DE69328333T2

DE69328333T2 - Holografisches Darstellungsverfahren und -gerät

Info

Publication number: DE69328333T2
Application number: DE69328333T
Authority: DE
Inventors: Hirokazu Aritake; Manabu Ishimoto; Masayuki Kato; Noriko Sato
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1992-09-30
Filing date: 1993-09-15
Publication date: 2000-08-10
Anticipated expiration: 2013-09-16
Also published as: EP0590828A3; EP0590828A2; CA2104904A1; EP0590828B1; JPH06110371A; US5483364A; CA2104904C; DE69328333D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein holographisches Reproduktionsverfahren und -gerät zum Berechnen einer Phasenverteilung von 3-dimensionalen Informationen eines Objekts und Ausführen einer holographischen Anzeige. Es ist daher offensichtlich, daß Ausführungen der vorliegenden Erfindung ein holographisches Anzeigeverfahren und -gerät zum Verringern der Anzahl von Abtastpunkten zum Berechnen von Phaseninformationen in einer holographischen Anzeige bereitstellen kann.
Im Fall des Erhaltens von Phaseninformationen zum Anzeigen eines Hologramms aus den 3-dimensionalen Informationen eines Objekts durch einen Computer muß mit einer sehr großen Informationsmenge umgegangen werden, so daß es bislang gefordert wird, eine Berechnungsmenge zu verringern.
Herkömmlicherweise wird bei Computerverarbeitungen von Phaseninformationen zum Anzeigen eines Hologramms von den 3- dimensionalen Informationen eines Objekts, wie in der Fig. 1 gezeigt ist, ein Objekt oder Raum, welches/welcher durch 3- dimensionale Informationen spezifiziert ist und angezeigt werden soll, in eine Gitterform in regelmäßigen Intervallen unterteilt, und Abtastpunkte, die durch Punkte gezeigt sind, sind in regelmäßigen Intervallen eingestellt. Eine Phasenverteilung wird für jede Mikroregion der Hologrammebene berechnet, welche die Phasenverteilung ausdrückt, während ein Satz von Abtastpunkten an einem Anzeigeziel verwendet wird. In diesem Fall kann durch Einstellen des Intervalls zwischen Abtastpunkten auf eine Auflösungsgrenze der menschlichen Augen ein Raumbild ohne Verschlechterung einer Bildqualität angezeigt werden.
Wenn das Intervall zwischen Abtastpunkten des Objektes, die bei der Phasenberechnung verwendet werden, gleichmäßig auf die Auflösungsgrenze der menschlichen Augen eingestellt ist, ist jedoch die Anzahl von Abtastpunkten außerordentlich groß. Prozesse zum Berechnen der Phasenverteilung jedes Abtastpunktes und zum Hinzufügen der berechneten Phasenverteilungen bezüglich aller Abtastpunkte müssen für jede Mikroregion aller der Hologrammebenen wiederholt werden. Es gibt folglich ein Problem, indem eine Menge von Berechnungen zum Erhalten der Phaseninformationen außerordentlich groß ist und es eine lange Zeit erfordert, die Phaseninformationen zu berechnen. Um die Menge von Berechnungen für die Phaseninformationen zu verringern, wird auch ein Verfahren des gleichmäßigen Verringerns der Anzahl von Abtastpunkten in Betracht gezogen. Dabei besteht jedoch ein Problem der Verschlechterung der Bildqualität. Die Auflösung der menschlichen Augen variiert andererseits in Abhängigkeit von den Bedingungen, wie Beobachtungsabstand, Natur des Bildes und ähnliches. Die Anwendung des Verfahrens des gleichmäßigen Einstellens des Intervalls zwischen Abtastpunkten auf der Basis der höchsten Auflösung führt bloß zu einer Zunahme bei der Anzahl von Berechnungen, die für die Phaseninformationen benötigt werden, so daß ein solches Verfahren nicht immer zu bevorzugen ist.
Die US-A-4 969 700 offenbart ein holographisches Reproduktionsverfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein holographisches Reproduktionsgerät, wie es im Oberbegriff des Anspruchs 10 offenbart ist.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein holographisches Reproduktionsverfahren geschaffen, enthaltend: einen Abtastpunkt-Einstellschritt des Einstellens von Abtastpunkten auf einem Ziel, das reproduziert werden soll, einen Phasenberechnungsschritt des Berechnens einer Phasenverteilung in einer Region einer Hologrammebene auf der Basis der Abtastpunkte, die im Abtastpunkt-Einstellschritt eingestellt wurden, einen Phasenverteilungs-Ausdrückschritt des Ausdrückens der Phasenverteilung, die durch den Phasenberechnungsschritt berechnet wurde, durch eine Anzeigevorrichtung an der Position des Hologramms, und einen Wellenfront-Konventierschritt des Aufprägens der Phasenverteilung, die durch den Phasenverteilungs-Ausdrückschritt ausgedrückt wurde, auf eine Lichtwellenfront, wodurch sie in eine Wellenfront von Licht konventiert wird, das ein Bild des Ziels repräsentiert, welches holographische Reproduktionsverfahren gekennzeichnet ist durch einen Merkmalsbereichs-Detektierschritt des Detektierens von Randbereichen und Hochkontrastbereichen, welche zusammen den Merkmalsbereich bilden, in dem Ziel, das reproduziert werden soll, wobei das Ziel spezifiziert ist durch 3-dimensionale Informationen oder ein zweidimensionales Bild davon; und ferner dadurch gekennzeichnet ist, daß der Abtastpunkt-Einstellschritt Abtastpunkte mit einer hohen Dichte in dem Merkmalsbereich ein stellt, das durch den Merkmalsbereich-Detektierschritt detektiert wurde, und Abtastpunkte mit einer niedrigeren Dichte in einem Nichtmerkmalsbereich einstellt, der der von dem Merkmalsbereich verschiedene Bereich ist.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein holographisches Reproduktionsgerät zum Anzeigen eines dreidimensionalen Bildes eines Anzeigeziels, das reproduziert werden soll, geschaffen, enthaltend eine Informationsbildungssektion (iv), die dreidimensionale Informationen, die das Anzeigeziel repräsentieren, bildet und digital speichert, Abtastpunkt-Einstelleinrichtungen zum Definieren von Abtastpunkten in den Informationen, die das Anzeigeziel repräsentieren, eine Phasenverteilungs-Berechnungssektion zum Berechnen einer Phasenverteilung des Anzeigeziels, das aus den Abtastpunkten resultiert, die von den Abtastpunkt-Einstelleinrichtungen eingestellt wurden, in einer Region der Hologrammebene, und eine Phasenverteilungs-Anzeigesektion zum Aufprägen der berechneten Phasenverteilung auf eine Wellenfront von Licht, um sie in eine holographische Repräsentation des Anzeigeziels zu konvertieren, dadurch gekennzeichnet, daß eine Merkmalsextrahiersektion vorgesehen ist, die zwischen der Informationsbildungssektion und der Abtastpunkt-Einstellsektion angeordnet ist, um Randbereiche und Hochkontrastbereiche zu detektieren, die zusammen einen Merkmalsbereich des Anzeigeziels bilden, und die Abtastpunkt-Einstelleinrichtungen eine Merkmalsabtastpunkt-Einstellsektion, die angeordnet ist, um Abtastpunkte mit einer hohen Dichte in dem Merkmalsbereich einzustellen, der durch die Merkmalsextrahiersektion ausgedrückt ist, und eine Nichtmerkmalsabtastpunkt-Einstellsektion enthält, die angeordnet ist, um Abtastpunkte mit einer niedrigeren Dichte in dem Nichtmerk malsbereich einzustellen, der der von dem Merkmalsbereich verschiedene Bereich des Anzeigeziels ist.
