(57)【要約】【課題】ホログラフィック表示におけるホログラムパターン生成に係る演算量を低減する。【解決手段】ホログラムデータを生成するホログラムデータ生成領域３３を、複数の要素領域３４に区分し、ホログラムデータ生成領域３３よりも小さな領域の基底ホログラム領域３２のホログラムデータであって、再生する画像３１の光波面を形成する基底ホログラムデータを算出し、それぞれの要素領域３４のホログラムデータとして、基底ホログラムデータの全部または一部の領域のホログラムデータを割り当てて、ホログラムデータを生成する。【選択図】図３
2015184288.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホログラム画像を再生するためのホログラムデータ生成方法であって、
ホログラムデータを生成するホログラムデータ生成領域を、複数の要素領域に区分するステップと、
前記ホログラムデータ生成領域よりも小さな領域の基底ホログラムデータであって、再生すべき対象物の光波面を形成する前記基底ホログラムデータを算出するステップと、
それぞれの前記要素領域のホログラムデータとして、前記基底ホログラムデータの全部または一部の領域のホログラムデータを割り当てるステップと、
を有するホログラムデータ生成方法。
【請求項２】
前記基底ホログラムデータは、無限遠に配置された前記再生すべき対象物に対して算出されることを特徴とする請求項１に記載のホログラムデータ生成方法。
【請求項３】
収束または発散パワーを有するホログラムデータを加えるステップを有することを特徴とする請求項１または２に記載のホログラムデータ生成方法。
【請求項４】
前記収束または発散パワーを有するホログラムデータは、前記それぞれの要素領域に基底ホログラムデータの全部または一部の領域のホログラムデータが割り当てられたホログラムデータに対して加算することを特徴とする請求項３に記載のホログラムデータ生成方法。
【請求項５】
前記収束または発散パワーを有するホログラムデータは、前記基底ホログラムデータに加算され、
前記要素領域ごとに前記収束または発散パワーを有するホログラムデータが加算されたホログラムデータを生成して、前記要素領域ごとにホログラムデータを割り当てることを特徴とする請求項３に記載のホログラムデータ生成方法。
【請求項６】
前記ホログラムデータは、位相変調量を表すデータであることを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載のホログラムデータ生成方法。
【請求項７】
それぞれの前記要素領域は、互いに同一形状であることを特徴とする請求項１から６の何れか一項に記載のホログラムデータ生成方法。
【請求項８】
それぞれの前記要素領域で、同一形状の領域は、互いに同一のホログラムデータが割り当てられることを特徴とする請求項１から７の何れか一項に記載のホログラムパターン生成方法。
【請求項９】
前記基底ホログラムは、前記要素領域と同一形状であることを特徴とする請求項１から８の何れか一項に記載のホログラムパターン生成方法。
【請求項１０】
ホログラムデータを生成するホログラムデータ生成領域を、複数の要素領域に区分するステップと、
前記ホログラムデータ生成領域よりも小さな領域の基底ホログラムデータであって、再生すべき対象物の光波面を形成する前記基底ホログラムデータを算出するステップと、
それぞれの前記要素領域のホログラムデータとして、前記基底ホログラムデータの全部または一部の領域のホログラムデータを割り当てるステップと、
前記ホログラムデータ生成領域の前記ホログラムデータに基づいたホログラムパターンを形成するステップと、
前記ホログラムパターンに参照光束を照射するステップと、
を有するホログラム画像再生方法。
【請求項１１】
前記再生すべき対象物は、無限遠に位置することを特徴とする請求項１０に記載のホログラム画像再生方法。
【請求項１２】
収束または発散パワーを有するホログラムデータを加えるステップを有することを特徴とする請求項１０または１１に記載のホログラム画像再生方法。
【請求項１３】
前記収束または発散パワーを有するホログラムデータは、前記それぞれの要素領域に基底ホログラムデータの全部または一部の領域のホログラムデータが割り当てられたホログラムデータに対して加算することを特徴とする請求項１２に記載のホログラム画像再生方法。
【請求項１４】
前記収束または発散パワーを有するホログラムデータは、前記基底ホログラムデータに加算され、
前記要素領域ごとに前記収束または発散パワーを有するホログラムデータが加算されたホログラムデータを生成して、前記要素領域ごとにホログラムデータを割り当てることを特徴とする請求項１２に記載のホログラム画像再生方法。
【請求項１５】
前記ホログラムデータは、位相変調量を表すデータであることを特徴とする請求項１０から１４の何れか一項に記載のホログラム画像再生方法。
【請求項１６】
それぞれの前記要素領域は、互いに同一形状であることを特徴とする請求項１０から１５の何れか一項に記載のホログラム画像再生方法。
【請求項１７】
それぞれの前記要素領域で、同一形状の領域は、互いに同一のホログラムデータが割り当てられることを特徴とする請求項１０から１６の何れか一項に記載のホログラム画像再生方法。
【請求項１８】
前記基底ホログラムは、前記要素領域と同一形状であることを特徴とする請求項１０から１７の何れか一項に記載のホログラム画像再生方法。
【請求項１９】
光源部と、
複数の光変調要素素子から構成される光変調領域を有し、前記光源部からの光波面を変調する空間光変調器と、
前記光変調領域のホログラムデータを算出する演算部と、
前記演算部から出力される前記ホログラムデータに基づいて、前記空間光変調器の前記光変調領域にホログラムパターンを形成する制御部と、
を備え、
前記演算部は、前記空間光変調器の前記光変調領域を複数の要素領域に区分し、前記光変調領域の前記光変調要素素子よりも少ない光変調要素素子から構成される基底ホログラムであって、前記光源部からの光の照射により再生すべき対象物の光波面を形成する該基底ホログラムのホログラムデータを算出し、それぞれの前記要素領域のホログラムデータとして、前記基底ホログラムの全部または一部の領域のホログラムデータを割り当てることにより、前記光変調領域のホログラムデータを生成することを特徴とするホログラム画像再生装置。
【請求項２０】
前記基底ホログラムのホログラムデータは、無限遠に配置された前記再生すべき対象物に対して導出されることを特徴とする請求項１９に記載のホログラム画像再生装置。
【請求項２１】
前記演算部は、収束または発散パワーを有するホログラムデータを加えることを特徴とする請求項１９または２０に記載のホログラム画像再生装置。
【請求項２２】
前記収束または発散パワーを有するホログラムデータは、前記それぞれの要素領域に基底ホログラムデータの全部または一部の領域のホログラムデータが割り当てられたホログラムデータに対して加算することを特徴とする請求項２１に記載のホログラム画像再生装置。
【請求項２３】
前記収束または発散パワーを有するホログラムデータは、前記基底ホログラムデータに加算され、
前記要素領域ごとに前記収束または発散パワーを有するホログラムデータが加算されたホログラムデータを生成して、前記要素領域ごとにホログラムデータを割り当てることを特徴とする請求２１に記載のホログラム画像再生装置。
【請求項２４】
前記空間光変調器は、入射光波面の空間位相分布を変調する空間光位相変調器であることを特徴とする請求項１９から２３の何れか一項に記載のホログラム画像再生装置。
【請求項２５】
それぞれの前記要素領域は、互いに同一形状であることを特徴とする請求項１９から２４の何れか一項に記載のホログラム画像再生装置。
【請求項２６】
それぞれの前記要素領域で、同一形状の領域は、互いに同一のホログラムデータが割り当てられることを特徴とする請求項１９から２５の何れか一項に記載のホログラム画像再生装置。
【請求項２７】
前記基底ホログラムは、前記要素領域と同一形状であることを特徴とする請求項１９から２６の何れか一項に記載のホログラム画像再生装置。
【請求項２８】
前記要素領域の大きさが直径３mmの円を包含することを特徴とする請求項１９から２７の何れか一項に記載のホログラム画像再生装置。
【請求項２９】
前記光源部からの光は、それぞれの前記要素領域に、互いに同一形状の光波面を有する参照光束として入射するように構成されていることを特徴とする請求項１９から２８の何れか一項に記載のホログラム画像再生装置。
【請求項３０】
前記光源部は、それぞれの前記要素領域に対応して複数の光波源を備え、それぞれの前記光波源からの光束の光波面を所望の形状に形成する波面形成部をさらに備えることを特徴とする請求項２９に記載のホログラム画像再生装置。
【請求項３１】
前記光源部は、前記要素領域の数よりも少ない光波源を備え、それぞれの前記光波源からの光束の光波面を平面形状に形成する波面形成部をさらに備えることを特徴とする請求項２９に記載のホログラム画像再生装置。
【請求項３２】
前記空間光変調器から射出される表示光束が、一つ以上の前記要素領域ごとに順次射出するように構成されていることを特徴とする１９から３１の何れか一項に記載のホログラム画像再生装置。
【請求項３３】
