JPH0380311B2 - - Google Patents

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JPH0380311B2
JPH0380311B2 JP20449385A JP20449385A JPH0380311B2 JP H0380311 B2 JPH0380311 B2 JP H0380311B2 JP 20449385 A JP20449385 A JP 20449385A JP 20449385 A JP20449385 A JP 20449385A JP H0380311 B2 JPH0380311 B2 JP H0380311B2
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JP
Japan
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hologram
light
expressed
points
dimensional image
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JP20449385A
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Japanese (ja)
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JPS6265072A (en
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Shigeru Kawai
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Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0380311B2 publication Critical patent/JPH0380311B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03HHOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/22Processes or apparatus for obtaining an optical image from holograms
    • G03H1/2294Addressing the hologram to an active spatial light modulator
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03HHOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/22Processes or apparatus for obtaining an optical image from holograms
    • G03H1/2286Particular reconstruction light ; Beam properties
    • G03H2001/2292Using scanning means

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、計算機合成ホログラフイによつて立
体像を得る3次元像表示方法に関するものであ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a three-dimensional image display method for obtaining a three-dimensional image by computer-generated holography.

〔従来技術とその問題点〕[Prior art and its problems]

ホログラフイは、物体からの回折波と別に用意
された参照波の干渉により作られたパターンを記
録したホログラムに、参照波と同一の波面を有す
る再生波を照射することによつて、記録した上記
物体の3次元像を再生する方法をいう。一般に物
体とホログラムはフーリエ交換の関係にあるの
で、物体を標本化し数値的にフーリエ変換するこ
とによつて、ホログラムの複素振幅透過率を計算
することができる。このようにして得られるホロ
グラムを計算機ホログラムと呼ぶ。計算機ホログ
ラムについては、例えば雑誌アプライド・オプテ
イツクス(Applied Optics)、5巻、1966年、
967〜969頁に記載された論文「計算機によつて作
られた2値フラウンホーフアホログラム
(Binary Fraunho fer Holograms Generated
by Computer)」に詳述されている。
Holography is a hologram that records a pattern created by interference between diffracted waves from an object and a separately prepared reference wave, and is then irradiated with a reproduced wave that has the same wavefront as the reference wave. A method of reproducing a three-dimensional image. Generally, an object and a hologram have a Fourier exchange relationship, so by sampling the object and numerically Fourier transforming it, the complex amplitude transmittance of the hologram can be calculated. A hologram obtained in this way is called a computer generated hologram. Regarding computer generated holograms, see, for example, the magazine Applied Optics, Volume 5, 1966;
The paper written on pages 967-969 entitled “Binary Fraunhofer Holograms Generated by Computers”
by Computer).

上記の計算機ホログラムでは、物体を標本化
し、標本化定理によつてホログラム面を標本点
(セル)に分解する。標本化定理は、関数g(x)
が空間周波数f以上の成分を持たない時に1/2f
の間隔で関数g(x)を標本化すれば当該関数の
形を一意的に定めることができるという定理であ
る。従つて、ホログラムの例えばx方向の大きさ
をΔxとしたとき、x方向の標本点数Nを N=Δx/2f ……(1) とすると、情報を失うことなく像を再生すること
ができる。このことは空間周波数面においても全
く同様に成立する。従つて物体における標本点と
ホログラムにおける標本点を同一とし、上記(1)式
で表わされる数Nとすればよい。
In the computer generated hologram described above, an object is sampled, and the hologram surface is decomposed into sample points (cells) using the sampling theorem. The sampling theorem is the function g(x)
1/2f when does not have a component higher than spatial frequency f
This theorem states that if a function g(x) is sampled at an interval of , the shape of the function can be uniquely determined. Therefore, for example, when the size of the hologram in the x direction is Δx, and the number of sample points N in the x direction is set as N=Δx/2f (1), the image can be reproduced without losing information. This holds true in exactly the same way in the spatial frequency plane. Therefore, the sample points on the object and the sample points on the hologram may be the same, and the number N expressed by the above equation (1) may be used.

