(57)【要約】【課題】フルカラーの画像再生が可能であると共に、解像度が従来のものより高い計算機合成ホログラム。【解決手段】ホログラムの記録面２０上に多数の平行な切断面によって水平方向に分割することで多数の線状の分割領域Ｃ１ｒ，Ｃ１ｇ，Ｃ１ｂ等が設定され、多数の分割領域を横断する方向に周期的に異なる波長ＲＧＢに対応する振幅情報と位相情報とが記録されており、所定の照明Ｌｗにより再生した場合に、各分割領域に記録された振幅情報と位相情報とから回折された周期的に異なる波長の再生光がホログラムの記録面に対して所定位置Ｅの視点位置で観察できる方向へ進行するように構成されており、同一の分割領域に属する個々の点には、原画像の同一部分に関する情報が記録されており、異なる分割領域に属する個々の点には、原画像の対応する異なる部分に関する情報が記録されている。【選択図】図４
2008083658.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
計算機を用いた演算により所定の記録面上に振幅情報と位相情報を記録してなる計算機合成ホログラムを作製する方法であって、
所定の原画像と、この原画像を記録するための記録面とを定義する段階と、
前記原画像と前記記録面とを多数の平行な切断面によって水平方向に分割することで多数の線状の分割領域であって、前記原画像の分割領域と前記記録面の分割領域とが１対１の対応関係になるような分割領域を定義する段階と、
前記原画像の多数の分割領域を横断する方向に各分割領域から発せられる光の波長が分割領域に応じて周期的に異なるように、複数の異なる波長の光を発する点又は線分光源アレーを前記原画像の多数の分割領域に周期的に配置する段階と、
前記記録面の分割領域上に多数の演算点を定義し、個々の演算点に対して、前記原画像の対応する分割領域の点又は線分光源アレーの各々の点又は線分光源から達する光の合成光である物体光の振幅情報と位相情報とを演算する段階と、
個々の演算点について求められた振幅情報と位相情報とを記録媒体上に記録する段階と、
を有することを特徴とする計算機合成ホログラムの作製方法。
【請求項２】
個々の演算点について求められた振幅情報と位相情報とを記録媒体上に記録する方法として、演算点での物体光と参照光との干渉縞で記録することを特徴とする請求項１記載の計算機合成ホログラムの作製方法。
【請求項３】
個々の演算点について求められた振幅情報と位相情報とを記録媒体上に記録する方法として、１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ことを特徴とする請求項１記載の計算機合成ホログラムの作製方法。
【請求項４】
前記原画像の多数の分割領域に周期的に配置される点又は線分光源アレーから発せられる光の複数の波長が３つであり、それぞれ赤色、緑色、青色の波長であることを特徴とする請求項１から３の何れか１項記載の計算機合成ホログラムの作製方法。
【請求項５】
請求項１から４の何れか１項記載の計算機合成ホログラムの作製方法で作製されたことを特徴とする計算機合成ホログラム。
【請求項６】
計算機を用いた演算を利用して所定の記録媒体上に複数の波長により表現されたカラー原画像の振幅情報と位相情報を記録した計算機合成ホログラムにおいて、
ホログラムの記録面上に多数の平行な切断面によって水平方向に分割することで多数の線状の分割領域が設定され、
多数の分割領域を横断する方向に周期的に異なる波長に対応する振幅情報と位相情報とが記録されており、
所定の照明により再生した場合に、各分割領域に記録された振幅情報と位相情報とから回折された周期的に異なる波長の再生光がホログラムの記録面に対して所定位置の視点位置で観察できる方向へ進行するように構成されており、
同一の分割領域に属する個々の点には、原画像の同一部分に関する情報が記録されており、異なる分割領域に属する個々の点には、原画像の対応する異なる部分に関する情報が記録されていることを特徴とする計算機合成ホログラム。
【請求項７】
各分割領域に記録された振幅情報と位相情報が物体光と参照光との干渉縞として記録されていることを特徴とする請求項６記載の計算機合成ホログラム。
【請求項８】
各分割領域に記録された振幅情報と位相情報が、溝の深さで位相を、溝の幅で振幅を記録した１面に溝を持った３次元セルとして記録されていることを特徴とする請求項６記載の計算機合成ホログラム。
【請求項９】
分割領域に記録されている周期的に異なる波長が３つであり、それぞれ赤色、緑色、青色の波長であることを特徴とする請求項６から８の何れか１項記載の計算機合成ホログラム。
【請求項１０】
物体光の複素振幅が記録され観察方向に応じて複数の画像が選択的に再生可能な計算機合成ホログラムにおいて、
ホログラムの観察側と反対側に空間的に仮想点光源群が設定され、かつ、前記仮想点光源群の面と前記ホログラムの面を横切る平行な多数のスライス面が設定され、その多数のスライス面にスライス面に直交する方向に周期的に複数の異なる波長の光が割り当てられ、各スライス面内では、仮想点光源から発散する光の波長をその割り当てられた波長とし、スライス面内の前記仮想点光源群の各々の仮想点光源からそのスライス面内で観察側へ発散する発散光の放射輝度角度分布が角度分割されて、それぞれの分割角度内では前記仮想点光源群の面に位置する別々の画像のその仮想点光源位置での画素の対応する波長の濃度あるいはその濃度と一定の関係にある値に等しい振幅の点からそのスライス面内で発散する発散光に等しいものに設定されてなる発散光が物体光として前記仮想点光源群の発散光入射側の何れかの位置で記録されてなることを特徴とする計算機合成ホログラム。
【請求項１１】
物体光の複素振幅が記録され観察方向に応じて複数の画像が選択的に再生可能な計算機合成ホログラムにおいて、
ホログラムの観察側に空間的に仮想集光点群が設定され、かつ、前記ホログラムの面と前記仮想集光点群の面を横切る平行な多数のスライス面が設定され、その多数のスライス面にスライス面に直交する方向に周期的に複数の異なる波長の光が割り当てられ、各スライス面内では、仮想集光点に集光する光の波長をその割り当てられた波長とし、スライス面内の前記仮想集光点群の各々の仮想集光点に観察側と反対側からそのスライス面内で入射する収束光の輝度角度分布が角度分割されて、それぞれの分割角度内では前記仮想集光点群の面に位置する別々の画像のその仮想集光点位置での画素の対応する波長の濃度あるいはその濃度と一定の関係にある値に等しい振幅の点に収束する収束光に等しいものに設定されてなる収束光が物体光として前記仮想集光点群の収束光入射側の何れかの位置で記録されてなることを特徴とする計算機合成ホログラム。