前記制御部は、前記空間光変調器の前記光変調要素素子を前記要素領域ごとに個別に制御できることを特徴とする請求項１９から３２の何れか一項に記載のホログラム画像再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホログラムデータ生成方法、ホログラム画像再生方法およびホログラム画像再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ホログラフィックディスプレイは、空間光変調器にホログラムパターンを形成し、これに参照光束を照射することにより、表示しようとする対象物の光波面を形成して、観察者の視野内に立体的な画像を表示する。対象物のホログラムパターンを生成するには、観察者の眼の位置に対象物が形成する光波面を、コンピュータを用いて計算する方法が知られている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。ここで、空間光変調器は、微小な光変調要素素子を２次元的に多数配列し、この素子を透過する光またはこの素子で反射される光の位相や強度等を変調させる装置である。ホログラムパターンを生成するために用いられる空間光変調器としては、参照光束の光波面の空間的な強度分布を変調する空間光強度変調器や、参照光束の光波面の空間的な位相分布を変調する空間光位相変調器を挙げることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２２１５４３号公報
【特許文献２】特開２００４−１８４６０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本願の発明者らは、鋭意検討した結果、ホログラフィックディスプレイをホログラム画像の虚像の表示位置をディスプレイ面から無限遠、あるいは、相当程度遠方（例えば、４Ｄｉｏｐｔｅｒ以下（Ｄｉｏｐｔｅｒは距離の逆数の単位であり、１Ｄｉｏｐｔｅｒは１ｍ、４Ｄｉｏｐｔｅｒは０．２５ｍに相当する。））に設定したディスプレイとして活用することを発案した。ホログラフィックディスプレイの虚像位置を無限遠あるいは遠方とすることによって、近距離に眼の焦点を合わせることが難しい老視等の場合であっても、容易に表示画像を視認することができるという利点が得られる。
【０００５】
しかしながら、対象物の光波面を生成するホログラムパターンに対応した各光変調要素素子の変調量データであるホログラムデータを計算するには、大量の演算が必要になる。ホログラムデータを、コンピュータを用いて計算する計算方法には、全物体面から射出される光を積分して観察面上での各点での光波面を計算する方法や、高速フーリエ変換を用いる方法が知られている。前者の計算方法では、空間光変調器の光変調要素素子の数がN×Ｎ個の場合（Ｎは、縦横方向の光変調要素素子の配列数）、全光変調要素素子の変調量を導出のための1サイクルの演算数がN２×N２となることが知られている。また、後者の計算方法の場合でも、全光変調要素素子の変調量の導出のための1サイクルの演算数は、約４Ｎ２ｌｏｇ２Ｎとなる。すなわち、Ｎが大きくなると演算数は急激に大きくなる。
【０００６】
例えば、ホログラフィックディスプレイの表示面（すなわち、空間光変調器の画像再生面）の大きさを縦５０ｍｍ、横１００ｍｍとする場合を想定する。参照光束の波長をλ、ホログラフィックディスプレイの個々の光変調要素素子のピッチをｐとすると、参照光束の一次回折光の回折角θを、次式で表すことができる。
【数１】
2015184288.tif 000003
ここで、再生する画像の半画角（再生される画像の角度範囲の半分）を９．５度とするとき、参照光束の一次回折光が９．５度回折するための条件から、空間光変調器の光変調要素素子のピッチは、１．６μｍとなる。光変調要素素子のピッチがこれよりも大きいと、再生可能な画像の半画角が９．５度よりも小さくなってしまうので、観察者の視野内に再生できる画像の大きさが制限される。光変調要素素子を１．６μｍのピッチで配列すると、空間光変調器の光変調要素素子の配列は、縦方向が約３１，０００、横方向が約６３，０００となり、画素数は約３１，０００×６３，０００となる。
【０００７】
したがって、多数の光変調要素素子を含む空間光変調器のホログラムパターンの導出に係る計算量は膨大なものとなる。このことは、ホログラフィックディスプレイのアイボックスを大きくするために表示面を大きくする、或いは画像の画角を大きくするために光変調要素素子のピッチを小さくすることにより顕著になる。このため、画像表示に時間がかかる、演算処理能力が高いコンピュータが必要となり小型化や省電力化がし難い、価格が高くなる等の課題がある。
【０００８】
したがって、これらの点に着目してなされた本発明の目的は、ホログラフィック表示におけるホログラムパターン生成に係る演算量を低減するホログラムデータ生成方法、ホログラム画像再生方法およびホログラム画像再生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するホログラムデータ生成方法の発明は、ホログラム画像を再生するためのホログラムデータ生成方法であって、ホログラムデータを生成するホログラムデータ生成領域を、複数の要素領域に区分するステップと、前記ホログラムデータ生成領域よりも小さな領域の基底ホログラムデータであって、再生すべき対象物の光波面を形成する前記基底ホログラムデータを算出するステップと、それぞれの前記要素領域のホログラムデータとして、前記基底ホログラムデータの全部または一部の領域のホログラムデータを割り当てるステップとを有することを特徴とするものである。
【００１０】
前記基底ホログラムデータは、無限遠に配置された前記再生すべき対象物に対して算出されることが好ましい。
【００１１】
また、上記ホログラムデータ生成方法は、収束または発散パワーを有するホログラムデータを加えるステップを有することが好ましい。
前記収束または発散パワーを有するホログラムデータは、好適には、前記それぞれの要素領域に基底ホログラムデータの全部または一部の領域のホログラムデータが割り当てられたホログラムデータに対して加算するものである。
あるいは、前記収束または発散パワーを有するホログラムデータは、前記基底ホログラムデータに加算され、前記要素領域ごとに前記収束または発散パワーを有するホログラムデータが加算されたホログラムデータを生成して、前記要素領域ごとにホログラムデータを割り当てることでパワーを有するホログラムデータを生成しても良い。
【００１２】
好ましくは、前記ホログラムデータは、位相変調量を表すデータである。
【００１３】
また、それぞれの前記要素領域は、互いに同一形状であると有利である。
さらに、それぞれの前記要素領域で、同一形状の領域は、互いに同一のホログラムデータが割り当てられることが好適である。
また、前記基底ホログラムは、前記要素領域と同一形状とすることができる。
【００１４】
上記目的を達成するホログラム画像生成方法の発明は、ホログラムデータを生成するホログラムデータ生成領域を、複数の要素領域に区分するステップと、前記ホログラムデータ生成領域よりも小さな領域の基底ホログラムデータであって、再生すべき対象物の光波面を形成する前記基底ホログラムデータを算出するステップと、それぞれの前記要素領域のホログラムデータとして、前記基底ホログラムデータの全部または一部の領域のホログラムデータを割り当てるステップと、前記ホログラムデータ生成領域の前記ホログラムデータに基づいたホログラムパターンを形成するステップと、前記ホログラムパターンに参照光束を照射するステップとを有することを特徴とするものである。
【００１５】
前記再生すべき対象物は、無限遠に位置することができる。
【００１６】
また、上記ホログラム画像生成方法は、収束または発散パワーを有するホログラムデータを加えるステップを有することが好ましい。
前記収束または発散パワーを有するホログラムデータは、好適には、前記それぞれの要素領域に基底ホログラムデータの全部または一部の領域のホログラムデータが割り当てられたホログラムデータに対して加算するものである。
あるいは、前記収束または発散パワーを有するホログラムデータは、前記基底ホログラムデータに加算され、前記要素領域ごとに前記収束または発散パワーを有するホログラムデータが加算されたホログラムデータを生成して、前記要素領域ごとにホログラムデータを割り当てることでパワーを有するホログラムデータを生成しても良い。
【００１７】
好ましくは、前記ホログラムデータは、位相変調量を表すデータである。
【００１８】
それぞれの前記要素領域は、互いに同一形状であると有利である。
さらに、それぞれの前記要素領域で、同一形状の領域は、互いに同一のホログラムデータが割り当てられると好適である。
また、前記基底ホログラムは、前記要素領域と同一形状とすることができる。
【００１９】
上記目的を達成するホログラム画像生成装置の発明は、光源部と、複数の光変調要素素子から構成される光変調領域を有し、前記光源部からの光波面を変調する空間光変調器と、前記光変調領域のホログラムデータを算出する演算部と、前記演算部から出力される前記ホログラムデータに基づいて、前記空間光変調器の前記光変調領域にホログラムパターンを形成する制御部とを備え、前記演算部は、前記空間光変調器の前記光変調領域を複数の要素領域に区分し、前記光変調領域の前記光変調要素素子よりも少ない光変調要素素子から構成される基底ホログラムであって、前記光源部からの光の照射により再生すべき対象物の光波面を形成する該基底ホログラムのホログラムデータを算出し、それぞれの前記要素領域のホログラムデータとして、前記基底ホログラムの全部または一部の領域のホログラムデータを割り当てることにより、前記光変調領域のホログラムデータを生成することを特徴とするものである。