第5図は従来のホログラムの標本点の構造を示
す。この図によれば、1つの標本点の複素振幅を
セル50における開口51で表わし、その位置p
で位相を、その面積c・h(cは定数)で振幅を
表現しており、これにより2値のホログラムが作
られる。しかしこの方法によれば、多くの分解点
数が必要となり実用性に乏しい。これを解決する
ためセルを3個の開口で表現し、これらの開口を
組合わせで任意の複素振幅を表現する方法が考案
された。この方法は、雑誌アプライド・オプテイ
ツクス(Applied Optics)、9巻、1970年、1949
頁に記載の論文「Leeの計算機・ホログラムの簡
略化(A Simplification of Lee′s Method of
Generating Hologram by Computer)」に詳述
されている。この方法では、ホログラム面の複素
振幅分布を、 AH(ξ,η)=aH(ξ,η) exp{iφH(ξ,η)} ……(2) とすれば、この式は、 AH(ξ,η)=a0(ξ,η)+a1(ξ,η) exp(i2π/3)+a2(ξ,η)exp(i4π/3) と表現できる。すなわち、この方法では位相0、
2π/3、4π/3の各成分をベクトル的に足し合
わして任意の複素振幅を表現する。例えば、位相
π/2の場合には第6図に示す如くなる。また2
値ホログラムであるので、上式のa0,a1,a2はそ
れぞれ開口の大きさで表現される。例えば上記位
相π/2の標本点の形状は第7図に示すような2
つの開口で表わされる。この方法によれば、位相
の表示が簡単になり、且つ振幅を開口の面積で表
現するために第7図に示す如くξ方向の分解点数
は大幅に減少するが、η方向の分解点数の緩和に
はならず、本質的な解決策にならない。
FIG. 5 shows the structure of a conventional hologram sample point. According to this figure, the complex amplitude of one sample point is represented by an aperture 51 in a cell 50, and its position p
The phase is expressed by , and the amplitude is expressed by its area c·h (c is a constant), thereby creating a binary hologram. However, this method requires a large number of decomposition points and is impractical. In order to solve this problem, a method was devised in which a cell is represented by three apertures and any complex amplitude is represented by combining these apertures. This method was published in Applied Optics magazine, Volume 9, 1970, 1949.
The paper “A Simplification of Lee’s Computer/Hologram (A Simplification of Lee’s Method of
Generating Hologram by Computer). In this method, if the complex amplitude distribution on the hologram surface is A H (ξ, η)=a H (ξ, η) exp{iφ H (ξ, η)} ...(2), then this equation becomes It can be expressed as A H (ξ, η) = a 0 (ξ, η) + a 1 (ξ, η) exp(i2π/3) + a 2 (ξ, η)exp(i4π/3). That is, in this method, the phase is 0,
An arbitrary complex amplitude is expressed by adding each component of 2π/3 and 4π/3 vectorwise. For example, in the case of phase π/2, the result is as shown in FIG. Also 2
Since it is a value hologram, a 0 , a 1 , and a 2 in the above equation are each expressed by the size of the aperture. For example, the shape of the sample point with phase π/2 is as shown in Figure 7.
It is represented by two apertures. According to this method, since the phase can be easily displayed and the amplitude is expressed by the area of the aperture, the number of resolution points in the ξ direction is greatly reduced as shown in FIG. 7, but the number of resolution points in the η direction is relaxed. It is not an essential solution.

一方、CRT等の中間調(ハーフトーン)を表
現できるプロツタを用いて多値のホログラムを作
成する研究も行われている。この方法は、例えば
雑誌アプライド・オプテイツクス(Applied
Optics)、8巻、1969年、2461〜2471頁に記載さ
れた論文「ハーフトーンプロツタとそのデイジタ
ル光情報処理への応用(Halftone Plotter and
Its Application for Digital Optical
Information Processing)」に詳述されている。
この方法では、第8図に示すようにCRT上に表
示される円型開口の濃度で振幅を表現し、その中
心位置で位相を表わす。この方法においても、η
方向の分解点数が大幅に減少するが、ξ方向の分
解点数は緩和されていない。
On the other hand, research is also being conducted on creating multivalued holograms using plotters such as CRTs that can express halftones. This method is used, for example, in the magazine Applied Optics (Applied Optics).
Optics, Vol. 8, 1969, pp. 2461-2471.
Its Application for Digital Optical
Information Processing)”.
In this method, as shown in FIG. 8, the amplitude is expressed by the density of a circular aperture displayed on the CRT, and the phase is expressed by the center position. Also in this method, η
Although the number of decomposition points in the direction is significantly reduced, the number of decomposition points in the ξ direction is not relaxed.

