〔２〕記載の動画ホログラフィ再生装置において、前記発光ダイオードとハーフミラーとの間にコリメータ・レンズを具備することを特徴とする。
〔４〕上記〔１〕又は〔２〕記載の動画ホログラフィ再生装置において、前記ハーフミラーと観察者との間に視野レンズを具備することを特徴とする。
〔５〕上記〔１〕記載の動画ホログラフィ再生装置において、前記コンピュータと反射型液晶ディスプレイとの間に複数の専用ＬＳＩを有する専用高速並列分散処理システムを具備することを特徴とする。
〔６〕上記〔５〕記載の動画ホログラフィ再生装置において、前記専用高速並列分散処理システムは、物体座標を有する共有メモリと並列に配置された複数の専用ＬＳＩからなることを特徴とする。
〔７〕カラー動画ホログラフィ再生装置において、三次元座標データから単板ホログラムを作成するコンピュータと、前記単板ホログラムを表示する反射型液晶ディスプレイと、前記表示される単板ホログラムを投射するハーフミラーと、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の三原色のＬＥＤを参照光源として同時に使用し、各光線の光軸のずれを利用して前記ハーフミラーに照射し、前記単板ホログラムでカラーホログラフィを再生することを特徴とする。
〔８〕上記〔７〕記載のカラー動画ホログラフィ再生装置において、前記三原色のＬＥＤをまとめて配置することを特徴とする。
〔９〕上記〔８〕記載のカラー動画ホログラフィ再生装置において、前記三原色の第２のＬＥＤを基準にして、Ｘ軸方向の近傍に第１のＬＥＤを、Ｙ軸方向の近傍に第３のＬＥＤを配置することを特徴とする。
〔１０〕上記〔９〕記載のカラー動画ホログラフィ再生装置において、前記三原色のＬＥＤのそれぞれはピンホールフィルタを備え、コリメータレンズを介して前記ハーフミラーに前記三原色のＬＥＤを平行光として照射することを特徴とする。
〔１１〕上記〔１０〕記載のカラー動画ホログラフィ再生装置において、前記ＬＥＤ間の距離（ｄ１）と、前記ピンホールフィルタとコリメータレンズ間の距離（ｄ２）、前記反射型液晶ディスプレイと再生像を生成する視野レンズ間の距離（ｄ３）の比率に応じてカラー再生領域の大きさが決まることを特徴とする。発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施の形態について図を参照しながら説明する。
第３図は本発明の第１実施例を示す反射型液晶ディスプレイと発光ダイオードを用いた動画ホログラフィ再生装置の構成図である。
この図において、１は反射型液晶ディスプレイ（反射型ＬＣＤ）、２はパーソナルコンピュータ（ＰＣ）、３は発光ダイオード（ＬＥＤ）、３ＡはＬＥＤ光、４はピンホール・フィルタ、５はコリメータ・レンズ、６はビーム・スプリッタ（ハーフミラー）、７は視野レンズ、８は観察者、９は再生像である。
このように、この動画ホログラフィ再生装置は非常に簡素であり、ここでは、反射型ＬＣＤ１としては、例えば、コロラド・マイクロディスプレイ社製のＣＭＤ８×６Ｄであり、画素間隔は１２μｍで、総画素数は４８万個（８００×６００）、実寸で９．６ｍｍ×７．２ｍｍの小さなパネルを用いる。ＬＥＤ３としては、例えば、日亜化学工業社製のＮＳＰシリーズを使用した。
ＬＥＤ３の波面はピンホール・フィルタ４とコリメータ・レンズ５で平面波に整形して使用する。もう一枚のレンズは視野レンズ７で、再生像９と観察者８の見る位置を短縮して見やすくするために使用している。
像再生の手順は以下のようである。
（１）まず、コンピュータ２上で、三次元座標データからホログラムを作成し、反射型ＬＣＤ１に表示する。
（２）そこに、ビーム・スプリッタ（ハーフミラー）６を利用してＬＥＤ３からのＬＥＤ光３Ａを照射することによって、三次元再生像を表示する。
以下、本発明の反射型液晶ディスプレイと発光ダイオードを用いた動画ホログラフィ再生装置の再生実験結果について説明する。
第４図は本発明の第１実施例を示す動画ホログラフィ再生装置による立方体の再生例である。
この図において、１０は反射型液晶ディスプレイ（反射型ＬＣＤパネル）の固定部、１１は反射型ＬＣＤパネル、１２は視野レンズ、１３は立方体（正面から見た再生像）、１４はＬＥＤ（図示なし）の直接光である。