【００２０】
好ましくは、前記基底ホログラムのホログラムデータは、無限遠に配置された前記再生すべき対象物に対して導出される。
【００２１】
また、前記演算部は、収束または発散パワーを有するホログラムデータを加えることができる。
好適には、前記収束または発散パワーを有するホログラムデータは、前記それぞれの要素領域に基底ホログラムデータの全部または一部の領域のホログラムデータが割り当てられたホログラムデータに対して加算する。
あるいは、前記収束または発散パワーを有するホログラムデータは、前記基底ホログラムデータに加算され、前記要素領域ごとに前記収束または発散パワーを有するホログラムデータが加算されたホログラムデータを生成して、前記要素領域ごとにホログラムデータを割り当てることでパワーを有するホログラムデータを生成しも良い。
【００２２】
また、好ましくは、前記空間光変調器は、入射光波面の空間位相分布を変調する空間光位相変調器である。
【００２３】
それぞれの前記要素領域は、互いに同一形状であると有利である。
さらに、それぞれの前記要素領域で、同一形状の領域は、互いに同一のホログラムデータを割り当てることができる。
また、前記基底ホログラムは、前記要素領域と同一形状とすることができる。
【００２４】
さらに、前記要素領域の大きさが直径３mmの円を包含するようにすると良い。
【００２５】
好ましくは、前記光源部からの光は、それぞれの前記要素領域に、互いに同一形状の光波面を有する参照光束として入射するように構成されている。
前記光源部は、それぞれの前記要素領域に対応して複数の光波源を備え、それぞれの前記光波源からの光束の光波面を所望の形状に形成する波面形成部をさらに備えることができる。
好ましくは、前記複数の光波源は互いにインコヒーレントであり、可干渉距離が光波源の波長以上である。可干渉距離ｌｃは、光波源の波長λ、光波源の半値全幅Δλを用いて次式で表される。
【数２】
2015184288.tif 000004
また、光波源の半値全幅Δλは、再生する最大半画角θMAX、分解能θR、前記空間光変調器のピッチｐを用いて次式を満たすことが好ましい。
【数３】
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あるいは、前記光源部は、前記要素領域の数よりも少ない光波源を備え、それぞれの前記光波源からの光束の光波面を平面形状に形成する波面形成部をさらに備えても良い。
【００２６】
好ましくは、前記空間光変調器から射出される表示光束が、一つ以上の前記要素領域ごとに順次射出するように構成される。
【００２７】
更に好ましくは、前記制御部は、前記空間光変調器の前記光変調要素素子を前記要素領域ごとに個別に制御できる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、ホログラムデータ生成領域よりも小さな領域の基底ホログラムデータであって、再生すべき対象物の光波面を形成する基底ホログラムデータを算出し、それぞれの要素領域のホログラムデータとして、基底ホログラムデータの全部または一部の領域のホログラムデータを割り当てるので、ホログラフィック表示におけるホログラムパターン生成に係る演算量を大幅に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】第１実施の形態に係るホログラム画像再生装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１の空間光変調器の一つの要素領域を照射する光束の光学系を示す図である。
【図３】ホログラム画像を再生する手順を示すフローチャートである。
【図４】第１実施の形態におけるホログラムデータの生成方法を説明する図である。
【図５】空間光変調器の単一の要素領域から眼球への画像再生を説明する図である。
【図６】空間光変調器の複数の要素領域から眼球への画像再生を説明する図である。
【図７】第１実施の形態におけるホログラムパターンの表示制御を説明する図である。
【図８】空間光位相変調器の要素領域に参照光束を照射する光学系の変形例を示す図である。
【図９】第２実施の形態に係るホログラムデータの算出方法を説明する図である。
【図１０】ホログラムデータ生成領域の区分方法の変形例を示す図である。
【図１１】第３実施の形態に係るホログラムデータの算出方法を説明する図である。
【図１２】空間光変調器の複数の要素領域から眼球への画像再生を説明する図である。
【図１３】第４実施の形態に係るホログラム画像再生装置の概略構成を示す図である。
【図１４】図１３の光源部の各光源の構成を示す図である。
【図１５】第４実施の形態におけるホログラムパターンの表示制御を説明する図である。
【図１６】第５実施の形態に係るホログラム画像再生装置の概略構成を示す図である。
【図１７】図１６のファイバーカップリング装置の概略構成を示す図である。
【図１８】第６実施の形態に係るホログラム画像再生装置の概略構成を示す図である。
【図１９】図１８のＲＧＢファイバーカップリング装置の構成を示す図である。
【図２０】第６実施の形態におけるホログラムパターンの表示制御を説明する図である。
【図２１】ホログラムパターンの表示制御の変形例を説明する図である。
【図２２】第７実施の形態に係るホログラム画像再生装置の概略構成を示す図である。
【図２３】第８実施の形態に係るホログラム画像再生装置の概略構成を示す図である。
【図２４】第９実施の形態に係るホログラム画像再生装置の概略構成を示す図である。
【図２５】Gerchberg-Saxton反復計算法における計算機内の仮想空間を示す図である。
【図２６】Gerchberg-Saxton反復計算法の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明の実施の形態について説明する前に、本願で使用する用語の定義について説明する。
【００３１】
本願においてホログラム画像は、計算機ホログラム技術を用いて対象物の光波面を再生することにより観察される画像を対象としている。対象物とは、演算部内に入力される仮想物体である。ホログラム画像を再生するとは、対象物が存在した場合に形成される光波面を形成することであり、これによって対象物の像が観察者の眼球の網膜上に形成され、対象物の虚像を観察することができる。ホログラム画像は、３次元画像に限定されるものではなく、むしろ、表示すべき対象物の虚像を遠方、特に無限遠に配置した２次元画像として表示することを意味する。
【００３２】
また、光変調領域とは、ホログラム画像の再生に用いられる空間光変調器等において、入射光束の光波面の変調を行う領域のことである。観察者は、この光変調領域により再生される画像を観察する。空間光変調器とは、入射する光束の光波面の振幅、位相、偏光等の空間的な分布を変調するものである。光変調領域には、微小な光変調要素素子が２次元的に配列されている。空間光変調器は、この光変調要素素子を制御することによって、透過または反射する光束の光波面の振幅、位相、偏光等を電子的に制御することができる。空間光変調器には、光の空間位相分布を変調する空間光位相変調器、光の空間振幅分布を変調する空間光強度変調器や、位相と振幅とを同時に変調することが可能な装置等がある。
【００３３】
空間光変調器の光変調領域を複数に区分した個々の領域を光変調領域の要素領域と呼ぶ。これは、実空間に存在する領域である。また、空間光変調器の光変調領域に対応する演算部内の領域をホログラムデータ生成領域と呼び、実空間の要素領域に対応してホログラム生成領域を区分した個々の領域を、ホログラムデータ生成領域の要素領域と呼ぶ。これらは、演算部内の仮想的な領域である。光変調領域の区分の仕方としては種々の形態が可能である。
【００３４】
さらに、ホログラムデータとは、演算部の仮想空間内のホログラム生成領域および仮想的な要素領域について、対応する実空間においてホログラムパターンを形成するために光変調要素素子ごとに数値化したデータであり、例えば実空間の空間光位相変調器に対する複素振幅分布として与えられる。すなわち、光変調領域の要素領域の各光変調要素素子と、ホログラムデータ生成領域の要素領域のホログラムデータの最小単位（個々の変調量データ）とは、１対１で対応している。一方、ホログラムパターンとは、光変調領域や実空間の要素領域に形成される、光変調量に対応した物理量の２次元的分布であり、例えば屈折率変化により光位相量を変調する空間光位相変調器では屈折率分布である。
【００３５】
基底ホログラムデータとは、演算部内において、再生すべき対象物に対する光波面を推定し、参照光束の照射によりその光波面を生成するように計算されたホログラムデータである。基底ホログラムデータに対応する基底ホログラム領域は、ホログラム生成領域よりも狭く、要素領域を包括する。基底ホログラム領域は、ホログラムデータを計算するために設けられた仮想的な領域である。
【００３６】
収束または発散パワーを有するホログラムデータとは、正または負の屈折力を与えるホログラムパターンを与えるホログラムデータである。例えば、フレネルレンズと同様の同心円状の屈折力分布パターンを与えるものがある。
【００３７】
ここで、本発明のホログラムデータを導出する上で用いることができるＧｅｒｃｈｂｅｒｇ−Ｓａｘｔｏｎ反復計算法（以下、ＧＳ法と明記する）について、特許文献２（特開２００４−１８４６０９）を用いて説明する。ここでは、簡単のために参照光はホログラムに垂直に入射する平面波とし、再生すべき対象物は無限遠に配置し、導出するホログラムデータは位相変調量とする。
