JP2899496B2 - Holographic three-dimensional hard copy and method and apparatus for producing the same - Google Patents

Holographic three-dimensional hard copy and method and apparatus for producing the same

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JP2899496B2 JP6571293A JP6571293A JP2899496B2 JP 2899496 B2 JP2899496 B2 JP 2899496B2 JP 6571293 A JP6571293 A JP 6571293A JP 6571293 A JP6571293 A JP 6571293A JP 2899496 B2 JP2899496 B2 JP 2899496B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ホログラフィック立体
ハードコピーとその作成方法および装置に係り、特に上
下左右方向に視差の異なった立体像を表示できる3次元
物体のハードコピーとして用いることが可能であると共
に、歪みがなく画質の良いホログラフィック立体ハード
コピーを、極めて短時間でかつ低コストでしかも装置構
成を簡単化しつつ容易に作成することが可能なホログラ
フィック立体ハードコピーとその作成方法および装置に
関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a holographic three-dimensional hard copy and a method and apparatus for producing the same, and more particularly, to a three-dimensional object hard copy capable of displaying a three-dimensional image with different parallaxes in the vertical and horizontal directions. And a holographic three-dimensional hard copy capable of easily creating a holographic three-dimensional hard copy with good image quality without distortion in a very short time, at low cost, and with a simplified apparatus configuration, and a method for producing the same. It concerns the device.

【0002】[0002]

【従来の技術】今日、3次元画像処理技術は、幅広く用
いられてきている。例えば、医療の分野では、X線CT
(Computed Tomography),MRI(Magnetic Resonannce I
maging) 等により、人体の3次元情報を収集し、診断や
手術の計画等に役立てている。また、建築、製品の設計
等には、3次元CADシステムが使われている。そし
て、現在、これらの3次元画像処理システムの出力であ
るハードコピーとしては、2次元の断層像、投影像等の
写真が用いられている。しかし、より効率よく、わかり
易いものとして、平面的なもので立体を表現するハード
コピーが望まれてきている。
2. Description of the Related Art Today, three-dimensional image processing techniques have been widely used. For example, in the medical field, X-ray CT
(Computed Tomography), MRI (Magnetic Resonannce I
maging) collects three-dimensional information of the human body and uses it for diagnosis and planning of surgery. Further, a three-dimensional CAD system is used for design of a building, a product, and the like. At present, photographs such as two-dimensional tomographic images and projected images are used as hard copies which are outputs of these three-dimensional image processing systems. However, as a more efficient and easy-to-understand one, there is a demand for a hard copy that expresses a three-dimensional object in a planar manner.

【0003】ところで、コンピュータで処理、生成した
3次元物体を立体的に表示できるハードコピーとして
は、ホログラフィック・ステレオグラム(以下、HSと
称する)が最も優れている。このHSは、物体を様々な
角度からみた平面画像を1枚のホログラムに合成するも
のであり、架空の物体の立体的な記録、表示に適してい
る。
By the way, a holographic stereogram (hereinafter referred to as HS) is most excellent as a hard copy capable of displaying a three-dimensional object processed and generated by a computer in three dimensions. The HS is for combining a planar image of an object viewed from various angles into one hologram, and is suitable for three-dimensional recording and display of an imaginary object.

【0004】しかし、3次元物体のハードコピーとして
の条件を満たすHSの方法は、現在まで報告されていな
い。従来の方法では、上下方向の視差を記録することが
できず、観察位置によって、再生像に歪みを生じてしま
う。また、2ステップで合成する方法では、自動的にホ
ログラムを記録することができない。この自動的に合成
する方法としては、マルチプレックス・ホログラム、Al
cove Hologram 等が提案されているが、これらは、上下
方向の視差情報を記録することができないだけでなく、
円筒型、半円筒型で、観察に際して再生装置を必要とす
るため、一般的なハードコピーには向かない。
[0004] However, no HS method that satisfies the requirements for a hard copy of a three-dimensional object has been reported to date. In the conventional method, the parallax in the vertical direction cannot be recorded, and the reproduced image is distorted depending on the observation position. Also, the hologram cannot be recorded automatically by the two-step synthesis method. Multiplex holograms, Al
cove Hologram and the like have been proposed, but these not only can not record the vertical disparity information,
It is a cylindrical or semi-cylindrical type and requires a reproducing device for observation, so it is not suitable for general hard copy.

【0005】一方、最近では、画質の良いハードコピー
が強く要望されてきているが、現在のところ、歪みがな
く画質の良いホログラムを作成することは困難である。
On the other hand, recently, there has been a strong demand for a hard copy having good image quality, but at present, it is difficult to produce a hologram having good image quality without distortion.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来の方法では、上下方向の視差を記録することができ
ず、観察位置によって再生像に歪みを生じてしまうと
か、自動的に立体ホログラムを記録することができない
とか、画質の良いホログラムを作成できないという問題
があった。
As described above, in the conventional method, the parallax in the vertical direction cannot be recorded, and the reproduced image may be distorted depending on the observation position. There is a problem that a hologram cannot be recorded or a hologram with good image quality cannot be created.

【0007】本発明は、上下左右方向に視差の異なった
立体像を表示できる3次元物体のハードコピーとして用
いることが可能であると共に、歪みがなく画質の良いホ
ログラフィック立体ハードコピーを、極めて短時間でか
つ低コストでしかも装置構成を簡単化しつつ容易に作成
することが可能なホログラフィック立体ハードコピーと
その作成方法および装置を提供することを目的とする。
The present invention can be used as a hard copy of a three-dimensional object capable of displaying stereoscopic images having different parallaxes in up, down, left, and right directions. It is an object of the present invention to provide a holographic three-dimensional hard copy which can be easily created in a short time, at low cost and with a simplified apparatus configuration, and a method and an apparatus for creating the same.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明のホログラフィック立体ハードコピーは、
基材表面にドット状の複数の要素ホログラムを形成して
なるホログラムと、ホログラムの照明光の入射側に各要
素ホログラム毎に配設され、光に対して振幅変調を加え
る液晶パネル等の振幅変調要素とを備えて成る。
In order to achieve the above object, a holographic three-dimensional hard copy according to the present invention is provided.
A hologram formed by forming a plurality of dot-shaped element holograms on the surface of a substrate, and an amplitude modulation of a liquid crystal panel or the like which is provided for each of the element holograms on the incident side of the hologram illumination light and applies amplitude modulation to light. And an element.