Der Ausdruck Merkmalsbereich, der in dieser Beschreibung verwendet wird, betrifft einen Bereich, in welchem eine Änderung in der Gradation eines Bildes am Rand eines Objekts oder in der Fläche davon auftritt. Bezüglich des Merkmalsbereich werden die Abtastpunkte mit einer hohen Dichte gesetzt. Bezüglich des Nichtmerkmalsbereichs, d. h. des vom Merkmalsbereich verschiedenen Bereichs, werden die Abtastpunkte mit einer niedrigen Dichte gesetzt. Der Phasenberechnungsschritt enthält: einen Schritt des Einstellens einer Region auf einer Hologrammebene, um die Phasenverteilung der Abtastpunkte des Merkmalsbereichs zu berechnen, einen Schritt des Einstellens einer Region auf der Hologrammebene, um die Phasenverteilung der Abtastpunkte des Nichtmerkmalsbereichs zu berechnen, um von der Region im Fall des Merkmalsbereichs verschieden zu sein, und einen Schritt, des Berechnens der Phasenverteilung für jede Region. In diesem Fall ist es auch möglich, das Verfahren so auszuführen, daß eine Region, in der kleine Mikroregionen diskret auf der Hologrammebene angeordnet sind, als eine Region des Hologramms zum Berechnen der Phasenverteilung der Abtastpunkte des Nichtmerkmalsbereichs eingesetzt wird, wodurch die Abtastpunkte in dem Nichtmerkmalsbereich unscharf gemacht werden, wenn ein Hologramm angezeigt wird, so daß ein Raumbild als eine kontinuierliche Ebene angezeigt werden kann, obwohl die Abtastpunkte grob sind.
Die Dichte der Abtastpunkte in dem Merkmalsbereich ist auf einen hohen Wert eingestellt, und eine Dichte der Abtastpunkte in dem Nichtmerkmalsbereich auf einen niedrigen Wert, um mit der effektiven Auflösung der menschlichen Augen zusammenzupassen, und die Gesamtanzahl der Abtastpunkte ist insgesamt verringert, so daß eine Anzahl an Berechnungen für die Phasenverteilung verkleinert werden kann. Bezüglich des Nichtmerkmalsbereichs, in welchem die Dichte der Abtastpunkte grob ist, werden Phasenverteilungen der Hologrammebene vorzugsweise diskret berechnet, um eine Unschärfe in dem rekonstruierten Bild aufgrund eines Diffraktionseffektes zu verursachen, wodurch es einer kontinuierlichen Ebene ermöglicht wird, angezeigt zu werden, selbst im Fall der groben Abtastpunkte. Genauer gesagt wird ein Bereich, der ein Merkmal hat, wie ein Randbereich eines Objekts oder ein Bereich eines hohen Kontrasts, mit einer hohen Auflösung abgetastet, und wird ein ruhiger Bereich eines geringen Kontrasts mit einer niedrigen Auflösung abgetastet. Als ein Abtastverfahren wird ein Anzeigeraum unter rechten Winkeln um den Betrachtungspunkt des Beobachters unterteilt, wodurch abgetastet wird, um eine grobe Auflösung einzustellen, wenn das Objekt vom Beobachter weit weg ist. Ferner wird ein Bereich, der für die menschlichen Augen als ein dunkler Bereich sichtbar ist, nicht abgetastet. Durch Einstellen jener Abtastpunkte kann die Berechnungsmenge der Phaseninformationen reduziert werden, ohne die Bildqualität wesentlich zu verschlechtern.
Es ist somit offensichtlich, daß Ausführungen der vorliegenden Erfindung ein stereoskopisches Anzeigeverfahren und -gerät zum Reduzieren der Anzahl von Abtastpunkten zum Berechnen der Phaseninformationen in einer holographischen stereoskopischen Anzeige bereitstellen kann.
Für ein besseres Verständnis der Erfindung, und um zu zeigen, wie dieselbe zur Wirkung gebracht werden kann, wird nun beispielsweise auf die begleitenden Zeichnungen Bezug genommen, in denen:
Fig. 1 ein erklärendes Diagramm ist, das das konventionelle Einstellen von gleichmäßigen Abtastpunkten zeigt,
Fig. 2 ein Blockaufbaudiagramm ist, das eine Ausführung der Erfindung zeigt,
Fig. 3 ein Flußdiagramm ist, das einen Ablauf eines stereoskopischen Anzeigeverfahrens zeigt,
Fig. 4 ein erklärendes Diagramm eines Verfahrens des separaten Einstellens von Abtastpunkten bezüglich eines Merkmalsbereichs und eines Nichtmerkmalsbereichs ist,
Fig. 5 ein erklärendes Diagramm eines Verfahrens des Einstellens von Abtastpunkten durch ein Winkelteilverfahren ist,
Fig. 6 ein erklärendes Diagramm eines praktischen Verfahrens des Einstellens von Abtastpunkten ist,
Fig. 7 ein Flußdiagramm ist, das die Details eines Merkmalsextrahierprozesses in der Fig. 2 zeigt,
Fig. 8A und 8B erklärende Diagramme von Laplace- Operatoren sind, die bei der Extraktion eines Merkmals eines 2-dimensionalen Bildes verwendet werden,
Fig. 9 ein erklärendes Diagramm von Laplace-Operatoren ist, die bei der Merkmalsextraktion eines 3-dimensionalen Kästchenbildes (für engl. "boxel image") verwendet werden,
Fig. 10A und 10B erklärende Diagramme der Merkmalsextraktion durch 3-dimensionale Laplace-Operatoren sind,
Fig. 11 ein erklärendes Diagramm eines Anzeigeziels vor dem Extrahieren eines Merkmals ist,
Fig. 12 ein erklärendes Diagramm eines Anzeigeziels ist, dessen Merkmal extrahiert wurde,
Fig. 13 ein erklärendes Diagramm ist, das ein spezifisches Beispiel des Einstellens von Abtastpunkten gemäß der Erfindung basierend auf der Merkmalsextraktion zeigt,
Fig. 14 ein erklärendes Diagramm einer Unschärfe eines Bildes aufgrund einer Diffraktion eines Hologramms ist,
Fig. 15 ein erklärendes Diagramm ist, das eine Winkel- und eine Positionsbeziehung in der Fig. 14 zeigt,
Fig. 16A, 16B und 16C erklärende Diagramme sind, die Diffraktionsintensitätsverteilungen aufgrund einer Mehrzahl von Punktbildern zeigen,
Fig. 17 ein erklärendes Diagramm ist, das die Bildung einer diskreten Phasenverteilung zeigt, um ein rekonstruiertes Bild an einem Punkt unscharf zu machen, der in einem Nichtmerkmalsbereich eingestellt ist,
Fig. 18A und 18B erklärende Diagramme eines Verfahrens des Eliminierens eines dunklen Teils als Abtastpunkte sind,
Fig. 19 ein erklärendes Diagramm der Phasenverteilungsberechnung ist, und
Fig. 20A und 20B erklärende Diagramme in dem Fall der Anwendung auf ein holographisches Stereogramm zum Berechnen einer Phasenverteilung auf der Basis eines 2-dimensionalen Bildes sind.
Die Fig. 2 zeigt eine Ausführung eines holographischen Anzeigegerätes der Erfindung. Das holographische Anzeigegerät hat eine 3-dimensionale Informationsbildungssektion 10, die ein CAD-System oder ähnliches verwendet. Informationen eines Objekts, das holographisch angezeigt werden soll, werden von der 3-dimensionalen Informationsbildungssektion 10 eingegeben. Die Informationen des Anzeigeziels von der 3-dimensionalen Informationsbildungssektion 10 werden zu einer Merkmalsextrahiersektion 12 gegeben. Und jene Bereiche, die mit einer relativ hohen Auflösung abgetastet werden müssen, werden als ein Merkmalsbereich extrahiert, und die anderen Punkte werden als ein Nichtmerkmalsbereich extrahiert. Der Merkmalsbereich des Anzeigeziels, der durch die Merkmalsextrahiersektion 12 extrahiert wurde, wird zu einer Merkmalsabtastpunkt-Einstellsektion 14 gegeben, und Abtastpunkte werden mit einer hohen Auflösung eingestellt. Nach Abschluß des Einstellens der Abtastpunkte bei dem Merkmalsbereich wird eine Phasenberechnungsregion auf einer Hologrammebene durch eine Phasenberechnungsregion-Einstellsektion 18 eingestellt. Andererseits wird der Nichtmerkmalsbereich, der durch die Merkmalsextrahiersektion 12 extrahiert wurde, zu einer Nichtmerkmalsabtastpunkt-Einstellsektion 20 gegeben. Abtastpunkte werden mit einer niedrigen Auflösung eingestellt. In einer Niedrighelligkeitsregion-Eliminiersektion 22 wird ferner ein Bereich, welcher dunkel ist, wenn er von menschlichen Augen gesehen wird, von der Region eliminiert, in welcher Abtastpunkte eingestellt werden. Die Abtastpunkte, die in dem Nichtmerkmalsbereich eingestellt werden, werden schließlich zur Phasenberechnungsregion-Einstellsektion 24 gegeben. Eine Phasenberechnungsregion auf der Hologrammebene durch die Abtastpunkte, die in dem Nichtmerkmalsbereich eingestellt wurden, wird eingestellt.
