JP2012003033A - Modulation pattern generation method and holographic stereogram creation device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a holographic stereogram creation device that can omit re-acquisition of a multi-viewpoint image used for a holographic stereogram and can omit re-generation of a modulation pattern when a reproduced image is processed or modified.SOLUTION: A modulation pattern generation method comprises: a step for acquiring plural pieces of multi-viewpoint image data for each object by changing relative positions of a subject and a camera and individually imaging each object from plural different viewpoint positions; a step for combining a modulation pattern group that modulates object light to be recorded in a holographic stereogram from the multi-viewpoint image data for each of the plural objects; and a step for re-combining a new modulation pattern from plural modulation patterns corresponding to the plural objects for each element hologram. A holographic stereogram creation device comprises a re-combining modulation pattern generation unit and a spatial light modulator for modulating object light on the basis of a new modulation pattern for modulating the object light.

Description

本発明はホログラフィックステレオグラム作成装置(以降、ホログラフィックプリンタともいう)に関し、特に、ホログラフィックステレオグラムに記録すべき物体光を変調するための変調パターンを生成する変調パターン生成方法及びホログラフィックステレオグラム装置に関する。   The present invention relates to a holographic stereogram creation apparatus (hereinafter also referred to as a holographic printer), and more particularly, to a modulation pattern generation method and a holographic stereo for generating a modulation pattern for modulating object light to be recorded in a holographic stereogram. Relates to Gram equipment.

ホログラムは、一般的に、レーザ光(コヒーレント光)を2つに分け、一方を被写体に照射してその拡散反射光(物体光)をホログラム記録媒体を塗った感光シートに当てると同時に、他方の光を所定角度で参照光として感光シートに直接照射して、この2つの光の干渉による干渉縞を感光シートへ記録したものとして知られている。このホログラムに記録時と同じ角度で参照光を照明することで、記録時と同一の強度と方向の物体光が再生され、被写体の3次元像が得られる。   In general, a hologram divides laser light (coherent light) into two parts, irradiates one of the objects on the subject and applies the diffuse reflected light (object light) to the photosensitive sheet coated with the hologram recording medium, while simultaneously It is known that light is directly irradiated onto a photosensitive sheet as reference light at a predetermined angle, and interference fringes due to interference between the two lights are recorded on the photosensitive sheet. By illuminating the hologram with reference light at the same angle as at the time of recording, object light having the same intensity and direction as at the time of recording is reproduced, and a three-dimensional image of the subject is obtained.

ステレオグラムは、人間の左右目の視点位置に対応して物体を撮影した1組の視差画像を目視して、立体視を可能とするものが知られている。一般に、立体視は、視覚により人間が立体物体を知覚することであり、人の5つの生理的要因、眼球水晶体の調節、両眼の幅較角、両眼視差、運動視差及び視野の拡大効果、による。その中で、ステレオグラムは立体視効果の高い両眼視差を利用したもので、2視点式ステレオグラムとして、レンチキュラなどを用いた裸眼式や、アナグリフなどメガネ式などがある。例えば、2視点式ステレオグラムは1組の視差画像の真正面しか立体視できず、両眼視差こそ再現できるものの輻輳や焦点調節といった立体認識に必要なその他の要因を無視しているため、自然な立体視には不十分といえる。   Stereograms are known that enable stereoscopic viewing by viewing a set of parallax images obtained by photographing an object corresponding to the viewpoint positions of the left and right eyes of a human. In general, stereoscopic vision means that a human perceives a three-dimensional object by vision, and has five physiological factors, adjustment of eyeball lens, binocular width comparison angle, binocular parallax, motion parallax, and visual field expansion effect. ,by. Among them, the stereogram uses binocular parallax with a high stereoscopic effect. As the two-viewpoint stereogram, there are a naked-eye type using a lenticular and an eyeglass type such as an anaglyph. For example, a two-view stereogram can only be viewed stereoscopically in front of a set of parallax images, but it can reproduce binocular parallax, but ignores other factors necessary for stereoscopic recognition such as convergence and focus adjustment. It can be said that it is insufficient for stereoscopic vision.

ホログラフィックステレオグラムは、ステレオグラムに用いる視差画像をホログラムによって記録/再生するものである。具体的には、被写体を異なる視点(観察位置)から撮影した複数の2次元画像をドット状(又は短冊状)の微小なホログラム(要素ホログラム)として敷き詰めるように感光シートへ記録したものである。このとき視点位置を例えば60視点にして要素ホログラムを60個敷き詰めれば60枚の視差画像が再生されるので、運動視差をも利用可能で、観察者の視点変化や多数の観察者に応じた3次元像が再現できる。   The holographic stereogram records / reproduces a parallax image used for the stereogram by a hologram. Specifically, a plurality of two-dimensional images obtained by photographing the subject from different viewpoints (observation positions) are recorded on a photosensitive sheet so as to be spread as dot-shaped (or strip-shaped) small holograms (element holograms). At this time, if 60 viewpoint holograms are placed, for example, 60 element holograms are spread, 60 parallax images are reproduced, so that motion parallax can also be used, and according to changes in the viewpoint of the observer and a large number of observers. A three-dimensional image can be reproduced.

このように、ホログラフィックステレオグラムでは、その視差数(要素ホログラム数、画像数)を多くすることが可能であり、例えば、片眼瞳内に複数の画像が入るくらい要素ホログラムを増やせば輻輳や焦点調節なども機能させることができる。   Thus, in the holographic stereogram, it is possible to increase the number of parallaxes (number of element holograms, number of images). For example, if the number of element holograms is increased so that a plurality of images are included in one eye pupil, the congestion or Focus adjustment and other functions can also be performed.

ホログラフィックステレオグラム及びその装置は、更なる自然な立体視を目指して開発されている(例えば、特許文献1、非特許文献1〜4、参照)。ホログラフィックステレオグラムには、撮影において被写体に対して水平と同時に垂直にもカメラを動かして2次元的に画像を取得する場合もあるが、例えば、水平方向だけのホログラフィックステレオグラムをHPOホログラフィックステレオグラム(Horizontal Parallax Only)、2次元的なホログラフィックステレオグラムをフルパララックス・ホログラフィックステレオグラムと呼ばれているものがある。   The holographic stereogram and the device thereof have been developed for further natural stereoscopic vision (see, for example, Patent Document 1 and Non-Patent Documents 1 to 4). In the holographic stereogram, there is a case where a camera is moved both horizontally and vertically with respect to a subject in photographing to obtain a two-dimensional image. For example, a holographic stereogram only in the horizontal direction is obtained as an HPO holographic. Some stereograms (Horizontal Parallax Only) are called two-dimensional holographic stereograms as full-parallax holographic stereograms.

特開平10−143058号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-143058

『ホログラフィック・ステレオグラムによる像再生特性に関する考察』、山口雅浩ほか、「光学」第22号巻第11号(1993年11月)pp.714“Study on image reproduction characteristics by holographic stereogram”, Masahiro Yamaguchi et al., “Optics”, Vol. 22, No. 11 (November, 1993), pp. 228 714 『Holographicthree−dimensionalprinter:newmethod』,MasahiroYamaguchi,APPLIEDOPTICS,vol.31,No.2,(1992)“Holographic three-dimensional printer: new method”, Masahiro Yamaguchi, APPLIEDOPTICS, vol. 31, no. 2, (1992) 『即時ホログラフィック3Dプリント技術』,白倉明,映像情報メディア学会技術報告vol.22No.43,pp7−15,(1998)“Immediate holographic 3D printing technology”, Akira Shirakura, IEICE Technical Report vol. 22No. 43, pp7-15, (1998) 『実写からの全方向視差ホログラフィックステレオグラム作成システム』,小嶋遼太他,映像情報メディア学会技術報告vol.31,No.40,pp9−12,(2007)“Creation system for omnidirectional parallax holographic stereogram from live-action”, Kota Kota et al., IEICE Technical Report vol. 31, no. 40, pp9-12, (2007)

ホログラフィックステレオグラム、特に、フルパララックス・ホログラフィックステレオグラムは、再生される画像の画面サイズや解像度などにもよるが、多数の、例えば、数千、数万、数億枚の視差画像(以降、多視点画像ともいう)を取得する必要がある。   Holographic stereograms, especially full-parallax holographic stereograms, depend on the screen size and resolution of the image being played, depending on the number of parallax images (for example, thousands, tens of thousands, and hundreds of millions) , Also referred to as a multi-viewpoint image).

数億枚の視差画像を取得することは現実にはほぼ不可能であるため、近似を用いて視差画像の取得枚数を減らす工夫もなされているが、その場合でも比較的自然な立体像を再生するためには少なくとも数千枚程度の視差画像を取得する必要がある。視差画像の取得は被写体に対してカメラを少しずつ移動させながら撮影を繰り返すため、数千枚の視差画像を取得するためにはかなりの撮影時間が必要である。もちろん、その間、被写体は静止していなければならない。また、ホログラフィックステレオグラムを作成するためには、取得した複数の原画すなわち多視点画像を取得してデータ化した後、データ化された多視点画像データを元に画像処理技術によって、要素ホログラムを記録するための変調パターン群を生成する必要がある。   Since it is almost impossible to acquire hundreds of millions of parallax images in reality, it has been devised to reduce the number of parallax images acquired using approximation, but even in this case, a relatively natural stereoscopic image is reproduced. In order to do this, it is necessary to acquire at least several thousand parallax images. Acquisition of the parallax image is repeated while moving the camera little by little with respect to the subject. Therefore, in order to acquire thousands of parallax images, considerable shooting time is required. Of course, the subject must remain stationary during that time. In order to create a holographic stereogram, a plurality of acquired original images, that is, multi-view images are acquired and converted into data, and then element holograms are generated by image processing technology based on the converted multi-view image data. It is necessary to generate a modulation pattern group for recording.