【0009】また、上記の目的を達成するために、基材
表面にドット状の複数の要素ホログラムを形成してなる
ホログラムと、ホログラムの照明光の入射側に各要素ホ
ログラム毎に配設され、光に対して振幅変調を加える液
晶パネル等の振幅変調要素とから成る、本発明のホログ
ラフィック立体ハードコピーの作成方法は、光学系を用
いてホログラム乾板の所定の座標位置に集光し、ドット
状の要素ホログラムを形成するステップと、ホログラム
乾板上の座標位置を順次移動して要素ホログラムを形成
するステップを繰り返してドット状の複数の要素ホログ
ラムをホログラム乾板に形成するステップと、コンピュ
ータ・グラフィックスの手法を用いて振幅変調要素基板
上の要素ホログラム位置に対応した位置に所定のマスク
パターンを形成するステップと、要素ホログラム位置に
対応した位置を1ドットずつ順次移動してマスクパター
ンを形成するステップを繰り返して複数のマスクパター
ンを振幅変調要素基板に作成して振幅変調要素を作成す
るステップとから成る。
In order to achieve the above object, a plurality of dot-shaped element holograms are formed on the surface of a substrate, and a hologram is provided for each of the element holograms on an incident side of illumination light of the hologram. The method of making a holographic three-dimensional hard copy of the present invention, comprising an amplitude modulation element such as a liquid crystal panel that applies amplitude modulation to light, focuses light at a predetermined coordinate position on a hologram dry plate using an optical system, and forms a dot. Forming a plurality of dot-shaped element holograms on the hologram dry plate by repeating the steps of forming a plurality of element holograms in the shape of a dot, and sequentially moving the coordinate positions on the hologram dry plate to form the element holograms; A predetermined mask pattern at a position corresponding to the element hologram position on the amplitude modulation element substrate And a step of forming a plurality of mask patterns on an amplitude modulation element substrate by repeating a step of sequentially moving a position corresponding to the element hologram position by one dot at a time to form a mask pattern, thereby forming an amplitude modulation element. .

【0010】さらに、上記の目的を達成するために、基
材表面にドット状の複数の要素ホログラムを形成してな
るホログラムと、ホログラムの照明光の入射側に各要素
ホログラム毎に配設され、光に対して振幅変調を加える
液晶パネル等の振幅変調要素とから成る、本発明のホロ
グラフィック立体ハードコピーの作成装置は、ホログラ
ム乾板を所望の位置に移動させる移動手段と、ドット状
の要素ホログラムをホログラム乾板に形成する光学系
と、要素ホログラムが複数形成されたホログラム乾板を
現像する現像手段と、移動手段、および現像手段を制御
してホログラムを作成する制御手段と、3次元画像デー
タからホログラム乾板の各点に対応するマスクパターン
をコンピュータ・グラフィックスの手法により振幅変調
要素基板に形成して振幅変調要素を作成する振幅変調要
素作成手段とを備えて構成している。
Further, in order to achieve the above object, a hologram in which a plurality of dot-shaped element holograms are formed on the surface of a base material, and a hologram provided for each of the element holograms on the hologram illumination light incident side; The apparatus for producing a holographic three-dimensional hard copy according to the present invention, which comprises an amplitude modulation element such as a liquid crystal panel for applying amplitude modulation to light, comprises a moving means for moving a hologram dry plate to a desired position, and a dot-shaped element hologram. System for forming a hologram on a hologram dry plate, developing means for developing a hologram dry plate having a plurality of element holograms formed thereon, control means for controlling a moving means and a developing means to create a hologram, and holograms from three-dimensional image data A mask pattern corresponding to each point of the dry plate is formed on the amplitude modulation element substrate by computer graphics. Constitute and an amplitude modulation element generating means for generating a width modulated elements.

【0011】[0011]

【作用】従って、本発明のホログラフィック立体ハード
コピーは、マスクパターンを各要素ホログラム毎に並べ
ることによって作成した振幅変調要素を、ホログラムの
照明光の入射側に配設することにより、各要素ホログラ
ムによって再生された光は、振幅変調要素でその振幅、
すなわち強度が変調され、立体像を表示することができ
る。
Therefore, the holographic three-dimensional hard copy of the present invention is characterized in that an amplitude modulation element created by arranging a mask pattern for each element hologram is arranged on the incident side of the illumination light of the hologram. The light reproduced by the amplitude modulation element has its amplitude,
That is, the intensity is modulated, and a stereoscopic image can be displayed.

【0012】換言すると、ホログラムの各要素ホログラ
ムを窓として、要素ホログラムと振幅変調要素によっ
て、窓を通過する全ての光の方向と強度を正しく記録、
再生することができる。これにより、全く歪の無い立体
像を作成することができる。
In other words, using each element hologram of the hologram as a window, the direction and intensity of all light passing through the window are correctly recorded by the element hologram and the amplitude modulation element.
Can be played. Thereby, a stereoscopic image without any distortion can be created.

【0013】さらに、本発明のホログラフィック立体ハ
ードコピーは、平面型で、1ステップで合成でき、振幅
変調要素を取り替えるだけで、簡単に上下左右方向に視
差の異なった立体像を正確に表示することができる。
Further, the holographic three-dimensional hard copy of the present invention is of a plane type, can be synthesized in one step, and simply displays the three-dimensional images with different parallaxes in the vertical and horizontal directions simply by changing the amplitude modulation element. be able to.