この実施例において、画素数は２４０点で反射型ＬＣＤパネル１１から１ｍ離れた空間上に２ｃｍ角の大きさで傾きをつけて再生した。因みに、図中で立方体１３を含んだ形で写っている視野レンズ１２の直径は５ｃｍである。立方体１３の中央付近に明るい点１４が写っているが、それはＬＥＤ（図示なし）の直接光である。立方体（正面から見た再生像）１３は回折光によって再生されている。
レーザー光の場合は、直接光を見ることは危険であるが、ＬＥＤ光の場合は目を傷つけることはない。そのコントラストを示すために、この図においては直接光と回折光を同時に表示しているが、もちろん、直接光をカットすることは技術的に容易である。また、第４図に示すように、再生像１３は室内光下でも十分きれいに見ることができている。
このように、本発明では、光源をレーザーから発光ダイオードに代えても、きれいな像を再生することができた。
また、レーザーを使わないでよいので、システムを飛躍的に小さくすることができる。
さらに、レーザーは人が何かを観察する際の参照光としては、それほど適した光源とは言い難い。レーザーは本来ビーム状で使うものであり、それを干渉縞によって発散波にさせてしまうと大出力のレーザーでも強度不足に陥ることが従来のＬＣＤ方式による表示システムでも指摘されている。また、コヒーレント光であるため、スペックルノイズなどの問題も生じる。
上記したように、反射型ＬＣＤがインコヒーレント光であるＬＥＤで機能できることは、システムに大きな柔軟性とコストの低減化を図ることができる。
第５図は本発明の第１実施例を示す動画ホログラフィ再生装置におけるＬＥＤに赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の光の三原色を使用した再生例である。この図では直接光は光学的に取り除かれている。
第５図（ａ）には赤（Ｒ）色の立方体の像２１が、第５図（ｂ）には緑（Ｇ）色の立方体の像２２が、第５図（ｃ）には青（Ｂ）色の立方体の像２３がきれいに再生されている。
この結果、この図に示すように、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のどの像もきれいに再生されているのが分かる。この結果は、ＲＧＢの光源でそれぞれ像を作り出して重ね合わせることにより、容易にカラー再生が行えることを示している。このような、反射型ＬＣＤとＬＥＤを組み合わせた再生システムは、現在の二次元表示装置（例えば、テレビ）と同様のものであり、三次元動画像システム（立体テレビ）が現在の技術の延長上で実現可能である。
次に、本発明の第２実施例について説明する。
ホログラフィは三次元波面を忠実に記録・再生できる唯一知られた技術であり、ホログラフィによる三次元動画像システムは、究極の立体テレビになり得るものと考えられている。しかし、その実用化は難しく、２１世紀初頭のある予想では実現は２０２０年頃になるだろうとしている。その主な理由は以下の２つである。
（１）ホログラムの干渉縞を表示できるほど高精細で制御可能な表示デバイスが現時点において見当たらないこと。
（２）実用的なサイズのホログラムをビデオ・レート（３０枚／秒）で更新できるほど高速な計算機環境が実現されていないこと。
ホログラフィでは光の干渉現象と回折現象を利用する。物体光の波面を位相のそろったレーザーなどの参照光と重ね合わせて干渉させ、その干渉縞を写真乾板（ホログラム）に記録し、再生時にはホログラムに参照光だけを照射する。照射された参照光は干渉縞によって回折を起こし、この回折光が物体光の波面を忠実に再生する。
再生に回折光を利用しているため、視域は表示デバイスの画素間隔の細かさによって決まってくる。銀塩写真などの光学フィルムでは画素間隔に相当する画質の解像度は０．１〜１μｍであり、視域は４０°以上になり、十分な三次元像再生が可能である。実際、静止画においては素晴らしいホログラム作品がいくつも作られている。しかし、動画の場合はこのホログラムを逐次更新しなければならない。データを制御でき、かつこれほど高精細な表示デバイスの開発は困難であった。