観光地などで有名な景色を背景にして人物のホログラフィックステレオグラムを作成すると立体的な記念写真を残すことができる。この場合、多視点画像の撮影中は被写体である人物は静止しているわけだが、背景として自動車や他の観光客などが動いてしまうと正しい多視点画像データが得られないため、幾度となく多視点画像データの取得をやり直し、それに応じて変調パターン群を生成しなければならないという問題があった。   Creating a holographic stereogram of a person against the background of famous scenery in a tourist spot can leave a three-dimensional memorial photo. In this case, the person who is the subject is stationary during the shooting of the multi-viewpoint image, but if the car or other tourist moves as the background, the correct multi-viewpoint image data cannot be obtained. There has been a problem that the multi-viewpoint image data must be acquired again and a modulation pattern group must be generated accordingly.

また多視点画像データを取得する際に、例えば、カメラの設定で撮影した日付情報などが画面の隅に小さく表示されるようにしていた場合、ホログラフィックステレオグラムで再生される立体像にも日付情報が表示されるわけだが、後になって、この日付情報を削除もしくは日付を変更しようとした場合には、多視点画像から日付情報を削除もしくは日付を変更した後に、改めて変調パターン群を生成し直した上で要素ホログラムを印刷しなければならず、そのための処理時間と手間がかかるという問題があった。   In addition, when acquiring multi-viewpoint image data, for example, when date information taken with the camera settings is displayed in a small size in the corner of the screen, the date is also displayed on the stereoscopic image reproduced by the holographic stereogram. If the date information is later deleted or changed, the modulation pattern group is generated again after deleting the date information or changing the date from the multi-viewpoint image. There is a problem that the element hologram has to be printed after correction, which requires a processing time and labor.

そこで本発明は、一度取得した多視点画像データを再利用することで多視点画像の再取得を省略したり、再生像を加工、修正する時に改めて変調パターン群を生成し直すことを省略したりし得る変調パターン生成方法及びホログラフィックステレオグラム装置を提供することが一例として挙げられる。   Therefore, the present invention can avoid re-acquisition of the multi-viewpoint image by reusing the multi-viewpoint image data acquired once, or omit regenerating the modulation pattern group when processing and correcting the reproduced image. One example is to provide a modulation pattern generation method and a holographic stereogram device that can be used.

請求項1記載の変調パターン生成方法は、複数の物体から成る被写体のホログラフィックステレオグラムを作成するための変調パターン生成方法であって、
前記被写体とカメラの相対位置を変更しながら、複数の異なる視点位置から前記物体をそれぞれ単独で撮影することで物体毎の多視点画像データを複数取得するステップと、
前記複数の物体の各々に対して、前記多視点画像データから、ホログラフィックステレオグラムに記録するための物体光を変調する変調パターン群を合成するステップと、
要素ホログラム毎に前記複数の物体に対する複数の変調パターンから新たな変調パターンを再合成するステップと、を含むことを特徴とする。
The modulation pattern generation method according to claim 1 is a modulation pattern generation method for creating a holographic stereogram of a subject composed of a plurality of objects,
Acquiring a plurality of multi-viewpoint image data for each object by photographing the object independently from a plurality of different viewpoint positions while changing the relative position of the subject and the camera;
For each of the plurality of objects, synthesizing a modulation pattern group for modulating object light for recording in a holographic stereogram from the multi-viewpoint image data;
Re-synthesizes a new modulation pattern from a plurality of modulation patterns for the plurality of objects for each element hologram.

請求項2記載の変調パターン生成方法は、前記複数の物体に対する複数の変調パターンから新たな変調パターンを再合成するステップは、前記変調パターンの画素毎に、前記複数の物体の前後関係を比較し、最も手前の物体に対する変調パターンの画素値を、前記新たな変調パターンの画素値とすることを特徴とする。   The modulation pattern generation method according to claim 2, wherein the step of recombining a new modulation pattern from the plurality of modulation patterns for the plurality of objects compares the context of the plurality of objects for each pixel of the modulation pattern. The pixel value of the modulation pattern for the frontmost object is the pixel value of the new modulation pattern.

請求項3記載の変調パターン生成方法は、前記複数の物体に対して各々の多視点画像データを取得するステップは、前記多視点画像データの画素毎に、輝度値に加えて奥行き情報を記録するステップを含むことを特徴とする。   4. The modulation pattern generation method according to claim 3, wherein the step of acquiring each multi-viewpoint image data for the plurality of objects records depth information in addition to a luminance value for each pixel of the multi-viewpoint image data. Including steps.

請求項4記載のホログラフィックステレオグラム作成装置は、複数の物体から成る被写体のホログラフィックステレオグラムを作成するホログラフィックステレオグラム作成装置であって、
請求項1乃至3に記載の変調パターン生成方法によって前記複数の物体に対する変調パターンから物体光を変調する新たな変調パターンを再合成する再合成変調パターン生成部と、
前記物体光を変調する新たな変調パターンに基づき物体光を変調する空間光変調器と、
参照光が照射されているホログラム記録媒体上に、物体光を集光して要素ホログラムを記録する対物レンズと、を含むことを特徴とする。
The holographic stereogram creation device according to claim 4, wherein the holographic stereogram creation device creates a holographic stereogram of a subject composed of a plurality of objects,
A recombination modulation pattern generation unit for recombining a new modulation pattern for modulating object light from the modulation patterns for the plurality of objects by the modulation pattern generation method according to claim 1;
A spatial light modulator for modulating the object light based on a new modulation pattern for modulating the object light;
And an objective lens that condenses the object light and records the element hologram on the hologram recording medium irradiated with the reference light.

本発明による実施形態に用い得るホログラフィックプリンタの構成の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of a structure of the holographic printer which can be used for embodiment by this invention. ホログラフィックプリンタによるホログラフィックステレオグラム作成方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the holographic stereogram preparation method by a holographic printer. 初期のホログラフィックステレオグラムの記録原理を説明するための模式的概略部分断面図である。It is a typical schematic fragmentary sectional view for demonstrating the recording principle of an initial holographic stereogram. 初期のホログラフィックステレオグラムの記録原理を説明するための模式的概略部分断面図である。It is a typical schematic fragmentary sectional view for demonstrating the recording principle of an initial holographic stereogram. 初期のホログラフィックステレオグラムの記録原理を説明するための模式的概略部分断面図である。It is a typical schematic fragmentary sectional view for demonstrating the recording principle of an initial holographic stereogram. ホログラフィックステレオグラムの記録における視差画像を取得する位置と感光シートと被写体の関係ならびに合成されたSLM画像を説明するための模式的概略部分断面図である。FIG. 5 is a schematic schematic partial cross-sectional view for explaining a position where a parallax image is acquired in recording of a holographic stereogram, a relationship between a photosensitive sheet and a subject, and a synthesized SLM image. ホログラフィックステレオグラム作成方法における多視点画像を取得する方法の例を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the example of the method of acquiring the multiview image in the holographic stereogram creation method. ホログラフィックステレオグラム作成方法における多視点画像を取得する方法の他の例を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the other example of the method of acquiring the multiview image in the holographic stereogram creation method. 図7を用いて説明した撮影手法で多視点画像を取得し、それらを元にSLM画像を合成する方法を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the method of acquiring a multi-viewpoint image with the imaging | photography method demonstrated using FIG. 7, and synthesize | combining an SLM image based on them. 図7を用いて説明した撮影手法で多視点画像を取得し、それらを元にSLM画像を合成する方法を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the method of acquiring a multiview image with the imaging | photography method demonstrated using FIG. 7, and synthesize | combining an SLM image based on them. 図8を用いて説明した撮影手法で多視点画像を取得し、それらを元にSLM画像を生成する方法を説明するための模式図である。FIG. 9 is a schematic diagram for explaining a method of acquiring multi-viewpoint images using the photographing method described with reference to FIG. 8 and generating an SLM image based on the multi-viewpoint images. 本発明による実施形態におけるホログラフィックステレオグラムを記録する仮想的な3次元被写体を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating the virtual three-dimensional photographic subject which records the holographic stereogram in embodiment by this invention. 本発明による実施形態におけるホログラフィックステレオグラムの記録における視差画像を取得する位置と感光シートと被写体の関係ならびにSLM画像を説明するための模式的概略部分断面図である。FIG. 5 is a schematic schematic partial cross-sectional view for explaining a relationship between a position where a parallax image is acquired, a photosensitive sheet, and a subject in a holographic stereogram recording according to an embodiment of the present invention and an SLM image. 本発明による実施形態の多視点画像を生成するためのSLM画像再合成方法を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the SLM image re-synthesis method for producing | generating the multi viewpoint image of embodiment by this invention. 本発明による他の実施形態の多視点画像を生成するためのSLM画像再合成方法を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the SLM image resynthesis method for producing | generating the multi-viewpoint image of other embodiment by this invention.

以下に、ホログラフィックステレオグラム作成装置いわゆるホログラフィックプリンタによるホログラフィックステレオグラムの作成システムを、図面を参照しつつ説明する。   A holographic stereogram creation system using a holographic stereogram creation apparatus, a so-called holographic printer, will be described below with reference to the drawings.

ホログラフィックステレオグラム作成システムは大きく次の3つ、記録すべき被写体の撮影などを行う画像取得部である撮影セクションと、ホログラフィックステレオグラムための物体光を変調する変調パターンを生成する変調パターン生成セクションと、ホログラフィックステレオグラムを作成する印刷セクションとに分けられる。   The holographic stereogram creation system is largely divided into the following three parts: an imaging section that is an image acquisition unit that captures the subject to be recorded, and a modulation pattern generation that generates a modulation pattern that modulates object light for the holographic stereogram Divided into sections and printed sections that create holographic stereograms.