【請求項１２】
物体光の複素振幅が記録され立体物が再生可能な計算機合成ホログラムにおいて、
ホログラムの観察側と反対側に空間的に仮想点光源群が設定され、かつ、前記仮想点光源群の面と前記ホログラムの面を横切る平行な多数のスライス面が設定され、その多数のスライス面にスライス面に直交する方向に周期的に複数の異なる波長の光が割り当てられ、各スライス面内では、仮想点光源から発散する光の波長をその割り当てられた波長とし、スライス面内の前記仮想点光源群の各々の仮想点光源からそのスライス面内で観察側へ発散する発散光の輝度角度分布が、観察側から当該仮想点光源をそのスライス面内で見たときの記録すべき物体表面の対応する波長の輝度角度分布と等しいものに設定されており、かつ、仮想点光源各々から発散する発散光が相互に重畳して物体光として前記仮想点光源群の観察側の何れかの位置で記録されてなることを特徴とする計算機合成ホログラム。
【請求項１３】
物体光の複素振幅が記録され立体物が再生可能な計算機合成ホログラムにおいて、
ホログラムの観察側に空間的に仮想集光点群が設定され、かつ、前記ホログラムの面と前記仮想集光点群の面を横切る平行な多数のスライス面が設定され、その多数のスライス面にスライス面に直交する方向に周期的に複数の異なる波長の光が割り当てられ、各スライス面内では、仮想点光源から発散する光の波長をその割り当てられた波長とし、スライス面内の前記仮想集光点群の各々の仮想集光点に観察側と反対側からそのスライス面内で入射する収束光の輝度角度分布が、当該仮想集光点を通して観察側からそのスライス面内で見たときの記録すべき物体表面の対応する波長の輝度角度分布と等しいものに設定されており、かつ、仮想集光点各々に入射する収束光が相互に重畳して物体光として前記仮想集光点群の観察側と反対側の何れかの位置で記録されてなることを特徴とする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及びその作製方法に関し、特に、フルカラーの画像再生が可能で解像度の高い計算機合成ホログラムとその作製方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、白色光の下でフルカラーの画像再生が可能な計算機ホログラム（計算機合成ホログラム）とその作製方法が開示されている。特許文献１に記載の計算機ホログラムは、
○記録媒体を単位領域に分け、
○この単位領域の中に赤領域、緑領域、青領域にあたる３つの分割領域を設け、
○さらに、単位領域と同一の数のＲＧＢ色の情報を持った点光源をフルカラーの原画像表面に設定し、
○単位領域内の赤領域内、緑領域内、青領域内にＲＧＢ色の情報を持った点光源の対応するそれぞれの色の情報を記録するものである。
【０００３】
以下、その作製方法を説明する。図１１は特許文献１に記載の記録方法の具体例を示す斜視図である。この例では、原画像１０及び記録媒体（記録面）２０を、それぞれ多数の平行線（平行な切断面）によって水平方向に分割し、多数の線状の単位領域を定義している。すなわち、図１１に示す通り、原画像１０は、合計Ｍ個の単位領域Ａ１，Ａ２，Ａ３，…，Ａｍ，…ＡＭに分割されており、記録媒体２０は、同じく合計Ｍ個の単位領域Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，…，Ｃｍ，…ＣＭに分割されている。原画像１０が立体画像の場合、各単位領域Ａ１，Ａ２，Ａ３，…，Ａｍ，…ＡＭは、この立体の表面部分を分割することによって得られる領域になる。ここで、原画像１０上のＭ個の単位領域と記録媒体２０上のＭ個の単位領域とは、それぞれが１対１の対応関係にある。たとえば、原画像１０上の第ｍ番目の単位領域Ａｍは、記録媒体２０上の第ｍ番目の単位領域Ｃｍに対応している。
【０００４】
そして、原画像１０の個々の単位領域Ａ１，Ａ２，Ａ３，…，Ａｍ，…ＡＭは、点光源が一列に並んだ線状の領域になっている。図１１に示す例では、例えば、第ｍ番目の単位領域Ａｍには、Ｎ個の点光源Ｐｍ１〜ＰｍＮが一列に並んでいる（なお、原画像１０の物体の形状によっては、単位領域Ａｍは一本線でない場合もある。例えば３つの球が並んでいれば、切断面は３つの円形状となり、それぞれの円上に点光源が並んで配列されることになる。）。また、記録媒体２０の各単位領域Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，…，Ｃｍ，…ＣＭは、図１２にそれぞれ破線で示すように３分割して分割領域を形成している。ここで、分割領域Ｃ１ｒ，Ｃ１ｇ，Ｃ１ｂは、図１１に示す単位領域Ｃ１を分割して得られた分割領域である。
【０００５】
そして、記録媒体２０の任意の単位領域中の任意の分割領域上の演算点Ｑについての干渉縞は、次のようにして求められる。ここで、任意の分割領域として、Ｃｍｒを選択するが、Ｃｍｇ，Ｃｍｂについても同様である。まず、この演算点Ｑが所属する単位領域Ｃｍに対応する原画像１０上の単位領域Ａｍを演算対象単位領域として定める。そして、この演算対象単位領域Ａｍ内の点光源Ｐｍ１〜ＰｍＮから発せられた色Ｒの物体光Ｏｍ１ｒ〜ＯｍＮｒ（分割領域がＣｍｇ，Ｃｍｂの場合は、それぞれ色Ｇの物体光Ｏｍ１ｇ〜ＯｍＮｇ、色Ｂの物体光Ｏｍ１ｂ〜ＯｍＮｂ）の位相を含めた合成光と、同じ色Ｒの参照光Ｌθｍｒとによって演算点Ｑで形成される干渉縞を求めれば、目的とする演算点Ｑにおける干渉縞である。ここで、参照光Ｌθｍｒは、ＹＺ平面に平行な単色平行光線である。なお、参照光Ｌθｍｒは、ＹＺ平面に平行でなく斜めからの参照光でもよい。
【０００６】
図１３は、このような演算処理の概念を説明するための上面図であり、図１１に示す原画像１０及び記録媒体２０を、図の上方から見た状態を示している。図１３に示す通り、演算点Ｑにおける干渉縞を求めるのに必要な物体光は、色Ｒの分割領域Ｃｍｒに関しては、演算対象単位領域Ａｍ内のＮ個の点光源Ｐｍ１，…，Ｐｍｉ，…，ＰｍＮから発せられた色Ｒの物体光Ｏｍ１ｒ，…，Ｏｍｉｒ，…，ＯｍＮｒのみに限定され、色Ｇの分割領域Ｃｍｇに関しては、演算対象単位領域Ａｍ内のＮ個の点光源Ｐｍ１，…，Ｐｍｉ，…，ＰｍＮから発せられた色Ｇの物体光Ｏｍ１ｇ，…，Ｏｍｉｇ，…，ＯｍＮｇのみに限定され、色Ｂの分割領域Ｃｍｂに関しては、演算対象単位領域Ａｍ内のＮ個の点光源Ｐｍ１，…，Ｐｍｉ，…，ＰｍＮから発せられた色Ｂの物体光Ｏｍ１ｂ，…，Ｏｍｉｂ，…，ＯｍＮｂのみに限定され、原画像１０を構成する全点光源からの物体光を考慮する必要はない。こうして、記録媒体２０上に定義した全ての演算点Ｑについて、それぞれ所定の干渉縞を求れば、記録媒体２０上に干渉縞の分布が得られることになる。
【０００７】
