JP2005181854A - 計算機ホログラムの生成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 この発明は、処理時間の低減化が図れるとともに重要部分については高い画質が得られる計算機ホログラムの生成方法を提供することを目的とする。
【解決手段】 コンピュータグラフィックスによって原画像を生成する第１ステップ、原画像を前後の２つの部分に分離させる第２ステップ、後側部分については、その部分の原画像データの２次元データに基づいてフーリエ型の計算機ホログラムを生成する第３ステップ、前側部分については、その部分の原画像データの２次元データを、奥行きデータを利用して、３次元データに変換する第４ステップ、第４ステップで得られた前側部分に対する３次元データに基づいてフレネル型の計算機ホログラムを生成する第５ステップ、および第３ステップで生成した後側部分に対応する計算機ホログラムと第５ステップで生成した前側部分に対応する計算機ホログラムとを合成する第６ステップを備えている。
【選択図】 図１

Description

この発明は、計算機ホログラムの生成方法に関し、特にコンピュータグラフィックスを利用した計算機ホログラムの生成方法に関する。

計算機ホログラムとして、フレネル型の計算機ホログラム（フレネルホログラム）と、フーリエ型の計算機ホログラム（ホログラフィックステレオグラム）とが知られている。

フレネル型の計算機ホログラムでは、物体からの光波（３次元表示するオブジェクトを点集合に分解したときのある点）をｆ（ｘ，ｙ）＝Ａ₁ exp ｛φ（ｘ，ｙ）｝とし、参照光（ホログラム記録に必要な光）をｑ（ｘ，ｙ）＝Ａ₂ exp ｛２πｉ（sin θ/ λ）ｘ｝とすると、ホログラムの強度分布Ｉ（ｘ，ｙ）は、次式（１）で表される。

上記式（１）は、３次元物体の１点のみの結果であるので、３次元オブジェクトを点集合に分解した結果が１０００個になれば、計算を１０００回行う必要があり、莫大な時間を要する。

一方、フーリエ型の計算機ホログラムでは、２次元画像ｆ（ｘ，ｙ）をフーリエ変換（ＦＦＴ）したものがそのままホログラムＩ（ｘ，ｙ）となるので、フレネル型の計算機ホログラムに比べると計算処理時間が短いという利点を有している。しかしながら、フーリエ型の計算機ホログラムでは、フレネル型の計算機ホログラムに比べると再生像の画質が低いという欠点がある。
光学 Vol.30 No.3 (2001) P156 〜P166「計算機ホログラム技術の展開」

この発明は、処理時間の低減化が図れるとともに重要部分については高い画質が得られる計算機ホログラムの生成方法を提供することを目的とする。

この発明による計算機ホログラムの生成方法は、コンピュータグラフィックスによって原画像を生成する第１ステップ、第１ステップで生成された原画像を、その奥行きデータに基づいて前後の２つの部分に分離させる第２ステップ、第２ステップで分離した後側部分については、その部分の原画像データの２次元データに基づいてフーリエ型の計算機ホログラムを生成する第３ステップ、第２ステップで分離した前側部分については、その部分の原画像データの２次元データを、奥行きデータを利用して、３次元データに変換する第４ステップ、第４ステップで得られた前側部分に対する３次元データに基づいてフレネル型の計算機ホログラムを生成する第５ステップ、および第３ステップで生成した後側部分に対応する計算機ホログラムと第５ステップで生成した前側部分に対応する計算機ホログラムとを合成する第６ステップを備えていることを特徴とする。

この発明によれば、処理時間の低減化が図れるとともに重要部分については高い画質が得られるようになる。

以下、図面を参照して、この発明の実施例について説明する。

図１は、計算機ホログラムの作成手順を示している。

まず、ホログラムとする原画像を生成する（ステップＳ１）。ここでは、図２に示すような、３次元座標のデータで表されたオブジェクト１と背景画像２とを用意する。そして、原画像の３次元データを用いてパーソナルコンピュータによってコンピュータグラフィックスの原画像を生成する。この例では、図３に示すようなコンピュータグラフィックスの原画像を生成する。コンピュータグラフィックスの原画像のデータは、各画素の２次元データと各画素の奥行きを表すデータ（z-buffer) とからなる。

次に、物体の奥行き情報である奥行きデータ（z-buffer）を参照して、ある閾値で原画像を前後２つの部分に分離させる（ステップＳ２）。この例では、原画像をオブジェクト１の画像と背景画像２とに分離する。

後側の画像（この例では背景画像）については、２次元画像をフーリエ変換することにより、ホログラフィックステレオグラム（フーリエ型の計算機ホログラム）を生成する（ステップＳ３）。

前側の画像（この例ではオブジェクト画像）については、奥行きデータ（z-buffer）と２次元画像の位置より、再度、正確な３次元座標を画素毎に計算し、３次元の座標データ集合を生成する（ステップＳ４）。そして、得られた前側の画像に対応する３次元の座標データ集合を点光源集合とみなして、フレネルホログラム（フレネル型の計算機ホログラム）を生成する（ステップＳ５）。

最後に、上記ステップＳ３で生成した後側の画像（この例では背景画像）のホログラフィックステレオグラムと、上記ステップＳ５で生成した前側の画像（この例ではオブジェクト画像）のフレネルホログラムとを合成する（ステップＳ６）。これにより、原画像に対する計算機ホログラムが生成される。

上記実施例では、前側の画像（この例ではオブジェクト画像）についてはフレネル型の計算機ホログラムを生成しているので、重要な前側の画像については高い画質精度が得られる。また、後側の画像（この例では背景画像）についてはフーリエ型の計算機ホログラムを生成しているので、全ての画像についてフレネル型の計算機ホログラムを生成する場合に比べて、計算機ホログラム生成のための計算処理時間が短くなる。

計算機ホログラムの作成手順を示すフローチャートである。 原画像の構成要素であるオブジェクト１と背景画像２とを示す模式図である。 コンピュータグラフィックスによって生成された原画像を示す模式図である。

符号の説明

１ オブジェクト
２ 背景画像

Claims (1)

1. コンピュータグラフィックスによって原画像を生成する第１ステップ、
   第１ステップで生成された原画像を、その奥行きデータに基づいて前後の２つの部分に分離させる第２ステップ、
   第２ステップで分離した後側部分については、その部分の原画像データの２次元データに基づいてフーリエ型の計算機ホログラムを生成する第３ステップ、
   第２ステップで分離した前側部分については、その部分の原画像データの２次元データを、奥行きデータを利用して、３次元データに変換する第４ステップ、
   第４ステップで得られた前側部分に対する３次元データに基づいてフレネル型の計算機ホログラムを生成する第５ステップ、および
   第３ステップで生成した後側部分に対応する計算機ホログラムと第５ステップで生成した前側部分に対応する計算機ホログラムとを合成する第６ステップ、
   を備えていることを特徴とする計算機ホログラムの生成方法。

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