まず、撮影セクションにおいて、記録すべき被写体を多数の観察点から順次撮影することにより、複数の原画すなわち多視点画像を取得しデータ化して、多視点画像データを取得する。次に、変調パターン生成セクションにおいて、データ化されている多視点画像データからコンピュータで計算、合成し、具体的に記録すべき変調パターン(SLM画像と呼ぶ)に対応する変調データを生成する。そして、印刷セクションにおいて、かかる変調パターンを、例えば光透過液晶パネルに表示し、これをレーザ光で照明し、液晶パネルで変調された透過光を集光レンズで感光シート(ホログラム面)上に集光しつつ、参照光で照明し順次記録する。   First, in a photographing section, a subject to be recorded is photographed sequentially from a number of observation points, whereby a plurality of original images, that is, multi-view images are obtained and converted into data, and multi-view image data is obtained. Next, in the modulation pattern generation section, the computer calculates and synthesizes from the converted multi-viewpoint image data, and generates modulation data corresponding to a modulation pattern (referred to as an SLM image) to be specifically recorded. Then, in the printing section, such a modulation pattern is displayed on, for example, a light-transmitting liquid crystal panel, illuminated with laser light, and the transmitted light modulated by the liquid crystal panel is collected on a photosensitive sheet (hologram surface) by a condenser lens. Illuminate with reference light and record sequentially.

ここで、変調パターンの合成は多視点画像の取得の手法に左右されるので、先に、印刷セクションを説明し、撮影セクション及び変調パターン生成セクションである多視点画像の取得と変調パターンの合成をまとめて後で詳細に説明する。   Here, since the modulation pattern synthesis depends on the method of acquiring the multi-viewpoint image, the printing section will be described first, and the acquisition of the multi-viewpoint image and the modulation pattern synthesis that are the shooting section and the modulation pattern generation section will be described. The details will be described later.

−<印刷セクション:要素ホログラムの記録>−
図1は実施形態に用い得るホログラフィックプリンタの構成の一例を模式的に示したものである。レーザ光源21の直後には制御部22で開閉制御が可能なシャッター23が置かれ、各要素ホログラムを露光(記録)する時だけレーザ光を後方の光学系24に導くようにされている。シャッター23を通過した光はコリメータレンズ241によって平行光に変換される。なお、光学系においてエクスパンダ(図示せず)を用いてレーザ光の断面積を拡大することもできる。光源21からの平行光はビームスプリッタ242によって光路を2つに分割され、一方の光は、鏡243を介して空間光変調器244(パネルにSLM画像が表示されている)を通過した後に物体光となり、鏡245を介して対物レンズ246によって感光シート31上にその球面波が集光され、要素ホログラムが記録される。もう一方の平行光は参照光として鏡247を介して感光シート31の裏側から斜めに照射される。この際、物体光と参照光の光路長はほぼ同じにしておくことが望ましい。
− <Print section: Recording of element hologram> −
FIG. 1 schematically shows an example of the configuration of a holographic printer that can be used in the embodiment. Immediately after the laser light source 21, a shutter 23 that can be controlled to open and close by the control unit 22 is placed so that the laser beam is guided to the rear optical system 24 only when each element hologram is exposed (recorded). The light that has passed through the shutter 23 is converted into parallel light by the collimator lens 241. Note that the cross-sectional area of the laser beam can be enlarged using an expander (not shown) in the optical system. The parallel light from the light source 21 is split into two optical paths by the beam splitter 242, and one light passes through the spatial light modulator 244 (the SLM image is displayed on the panel) via the mirror 243 and then the object. The spherical wave is condensed on the photosensitive sheet 31 by the objective lens 246 through the mirror 245, and an element hologram is recorded. The other parallel light is irradiated obliquely from the back side of the photosensitive sheet 31 through the mirror 247 as reference light. At this time, it is desirable that the optical path lengths of the object light and the reference light are substantially the same.

ホログラム記録媒体の感光シート31はステージ35上に固定され、感光シート31の主面が物体光の光軸に対して垂直になるように保持される。ステージ35は例えば、X軸用およびY軸用の2軸ステッピングモータ41によって、物体光の光軸と垂直な面内(XY平面)において自由にその位置を変えられるようになっている。空間光変調器244は、例えば、透過型液晶パネルと変調パターンのための変調データを保持するフレームメモリを備え、フレームメモリを介して変調パターンを液晶パネルに表示することで物体光の光軸と垂直な面内の光強度分布を自由に変調することができる。なお、フレームメモリ上の変調パターンの変調データは制御部22によって自由に書き換えることができる。   The photosensitive sheet 31 of the hologram recording medium is fixed on the stage 35 and held so that the main surface of the photosensitive sheet 31 is perpendicular to the optical axis of the object light. The position of the stage 35 can be freely changed in a plane (XY plane) perpendicular to the optical axis of the object light by, for example, a two-axis stepping motor 41 for X axis and Y axis. The spatial light modulator 244 includes, for example, a transmissive liquid crystal panel and a frame memory that holds modulation data for the modulation pattern, and displays the modulation pattern on the liquid crystal panel via the frame memory, thereby detecting the optical axis of the object light. The light intensity distribution in the vertical plane can be freely modulated. The modulation data of the modulation pattern on the frame memory can be freely rewritten by the control unit 22.

図2に示すフローチャートのような手順でホログラフィックステレオグラム作成を行う。一例として、水平方向の要素ホログラムを600個、垂直方向の要素ホログラム数を400個、要素ホログラム間隔△e=250μmとして感光シート31に露光する。この場合、最終的に印刷されるホログラフイックステレオグラムは15cm×10cmになる。水平方向がnx番目、垂直方向がny番目の要素ホログラムを記録する際に空間光変調器244のパネルに表示する変調パターン(SLM画像)をSLM(nx,ny)と記すことにする。すなわち、nxは水平方向の要素ホログラム番号(1〜nxmax)で、nyは垂直方向の要素ホログラム番号(1〜nymax)である。   A holographic stereogram is created according to the procedure shown in the flowchart of FIG. As an example, the photosensitive sheet 31 is exposed with 600 horizontal element holograms, 400 vertical element holograms, and an element hologram interval Δe = 250 μm. In this case, the finally printed holographic stereogram is 15 cm × 10 cm. A modulation pattern (SLM image) displayed on the panel of the spatial light modulator 244 when recording the nxth element hologram in the horizontal direction and the nyth in the vertical direction is denoted as SLM (nx, ny). That is, nx is a horizontal element hologram number (1 to nxmax), and ny is a vertical element hologram number (1 to nymax).

はじめに、図2に示すように、印刷を開始すると、nx=1,ny=1に初期化され(ステップS1)、最終的に印刷されるホログラフイックステレオグラムのサイズを考慮した上で、ステッピングモータ41を回転させてステージ35を印刷開始位置まで移動する(ステップS2)。この時のステージ35の位置を原点、すなわち座標(0,0)とする。このときシャッター23は閉じておく。   First, as shown in FIG. 2, when printing is started, it is initialized to nx = 1 and ny = 1 (step S1), and the stepping motor is considered in consideration of the size of the holographic stereogram to be finally printed. 41 is rotated to move the stage 35 to the printing start position (step S2). The position of the stage 35 at this time is the origin, that is, the coordinates (0, 0). At this time, the shutter 23 is closed.

次に、空間光変調器244のフレームメモリにSLM(1,1)を送る(ステップS3)。次にシャッター23を開き一定時間だけ感光シートを露光する(ステップS4)。一定時間が経過したらシャッター23を閉じて(ステップS5)、ステッピングモータ41を回転させてステージ位置を座標(0,250μm)にする(ステップS6)。ステッピングモータ41の回転が終わってもステージ35が振動している可能性があるので、その場合は一定時間待つ(ステップS7)。   Next, SLM (1, 1) is sent to the frame memory of the spatial light modulator 244 (step S3). Next, the shutter 23 is opened and the photosensitive sheet is exposed for a predetermined time (step S4). When a certain time has elapsed, the shutter 23 is closed (step S5), and the stepping motor 41 is rotated to set the stage position to the coordinates (0, 250 μm) (step S6). Since there is a possibility that the stage 35 is vibrating even after the rotation of the stepping motor 41 is completed, in this case, the process waits for a certain time (step S7).

次に、シャッター23を閉じてからステージ35を移動し、振動が治まるまでの間に、空間光変調器244のフレームメモリにSLM(1,2)を送っておく。振動が治まったらシャッター23を開いて露光を開始する。一定時間露光したらシャッター23を閉じてステージ35を座標(0,500μm)に移動する。以降、同様の処理を繰り返し、SLM(1,400)の露光まで行う。SLM(1,400)の露光が終了したら、今度はステージ35を水平方向に移動してステージ位置を座標(250μm,10000μm)にする。その間にSLMのフレームメモリにSLM(2,400)を送る。振動が治まったらシャッター23を開いて再び露光を開始する。露光が終了したら今度は垂直方向のステージ座標が減少するようにステッピングモータ41を回転させ、ステージ位置を座標(250μm,99750μm)にする。このように垂直方向に400個の要素ホログラムを露光したら水平方向に250μmだけ移動して次の400個の要素ホログラムを垂直方向に露光することを繰り返す。最終的にはステージ位置が座標(150000μm,0μm)でSLM(600,400)の露光が行われることになる。すなわち、図2に示すステップS3〜S14のループによって、水平及び垂直方向の要素ホログラム番号nx、nyの増分1ごとにラスタスキャンして要素ホログラムを記録する。   Next, the SLM (1, 2) is sent to the frame memory of the spatial light modulator 244 until the stage 35 is moved after the shutter 23 is closed and the vibration is settled. When the vibration is resolved, the shutter 23 is opened and exposure is started. After exposure for a certain time, the shutter 23 is closed and the stage 35 is moved to the coordinates (0,500 μm). Thereafter, the same processing is repeated until the exposure of SLM (1,400). When the exposure of the SLM (1,400) is completed, the stage 35 is moved in the horizontal direction and the stage position is set to coordinates (250 μm, 10000 μm). Meanwhile, SLM (2,400) is sent to the frame memory of the SLM. When the vibration is resolved, the shutter 23 is opened and exposure is started again. When the exposure is completed, the stepping motor 41 is rotated so that the vertical stage coordinates are decreased, and the stage position is set to the coordinates (250 μm, 99750 μm). When 400 element holograms are exposed in the vertical direction as described above, the next 400 element holograms are exposed in the vertical direction by moving by 250 μm in the horizontal direction. Eventually, the exposure of the SLM (600, 400) is performed with the stage position at coordinates (150,000 μm, 0 μm). That is, the element hologram is recorded by raster scanning for each increment 1 of the element hologram numbers nx and ny in the horizontal and vertical directions by the loop of steps S3 to S14 shown in FIG.

