JP2869072B2 - ホログラフィックステレオグラムの作製方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ホログラフィックステレオグラムの作製方
法に関するものである。

〔従来の技術〕

一般に、コヒーレント光を得る装置として、レーザー
光の発達とともにホログラムの技術も進歩している。こ
のホログラムのうち、視点位置を変えることにより被写
体の再生角度が変化するホログラフィックステレオグラ
ム手法が考え出されている。このホログラフィックステ
レオグラムは、まず白色光で照明された物体31を普通の
カメラ33とポジフィルム34を用いて、第９図に示すよう
にある間隔ｄごとに移動しながら多数枚撮影し、多方向
から見た物体31の画像を得る。次にこのフィルムを第10
図に示すように拡散板42を通して背後からコヒーレント
光41で照明する。この波面を幅ｄのホログラム感材46の
上に斜めから照射された参照光44と共に記録し、短冊状
のホログラムを得る。このホログラムを、物体を多数回
撮影したそれぞれの画像に対して作製し、同じ順序で配
列して合成ホログラムとする。こうして作製した合成ホ
ログラム52に第11図に示すように参照光と共役な波面を
再生照明光51として与えれば、ホログラムを通して立体
的な物体の像53が見える。このホログラフィックステレ
オグラムの第１段階は、普通の写真処理であるので、レ
ーザーによる直接的な撮影に適さない大きな被写体や動
きやすい被写体等の再生に適しており、最近では、クレ
ジットカード等の偽造防止、ロゴ表示、テレホンカード
等の装飾などに盛んに用いられるようになってきた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このようなホログラフィックステレオ
グラムの普及とともに、その斬新さが失われつつあり、
また偽造が行われやすくなっているという問題があっ
た。

本発明は上記問題点を解決するためのもので、より斬
新でしかも偽造複製が困難なホログラフィックステレオ
グラムの作製方法を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は、三次元被写体を複数の方向から撮影して
複数の原画を作製する第１の工程と、ホログラム感光板
の感光面を複数の分割領域に分け、第１の工程の撮影方
向に対応した分割領域に原画からの光、及び参照光との
干渉を利用したホログラム回析像を露光形成する第２の
工程を有するホログラフィックステレオグラムの作製方
法であって、前記第１の工程の原画を作成する工程にお
いて、複数の要素の原画からなる少なくとも２つ以上の
原画の組を作製する第１の段階と、少なくとも１つの原
画のすべての要素の原画について、もととなる三次元被
写体における前後の関係により、少なくとも２つ以上の
層状に分割する第２の段階と、各原画の組の、同じ投影
方向に対応する要素の原画同志で、第２の段階で分割し
た各層をもととなる三次元被写体における前後の関係に
より前後関係を付けて並べ、以前にある層が後の層を消
去する状態で合成する第３の段階で原画を作製するよう
にしたものである。

〔作用〕

この発明のホログラフィックステレオグラムの作製方
法は、少なくとも２つ以上の原画の組を作製し、次に各
組の原画中の被写体の前後関係を加味して対応する要素
の原画同士を合成することにより新たな原画の組を作製
するようにしたものであり、合成する原画の原画上の合
成位置を変えることにより、作製するホログラムを合成
されるそれぞれの原画による立体像が違和感のない合成
にしたり、逆に違和感のある合成にすることができ、新
しいホログラフィックステレオグラムの再生像が得られ
る。

〔実施例〕

以下、図面を参照しつつ本発明の実施例について説明
する。本発明で実施したのは、合成する原画の組がコン
ピュータグラフィックス（CG）で作製したものと、ビデ
オ撮影で得たものによって合成したホログラフィックス
テレオグラムである。

CG画像とビデオ画像とを合成したホログラムを作成す
るには次の５段階の工程により行う。

ビデオ撮影 CG作製 CG画像とビデオ画像との合成 原画フィルム出力 ホログラフィックステレオグラム撮影 次の各工程について説明する。

ビデオ撮影 第１図は本発明のビデオ撮影の構成を示す図で、図
中、１はテレビカメラ、２はカメラコントロールユニッ
ト（CCU）、３はパーソナルコンピュータ、４はフレー
ムメモリ、５はハードディスク、６はMT、10はパルスス
テージ、11は回転軸、12は被写体である。

ホログラフィックステレオグラム用の多方向ビデオ画
像の作製はTVカメラ１でパーソナルコンピュータ３のフ
レームメモリ４に直接画像を取り込みデータをデジタイ
ズする。