Nachdem die Phasenberechnungsregionen des Merkmalsbereichs und des Nichtmerkmalsbereichs jeweils durch die Phasenberechnungsregion-Einstellsektionen 18 und 24 eingestellt wurden, wird eine Phasenverteilung durch eine Phasenverteilungsberechnungssektion 26 berechnet. Das heißt, Phasenverteilungen werden für jede vorgegebene Mikroregion der Hologrammebene bezüglich aller der Abtastpunkte als ein Ziel berechnet. Eine Phasenverteilung wird nachfolgend erhalten durch Addieren der Ergebnisse der Berechnungen der Phasenverteilungen von allen Abtastpunkten. Ein solcher Prozeß wird bezüglich aller Mikroregionen der Hologrammebene ausgeführt. Nachdem die Phasenverteilungen auf der Hologrammebene berechnet wurden durch die Phasenverteilungsberechnungssektion 26, werden in einer Phasenverteilungs-Anzeigesektion 28 die berechneten Phasenverteilungen durch eine Anzeigevorrichtung ausgedrückt, wie eine Flüssigkristallanzeige oder ähnliches, die an der Position der Hologrammebene vorgesehen ist. In diesem Stadium wird durch Einstrahlung eines Reproduktionslichtes auf die Anzeigevorrichtung und durch Konver tieren des Reproduktionslichtes in die Wellenfront durch die ausgedrückte Phasenverteilung ein Raumbild angezeigt.
Ein Flußdiagramm der Fig. 3 zeigt eine Verarbeitungsroutine als eine holographische Anzeige und entspricht einer Verarbeitungsprozedur des Geräteaufbaus, der in der Fig. 2 gezeigt ist. Zuerst werden im Schritt S1 3-dimensionale Informationen als ein Anzeigeziel eingegeben. Im Schritt S2 wird ein Merkmalsbereich extrahiert. Im Schritt S3 werden Abtastpunkte bezüglich des extrahierten Merkmalsbereichs eingestellt. Die Details des Einstellens der Abtastpunkte in dem Merkmalsbereich werden später klar erklärt. Im Schritt S4 werden Phasenberechnungregionen auf der Hologrammebene basierend auf den Abtastpunkten eingestellt, die in dem Merkmalsbereich eingestellt sind. Im Schritt S5 werden Abtastpunkte bezüglich des Nichtmerkmalsbereichs eingestellt. Das Einstellen der Abtastpunkte des Nichtmerkmalsbereichs wird ebenfalls später klar erklärt. Nachdem die Abtastpunkte des Nichtmerkmalsbereichs eingestellt sind, werden die Abtastpunkte eines Niedrighelligkeitsbereichs im Schritt S6 eliminiert. Im Schritt S7 werden Phasenberechnungsregionen auf der Hologrammebene basierend auf den Abtastpunkten eingestellt, die in dem Nichtmerkmalsbereich eingestellt sind. Beim Einstellen der Phasenberechnungsregionen entsprechend den Abtastpunkten des Nichtmerkmalsbereichs werden sie zum Beispiel diskret auf der Hologrammebene in einer schrafurartigen Weise eingestellt. Durch Einstellen solcher diskreten Phasenberechnungsregionen werden die Abtastpunkte des Nichtmerkmalsbereichs in dem Fall, in dem die Phasenverteilung ausgedrückt und konvertiert wird in die Wellenfront, unscharf gemacht, wodurch eine Kontinuität der Ebene, die angezeigt werden soll, ermöglicht wird, selbst wenn das In tervall zwischen den Abtastpunkten erweitert ist. Im Schritt S8 wird auf der Basis des Einstellens der Phasenberechnungsregionen des Merkmalsbereichs im Schritt S4 und des Einstellens der Phasenberechnungsregionen des Nichtmerkmalsbereichs im Schritt S7 die Phasenberechnung ausgeführt bezüglich aller Mikroregionen, während jede der Mikroregionen auf der Hologrammebene basierend auf jedem Abtastpunkt in eine Einheit eingesetzt wird. Im Schritt S9 wird das Ergebnis der Berechnung der Phasenverteilung, die im Schritt S8 berechnet wurde, zum Beispiel aus einem Speicher oder ähnlichem ausgelesen und an einem Anzeigegerät angezeigt, wie einer Flüssigkristallvorrichtung oder ähnlichem. Ein Referenzlicht wird auf die ausgedrückte Phasenverteilung eingestrahlt, wodurch ermöglicht wird, daß ein Raumbild angezeigt wird.
Die Fig. 4 zeigt das Prinzip zum separaten Einstellen von Abtastpunkten in zwei verschiedenen Arten von regelmäßigen Intervallen bezüglich des Merkmalsbereichs und des Nichtmerkmalsbereichs für ein 3-dimensionales Anzeigeziel bei der Erfindung. Ein fester Körper wird nun als ein Anzeigeziel 30 verwendet. Das Anzeigeziel 30 wird in einen Merkmalsbereich und einen Nichtmerkmalsbereich unterteilt. Als ein Merkmalsbereich des Zielobjektes 30 gibt es einen Randbereich oder einen Bereich eines hohen Kontrasts. Als einen Nichtmerkmalsbereich gibt es einen Bereich eines geringen Kontrasts. Das heißt, daß, wenn der Winkelauflösung der menschlichen Augen Aufmerksamkeit geschenkt wird, die menschlichen Augen zum Beispiel eine Winkelauflösung von ungefähr 1º im Fall einer Sehkraft von 1,0 haben. Im gewöhnlichen Leben ist eine Winkelauflösung von ungefähr 2º ausreichend. Wenn das menschliche Wesen ein sich bewegendes Objekt sieht, wird gesagt, daß der menschliche Blick einem Muster folgt, so daß ein Umriß oder eine Dichte eines Objekts sich plötzlich ändert oder ähnliches. Das heißt, daß es, wenn ein sich bewegendes Objekt reproduziert wird, erforderlich ist, mit einer hohen Auflösung bezüglich eines Bereichs eines Reproduktionsbildes zu reproduzieren, welchem der menschliche Blick folgt. Dies bedeutet jedoch, daß eine hohe Auflösung nicht immer erforderlich ist bezüglich der anderen Bereiche.
Wenn ein 3-dimensionales Bild reproduziert wird, wird ein Bereich, der eine hohe Auflösung erfordert, als ein Merkmalsbereich definiert, und der andere Bereich wird als ein Nichtmerkmalsbereich definiert, von einem Gesichtspunkt der Winkelauflösung der menschlichen Augen. Der Randbereich oder der Bereich eines hohen Kontrasts des Anzeigeziels 30, das in der Fig. 4 gezeigt ist, sind in dem Merkmalsbereich enthalten. Der Bereich eines geringen Kontrasts ist in dem Nichtmerkmalsbereich enthalten. Daher werden bezüglich des Randes als ein Merkmalsbereich des Anzeigeziels 30 Abtastpunkte in feinen Intervallen eingestellt. Bezüglich des anderen Nichtmerkmalsbereichs werden Abtastpunkte in groben Intervallen eingestellt.
Als eine Regel beim Einstellen der Abtastpunkte bei der Erfindung wird ein Winkelteilverfahren verwendet, das in der Fig. 5 gezeigt ist. Gemäß dem Winkelteilverfahren werden Abtastpunkte auf den Linien eingestellt, die durch einen vorgegebenen Winkel um einen Augpunkt 32 des Betrachters geteilt wird. Daher sind die Abtastpunkte in feinen Intervallen auf einer Ebene 34 nahe den Augen 32 des Betrachters angeordnet. Das Intervall zwischen den Abtastpunkten auf der Ebene 36, das heißt weit weg vom Betrachter, nimmt zu, wenn die Positionen der Abtastpunkte weit von der Ebene 36 sind.
Das heißt, daß die nahe Ebene 34 mit einer hohen Auflösung abgetastet wird. Die entfernte Ebene 36 wird mit einer niedrigen Auflösung abgetastet. Wird nun angenommen, daß, wie in der Fig. 4 gezeigt ist, ein Abstand vom Augpunkt 32 des Betrachters zu einer Oberfläche 38 des Anzeigeziels zum Beispiel gleich R ist, wird ein Intervall L&sub1; zwischen Abtastpunkten P&sub1;&sub1; und P&sub1;&sub2; an einem Rand 40 als ein Merkmalsbereich folgendermaßen entschieden.
L&sub1; = (1/2) · Rtanθ = (1/2) · Rtan{(1/60º)} ... (1)