ステップS11においてnx=nxmaxとなり、すべての露光が終了したら、ステージ35から感光シートを取り出す(ステップS15)。感光シートの種類によってはその後、記録を定着させるための処理が必要になる場合がある(ステップS16)。例えば、感光シートにフォトポリマー材を用いた場合は、記録後に高温のオーブンに一定時間入れることで記録を定着させることができる。以上で、フルパララックス・ホログラフィックステレオグラムが作成できる。この場合、要素ホログラムを露光する回数は600×400=24万回、そのためのSLM画像が24万枚必要になる。   When nx = nxmax is satisfied in step S11 and all exposures are completed, the photosensitive sheet is taken out from the stage 35 (step S15). Depending on the type of photosensitive sheet, a process for fixing the recording may be required thereafter (step S16). For example, when a photopolymer material is used for the photosensitive sheet, the recording can be fixed by placing it in a high-temperature oven for a certain time after recording. With the above, a full parallax holographic stereogram can be created. In this case, the number of exposures of the element hologram is 600 × 400 = 240,000 times, and 240,000 SLM images for that purpose are required.

撮影セクション及び変調パターン生成セクションを説明する前に、初期のホログラフィックステレオグラムの記録原理と、それを元にしてホログラムプリンタ用に改良されたホログラフィックステレオグラムの記録原理を説明しておく。   Before describing the photographing section and the modulation pattern generation section, the recording principle of the initial holographic stereogram and the recording principle of the holographic stereogram improved for the hologram printer based on it will be described.

−<初期のホログラフィックステレオグラムの記録原理>−
我々が物体(被写体)を観察することができるのは、その物体表面で散乱された光線が瞳に入り網膜を刺激するためであると解釈できる。ある被写体をカメラで撮影し、その画像を拡散スクリーンに投影することを考える(図3参照)。この場合、被写体を取り去っても、カメラ位置(観察点)にはスクリーンに投影/拡散された光線が入射するため、被写体が存在した時と同じ画像(光線群)を観察することができる。
− <Recording principle of early holographic stereogram> −
The reason why we can observe an object (subject) can be interpreted as light rays scattered on the object surface enter the pupil and stimulate the retina. Consider shooting a certain subject with a camera and projecting the image onto a diffusion screen (see FIG. 3). In this case, even if the subject is removed, the light beam projected / diffused on the screen is incident on the camera position (observation point), so that the same image (ray group) as when the subject exists can be observed.

画像を取得した位置(カメラ位置)に感光シートをおき、その直前(スクリーン側)にスリットを設ける(図4参照)。フィルムをコヒーレント光で照明するのと同時に、同じ光を裏面から照射すると、感光シートにはスリットが開いた部分にだけ干渉縞が記録される。つまりスクリーンからの拡散光を物体光、裏面から照射した光を参照光として微小なホログラムが形成される。この微小ホログラムは要素ホログラムと呼ばれる。   A photosensitive sheet is placed at the position (camera position) where the image was acquired, and a slit is provided immediately before (screen side) (see FIG. 4). When the same light is irradiated from the back side simultaneously with illuminating the film with coherent light, interference fringes are recorded only on the slits of the photosensitive sheet. That is, a minute hologram is formed by using diffused light from the screen as object light and light irradiated from the back surface as reference light. This micro-hologram is called an element hologram.

以上の作業を、カメラ位置を水平方向に少しずつ移動させながら多数回行う。その際、スリットの開口位置は常にその時のカメラ位置、すなわち投影画像を取得した位置に合わせる。   The above operation is performed many times while moving the camera position little by little in the horizontal direction. At that time, the opening position of the slit is always adjusted to the camera position at that time, that is, the position where the projection image is acquired.

ところで、一般にホログラムは、それを形成する際に照射した参照光と同じ光で照明すると物体光を発生する性質がある。厳密な言い方をするなら、参照光が干渉縞によって物体光として回折される。つまり、感光シート上に要素ホログラムを連続して形成することは、それぞれのカメラ位置(観察点)で観察される光線の向きと強度を記録/保存していると解釈できる。従って、この感光シートを参照光の照射側から眺めると、観察位置に依存して視差を伴った画像を観察することができる(図5参照)。しかしながら実際には、参照光で照明した際に各要素ホログラムから発生する物体光は要素ホログラムから遠ざかるほど、回折の影響でその向きが僅かに変化してしまう。従って、図5に示すように感光シート31に対して被写体(の再生像)が遠い位置にあると再生像はボケ易いことになる。   By the way, in general, a hologram has a property of generating object light when illuminated with the same light as the reference light irradiated when forming the hologram. Strictly speaking, the reference light is diffracted as object light by the interference fringes. In other words, the continuous formation of element holograms on the photosensitive sheet can be interpreted as recording / saving the direction and intensity of the light beam observed at each camera position (observation point). Therefore, when the photosensitive sheet is viewed from the reference light irradiation side, an image with parallax can be observed depending on the observation position (see FIG. 5). However, in practice, the direction of the object light generated from each element hologram when illuminated with the reference light is slightly changed due to the influence of diffraction as the distance from the element hologram increases. Therefore, as shown in FIG. 5, if the subject (reproduced image) is located far from the photosensitive sheet 31, the reproduced image is easily blurred.

−<ホログラフィックプリンタ用に改良された記録原理>−
図6は、視差画像を取得する位置(カメラ)と要素ホログラムを記録する位置(感光シート31)を別々にすることで被写体と感光シートを近づけ、再生像がボケ難くなるように改良を施したホログラフィックステレオグラムの記録原理を示す模式図である。ホログラフィックプリンタではこちらの記録原理を用いてシステムを構築する。
-<Improved recording principle for holographic printers>
In FIG. 6, the position where the parallax image is acquired (camera) and the position where the element hologram is recorded (photosensitive sheet 31) are separated so that the subject and the photosensitive sheet are close to each other, and the reproduction image is difficult to blur. It is a schematic diagram which shows the recording principle of a holographic stereogram. A holographic printer uses this recording principle to build a system.

この場合、要素ホログラムを記録する際、空間光変調器244には撮影した視差画像を直接表示するのではなく、コンピュータを用いて複数の視差画像から必要な画素だけを取り出し、それらを繋ぎ合わせることで1つの視差画像を合成して空間光変調器244に表示する必要があるが、これに関しては後述する。   In this case, when recording the element hologram, the captured parallax image is not directly displayed on the spatial light modulator 244, but only necessary pixels are extracted from a plurality of parallax images using a computer, and they are connected. Thus, it is necessary to synthesize one parallax image and display it on the spatial light modulator 244, which will be described later.

視差画像取得位置と要素ホログラム記録位置を分けたことで、取得する画像の枚数と記録する要素ホログラムの数を、ある程度独立に設定できる利点がある。上述のようにホログラフィックステレオグラムは再生時の視差数が多いほど自然な立体視が可能になる。ホログラフィックプリンタでは使用する空間光変調器244の画素数が充分であれば、視差画像取得枚数を増やすだけで再生時の視差数を増やすことができる。また、3DCG(3次元コンピュータグラフィックス)プログラムを搭載したコンピュータを用いて、仮想空間内に仮想3次元被写体を生成し、それに対して仮想カメラを少しずつ動かして仮想撮影した画像を非常に短時間で取得(生成)できる。このため、直接印刷時間の長さに影響する要素ホログラム数を増やすことなく、視差画像枚数を増やすだけで再生時の視差数を増やすことができる。このことから、ホログラフィックプリンタは、仮想的な被写体のホログラフィックステレオグラムを作成する手法としては特に適している。   By separating the parallax image acquisition position and the element hologram recording position, there is an advantage that the number of images to be acquired and the number of element holograms to be recorded can be set independently to some extent. As described above, the holographic stereogram becomes more natural as the number of parallaxes during reproduction increases. In a holographic printer, if the number of pixels of the spatial light modulator 244 used is sufficient, the number of parallaxes during reproduction can be increased only by increasing the number of acquired parallax images. Also, using a computer equipped with a 3DCG (3D computer graphics) program, a virtual 3D subject is generated in a virtual space, and a virtual camera is moved little by little, and a virtual image is taken for a very short time. Can be obtained (generated). For this reason, it is possible to increase the number of parallaxes during reproduction only by increasing the number of parallax images without increasing the number of element holograms that directly affects the length of the printing time. Thus, the holographic printer is particularly suitable as a method for creating a holographic stereogram of a virtual subject.

また、ホログラフィックプリンタでは要素ホログラムを記録する際の物体光として対物レンズで集光した光を利用している。このため、感光シートとして銀塩フィルムよりもはるかに感度の低いフォトポリマー材を利用できるという利点がある。また拡散スクリーンや投影光学系も不要なので光学系を小型にすることも可能である。   In addition, the holographic printer uses light condensed by an objective lens as object light when recording an element hologram. For this reason, there exists an advantage that a photopolymer material much lower sensitivity than a silver salt film can be utilized as a photosensitive sheet. Further, since a diffusing screen and a projection optical system are not required, the optical system can be reduced in size.

−<撮影セクション及び変調パターン生成セクション:多視点画像の取得とSLM画像の合成>−
パララックス・ホログラフィックステレオグラムの場合、多視点画像は水平と垂直の2方向に対して視点(カメラ位置)を少しずつ変えたものが必要になる。
-<Photographing section and modulation pattern generation section: Acquisition of multi-viewpoint images and synthesis of SLM images>-
In the case of a parallax holographic stereogram, a multi-viewpoint image is required in which the viewpoint (camera position) is changed little by little in two directions, horizontal and vertical.

(撮影セクション)
画像取得の手法、すなわち多視点画像を取得する際の視点の動かす撮影手法についてはいくつかあるが、ここでは次の2つの多視点画像取得手法を説明する。本来であれば2次元的に視点位置を動かす場合の説明をすべきであるが、ここでは簡単にするためにHPOホログラフィックステレオグラムとして説明する。フルパララックス・ホログラフィックステレオグラムの場合も同様に考えられることは言うまでもない。
(Shooting section)
There are several image acquisition methods, that is, photographing methods for moving the viewpoint when acquiring a multi-viewpoint image. Here, the following two multi-viewpoint image acquisition methods will be described. Originally, a case where the viewpoint position is moved two-dimensionally should be explained, but here it will be explained as an HPO holographic stereogram for the sake of simplicity. It goes without saying that the case of a full parallax holographic stereogram can be considered similarly.