取り込んだビデオ画像は、NTSC規格の為640×480画素
でCCU2からRGB3色のデータが得られる。そのデータはハ
ードディスク５に一度蓄えられ、次にそのデータはMT6
へおとされる。多方向からのビデオ画像を得るには被写
体の周りから第２図のように撮影して多方向画像を得る
のであるが、カメラの移動により撮影した各画像中にお
ける被写体の回転軸がずれるので、後のCGとの合成が難
しくなる。本発明では、第１図（ロ）に示すように被写
体12の方をパルスステージ10に載せ、被写体の方を回転
させて多方向ビデオ画像を得ている。

撮影に使用した機材は、ビデオカメラ１がSONY製の３
管式カメラであり、パーソナルコンピューターがNEC製
のPC−9801、ハードディスクがPC−9801内蔵の20Mbyt
e、フレームメモリがアストロデザイン製のGG−121AD、
パルスステージが中央精機製であり、パルスコントロー
ラで駆動されるものである。

ビデオ画像を撮影するときには、そのビデオ画像と合
成するCG画像がどのような位置に合成するかということ
を前提に撮影を行わなければならない。つまり第３図の
点線で示したようにCGが重なる部分がカメラのフレーム
内に入っていなければ意味がないということであり、画
像が合成されたときの状態を考えてから撮影しなくては
ならない。

また作製するCGは、ビデオの３次元の被写体と立体的
な合成を行うのであるから撮影する被写体との空間的な
位置関係、即ち視点と物体との距離、画角、物体の形状
等が同一でなければならない。また被写体を照明する光
源の位置関係も重要になってくる。そのためにCG画像と
合成するためのビデオ画像を撮影するときにはいくつか
の撮影条件を測定する必要がある。それを次に示す。

（１）ビデオカメラのレンズの画角α （２）カメラ（視点）と回転軸との距離Ｌ （３）被写体と回転軸との位置関係（距離Ｄ、傾斜角
β） （４）被写体と光源の位置関係（被写体と視点と光源と
の位置） （５）各画像間の視差量（回転量） これらのデータは合成するCG画像を作製するために必
要になるデータである。

実際には、ビデオ撮影は第４図に示すように、被写体
としては生花12a、撮影コマ数は31コマ、撮影範囲は±1
5゜、被写体とカメラとの距離は1640mm、レンズの焦点
距離は15mmとした。被写体を回転させながら撮影するの
で第５図に示すようなカメラの位置関係で撮影したのと
同等である。

CG作製 CG画像を作製するには、立体形状のデータだけでな
く、視点とモデルとの距離関係、画角、光源の位置関
係、モデルの回転などのいくつかのパラメーターが必要
である。CGとビデオによる立体像を違和感なく合成する
には、これらのパラメーターを同一にしてCG画像を作製
しなければならない。これらのパラメーターはビデオ撮
影時に測定する。

CG画像もビデオ画像と同じようにホログラフィックス
テレオグラムの作製のために多方向の画像が必要であ
る。そのためにある回転軸で回転を行って作製するので
あるが、その回転軸と回転量は撮影したビデオと同一の
関係にする。

第６図はCG画像作製における位置関係等を示した図で
あるが、ビデオ撮影時の撮影の関係を示す第３図に対応
している。

実際には、CGは実写の生花をいける花ビンのCGを作製
した。CG画像を作製する時のパラメーターは、ビデオ撮
影時における各パラメーターと同一にした。

CG画像とビデオ画像との合成 CGとビデオ画像の合成は、第７図に示すようなプロセ
スで行う。

前述したようにCG画像とビデオ画像を作製し（工程
、）、両画像の重複するCG画像領域を抽出する（工
程）。次に抽出した領域でビデオ画像部が見える（手
前に来る）領域を、ビデオ画像より手前の領域と、ビデ
オ画像より奥の領域とに層状に分割して選出し、選び出
した領域と重なるビデオ画像を抽出し、抽出したビデオ
画像中の物体をある閾値で２値化を行いその物体部分の
マスクを作成する（工程）。次にそのマスクをCG画像
にかけて、実写部との重複部分を除去し（工程）、最
後に得られたCG画面とビデオ画像とを合成する（工程
）。以上のプロセスを各方向のビデオ画像、CG画像に
ついて行う。

原画フィルム出力 フライングスポットスキャナーを持つフィルム出力装
置で、合成したホログラフィックステレオグラムの原画
を35mmリバーサルフィルムに出力した。

ホログラフィックステレオグラム撮影 ホログラフィックステレオグラムはAgfa8E75乾板にス
リット幅が6mmのものを6mmづつ移動しながら31回ホログ
ラム回折像の記録を各分割領域ごとに行った。