Andererseits wird ein Intervall L&sub2; zwischen Abtastpunkten P&sub2;&sub1; und P&sub2;&sub2; auf der Ebene 38, die benachbart den Abtastpunkten P&sub1;&sub1; und P&sub1;&sub2; des Randes 40 sind, folgendermaßen als ein Nichtmerkmalsbereich entschieden.
L&sub2; = (1/2) · Rtanθ = (1/2) · Rtan{(1/30º)} ... (2)
Wie offensichtlich von den Gleichungen (1) und (2) zu verstehen ist, werden bezüglich des Merkmalsbereichs die Abtastpunkte mit dem Intervall eingestellt, das durch die Gleichung (1) bestimmt ist. Bezüglich des Nichtmerkmalsbereichs werden die Abtastpunkte mit dem Intervall gesetzt, welches die Hälfte des obigen Intervalls ist, wie in der Gleichung (2) gezeigt ist. Durch Einstellen der Abtastpunkte, so daß der Merkmalsbereich auf die hohe Auflösung eingestellt ist und der Nichtmerkmalsbereich auf eine niedrige Auflösung eingestellt ist, wie oben angegeben wurde, kann die Anzahl von Abtastpunkten insgesamt verringert werden, und eine Menge von Berechnungen der Phasenverteilungen, die bezüglich der Hologrammebene auf der Basis der Abtastpunkte ausgeführt werden, kann verringert werden.
Die Fig. 6 zeigt ein Verfahren des Einstellens von Abtastpunkten für ein spezifischeres Anzeigeziel.
Eine Hologrammanzeigeoberfläche 42 wird in einem geeigneten Anzeigeraum eingestellt. Die Hologrammanzeigeoberfläche 42 kann realisiert werden durch Ausdrücken der Phasenverteilung, die zum Beispiel durch Verwendung einer Flüssigkristallanzeige oder ähnlichem berechnet wurde. Wie von den Gleichungen (1) und (2) offensichtlich zu verstehen ist, ist das Intervall zwischen den Abtastpunkten proportional zum Abstand R vom Augpunkt des Betrachters 32 zum Anzeigeobjekt. Das heißt, daß, wenn der Betrachter 32 in einem Abstand ist, der nahe dem Anzeigeobjekt ist, feine Abtastpunkte eingestellt werden müssen. Wenn sich jedoch der Betrachter zunehmend dem Anzeigeobjekt näher nähert, ist es schwierig, das Raumbild zu sehen. Daher betrachtet der Betrachter allgemein das Anzeigeobjekt von einem entfernten Abstand von ungefähr 300 mm aus. Ein solcher Abstand wird ein geringster Abstand eines unterscheidenden Sehens genannt, bei welchem das Anzeigeobjekt klar gesehen werden kann. Die Bezugszeichen 46 und 48 in der Fig. 6 bezeichnen Regionen, in welchen ein Raumbild holographisch angezeigt werden kann durch die Hologrammanzeigeoberfläche 42. Der Abstand R vom Betrachter 32 zum Anzeigeobjekt ist jedoch variabel und kann nicht bedingungslos festgelegt werden. Wenn der Betrachter 32 das Anzeigeobjekt betrachtet, ist die Betrachtungsregion entsprechend in die Region 46, in welcher der geringste Abstand eines unterscheidenden Sehens sichergestellt werden kann, und die Region 48 unterteilt, in welcher das Anzeigeobjekt von einer Position zu sehen ist, in der der Betrachter von dem Anzeigeobjekt um wenigstens den geringsten Abstand des unterscheidenden Sehens oder mehr entfernt ist. Da der Betrachter 32 den Augpunkt nicht auf eine Position bringen kann, welche über die Hologrammanzeigeoberfläche 42 hinausgeht, ist die Region 48 eine Region, die vom Objekt um den geringsten Abstand des unterscheidenden Sehens oder mehr entfernt ist in dem Fall, in dem die Augen in Kontakt mit der Hologrammanzeigeoberfläche 42 kommen, und das Objekt wird in diesem Zustand gesehen. In dem Fall, in dem die Region in die Regionen 46 und 48 unterteilt ist, wie oben angegeben wurde, ist bezüglich der Region 46 zum Beispiel der Abstand R auf einen festen Wert von (R = 300 mm) eingestellt. Bezüglich des Merkmalsbereichs und des Nichtmerkmalsbereichs werden die Intervalle L&sub1; und L&sub2; zwischen den Abtastpunkten gemäß den folgenden Gleichungen eingestellt.
L&sub1; = (1/2) · 300 · tan{(1/60)º} = 0,044 [mm]
L&sub2; = (1/2) · 300 · tan{(1/30)º} = 0,087 [mm]
wobei R = 300 [mm] (konstant)
Bezüglich des punktierten Bereichs 48, der vom Betrachter nicht unterschieden werden kann, werden, wenn nun angenommen wird, daß der Abstand von der Hologrammanzeigeoberfläche auf R' eingestellt ist, die Intervalle L&sub1; und L&sub2; zwischen den Abtastpunkten gemäß den folgenden Gleichungen eingestellt.
L&sub1; = (1/2) · R' · tan{(1/60)º} = 1,5 · 10&supmin;&sup4;R' [mm]
L&sub2; = (1/2) · R' · tan{(1/30)º} = 2,9 · 10&supmin;&sup4;R' [mm]
wobei R' > 300 [mm]
Das heißt, daß bezüglich der Region 48 das Intervall zwischen den Abtastpunkten mit einer Auflösung eingestellt wird, die umgekehrt proportional zum Abstand R' von der Hologrammanzeigeoberfläche 42 ist. Ein Extrahierprozeß eines Merkmalsbereichs in einem Anzeigeobjekt zum Einstellen von Abtastpunkten durch verschiedene Auflösungen wird nun genau beschrieben.
Ein Flußdiagramm von Fig. 7 zeigt die Einzelheiten des Merkmalsbereichs-Extrahierprozesses, der im Schritt S2 in der Fig. 3 gezeigt ist. Die 3-dimensionalen Daten, die als ein Anzeigeziel eingegeben werden, werden als Ziel- und Helligkeitsdaten verwendet und im Schritt S201 zuerst für jedes Pixel gebildet. Die Helligkeitsdaten werden durch Helligkeitsinformationen und 3-dimensionale Koordinateninformationen aufgebaut. Im Schritt S2 wird ein Differenzoperator, der als eine Referenzmaske zur Detektion einer Differenz bekannt ist, eingestellt. Im Schritt S203 wird eine Überlappkalkulation der Operator- und der Helligkeitsdaten, das heißt die Produkt-Summen-Kalkulation, ausgeführt in einem Zustand, in welchem die Differenzoperatoren definiert wurden, während jede der 3-dimensionalen Pixeldaten als ein Zielpixel eingesetzt wird. Im Schritt S204 wird ein Vergleichsprozeß ausgeführt, um zu diskriminieren, ob der Wert, der durch die Überlappkalkulation erhalten wurde, gleich ist zu oder größer ist als ein vorgegebener Schwellenwert oder nicht. Im Schritt S205 wird der Bereich, der die Überlapp-Position hat, die den Schwellenwert übersteigt, als Merkmalsbereichsdaten erzeugt.
Die Fig. 8A und 8B zeigen Operatoren als Referenzmasken, die bei der quadratischen Differenzialoperation (Laplace-Operation) als ein Beispiel des Randextrahierprozesses eines 2-dimensionalen Bildes verwendet werden. Der Laplace- Operator in der Fig. 8 ist durch (3 · 3)-Maskenmuster aufgebaut, und die quadratischen Differenzialoperationen werden in zwei Richtungen von X- und Y-Achsen ausgeführt. Das heißt, daß "-2" in die zentrale Referenzbildeinstellposition für jede Richtung eingesetzt wird, so daß "-4" für die zwei Richtungen eingesetzt ist. Die Fig. 8B zeigt den Laplace- Operator, der bei den quadratischen Differenzialoperationen in 8 Richtungen verwendet wird, in welchen die Richtungen von 45º weiter hinzugefügt sind. Da "-2" für jede Richtung eingesetzt ist, ist "-8" in dem Einstellteil des zentralen Zielpixels eingesetzt.
Da eine Merkmalsextraktion für die 3-dimensionalen Helligkeitsdaten als ein Ziel ausgeführt wird, wird zum Beispiel ein 3-dimensionaler Laplace-Operator 50, wie in der Fig. 9 gezeigt ist, auf der Basis der Laplace-Operatoren in dem 2-dimensionalen Bild vorbereitet, wie in der Fig. 8 gezeigt ist. Das heißt, daß im Fall eines Raumbildes, da die Helligkeitsdaten gewöhnlich in einer Form eines Kästchens (für engl. "boxel") ausgedrückt werden, "-26" in das zentrale Kästchen eingesetzt wird, das in das Zielkästchen der 3- dimensionalen Zieldaten eingestellt wird, das durch (3 · 3 · 3 = 27) Kästchen aufgebaut ist, wie in der Fig. 10A gezeigt ist. "1" wird in die anderen Kästchen eingesetzt. Der Wert von -26 des zentralen Kästchens ist ein Wert zum Ausführen der quadratischen Differentialoperationen bezüglich 13 Richtungen, die die Richtungen der 3-dimensionalen Koordinaten und die Richtungen von 45º enthalten.