【0014】また、本発明の作成方法および装置では、
基材表面にドット状の要素ホログラムを順次記録してゆ
くことにより、従来のドットプリンタと似たような方式
で記録することができる。
Further, according to the production method and apparatus of the present invention,
By sequentially recording dot-like element holograms on the surface of the base material, recording can be performed in a manner similar to a conventional dot printer.

【0015】さらに、本発明の作成方法および装置で
は、ホログラムと振幅変調要素とをそれぞれ別個に作成
することにより、新たな立体像を表示する場合には、あ
らかじめ作成した一つのホログラムを共通に使用し、振
幅変調要素のみを作成して取り替えるだけでよいため、
ホログラフィック立体ハードコピーを、極めて短時間
で、かつ低コストで、しかも装置構成を簡単化しつつ容
易に作成することができる。
Further, in the method and apparatus according to the present invention, when a hologram and an amplitude modulation element are separately formed, when a new three-dimensional image is displayed, one hologram created beforehand is commonly used. However, only the amplitude modulation element needs to be created and replaced,
A holographic three-dimensional hard copy can be easily created in a very short time, at low cost, and with a simplified apparatus configuration.

【0016】以上により、3次元データのハードコピー
機としての、3−Dプリンタを実現するには、本発明の
手法が最適である。
As described above, the method of the present invention is optimal for realizing a 3-D printer as a hard copy machine for three-dimensional data.

【0017】[0017]

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0018】図1は、本発明によるホログラフィック立
体ハードコピーの構成例を示す側断面図である。
FIG. 1 is a side sectional view showing a configuration example of a holographic three-dimensional hard copy according to the present invention.

【0019】すなわち、本実施例のホログラフィック立
体ハードコピーは、図1に示すように、基材表面にドッ
ト状の複数の要素ホログラムを形成してなるホログラム
1と、このホログラム1の照明光の入射側に各要素ホロ
グラム毎に配設され、光に対して振幅変調を加える振幅
変調要素2とから成っている。
That is, as shown in FIG. 1, the holographic three-dimensional hard copy of the present embodiment has a hologram 1 formed by forming a plurality of dot-shaped element holograms on the surface of a base material, and the illumination light of the hologram 1. An amplitude modulation element 2 is disposed on the incident side for each element hologram and applies amplitude modulation to light.

【0020】ここで、振幅変調要素2としては、例えば
液晶パネル等を使用することができる。
Here, as the amplitude modulation element 2, for example, a liquid crystal panel or the like can be used.

【0021】次に、図2および図3を用いて、本発明の
原理について、ホログラムとしてリップマンタイプのホ
ログラムを用いた場合について説明する。
Next, the principle of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 and 3 in the case where a Lippmann type hologram is used as a hologram.

【0022】図3に示す本発明の作成方法は、図2に示
す従来のマルチプレックス・ホログラムにおける視差情
報の記録方法と似ているが、マルチプレックス・ホログ
ラムは、図2に示すように、左右方向の視差のみを記録
するのに対して、本発明の方法は、上下方向に関しても
視差情報を記録する。これは、厚いホログラムを用いて
リップマンホログラムとすることにより、再生される光
に波長選択性を持たせ、白色光照明で上下方向の視差を
も再生するものである。
The method of the present invention shown in FIG. 3 is similar to the method of recording parallax information in the conventional multiplex hologram shown in FIG. 2, but the multiplex hologram is, as shown in FIG. While only the disparity in the direction is recorded, the method of the present invention records disparity information also in the vertical direction. In this method, a thick hologram is used as a Lippmann hologram to make the reproduced light have wavelength selectivity, and also reproduces parallax in the vertical direction by white light illumination.

【0023】次に、図4を用いて、本発明の作成方法に
使用される光学系について説明する。
Next, an optical system used in the manufacturing method of the present invention will be described with reference to FIG.

【0024】図4に示すように、物体光を、レンズ12
を介してホログラム面(ホログラム乾板)14に集光す
る。また、この集光部16に、反対方向から参照光を入
射させ、この参照光との干渉縞パターンを、ドット状の
要素ホログラムとして、ホログラム面14に記録する。
そして、ホログラムフィルムを、縦、横方向に僅かずつ
移動させて順次露光を行ない、ホログラム全面にドット
状の要素ホログラムを露光する。
As shown in FIG. 4, the object light is
Through the hologram surface (hologram dry plate) 14. Further, reference light is made incident on the condensing portion 16 from the opposite direction, and an interference fringe pattern with the reference light is recorded on the hologram surface 14 as a dot-like element hologram.
Then, the hologram film is moved slightly little by little in the vertical and horizontal directions, and the hologram film is sequentially exposed, and the entire surface of the hologram is exposed to dot-shaped element holograms.

【0025】また、振幅変調要素2に形成するマスクパ
ターンは、図5に示すように、パースペクティブな投影
変換によって作成する。投影の中心点は、そのマスクパ
ターンを露光するホログラム面14上の点であり、図4
に示す光学系におけるレンズ12の口径と焦点距離によ
り、計算する光線の範囲が決まる。一般のコンピュータ
・グラフィックスの手法と異なるのは、投影の中心点と
視点が異なるため、隠面消去の処理は、図5において、
右側を手前にして行なう。これは、物体からの反射光線
のうち、ホログラム面14上のある一点を通過する光線
の方向と強度を計算するものである。
The mask pattern formed on the amplitude modulation element 2 is created by a perspective projection conversion as shown in FIG. The center point of the projection is a point on the hologram surface 14 for exposing the mask pattern.
The range of the light beam to be calculated is determined by the aperture and the focal length of the lens 12 in the optical system shown in FIG. The difference from the general computer graphics method is that the central point of projection and the viewpoint are different.
Perform with the right side toward you. This is to calculate the direction and intensity of a light beam that passes through a certain point on the hologram surface 14 among the light beams reflected from the object.