第1の撮影手法はカメラの光軸方向は変えずにその方向を一定に保持し被写体に対してカメラを平行移動させながら撮影する手法(図7、参照)である。図7に示すように、異なる位置から間歇的に被写体を多数撮影することによって得られる。すなわち、被写体に向けたカメラ光軸を平行に、被写体がカメラ画角範囲に入る位置から、被写体がカメラ画角範囲から外れる位置に至るまでカメラを動かす。   The first photographing technique is a technique (see FIG. 7) of photographing while keeping the direction constant without changing the optical axis direction of the camera and moving the camera parallel to the subject. As shown in FIG. 7, it is obtained by intermittently photographing a large number of subjects from different positions. That is, the camera is moved from a position where the subject enters the camera angle of view range to a position where the subject deviates from the camera angle range, with the camera optical axis directed toward the subject parallel.

第2の撮影手法はカメラと被写体の距離を一定に保ちつつ固定した被写体を囲むようにカメラを回転移動させながら撮影する手法(図8、参照)である。被写体を中心としてカメラを回動させる他に、被写体を回転台(図示せず)の回転中心に固定し、カメラを被写体に向くように固定したまま、被写体とカメラの距離を略一定に保持して、回転台を被写体とともに回動させても、同様な視点の異なる多数の視差画像を得ることができる。すなわち、固定した被写体に対してカメラが公転又は固定したカメラに対して被写体が自転するように相対的に運動させて、視点の異なる複数の被写体画像を間歇的に撮影ことができる。カメラ感光面はCCD、CMOSセンサなど光電変換器により構成され、受光した各結像画像を光電変換して複数の画像の多視点画像データを生成、出力する。   The second shooting method is a method of shooting while rotating the camera so as to surround a fixed subject while keeping the distance between the camera and the subject constant (see FIG. 8). In addition to rotating the camera around the subject, the subject is fixed at the center of rotation of a turntable (not shown), and the distance between the subject and the camera is kept substantially constant while the camera is fixed toward the subject. Thus, even when the turntable is rotated together with the subject, a large number of similar parallax images with different viewpoints can be obtained. That is, a plurality of subject images with different viewpoints can be intermittently shot by moving the camera relative to a fixed subject so that the subject revolves or rotates relative to the fixed camera. The camera photosensitive surface is composed of a photoelectric converter such as a CCD or CMOS sensor, and photoelectrically converts each received image to generate and output multi-viewpoint image data of a plurality of images.

(変調パターン生成セクション)
図9は図7に示した撮影手法で多視点画像データを取得し、それらを元にSLM画像を合成する手順を説明するための模式図である。空間光変調器244の画素数をN、記録する要素ホログラムの数をK、対物レンズの画角(全角)をθo、多視点画像を取得するためのカメラの画角をθc、取得画像の画素数をLとする。つまり、空間光変調器244の1画素あたりの画角はθo/N、取得画像の1画素あたりの画角はθc/Lである。
(Modulation pattern generation section)
FIG. 9 is a schematic diagram for explaining a procedure for acquiring multi-viewpoint image data by the imaging method shown in FIG. 7 and synthesizing an SLM image based on the acquired data. The number of pixels of the spatial light modulator 244 is N, the number of element holograms to be recorded is K, the angle of view (full angle) of the objective lens is θo, the angle of view of the camera for acquiring a multi-viewpoint image is θc, and the pixels of the acquired image Let the number be L. That is, the field angle per pixel of the spatial light modulator 244 is θo / N, and the field angle per pixel of the acquired image is θc / L.

図9に示すように、空間光変調器244には平行光が入射するので、空間光変調器244の表示面の座標と対物レンズ246の瞳面の座標は1対1に対応する。空間光変調器244の各画素に対応する対物レンズ246の瞳面上の点をS(j=1,2,…,N)、要素ホログラムの座標をH(i=1,2,…,K)、SとHを結んだ光線が多視点画像取得面と交わる点をCijとする。 As shown in FIG. 9, since parallel light is incident on the spatial light modulator 244, the coordinates of the display surface of the spatial light modulator 244 and the coordinates of the pupil plane of the objective lens 246 correspond to each other. A point on the pupil plane of the objective lens 246 corresponding to each pixel of the spatial light modulator 244 is S j (j = 1, 2,..., N), and the element hologram coordinates are H i (i = 1, 2,...). , K), and let C ij be the point where the light beam connecting S j and H i intersects the multi-viewpoint image acquisition plane.

ここで、一例としてi番目の要素ホログラムH用のSLM画像の合成方法を説明する。
まず、SとHを結んだ光線(図9中のSからの左側破線)が多視点画像取得面と交わる点Ci1にカメラを置いて被写体を撮影する。この時、SとHを結んだ光線はカメラの光軸に対して+θo/2だけ傾いているので、SとHを結んだ線上にある被写体(の輝度値)は取得画像上では中心画素から
Here will be described a method of synthesizing i th SLM image for the element hologram H i as an example.
First, a subject is photographed by placing the camera at a point C i1 where the light beam connecting S 1 and H i (the broken line on the left side from S 1 in FIG. 9) intersects the multi-viewpoint image acquisition plane. At this time, since the light beam connecting S 1 and H i is tilted by + θo / 2 with respect to the optical axis of the camera, the subject (its luminance value) on the line connecting S 1 and H i is on the acquired image. Now from the center pixel

Figure 2012003033
Figure 2012003033

だけ離れた画素に記録される。この画素を取り出して(合成すべき)SLM画像の第1画素とする。 Is recorded in pixels that are only a distance away. This pixel is taken out and used as the first pixel of the SLM image (to be synthesized).

次に、S(ただしj=2)とHを結んだ光線(図9中のSからの中間破線線)が多視点画像取得面と交わる点Cijにカメラを移動させて被写体を撮影する。この時、SとHを結んだ光線はカメラの光軸に対して+θo/2−θo/Nだけ傾いているので、SとHを結んだ線上にある被写体(の輝度値)は取得画像上では中心画素から Next, the camera is moved to a point C ij where a light beam connecting S j (where j = 2) and H i (an intermediate broken line from S j in FIG. 9) intersects the multi-viewpoint image acquisition plane, and the subject is moved. Take a picture. At this time, since the light beam connecting S j and H i is tilted by + θo / 2−θo / N with respect to the optical axis of the camera, the subject on the line connecting S j and H i (its luminance value) Is from the center pixel on the acquired image

Figure 2012003033
Figure 2012003033

だけ離れた画素に記録される。この画素を取り出して(合成すべき)SLM画像の第j(j=2)画素とする。 Is recorded in pixels that are only a distance away. This pixel is extracted and set as the jth (j = 2) pixel of the SLM image (to be synthesized).

このようにカメラを順次(j=2,3,…N)移動させながら多視点画像を撮影していく。   In this way, the multi-viewpoint image is taken while sequentially moving the camera (j = 2, 3,... N).

そして最後に、SとHを結んだ光線(図9中のSからの右側破線)が多視点画像取得面と交わる点CiNにカメラを移動させて被写体を撮影する。SとHを結んだ光線はカメラの光軸に対して−θo/2だけ傾いているので、SとHを結んだ線上にある被写体(の輝度値)は取得画像上では中心画素から Finally, the camera is moved to a point C iN where a light beam connecting S N and H i (right dashed line from S N in FIG. 9) intersects the multi-viewpoint image acquisition plane, and the subject is photographed. Since the light beam connecting S N and H i is tilted by −θo / 2 with respect to the optical axis of the camera, the subject (its luminance value) on the line connecting S N and H i is the center on the acquired image. From pixel

Figure 2012003033
Figure 2012003033

だけ離れた画素に記録される。この画素を取り出して(合成すべき)SLM画像の第N画素とする。 Is recorded in pixels that are only a distance away. This pixel is taken out and set as the Nth pixel of the SLM image (to be synthesized).

これで要素ホログラムH用のSLM画像を合成することができる。 This can be synthesized SLM image for elemental hologram H i.

この一連の作業を全ての要素ホログラム(H〜H)に対して行うことで、必要な全てのSLM画像を合成することができる。図10は、この図7、図9に示した撮影手法によるSLM画像合成方法のフローチャートを示す(HPOホログラフィックステレオグラムの場合)。すなわち、図10に示すフローチャートのような手順で多視点画像の取得を行うことができる。ここで、iは要素ホログラム番号(1〜K)とし、jはSLM画素番号(1〜N)とする。撮影が開始すると、j=1,i=1に初期化され(ステップSa1)、ステッピングモータなどで移送させてカメラを位置Cij(j=1,i=1)まで移動する(ステップSa2)。次に、カメラシャッタを切って透視投影画像を取得し(ステップSa3)、要素ホログラムの座標H用SLM画像のj番画素をセットする(ステップSa4)。次に、要素ホログラムの座標Hの1個に対してSLM画素番号jを判別し(ステップSa5)、j=Nとなるまでj増分1をもって(ステップSa6)、ステップSa2へ戻るループを繰り返し、j=Nが満たされたときに、次の要素ホログラムの座標Hの要素ホログラム番号iを判別し(ステップSa7)、i=Kとなるまでi増分1をもって(ステップSa8)、ステップSa2へ戻るループを繰り返し、j=N,i=Kが満たされたときにすべての多視点画像の取得を終了する。 By performing this series of operations on all the element holograms (H i to H K ), all necessary SLM images can be synthesized. FIG. 10 shows a flowchart of the SLM image synthesizing method by the photographing technique shown in FIGS. That is, it is possible to acquire a multi-viewpoint image by a procedure such as the flowchart shown in FIG. Here, i is an element hologram number (1 to K), and j is an SLM pixel number (1 to N). When shooting is started, j = 1 and i = 1 are initialized (step Sa1), and the camera is moved to a position Cij (j = 1, i = 1) by being transferred by a stepping motor or the like (step Sa2). Then, to get the perspective projection image off the camera shutter (step Sa3), and sets the j-th pixel of the coordinates H i for SLM image element holograms (step Sa4). Next, the SLM pixel number j is determined for one of the coordinates H i of the element hologram (step Sa5), j is incremented by 1 until j = N (step Sa6), and the loop returning to step Sa2 is repeated. When j = N is satisfied, the element hologram number i of the coordinate H i of the next element hologram is discriminated (step Sa7), i is incremented by 1 until i = K (step Sa8), and the process returns to step Sa2. The loop is repeated, and acquisition of all multi-view images is terminated when j = N and i = K are satisfied.