Die Fig. 11 zeigt das Anzeigeziel 30, das zum Extrahieren eines Merkmals verwendet wird. Ein Licht/Dunkelheit- Muster 52 einer größeren Helligkeitsänderung als jene des peripheren Bereichs wird zum Beispiel auf einer der Oberflächen des Anzeigeziels 30 angezeigt. Wenn die Merkmalsextraktion durch Verwenden des 3-dimensionalen Laplace-Operators 50 bezüglich der 3-dimensionalen Helligkeitsdaten des Anzeigeziels, das in der Fig. 11 gezeigt ist, ausgeführt wird, können die Ränder des Anzeigeobjektes 30 und die Region des Licht/Dunkelheits-Musters 52 als ein Merkmalsbereich extrahiert werden, wie in der Fig. 12 gezeigt ist.
Die Fig. 13 zeigt ein Beispiel des Einstellens von Abtastpunkten in dem Merkmalsbereich und Nichtmerkmalsbereich, die durch den Merkmalsextrahierprozeß durch Verwenden des 3- dimensionalen Laplace-Operators detektiert wurden. Jeder Punkt auf dem Anzeigeziel 30 gibt den Abtastpunkt an. Wie in dem Diagramm auf der linken Seite einer linken oberen Ecke 54 gezeigt ist, werden in dem Randbereich, der als ein Merkmalsbereich detektiert wurde, Abtastpunkte in dem feinen Intervall L&sub1; eingestellt, und in dem flachen ebenen Bereich außerhalb des Randbereichs werden Abtastpunkte grob in dem Intervall L&sub2; eingestellt, welches zweimal so groß wie das Intervall L&sub1; ist. Bei der Randdetektion durch den Laplace- Operator tritt eine geringe Weite in dem Randbereich auf, so daß die Abtastpunkte fein eingestellt werden in dem Randbereich und einem Bereich nahe daran. Im Fall von Fig. 12 werden Abtastpunkte in dem feinen Intervall L&sub1; bezüglich des Randes und einer Linie nahe dem Rand eingestellt.
Wie oben angegeben wurde werden bezüglich des Merkmalsbereichs des Anzeigeziels Punkte an der Auflösungsgrenze der menschlichen Augen im Reproduziermodus angeordnet, so daß solche Abtastpunkte als eine Kontur gesehen werden im Fall des Randes, und werden Abtastpunkte als Punkte gesehen, an welchen eine Grenzlinie kontinuierlich ist im Fall des Licht- und Dunkelheitsbereiches. Bezüglich der Punkte, die als ein Nichtmerkmalsbereich angezeigt werden, gibt es jedoch, da seine Auflösung gleich oder geringer als die Auflösungsgrenze der menschlichen Augen ist, eine Möglichkeit, daß jene Punkte als diskrete Punkte bei der Wiedergabe eines Bildes gesehen werden. Jedoch werden sie bezüglich der Reproduktionspunkte des Nichtmerkmalsbereichs auf der kontinuierlichen Ebene durch Verwenden einer Unschärfe eines Hologrammbildes gesehen.
Wie in der Fig. 14 gezeigt ist, tritt im Fall eines Versuchs, die Punkte durch ein Hologramm 56 zu reproduzieren, das eine Öffnungsweite D hat, eine Unschärfe des Bildes aufgrund einer Diffraktionsgrenze auf. Ein Ausmaß x der Unschärfe wird ausgedrückt durch
x = 2λR/D ... (3)
Das heißt, daß das Unschärfeausmaß x bestimmt ist durch die Öffnung D des Hologramms 56, den Abstand R zum Reproduktionsbild und die Wellenlänge λ des Reproduktionslichts. Wie in der Fig. 15 gezeigt ist, wird nun angenommen, daß beabsichtigt ist, ein Bild durch eine Ebene 58 zu rekonstruieren, die an der Position des Abstandes R vom Augpunkt 32 und den Punkten P&sub1; und P&sub2; eines Teilungsintervalls d liegt. Das Intervall d zwischen den Punkten P&sub1; und P&sub2; wird folgenderma ßen durch Verwendung eines Winkels θ vom Augpunkt 32 ausgedrückt.
d = 2Rtan(θ/2) ÷ Rθ ... (4)
Andererseits wird eine Intensitätsverteilungsfunktion F durch die Diffraktion folgendermaßen ausgedrückt, wie in der Fig. 16(a) gezeigt ist. Daher kann durch Überlappungsintensitätsverteilungsfunktionen F&sub0;, F&sub1;, F&sub2;, ..., Fn aufgrund der Diffraktion an geeigneten Intervallen bezüglich Punkten P&sub0;, P&sub1;, P&sub2;, ..., Pn, wie in der Fig. 16B gezeigt ist, eine beinahe konstante Diffrakionsintensität erhalten werden. Dies bedeutet nämlich, daß eine Ebene rekonstruiert werden kann durch Reproduzieren eines verschwommenen Punktbildes in einem geeigneten Intervall. Tatsächlich kann, wie in der Fig. 16C gezeigt ist, durch Überlappen von zwei benachbarten Punktbildern P&sub1; und P&sub2; in einem Intervall von π eine beinahe konstante Intensitätsverteilung erhalten werden. Das Intervall π ist gleich der Hälfte (x/2) des Ausmaßes der Unschärfe x in der Fig. 14. Durch Anordnen der Punkte auf der Basis des Unschärfewertes können jene Punkte gesehen werden, als wenn sie eine Ebene wären, die eine Ausdehnung hat, anstelle von zwei Punkten für das menschliche Auge, im Reproduziermodus.
Daher gilt, da es ausreichend ist, daß der halbe Wert (x/2) des Ausmaßes x der Unschärfe, die in der Fig. 14 gezeigt ist, auf die Hälfte des Intervalls d zwischen den Punkten P&sub1; und P&sub2; in der Fig. 15 eingestellt ist,
(1/2)x = (1/2)D ... (6)
λR/D = (1/2)Rθ ... (7)
Daher ist die Öffnungsweite D des Hologramms 56 in der Fig. 14
D = 2 λ/θ ... (8)
Konkret gesagt ist, wenn ein Bild durch die Wellenlänge λ = 633 nm des Reproduktionslichtes und den Winkel θ = (1/30)º rekonstruiert wird, die Öffnungsweite D des Hologramms 56 gleich zu (D = 2,18 mm). Daher ist es bezüglich des Nichtmerkmalsbereichs ausreichend, die Phasenverteilung durch ein Hologramm anzuzeigen, das eine Öffnung von D = 2,18 mm hat. Das heißt, daß, wie in der Fig. 17 gezeigt ist, bezüglich der Abtastpunkte, die im Nichtmerkmalsbereich eingestellt sind, kein Erfordernis besteht, die Phasenkalkulationen über die gesamten Oberflächen der Hologrammanzeigeoberfläche 42 auszuführen. Im Fall des Teilens durch die Öffnungsweite D = 2,18 mm ist es ausreichend, die Phasenberechnungen bezüglich einer prüfartig schraffierten Region 60 auszuführen. Für solche diskreten Phasenberechnungen an der Hologrammanzeigeoberfläche basierend auf solchen Abtastpunkten des Nichtmerkmalsbereichs ist es bezüglich des Merkmalsbereichs erforderlich, die Phase bezüglich der gesamten Oberfläche der Hologrammanzeigeoberfläche 42 zu berechnen. Das heißt, daß nun unter der Annahme, daß eine Phasenverteilung, die bezüglich des Merkmalsbereichs berechnet wird, auf φ1 eingestellt wird, und eine Phasenverteilung, die bezüglich des Nichtmerkmalsbereichs berechnet wird, auf φ&sub2; eingestellt wird, da eine Phasenverteilung hinsichtlich des Merkmalsbereichs bezüglich einer leeren Region 62 in der Fig. 17 erhalten wird, berechnet wird, um nur die Phasenverteilung φ1 anzuzeigen. Bezüglich des schraffierten Bereichs werden Phasenverteilungen berechnet, um das Ergebnis der Addition (φ&sub1; + φ&sub2;) der Phasenverteilungen des Merkmalsbereichs und des Nichtmerkmalsbereichs anzuzeigen. Jede der Regionen 60 und 62 in der Fig. 17 ist ferner unterteilt in Mikroregionen 64. Eine der Mikroregionen 64 ist vergrößert in der Fig. 17 als ein Beispiel gezeigt. Daher wird bei der tatsächlichen Phasenverteilungsberechnung die Phasenverteilung für jede Mikroregion 64 als eine minimale Einheit berechnet. Die Mikroregion 64 als eine minimale Einheit ist bestimmt durch eine Pixeldichte der Anzeigevorrichtung zum Anzeigen der berechneten Phasenverteilung.