ところで、ホログラムの分解点数と再生像の大
きさには次の関係がある。ホログラム面の標本点
の大きさをδx×δxとすれば、そのホログラムか
ら再生される像の大きさΔxは、 Δx=λf/δx ……(3) と表わされる。(3)式において、λは波長、fは再
生に使用するフーリエ変換レンズの焦点距離であ
る。(3)式によれば再生像を大きくするためには、
標本点の大きさを小さくしなければならず、標本
点1個当りの分解点数が少ないほど、再生像は大
きくなるという特性を有する。
Incidentally, there is the following relationship between the number of decomposition points of a hologram and the size of a reconstructed image. If the size of the sample point on the hologram surface is δx×δx, the size Δx of the image reproduced from the hologram is expressed as Δx=λf/δx (3). In equation (3), λ is the wavelength and f is the focal length of the Fourier transform lens used for reproduction. According to equation (3), in order to enlarge the reconstructed image,
The size of the sample points must be made smaller, and the smaller the number of decomposition points per sample point, the larger the reconstructed image becomes.

従つて前記の従来の方法を分解点数の小さい材
料を使つたホログラムに適用する場合には、標本
点1個当りの分解点数が多くなるため再生像が小
さくなり、3次元像表示には適さないという問題
を有していた。
Therefore, when the conventional method described above is applied to a hologram using a material with a small number of resolved points, the number of resolved points per sample point increases, resulting in a small reconstructed image, making it unsuitable for three-dimensional image display. There was a problem.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は、分解点数の小さい材料を用い
たホログラムに適用した場合であつても大きな再
生像を得ることのできる3次元像表示方法を提供
することにある。
An object of the present invention is to provide a three-dimensional image display method that can obtain a large reconstructed image even when applied to a hologram using a material with a small number of resolution points.

〔発明の構成〕[Structure of the invention]

本発明は透過あるいは反射する波面の位相と振
幅を複数の開口を含む複数のセルで表現するホロ
グラムを用いて3次元像を表示する方法におい
て、前記セル内部の開口を前記被面の位相が0、
2π/3、4π/3となる位置に3個配置し、かつ
前記開口の振幅透過率が3段階以上に変化し得る
ホログラムを用いることを特徴としている。
The present invention provides a method for displaying a three-dimensional image using a hologram in which the phase and amplitude of a transmitted or reflected wavefront are expressed by a plurality of cells including a plurality of apertures, in which the aperture inside the cell is ,
The present invention is characterized in that three holograms are arranged at positions of 2π/3 and 4π/3, and the amplitude transmittance of the aperture can be changed in three or more steps.

〔実施例〕〔Example〕

以下に、図面を用いて本発明の一実施例を説明
する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は、本発明の第1実施例に係る3次元像
表示方法を実現する3次元像表示装置の構成を示
す。この図において、例えば3つの半導体レーザ
を配置して成るレーザアレイ等の単色光源1から
出射された3本の各光ビームLは、複数のレンズ
によつて構成されるビーム整形光学系2を透過
し、音響光学素子等から成る光偏向装置3及び回
転多面鏡等から成る光走査装置4によつて液晶ラ
イトバルブ等の光空間変調素子5に照射され、こ
れを走査する。この場合、3本の光ビームLはそ
れぞれ光空間変調素子5の1つの標本点の各位相
の分解点を走査する。一方、コンピユータ等の画
像処理装置6によつて生成された3次元画像のホ
ログラムを、GP−IB等のインタフエイスを有す
る高速フーリエ変換プロセツサ7を用いて生成す
る。この演算結果を、GP−IB等のインタフエイ
スを有するマイコン等の制御装置8によつて光空
間変調素子5の濃度階調数に応じて量子化する。
制御装置8は、GP−IB等のインタフエイスを備
えた3個の出力を有する電源9を制御し、上記単
色光源1の各半導体レーザに対し上記量子化のレ
ベルに対応する注入電流を流すようにする。これ
によつて単色光源1から出射される各光ビームの
強度が変化し、光空間変調素子5において照射光
の強度によつて透過率が変化する。
FIG. 1 shows the configuration of a three-dimensional image display device that implements a three-dimensional image display method according to a first embodiment of the present invention. In this figure, three light beams L emitted from a monochromatic light source 1, such as a laser array made up of three semiconductor lasers, are transmitted through a beam shaping optical system 2 made up of a plurality of lenses. The light beam is then irradiated onto a light spatial modulation element 5 such as a liquid crystal light valve by an optical deflection device 3 made of an acousto-optic element and the like and an optical scanning device 4 made of a rotating polygon mirror etc., and is scanned. In this case, each of the three light beams L scans each phase resolution point of one sample point of the optical spatial modulation element 5. On the other hand, a hologram of a three-dimensional image generated by an image processing device 6 such as a computer is generated using a fast Fourier transform processor 7 having an interface such as GP-IB. This calculation result is quantized according to the number of density gradations of the light spatial modulation element 5 by a control device 8 such as a microcomputer having an interface such as GP-IB.
The control device 8 controls a power supply 9 having three outputs and is equipped with an interface such as a GP-IB, and causes an injection current corresponding to the quantization level to flow through each semiconductor laser of the monochromatic light source 1. Make it. As a result, the intensity of each light beam emitted from the monochromatic light source 1 changes, and the transmittance of the light spatial modulation element 5 changes depending on the intensity of the irradiated light.