【0026】ホログラムフィルムは、縦、横方向に移動
され、ホログラム面14の全面を塗りつぶすように露光
する。
The hologram film is moved in the vertical and horizontal directions, and is exposed so as to fill the entire hologram surface 14.

【0027】次に、このような手法で作成したマスクパ
ターンを要素ホログラムに対応させて並べることによっ
て作成した振幅変調要素2を、ホログラム1の照明光の
入射側に配設し、図6および図7に示すように観察す
る。
Next, the amplitude modulation element 2 created by arranging the mask patterns created by such a method corresponding to the element holograms is arranged on the incident side of the illumination light of the hologram 1, and FIG. Observe as shown in FIG.

【0028】すなわち、ホログラム1の各要素ホログラ
ムによって再生された光線は、図6および図7に示すよ
うに、振幅変調要素2によって振幅、つまり強度が変調
された立体像を再生することができる。これは、言い換
えると、ホログラム1の各要素ホログラムを窓として、
要素ホログラムと振幅変調要素2によって、窓を通過す
る全ての光線の方向と強度を正しく記録し、再生するも
のである。
That is, as shown in FIGS. 6 and 7, the light beam reproduced by each element hologram of the hologram 1 can reproduce a three-dimensional image whose amplitude, that is, the intensity is modulated by the amplitude modulation element 2. This means that each element hologram of the hologram 1 is used as a window,
By means of the element hologram and the amplitude modulation element 2, the directions and intensities of all the light beams passing through the window are correctly recorded and reproduced.

【0029】従って、本発明の方法では、全く歪の無い
立体像を再生することができる。
Therefore, according to the method of the present invention, a stereoscopic image without any distortion can be reproduced.

【0030】さらに、このようにして作成された立体ハ
ードコピーは、そのホログラム1と振幅変調要素2とを
それぞれ別個に作成することにより、新たな立体像を表
示する場合には、あらかじめ作成した一つのホログラム
1を共通に使用し、振幅変調要素2のみを作成して取り
替えるだけで、簡単に上下左右方向に視差の異なった立
体像を表示することができる。
Further, the hologram 1 and the amplitude modulation element 2 are separately prepared from the three-dimensional hard copy thus prepared, so that when a new three-dimensional image is to be displayed, the previously prepared three-dimensional hard copy is used. By simply using one hologram 1 in common and creating and replacing only the amplitude modulation element 2, it is possible to easily display stereoscopic images with different parallaxes in the vertical and horizontal directions.

【0031】次に、図8を用いて、1ステップ・リップ
マンHSによる立体像作成システムについて、具体的に
説明する。
Next, a stereoscopic image creation system based on the one-step Lippman HS will be specifically described with reference to FIG.

【0032】図8は、そのシステムの具体的構成例を示
す概要図である。図8において、ヘリウム・ネオンレー
ザ20からのレーザビームは、ビームスプリッタ22に
より物体光と参照光に分離される。このうち、物体光
は、レンズ24を介して平行光となる。さらに、この平
行光となった物体光は、レンズ26、スリット28、さ
らにレンズ30、ミラー32を介して、パワーの大きい
球面レンズ34に導かれ、このレンズ34によって、ホ
ログラム面14上に集光される。
FIG. 8 is a schematic diagram showing a specific configuration example of the system. In FIG. 8, a laser beam from a helium / neon laser 20 is split by a beam splitter 22 into object light and reference light. Of these, the object light becomes parallel light via the lens 24. Further, the parallel object light is guided to a spherical lens 34 having a large power through a lens 26, a slit 28, a lens 30, and a mirror 32, and is condensed on the hologram surface 14 by the lens 34. Is done.

【0033】一方、ホログラム面14は、X−Yステー
ジ36に固定され、縦、横方向に移動可能である。そし
て、X−Yステージ36を移動して、ホログラム面14
の全面にドット状の要素ホログラムを形成する。全体の
システムは、パーソナル・コンピュータによりコントロ
ールする。なお、ホログラム面14に使用する感材とし
ては、例えば、銀塩感材を用いることができる。
On the other hand, the hologram surface 14 is fixed to the XY stage 36, and is movable in the vertical and horizontal directions. Then, the XY stage 36 is moved, and the hologram surface 14 is moved.
Is formed on the entire surface of the substrate. The whole system is controlled by a personal computer. In addition, as a photosensitive material used for the hologram surface 14, for example, a silver salt photosensitive material can be used.

【0034】次に、本発明によるHSには、以下のよう
な特長がある。
Next, the HS according to the present invention has the following features.

【0035】(a)水平、垂直方向の視差をつけること
が可能で、正確に立体像を表示できる。
(A) Parallax in the horizontal and vertical directions can be provided, and a stereoscopic image can be displayed accurately.

【0036】(b)リップマンタイプのホログラムを用
いれば、基本的にリアル・カラー化が可能である。
(B) By using a Lippmann type hologram, it is basically possible to realize real color.

【0037】(c)シリンドリカルレンズ等の特殊な光
学部品を用いずに、小型の装置で合成できる。
(C) Synthesis can be performed with a small device without using special optical components such as a cylindrical lens.

【0038】(d)大型のホログラムを作成する時も、
まったく同じ光学系を用い、露光点数を多くするのみで
よい。
(D) When creating a large hologram,
It is only necessary to use exactly the same optical system and increase the number of exposure points.

【0039】(e)光線を集光して用いるので、光源の
パワーを有効に使用でき、高度な光学系の安定性は要求
されない。
(E) Since the light beam is condensed and used, the power of the light source can be used effectively and a high degree of stability of the optical system is not required.