図11は図8に示した第2の手法で多視点画像を取得し、それらを元にSLM画像を合成する手順を説明するための模式図である。空間光変調器244の画素数や対物レンズの画角などは図9の説明で用いたものと同じとするので、同一のものの説明は省略する。   FIG. 11 is a schematic diagram for explaining a procedure for acquiring multi-viewpoint images by the second method shown in FIG. 8 and synthesizing an SLM image based on them. Since the number of pixels of the spatial light modulator 244 and the angle of view of the objective lens are the same as those used in the description of FIG. 9, the description of the same elements is omitted.

図11の場合は、カメラの光軸は常に注目している要素ホログラムに向いているので、各視点位置で取得した2次元画像の中心近傍画素を取り出して、それらを空間光変調器244の各画素と同じ順番で整列させることでSLM画像を合成することができる。この第2の手法は、取得画像のうち常に光軸近傍の画素を利用するため画角の狭いカメラを利用できるなどのメリットがある。   In the case of FIG. 11, since the optical axis of the camera is always directed to the element hologram to which attention is paid, the pixels in the vicinity of the center of the two-dimensional image acquired at each viewpoint position are taken out and each of the spatial light modulators 244 is extracted. SLM images can be synthesized by aligning them in the same order as the pixels. The second method has an advantage that a camera with a narrow angle of view can be used because pixels near the optical axis are always used in the acquired image.

以上のような手法でSLM画像を準備したら印刷、すなわちホログラフィックプリンタで要素ホログラムの記録を開始する。ところで、記録する要素ホログラム数をK=600×400、空間光変調器244の画素数(再生時の視点数になる)をN=64×64とすると、取得する2次元画像はK×N=600×400×64×64=9億8304万枚になる。この枚数を現実世界で取得することは不可能に近い。もちろん3DCG(3次元コンピュータグラフィックス)技術を利用して仮想空間で取得(描画)すれば現実世界よりも高速に処理できるが、それでも非実用的である。   When the SLM image is prepared by the method as described above, printing, that is, recording of the element hologram is started by the holographic printer. By the way, if the number of element holograms to be recorded is K = 600 × 400 and the number of pixels of the spatial light modulator 244 (the number of viewpoints at the time of reproduction) is N = 64 × 64, the acquired two-dimensional image is K × N = 600 × 400 × 64 × 64 = 98.304 million sheets. It is almost impossible to get this number in the real world. Of course, if it is acquired (drawn) in a virtual space using 3DCG (3D computer graphics) technology, it can be processed at a higher speed than the real world, but it is still impractical.

そこで、近似を用いることで1枚の視差画像を複数の要素ホログラムに対する視差画像として多重利用する手法が考えられる。具体的な近似手法の一例としては上記の非特許文献4に述べられており、この文献では、要素ホログラム数が200×120=24000、視差数が100×7=700なので、本来であれば24000×700=1680万枚の多視点画像が必要になるはずであるが、それを500×7=3500枚にしている。   In view of this, it is conceivable to use a single parallax image as a parallax image for a plurality of element holograms by using approximation. An example of a specific approximation method is described in Non-Patent Document 4 described above. In this document, the number of element holograms is 200 × 120 = 24000 and the number of parallaxes is 100 × 7 = 700. X700 = 16.8 million multi-viewpoint images should be required, but this is 500 x 7 = 3500.

このような工夫を施すことで、取得する多視点画像を大幅に減らすことが可能であるが、その場合でも比較的自然な立体像を再生するためには少なくとも数千枚程度の視差画像を取得する必要がある。   By applying such ideas, it is possible to greatly reduce the multi-viewpoint images to be acquired, but even in that case, at least several thousand parallax images are acquired in order to reproduce a relatively natural stereoscopic image. There is a need to.

−<実施形態1>−
上記したように、SLM画像を合成するための多視点画像は膨大な枚数を必要とするため実在する被写体のみならず、3DCG(3次元コンピュータグラフィックス)技術により仮想被写体のフルパララックス・ホログラフィックステレオグラムを作成するためにも膨大な時間を要する。そこで、上記した構成を基本として、発明者は、SLM画像の処理技術を鋭意研究した結果、再生像を加工、修正する際に、被写体を物体毎に分離して、それぞれの物体が単独で存在する場合の変調パターン群(以降、SLM画像群ともいう)を用意して、一度生成した物体毎の変調パターン群を繰り返し利用する実施形態1を案出した。
-<Embodiment 1>-
As described above, a multi-viewpoint image for synthesizing SLM images requires an enormous number of images. Therefore, not only a real subject but also a full parallax holographic stereo of a virtual subject using 3DCG (three-dimensional computer graphics) technology. It takes an enormous amount of time to create a gram. Therefore, based on the above configuration, the inventor has intensively studied the processing technology of SLM images, and as a result, when processing and correcting a reproduced image, the subject is separated for each object, and each object exists independently. Embodiment 1 has been devised in which a modulation pattern group (hereinafter also referred to as an SLM image group) is prepared and the modulation pattern group for each object once generated is repeatedly used.

これによって多視点画像を改めて取得してから再度SLM画像を生成し直す必要がなくなり、加工、修正したホログラフックステレオグラムの作成時間を短縮することができる。   This eliminates the need to re-acquire a multi-viewpoint image and then generate an SLM image again, thereby shortening the time for creating a modified and modified holographic stereogram.

実施形態1では、被写体を物体毎に分割して、それぞれのSLM画像群を独立に生成し、印刷セクションにおいて、要素ホログラム毎に、複数のSLM画像から新たなSLM画像を合成してそれを空間光変調器244に表示することにより、最終的に印刷されるホログラフィックステレオグラムでは全ての物体が混在した立体像を観察することが可能になる。以下は、説明を簡単にするためにHPOホログラフィックステレオグラムとするが、フルパララックス・ホログラフィックステレオグラムでも同様な手法で実現できることは言うまでもない。   In the first embodiment, the subject is divided for each object, and each SLM image group is generated independently. In the printing section, a new SLM image is synthesized from a plurality of SLM images for each element hologram, and the resultant SLM image is spatially generated. By displaying on the light modulator 244, it is possible to observe a stereoscopic image in which all objects are mixed in the finally printed holographic stereogram. The following is an HPO holographic stereogram for ease of explanation, but it goes without saying that a full parallax holographic stereogram can also be realized by a similar method.

図12に示す仮想的な3次元被写体、複数の物体のホログラフィックステレオグラムを作成する場合を考える。xyz座標空間に奥からz軸に沿って物体A、B、Cの被写体が順に配置されている。xy平面が要素ホログラム記録面に相当し、z軸のプラス側からマイナス側に向かって観察する場合を想定している。   Consider a case where a holographic stereogram of a virtual three-dimensional object and a plurality of objects shown in FIG. 12 is created. Objects A, B, and C are sequentially arranged along the z axis from the back in the xyz coordinate space. It is assumed that the xy plane corresponds to the element hologram recording surface and observation is performed from the positive side of the z axis toward the negative side.

一般には、物体A、B、Cをまとめて1つの被写体と認識し、この仮想被写体の多視点画像を取得し、それらを元にSLM画像を生成することができる。この場合、後日に加工、修正のために物体Bだけを消したホログラフィックステレオグラムを作成したくなった場合は、物体AとCだけから成る新たな仮想被写体に対して多視点画像を取得し直してSLM画像を生成する必要がある。3つの物体から成る被写体群の場合、その組み合わせとしては全部で7通り(被写体A、被写体B、被写体C、被写体群A&B、被写体群A&C、被写体群B&C、被写体群A&B&C)が考えられる。つまり、全ての組み合わせのホログラフィックステレオグラムを作成するためには、多視点画像を7回取得する必要がある。   In general, the objects A, B, and C can be collectively recognized as one subject, a multi-viewpoint image of this virtual subject can be acquired, and an SLM image can be generated based on these images. In this case, if it is desired to create a holographic stereogram in which only the object B is deleted for processing and correction at a later date, a multi-viewpoint image is acquired for a new virtual subject consisting only of the objects A and C. It is necessary to correct and generate an SLM image. In the case of a subject group composed of three objects, there are a total of seven possible combinations (subject A, subject B, subject C, subject group A & B, subject group A & C, subject group B & C, subject group A & B & C). That is, in order to create all combinations of holographic stereograms, it is necessary to acquire multi-viewpoint images seven times.

本実施形態では、被写体A、B、Cをそれぞれ単独で描画した多視点画像を取得するだけで、つまり多視点画像(輝度値+z座標を含む)としては3組を取得して、3組のSLM画像データ群(輝度値+z座標を含む変調データ群)を生成し、保存するだけで、それらを再合成により組み合わせ7通り全てのホログラフィックステレオグラムを作成することができる。   In the present embodiment, only a multi-viewpoint image in which the subjects A, B, and C are individually drawn is acquired, that is, three sets of multi-viewpoint images (including luminance value + z coordinate) are acquired, By only generating and storing SLM image data groups (modulation data groups including luminance values + z coordinates), all seven holographic stereograms can be created by recombining them.