前記光偏向装置3では、GP−IB等のインタフ
エイスを有するフアンクシヨンジエネレータ等の
波形形成装置10によつて走査位置に対応する周
波数を発生させ、この周波数が音響光学素子駆動
装置等の光偏向素子駆動装置11を介して光偏向
素子上に与えられるように構成されている。また
前記光走査装置4は常に一定速度で光空間変調素
子5を走査するように制御される。上記のような
構成によつて光空間変調素子5にホログラムが描
画される。
In the optical deflection device 3, a waveform forming device 10 such as a function generator having an interface such as GP-IB generates a frequency corresponding to the scanning position, and this frequency is used to generate a frequency corresponding to the scanning position. It is configured to be applied onto the optical deflection element via the optical deflection element driving device 11. Further, the optical scanning device 4 is controlled to always scan the optical spatial modulation element 5 at a constant speed. A hologram is drawn on the optical spatial modulation element 5 with the above configuration.

以上の如くしてホログラムが描画された後に、
単色光源1の発光を停止せしめ、単色光源1と同
一の波長を有する別の単色光源12を電源13に
よつて発光させる。単色光源12から出射された
光はビーム整形光学系14を透過して光空間変調
素子5に照射される。光空間変調素子5へのビー
ムの入射角はホログラムの回折方向に設定する。
これによりフーリエ変換レンズ15を通して、光
空間変調素子5から再生される物体の虚像を観測
することができる。
After the hologram is drawn as described above,
The monochromatic light source 1 is stopped from emitting light, and another monochromatic light source 12 having the same wavelength as the monochromatic light source 1 is caused to emit light by a power source 13. The light emitted from the monochromatic light source 12 passes through the beam shaping optical system 14 and is irradiated onto the light spatial modulation element 5 . The angle of incidence of the beam on the optical spatial modulator 5 is set in the direction of diffraction of the hologram.
Thereby, the virtual image of the object reproduced from the optical spatial modulation element 5 can be observed through the Fourier transform lens 15.

次に上記3次元像表示装置による3次元像表示
方法の原理、作用を説明する。物体面の複素振幅
分布を、 A0(x,y)=a0(x,y) exp{iφ0(x,y)} ……(4) とすると、ホログラム面の複素振幅分布AH(ξ,
η)は、(4)式をフーリエ変換することにより AH(ξ,η)=∫∫A0(x,y) exp{2πi(xξ+yη)}dxdy ……(5) として得られる。ここで、 AH(ξ,η)=aH(ξ,η) exp{iφH(ξ,η)} ……(6) で表わされるaH(ξ,η)とφH(ξ,η)を適当な
方法で表現すればよい。物体を標本化することに
より、ホログラムも前述の標本化定理によつて標
本化される。前述した通り、1つの標本点を位相
0、2π/3、4π/3の3つの位置の開口の組合
せで表現できる。従来方法の場合は2値としてい
たため振幅を開口の面積で表現していたが、多値
することによつて振幅を標本点の振幅透過率で表
現することができる。
Next, the principle and operation of the three-dimensional image display method using the three-dimensional image display device will be explained. If the complex amplitude distribution on the object plane is A 0 (x, y) = a 0 (x, y) exp{iφ 0 (x, y)} ...(4), then the complex amplitude distribution on the hologram plane A H ( ξ、
η) can be obtained by Fourier transforming equation (4) as A H (ξ, η)=∫∫A 0 (x,y) exp{2πi(xξ+yη)}dxdy (5). Here, A H (ξ, η ) =a H (ξ, η) exp{iφ H (ξ, η)} ...(6 ) ) can be expressed in an appropriate way. By sampling the object, the hologram is also sampled according to the sampling theorem described above. As described above, one sample point can be expressed by a combination of apertures at three positions of phase 0, 2π/3, and 4π/3. In the case of the conventional method, the amplitude is expressed by the area of the aperture because it is binary, but by using multiple values, the amplitude can be expressed by the amplitude transmittance of the sample point.