【0040】(f)1ステップで合成できるので、自動
的なシステムに用いることができる。
(F) Since synthesis can be performed in one step, it can be used for an automatic system.

【0041】次に、図9および図10を用いて、本発明
に係るホログラフィック立体ハードコピーのホログラム
1の作成装置(プリンタ)の構成例について説明する。
Next, an example of the configuration of a holographic three-dimensional hard copy hologram 1 creating apparatus (printer) according to the present invention will be described with reference to FIGS.

【0042】本発明のHSを用いると、架空の3次元物
体のハードコピーを出力する、実用的なホログラフィッ
ク・プリンタを実現することができる。図9は、そのシ
ステムを示す概要図である。このプリンタは、ビデオ・
プリンタの3次元版のようなイメージで用いるものであ
る。オペレータは、モニター上で3次元物体を色々な角
度から観察し、出力させる方向を設定すると、その3次
元物体の立体的なハードコピーを得ることができる。
By using the HS of the present invention, it is possible to realize a practical holographic printer that outputs a hard copy of an imaginary three-dimensional object. FIG. 9 is a schematic diagram showing the system. This printer supports video
This is used for an image such as a three-dimensional version of a printer. When the operator observes the three-dimensional object from various angles on the monitor and sets the output direction, a three-dimensional hard copy of the three-dimensional object can be obtained.

【0043】すなわち、まず、図10のステップAにお
いて、ホログラム乾板14をフィルム移動コントローラ
46により移動して、ホログラム乾板14を所望の位置
に設定する。
That is, first, in step A of FIG. 10, the hologram dry plate 14 is moved by the film movement controller 46 to set the hologram dry plate 14 at a desired position.

【0044】次に、ステップBにおいて、光学系48の
シャッタを開き、露光する。レーザ装置20より取り出
されたレーザ光は、ビームスプリッタ22により物体光
と参照光に分けられ、物体光は、ホログラム面14に集
光され、参照光と共に一つの要素ホログラムを形成す
る。
Next, in step B, the shutter of the optical system 48 is opened and exposure is performed. The laser light extracted from the laser device 20 is divided into object light and reference light by the beam splitter 22, and the object light is condensed on the hologram surface 14 to form one element hologram together with the reference light.

【0045】次に、ステップCにおいて、ホログラム乾
板14は、フィルム移動コントローラ46により順次移
動され、ステップDを介してホログラム面14の全面を
塗りつぶすように露光される。
Next, in step C, the hologram dry plate 14 is sequentially moved by the film movement controller 46, and is exposed through step D to fill the entire hologram surface 14.

【0046】その後、ステップEにおいて、ホログラム
14の現像処理が現像機50により行なわれ、ホログラ
ム1が自動的に作成される。
Thereafter, in step E, the developing process of the hologram 14 is performed by the developing device 50, and the hologram 1 is automatically created.

【0047】なお、グラッフィク・プロセッサ42、フ
ィルム移動コントローラ46、および現像機50は、C
PUにより制御される。
The graphic processor 42, the film movement controller 46, and the developing machine 50
Controlled by the PU.

【0048】このようなホログラフィック・3次元プリ
ンタシステムを用いることにより、画質のよい立体的な
ハードコピーのホログラム1を完全に自動的に作成する
ことが可能であり、ホログラム1を3次元物体のハード
コピーとして、広く使用することができる。
By using such a holographic / three-dimensional printer system, a three-dimensional hard copy hologram 1 with good image quality can be created completely automatically. Can be widely used as hard copy.

【0049】次に、図11を用いて、本発明に係るホロ
グラフィック立体ハードコピーの振幅変調要素2の作成
例について説明する。
Next, an example of forming the amplitude modulation element 2 of the holographic three-dimensional hard copy according to the present invention will be described with reference to FIG.

【0050】本発明の振幅変調要素2は、通常のコンピ
ュータシステムにより得ることができる。
The amplitude modulation element 2 of the present invention can be obtained by a general computer system.

【0051】すなわち、まず、図11のステップAにお
いて、三次元データを図示しないホストコンピュータに
入力する。
That is, first, in step A of FIG. 11, three-dimensional data is input to a host computer (not shown).

【0052】次に、ステップBにおいて、図示しない振
幅変調要素を移動して、振幅変調要素をホログラム1の
要素ホログラムに対応した位置に設定する。
Next, in step B, an amplitude modulation element (not shown) is moved to set the amplitude modulation element at a position corresponding to the element hologram of the hologram 1.

【0053】次に、ステップCにおいて、オリジナルの
三次元データから、振幅変調要素基板上の要素ホログラ
ム位置に対応した位置に形成する所定のマスクパターン
を作成し、図示しないフレームメモリに蓄積する。
Next, in step C, a predetermined mask pattern to be formed at a position corresponding to the element hologram position on the amplitude modulation element substrate is created from the original three-dimensional data, and stored in a frame memory (not shown).

【0054】次に、ステップDにおいて、振幅変調要素
基板の要素ホログラム位置に対応した位置が1ドットず
つ順次移動され、ステップEを介して複数のマスクパタ
ーンが振幅変調要素基板の全面に形成される。
Next, in step D, the position corresponding to the element hologram position of the amplitude modulation element substrate is sequentially moved one dot at a time, and a plurality of mask patterns are formed on the entire surface of the amplitude modulation element substrate through step E. .

【0055】その後、ステップFにおいて、マスクパタ
ーンの出力処理が図示しないプリンタ(あるいはフィル
ムプリンタ)により行なわれ、振幅変調要素2が自動的
に作成される。
Thereafter, in step F, a mask pattern output process is performed by a printer (or a film printer) (not shown), and the amplitude modulation element 2 is automatically created.