Ferner gibt es bezüglich des Einstellens der Abtastpunkte des Nichtmerkmalsbereichs bei der Erfindung einen Prozeß zum Eliminieren der Abtastpunkte von dem Berechnungsziel bezüglich des dunklen Bereichs. Zum Beispiel wird nun angenommen, daß ein Teil 68 des Anzeigeziels 30, das in der Fig. 18A gezeigt ist, geringfügig dunkler als der andere Bereich ist. Wie in der Fig. 18B gezeigt ist, ist eine Helligkeitsverteilung in diesem Fall so, daß, wie in der Fig. 18B gezeigt ist, eine Änderung im Helligkeitsverhältnis des Bereichs auf der rechten Seite, der eine geringe Helligkeit hat, größer ist als jene des Bereichs auf der linken Seite, die eine hohe Helligkeit hat, und daß die Helligkeit des gering hellen Bereichs gleich ist zu oder geringer ist als ein Schwellenwert TH. Kein Abtastpunkt wird für einen solchen dunklen Bereich 68 eingestellt. Daher ist die Anzahl von Abtastpunkten, wenn der dunkle Bereich existiert, gering, und eine Menge von Berechnungen für die Phasenverteilungen kann verringert werden.
Die Berechnung der Phasenverteilungen basierend auf den 3-dimensionalen Helligkeitsdaten, die durch die Abtastpunkte in dem Merkmalsbereich und dem Nichtmerkmalsbereich gezeigt sind, wird nun beschrieben. Als erstes wird das Prinzip eines Hologramms erklärt. Ein Hologramm wird folgendermaßen erhalten. Ein Laserstrahl wird in zwei Strahlen geteilt. Einer von ihnen wird auf ein Objekt gestrahlt, so daß ein Laserstrahl (Objektlicht) welcher durch das Objekt gestreut wird, erhalten wird. Ein Hologramm wird erhalten durch eine Interferenz von zwei Lichtströmen des Laserstrahls (Objektlicht), und eines anderen Laserstrahls (Referenzlicht). Nun wird angenommen, daß eine Wellenfront des Referenzlichtes eingestellt ist auf R · exp(jφr), und eine Wellenfront des Objektlichts eingestellt ist auf O · exp(jφo). Eine Belichtungsintensität IH des Hologramms wird erhalten durch die folgende Gleichung (9).
IH = R² + O² + 2 · R · cos(φo - φr) ... (9)
Im Falle des Entwickelns des Hologramms sind Änderungen in der Amplitude und Phase proportional zur Belichtungsintensität IH der Gleichung (9). Um ein Hologramm elektrisch zu bilden, kann eine Raumlichtmoduliervorrichtung, wie eine Flüssigkristallvorrichtung oder ähnliches, die eine Amplitude oder Phase des Lichtes ändern kann, verwendet werden. Durch Eingeben derselben Wellenfront wie jene des Referenzlichtes in das Hologramm, das gebildet wird, wie oben angegeben wurde, kann ein Hologramm reproduziert werden. In der Beleuchtungsintensität IH der Gleichung (9) wird nun, da nur der dritte Term der rechten Seite zur Rekonstruktion des Objektlichtes beiträgt, der dritte Term auf der rechten Seite betrachtet. Ein Transmissionslicht T von dem Hologramm ist
T = IH · R · exp(jφr) 2 · R · O · cos(φo - φr) · exp(jφr) = O · exp(jφr) + O · exp{-j(φo - 2 · φr)} ... (10)
Der erste Term auf der rechten Seite der Gleichung (10) bezeichnet, daß die Wellenfront von dem Objekt reproduziert wurde, und der zweite Term der rechten Seite gibt eine konjugierte Welle des Objektlichtes an. Von der obigen Beschreibung des Prinzips ist es, um die Phasenverteilung des Hologramms zu erhalten, ausreichend, nur den dritten Term der rechten Seite der Gleichung (9) zu berechnen.
Die Fig. 19 zeigt das Prinzip der Berechnung der Phasenverteilung. Nun kann, wenn das Referenzlicht als eine ebene Welle betrachtet wird, da eine Intensität der Ebenenwelle sich nicht in Abhängigkeit von dem Ort ändert, eine Lichtintensität R ignoriert werden, und eine Phase φr kann auf 0 eingestellt werden. Nun ist, unter der Annahme, daß eine Helligkeit (Streugrad) eines bestimmten Abtastpunktes Pi, der die Koordinaten (Xi, Yi, Zi) des Anzeigeziels 30 hat, auf Ii eingestellt ist, die Beleuchtungsintensität IH der Mikroregion 64 als eine minimale Einheit auf der Hologrammanzeigeoberfläche 42
wobei k die Anzahl von Wellen des Laserstrahls angibt.
r = {(Xi - Xhi)² + (Yi - Yhi)² + Zi²} ... (12)
Bezüglich der Abtastpunkte des Nichtmerkmalsbereichs werden die Gleichungen (11) und (12) für jede Mikroregion 64 in der schraffierten Region 60 an der Hologrammanzeigeoberfläche 42 berechnet, die in der Fig. 17 gezeigt ist. Bezüglich der Abtastpunkte in dem Merkmalsbereich werden die Gleichungen (11) und (12) für jede Mikroregion 64 der gesamten Hologrammanzeigeoberfläche 42 berechnet, und die Ergebnisse der Phasenberechnungen des Nichtmerkmalsbereichs der Region 60 werden hinzugefügt.
Nun wird eine Erklärung bezüglich des Falls angegeben, in dem das Verfahren auf zum Beispiel ein holographisches Stereogramm angewandt wird, so daß eine Hologrammphasenverteilung berechnet wird auf der Basis eines 2-dimensionalen Bildes. Ein holographisches Stereogramm wird durch sequentielles Zuweisen von Phasenverteilungen von 2-dimensionalen Bildern, die erhalten werden durch Sehen eines Zielobjekts von einer Anzahl von verschiedenen Augpunkten, zu schlitzähnlichen Hologrammregionen gebildet. Daher kann vor der Phasenberechnung durch Ändern des Abtastintervalls des 2- dimensionalen Bildes, um eine Auflösung für den Merkmalsbereich zu erhöhen und um eine Auflösung für den Nichtmerkmalsbereich zu verringern, eine Phasenberechnungsmenge verringert werden.
Zum Extrahieren von Merkmalspunkten in einem 2-dimensionalen Bild wird der 2-dimensionale Laplace-Operator, der in der Fig. 8 gezeigt ist, angewandt zum Beispiel auf ein 2-dimensionales Bild 70, wie in der Fig. 20A gezeigt ist. Nachfolgend kann durch Ausführen des Überlappungsprozesses auf das gesamte Bild ein Bild 72, dessen Merkmal extrahiert wurde, erhalten werden, wie in der Fig. 20B gezeigt ist. Bezüglich eines Bildes 72, nachdem das Merkmal extrahiert wurde, werden zum Beispiel Abtastpunkte fein eingestellt bezüglich zum Beispiel des Randteils eines 2- dimensionalen Bildes 74 und einer Region, in der sich eine Dichte weitgehend ändert. Abtastpunkte werden grob eingestellt bezüglich des von Merkmalsbereich verschiedenen Nichtmerkmalsbereichs. Eine Phasenverteilung wird für jeden Abtastpunkt bezüglich eines Bereichs erhalten der in der Vertikalrichtung auf einer Hologrammanzeigeoberfläche 76 zum Beispiel bezüglich eines Schlitzbereichs 78 in der Vertikalrichtung ist, wie als ein schraffierter Bereich gezeigt ist. Die Summe der Phasenverteilungen wird berechnet.
Andererseits wird bei der Phasenberechnung des holographischen Stereogramms in dem Fall, in dem Zieldaten 3-dimensionale Daten sind, ein Merkmal zuerst von den 3-dimensionalen Daten extrahiert, und Abtastpunkte werden eingestellt. Durch nachfolgendes Projizieren der eingestellt Abtastpunkte auf 2-dimensionale Ebenen, die aus verschiedenen Richtungen betrachtet werden, wird ein 2-dimensionales Bild nach Abschluß der Merkmalsextraktion zum Berechnen der Phasenverteilung des Streifenbereichs erhalten.
Die Anzahl von Abtastpunkten zum Ausführen der Phasenberechnung kann verringert werden auf einen Wert, der fast die Hälfte des herkömmlichen Verfahrens ist, ohne beim Betrachter zuzulassen, im wesentlichen eine Verschlechterung der Bildqualität zu empfinden. Daher kann ein Phasenberechnungsbetrag bei der holographischen Anzeige verringert werden, und kann ein holographischer Anzeigeprozeß einer höheren Geschwindigkeit realisiert werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die obige Ausführung beschränkt, sondern viele Modifikationen und Variationen sind möglich. Die Erfindung ist auch nicht auf die numerischen Werte beschränkt, die bei der Ausführung gezeigt sind.