第８図に示すように、得られた35mmスライド用ポジフ
ィルムを原画フィルム21として所定位置に配置し、l2＝
360mmとして、投影光および参照光としては波長が4880
Å，出力0.8Wのアルゴンレーザ光を用いた。

レンズ22として直径50mm、焦点距離100mmのレンズを
用い、原画フィルム21の像を拡散板23に投影した。

ここからの拡散光を物体光として、ホログラム感光板
24に照射した。ホログラム感光板24としてはサイズ30mm
×200mm×3mmのアグファゲバルド社製写真乾板8E56HDを
用いた。

参照光27はホログラム感光板24に対して、30度の角度
で照射した。

遮光板24の開口窓26は、幅d2＝6mmのものを使用し、6
mmずつ移動させながら、ホログラム回折像の記録を各分
割領域ごとに31回行った。

最後に、このようにして得られたホログラフィックス
テレオグラムをもとにして、公知の方法（USP3,633,98
9）を用いて、白色光による再生が可能なホログラフィ
ックステレオグラムの作製を行った。

なお、上記実施例において、合成する原画の原画上の
合成位置をいろいろ変えるようにすれば、作製されるホ
ログラムは合成されるそれぞれの原画による立体像が違
和感のない合成になったり、逆に違和感のある合成にな
ったりすることができ、新しいホログラフィックステレ
オグラムの再生像が得られる。

また原画を合成する場合は、各組の原画中の被写体が
ほぼ同一の輝度を持つように一方または両方の組の原画
の輝度を変えるようにすれば違和感のない合成原画が得
られる、また逆に各組の原画中の被写体が異なる輝度を
持つようにして、合成原画の所定部分を強調するなどを
行うこともできる。

また、前記実施例においてはビデオカメラにより３次
元被写体を撮影し、これとCG画像とを重ねてホログラフ
ィックステレオグラムを作製するようにしたが、本発明
はこれに限らず実写により得られた原画同士の合成、CG
画像同士の合成等、また合成する原画の組も２つに限ら
ず３つ以上にしても良いことは言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、ホログラフィックステ
レオグラムにおける原画の合成という従来にない手法に
より、斬新なホログラフィックステレオグラムが得ら
れ、かつ作製条件が極めてシビアーであるために偽造複
製が困難なホログラフィックステレオグラムを作製する
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のビデオ撮影装置の構成を示す図、第２
図はカメラを移動して被写体を撮影する場合の説明図、
第３図は被写体を回転させてカメラ撮影する場合の各素
子の配置関係を示す図、第４図は被写体とカメラとの配
置関係を示す図、第５図は第４図の撮影に対するカメラ
移動方式による撮影の場合の等価的な配置関係を示す
図、第６図はCG画像作製の場合の各素子の配置関係を示
す図、第７図はビデオ画像とCG画像の合成方法を説明す
るための図、第８図はホログラフィックステレオグラム
作製方法を説明するための図、第９図は従来のホログラ
ム用原画の撮影方法を説明するための図、第10図はホロ
グラフィックステレオグラム撮影のための撮影方法を説
明するための図、第11図は第10図で作製したホログラム
の再生方法を説明するための図である。 １……テレビカメラ、２……カメラコントロールユニッ
ト、３……パーソナルコンピュータ、４……フレームメ
モリ、５……ハードディスク、６……MT、10……パルス
ステージ、11……回転軸、12……被写体。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】三次元被写体を複数の方向から観察した複
   数の原画を作製する第１の工程と、ホログラム感光板の
   感光面を複数の分割領域に分け、前記複数の原画のそれ
   ぞれについて前記第１の工程の方向に対応した前記分割
   領域に前記原画からの光及び参照光との干渉を利用した
   ホログラム回析像を露光形成する第２の工程を有するホ
   ログラフィックステレオグラムの作製方法において、そ
   れぞれ複数の方向から観察した複数の要素の原画からな
   る２つ以上の原画の組を作製する第１の段階と、少なく
   とも１つの原画のすべての要素の原画について、もとと
   なる三次元被写体における前後の関係により、少なくと
   も２つ以上の層状に分割する第２の段階と、各原画の組
   の、同じ投影方向に対応する要素の原画同志で、第２の
   段階で分割した各層をもととなる三次元被写体における
   前後の関係により前後関係を付けて並べ、以前にある層
   が後の層を消去する状態で合成する第３の段階とにより
   原画を作製するホログラフィックステレオグラムの作製
   方法。
2. 【請求項２】原画の組が、計算機で作製した組と実物を
   撮影した組を含む請求項１記載のホログラフィックステ
   レオグラムの作製方法。