【0056】上述したように、本実施例では、光学系を
用いてホログラム乾板14の所定の座標位置に集光し、
ドット状の要素ホログラムを形成し、ホログラム乾板1
4上の座標位置を順次移動して要素ホログラムを形成す
るステップを繰り返してドット状の複数の要素ホログラ
ムをホログラム乾板14に形成し、またコンピュータ・
グラフィックスの手法を用いて振幅変調要素基板上の要
素ホログラム位置に対応した位置に所定のマスクパター
ンを形成し、要素ホログラム位置に対応した位置を1ド
ットずつ順次移動してマスクパターンを形成するステッ
プを繰り返して複数のマスクパターンを振幅変調要素基
板に形成して振幅変調要素2を作成し、基材表面にドッ
ト状の複数の要素ホログラムを形成してなる上記ホログ
ラム1の照明光の入射側に、光に対して振幅変調を加え
る液晶パネル等の上記振幅変調要素2を各要素ホログラ
ム毎に配設して、ホログラフィック立体ハードコピーを
作成するようにしたものである。
As described above, in this embodiment, the light is condensed on the hologram dry plate 14 at a predetermined coordinate position using the optical system.
A dot-shaped element hologram is formed and a hologram dry plate 1
4 is repeated to form a plurality of dot-like element holograms on the hologram dry plate 14 by repeating the step of sequentially moving the coordinate positions on the hologram dry plate 14.
Forming a predetermined mask pattern at a position corresponding to the element hologram position on the amplitude modulation element substrate using a graphics technique, and sequentially moving the position corresponding to the element hologram position dot by dot to form a mask pattern Is repeated to form a plurality of mask patterns on the amplitude modulation element substrate to form an amplitude modulation element 2 and form a plurality of dot-like element holograms on the surface of the base material on the illumination light incident side of the hologram 1. The holographic three-dimensional hard copy is created by disposing the amplitude modulation element 2 such as a liquid crystal panel for applying amplitude modulation to light for each element hologram.

【0057】従って、次のような種々の効果が得られる
ものである。
Therefore, the following various effects can be obtained.

【0058】(a)本実施例のホログラフィック立体ハ
ードコピーは、マスクパターンを各要素ホログラム毎に
並べることによって作成した振幅変調要素2を、ホログ
ラム1の照明光の入射側に配設しているので、各要素ホ
ログラムによって再生された光は、振幅変調要素2でそ
の振幅、すなわち強度が変調され、立体像を表示するこ
とができる。
(A) In the holographic three-dimensional hard copy of the present embodiment, an amplitude modulation element 2 created by arranging a mask pattern for each element hologram is arranged on the hologram 1 on the incident side of the illumination light. Therefore, the amplitude, that is, the intensity of the light reproduced by each element hologram is modulated by the amplitude modulating element 2, so that a stereoscopic image can be displayed.

【0059】換言すれば、ホログラム1の各要素ホログ
ラムを窓として、要素ホログラムと振幅変調要素2によ
って、窓を通過する全ての光の方向と強度を正しく記
録、再生することができる。
In other words, with each element hologram of the hologram 1 as a window, the direction and intensity of all light passing through the window can be correctly recorded and reproduced by the element hologram and the amplitude modulation element 2.

【0060】これにより、全く歪の無い立体像を作成す
ることが可能となる。
As a result, a three-dimensional image without any distortion can be created.

【0061】(b)本実施例のホログラフィック立体ハ
ードコピーは、平面型で、1ステップで合成でき、振幅
変調要素2を取り替えるだけで、簡単に上下左右方向に
視差の異なった立体像を正確に表示することができる。
(B) The holographic three-dimensional hard copy of the present embodiment is of a plane type, can be synthesized in one step, and can easily obtain three-dimensional images with different parallaxes in the vertical and horizontal directions simply by replacing the amplitude modulation element 2. Can be displayed.

【0062】(c)ホログラム1と振幅変調要素2とを
それぞれ別個に作成しているので、新たな立体像を表示
する場合には、あらかじめ作成した一つのホログラム1
を共通に使用し、振幅変調要素2のみを作成して取り替
えるだけでよいため、ホログラフィック立体ハードコピ
ーを、極めて短時間で、かつ低コストで、しかも装置構
成を簡単化しつつ容易に作成することができる。
(C) Since the hologram 1 and the amplitude modulation element 2 are separately created, when displaying a new stereoscopic image, one hologram 1 created in advance is used.
Holographic three-dimensional hard copy can be created in a very short time, at a low cost, and easily while simplifying the device configuration, since only the amplitude modulation element 2 needs to be created and replaced by using the same in common. Can be.

【0063】以上により、3次元データのハードコピー
機としての、3ーDプリンタを実現するには、本発明の
手法が最適である。
As described above, the method of the present invention is optimal for realizing a 3-D printer as a hard copy machine for three-dimensional data.

【0064】(d)本実施例によるホログラフィック立
体ハードコピーには、3次元画像情報を有する微小なド
ット状の要素ホログラムが複数形成されているので、上
下方向にも視差を有する立体的なハードコピーを得るこ
とができる。また、ドット状の要素ホログラムにより像
を再生できるので、ホログラムの大きさの制限がなく、
ホログラム1全面においてムラがない。
(D) In the holographic three-dimensional hard copy according to the present embodiment, since a plurality of minute dot-shaped element holograms having three-dimensional image information are formed, a three-dimensional hard disk having parallax also in the vertical direction. You can get a copy. In addition, since the image can be reproduced by the dot-shaped element hologram, there is no limitation on the size of the hologram,
There is no unevenness on the entire surface of the hologram 1.

【0065】(e)本実施例の作成方法によると、1つ
の光学系で立体的なハードコピーを作成することがで
き、ハードコピーの自動システムを実現できる。また、
レーザ光を有効に利用でき、露光時間が短いので外部振
動に影響されることがない。
(E) According to the creation method of this embodiment, a three-dimensional hard copy can be created with one optical system, and an automatic hard copy system can be realized. Also,
Since the laser beam can be used effectively and the exposure time is short, it is not affected by external vibration.