Claims

1. Holographisches Reproduktionsverfahren, enthaltend:

einen Abtastpunkt-Einstellschritt (14, 20, 22) des Einstellens von Absatzpunkten auf einem Ziel, das reproduziert werden soll,

einen Phasenberechnungsschritt (26) des Berechnens einer Phasenverteilung in einer Region einer Hologrammebene auf der Basis der Abtastpunkte, die in dem Abtastpunkt-Einstellschritt eingestellt wurden,

einen Phasenverteilungs-Ausdrückschritt des Ausdrückens der Phasenverteilung, die durch den Phasenberechnungsschritt berechnet wurde, durch eine Anzeigevorrichtung an der Position des Hologramms, und

einen Wellenfront-Konvertierschritt (28) des Aufprägens der Phasenverteilung, die durch den Phasenverteilungs- Ausdrückschritt ausgedrückt wurde, auf eine Lichtwellenfront, wodurch sie in eine Wellenfront von Licht konvertiert wird, die ein Bild des Ziels repräsentiert, welches holographische Reproduktionsverfahren gekennzeichnet ist durch

einen Merkmalsbereichs-Detektierschritt (12) des Detektierens von Randbereichen und Hochkontrastbereichen, welche zusammen den Merkmalsbereich bilden, in dem Ziel, das reproduziert werden soll, wobei das Ziel spezifiziert ist durch 3-dimensionale Informationen oder ein zweidimensionales Bild davon, und ferner dadurch gekennzeichnet ist, daß

der Abtastpunkt-Einstellschritt (14, 20) Abtastpunkte (P&sub1;&sub1;) mit einer hohen Dichte in dem Merkmalsbereich einstellt, der durch den Merkmalsbereichs-Detektierschritt detektiert wurde, und Abtastpunkte (P&sub1;&sub2;) mit einer niedrigeren Dichte in einem Nichtmerkmalsbereich einstellt, der der von dem Merkmalsbereich verschiedene Bereich ist.