【００３８】
図２５は、演算部内の仮想空間を示す図である。一般に計算機ホログラムでは仮想空間には仮想物体領域１００と仮想ホログラム領域１０２が設定され、仮想物体領域１００には再生すべき物体が設置され、仮想ホログラム領域１０２における物体の複素振幅を求めることでホログラムを導出する。ＧＳ法において、仮想物体領域１００には必ずしも再生すべき物体のみが配置されるわけではないが、説明の都合上、仮想物体領域１００と呼ぶ。
【００３９】
仮想ホログラム領域１０２をｚ＝０として、仮想物体領域１００をｚ＝∞に配置する。
【００４０】
仮想物体領域１００は、ｌ−ｍ平面で碁盤目状に配置された微小な要素１０１の集合体からなり、各要素１０１は複素振幅情報を持つ。仮想物体の座標（ｌ、ｍ）の振幅と位相をそれぞれ、ＡＯ（ｌ、ｍ）、ΦＯ（ｌ、ｍ）と表す。要素１０１のｘ軸方向の寸法をεｘ、ｙ軸方向の寸法をεｙとする。要素１０１はｘ軸方向にＯｘ個、ｙ軸方向にＯｙ個並べられている。
【００４１】
仮想ホログラム領域１０２は、ｕ−ｖ平面で碁盤目状に配置された微小な要素１０３の集合体からなり、各要素１０３は複素振幅情報を持つ。仮想物体の座標（ｕ、ｖ）の振幅と位相をそれぞれ、ＡＨ（ｌ、ｍ）、ΦＨ（ｌ、ｍ）と表す。要素１０３のｘ軸方向の寸法をδｘ、ｙ軸方向の寸法をδｙとする。要素１０３はｘ軸方向にＨｘ個、ｙ軸方向にＨｙ個並べられている。
【００４２】
ここでは、要素１０１、１０３のｘ軸方向の数とｙ軸方向の数、および、ｘ軸方向の寸法とｙ軸方向の寸法はそれぞれ等しいとする（Ｏｘ＝Ｈｘ、Ｏｙ＝Ｈｙ、εｘ＝δｘ、εｙ＝εｙ）。また、要素１０１、１０３のｘ軸方向の数とｙ軸方向の数は２の冪乗とする（Ｏｘ＝Ｈｘ＝２ｎ、Ｏｙ＝Ｈｙ＝２ｍ、但しｎ、ｍは任意の整数）。
なお、仮想物体領域１００の座標（ｌ、ｍ、ｚ）と仮想ホログラム領域１０２の座標（ｕ、ｖ、ｚ）はそれぞれの領域を区別するものであり、座標軸の方向としてはｌ、ｕ軸方向はｘ軸方向に、ｍ、ｖ軸方向はｙ軸方向に対応する。
【００４３】
図２６はＧＳ法のフロー図である。
【００４４】
ステップＳＴ１で、仮想物体領域１００に再生すべき対象物の振幅分布をＡＯ（ｌ、ｍ）として与え、位相分布はランダムな値で与える。ステップＳＴ２で、仮想物体領域の複素振幅を高速フーリエ変換することで仮想ホログラム領域における複素振幅を求める。ステップＳＴ３で、仮想ホログラム領域における振幅分布ＡＨ（ｕ、ｖ）を１にし、位相分布ΦＨ（ｕ、ｖ）を所定の条件で多値化する。この多値化は空間光変調器の階調数に対応する。ステップＳＴ４で、ステップＳＴ３で得られた振幅分布ＡＨ（ｕ、ｖ）と位相分布Φ（ｕ、ｖ）を高速フーリエ逆変換することで仮想物体領域における複素振幅を求める。
【００４５】
ステップＳＴ５で、ステップＳＴ４で得られた振幅分布ＡＯ（ｌ、ｍ）が再生すべき対象物の振幅分布と略等しいと収束判定された場合に、ステップＳＴ３で多値化された位相分布ΦＨ（ｕ、ｖ）が位相分布を表すホログラムデータとなる。ステップＳＴ５の収束判定で、ステップＳＴ４で得られた振幅分布ＡＯ（ｌ、ｍ）が再生すべき対象物の振幅分布と等しくないと判定されると、ステップＳＴ６で、ステップＳＴ４で得られた振幅分布ＡＯ（ｌ、ｍ）のみを再生すべき対象物の振幅分布に置換する。その後、ステップＳＴ２→ＳＴ３→ＳＴ４→ＳＴ５→ＳＴ６のループがステップＳＴ５の条件が満足されるまで（収束するまで）繰り返され、最終的に所望のホログラムデータが得られる。
【００４６】
なお、ここでは簡単のため仮想物体領域１００から仮想ホログラム領域１０２の複素振幅の導出を高速フーリエ変換により行ったが、フーリエ変換や回折積分を用いて導出してもよい。これらの場合、要素１０１、１０３の数が２の冪乗である必要はない。さらに、回折積分を用いる場合は、要素１０１、１０３の数がｘ軸方向とｙ軸方向のそれぞれで等しい必要はなく、要素１０１、１０３の配置は不規則であっても良い。
【００４７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００４８】
（第１実施の形態）
図１は、第１実施の形態に係るホログラム画像再生装置の概略構成を示す図である。
ホログラム画像再生装置は、光源部１０、光源ドライバー１２、波面形成部であるレンズアレイ１３、空間光変調器である空間光位相変調器２０、空間位相変調器ドライバー１２、演算部であるホログラム計算機３０および制御部である制御装置４０を含んで構成されている。光源部１０、レンズアレイ１３および空間光位相変調器２０は、相対位置を固定できるように図示しない支持要素で支持される。例えば、各構成要素は、単一の筐体に固定配置することができる。
【００４９】
光源部１０は、アレイ状に配列された複数の光波源であるＬＤ（レーザーダイオード）１１を備える。各ＬＤ１１は、ＬＤ１１を駆動する光源ドライバー１２に接続され、光源ドライバー１２は制御装置４０に接続される。図１において、ＬＤ１１は３行３列の合計９個配置されているが、ＬＤ１１の数はこれに限られない。むしろ、より多数のＬＤ１１を配列することが可能であるが、図１においては９個のＬＤ１１による簡略化した構成を示している。また、レンズアレイ１３は、ＬＤ１１と同数の要素レンズ１４を備えており、各ＬＤ１１から射出されたレーザー光束が、それぞれ対応する要素レンズ１４を透過するように配置されている。
【００５０】
空間光位相変調器２０は、２次元アレイ状に配列された多数の光変調要素素子（図１の光変調領域２２上の白黒で表示される個々の矩形のドット）から構成される光変調領域２２を有し、透過する光束の光波面の空間位相分布を変調する。図１においては、空間光位相変調器２０の光変調領域２２のみが図示されている。空間光位相変調器２０の光変調領域２２は、ＬＤ１１と同数の複数の要素領域２１に区分されている。しかし、空間光位相変調素子２０の光変調領域２２が、必ずしも物理的に区分されているわけではなく、ホログラム画像再生装置の設計上領域を区分している。図１で要素領域２１は、３行３列の９個の正方形として配列されているが、空間光位相変調器２０の光変調領域２２は、より多くの領域に細分化されても良い。図１では、ＬＤ１１と同様に、簡単のために９個の領域として示している。空間光位相変調器２０には、空間光変調器ドライバー２３が接続され、空間光変調器ドライバーはさらに、制御部４０に接続される。空間光変調器ドライバー２３は、各要素領域２１を独立して制御することができる。空間光位相変調器としては、液晶を用いて位相変調を行う透過型ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等が知られている。
【００５１】
空間光位相変調器２０のそれぞれの要素領域２１に対して、光源部１０の一つのＬＤ１１およびレンズアレイ１３の一つの要素レンズ１４が対応している。図２は、図１の空間光位相変調器２０の一つの要素領域２１を照射する光束の光学系を示す図である。ＬＤ１１、要素レンズ１４および要素領域２１は、要素レンズ１４の光軸上に、対応するＬＤ１１の光射出面の中心と空間光位相変調器２０の要素領域２１の重心とが位置するように配置される。また、ＬＤ１１は、要素レンズ１４の前側焦点位置に配置され、ＬＤ１１から射出された発散光束は要素レンズ１４により平行光束へ成形され、要素領域２１に垂直に入射する。要素領域２１に入射した光束は、光変調要素素子により位相変調を受け、２次元的な位相分布を有する表示光束に成形される。
【００５２】
ホログラム計算機３０は、空間光位相変調器２０の各光変調要素素子の位相変調量を数値化したデータであるホログラムデータを計算する。制御装置４０は、ホログラム計算機３０と接続され、ホログラム計算機３０から出力されるホログラムデータに基づいて、空間光変調器ドライバー２３を駆動して、空間光位相変調器２０の前記光変調領域２２にホログラムパターンを形成することができる。また、制御装置４０は、空間光位相変調器２０のホログラムパターンの書き換えに連動して、光源ドライバー１２を駆動して光源部１０から参照光束の光源波を射出させることができる。
【００５３】
次に、ホログラム画像を再生する方法について説明する。図３は、ホログラム画像を再生する手順を示すフローチャートである。また、図４は、第１実施の形態におけるホログラムデータの算出方法を説明する図である。まず、ホログラム計算機３０は、空間光位相変調器２０の光変調領域２２に対応する仮想的なデータ領域であるホログラムデータ生成領域３３を有し、この領域を、複数の仮想的な要素領域３４に区分する（ステップＳ０１）。仮想的な要素領域３４は、空間光位相変調器２０の各要素領域２１に対応する。このステップは、ホログラム画像を再生するたびに行う必要は無く、予めホログラムデータ生成領域の区分方法は決められていても良い。
【００５４】
次に、再生しようとする画像３１（再生すべき対象物）のデータが、図示しない入力手段によりホログラム計算機３０に入力される（ステップＳ０２）。画像３１は外部から入力されるものではなく、ホログラム計算機３０内で生成されても良い。ここで、画像３１は、２次元平面上のデータであっても良く、また、立体的な対象物のデータであっても良い。次に、ホログラム計算機３０内で、要素領域３４と同じ形状同じ大きさの基底ホログラム領域３２を設ける。
【００５５】