ところが最近になって、画素間隔１０μｍの高精細な反射型液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）パネルが市販されるようになってきた。光学フィルムに比べるとまだ１桁程度粗いものではあるが、これを用いてホログラフィ再生実験を行ったところ、３ｃｍ程度の大きさの像がきれいに再生されたことや、参照光源にはレーザーではなく発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いることが可能になったことなど、良好な結果を得た（上記第１実施例）。反射型ＬＣＤは年々高精細化してきており、今後さらに画質の向上が進むものと見込まれる。
しかし、表示デバイスが十分な解像度を持つようになると、今度はこれを駆動する計算処理系の問題が増大する。上記二つの課題は互いに独立ではなく、高精細な表示デバイスは必然的に情報量を増大させる。
したがって、動画ホログラフィの問題は最終的には情報処理速度の問題に帰結する。例えば、画素間隔１０μｍ、有効利用面積１０ｃｍ×１０ｃｍの総画素数は１億である。これをビデオ・レートで駆動するためには、現在のスーパーコンピュータより１０００〜１万倍高い計算能力が必要である。この問題について、本願発明者は専用計算機システムがホログラフィの計算処理に極めて有効であることを示してきた（上記参照文献３、４、５参照）。
この実施例では、上記の研究成果を利用して、ホログラフィ専用高速並列分散処理システムと高精細反射型ＬＣＤを組み合わせたリアルタイムの動画ホログラフィ再生装置（三次元テレビ）を提案する。つまり、専用高速並列分散処理システム（計算機システム）と表示システムにおいて、専用のハードウェア演算回路を用いて並列分散処理を行うように構成している。
第６図はかかる本発明の第２実施例を示す動画ホログラフィ再生装置のシステム構成図である。第１実施例と同様の部分には同じ符号を付してその説明は省略する。
この実施例では、ＰＣ（ホストコンピュータ）２と高精細反射型液晶ディスプレイ（ＬＣＤパネル）１との間に専用高速並列分散処理システム３１を設けるようにしている。
以下、その専用高速並列分散処理システムについて説明する。
ホログラムの干渉縞は計算によってコンピュータ上で作ることが可能であり、計算機合成ホログラム（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ−Ｇｅｎｅｒａｔｅｄ  Ｈｏｌｏｇｒａｍ：ＣＧＨ）と呼ばれている。本実施例ではこれを利用する。
計算機システムで三次元のコンピュータグラフィックスをＣＧＨに高速に変換し、表示システム上に逐次表示する。表示されたホログラムは、再生光学システムにより空間上（視野レンズの位置）に三次元像として動画再生する。本実施例の特徴は、計算機システム・表示システムを高速並列・分散処理することにより、リアルタイムのホログラフィ動画像再生を可能にすることにある。再生光学システムの部分は上記した第１実施例に開示されている技術を利用する。
次に、この実施例の表示システムについて説明する。
十分な大きさのホログラフィを再生するための高精細で大画面のＬＣＤは現在のところ存在しない（少なくとも流通していない）ので、まず本実施例で使用する表示システムの構成を述べておく。
例えば、１０ｃｍを越える像を１０μｍピッチのＬＣＤで再生するためには、１０ｃｍ×１０ｃｍ程度の表示面積が必要になってくる。ここでは市販されている１０μｍ、画素数１０００×１０００、有効表示面積１ｃｍ×１ｃｍ程度のＬＣＤパネルを複数枚使用して１０ｃｍ×１０ｃｍの表示面を構成することを考える。
ホログラフィの再生は光の回折作用を利用しているため、再生像の大きさＳは回折角θと再生位置（ＬＣＤパネルと視野レンズの距離をＬとおく）で決まり、Ｓ＝Ｌｓｉｎθで与えられる。１０μｍピッチの回折角は約３°である。像の再生位置は計算上で任意に決めることができるので、例えばＬ＝１ｍとすると、約５ｃｍの再生領域が得られることになる。
したがって、ＬＣＤパネルは密に配置しなくても、再生位置での再生領域が重なるように、例えば、第７図に示すように、１６個程度を等間隔で配置したものでも再生像は得られる。これは、ホログラフィのデータは冗長性が高いという特徴を利用したものである。もちろん画素数が増えれば画質は向上するが、本実施例では、原理的に画面サイズは状況に応じてスケーラブルに設定することが可能である。