2. Holographisches Reproduktionsverfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Merkmalsbereichs-Detektierschritt (12) den Merkmalsbereich direkt in dem zu rekonstruierenden Ziel detektiert, das durch 3-dimensionale Informationen spezifiziert ist.

3. Holographisches Reproduktionsverfahren nach Anspruch 2, ferner enthaltend einen Zweidimensionalbild-Bildungsschritt des Bildens von zweidimensionalen Bildern durch Projizieren der Abtastpunkte auf eine Mehrzahl von Oberflächen.

4. Holographisches Reproduktionsverfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Merkmalsbereichs-Detektierschritt (12) die Merkmalsbereiche in zweidimensionalen Bildern des zu rekonstruierenden Ziels detektiert, das von verschiedenen Richtungen betrachtet wird, und bei welchem der Abtastpunkt-Einstellschritt die Abtastpunkte in diesen zweidimensionalen Bildern einstellt.

5. Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüch, wobei der Merkmalsbereichs-Detektierschritt (14, 20, 22) enthält

einen Schritt des Übertragens lokaler Helligkeitsdaten des Ziels zu einer Anordnung von Pixeln,

einen Differenzberechnungsschritt des Berechnens von Differenzen von Helligkeitsdaten zwischen zwei oder einer Mehrzahl von benachbarten Pixeln, und

einen Schwellenwert-Verarbeitungsschritt des Detektierens einer Region als den Merkmalsbereich, wo die Differenzwerte, die in dem Differenzberechnungsschritt erhalten wurden, gleich sind zu oder größer sind als ein vorgegebener Schwellenwert.

6. Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Abtastpunkt-Einstellschritt enthält:

einen Schritt des Teilens der Daten des Ziels in zwei Gruppen von Daten, die durch eine Ebene (44) separiert sind, welche parallel zur Hologrammebene (42) ist und in einem vorgegebenen Abstand (R) davon weg auf einer Seite entgegengesetzt zu jener des Raumbildbetrachtungspunktes (32) liegt, und

einen Schritt des Einstellens der Abtastpunkte (P&sub1;&sub1;, P&sub1;&sub2;) mit einer vorgegebenen Auflösung auf jenem Teil des zu rekonstruierenden Bildes, der in die Region (46) auf der Seite der Grenzoberfläche fällt, welche den Raumbildbetrachtungspunkt enthält, und des Einstellens der Abtastpunkte mit einer Auflösung, die umgekehrt proportional zum Abstand (R') der Abtastpunkte (P&sub1;&sub1;, P&sub1;&sub2;) von der Hologrammebene (42) in der Region (48) auf der anderen Seite der Grenzoberfläche entgegengesetzt zum Raumbildbetrachtungspunkt ist.

7. Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Phasenberechnungsschritt enthält

Berechnen der Phasenverteilung des Merkmalsbereichs auf der gesamten Hologrammebene (42), und

Berechnen der Phasenverteilung des Nichtmerkmalsbereichs nur auf einer Teilebene (60) der Hologrammebene (42).

8. Verfahren nach Anspruch 7, bei welchem die Phasenberechnungen in Mikroregionen (64) ausgeführt werden, die diskret auf der Hologrammebene (42) angeordnet sind.

9. Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Abtastpunkt-Einstellschritt (14, 20, 22) einen Schritt (22) des Eliminierens jeder Region enthält, in welcher die Helligkeit des Ziels kleiner als ein vorgegebener Schwellenwert von der Region der Abtastpunkte ist.

10. Holographisches Reproduktionsgerät zum Anzeigen eines dreidimensionalen Bildes eines Anzeigeziels, das reproduziert werden soll, enthaltend

eine Informationsbildungssektion (10), die dreidimensionale Informationen bildet und digital speichert, die das Anzeigeziel repräsentieren,

Abtastpunkt-Einstelleinrichtungen (14, 20), die Abtastpunkte (P11, P12) in den Informationen definieren, die das Anzeigeziel repräsentieren,

eine Phasenverteilungs-Berechnungssektion (26), die eine Phasenverteilung des Anzeigeziels, das aus den Abtastpunkten resultiert, die durch die Abtastpunkt-Einstelleinrichtungen eingestellt wurden, in einer Region einer Hologrammebene berechnet, und

eine Phasenverteilungs-Anzeigesektion (28), die die berechnete Phasenverteilung auf eine Wellenfront von Licht aufprägt, um sie in eine holographische Repräsentation des Anzeigeziels zu konvertieren,

dadurch gekennzeichnet, daß

eine Merkmalsextrahiersektion (12) vorgesehen ist, die zwischen der Informationsbildungssektion und der Abtastpunkt-Einstellsektion angeordnet ist, um Randbereiche und Hochkontrastbereiche zu detektieren, die zusammen einen Merkmalsbereich des Anzeigeziels bilden, und

die Abtastpunkt-Einstelleinrichtungen (14, 20) eine Merkmalsabtastpunkt-Einstellsektion (14), die angeordnet ist, um Abtastpunkte (P11) mit einer hohen Dichte in dem Merkmalsbereich einzustellen, der durch die Merkmalsextrahiersektion (12) extrahiert wurde, und eine Nichtmerkmalsabtastpunkt-Einstellsektion (20) enthält, die angeordnet ist, um Abtastpunkte (P12) mit einer niedrigeren Dichte in dem Nichtmerkmalsbereich einzustellen, der der von dem Merkmalsbereich verschiedene Bereich des Anzeigeziels ist.

11. Holographisches Reproduktionsgerät nach Anspruch 10, ferner enthaltend eine Niedrighelligkeitsregion-Eliminiersektion (22), die einen Bereich, der dunkel ist, wenn er von menschlichen Augen betrachtet wird, aus der Region eliminiert, in welcher Abtastpunkte durch die Nichtmerkmalsabtastpunkt-Einstellsektion (20) eingestellt sind.

12. Holographisches Reproduktionsgerät nach Anspruch 11, ferner enthaltend Zweidimensionalbild-Bildungseinrichtungen zum Bilden zweidimensionaler Bilder von den Informationen, die das Anzeigeziel repräsentieren, durch Projizieren der Abtastpunkte (P&sub1;&sub1;, P&sub1;&sub2;) auf eine Mehrzahl von Oberflächen.

13. Holographisches Reproduktionsgerät nach Anspruch 10 oder 11, bei welchem

die Merkmalsextrahiersektion (12) ausgelegt ist zum Detektieren der Merkmalsbereiche in zweidimensionalen Bildern (70) des aus verschiedenen Richtungen betrachteten Anzeigeziels, und bei welchem

die Abtastpunkt-Einstelleinrichtungen (14, 20) ausgelegt sind zum Einstellen der Abtastpunkte in den zweidimensionalen Bildern.