ホログラム計算機３０は、この基底ホログラム領域３２に配置された仮想的光変調要素素子の２次元配列が、ＬＤ１１と同じ波長の平面波による参照光束を照射されたとする場合に、回折により無限遠に配置された画像３１が形成する光波面とほぼ同じ光波面を形成するように、参照光束の光波面を変調する変調量のデータを計算し、基底ホログラム領域３２のホログラムデータ（以下、基底ホログラムデータと呼ぶ）とする（ステップＳ０３）。基底ホログラムデータは、例えば、前記高速フーリエ変換を用いたＧＳ法によって導出する。
【００５６】
次に、ホログラム計算機３０は、基底ホログラム領域３２の基底ホログラムデータの全部を、要素領域３４のホログラムデータ（要素ホログラムデータ）に割り当てる（ステップＳ０４）。そして、同一の要素ホログラムデータを、縦横方向に３行３列に配置してホログラムデータ生成領域３３のホログラムデータを生成する。なお、図４で要素領域３４のホログラムデータおよびホログラムデータ生成領域３３のホログラムデータの白黒の矩形状の点の一つは、ホログラムデータの最小単位のデータであり、実空間の光変調要素素子の位相変調量に対応する。なお、ホログラムデータは必ずしも図４に示されるような白黒の２値である必要はなく、例えば多くの値をとっても良い。
【００５７】
続いて、制御装置４０は、ホログラム計算機３０が出力したホログラムデータ生成領域３３のホログラムデータに基づいて、空間光変調器ドライバー２３を介して、図１の空間光位相変調器２０の光変調領域２２にホログラムパターンを形成する（ステップＳ０５）。すなわち、各光変調要素素子を制御して、位相変調量の２次元分布を形成する。これにより、空間光位相変調器２０の各要素領域２１には、ホログラム計算機３０で計算されたホログラムデータ生成領域３３の要素領域３４のホログラムデータに基づく同一のホログラムパターンが形成される。
【００５８】
なお、ホログラム計算機３０は、要素領域３４のホログラムデータを算出して、これを制御装置４０に送信し、制御装置４０が要素領域３４のホログラムデータを複製して、ホログラムデータ生成領域３３のホログラムデータを生成しても良い。あるいは、制御装置４０は、要素領域３４のホログラムデータを空間光変調器ドライバー２３に送信し、空間光変調器ドライバー２３は、空間光位相変調器２０の各要素領域２１を独立して制御でき、要素領域３４のホログラムデータに基づいて、各要素領域２１に対して同一のデータにより並列的にホログラムパターンの生成を行うように構成されていても良い。
【００５９】
図５は、空間光位相変調器２０の単一の要素領域２１から眼球５０への画像再生を説明する図である。各要素領域２１のホログラムパターンは、ホログラム計算機３０により無限遠に配置された仮想の画像３１が形成すると推定される光波面を生成するように算出されたものなので、各要素領域２１に参照光束が照射されると、この要素領域２１で変調され透過した表示光束は、画像３１の無限遠虚像を形成する（ステップＳ０６）。画像３１の虚像位置が無限遠であるため、画像３１の同一の点から射出されたものとして形成される光線は、要素領域２１から平行光線となって眼球５０に向けて射出される。また、要素領域２１から射出される光線の角度分布は、観察者が像を見込む角度と等しくなる。
【００６０】
また、図６は、空間光位相変調器２０の複数の要素領域２１から眼球５０への画像再生を説明する図である。それぞれの要素領域２１には同一のホログラムパターンが生成されており、各ホログラムパターンが形成する表示光束は無限遠虚像である。このため、画像３１の同一の点に対応する光線は、隣接する要素領域２１間でも平行光線を形成し、眼球５０内の同一点に結像する。したがって、瞳孔５１内に入射する光線が異なる複数の要素領域２１に跨る場合や、要素領域２１と眼球５０の相対位置が変化して要素領域２１の境界を横切る場合も、欠けや、ズレのない一つの像を観測することができる。
【００６１】
その後、参照光束の照射を停止することによって、ホログラム画像の再生が停止する（ステップＳ０７）。以上により、観察者の眼球５０内に画像３１が無限遠に位置する虚像として表示される。また、再生する画像３１を順次変化させながらステップＳ０２〜ステップＳ０７を繰り返すことにより（ステップＳ０８）、動きのある画像を表示することが可能になる。
【００６２】
図７は、第１実施の形態におけるホログラムパターンの表示制御を説明する図である。図の３×３に配列された枠は要素領域２１を示し、ハッチングの有無により表示光束の射出の有無を表している。この図の表示方法では、まず、（ａ）に示すように各要素領域２１に画像Ａのホログラムパターンを生成し、（ｂ）に示すようにこれらに参照光束を照射して画像Ａのホログラム画像を再生し、（ｃ）に示すようにその後参照光束を停止する。続いて、（ｄ）に示すように各要素領域２１に画像Ｂのホログラムパターンを生成し、（ｅ）に示すように参照光束を照射して画像Ｂのホログラム画像を再生し、（ｆ）に示すようにその後参照光束を停止する。これを、表示する画像を順次変えながら繰り返すことで、観察者の眼球５０に向けて動きのある画像を再生することができる。なお、この表示方法では、上記（ａ），（ｄ）がステップＳ０５、（ｂ），（ｅ）がステップＳ０６、（ｃ），（ｆ）がステップＳ０７に対応する。
【００６３】
また、ホログラム計算機３０内での処理ステップであるステップＳ０１〜Ｓ０４は、参照光束を照射していない時間、例えば（ｃ）と（ｄ）およびそれらの間に行う。しかし、これらの処理は、制御装置４０による空間光位相変調器２０の表示制御と並列に実行しても良い。あるいは、ホログラム計算機３０は、空間光位相変調器２０でのホログラム再生に先行して、ステップＳ０２〜Ｓ０４の処理を繰返し、複数の画像３１に対応するホログラムデータを算出し、図示しないメモリ内に蓄積しておくこともできる。
【００６４】
以上説明したように、本実施の形態のホログラム画像再生装置により、画像３１の光波面が再生したホログラム画像の静止画または動画を観察することが可能になる。そして、ホログラムデータ生成領域３３のホログラムデータ生成に係る演算量のほとんどは、基底ホログラム領域３２のホログラムデータを算出する演算量なので、ホログラムデータ生成領域３３の全体に渡ってホログラムデータを計算する場合に比べて大幅に演算量を低減することができる。
【００６５】
本実施例では、ホログラムデータ生成領域３３を３×３に区分して仮想空間の要素領域３４とし、基底ホログラム領域３２はこれと同一の形状とした。要素領域３４に対応する実空間における空間光位相変調器２０の要素領域２１が、Ｎ×Ｎ個の位相変調要素素子から構成されているとすれば、前期高速フーリエ変換を用いたＧＳ法による基底ホログラムデータの算出に係る演算数は、約４Ｎ２ｌｏｇ２Ｎ×Ｃｙｃｌｅである。このことから、３Ｎ×３Ｎの位相変調要素素子に対応するホログラムデータ生成領域３３全体に渡って、ＧＳ法による計算を行った場合に比べて、演算量は約９×ｌｏｇＮ３Ｎ分の１となる。上記実施の形態では、簡単のために、空間光位相変調器２０の光変調領域２２、および、仮想空間上でこれに対応するホログラムデータ生成領域３３を、３×３の要素領域２１および要素領域３４に区分したが、より細かく区分することも可能である。空間光位相変調器２０の要素領域２１は、観察者の瞳孔が包含されるような大きさ、すなわち直径３ｍｍの円が包含されるような大きさであれば、画像３１の分解能が低下することなく観察が可能である。そして、区分数が大きくなるほど、大きな計算量の低減効果が得られる。
【００６６】
以上説明したように、ホログラムデータ生成領域３３よりも小さな基底ホログラム領域３２の基底ホログラムデータであって、再生すべき画像３１の光波面を形成する基底ホログラムデータを算出し、それぞれの要素領域３４のホログラムデータとして、基底ホログラムデータの領域のホログラムデータを割り当てるので、ホログラフィック表示におけるホログラムパターン生成に係る演算量を大幅に低減することが可能になる。また、空間光変調器ドライバー２３は、各要素領域２１を独立して制御することができ、すなわち、各要素領域２１を並列に駆動することができる。これによって、空間光変調器を動作させるクロック周波数を下げることが可能となる。
【００６７】
なお、本実施の形態は、種々の変形、変更が可能である。以下にその例を説明する。
【００６８】
（変形例）
図８は、空間光位相変調器２０の要素領域２１に参照光束を照射する光学系の変形例を示す図である。上記実施の形態では、ＬＤ１１から射出された参照光束は、要素レンズ１４で平行光となって要素領域２１に照射された。しかし、参照光束を照射する光学系はこのような配置や構成に限られない。例えば、図８（ａ）のように、ＬＤ１１を要素レンズ１４の前側焦点位置よりも要素レンズ１４から遠い位置に配置して、要素レンズ１４で屈折された光波面が収束球面波となるような構成も可能である。あるいは、要素レンズ１４としてアナモルフィックレンズを用いて、参照光束の光波面形状をアナモルフィックとしても良い。このように、光源部１０，レンズアレイ１３および空間光位相変調器２０の柔軟な配置が可能となる。また、図８（ｂ）は、ＬＤ１１を要素レンズ１４および要素領域２１の重心を結ぶ光軸上からずらして配置する例である。このような光源の配置は、例えばカラー表示のため波長の異なる複数のＬＤ１１を光軸付近に配置する場合にとられる構成である。さらに、図８（ｃ）は、図８（ａ），（ｂ）の配置の特徴を組み合わせた光学系の配置となっている。上記図８（ａ）〜（ｃ）のような場合でも、それぞれの要素領域２１は、互いに同じ光波面により照射されることが好ましい。そのため、それぞれの組を成すＬＤ１１と、要素レンズ１４と、要素領域２1との相対位置の関係は、互いに等しいことが好ましい。上記の図８（ａ）〜（ｃ）のような場合、ホログラム計算機３０は、照射される参照光束の光波面の形状を考慮して、光波面を再生する基底ホログラムデータを計算するようにプログラムされる。