次に、この実施例の高速並列・分散処理システムについて説明する。
ホログラムの干渉縞は以下の式で計算することできる。
2003060612.tif 000003
計算は離散点で行われ、αはホログラムの上の点を、ｊは物体を構成する点を表す。Ａｊは物体点の光の強度、Ｒαｊはホログラム点と物体点の間の距離、ｋは参照光の波数である。Ｍは物体点の総数であり、ホログラム上の一点Ｉαを計算するのに、上記（２）式をＭ回計算する必要がある。
上記式（２）は３０演算くらいに相当するので、ホログラムの画素数Ｎをとすると、１枚当たりの計算量は３０ＭＮと見積もることができる。これを１秒間に３０枚生成するためには、約１０３ＭＮ  ｆｌｏｐｓ（ｆｌｏａｔｉｎｇ  ｐｏｉｎｔ  ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ  ｐｅｒ  ｓｅｃｏｎｄ：１秒当たりの浮動小数点演算数）の計算能力が要求される。例えば１０μｍピッチで１０ｃｍ×１０ｃｍのＬＣＤ（総画素数１億：Ｎ＝１０８）を用いて、画素数１０万点（Ｍ＝１０５）で描いた物体を動画再生させるためには、１０Ｐ（ペタ：１０１５）ｆｌｏｐｓの計算能力が必要となる。例として挙げた第４図の表示面（１６００万画素）を使ったとしても、Ｐｆｌｏｐｓの計算能力が必要である。現在のスーパーコンピュータは、ようやくＴ（テラ：１０１２）ｆｌｏｐｓに到達しようとしているが、その１０００倍である。
ＣＧＨの高速化に関しては差分法や漸化式による方法など（上記参照文献６、７）、アルゴリズムの改良が続けられており、上記式（２）を直接計算する方法に比べて数十倍の高速化が達成されている。
しかし、実用化に向けてはさらに飛躍的な高速化が必要である。そこで、本願発明者らの研究室では、１０年にわたってハードウェアによる高速化の研究を続けてきており、ホログラフィの情報処理が専用のハードウェアを作ることによって飛躍的に高速化できる結論を得た。その理由は以下の３点である。
（１）計算負荷のほとんどが上記式（２）の計算に集中していること。したがってこの式（２）を専用回路化することで計算効率が飛躍的に向上する。
（２）並列処理が容易なこと。ホログラムの各点は互いに独立であり、並列・順不同に計算して構わない。
（３）通信負荷が軽いこと。データ数が多い並列システムで一番問題となるものが相互のデータ通信であるが、後述するように本実施例ではデータの流れは一方通行に制限できるため、通信のボトルネックは生じない。
そこで、本願発明者らの研究室では、ハードウェアにより適するように、回路規模の大きくなる乗算を使わずに、上記式（２）を計算できるアルゴリズムを開発している（上記参照文献１、２）。本実施例ではこのアルゴリズムを利用する。
実際にこのアルゴリズムで回路設計を行ったところ、上記式（２）の回路規模は１万ゲートにまで圧縮できた。この回路を多数並列化して専用チップを開発する。現在、最大規模のＬＳＩは１０００万ゲートを越えているので、これを用いれば、１チップに１０００回路を実装することが可能である。この専用ＬＳＩが１ＧＨｚで動作したとすると、１秒間に上記式（２）を１兆（１０１２）回行うことになる。これはスーパーコンピュータを使ったときより３０倍速い処理速度である。
この専用ＬＳＩを５０個程度並列動作させれば、第７図に示すホログラムによる三次元動画をリアルタイムで再生することが可能になる。画像の画素数を１万点（Ｍ＝１０４）程度に制限すれば、５個で十分である。これは十分現実的な見積りであり、高速並列・分散処理システム（専用計算機システム）が動画ホログラフィにきわめて有効であることを示している。
第８図にこの専用チップを用いた並列分散システムの構成図を示す。
この図において、３１は専用高速並列分散処理システム（専用計算機）、３２は物体データ用格納メモリ、３３Ａ，…，３３Ｎは各専用チップ、３４はデータ通信用チップである。