図１４は、上述のような方法で記録されたカラー原画像を再生している状態を示す側面図である。記録媒体２０には、仮想照明として設定された白色照明光Ｌｗ（ＹＺ平面に平行な平行光線）が記録媒体２０に対して角度αをもって照射されている。ここで、記録媒体２０の上方に位置する分割領域Ｃ１ｒ，Ｃ１ｇ，Ｃ１ｂには、点光源Ｐ１（Ｐ１１，…，Ｐ１ｉ，…，Ｐ１Ｎの集合を点光源Ｐ１で表す。Ｐｍ，ＰＭについても同様。）のそれぞれ色Ｒ，Ｇ，Ｂの成分の情報が記録されているが、再生時には、図のように、各色成分の再生光は何れも仮想視点Ｅの方向に進行することになる。これは、記録媒体２０の中程に位置する分割領域Ｃｍｒ，Ｃｍｇ，Ｃｍｂからの再生光や、記録媒体２０の下方に位置する分割領域ＣＭｒ，ＣＭｇ，ＣＭｂからの再生光についても同様である。結局、仮想視点Ｅの位置に視点を置けば、分割領域Ｃ１ｒ，Ｃ１ｇ，Ｃ１ｂからは、それぞれ点光源Ｐ１に関する色Ｒ，Ｇ，Ｂの再生光が得られ、分割領域Ｃｍｒ，Ｃｍｇ，Ｃｍｂからは、それぞれ点光源Ｐｍに関する色Ｒ，Ｇ，Ｂの再生光が得られ、分割領域ＣＭｒ，ＣＭｇ，ＣＭｂからは、それぞれ点光源ＰＭに関する色Ｒ，Ｇ，Ｂの再生光が得られることになり、点光源Ｐ１，Ｐｍ，ＰＭから構成されるカラー原画像が高い色再現性をもって観察されることになる。
【０００８】
図１５は、以上の特許文献１で提案された計算機ホログラムの作製方法を模式的に示す図であり、後の本発明の作製方法を説明するために重要であるので、図１５の意味を説明する。上記したように、原画像（物体）１０は、水平方向の多数の線状の単位領域Ａ１，Ａ２，Ａ３，…，Ａｍ，…ＡＭに分割されており、記録媒体２０も原画像（物体）１０の単位領域Ａ１，Ａ２，Ａ３，…，Ａｍ，…ＡＭに対応して水平方向の多数の線状の単位領域Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，…，Ｃｍ，…ＣＭに分割されている。そして、記録媒体２０の各単位領域Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，…，Ｃｍ，…ＣＭはそれぞれ例えば分割領域Ｃｍｒ，Ｃｍｇ，Ｃｍｂのように３分割されている。原画像（物体）１０の単位領域Ａ１，Ａ２，Ａ３，…，Ａｍ，…ＡＭの幅又はピッチがｈのとき、記録媒体２０の単位領域Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，…，Ｃｍ，…ＣＭの対応する幅又はピッチはｈとなっている。これが、図１５の意味するところである。
【特許文献１】特開２０００−２１４７５１号公報
【特許文献２】特開２００２−７２８３７号公報
【特許文献３】特開２００５−２１５５７０号公報
【特許文献４】特開２００４−３０９７０９号公報
【特許文献５】特開２００４−２６４８３９号公報
【非特許文献１】「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−」
【非特許文献２】辻内順平著「ホログラフィー」ｐｐ．３３〜３６（（株）裳華房、１９９７年１１月５日発行）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記特許文献１の作製方法で計算機合成ホログラムを作製すれば、白色光の下で色再現性の良いフルカラー画像が再生できる。
【００１０】
しかしながら、微細な構造を持つ物体を記録媒体に記録しようとした場合、物体が微細であればある程、単位領域も細かくしなければならないという問題点があった。すなわち、記録媒体上に設定する単位領域の幅を決めると、解像度はその幅に限定されることになる。
【００１１】
本発明は、従来技術のこのような問題点に鑑みてなさたものであり、その目的は、フルカラーの画像再生が可能であると共に、解像度が従来のものより高い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】
【００１２】
上記目的を達成する本発明の計算機合成ホログラムの作製方法は、計算機を用いた演算により所定の記録面上に振幅情報と位相情報を記録してなる計算機合成ホログラムを作製する方法であって、
所定の原画像と、この原画像を記録するための記録面とを定義する段階と、
前記原画像と前記記録面とを多数の平行な切断面によって水平方向に分割することで多数の線状の分割領域であって、前記原画像の分割領域と前記記録面の分割領域とが１対１の対応関係になるような分割領域を定義する段階と、
前記原画像の多数の分割領域を横断する方向に各分割領域から発せられる光の波長が分割領域に応じて周期的に異なるように、複数の異なる波長の光を発する点又は線分光源アレーを前記原画像の多数の分割領域に周期的に配置する段階と、
前記記録面の分割領域上に多数の演算点を定義し、個々の演算点に対して、前記原画像の対応する分割領域の点又は線分光源アレーの各々の点又は線分光源から達する光の合成光である物体光の振幅情報と位相情報とを演算する段階と、
個々の演算点について求められた振幅情報と位相情報とを記録媒体上に記録する段階と、
を有することを特徴とする方法である。
【００１３】
この場合に、個々の演算点について求められた振幅情報と位相情報とを記録媒体上に記録する方法として、演算点での物体光と参照光との干渉縞で記録する方法、１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等を用いることができる。
【００１４】
また、前記原画像の多数の分割領域に周期的に配置される点又は線分光源アレーから発せられる光の複数の波長が３つであり、それぞれ赤色、緑色、青色の波長である場合が最も典型的な形態である。
【００１５】
本発明は、以上の計算機合成ホログラムの作製方法で作製された計算機合成ホログラムを含むものである。
【００１６】
本発明の計算機合成ホログラムは、計算機を用いた演算を利用して所定の記録媒体上に複数の波長により表現されたカラー原画像の振幅情報と位相情報を記録した計算機合成ホログラムにおいて、
ホログラムの記録面上に多数の平行な切断面によって水平方向に分割することで多数の線状の分割領域が設定され、
多数の分割領域を横断する方向に周期的に異なる波長に対応する振幅情報と位相情報とが記録されており、
所定の照明により再生した場合に、各分割領域に記録された振幅情報と位相情報とから回折された周期的に異なる波長の再生光がホログラムの記録面に対して所定位置の視点位置で観察できる方向へ進行するように構成されており、
同一の分割領域に属する個々の点には、原画像の同一部分に関する情報が記録されており、異なる分割領域に属する個々の点には、原画像の対応する異なる部分に関する情報が記録されていることを特徴とするものである。