そのために、上述したように単独物体の多視点画像を取得する際に輝度値だけではなくz座標(画素毎のカメラ感光面から被写体表面までの距離を変換して得られた要素ホログラム記録面からの距離)も取得してある。図13は、例として、被写体の物体Bが単独で存在する場合に図5の手法で多視点画像を取得し、それらを元にSLM画像データ群を生成する手法を説明するための模式図である。図7で説明した手法でも多視点画像の輝度値だけでなくカメラ感光面及び被写体表面間の距離を保持した多視点画像データを生成して、本実施形態で生成するSLM画像データ群は輝度値とz座標の組を画素毎に有している。実世界に存在する物体に対してz座標を取得するためにはステレオ法などでカメラから物体上の各点までの距離を測定した後に、仮想的に設定した要素ホログラム面までの距離を算出することになる。一方、CG空間に仮想物体を置いて多視点画像を取得する場合は、仮想空間のz座標をそのまま用いることができる。なお、多視点画像からSLM画像データ群を生成する際に抜き出す画素の位置などは図7で説明したものと同じである。また、図6の手法でカメラを移動させて多視点画像を取得する場合についても同様に考えられることは言うまでも無い。   Therefore, as described above, when acquiring a multi-viewpoint image of a single object, not only the luminance value but also the z coordinate (from the element hologram recording surface obtained by converting the distance from the camera photosensitive surface to the subject surface for each pixel) (Distance). FIG. 13 is a schematic diagram for explaining a method of acquiring a multi-viewpoint image by the method of FIG. 5 and generating an SLM image data group based on the multi-viewpoint image when the subject object B exists alone as an example. is there. In the method described with reference to FIG. 7, not only the luminance value of the multi-viewpoint image but also the multi-viewpoint image data holding the distance between the camera photosensitive surface and the subject surface is generated, and the SLM image data group generated in this embodiment has the luminance value. And a set of z coordinates for each pixel. In order to obtain the z coordinate for an object existing in the real world, the distance from the camera to each point on the object is measured by a stereo method or the like, and then the distance to the virtually set element hologram surface is calculated. It will be. On the other hand, when a multi-viewpoint image is acquired by placing a virtual object in the CG space, the z coordinate of the virtual space can be used as it is. The positions of pixels extracted when generating the SLM image data group from the multi-viewpoint image are the same as those described with reference to FIG. Needless to say, the case of acquiring a multi-viewpoint image by moving the camera by the method of FIG.

本実施形態では3個の単独物体A、B、C毎に生成したSLM画像データ群(輝度値+z座標を含む変調データ群)を再合成前に用意しておく。図14は、用意した3組の単独物体のSLM画像データ群により新たなSLM画像群を再合成する方法のフローチャートを示す(HPOホログラフィックステレオグラムの場合)。ここで、objはどの物体のSLM画像データなのかを示す物体番号などの指標であり、obj_maxは表示したい物体の数であり、例えば、物体A、B、Cを表示したい場合は、物体A、B、Cの順番にobj=1、2、3と番号を振ったうえでobj_max=3とする。また、iは要素ホログラムの座標Hiの要素ホログラム番号(1〜K)とし、jはSLM画素番号(1〜NすなわちSLM画素数(視差数))とし、z0はz座標値とし、obj_Z(j)は物体番号objのSLM画像データのj番画素のz座標値とし、SLM(j)は空間光変調器に表示する画像のj番画素の輝度値とし、obi_I(j)は物体番号objのSLM画像データのj番画素の輝度とする。再合成を開始すると、obj=1、i=1、j=1に初期化され(ステップSb1)、z座標値z0は最も奥の値に初期化され(ステップSb2)。次に、物体番号objのSLM画像データのj番画素のz座標値が現在値のz座標値z0と比較され(ステップSb3)、現在値のz座標値z0を超えれば物体番号objのj番画素のz座標値を更新する(ステップSb4)。次に、物体番号objが最大であるか否かを判別し(ステップSb5)、物体番号objが最大、例えばobj=3となるまで増分1をもって(ステップSb6)、ステップSb3へ戻るループを繰り返し、すべての画像の物体の画素をスキャンして、例えばobj=3が満たされたときに、空間光変調器に表示するSLM画像のj番画素の輝度値を、最も高いz座標値である物体番号objのj番画素の輝度値を設定する(ステップSb7)。ステップSb3で前回z座標値を超えなければステップSb4をスキップしてステップSb5を実行する。次に、SLM画素番号jを判別し(ステップSb8)、j=Nとなるまでj増分1をもって(ステップSb9)、ステップSb2へ戻るループを繰り返し、j=Nが満たされたときに、要素ホログラムの座標Hiの要素ホログラム番号iを判別し(ステップSb10)、i=Kとなるまでi増分1をもって(ステップSb11)、ステップSa2へ戻るループを繰り返し、j=N、i=Kが満たされたときにすべてのSLM画像の合成を終了する。これにより、新たなSLM画像データ群が再合成される。   In this embodiment, an SLM image data group (modulation data group including a luminance value + z coordinate) generated for each of the three single objects A, B, and C is prepared before recombination. FIG. 14 shows a flowchart of a method for recombining a new SLM image group by using three prepared SLM image data groups of single objects (in the case of an HPO holographic stereogram). Here, obj is an index such as an object number indicating which object's SLM image data, and obj_max is the number of objects to be displayed. For example, when objects A, B, and C are to be displayed, object A, The numbers obj = 1, 2, and 3 are assigned in the order of B and C, and then obj_max = 3. Further, i is an element hologram number (1 to K) of the coordinate Hi of the element hologram, j is an SLM pixel number (1 to N, that is, the number of SLM pixels (number of parallaxes)), z0 is a z coordinate value, and obj_Z (j ) Is the z coordinate value of the jth pixel of the SLM image data of the object number obj, SLM (j) is the luminance value of the jth pixel of the image displayed on the spatial light modulator, and obi_I (j) is the object number of obj The luminance of the jth pixel of the SLM image data is assumed. When resynthesis is started, obj = 1, i = 1, and j = 1 are initialized (step Sb1), and the z coordinate value z0 is initialized to the innermost value (step Sb2). Next, the z coordinate value of the jth pixel of the SLM image data of the object number obj is compared with the z coordinate value z0 of the current value (step Sb3), and if the z coordinate value z0 of the current value is exceeded, the j number of the object number obj The z coordinate value of the pixel is updated (step Sb4). Next, it is determined whether or not the object number obj is the maximum (step Sb5), the object number obj is the maximum, for example, increment 1 until obj = 3 (step Sb6), and the loop returning to step Sb3 is repeated. For example, when obj = 3 is satisfied by scanning all the object pixels of the image, the luminance value of the jth pixel of the SLM image displayed on the spatial light modulator is set to the object number that is the highest z coordinate value. The luminance value of the jth pixel of obj is set (step Sb7). If the previous z coordinate value is not exceeded in step Sb3, step Sb4 is skipped and step Sb5 is executed. Next, the SLM pixel number j is discriminated (step Sb8), and j is incremented by 1 until j = N (step Sb9), and the loop returning to step Sb2 is repeated. When j = N is satisfied, the element hologram The element hologram number i at the coordinate Hi is determined (step Sb10), i is incremented by 1 until i = K (step Sb11), the loop returning to step Sa2 is repeated, and j = N and i = K are satisfied. Sometimes the synthesis of all SLM images is finished. Thereby, a new SLM image data group is recombined.

なお、図14に示したフローチャートでは全ての要素ホログラムに対する再合成を、変調パターン生成セクションの中で連続して処理してしまう場合を示したが、再合成処理は要素ホログラム毎に独立して行うことができるので、印刷セクションにおいて逐次行うこともできる。特に要素ホログラム数が非常に多い場合は、変調パターン生成セクションとして一括して行うと印刷を開始するまでにそれなりの時間を待たなければならないが、印刷セクションの中で逐次行う場合は、ステージ移動中に処理することが可能であるので直ぐに印刷を開始できるメリットがある。   The flowchart shown in FIG. 14 shows the case where recombination for all element holograms is continuously processed in the modulation pattern generation section, but the recombination processing is performed independently for each element hologram. Can be performed sequentially in the printing section. Especially when the number of element holograms is very large, if it is performed as a modulation pattern generation section at a time, it will be necessary to wait for a certain amount of time before starting printing, but if it is performed sequentially in the printing section, the stage is moving. Therefore, there is an advantage that printing can be started immediately.

なお、一度作成したホログラフィックステレオグラムの再生像を加工したり修正したりする場合を想定すると、再合成前の物体毎に生成したSLM画像データ群は再利用できるようにデータベース化しておくことが望ましい。そうすれば、撮影セクションで多視点画像を取得し直すことなく、新しい被写体のホログラフィックステレオグラムを作成することができる。   Assuming that the reconstructed image of a holographic stereogram created once is processed or modified, the SLM image data group generated for each object before recombination can be stored in a database so that it can be reused. desirable. Then, a holographic stereogram of a new subject can be created without re-acquiring a multi-viewpoint image in the shooting section.

−<実施形態2>−
例えば、観光地などで記念として有名な景色を背景にして人物のホログラフィックステレオグラムを作成する場合を考える。この場合は物体Aを背景、物体Bを人物とすると、前後関係は背景Aが奥、人物Bが手前になることが一般的である。
-<Embodiment 2>-
For example, consider a case where a holographic stereogram of a person is created against a background famous as a memorial at a tourist spot. In this case, if the object A is the background and the object B is the person, the background is generally the background A is the back and the person B is the front.