【0066】(f)本実施例のホログラム作成装置(プ
リンタ)によれば、ホログラフィック立体ハードコピー
を自動的に作成することができる。
(F) According to the hologram creating apparatus (printer) of this embodiment, a holographic three-dimensional hard copy can be created automatically.

【0067】(g)画質のよいホログラフィック立体ハ
ードコピーを自動的に作成することができる。
(G) A holographic three-dimensional hard copy with good image quality can be automatically created.

【0068】尚、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、次のよう
に種々に変形して実施できるものである。
The present invention is not limited to the above embodiment, but can be implemented in various modifications as follows without departing from the spirit of the present invention.

【0069】(a)上記実施例では、振幅変調要素とし
て、液晶パネルを用いる場合について説明したが、これ
に限らず、振幅変調フィルター等のその他の振幅変調要
素を用いるようにしてもよい。
(A) In the above embodiment, the case where the liquid crystal panel is used as the amplitude modulation element has been described. However, the invention is not limited to this, and another amplitude modulation element such as an amplitude modulation filter may be used.

【0070】(b)上記実施例では、ホログラム乾板と
して、リップマンホログラム乾板を用いる場合について
説明したが、これに限らず、その他のホログラム乾板を
用いるようにしてもよい。
(B) In the above embodiment, the case where a Lippmann hologram dry plate is used as the hologram dry plate has been described. However, the present invention is not limited to this, and another hologram dry plate may be used.

【0071】(c)上記実施例では、感材として銀塩感
材を使用したが、リップマンホログラムを高画質で記録
するために、高分子感光材料を使用することも可能であ
る。
(C) In the above embodiment, a silver salt photographic material was used as the photographic material. However, in order to record Lippman holograms with high image quality, it is also possible to use a polymer photosensitive material.

【0072】[0072]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、上
下左右方向に視差の異なった立体像を表示できる3次元
物体のハードコピーとして用いることが可能であると共
に、歪みがなく画質の良いホログラフィック立体ハード
コピーを、極めて短時間でかつ低コストでしかも装置構
成を簡単化しつつ容易に作成することが可能なホログラ
フィック立体ハードコピーとその作成方法および装置が
提供できる。
As described above, according to the present invention, the present invention can be used as a hard copy of a three-dimensional object capable of displaying a stereoscopic image with different parallaxes in the vertical and horizontal directions, and has good image quality without distortion. It is possible to provide a holographic three-dimensional hard copy capable of easily creating a holographic three-dimensional hard copy in a very short time and at low cost while simplifying the apparatus configuration, and a method and an apparatus for producing the same.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のホログラフィック立体ハードコピーの
一実施例を示す側断面図。
FIG. 1 is a side sectional view showing one embodiment of a holographic three-dimensional hard copy of the present invention.

【図2】従来のマルチプレックス・ホログラムの原理を
説明するための図。
FIG. 2 is a diagram for explaining the principle of a conventional multiplex hologram.

【図3】本発明のマルチドット・ホログラムの原理を説
明するための図。
FIG. 3 is a diagram for explaining the principle of the multi-dot hologram of the present invention.

【図4】本発明による1ステップ・リップマンHSの光
学系を示す概要図。
FIG. 4 is a schematic diagram showing an optical system of the one-step Lippmann HS according to the present invention.

【図5】本発明に使用される原画パターンの作成方法を
説明するための図。
FIG. 5 is a diagram for explaining a method of creating an original image pattern used in the present invention.

【図6】本発明のホログラムの再生方法を説明するため
の図。
FIG. 6 is a diagram for explaining a hologram reproducing method according to the present invention.

【図7】本発明のホログラムの再生方法を説明するため
の図。
FIG. 7 is a diagram for explaining a hologram reproducing method according to the present invention.

【図8】本発明のリップマンHS合成のための詳細な光
学系を示す概要図。
FIG. 8 is a schematic diagram showing a detailed optical system for Lippmann HS synthesis according to the present invention.

【図9】本発明のホログラフィックプリンタシステムの
構成例を示す概要図。
FIG. 9 is a schematic diagram showing a configuration example of a holographic printer system of the present invention.

【図10】図9のホログラフィックプリンタシステムに
おけるホログラムの作成方法の一例を示すフロー図。
FIG. 10 is a flowchart showing an example of a hologram creating method in the holographic printer system of FIG. 9;

【図11】本発明の振幅変調要素の作成方法の一例を示
すフロー図。
FIG. 11 is a flowchart showing an example of a method for producing an amplitude modulation element according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…ホログラム、2…振幅変調要素、12,24,2
6,30,34…レンズ、14…ホログラム面、16…
集光部、20…レーザ、22…ビームスプリッタ、28
…スリット、32…ミラー、36…X−Yステージ、4
0…ホストコンピュータ、42…グラフィック・プロセ
ッサ、44…フレームメモリ、46…フィルム移動コン
トローラ、48…光学系、50…現像機。
1: hologram, 2: amplitude modulation element, 12, 24, 2
6, 30, 34 ... lens, 14 ... hologram surface, 16 ...
Focusing unit, 20 laser, 22 beam splitter, 28
... Slit, 32 ... Mirror, 36 ... XY stage, 4
0: host computer, 42: graphic processor, 44: frame memory, 46: film movement controller, 48: optical system, 50: developing machine.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 進 東京都台東区台東一丁目5番1号 凸版 印刷株式会社内 (72)発明者 本田 捷夫 神奈川県横浜市緑区北八朔町1913−12 (72)発明者 山口 雅浩 東京都世田谷区鎌田4−1−31−502 (72)発明者 大山 永昭 神奈川県川崎市川崎区観音2−3−9 (56)参考文献 1989年第20回画像工学コンファレンス 論文集、Vol.20(89年,12月)リッ プマン・ホログラフィック・ステレオグ ラムを用いたホログラフィック3−Dプ リンタ 山口雅浩 本田捷夫 大山永昭 著P.323〜P.326 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G03H 1/26 G03H 1/22 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Susumu Takahashi 1-5-1, Taito, Taito-ku, Tokyo Toppan Printing Co., Ltd. (72) Inventor Katsuo Honda 1913-12 Kita Hasakucho, Midori-ku, Yokohama, Kanagawa 72) Inventor Masahiro Yamaguchi 4-1 31-502 Kamata, Setagaya-ku, Tokyo (72) Inventor Nagaaki Oyama 2-3-9 Kanon, Kawasaki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa (56) References 1989 20th Image Engineering Conference Transactions, Vol. 20 (December, 1989) Holographic 3-D printer using Lipman holographic stereogram Masahiro Yamaguchi Atsuo Honda Nagaaki Akira 323-P. 326 (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) G03H 1/26 G03H 1/22