【００１７】
この場合に、各分割領域に記録された振幅情報と位相情報が物体光と参照光との干渉縞として記録されていても、あるいは、溝の深さで位相を、溝の幅で振幅を記録した１面に溝を持った３次元セルとして記録されていてもよい。
【００１８】
また、分割領域に記録されている周期的に異なる波長が３つであり、それぞれ赤色、緑色、青色の波長であることが望ましい。
【００１９】
本発明は、さらに次のような計算機合成ホログラムを含むものである。
【００２０】
（１）  物体光の複素振幅が記録され観察方向に応じて複数の画像が選択的に再生可能な計算機合成ホログラムにおいて、
ホログラムの観察側と反対側に空間的に仮想点光源群が設定され、かつ、前記仮想点光源群の面と前記ホログラムの面を横切る平行な多数のスライス面が設定され、その多数のスライス面にスライス面に直交する方向に周期的に複数の異なる波長の光が割り当てられ、各スライス面内では、仮想点光源から発散する光の波長をその割り当てられた波長とし、スライス面内の前記仮想点光源群の各々の仮想点光源からそのスライス面内で観察側へ発散する発散光の放射輝度角度分布が角度分割されて、それぞれの分割角度内では前記仮想点光源群の面に位置する別々の画像のその仮想点光源位置での画素の対応する波長の濃度あるいはその濃度と一定の関係にある値に等しい振幅の点からそのスライス面内で発散する発散光に等しいものに設定されてなる発散光が物体光として前記仮想点光源群の発散光入射側の何れかの位置で記録されてなることを特徴とする計算機合成ホログラム。
【００２１】
（２）  物体光の複素振幅が記録され観察方向に応じて複数の画像が選択的に再生可能な計算機合成ホログラムにおいて、
ホログラムの観察側に空間的に仮想集光点群が設定され、かつ、前記ホログラムの面と前記仮想集光点群の面を横切る平行な多数のスライス面が設定され、その多数のスライス面にスライス面に直交する方向に周期的に複数の異なる波長の光が割り当てられ、各スライス面内では、仮想集光点に集光する光の波長をその割り当てられた波長とし、スライス面内の前記仮想集光点群の各々の仮想集光点に観察側と反対側からそのスライス面内で入射する収束光の輝度角度分布が角度分割されて、それぞれの分割角度内では前記仮想集光点群の面に位置する別々の画像のその仮想集光点位置での画素の対応する波長の濃度あるいはその濃度と一定の関係にある値に等しい振幅の点に収束する収束光に等しいものに設定されてなる収束光が物体光として前記仮想集光点群の収束光入射側の何れかの位置で記録されてなることを特徴とする計算機合成ホログラム。
【００２２】
（３）  物体光の複素振幅が記録され立体物が再生可能な計算機合成ホログラムにおいて、
ホログラムの観察側と反対側に空間的に仮想点光源群が設定され、かつ、前記仮想点光源群の面と前記ホログラムの面を横切る平行な多数のスライス面が設定され、その多数のスライス面にスライス面に直交する方向に周期的に複数の異なる波長の光が割り当てられ、各スライス面内では、仮想点光源から発散する光の波長をその割り当てられた波長とし、スライス面内の前記仮想点光源群の各々の仮想点光源からそのスライス面内で観察側へ発散する発散光の輝度角度分布が、観察側から当該仮想点光源をそのスライス面内で見たときの記録すべき物体表面の対応する波長の輝度角度分布と等しいものに設定されており、かつ、仮想点光源各々から発散する発散光が相互に重畳して物体光として前記仮想点光源群の観察側の何れかの位置で記録されてなることを特徴とする計算機合成ホログラム。
【００２３】
（４）物体光の複素振幅が記録され立体物が再生可能な計算機合成ホログラムにおいて、
ホログラムの観察側に空間的に仮想集光点群が設定され、かつ、前記ホログラムの面と前記仮想集光点群の面を横切る平行な多数のスライス面が設定され、その多数のスライス面にスライス面に直交する方向に周期的に複数の異なる波長の光が割り当てられ、各スライス面内では、仮想集光点に集光する光の波長をその割り当てられた波長とし、スライス面内の前記仮想集光点群の各々の仮想集光点に観察側と反対側からそのスライス面内で入射する収束光の輝度角度分布が、当該仮想集光点を通して観察側からそのスライス面内で見たときの記録すべき物体表面の対応する波長の輝度角度分布と等しいものに設定されており、かつ、仮想集光点各々に入射する収束光が相互に重畳して物体光として前記仮想集光点群の観察側と反対側の何れかの位置で記録されてなることを特徴とする計算機合成ホログラム。
【発明の効果】
【００２４】
以上の本発明の作製方法で作製された計算機合成ホログラムは、分割領域の大きさを細かくすることなく、解像度のみを上げて、例えばＲＧＢ3 原色を再現することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面を参照にして本発明の計算機合成ホログラム（ＣＧＨ）の作製方法とその作製方法で得られた計算機合成ホログラムの実施例を説明する。図１は本発明による記録方法の概念の１実施例を示す斜視図である。この実施例では、原画像１０及び記録媒体（記録面）２０を、それぞれ多数の平行線（平行な切断面）によって水平方向に分割し、多数の線状の分割領域を定義している。すなわち、図１に示す通り、原画像１０は、合計３Ｍ個の分割領域Ａ１ｒ，Ａ１ｇ，Ａ１ｂ，Ａ２ｒ，Ａ２ｇ，Ａ２ｂ，…，Ａｍｒ，Ａｍｇ，Ａｍｂ，…，ＡＭｒ，ＡＭｇ，ＡＭｂに分割されており、記録媒体２０は、同じく合計３Ｍ個の分割領域Ｃ１ｒ，Ｃ１ｇ，Ｃ１ｂ，Ｃ２ｒ，Ｃ２ｇ，Ｃ２ｂ，…，Ｃｍｒ，Ｃｍｇ，Ｃｍｂ，…，ＣＭｒ，ＣＭｇ，ＣＭｂに分割されている。原画像１０が立体画像の場合、各分割領域Ａ１ｒ，Ａ１ｇ，Ａ１ｂ，Ａ２ｒ，Ａ２ｇ，Ａ２ｂ，…，Ａｍｒ，Ａｍｇ，Ａｍｂ，…，ＡＭｒ，ＡＭｇ，ＡＭｂは、この立体の表面部分を分割することによって得られる領域になる。ここで、原画像１０上の３Ｍ個の分割領域と記録媒体２０上の３Ｍ個の分割領域とは、それぞれが１対１の対応関係にある。たとえば、原画像１０上のｒ，ｇ，ｂの繰り返し番号ｍ番目の中の１番目（第ｍｒ番目とする。以下同様。）の分割領域Ａｍｒは、記録媒体２０上のｒ，ｇ，ｂの繰り返し番号ｍ番目の中の１番目の分割領域Ｃｍｒに対応している。
【００２６】
そして、原画像１０の個々の分割領域Ａ１ｒ，Ａ１ｇ，Ａ１ｂ，Ａ２ｒ，Ａ２ｇ，Ａ２ｂ，…，Ａｍｒ，Ａｍｇ，Ａｍｂ，…，ＡＭｒ，ＡＭｇ，ＡＭｂは、点光源が一列に並んだ線状の領域になっている。図１に示す例では、例えば、第ｍｒ番目の分割領域Ａｍｒには、Ｎ個の色Ｒ（赤色）の光を分割領域Ａｍｒと分割領域Ｃｍｒを含む平面内で扇状に発する点光源Ｐｍｒ１〜ＰｍｒＮが一列に並んでいる。同様に、第ｍｇ番目の分割領域Ａｍｇには、Ｎ個の色Ｇ（緑色）の光を分割領域Ａｍｇと分割領域Ｃｍｇを含む平面内で扇状に発する点光源Ｐｍｇ１〜ＰｍｇＮが一列に並んでおり、第ｍｂ番目の分割領域Ａｍｂには、Ｎ個の色Ｂ（青色）の光を分割領域Ａｍｂと分割領域Ｃｍｂを含む平面内で扇状に発する点光源Ｐｍｂ１〜ＰｍｂＮが一列に並んでいる。