【００６９】
（第２実施の形態）
第２実施の形態では、空間光位相変調器２０の光変調領域２２の各要素領域２１は、正方形ではなく、正六角形の蜂の巣状に区分する。さらに、ＬＤ１１の配置やレンズアレイ１３の各要素レンズ１４の配置および形状は、この要素領域２１に合わせて変更される。これらの構成要素の物理的形状、配置については図面を省略する。しかし、光源部１０、光源ドライバー１２、レンズアレイ１３、空間光位相変調器２０、空間光変調器ドライバー２３、ホログラム計算機３０、制御装置４０などの配置および相互の接続関係は、第１実施の形態と同様である。
【００７０】
第２実施の形態は、ホログラム計算機３０における演算処理の内容が、第１実施の形態と異なっている。図９は、第２実施の形態に係るホログラムデータの算出方法を説明する図である。ホログラム計算機３０内のホログラムデータ生成領域３３の要素領域３４は、空間光位相変調器２０の要素領域２１と同じ正六角形となる。一方、基底ホログラム領域３２は、要素領域３４と同一形状ではなく、要素領域３４を包含するような大きさ及び正方形の形状を有する。ただし、基底ホログラム領域３２は、ホログラムデータ生成領域３３よりも小さい。
【００７１】
ホログラム計算機３０は、図９（ａ）の画像３１について、第１実施の形態と同様に図９（ｂ）の基底ホログラム領域３２のホログラムデータを算出する。そして、基底ホログラム領域３２の一部分３２ａのホログラムデータを、図９（ｃ）のように各要素領域３４のホログラムデータとして割り当てる。これによって、各要素領域３４に同一のホログラムデータを含むホログラムデータ生成領域３３のホログラムデータを生成する。
【００７２】
ホログラムデータ生成領域３３のホログラムデータに基づいて、空間光位相変調器２０の光変調領域２２にホログラムパターンを形成し、参照光束を照射することにより第１実施の形態と同様に画像３１を無限遠に配置された虚像として観察することができる。この変形例においても、基底ホログラム領域３２がホログラムデータ生成領域３３よりも小さいので、基底ホログラム領域３２に含まれる仮想的光変調要素素子の数が、ホログラムデータ生成領域３３に含まれる仮想的な光変調要素素子の数、すなわち、空間光位相変調器２０の光変調領域２２の光変調要素素子の数よりも少ないことを意味する。したがって、ホログラムデータの算出に必要となる演算量の低減が可能になる。
【００７３】
なお、ホログラムデータ生成領域３３は正方形や六角形のみでなく種々の形状の要素領域３４に区分することができる。（すなわち、対応する光変調領域２２も、種々の形状に区分することができる。）図１０は、ホログラムデータ生成領域３３の区分方法の変形例を示す図である。図１０（ａ），図１０（ｂ）では、それぞれ同一形状の正方形および平行四辺形の要素領域３４を、平面内に隙間なく配列している。このように、要素領域３４は、正方形、正六角形、長方形、平行四辺形あるいは、これらを一方向に拡大または縮小した形状等の同一形状の多角形であることが好ましい。この場合、基底ホログラムデータを１つ算出すれば良いので、演算量を少なくすることができる。また、対応する空間光位相変調器２０の要素領域２１に対して、均一な光強度の参照光束を形成することが容易となる。
【００７４】
さらに、図１０（ｃ），図１０（ｄ）では、それぞれ、形状の異なる２種類の要素領域３４ａ，３４ｂが含まれている。要素領域３４ａ，３４ｂは、それぞれ、同一の基底ホログラム領域３２から一部の領域のホログラムデータが割り当てられる。このとき、要素領域３４ａと３４ｂとに割り当てられるホログラムデータの領域は、重なっていても良く、重なっていなくても良い。しかし、異なる形状の要素領域３４ａ，３４ｂに対して、異なる基底ホログラム領域３２を規定して、異なる基底ホログラムデータを算出しても良い。
なお、基底ホログラム領域３２は正方形のみでなく種々の形状を取り得る。好ましくは、基底ホログラム領域の要素がｘ−ｙ平面に碁盤目状に配置され、ｘ軸方向の要素数とｙ軸方向の要素数とがそれぞれ２の冪乗であることが望ましい。なお、ｘ軸方向の要素数とｙ軸方向の要素数とが必ずしも等しくなくてよい。
【００７５】
（第３実施の形態）
図１１は、第３実施の形態に係るホログラム画像再生装置のホログラムデータの算出方法を説明する図である。本実施の形態は、第１実施の形態とホログラム計算機３０の演算方法のみが異なっている。ホログラム画像再生装置の物理的構成は、第１実施の形態と同様である。本実施の形態によれば、ホログラム計算機３０は、第１または第２実施の形態と同様に、再生する画像３１が入力され、基底ホログラム領域３２のホログラムデータを計算し、要素領域３４に基底ホログラムデータの全部または一部を割り当てて、ホログラムデータ生成領域３３のホログラムデータを算出する（図１１（ａ）〜（ｃ））。
【００７６】
さらに、ホログラム計算機３０は、収束または発散パワーを有するホログラムのホログラムデータを保持し、あるいは、外部から入力され、このホログラムデータをホログラムデータ生成領域３３のホログラムデータに加算することができる。図１１では、（ｄ）のように、負の屈折力を有するホログラムパターンに対応した同心円状の発散パワーを有するホログラムデータ３５を、ホログラムデータ生成領域３３のホログラムデータに加算して、（ｅ）のように発散パワーを有するホログラムデータ生成領域３３のホログラムデータを得る。
【００７７】
空間光位相変調器２０が、０〜２πの範囲で位相変調が可能な場合、ホログラム計算機３０は、発散パワーを有するホログラムデータ３５の加算により、変調量の範囲が２πを超えた場合は、２πを差し引いて、変調量を０〜２πの範囲にして出力する。あるいは、空間光空間光位相変調器２０が、０〜４πの範囲で位相変調が可能な場合は、ホログラム計算機３０で計算されるホログラムデータに、発散パワーを有するホログラムデータ３５を単に加算すれば良い。
【００７８】
このようにすることによって、表示光束の光波面が変化し、画像３１のホログラム画像表示位置を無限遠から変化させることが可能になる。例えば、発散パワーを有するホログラムデータを加算した場合、ホログラム画像表示位置は観察者側へ変化する。なお、加算するホログラムデータの屈折力は必ずしも負である必要はなく、正であっても良い。この場合、ある像高の表示光束は収束光束となるため、例えば遠視の観察者が眼を緊張させることなくホログラム画像を観察することができる。従って、本実施の形態によれば、加算するホログラムデータを適切に設定することで、ホログラム画像表示位置を、観察者が眼の焦点を合わせやすい位置に変えることが可能になる。
【００７９】
なお、上述の説明では、発散パワーを有するホログラムデータを、ホログラムデータ生成領域３３のホログラムデータに加算するとしたが、発散パワーを有するホログラムデータの加算は、基底ホログラム領域３２、または、要素ホログラム領域３４のホログラムデータに対して行っても良い。
【００８０】
なお、第１実施の形態同様に、瞳孔５１内に入射する光線が異なる複数の要素領域２１に跨る場合や、要素領域２１と眼球５０の相対位置が変化して要素領域２１の境界を横切る場合も、欠けや、ズレのない一つの像を観測することができる。
これを、図１２を用いて説明する。
【００８１】
図１０２は、空間光変調器２０の要素領域２１ａ，２１ｂから眼球５０へ画像再生を説明する図である。空間光変調器２０の光変調領域２２には、焦点距離ｆの負の屈折力を有するホログラムデータが加算されたホログラムパターンが形成されている。これは、第１実施の形態のホログラム領域に対して焦点距離ｆの凹レンズを設置したものと光学的に等価である。このため、図１０２に示すように、要素領域２１ａ，２１ｂから射出される波面は像高ごとに実質的に重なることなく、また、実質的に隙間なく伝播する。例えば、矢印の再生画像３６の始点側３６ａを再生する波面は境界３７を境にして上側は要素領域２１ａから、下側は要素領域２１ｂから射出される。また、矢印の再生画像３６の終点側３６ｂを再生する波面は境界３８を境にして上側は要素領域２１ａから、下側は要素領域２１ｂから射出される。このため、画像３１の同一の点に対応する光線は、隣接する要素領域２１ａ，２１ｂ間でも、眼球５０内の同一点に結像する。したがって、瞳孔５１内に入射する光線が異なる複数の要素領域２１に跨る場合や、要素領域２１と眼球５０の相対位置が変化して要素領域２１の境界を横切る場合も、欠けや、ズレのない一つの像を観測することができる。
【００８２】
（第４実施の形態）