ＬＣＤパネル１を分割し、各専用チップ３３Ａ〜３３ＮがＬＣＤパネル１のそれぞれの領域のデータを生成する。並列計算において一般的に問題となるのが通信コストであるが、本実施例においてはこの問題は生じない。第８図に矢印で示した通りデータの流れは一方向であり、しかも、ホストコンピュータ２から専用高速並列分散処理システム（専用計算機）３１にはデータ通信用チップ３４を介して物体点のデータだけを物体データ用格納メモリ３２に送ればよい。つまり、このデータ通信量はホログラムのサイズに無関係である。
専用高速並列分散処理システム３１内では専用チップ（専用ＬＳＩ）３３Ａ，…３３Ｎは同時に物体データを参照し、割り当てられたホログラム点の干渉縞を計算し、それを直接ディスプレイ１に送る。通信が交差するところはどこにもなく、しかも分散処理されているため、通信がネックになることはない。各通信路の通信データ量はシステムサイズに関わりなく、常に一定である。例えば、上記に例示した１秒間で上記式（２）を１兆回行うチップで１０万点の画像を取り扱う際に必要な転送速度は、１０ＭＢｙｔｅ／ｓｅｃ（１０１２／１０５＝１０Ｍ）程度でしかない。これは扱う画像の画素数だけで決まり、ホログラムのサイズには依存しない。つまり、本実施例では、専用チップとＬＣＤパネルのユニットを増やしても、通信負荷が増加することがない。そのため、任意のサイズのホログラム面を構成することが可能になる。
第９図は本発明の第２実施例を示す動画ホログラフィ再生装置の具体的な専用高速並列分散処理システムの外観図であり、この図において、４１Ａ，４１Ｂは２個のホログラフィ計算専用チップ、４２Ａ〜４２Ｅは５個の物体データ格納用メモリ、４３はデータ通信用チップである。
第１０図は本発明の第２実施例を示す動画ホログラフィ再生装置による立方体の再生例を示す図であり、この図において、５０は反射型液晶ディスプレイ（反射型ＬＣＤパネル）の固定部、５１は反射型ＬＣＤパネル、５２は視野レンズ、５３は立方体（正面から見た再生像）の動画、５４はＬＥＤ（図示なし）の直接光である。
これらの例に示すように、本実施例の最小構成として、２個の専用チップ４１Ａ，４１ＢとＬＣＤパネル２枚を組み合わせた装置を試作し、再生実験を行った。専用チップ４１Ａ，４１Ｂはアルテラ社製の３０万ゲート規模のＰＬＤ、ＥＰ２０Ｋ３００ＥＱＣ２４０−１を使って開発した。１チップに上記式（２）の回路を３０本実装し、この専用チップを２個搭載した基板を試作した。
ＬＣＤパネル５１にはビクター社製高精細反射型ＬＣＤ、ＤＩＬＡ−ＳＸ０７０を使用した。これは、画素ピッチ１０．４μｍ×１０．４μｍ、画素数１４００×１０５０、有効表示面積１４．６ｍｍ×１０．９ｍｍというパネルである。これを２枚使用した。このシステムにＬＥＤを参照光源とした再生光学系を用いて動画像再生を行った。
第１０図にその１例を示す。約２６００点の画素数で作った３ｃｍの大きさのサイコロが回転している動画５３が撮像されている。
上記のように構成したので、以下のことが可能になる。
（１）ホログラフィを高速に計算するアルゴリズム（参照文献１、２）を多数並列化した専用チップを開発し、これを用いること。
（２）上記専用チップを用いて並列分散処理を行うことにより、ホログラフィ計算を高速に行うこと。
（３）並列分散処理により、表示面をスケーラブルに大きくすること。
（４）並列分散処理とデータ通信の方向を一方向に定めることにより、データ転送の負荷を小さくすること。
これにより、ホログラフィによるリアルタイムの三次元動画像システムを実現することができる。
次に、本発明の他の実施例であるカラー動画ホログラフィ再生装置について説明する。
第１１図は本発明の実施例を示すカラー動画ホログラフィ再生装置の構成図である。
この図において、６１は反射型液晶ディスプレイ（反射型ＬＣＤ）、６２は計算機（ＰＣ：パーソナルコンピュータ）、６３は発光ダイオード（ＬＥＤ：ＲＧＢ光源）、６４はピンホールフィルタ、６５はコリメータレンズ、６６はビームスプリッタ（ハーフミラー）、６７は視野レンズ、６８は観察者、６９は再生像である。
計算機（ＰＣ）６２で生成したホログラムを反射型ＬＣＤ６１上に表示し、そこに参照光としてＬＥＤ６３による平行光を照射して三次元動画像を再生するシステムである。なお、ピンホールフィルタ６４とコリメータレンズ６５との距離はｄ２（３００ｍｍ）であり、再生像６９はＬＣＤ１面から距離ｄ３（１０００ｍｍ）離れた空間上に再生するように設定した。