【００２７】
そして、記録媒体２０の任意の分割領域中の演算点Ｑについての干渉縞は、次のようにして求められる。ここで、任意の分割領域として、Ｃｍｒを選択するが、Ｃｍｇ，Ｃｍｂについても同様である。まず、この演算点Ｑが所属する分割領域Ｃｍｒに対応する原画像１０上の分割領域Ａｍｒを演算対象分割領域として定める。そして、この演算対象分割領域Ａｍｒ内の点光源Ｐｍｒ１〜ＰｍｒＮから発せられた色Ｒの物体光Ｏｍｒ１〜ＯｍｒＮ（分割領域がＣｍｇ，Ｃｍｂの場合は、それぞれ色Ｇの物体光Ｏｍｇ１〜ＯｍｇＮ、色Ｂの物体光Ｏｍｂ１〜ＯｍｂＮ）の位相を含めた合成光（物体光）と、同じ色Ｒの参照光Ｌθｍｒとによって演算点Ｑで形成される干渉縞を求めれば、目的とする演算点Ｑにおける干渉縞である。ここで、参照光Ｌθｍｒは、ＹＺ平面に平行な単色平行光線である。なお、参照光Ｌθｍｒは、ＹＺ平面に平行でなく斜めからの参照光でもよい。
【００２８】
図２は、このような演算処理の概念を説明するための上面図であり、図１に示す原画像１０及び記録媒体２０を、図の上方から見た状態を示している。図２に示す通り、演算点Ｑにおける干渉縞を求めるのに必要な物体光は、色Ｒの分割領域Ｃｍｒに関しては、演算対象分割領域Ａｍｒ内のＮ個の点光源Ｐｍｒ１，…，Ｐｍｒｉ，…，ＰｍｒＮから発せられたＯｍｒ１，…，Ｏｍｒｉ，…，ＯｍｒＮのみに限定され、色Ｇの分割領域Ｃｍｇに関しては、演算対象分割領域Ａｍｇ内のＮ個の点光源Ｐｍｇ１，…，Ｐｍｇｉ，…，ＰｍｇＮから発せられたＯｍｇ１，…，Ｏｍｇｉ，…，ＯｍｇＮのみに限定され、色Ｂの分割領域Ｃｍｂに関しては、演算対象分割領域Ａｍｂ内のＮ個の点光源Ｐｍｂ１，…，Ｐｍｂｉ，…，ＰｍｂＮから発せられたＯｍｂ１，…，Ｏｍｂｉ，…，ＯｍｂＮのみに限定され、原画像１０を構成する全点光源からの物体光を考慮する必要はない。こうして、記録媒体２０上に定義した全ての演算点Ｑについて、それぞれ所定の干渉縞を求れば、記録媒体２０上に干渉縞の分布が得られることになる。
【００２９】
以上のような記録方法をとっているので、原画像１０上ではＲＧＢ３色の点光源アレイ（点光源Ｐｍｒ１〜ＰｍｒＮ、Ｐｍｇ１〜ＰｍｇＮ、Ｐｍｂ１〜ＰｍｂＮ）を繰り返し単位としてその繰り返し単位がＭ個並列配置されており、記録媒体２０上では、それに対応してそれぞれ色ＲＧＢの干渉縞が記録された分割領域Ａｍｒ，Ａｍｇ，Ａｍｂを繰り返し単位としてその繰り返し単位がＭ個並列配置されていることになる。
【００３０】
図３は、以上の例の本発明の計算機合成ホログラムの作製方法を模式的に示す図であり、上記したように、原画像（物体）１０は、水平方向の多数の線状の分割領域Ａ１ｒ，Ａ１ｇ，Ａ１ｂ，Ａ２ｒ，Ａ２ｇ，Ａ２ｂ，…，Ａｍｒ，Ａｍｇ，Ａｍｂ，…，ＡＭｒ，ＡＭｇ，ＡＭｂに分割されており、記録媒体２０も原画像（物体）１０の分割領域Ａ１ｒ，Ａ１ｇ，Ａ１ｂ，Ａ２ｒ，Ａ２ｇ，Ａ２ｂ，…，Ａｍｒ，Ａｍｇ，Ａｍｂ，…，ＡＭｒ，ＡＭｇ，ＡＭｂにに対応して水平方向の多数の線状の分割領域Ｃ１ｒ，Ｃ１ｇ，Ｃ１ｂ，Ｃ２ｒ，Ｃ２ｇ，Ｃ２ｂ，…，Ｃｍｒ，Ｃｍｇ，Ｃｍｂ，…，ＣＭｒ，ＣＭｇ，ＣＭｂに分割されている。原画像（物体）１０の分割領域Ａ１ｒ，Ａ１ｇ，Ａ１ｂ，Ａ２ｒ，Ａ２ｇ，Ａ２ｂ，…，Ａｍｒ，Ａｍｇ，Ａｍｂ，…，ＡＭｒ，ＡＭｇ，ＡＭｂの幅又はピッチがｈ／３のとき、記録媒体２０の分割領域Ｃ１ｒ，Ｃ１ｇ，Ｃ１ｂ，Ｃ２ｒ，Ｃ２ｇ，Ｃ２ｂ，…，Ｃｍｒ，Ｃｍｇ，Ｃｍｂ，…，ＣＭｒ，ＣＭｇ，ＣＭｂの対応する幅又はピッチは同様にｈ／３となっている。そして、記録媒体２０上のＲＧＢ繰り返しピッチはｈ／３×３＝ｈとなっている。
【００３１】
図４は、上述のような方法で記録されたカラー原画像を再生している状態を示す側面図である。記録媒体２０には、仮想照明として設定された白色照明光Ｌｗ（ＹＺ平面に平行な平行光線）が記録媒体２０に対して角度αをもって照射されている。ここで、記録媒体２０の上方に位置する分割領域Ｃ１ｒ，Ｃ１ｇ，Ｃ１ｂには、それぞれ点光源Ｐ１ｒ（Ｐ１ｒ１，…，Ｐ１ｒｉ，…，Ｐ１ｒＮの集合を点光源Ｐ１ｒで表す。Ｐ１ｇ，Ｐ１ｂ等についても同様。），Ｐ１ｇ，Ｐ１ｂのそれぞれ色Ｒ，Ｇ，Ｂの情報が記録されているが、再生時には、図のように、各色成分の再生光は何れもホログラムの記録面に対して所定位置の視点位置Ｅで観察できる方向に進行することになる。これは、記録媒体２０の中程に位置する分割領域Ｃｍｒ，Ｃｍｇ，Ｃｍｂからの再生光や、記録媒体２０の下方に位置する分割領域ＣＭｒ，ＣＭｇ，ＣＭｂからの再生光についても同様である。結局、仮想視点Ｅの位置に視点を置けば、分割領域Ｃ１ｒ，Ｃ１ｇ，Ｃ１ｂからは、それぞれ点光源Ｐ１ｒ，Ｐ１ｇ，Ｐ１ｂに関する色Ｒ，Ｇ，Ｂの再生光が得られ、分割領域Ｃｍｒ，Ｃｍｇ，Ｃｍｂからは、それぞれ点光源Ｐｍｒ，Ｐｍｇ，Ｐｍｂに関する色Ｒ，Ｇ，Ｂの再生光が得られ、分割領域ＣＭｒ，ＣＭｇ，ＣＭｂからは、それぞれ点光源ＰＭｒ，ＰＭｇ，ＰＭｂに関する色Ｒ，Ｇ，Ｂの再生光が得られることになり、点光源Ｐ１ｒ，Ｐ１ｇ，Ｐ１ｂ，…，Ｐｍｒ，Ｐｍｇ，Ｐｍｂ，…，ＰＭｒ，ＰＭｇ，ＰＭｂから構成されるカラー原画像１０が高い色再現性をもって観察されることになる。仮想視点Ｅが記録媒体２０から十分に離れていると考え、再生光が記録媒体２０の面の法線方向に進行するようにしてもよい。
【００３２】
次に、以上の本発明の計算機合成ホログラム（ＣＧＨ）の作製方法をフローチャートに基づいて説明する。
【００３３】
ＣＧＨの作製方法はよく知られており（例えば、非特許文献１参照）、ＣＧＨの例として、干渉縞の強度分布を記録したバイナリホログラムであって、再生像が水平方向の視差のみを持ち、上方からの白色光で観察される場合について、その概要を説明すると、図５に示すように、ステップＳＴ１で、ＣＧＨ化する物体（原画像１０）の形状が定義される。次いで、ステップＳＴ２で、物体、ＣＧＨ面（記録媒体２０の記録面）、参照光の空間配置が定義される。次いで、ステップＳＴ３で、物体は、水平面でのスライスにより垂直方向に上記の分割領域に分割され、さらにスライス面上で点光源の集合（点光源アレイ）に置き換えられる。そして、ステップＳＴ４で、これらの空間配置に基き、ＣＧＨ面上に定義された分割領域の各サンプル点において、物体を構成する各点光源から到達する光と参照光との干渉縞の強度が演算により求められ、干渉縞データが得られる。次に、ステップＳＴ５で、得られた干渉縞データは量子化された後、ステップＳＴ６で、ＥＢ描画用矩形データに変換され、ステップＳＴ７で、ＥＢ描画装置により媒体に記録され、ＣＧＨが得られる。