図１３は、第４実施の形態に係るホログラム画像再生装置の概略構成を示す図である。第４実施の形態のホログラム画像再生装置は、第１実施の形態の光源部１０のＬＤ１１に代えて、ＲＧＢ光源６１を有する。図１４は、図１３の光源部１０のＲＧＢ光源６１の構成を示す図である。ＲＧＢ光源６１は、それぞれ赤色、緑色、青色のレーザー光を射出するＬＤ６２Ｒ、ＬＤ６２ＧおよびＬＤ６２Ｂ並びに４分割ダイクロイックミラー６３を備える。４分割ダイクロイックミラー６３は、赤色光のみ反射するダイクロイックミラー面６３ａと青色光のみ反射するダイクロイックミラー面６３ｂとを備える。ＬＤ６２Ｒ，６２Ｇ，６２Ｂは、ダイクロイックミラー６３のそれぞれ異なる３面に向けて配置される。赤色のＬＤ６２Ｒから射出されたレーザー光は、ダイクロイックミラー面６３ａで反射され、ＬＤ６２Ｇが配置された面に対向する面から射出される。同様に、青色ＬＤ６２Ｂから射出されたレーザー光は、ダイクロイックミラー面６３ｂで反射され、ＬＤ６２Ｇが配置された面に対向する面から射出される。緑色のＬＤ６２Ｇから射出されたレーザー光は、そのままＬＤ６２Ｇが配置された面に対向する面から射出される。各ＬＤ６２Ｒ，６２Ｇ，６２Ｂから射出されたレーザー光は、レンズアレイ１３の要素レンズ１４の光軸に沿って要素レンズ１４に入射するように配置されている。その他の構成は、第１実施の形態と同様であるので、同一構成要素には同一参照符号を付して説明を省略する。本実施の形態においても、要素領域２１のホログラムパターンに対応するホログラムデータを算出する方法は、第１実施の形態と同様である。
【００８３】
上記のように構成されているので、本ホログラム画像再生装置では、ホログラムパターンの生成に係る演算量を低減できることに加え、光源部１０の各ＬＤ６２Ｒ，６２Ｇ，６２Ｂを順次切替えることによりカラー画像の再生が可能になる。図１５は、第４実施の形態におけるホログラムパターンの表示制御を説明する図である。この図でＡ，Ｂは画像を示し、ｒ，ｇ，ｂの文字は画像の赤、緑および青色の各成分であることを示している。先ず画像Ａについて、全ての要素領域２１に赤色のホログラムパターンＡｒを生成し、次に赤色の参照光束を照射して、赤色の表示光束を射出することで、画像Ａの赤色成分を再生する。次に、赤色の参照光束を停止して、要素領域２１のホログラムパターンを緑色のホログラムパターンＡｇに切替える。これに、緑色の参照光束を照射して、緑色の表示光束を射出させて、画像Ａの緑色成分を再生する。同様にして、画像Ａの青色成分の生成も行う。次いで、再生する画像を画像Ｂに変え、同様の表示制御を行う。このように、時分割方式によるホログラム画像の再生を行う。表示画像を変えていくことによって、カラー動画像の再生が可能になる。
なお、表示するカラーの切替順序はｒ→ｇ→ｂに限らない。例えば、ｇ→ｒ→ｂであってもよい。
【００８４】
（第５実施の形態）
図１６は、第５実施の形態に係るホログラム画像再生装置の概略構成を示す図である。第５実施の形態のホログラム画像再生装置は、第１〜４実施の形態と光源部１０の構成が異なっている。第５実施の形態の光源部１０は、ファイバーカップリング装置７１、光カプラー７３および導波路７２，７４を有する。図１７は、図１６のファイバーカップリング装置７１の構成を示す図である。ファイバーカップリング装置７１は、ＬＤ７６および集光レンズ７７を含む。ＬＤ７６は制御装置４０によって直接制御される。ＬＤ７６から射出された発散光は集光レンズ７７により導波路７２の端面に集光され、導波路７２に結合した光は導波路７２を伝播する。光カプラー７３は、導波路７２を伝搬してきた光を、要素領域２１の数（図の場合は９）に分岐させ、分岐された光は各導波路７４を通り端面７４ａから、レンズアレイ１３の各要素レンズ１４に向けて射出される。
【００８５】
光カプラー７３から導波路７４の端面までの長さは、互いに異なり、その差はＬＤ７６の可干渉距離ｌＣより長くする。ここでＬＤ７６の波長をλ、ＬＤ７６の半値全幅をΔλとすると、ＬＤ７６の可干渉距離ｌＣは次式で表される。
【数４】
2015184288.tif 000006
例えば、λ=６３５nm、Δλ=０．２nmとするとｌＣ＝２．０mmとなる。
【００８６】
また、ホログラム画像を再生するために、ＬＤ７６の可干渉距離ｌＣは波長λ以上とする。さらに、Δλは最大半画角θＭＡＸ、分解能θＲ、空間光変調器のピッチpを用いて次式を満たす。
【数５】
2015184288.tif 000007
例えば、θMAX=９．５deg、θR＝１’、ｐ＝１．６μｍ、とするとΔλ＝０．９nmとなる。
【００８７】
その他の構成は、第１〜４実施の形態と同様であるので、同一構成要素には同一参照符号を付して説明を省略する。本実施の形態においても、要素領域２１のホログラムパターンに対応するホログラムデータを算出する方法は、第１実施の形態と同様である。
【００８８】
本実施の形態によれば、第１実施の形態と同様に、ホログラムパターンの生成に係る演算量を低減することができる。さらに、光カプラー７３を用いて導波路を分岐させているので、光源部１０の光波源の数を減らすことができる。さらに、光カプラー７３から導波路７４の端面までの長さが互いに異なり、その差をＬＤ７６の可干渉距離ｌＣよりも長くすることで、各要素領域２１から射出される表示光束が互いに干渉しないため、干渉による画像低下を起こすことも無い。
【００８９】
（第６実施の形態）
図１８は、第６実施の形態に係るホログラム画像再生装置の概略構成を示す図である。第６実施の形態に係るホログラム画像再生装置は、第５実施の形態に係るホログラム画像再生装置において、ファイバーカップリング装置７１をＲＧＢファイバーカップリング装置８１に置き換え、光カプラー７３を光スイッチ８３に置き換えている。また、光スイッチ８３は、制御装置４０により制御される。導波路８２，８４は第５実施の形態の導波路７２，７４に対応する。
【００９０】
図１９は、図１８のＲＧＢファイバーカップリング装置８１の構成を示す図である。ＲＧＢファイバーカップリング装置８１の構成は、図１４のＲＧＢ光源６１の構成に類似している。ＲＧＢファイバーカップリング装置８１のＬＤ８６Ｒ，８６Ｇ，８６Ｂおよび４分割ダイクロイックミラー８７は、それぞれ、図１４のＬＤ６２Ｒ，６２Ｇ，６２Ｂおよび４分割ダイクロイックミラー６３と同様に構成され配置されている。ＲＧＢファイバーカップリング装置８１は、さらに集光レンズ８８を４分割ダイクロイックミラー８７の各レーザー光が射出されるＬＤ８６Ｇが配置された面に対向する参照光束の射出面に設け、各レーザー光を導波路８２の端面に集光させている。ＲＧＢファイバーカップリング装置８１の各ＬＤ８６Ｒ，８６Ｇ，８６Ｂは、制御装置４０により制御される。光スイッチ８３は、光を射出する導波路８４を選択的に制御でき、１度に１つの導波路８４に対してのみ光を射出する。
【００９１】
その他の構成は、第５実施の形態と同様であるので、同一構成要素には同一参照符号を付して説明を省略する。本実施の形態においても、要素領域２１のホログラムパターンに対応するホログラムデータを算出する方法は、第１実施の形態と同様である。
【００９２】
本実施の形態では、制御装置４０が、空間光位相変調素子２０のホログラムパターンの変更と同期して、光スイッチ８３により光を射出する導波路８４を順次切替える。これによって、参照光束が照射される要素領域２１が順次変更される。光変調領域２２の要素領域２１を順次切り替えながら走査することにより、各要素領域２１から同時に表示光束が射出されることはないので、各ホログラムから射出される表示光束が重なる位置に眼が配置されても干渉による画質の低下が起こらない。
【００９３】
参照光束を要素領域２１に照射する順序としては、例えば、ラスタースキャンのように横方向に一列順次照射しながら、一列の照射が終わるごとに縦方向に照射位置をずらす方法がある。図２０は、ホログラムパターンの表示制御を説明する図である。図２０では、（ａ）〜（ｆ）において左上から右下の領域へ順次画像Ａを再生し、（ｇ），（ｈ）において再生すべき画像をＡからＢに書き換え、すなわち、ホログラムパターンの切換えを行う。そして、（ｉ）〜（ｋ）以降で画像Ｂを再生している。なお、ここで、画像Ａと画像Ｂとは色成分の違いも含めた異なる画像を表す。要素領域２１への参照光束の照射切換は、制御装置４０が、ＲＢＧファイバーカップリング装置８１のＬＤ８６Ｒ，８６Ｇ，８６Ｂおよび光スイッチ８３を制御することによって行う。ホログラム画像を再生する要素領域２１を高速で切替えることによって、光変調領域２２全体で再生された画像を観察することができる。このように、高速で要素領域２１を切替えることによって、複数の要素領域２１から射出される表示光束間で干渉が生じることを避けることができるという利点がある。
【００９４】
また、図２１は、ホログラムパターンの表示制御の変形例を説明する図である。この変形例では、各要素領域２１に順次参照光束を照射するという点で、図２０の表示制御と類似する。しかし、この例では、他の要素領域２１に参照光束が照射している間に、参照光束の照射が終わった要素領域２１から、順次ホログラムパターンの変更を行うという点で、図２０の例とは異なっている。このようにすることによって、図２０の場合のように、全要素領域２１を同時に書き換えるために、全てのホログラム領域が消灯している時間がないので、より画像のちらつきが少なく見易い画像再生が可能になる。
【００９５】
（第７実施の形態）
図２２は、第７実施の形態に係るホログラム画像再生装置の概略構成を示す図である。この実施例では、第６実施の形態において、光スイッチ８３を光カプラー８９に置き換え、ＲＧＢファイバーカップリング装置８１から導波路８２により伝搬される光を、各導波路８４に分岐させる。
【００９６】
一方、レンズアレイ１３と空間光位相変調器２０の光変調領域２２との間には、光変調領域２２の各要素領域２１に対応する複数の窓部１７を有するシャッター装置１５が配置される。このシャッター装置１５は、電気制御可能な例えば液晶シャッターであり、瞬時に各窓部１７の光の透過率を変更できる。このシャッター装置１５の窓部１７が開いている時は、対応する要素領域２１全体に参照光束が照射可能な状態となり、窓部１７が閉じている場合は、対応する要素領域２１は全体に参照光束が遮断される状態となる。シャッター装置１５は、シャッタードライバー１６を介して制御装置４０により制御される。制御装置４０は、ホログラム計算機３０の算出したホログラムデータに基づいて、空間光位相変調器２０のホログラムパターンの変更と、光源部１０から射出されるレーザーの選択と、シャッター装置１５の窓部の透過率の変化とを同期させて制御する。