次に物体面の標本化数を1000×1000と仮定する
と、この発明による方法ではホログラムにおける
必要な分解点数は1000×3000である。ホログラム
として例えば30×30mmの寸法で3000×3000の分解
点数を有する液晶ライトバルブを用いて実現する
場合を考えると、第2図に示す如く1つの標本点
の分解点数は、変調方向に1、変調方向と直角な
方向に3となる。この場合、量子化数はこの1×
3の分解点の濃度階調数に依存する。液晶ライト
バルブにもいくつかのタイプがあるが、例えば熱
書込み型は第3図に示す如き透明基板16,16
によるサイドウイツチ構造を有する。第3図にお
いて17,17は透明電極、18は光吸収膜、1
9,19は液晶配向膜、20は液晶層である。前
記光空間変調素子5には例えばかかる構成を有す
る液晶ライトバルブが使用される。このような液
晶ライトバルブから成る光空間変調素子5に対し
て絞り込んだ光ビームLが照射されると、光吸収
膜18で光エネルギが熱エネルギに変換され、そ
の部分の液晶層20の配向が乱れ、散乱状態とな
る。こうして、光ビームLによつて光空間変調素
子5にデータが書込まれ、ホログラムが作成され
る。なお、書込んだデータを消去するには透明電
極17に電圧を印加して、液晶の配向をそろえれ
ばよい。第1図において、21は消去用の電源
で、適時に光空間変調素子5に電圧を印加する。
Next, assuming that the number of samples on the object plane is 1000×1000, the method according to the present invention requires the number of decomposition points in the hologram to be 1000×3000. If we consider the case where a hologram is realized using a liquid crystal light valve with dimensions of 30 x 30 mm and a number of resolution points of 3000 x 3000, the number of resolution points of one sample point is 1 in the modulation direction, as shown in Figure 2. 3 in the direction perpendicular to the modulation direction. In this case, the quantization number is this 1×
It depends on the number of density gradations of the 3 decomposition points. There are several types of liquid crystal light valves, but for example, a thermal writing type uses transparent substrates 16, 16 as shown in FIG.
It has a side switch structure. In FIG. 3, 17, 17 is a transparent electrode, 18 is a light absorption film, 1
9 and 19 are liquid crystal alignment films, and 20 is a liquid crystal layer. For example, a liquid crystal light valve having such a configuration is used as the light spatial modulation element 5. When the focused light beam L is irradiated onto the light spatial modulation element 5 made of such a liquid crystal light valve, the light energy is converted into thermal energy by the light absorption film 18, and the orientation of the liquid crystal layer 20 in that portion is changed. It becomes disordered and scattered. In this way, data is written into the optical spatial modulation element 5 by the light beam L, and a hologram is created. Note that in order to erase the written data, a voltage may be applied to the transparent electrode 17 to align the liquid crystal. In FIG. 1, reference numeral 21 denotes an erasing power source, which applies voltage to the optical spatial modulation element 5 at appropriate times.

また液ライトバルブとしては、例えば0%、25
%、50%、75%、100%の5段階の濃度を表現で
きるものを用いる。第2図で示したように、1つ
の標本点の0、2π/3、4π/3の各位相は3つ
の分解点数を持つている。3つの分解点数をすべ
て使う場合と、中央の分解点のみを使う場合とで
は、標本点全体としては異なつた濃度を表現でき
る。前記5階調の場合には、量子化レベル9を実
現できる。
Also, as a liquid light valve, for example, 0%, 25
Use one that can express 5 levels of concentration: %, 50%, 75%, and 100%. As shown in FIG. 2, each phase of 0, 2π/3, and 4π/3 of one sample point has three resolution points. Different densities can be expressed for the sample points as a whole depending on when all three decomposition points are used and when only the central decomposition point is used. In the case of the five gradations, a quantization level of 9 can be achieved.