【００３４】
本発明の作製方法で得られたＣＧＨでは、再生像の解像度は、原画像１０に設定する点光源の密度によって決まるので、図４のＣＧＨ（本発明）と図１４のＣＧＨ（従来例）とを比較すると、記録媒体２０上での分割領域Ｃｍｒ，Ｃｍｇ，Ｃｍｂの寸法（幅）を同じとするなら、図４の場合は点光源の密度が３倍になっている分、解像度は高くなり微細な構造を持つ物体を記録することが可能になる。ただし、色パターンの再現性については同程度である。
【００３５】
なお、以上の方法において、分割領域上の演算点Ｑでの物体光の振幅と位相の記録には、上記で説明したような参照光との干渉による干渉縞で記録する方法以外に、特許文献２、３に記載されているように１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。
【００３６】
あるいは、非特許文献１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。
【００３７】
また、原画像１０の個々の分割領域に配置する点光源アレイの色としても、上記のようにＲＧＢの３原色に限定されず、他の色（波長）の組み合わせでもよく、さらには、３色ではなく、２色あるいは４色以上であってもよい。２色とする場合は、３色と比較してデータ量を減らすことができる。４色以上の場合は、３色と比較して色域を広げることができる。
【００３８】
次に、本発明の実施例と比較例を示す。
【００３９】
図６（ｂ）に示すように、特許文献１に記載の記録方法により、単位領域を１２０μｍの大きさとして、記録媒体へ記録する。１つの点光源がＲＧＢ３色分の情報を持つようにし、記録媒体の分割領域の大きさを４０μｍ（Ｒ：４０μｍ，Ｂ：４０μｍ，Ｂ：４０μｍ）とした場合、点光源は４０μｍの分割領域３色分である１２０μｍの間隔の中に１つの間隔で存在することに相当する。このとき、記録媒体へ記録された約１０００μｍ〜約１４００μｍの文字を読むことはできなかった。
【００４０】
一方、本発明のように、１つの点光源が各々１色分の情報を持っているとし、分割領域の大きさを４０μｍ（Ｒ：４０μｍ，Ｂ：４０μｍ，Ｂ：４０μｍ）とした場合、４０μｍの間隔の中に１つ点光源が存在することになる。この場合、１２０μｍの中に３つの点光源が４０μｍ間隔で存在することに相当する。本発明の作成方法で作成した計算機合成ホログラムの再生画像は、特許文献１の作製方法で作成した計算機合成ホログラムの再生画像と比較して、同じ大きさの分割領域を持つ計算機合成ホログラムであるが、３倍の解像度を持つホログラムを作製することができた。そのため、記録媒体へ記録された約１０００μｍ〜約１４００μｍの文字を読むことが可能となった。
【００４１】
次に、本発明のような計算機合成ホログラムの解像度の高いカラー化の手法を他のタイプの計算機合成ホログラムに適用することもできる。
【００４２】
まず、特許文献４で提案された計算機合成ホログラムに適用する場合を説明する。図７に示すように、ｚ軸に沿ってプラス方向に仮想点光源群１１、ＣＧＨ１２、観察者Ｍの順に配置し、ｙ軸に垂直な多数のスライス面で仮想点光源群１１とＣＧＨ１２を区切り、そのスライス面内に仮想点光源Ｑi （ｘ1 ，ｙ1 ，ｚ1 ）からＣＧＨ１２への物体波の入射が制限されている。そのスライス面内で、仮想点光源Ｑi （ｘ1 ，ｙ1 ，ｚ1 ）から視差１方向に出る物体波１には、第１の画像Ｉ1 例えば文字“Ａ”の画素位置ｉでの濃度を振幅として持った波とし、視差２方向に出る物体波１には、第２の画像Ｉ2 例えば文字“Ｂ”の画素位置ｉでの濃度を振幅として持った波とし、同様に、視差８方向に出る物体波１には、第８の画像Ｉ8 例えば文字“Ｈ”の画素位置ｉでの濃度を振幅として持った波とし、これらの“Ａ”、“Ｂ”、・・・、“Ｈ”の画素位置ｉでの濃度を視差方向に応じて同時に持った物体波１を合成する。その物体波１の位相と振幅をホログラフィックに記録することにより、視差方向に応じて異なる画像Ｉ1 、Ｉ2 、・・・、Ｉm が選択的に再生可能なＣＧＨ１２が得られる。
【００４３】
すなわち、ホログラムの観察側と反対側に空間的に仮想点光源群が設定され、かつ、仮想点光源群の面とホログラムの面を横切る平行な多数のスライス面が設定され、スライス面内の仮想点光源群の各々の仮想点光源からそのスライス面内で観察側へ発散する発散光の放射輝度角度分布が角度分割されて、それぞれの分割角度内では仮想点光源群の面に位置する別々の画像のその仮想点光源位置での画素の濃度あるいはその濃度と一定の関係にある値に等しい振幅の点からそのスライス面内で発散する発散光に等しいものに設定されてなる発散光が物体光として仮想点光源群の発散光入射側の何れかの位置で記録されてなる計算機合成ホログラムである。
【００４４】
また、特許文献４で提案されているもう１つの計算機合成ホログラムは、図８に示すように、ｚ軸に沿ってプラス方向にＣＧＨ１２、仮想集光点群１３、観察者Ｍの順に配置し、ｙ軸に垂直な多数のスライス面でＣＧＨ１２と仮想集光点群１３を区切り、そのスライス面内にＣＧＨ１２から仮想集光点Ｑi （ｘ1 ，ｙ1 ，ｚ1 ）に物体波の入射が制限されている。そのスライス面内で、仮想集光点Ｑi （ｘ1 ，ｙ1 ，ｚ1 ）に一旦収束して視差１方向に出る物体波１には、第１の画像Ｉ1 例えば文字“Ａ”の画素位置ｉでの濃度を振幅として持った波とし、視差２方向に出る物体波１には、第２の画像Ｉ2 例えば文字“Ｂ”の画素位置ｉでの濃度を振幅として持った波とし、同様に、視差８方向に出る物体波１には、第８の画像Ｉ8 例えば文字“Ｈ”の画素位置ｉでの濃度を振幅として持った波とし、これらの“Ａ”、“Ｂ”、・・・、“Ｈ”の画素位置ｉでの濃度を視差方向に応じて同時に持った物体波１を合成する。その物体波１の位相と振幅をホログラフィックに記録することにより、視差方向に応じて異なる画像Ｉ1 、Ｉ2 、・・・、Ｉm がＣＧＨ１２が得られる。
【００４５】
すなわち、ホログラムの観察側に空間的に仮想集光点群が設定され、かつ、ホログラムの面と仮想集光点群の面を横切る平行な多数のスライス面が設定され、スライス面内の仮想集光点群の各々の仮想集光点に観察側と反対側からそのスライス面内で入射する収束光の輝度角度分布が角度分割されて、それぞれの分割角度内では仮想集光点群の面に位置する別々の画像のその仮想集光点位置での画素の濃度あるいはその濃度と一定の関係にある値に等しい振幅の点に収束する収束光に等しいものに設定されてなる収束光が物体光として仮想集光点群の収束光入射側の何れかの位置で記録されてなる計算機合成ホログラムである。