本発明の従来技術〔上記した（１）及び（２）〕と大きく異なるところは、参照光源を第１２図（ａ）に示すように、Ｒ（赤）光源６３Ａ、Ｇ（緑）光源６３Ｂ、Ｂ（青）光源６３Ｃをまとめて構成した点である。ＲＧＢ光源６３は時分割せず、同時に照射して使用する。なお、ピンホールフィルタ６４はＲＧＢの各光源に対応させてそれぞれに設置している。
このように配置すると、各色の光軸にずれが生じてしまうが、本発明によるカラー動画ホログラフィ再生装置はこのずれを積極的に活用する。
ＲＧＢの各光線はコリメータレンズ６５で平行光に整形されるが、参照光源であるＲＧＢ光源６３の各光源の配置にずれがあるため、各平行光は反射型ＬＣＤ６１にそれぞれ異なった角度で入射する。そのため、距離ｄ３（１０００ｍｍ）離れた再生位置でのＬＣＤの直接反射光は第１２図（ｂ）に示すようになる。
第１２図（ｂ）中のｄ５（１４．６ｍｍ）×ｄ６（１０．４ｍｍ）の長方形領域６９Ａ，６９Ｂ，６９Ｃはこの試作で使用したＬＣＤパネルの大きさである。また、各色間のずれの距離ｄ７は、〔参照光源間の距離ｄ１（８ｍｍ）〕÷〔ピンホールフィルタ６４とコリメータレンズ６５間の距離ｄ２（３００ｍｍ）〕×〔ＬＣＤ１と再生位置の距離ｄ３（１０００ｍｍ）〕＝２７ｍｍ
として求まる。
ホログラムを作成する際に、カラーのグラフィックをＲＧＢの各色成分に分けて、第１３図に示すような各領域に描くと、第１２図（ｂ）に示すようなカラーホログラフィ再生領域６９Ｄに合成されて元のカラーグラフィックが再生される。
第１３図の中央にあるｄ５（１４．６ｍｍ）×ｄ６（１０．４ｍｍ）の長方形領域７０はＬＣＤ６１の直接反射光と重なる領域であるので、この装置ではここには描画しない。因みに、計算機（ＰＣ）６２上では色はＲＧＢ三成分の重ね合わせで表現されているので、ＲＧＢ各成分に分ける作業はきわめて容易である。なお、第１３図において、７１は赤成分の領域、７２は緑成分の領域、７３は青成分の領域である。
具体的な例として、第１４図に示すように、赤７６、緑７７、青７８の三色からなる立方体７５をホログラフィ再生する場合を考える。
第１３図にしたがって各色成分領域７１，７２，７３ごとに各領域に描画し直すと第１５図（ａ）に示すようになる。これを単色光源（例えば赤）で再生すれば、当然ながら第１５図（ｂ）に示すように再生される。ここで、８０は直接光領域、８１，８２，８３は色成分に分割された各色の領域である。
次いで、第１５図（ａ）に示すホログラムをＲＧＢから構成される参照光源〔第１２図（ａ）〕で再生することを考える。ＲＧＢそれぞれの光源が第１５図（ｂ）の再生像を作り出すので、全体の再生像は第１６図に示すようになる。すなわち、ＲＧＢの直接光（Ｒの直接光領域９１，Ｇの直接光領域９２，Ｂの直接光領域９３）で囲まれた領域に、元のカラーの立方体９４（立方体７５に対応）が再生されている様子が分かる。９５，９６，９７，９８，９９，１００は色成分に分割された各色の領域である。
第１７図に実際に行った再生例を示す。Ｒ、Ｇ、Ｂの文字を各色の領域に表示したイメージをホログラムに変換して再生させたものである。青の直接光は視野レンズの外側にはみ出しているためにここでは写っていないが、各直接光に囲まれた領域で実際にカラー再生が可能であることを確認した。
上記のように構成されるカラー動画ホログラフィ再生装置は、前記ＬＥＤ間の距離（ｄ１）と、ピンホールフィルタとコリメータレンズ間の距離（ｄ２）、反射型液晶ディスプレイと再生像を生成する視野レンズ間の距離（ｄ３）の比率に応じてカラー再生領域の大きさが決まることになる。
本発明によれば、上記したように、以下のような特徴を有する。
第１に、
（１）発光ダイオード（ＬＥＤ）を参照光源に用いて、人間の目に見える大きさの動画像再生を行うことができる。
（２）表示デバイスに反射型ＬＥＤを利用した。従来使用していた透過型ＬＥＤに比べて反射型ＬＥＤは光の利用率が高いためにＬＥＤの弱い光でも十分明るい像再生が可能である。また、反射型ＬＥＤはその構造上、透過型ＬＥＤよりも高精細化が可能である。
（３）ＬＥＤを用いることによって簡単にカラーホログラフィを実現することができる。
第２に、