【００９７】
これによって、第６実施の形態と同様に、光源のレーザー波長を変えつつ、シャッターの窓部１７を開閉し参照光束が照射される要素領域２１を、例えばラスタースキャンのように順次変更して、カラーのホログラム画像の再生が可能になる。なお、シャッター装置１５は、空間光位相変調器２０の表示光束射出面側に配置しても良い。本実施の形態のホログラム画像再生装置では、複数の表示光束を同時に観測されることがないため干渉による画質の低下を防ぐことができる。
【００９８】
（第８実施の形態）
図２３は、第８実施の形態に係るホログラム画像再生装置の概略構成を示す図である。本実施の形態のホログラム画像再生装置は、光源部１０を構成するＬＤ９１と、コリメートレンズ９２と、偏光ビームスプリッター９３と、複数のλ／４波長板９４と反射型の空間光位相変調器であるＬＣＯＳ９５と、図示しない演算部および制御部を備える。図２３は、ホログラム画像再生装置のホログラム画像が形成されるＬＣＯＳ９５の面を真横から見た図になっている。ＬＣＯＳ９５はホログラム画像を観察するための十分な奥行きを有している。
【００９９】
ＬＤ９１から射出されたレーザー光は、コリメートレンズ９２で平行光となり偏光ビームスプリッター９３に入射する。偏光ビームスプリッター９３内は、複数のスプリット面９３ａ、９３ｂ、９３ｃを有する。それぞれのスプリット面９３ａ、９３ｂおよび９３ｃは、コリメートレンズ９２のレンズ軸に４５度傾いており、すなわち偏光ビームスプリッター９３に入射するレーザー光に対して４５度傾いている。これにより、Ｓ偏光のレーザー光の一部を、偏光ビームスプリッター９３の側面に配置されたＬＣＯＳ９５に向けて反射する。また、各スプリット面９３ａ、９３ｂおよび９３ｃは、それぞれ、反射および透過率が異なっており、ＬＤ９１に近いほど反射率が小さく透過率が大きい。反射率及び透過率は、最終的に射出される表示光束がＬＣＯＳ９５の面内で均等になるように設計されている。スプリット面９３ａ，９３ｂ，９３ｃで反射されたレーザー光線（Ｓ波）は、λ／４波長板９４を透過して円偏光となって、ＬＣＯＳ９５の光変調領域に入射する。ＬＣＯＳ９５に入射した光束は位相変調を受けて反射され、λ／４波長板９４を透過してＰ偏光の表示光束となる。さらにこの表示光束は、偏光ビームスプリッター９３に入射し、スプリット面９３ａ，９３ｂ，９３ｃを透過する。
なお、ＬＣＯＳ及びλ／４波長版は必ずしも物理的に区分けされている必要はない。
【０１００】
ＬＣＯＳ９５の光変調領域は、複数の要素領域９５ａ，９５ｂ，９５ｃに区分されている。図２３では縦方向の区分のみが表示されるが、紙面の奥行き方向にも区分されている。ホログラム画像再生装置の演算部は、第１実施の形態のホログラム計算機３０と同様に、各要素領域９５ａ，９５ｂ，９５ｃに対応して同一のホログラムデータを算出し、このホログラムデータに基づいて制御部がＬＣＯＳ９５の光変調領域２２全体にホログラムパターンを形成する。したがって、本実施の形態においても、ＬＣＯＳ９５の光変調要素素子全体に渡りホログラムデータを計算する場合に比べて、少ない演算量でホログラムデータを演算することが可能になる。
【０１０１】
このようにして生成されたホログラムパターンにより再生された表示光束によって、観察者は虚像として形成されるホログラム画像を観察することができる。さらに、上述のようにホログラムデータの演算量を低減することができる。また、複数のスプリット面９３ａ，９３ｂ，９３ｃを有する偏光ビームスプリッター９３を用いたので、要素領域９５ａ，９５ｂ，９５ｃを個別の光源で照射する場合よりも光源の数を減らすことができる。さらに、偏光ビームスプリッター９３により光路を折り曲げた光学系を用いることによって、装置を小型・薄型化することができる。なお、上記において、偏光ビームスプリッター９３への入射平行光と各スプリット面９３ａ，９３ｂ，９３ｃとの間の角度は４５度に限られず、種々の角度に設定することが可能である。
【０１０２】
（第９実施の形態）
図２４は、第９実施の形態に係るホログラム画像再生装置の概略構成を示す図である。本実施の形態では、第８実施の形態のホログラム画像再生装置において、λ／４波長版９４を除き、透過型ＬＣＤ９６を用いて構成したものである。このため、スプリット面９３ａ，９３ｂ，９３ｃで反射されたレーザー光は、透過型ＬＣＤ９６の要素領域９６ａ，９６ｂ，９６ｃを透過する。レーザー光は透過型ＬＣＤ９６を透過する際に、位相変調を受けて表示光束として射出される。その他の構成および作用は、第８実施の形態と同様である。これにより、第８実施の形態と同様に、小型・薄型のホログラム画像再生装置を提供することができる。
【０１０３】
なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。たとえば、光変調領域の区分方法は３×３の９区分に限られない。要素領域の大きさはヒトの瞳孔の大きさよりも大きければ良い。したがって、空間光変調器の光変調領域を、縦横方向にそれぞれ数十以上に区分することも可能である。また、図３のフローチャートにおいて、第１実施の形態において、ホログラムデータ生成領域を要素領域に区分するステップ（ステップＳ０１）は、要素領域に基底ホログラム領域のホログラムデータを割り当てるステップＳ０４の前であれば良く、表示する対象物データの入力（ステップＳ０２）の前に行わなくても良い。例えば、基底ホログラムのホログラムデータを算出するステップＳ０３の後に、要素領域を区分しても良い。また、空間光変調器としては、空間光位相変調器に限られず、光束の光波面の振幅を変調する空間光強度変調器や位相分布と強度分布の双方を変調可能な装置等種々の装置を適用することが可能である。なお、各実施の形態において、再生すべき対象物を無限遠に配置するとしたが、対象物は必ずしも無限遠に配置する必要は無い。ある程度、遠方に配置したものとしてホログラムデータを計算すれば、対象物ホログラム画像の再生が可能である。
【符号の説明】
【０１０４】
１０    光源部
１１    ＬＤ（レーザーダイオード）
１２    光源ドライバー
１３    レンズアレイ
１４    要素レンズ
１５    シャッター装置
１６    シャッタードライバー
２０    空間光位相変調器
２１    要素領域（実空間）
２２    光変調領域
２３    空間光変調器ドライバー
３０    ホログラム計算機
３１    画像
３２    基底ホログラム領域
３３    ホログラムデータ生成領域
３４    要素領域（仮想空間）
３５    ホログラムデータ
３６    再生画像
３７，３８    境界
４０    制御装置
５０    眼球
５１    瞳孔
６１    ＲＧＢ光源
６２Ｒ，６２Ｇ，６２Ｂ    ＬＤ
６３    ４分割ダイクロイックミラー
７１    ファイバーカップリング装置
７２    導波路
７３    光カプラー
７４    導波路
７６    ＬＤ
７７    集光レンズ
８１    ＲＧＢファイバーカップリング装置
８２    導波路
８３    光スイッチ
８４    導波路
８６Ｒ，８６Ｇ，８６Ｂ    ＬＤ
８７    ４分割ダイクロイックミラー
８８    集光レンズ
８９    光カプラー
９１    ＬＤ（レーザーダイオード）
９２    コリメートレンズ
９３    偏光ビームスプリッター
９４    λ／４波長板
９５    ＬＣＯＳ
９６    透過型ＬＣＤ
【図１】
2015184288.tif 000008
【図２】
2015184288.tif 000009
【図３】
2015184288.tif 000010
【図４】
2015184288.tif 000011
【図５】
2015184288.tif 000012
【図６】
2015184288.tif 000013
【図７】
2015184288.tif 000014
【図８】
2015184288.tif 000015
【図９】
2015184288.tif 000016
【図１０】
2015184288.tif 000017
【図１１】
2015184288.tif 000018
【図１２】
2015184288.tif 000019
【図１３】
2015184288.tif 000020
【図１４】
2015184288.tif 000021
【図１５】
2015184288.tif 000022
【図１６】
2015184288.tif 000023
【図１７】
2015184288.tif 000024
【図１８】
2015184288.tif 000025
【図１９】
2015184288.tif 000026
【図２０】
2015184288.tif 000027
【図２１】
2015184288.tif 000028
【図２２】
2015184288.tif 000029
【図２３】
2015184288.tif 000030
【図２４】
2015184288.tif 000031
【図２５】
2015184288.tif 000032
【図２６】
2015184288.tif 000033