【００４６】
このような特許文献４で提案されている計算機合成ホログラムにおいて、フルカラーの画像を記録・再生可能にするには、図１１〜図１５で説明したように、ＣＧＨ１２の面が各スライス面と交差する領域をそのスライス面に平行な３つの分割領域に分割し、一方、仮想点光源Ｑi （ｘ1 ，ｙ1 ，ｚ1 ）からはＲＧＢ３色の光を発散させてＲ、Ｇ、Ｂの色成分をその３つの分割領域に別々に入射させて記録するか、仮想集光点Ｑi （ｘ1 ，ｙ1 ，ｚ1 ）にはＣＧＨ１２のその３つの分割領域からそれぞれＲ、Ｇ、Ｂの色成分が集光するようにしてもよいが、この方式では、図１１〜図１５の計算機合成ホログラムと同様に、微細な構造を持つ物体を記録媒体に記録しようとした場合、記録媒体上に設定する単位領域の幅を決めると、解像度はその幅に限定されることになる。
【００４７】
そこで、ｙ軸に垂直なスライス面の密度を３倍にして、その多数のスライス面にスライス面に直交する方向に周期的にＲＧＢを割り当て、Ｒのスライス面内では、仮想点光源から発散する光あるいは仮想集光点へ集光する光を色Ｒとし、Ｇのスライス面内では、仮想点光源から発散する光あるいは仮想集光点へ集光する光を色Ｇとし、Ｂのスライス面内では、仮想点光源から発散する光あるいは仮想集光点へ集光する光を色Ｂとすることで、図１〜図４の計算機合成ホログラムと同様に、再生像の解像度は、仮想点光源群１１あるいは仮想集光点群１３に設定する点光源あるいは集光点の密度によって決まるので、ＣＧＨ１２の面上での分割領域の寸法（幅）を同じとするなら、点光源あるいは集光点の密度が３倍になっている分、解像度は高くなり微細な構造を持つ物体を記録することが可能になる。ただし、色パターンの再現性については同程度である。
【００４８】
以上の物体光の複素振幅が記録され観察方向に応じて複数の画像が選択的に再生可能な計算機合成ホログラムは、ホログラムの観察側と反対側に空間的に仮想点光源群が設定され、かつ、仮想点光源群の面とホログラムの面を横切る平行な多数のスライス面が設定され、その多数のスライス面にスライス面に直交する方向に周期的に複数の異なる波長の光が割り当てられ、各スライス面内では、仮想点光源から発散する光の波長をその割り当てられた波長とし、スライス面内の仮想点光源群の各々の仮想点光源からそのスライス面内で観察側へ発散する発散光の放射輝度角度分布が角度分割されて、それぞれの分割角度内では仮想点光源群の面に位置する別々の画像のその仮想点光源位置での画素の対応する波長の濃度あるいはその濃度と一定の関係にある値に等しい振幅の点からそのスライス面内で発散する発散光に等しいものに設定されてなる発散光が物体光として仮想点光源群の発散光入射側の何れかの位置で記録されてなる計算機合成ホログラムとなる。
【００４９】
もう１つの物体光の複素振幅が記録され観察方向に応じて複数の画像が選択的に再生可能な計算機合成ホログラムは、ホログラムの観察側に空間的に仮想集光点群が設定され、かつ、ホログラムの面と仮想集光点群の面を横切る平行な多数のスライス面が設定され、その多数のスライス面にスライス面に直交する方向に周期的に複数の異なる波長の光が割り当てられ、各スライス面内では、仮想集光点に集光する光の波長をその割り当てられた波長とし、スライス面内の仮想集光点群の各々の仮想集光点に観察側と反対側からそのスライス面内で入射する収束光の輝度角度分布が角度分割されて、それぞれの分割角度内では仮想集光点群の面に位置する別々の画像のその仮想集光点位置での画素の対応する波長の濃度あるいはその濃度と一定の関係にある値に等しい振幅の点に収束する収束光に等しいものに設定されてなる収束光が物体光として仮想集光点群の収束光入射側の何れかの位置で記録されてなる計算機合成ホログラムとなる。
【００５０】
次に、特許文献５で提案された計算機合成ホログラムに適用する場合を説明する。図９に示すように、ｚ軸に沿ってプラス方向に仮想点光源群１１、物体１００、ＣＧＨ１２、観察者Ｍの順に配置し、ｙ軸に垂直な多数のスライス面で仮想点光源群１１と物体１００とＣＧＨ１２を区切り、そのスライス面内に仮想点光源Ｑi （ｘ1 ，ｙ1 ，ｚ1 ）からＣＧＨ１２への物体波の入射が制限されている。そのスライス面内で、ＣＧＨ１２として記録再生可能にする３次元物体１００の観察側と反対側に多数の仮想点光源Ｑi （ｘ1 ，ｙ1 ，ｚ1 ）を設定し、各仮想点光源Ｑi から発散する発散光の輝度角度分布を、観察側からその３次元物体１００を通してその仮想点光源Ｑi を見たときのその３次元物体１００表面の輝度角度分布と等しいものに設定し、このような仮想点光源Ｑi からの発散光をＣＧＨ１２の面で相互に重畳させて、その重畳された位相と振幅をホログラフィックに記録することにより、３次元物体１００を再生可能なＣＧＨ１２が得られる。
【００５１】
すなわち、ホログラムの観察側と反対側に空間的に仮想点光源群が設定され、かつ、仮想点光源群の面とホログラムの面を横切る平行な多数のスライス面が設定され、スライス面内の仮想点光源群の各々の仮想点光源からそのスライス面内で観察側へ発散する発散光の輝度角度分布が、観察側から当該仮想点光源をそのスライス面内で見たときの記録すべき物体表面の輝度角度分布と等しいものに設定されており、かつ、仮想点光源各々から発散する発散光が相互に重畳して物体光として仮想点光源群の観察側の何れかの位置で記録されてなる計算機合成ホログラムである。
【００５２】
また、特許文献５で提案されているもう１つの計算機合成ホログラムは、図１０に示すように、ｚ軸に沿ってプラス方向にＣＧＨ１２、物体１００、仮想集光点群１３、観察者Ｍの順に配置し、ｙ軸に垂直な多数のスライス面でＣＧＨ１２と物体１００と仮想集光点群１３を区切り、そのスライス面内にＣＧＨ１２から仮想集光点Ｑi （ｘ1 ，ｙ1 ，ｚ1 ）に物体波の入射が制限されている。そのスライス面内で、ＣＧＨ１２として記録再生可能にする３次元物体１００の観察側に多数の仮想集光点Ｑi （ｘ1 ，ｙ1 ，ｚ1 ）を設定し、各仮想集光点Ｑi に物体側から入射する収束光の輝度角度分布を、観察側から仮想集光点Ｑi を通してその３次元物体１００を見たときのその３次元物体１００表面の輝度角度分布と等しいものに設定し、このような仮想集光点Ｑi に入射する収束光をＣＧＨ１２の面で相互に重畳させて、その重畳された位相と振幅をホログラフィックに記録することにより、３次元物体１００を再生可能なＣＧＨ１２が得られる。
【００５３】