ホログラフィで十分な大きさの三次元像をリアルタイムで扱うためには、現在のスーパーコンピュータの１００万倍以上の情報処理能力が必要である。この情報を専用のハードウエアで高並列・高分散処理することで高速化することができる。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、以下のような効果を奏することができる。
〔Ａ〕
（１）反射型液晶ディスプレイを用いるとともに、さらに進めて再生光源に発光ダイオードを用いた、簡素で、かつ高精細画像を再生することができる。
（２）観察者の目にやさしいＬＥＤ光による三次元再生像を表示することができる。
（３）ＲＧＢの光源でそれぞれ像を作り出して重ね合わせることによりカラー再生を行うことができる。
（４）ホログラフィによるリアルタイムの三次元動画像システムを実現することができる。つまり、ホログラフィを高速に計算するアルゴリズムを多数並列化した専用チップを用いて、この専用チップを用いて並列分散処理を行うことにより、ホログラフィ計算を高速に行うことができる。また、並列分散処理により、表示面をスケーラブルに大きくでき、その際、並列分散処理とデータ通信の方向を一方向に定めることにより、データ転送の負荷を小さくすることができる。
〔Ｂ〕
（１）単板ホログラムで、しかも時分割を必要としない、大幅に装置を簡略化したカラーホログラムを実現することができる。
（２）ホログラフィによるリアルタイムの三次元動画像システムを実現することができる。
産業上の利用可能性
本発明の動画ホログラフィ再生装置及びカラー動画ホログラフィ再生装置は、特に、３次元動画像システムへの利用が期待される。
【図面の簡単な説明】
第１図は、従来の３枚のホログラムによるカラー動画ホログラフィ再生装置の構成図である。
第２図は、従来の１枚のホログラムと時分割参照光源によるカラー動画ホログラフィ再生装置の構成図である。
第３図は、本発明の第１実施例を示す反射型液晶ディスプレイと発光ダイオードを用いた動画ホログラフィ再生装置の構成図である。
第４図は、本発明の第１実施例を示す動画ホログラフィ再生装置による立方体の再生例を示す図である。
第５図は、本発明の第１実施例を示す動画ホログラフィ再生装置におけるＬＥＤに赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の光の三原色を使用した再生例を示す図である。
第６図は、本発明の第２実施例を示す動画ホログラフィ再生装置のシステム構成図である。
第７図は、本発明の第２実施例を示す動画ホログラフィ再生装置のホログラム表示面の模式図である。
第８図は、本発明の第２実施例を示す動画ホログラフィ再生装置の専用チップを用いた並列分散システムの構成図である。
第９図は、本発明の第２実施例を示す動画ホログラフィ再生装置の専用計算機システムの外観図である。
第１０図は、本発明の第２実施例を示す動画ホログラフィ再生装置による立方体の再生例を示す図である。
第１１図は、本発明の実施例を示すカラー動画ホログラフィ再生装置の構成図である。
第１２図は、本発明の実施例を示す参照光源の配置と再生位置でのＬＣＤ直接反射光の配置を示す図である。
第１３図は、本発明の実施例を示す赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色成分の描画領域を示す図である。
第１４図は、本発明の実施例を示す再生するカラーの立方体を示す図である。
第１５図は、本発明の実施例を示す色成分に分割描画された立方体とその単色再生の状態を示す図である。
第１６図は、本発明の実施例を示すカラー立方体のホログラフィの再生の状態を示す図である。
第１７図は、本発明の実験例を示すカラー動画ホログラフィ再生の状態を示す図である。
【図１】
2003060612.tif 000004
【図２】
2003060612.tif 000005
【図３】
2003060612.tif 000006
【図４】
2003060612.tif 000007
【図５】
2003060612.tif 000008
【図６】
2003060612.tif 000009
【図７】
2003060612.tif 000010
【図８】
2003060612.tif 000011
【図９】