このように、あらかじめ被写体軍の物体間の前後関係(重複して見えている)が明らかな場合や、ホログラフィックステレオグラムの作成者が意図的に前後関係を決める場合は、多視点画像データやSLM画像データにz座標を付加することなく、SLM画像の合成を行うことができる。図15は、その場合の新たなSLM画像データ群の再合成のフローチャートを示す(HPOホログラフィックステレオグラムの場合)。ここで、iは要素ホログラムの座標Hiの要素ホログラム番号(1〜K)とし、jはSLM画素番号(SLM画素数(視差数)1〜N)とし、obi_A(j)は物体AのSLM画像のj番画素の輝度値とし、obi_B(j)は物体BのSLM画像のj番画素の輝度値とし、SLM(j)は空間光変調器に表示する画像のj番画素の輝度値とする。再合成を開始すると、i=1、j=1に初期化され(ステップSc1)、物体BのSLM画像のj番画素の輝度値が零か否か(重複して見えていない物体Bの部分は画素の輝度値は零である)判別され(ステップSc2)、零であれば、物体AのSLM画像のj番画素をセットし(ステップSc3)、空間光変調器に表示する物体AのSLM画像のj番画素の輝度値obi_A(j)とそのj番画素のz座標とを関連づける(ステップSc4)。ステップSc2で物体BのSLM画像のj番画素の輝度値が零でなければ、物体BのSLM画像のj番画素をセットし(ステップSc5)、空間光変調器に表示する物体BのSLM画像のj番画素の輝度値obi_B(j)とそのj番画素のz座標とを関連づける(ステップSc4)。次に、要素ホログラムの座標の1個に対してSLM画素番号jを判別し(ステップSc6)、j=Nとなるまでj増分1をもって(ステップSc7)、ステップSc2へ戻るループを繰り返し、j=Nが満たされたときに、次の要素ホログラムの座標Hiの要素ホログラム番号iを判別し(ステップSc8)、i=Kとなるまでi増分1をもって(ステップSc9)、ステップSa2へ戻るループを繰り返し、j=N、i=Kが満たされたときに新たなSLM画像群の合成を終了する。   In this way, when the anteroposterior relationship between objects of the subject army (which appears to overlap) is clear in advance, or when the creator of the holographic stereogram intentionally determines the anteroposterior relationship, multi-viewpoint image data or SLM images can be synthesized without adding z-coordinates to the SLM image data. FIG. 15 shows a flowchart of recomposition of a new SLM image data group in that case (in the case of an HPO holographic stereogram). Here, i is the element hologram number (1-K) of the coordinate Hi of the element hologram, j is the SLM pixel number (SLM pixel number (parallax number) 1-N), and obi_A (j) is the SLM image of the object A Is the luminance value of the jth pixel of the SLM image of the object B, and SLM (j) is the luminance value of the jth pixel of the image displayed on the spatial light modulator. . When recombination is started, i = 1 and j = 1 are initialized (step Sc1), and the luminance value of the jth pixel of the SLM image of the object B is zero or not (the part of the object B that does not appear to overlap). (The luminance value of the pixel is zero) is determined (step Sc2), and if it is zero, the jth pixel of the SLM image of the object A is set (step Sc3), and the SLM of the object A displayed on the spatial light modulator The luminance value obi_A (j) of the jth pixel of the image is associated with the z coordinate of the jth pixel (step Sc4). If the luminance value of the jth pixel of the SLM image of the object B is not zero in step Sc2, the jth pixel of the SLM image of the object B is set (step Sc5), and the SLM image of the object B displayed on the spatial light modulator is set. The luminance value obi_B (j) of the j th pixel is associated with the z coordinate of the j th pixel (step Sc4). Next, the SLM pixel number j is determined for one of the coordinates of the element hologram (step Sc6), j is incremented by 1 until j = N (step Sc7), and the loop returning to step Sc2 is repeated, j = When N is satisfied, the element hologram number i of the coordinate Hi of the next element hologram is discriminated (step Sc8), i is incremented by 1 until i = K (step Sc9), and the loop returning to step Sa2 is repeated. , J = N and i = K are satisfied, the synthesis of a new SLM image group is terminated.

この手順では物体Aと物体Bの2つだけとしたが、物体が3個以上の場合でも同様に考えることができる。つまり、手前に表示すべき物体から順番に輝度値を調べていき、ゼロではない値を有した物体の輝度値を空間光変調器に表示する画像の輝度値として利用すれば良い。   Although only two objects A and B are used in this procedure, the same can be considered when there are three or more objects. That is, the luminance value is examined in order from the object to be displayed in front, and the luminance value of the object having a non-zero value may be used as the luminance value of the image displayed on the spatial light modulator.

なお、図15に示したフローチャートも全ての要素ホログラムに対する再合成を、変調パターン生成セクションの中で連続して処理してしまうものであるが、図14の説明で述べたように、印刷セクションの中で逐次行えば直ぐに印刷を開始できるメリットがある。   In the flowchart shown in FIG. 15, the recombination for all the element holograms is continuously processed in the modulation pattern generation section. However, as described in the explanation of FIG. There is an advantage that printing can be started immediately if it is performed sequentially.

このようにいずれの実施形態によっても、観光地などの立体的な記念写真、ホログラフィックステレオグラムを残す場合でも、第1被写体である人物と第2被写体である背景などを、多視点画像データとして別々に取得し、それらから変調パターン群を合成できるので、多視点画像の再取得を省略したり、再生像を加工、修正する時に改めて変調パターン群を生成し直すことが容易となる。また、撮影した日付情報なども、後になって変更しようとした場合でも、複数の変調パターン群から新たな変調パターン群を再合成できるので、改めて変調パターン群を生成し直す手間が削減され、処理時間が削減される効果がある。   As described above, according to any of the embodiments, even when a three-dimensional commemorative photograph such as a sightseeing spot or a holographic stereogram is left, a person as a first subject and a background as a second subject are used as multi-viewpoint image data. Since the modulation pattern groups can be acquired separately and the modulation pattern group can be synthesized from them, it is easy to omit the re-acquisition of the multi-viewpoint image or to regenerate the modulation pattern group when processing and correcting the reproduced image. In addition, even if the captured date information is to be changed later, a new modulation pattern group can be re-synthesized from a plurality of modulation pattern groups, reducing the time and effort required to regenerate a modulation pattern group. This has the effect of reducing time.

なお、一見すると、上記手法は、コンピュータグラフィックス処理における隠面消去などの2次元画像合成と変わらないようであるが、SLM画像自体が多視点画像を基に画像処理によって生成したものであり、ホログラフィックプリンタにて使用される空間光変調器に表示する変調パターンであり人間が通常ディスプレイで観察する画像ではない。また、利用する前後関係がホログラフィックステレオグラムを観察する場合の前後関係であって、SLM画像の視点位置(要素ホログラム位置)からみた前後関係ではない。   At first glance, the above method seems to be the same as two-dimensional image synthesis such as hidden surface removal in computer graphics processing, but the SLM image itself is generated by image processing based on a multi-viewpoint image, It is a modulation pattern displayed on a spatial light modulator used in a holographic printer, and is not an image normally observed by a human on a display. Further, the context in use is the context in the case of observing the holographic stereogram, not the context in terms of the viewpoint position (element hologram position) of the SLM image.

21 レーザ光
22 制御部
23 シャッター
24 光学系
31 感光シート
35 ステージ
41 2軸ステッピングモータ
241 コリメータレンズ
242 ビームスプリッタ
243、245、247 鏡
244 空間光変調器
246 対物レンズ
21 Laser Light 22 Control Unit 23 Shutter 24 Optical System 31 Photosensitive Sheet 35 Stage 41 Biaxial Stepping Motor 241 Collimator Lens 242 Beam Splitter 243, 245, 247 Mirror 244 Spatial Light Modulator 246 Objective Lens

Claims (4)

複数の物体から成る被写体のホログラフィックステレオグラムを作成するための変調パターン生成方法であって、
前記被写体とカメラの相対位置を変更しながら、複数の異なる視点位置から前記物体をそれぞれ単独で撮影することで物体毎の多視点画像データを複数取得するステップと、
前記複数の物体の各々に対して、前記多視点画像データから、ホログラフィックステレオグラムに記録するための物体光を変調する変調パターン群を合成するステップと、
要素ホログラム毎に前記複数の物体に対する複数の変調パターンから新たな変調パターンを再合成するステップと、を含むことを特徴とする変調パターン生成方法。
A modulation pattern generation method for creating a holographic stereogram of a subject composed of a plurality of objects,
Acquiring a plurality of multi-viewpoint image data for each object by photographing the object independently from a plurality of different viewpoint positions while changing the relative position of the subject and the camera;
For each of the plurality of objects, synthesizing a modulation pattern group for modulating object light for recording in a holographic stereogram from the multi-viewpoint image data;
Remodulating a new modulation pattern from a plurality of modulation patterns for the plurality of objects for each element hologram.
前記複数の物体に対する複数の変調パターンから新たな変調パターンを再合成するステップは、前記変調パターンの画素毎に、前記複数の物体の前後関係を比較し、最も手前の物体に対する変調パターンの画素値を、前記新たな変調パターンの画素値とすることを特徴とする請求項1に記載の変調パターン生成方法。   The step of recombining a new modulation pattern from a plurality of modulation patterns for the plurality of objects compares the front-rear relationship of the plurality of objects for each pixel of the modulation pattern, and the pixel value of the modulation pattern for the foremost object The modulation pattern generation method according to claim 1, wherein a pixel value of the new modulation pattern is used. 前記複数の物体に対して各々の多視点画像データを取得するステップは、前記多視点画像データの画素毎に、輝度値に加えて奥行き情報を記録するステップを含むことを特徴とする請求項1乃至2に記載の変調パターン生成方法。   2. The step of acquiring each multi-view image data for the plurality of objects includes a step of recording depth information in addition to a luminance value for each pixel of the multi-view image data. The modulation pattern generation method according to any one of Items 1 to 2. 複数の物体から成る被写体のホログラフィックステレオグラムを作成するホログラフィックステレオグラム作成装置であって、
請求項1乃至3に記載の変調パターン生成方法によって前記複数の物体に対する変調パターンから物体光を変調する新たな変調パターンを再合成する再合成変調パターン生成部と、
前記物体光を変調する新たな変調パターンに基づき物体光を変調する空間光変調器と、
参照光が照射されているホログラム記録媒体上に、物体光を集光して要素ホログラムを記録する対物レンズと、を含むことを特徴とするホログラフィックステレオグラム作成装置。
A holographic stereogram creation device for creating a holographic stereogram of a subject composed of a plurality of objects,
A recombination modulation pattern generation unit for recombining a new modulation pattern for modulating object light from the modulation patterns for the plurality of objects by the modulation pattern generation method according to claim 1;
A spatial light modulator for modulating the object light based on a new modulation pattern for modulating the object light;
A holographic stereogram creation apparatus, comprising: an objective lens that condenses object light and records an element hologram on a hologram recording medium irradiated with reference light.
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