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 基材表面にドット状の複数の要素ホログ
ラムを形成してなるホログラムと、 前記ホログラムの照明光の入射側に前記各要素ホログラ
ム毎に配設され、光に対して振幅変調を加える液晶パネ
ル等の振幅変調要素と、 を備えて成ることを特徴とするホログラフィック立体ハ
ードコピー。
1. A hologram in which a plurality of dot-shaped element holograms are formed on a surface of a base material, and each of the element holograms is arranged on an incident side of illumination light of the hologram, and performs amplitude modulation on light. A holographic three-dimensional hard copy comprising: an amplitude modulation element such as a liquid crystal panel to be added.
【請求項2】 基材表面にドット状の複数の要素ホログ
ラムを形成してなるホログラムと、前記ホログラムの照
明光の入射側に前記各要素ホログラム毎に配設され、光
に対して振幅変調を加える液晶パネル等の振幅変調要素
とから成るホログラフィック立体ハードコピーの作成方
法において、 光学系を用いてホログラム乾板の所定の座標位置に集光
し、ドット状の要素ホログラムを形成するステップと、 前記ホログラム乾板上の座標位置を順次移動して前記要
素ホログラムを形成するステップを繰り返してドット状
の複数の要素ホログラムを前記ホログラム乾板に形成す
るステップと、 コンピュータ・グラフィックスの手法を用いて振幅変調
要素基板上の前記要素ホログラム位置に対応した位置に
所定のマスクパターンを形成するステップと、 前記要素ホログラム位置に対応した位置を1ドットずつ
順次移動して前記マスクパターンを形成するステップを
繰り返して複数のマスクパターンを前記振幅変調要素基
板に形成して振幅変調要素を作成するステップとから成
ることを特徴とするホログラフィック立体ハードコピー
の作成方法。
2. A hologram in which a plurality of dot-shaped element holograms are formed on the surface of a base material, and each of the element holograms is arranged on an incident side of illumination light of the hologram for amplitude modulation of light. A method for creating a holographic three-dimensional hard copy comprising an amplitude modulation element such as a liquid crystal panel to be added, comprising: condensing light at a predetermined coordinate position on a hologram dry plate using an optical system to form a dot-shaped element hologram; Forming a plurality of dot-shaped element holograms on the hologram dry plate by repeating a step of sequentially moving coordinate positions on the hologram dry plate to form the element hologram; and an amplitude modulation element using a computer graphics technique. Forming a predetermined mask pattern at a position on the substrate corresponding to the element hologram position; Forming a plurality of mask patterns on the amplitude modulation element substrate by repeating a step of sequentially moving a position corresponding to the element hologram position by one dot to form the mask pattern to form an amplitude modulation element; A method for producing a holographic three-dimensional hard copy, characterized in that:
【請求項3】 基材表面にドット状の複数の要素ホログ
ラムを形成してなるホログラムと、前記ホログラムの照
明光の入射側に前記各要素ホログラム毎に配設され、光
に対して振幅変調を加える液晶パネル等の振幅変調要素
とから成るホログラフィック立体ハードコピーの作成装
置において、 ホログラム乾板を所望の位置に移動させる移動手段と、 ドット状の要素ホログラムを前記ホログラム乾板に形成
する光学系と、 前記要素ホログラムが複数形成された前記ホログラム乾
板を現像する現像手段と、 前記移動手段、および前記現像手段を制御して前記ホロ
グラムを作成する制御手段と、 3次元画像データから前記ホログラム乾板の各点に対応
するマスクパターンをコンピュータ・グラフィックスの
手法により振幅変調要素基板に形成して前記振幅変調要
素を作成する振幅変調要素作成手段と、 を備えて成ることを特徴とするホログラフィック立体ハ
ードコピーの作成装置。
3. A hologram in which a plurality of dot-shaped element holograms are formed on the surface of a base material, and each of the element holograms is arranged on an incident side of illumination light of the hologram for amplitude modulation of light. A holographic three-dimensional hard copy creation device comprising an amplitude modulation element such as a liquid crystal panel to be added; a moving means for moving a hologram dry plate to a desired position; an optical system for forming a dot-shaped element hologram on the hologram dry plate; Developing means for developing the hologram dry plate on which the plurality of element holograms are formed; control means for controlling the moving means and the developing means to create the hologram; and each point of the hologram dry plate from three-dimensional image data Pattern on the amplitude modulation element substrate by computer graphics Serial holographic stereoscopic hard copy generation device for the amplitude modulation component generating means for generating an amplitude modulation element, characterized in that it comprises a.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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1989年第20回画像工学コンファレンス論文集、Vol.20(89年,12月)リップマン・ホログラフィック・ステレオグラムを用いたホログラフィック3−Dプリンタ 山口雅浩 本田捷夫 大山永昭著P.323〜P.326

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