上記実施例による再生像の大きさは、前記(3)式
において、λ=6328〓、f=50cmとすれば、δx
=30μmに対して11×11mmの像が再生できる。こ
れを従来の方法で行つた場合には、δx=80μmと
なり、像の大きさは4×4mmとなる。
The size of the reconstructed image according to the above embodiment is δx
= 11 x 11 mm image can be reproduced for 30 μm. If this is done using the conventional method, δx = 80 μm, and the image size will be 4×4 mm.

次に第4図に基づいて第2実施例を説明する。
第4図は第1図と同様に3次元像表示装置の構成
を示し、ホログラムを描画する構成は第1実施例
の場合と同じであるので同一部分には同一符号を
付している。この実施例では、像の大きさ又は視
野が十分でない場合において3次元像表示装置を
投射型として構成している。
Next, a second embodiment will be described based on FIG.
FIG. 4 shows the configuration of a three-dimensional image display device similarly to FIG. 1, and since the configuration for drawing a hologram is the same as in the first embodiment, the same parts are given the same reference numerals. In this embodiment, the three-dimensional image display device is configured as a projection type when the image size or visual field is insufficient.

第4図において、単色光源1の発光停止後単色
光源12を発光させ、その光を複数の光学系によ
つて構成されるビーム整形光学系14を通過させ
て光空間変調素子5に照射している。そしてフー
リエ変換レンズ15によつて光空間変調素子5か
ら再生される物体の実像をスクリーン22に投射
し、光空間変調素子5側から像を観測する。実像
は虚像と共役の関係にあり、遠近が逆転した像と
なる。これを補正するためには入力画像の遠近を
逆転する必要がある。
In FIG. 4, after the monochromatic light source 1 stops emitting light, the monochromatic light source 12 is made to emit light, and the light is passed through a beam shaping optical system 14 composed of a plurality of optical systems and irradiated onto the light spatial modulation element 5. There is. Then, the real image of the object reproduced from the optical spatial modulation element 5 by the Fourier transform lens 15 is projected onto the screen 22, and the image is observed from the optical spatial modulation element 5 side. The real image is in a conjugate relationship with the virtual image, resulting in an image whose perspective is reversed. To correct this, it is necessary to reverse the perspective of the input image.

上記において、縦方向の視差を犠牲にすること
により視野を大きくすることができる。この方法
で像を再生した場合には、例えばホログラムから
3m離れたスクリーンに33×33mmの像を作ること
ができる。従来の方法では像の大きさは12×12mm
であつた。なお投射型ホログラフイの詳細につい
ては、例えば雑誌「オプテイツクス・コミニユケ
ーシヨンズ(Optics Communications)」3巻、
85〜88頁記載の論文「水平方向自己収束性ステレ
オスクリーンを用いた情報量低減投射型ホログラ
フイ(Reduced−Information Projection−
Type Holography Using A Horizontally
Direction−Selective Stereoscreen)」に述べら
れている。
In the above, the field of view can be increased by sacrificing vertical parallax. When an image is reproduced using this method, a 33 x 33 mm image can be created on a screen 3 meters away from the hologram, for example. In the conventional method, the image size is 12 x 12 mm
It was hot. For details on projection holography, please see the magazine "Optics Communications", Volume 3,
The paper “Reduced Information Projection Holography Using Horizontal Self-Focusing Stereo Screen” on pages 85-88
Type Holography Using A Horizontally
Direction-Selective Stereoscreen).

また上記各実施例で示された本発明による3次
元像表示方法によれば、書込みと消去ができるの
で実時間の記録、再生を行うことができる。この
方法によつてホログラムを作成するために要する
計算時間は次の通りである。1024ポイントの1次
元入力データを100m秒でフーリエ変換する高速
フーリエ変換プロセツサを使つて1000×1000ポイ
ントの2次元画像をフーリエ変換するのに要する
時間は100秒である。3次元奥行き方向に10ポイ
ント分解させた場合の計算時間は17分となる。標
本点を例えば128×128に減少させれば、計算時間
は32秒で、実時間に近い表示が可能となる。
Further, according to the three-dimensional image display method according to the present invention shown in each of the above embodiments, since writing and erasing are possible, real-time recording and reproduction can be performed. The calculation time required to create a hologram using this method is as follows. It takes 100 seconds to Fourier transform a 1000 x 1000 point two-dimensional image using a fast Fourier transform processor that Fourier transforms 1024-point one-dimensional input data in 100 msec. The calculation time when decomposing 10 points in the three-dimensional depth direction is 17 minutes. If the number of sample points is reduced to, for example, 128 x 128, the calculation time will be 32 seconds and display close to real time will be possible.