すなわち、ホログラムの観察側に空間的に仮想集光点群が設定され、かつ、ホログラムの面と仮想集光点群の面を横切る平行な多数のスライス面が設定され、スライス面内の仮想集光点群の各々の仮想集光点に観察側と反対側からそのスライス面内で入射する収束光の輝度角度分布が、当該仮想集光点を通して観察側からそのスライス面内で見たときの記録すべき物体表面の輝度角度分布と等しいものに設定されており、かつ、仮想集光点各々に入射する収束光が相互に重畳して物体光として仮想集光点群の観察側と反対側の何れかの位置で記録されてなる計算機合成ホログラムである。
【００５４】
この場合も、図７〜図８の場合と同様に、ｙ軸に垂直なスライス面の密度を３倍にして、その多数のスライス面にスライス面に直交する方向に周期的にＲＧＢを割り当て、Ｒのスライス面内では、仮想点光源から発散する光あるいは仮想集光点へ集光する光を色Ｒとし、Ｇのスライス面内では、仮想点光源から発散する光あるいは仮想集光点へ集光する光を色Ｇとし、Ｂのスライス面内では、仮想点光源から発散する光あるいは仮想集光点へ集光する光を色Ｂとすることで、図１〜図４の計算機合成ホログラムと同様に、再生像の解像度は、仮想点光源群１１あるいは仮想集光点群１３に設定する点光源あるいは集光点の密度によって決まるので、ＣＧＨ１２の面上での分割領域の寸法（幅）を同じとするなら、点光源あるいは集光点の密度が３倍になっている分、解像度は高くなり微細な構造を持つ物体を記録することが可能になる。ただし、色パターンの再現性については同程度である。
【００５５】
以上の物体光の複素振幅が記録され立体物が再生可能な計算機合成ホログラムは、ホログラムの観察側と反対側に空間的に仮想点光源群が設定され、かつ、仮想点光源群の面とホログラムの面を横切る平行な多数のスライス面が設定され、その多数のスライス面にスライス面に直交する方向に周期的に複数の異なる波長の光が割り当てられ、各スライス面内では、仮想点光源から発散する光の波長をその割り当てられた波長とし、スライス面内の仮想点光源群の各々の仮想点光源からそのスライス面内で観察側へ発散する発散光の輝度角度分布が、観察側から当該仮想点光源をそのスライス面内で見たときの記録すべき物体表面の対応する波長の輝度角度分布と等しいものに設定されており、かつ、仮想点光源各々から発散する発散光が相互に重畳して物体光として仮想点光源群の観察側の何れかの位置で記録されてなる計算機合成ホログラムとなる。
【００５６】
もう１つの物体光の複素振幅が記録され立体物が再生可能な計算機合成ホログラムは、ホログラムの観察側に空間的に仮想集光点群が設定され、かつ、ホログラムの面と仮想集光点群の面を横切る平行な多数のスライス面が設定され、その多数のスライス面にスライス面に直交する方向に周期的に複数の異なる波長の光が割り当てられ、各スライス面内では、仮想集光点に集光する光の波長をその割り当てられた波長とし、スライス面内の仮想集光点群の各々の仮想集光点に観察側と反対側からそのスライス面内で入射する収束光の輝度角度分布が、当該仮想集光点を通して観察側からそのスライス面内で見たときの記録すべき物体表面の対応する波長の輝度角度分布と等しいものに設定されており、かつ、仮想集光点各々に入射する収束光が相互に重畳して物体光として仮想集光点群の観察側と反対側の何れかの位置で記録されてなる計算機合成ホログラムとなる。
【００５７】
以上、本発明の計算機合成ホログラム及びその作製方法を実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施例に限定されず種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明による計算機合成ホログラムの記録方法の概念の１実施例を示す斜視図である。
【図２】図１の演算処理の概念を説明するための上面図である。
【図３】図１、図２の本発明の計算機合成ホログラムの作製方法を模式的に示す図である。
【図４】図１の方法で記録されたカラー原画像を再生している状態を示す側面図である。
【図５】本発明による計算機合成ホログラムの作製過程の概要を説明するためのフロー図である。
【図６】本発明の実施例と比較例を模式的に示す図である。
【図７】本発明の手法が適用可能な他のタイプの計算機合成ホログラムの原理を説明するための図である。
【図８】本発明の手法が適用可能な他のタイプの計算機合成ホログラムの原理を説明するための図である。
【図９】本発明の手法が適用可能な他のタイプの計算機合成ホログラムの原理を説明するための図である。
【図１０】本発明の手法が適用可能な他のタイプの計算機合成ホログラムの原理を説明するための図である。
【図１１】従来の計算機合成ホログラムの記録方法を示す斜視図である。
【図１２】従来例において記録媒体の各単位領域を３分割して分割領域を形成する様子を示す平面図である。
【図１３】図１１の演算処理の概念を説明するための上面図である。
【図１４】図１１の方法で記録されたカラー原画像を再生している状態を示す側面図である。
【図１５】従来の計算機合成ホログラムの作製方法を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００５９】
１０…原画像
１１…仮想点光源群
１２…ＣＧＨ
１３…仮想集光点群
２０…記録媒体（記録面）
１００…物体
Ａ１ｒ，Ａ１ｇ，Ａ１ｂ，Ａ２ｒ，Ａ２ｇ，Ａ２ｂ，…，Ａｍｒ，Ａｍｇ，Ａｍｂ，…，ＡＭｒ，ＡＭｇ，ＡＭｂ…原画像の分割領域
Ｃ１ｒ，Ｃ１ｇ，Ｃ１ｂ，Ｃ２ｒ，Ｃ２ｇ，Ｃ２ｂ，…，Ｃｍｒ，Ｃｍｇ，Ｃｍｂ，…，ＣＭｒ，ＣＭｇ，ＣＭｂ…記録媒体の分割領域
Ｐｍｒ１〜ＰｍｒＮ…色Ｒの光を発する点光源
Ｐｍｇ１〜ＰｍｇＮ…色Ｇの光を発する点光源
Ｐｍｂ１〜ＰｍｂＮ…色Ｂの光を発する点光源
Ｑ…演算点
Ｏｍｒ１〜ＯｍｒＮ…色Ｒの物体光
Ｏｍｇ１〜ＯｍｇＮ…色Ｇの物体光
Ｏｍｂ１〜ＯｍｂＮ…色Ｂの物体光
Ｌθｍｒ…参照光
Ｌｗ…白色照明光
Ｐ１ｒ（Ｐ１ｒ１，…，Ｐ１ｒｉ，…，Ｐ１ｒＮの集合）…色Ｒの光を発する点光源
Ｐ１ｇ（Ｐ１ｇ１，…，Ｐ１ｇｉ，…，Ｐ１ｇＮの集合）…色Ｇの光を発する点光源
Ｐ１ｂ（Ｐ１ｂ１，…，Ｐ１ｂｉ，…，Ｐ１ｂＮの集合）…色Ｂの光を発する点光源
Ｍ…観察者
Ｑi …仮想点光源
【図１】
2008083658.tif 000003
【図２】
2008083658.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１１】
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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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