2003060612.tif 000012
【図１０】
2003060612.tif 000013
【図１１】
2003060612.tif 000014
【図１２】
2003060612.tif 000015
【図１３】
2003060612.tif 000016
【図１４】
2003060612.tif 000017
【図１５】
2003060612.tif 000018
【図１６】
2003060612.tif 000019
【図１７】
2003060612.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成15年6月6日(2003.6.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）三次元座標データからホログラムを作成するコンピュータと、
（ｂ）前記ホログラムを表示する反射型液晶ディスプレイと、
（ｃ）前記表示されるホログラムを投射するハーフミラーと、
（ｄ）参照光源である発光ダイオードと、
（ｅ）前記発光ダイオードとハーフミラー間に配置されるピンホール・フィルタおよびコリメータ・レンズとを備え、
（ｆ）前記発光ダイオードからの光を前記ハーフミラーに照射し、三次元再生像を表示することを特徴とする動画ホログラフィ再生装置。
【請求項２】
請求項１記載の動画ホログラフィ再生装置において、前記発光ダイオードに赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の光の三原色を使用し、該ＲＧＢの光源でそれぞれ像を作り出して重ね合わせることによりカラー再生を行うことを特徴とする動画ホログラフィ再生装置。
【請求項３】
削除
【請求項４】
請求項１又は２記載の動画ホログラフィ再生装置において、前記ハーフミラーと観察者との間に視野レンズを具備することを特徴とする動画ホログラフィ再生装置。
【請求項５】
請求項１記載の動画ホログラフィ再生装置において、前記コンピュータと反射型液晶ディスプレイとの間に複数の専用ＬＳＩを有する専用高速並列分散処理システムを具備することを特徴とする動画ホログラフィ再生装置。
【請求項６】
請求項５記載の動画ホログラフィ再生装置において、前記専用高速並列分散処理システムは、物体座標を有する共有メモリと並列に配置された複数の専用ＬＳＩからなることを特徴とする動画ホログラフィ再生装置。
【請求項７】
（ａ）三次元座標データから単板ホログラムを作成するコンピュータと、
（ｂ）前記単板ホログラムを表示する反射型液晶ディスプレイと、
（ｃ）前記表示される単板ホログラムを投射するハーフミラーと、
（ｄ）Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の三原色のＬＥＤを参照光源として同時に使用し、各光線の光軸のずれを利用して前記ハーフミラーに照射し、前記単板ホログラムでカラーホログラフィを再生することを特徴とするカラー動画ホログラフィ再生装置。
【請求項８】
請求項７記載のカラー動画ホログラフィ再生装置において、前記三原色のＬＥＤをまとめて配置することを特徴とするカラー動画ホログラフィ再生装置。
【請求項９】
請求項８記載のカラー動画ホログラフィ再生装置において、前記三原色の第２のＬＥＤを基準にして、Ｘ軸方向の近傍に第１のＬＥＤを、Ｙ軸方向の近傍に第３のＬＥＤを配置することを特徴とするカラー動画ホログラフィ再生装置。
【請求項１０】
請求項９記載のカラー動画ホログラフィ再生装置において、前記三原色のＬＥＤのそれぞれはピンホールフィルタを備え、コリメータレンズを介して前記ハーフミラーに前記三原色のＬＥＤを平行光として照射することを特徴とするカラー動画ホログラフィ再生装置。
【請求項１１】
請求項１０記載のカラー動画ホログラフィ再生装置において、前記ＬＥＤ間の距離（ｄ１）と、前記ピンホールフィルタとコリメータレンズ間の距離（ｄ２）、前記反射型液晶ディスプレイと再生像を生成する視野レンズ間の距離（ｄ３）の比率に応じてカラー再生領域の大きさが決まることを特徴とするカラー動画ホログラフィ再生装置。
【国際調査報告】
2003060612.tif 000021
2003060612.tif 000022