更に、書込み時において3つの光ビームLを使
うようにしたため、1つの標本点の情報を一度に
書き込むことができ、書込み時間を一層短縮する
ことができる。
Furthermore, since three light beams L are used during writing, information on one sample point can be written at once, and the writing time can be further shortened.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上の説明で明らかなように本発明によれば、
標本点1個当たりの分解点数が少なくなるため、
分解点数が十分でないホログラム材料においても
3次元像として認識可能の大きさの像を再生する
ことができる。
As is clear from the above description, according to the present invention,
Since the number of decomposition points per sample point decreases,
Even in a hologram material with an insufficient number of resolution points, it is possible to reproduce an image of a size that can be recognized as a three-dimensional image.

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

第1図は本発明の第1実施例に係る3次元像表
示装置のブロツク図、第2図はホログラムの標本
点の構造を示す図、第3図は光空間変調素子に使
用した液晶ライトバルブの構造を示す図、第4図
は本発明の第2実施例に係る3次元像表示装置の
ブロツク図、第5図は従来のホログラムの標本点
の構造を示す図、第6図はホログラムの標本点の
位相を0、2π/3、4π/3の組合せによつて表
現できることを示した図、第7図は従来のホログ
ラムの標本点の構造を示す図、第8図は従来のホ
ログラムの標本点の構造を示す図である。 1,12……単色光源、2,14……ビーム整
形光学系、3……光偏向装置、4……光走査装
置、5……光空間変調素子、6……画像処理装
置、7……高速フーリエ変換プロセツサ、8……
制御装置、9,13,21……電源、10……波
形形成装置、11……光偏向素子駆動装置、15
……フーリエ変換レンズ、22……スクリーン。
Fig. 1 is a block diagram of a three-dimensional image display device according to the first embodiment of the present invention, Fig. 2 is a diagram showing the structure of a hologram sample point, and Fig. 3 is a liquid crystal light valve used as an optical spatial modulation element. 4 is a block diagram of a three-dimensional image display device according to the second embodiment of the present invention, FIG. 5 is a diagram showing the structure of a conventional hologram sample point, and FIG. 6 is a diagram showing the structure of a hologram. A diagram showing that the phase of a sample point can be expressed by a combination of 0, 2π/3, and 4π/3, Figure 7 is a diagram showing the structure of a sample point in a conventional hologram, and Figure 8 is a diagram showing the structure of a conventional hologram. FIG. 3 is a diagram showing the structure of sample points. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 12... Monochromatic light source, 2, 14... Beam shaping optical system, 3... Light deflection device, 4... Light scanning device, 5... Optical spatial modulation element, 6... Image processing device, 7... Fast Fourier transform processor, 8...
Control device, 9, 13, 21... Power supply, 10... Waveform forming device, 11... Optical deflection element driving device, 15
...Fourier transform lens, 22...screen.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 透過あるいは反射する波面の位相と振幅を複
数の開口を含む複数のセルで表現するホログラム
を用いて3次元像を表示する方法において、前記
セル内部の開口を前記波面の位相が032π/3、
4π/3となる位置に3個配置し、かつ前記開口
の振幅透過率が3段階以上に変化し得るホログラ
ムを用いることを特徴とする3次元像表示方法。
1. In a method of displaying a three-dimensional image using a hologram in which the phase and amplitude of a transmitted or reflected wavefront are expressed by a plurality of cells including a plurality of apertures, the aperture inside the cell is expressed by a phase of the wavefront of 032π/3,
A three-dimensional image display method, characterized in that three holograms are arranged at positions of 4π/3, and the amplitude transmittance of the aperture can be changed in three or more steps.
JP20449385A 1985-09-18 1985-09-18 Three-dimensional image display method Granted JPS6265072A (en)

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