JPH06130881A - ホログラム情報作成方法 - Google Patents
ホログラム情報作成方法Info
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- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
- G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
- G03H1/04—Processes or apparatus for producing holograms
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Abstract
(57)【要約】
【目的】電子的なデバイスを用いて自然な立体表示がで
きるホログラム情報の作成方法に関し、ホログラム位相
分布を求める際の計算量を低減する。 【構成】位相分布を表現するホログラム面１０、立体像
を視認可能な視域２６、及び立体表示限界３０，３２を
仮想空間に設定し、立体表示を行う対象物を微小な多角
形の集合で仮想空間に表現し、対象物を含む仮想空間に
水平面と平行なスライス面１８を複数設定し、スライス
面１８ごとに多角形と交差する線分を求める。検出した
線分は、必要に応じて分割またはクリッピングし、最終
的に視域の全域２６から常に見える部分と、他の線分に
より妨げられて視域２６の一部からしか見えない部分と
に分けて抽出する。位相分布の計算は、抽出された線分
にサンプリング点を設定し、サンプリング点ごとにホロ
グラム面１０上の１次元のホログラム位相分布を計算
し、計算された１次元のホログラム位相分布を同一のス
ライス面１８ごとに加算する。
きるホログラム情報の作成方法に関し、ホログラム位相
分布を求める際の計算量を低減する。 【構成】位相分布を表現するホログラム面１０、立体像
を視認可能な視域２６、及び立体表示限界３０，３２を
仮想空間に設定し、立体表示を行う対象物を微小な多角
形の集合で仮想空間に表現し、対象物を含む仮想空間に
水平面と平行なスライス面１８を複数設定し、スライス
面１８ごとに多角形と交差する線分を求める。検出した
線分は、必要に応じて分割またはクリッピングし、最終
的に視域の全域２６から常に見える部分と、他の線分に
より妨げられて視域２６の一部からしか見えない部分と
に分けて抽出する。位相分布の計算は、抽出された線分
にサンプリング点を設定し、サンプリング点ごとにホロ
グラム面１０上の１次元のホログラム位相分布を計算
し、計算された１次元のホログラム位相分布を同一のス
ライス面１８ごとに加算する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電子的なデバイスを用
いて自然な立体表示ができるホログラム情報作成方法に
関し、特に、３次元構造物からホログラム位相分布を効
率よく計算して立体表示するホログラム情報作成方法に
関する。立体表示は３次元物体の奥行きや厚み構造を視
覚的に理解し易くする手段であり、ＣＡＤ等で設計され
た構造物の表示や医用画像の表示等での要求が強い。ま
た立体像は２次元表示に比べて迫力があり、遊園地や映
画などの娯楽用表示などにも利用される。
いて自然な立体表示ができるホログラム情報作成方法に
関し、特に、３次元構造物からホログラム位相分布を効
率よく計算して立体表示するホログラム情報作成方法に
関する。立体表示は３次元物体の奥行きや厚み構造を視
覚的に理解し易くする手段であり、ＣＡＤ等で設計され
た構造物の表示や医用画像の表示等での要求が強い。ま
た立体像は２次元表示に比べて迫力があり、遊園地や映
画などの娯楽用表示などにも利用される。
【０００２】
【従来の技術】立体表示に関しては、既に種々の方法が
考案されている。特殊な眼鏡を装着せずに立体像を見る
ことのできるものにホログラムがある。ホログラムは、
物体像を光の干渉作用を利用して写真乾板に記録したも
のであり、静止物体に関しては、カラーで奥行き感が充
分にあるものが製作されている。しかし、写真乾板への
記録では現像処理に時間を要し、表示内容を書き換えら
れないため、立体表示システムとして不便であった。
考案されている。特殊な眼鏡を装着せずに立体像を見る
ことのできるものにホログラムがある。ホログラムは、
物体像を光の干渉作用を利用して写真乾板に記録したも
のであり、静止物体に関しては、カラーで奥行き感が充
分にあるものが製作されている。しかし、写真乾板への
記録では現像処理に時間を要し、表示内容を書き換えら
れないため、立体表示システムとして不便であった。
【０００３】最近は、液晶表示装置の高精細化の進歩に
よって、液晶ディスプレイでホログラムを電子的に表示
するものが提案されている（特開昭６４−８４９９３
号）。液晶ディスプレイ等に電子的にホログラムを表示
する場合には、ホログラムの位相分布を計算で求める必
要がある。ホログラムの位相分布の計算は、ホログラム
上の各点につき、３次元物体を構成する各点からの位相
寄与を積算することで求められる。
よって、液晶ディスプレイでホログラムを電子的に表示
するものが提案されている（特開昭６４−８４９９３
号）。液晶ディスプレイ等に電子的にホログラムを表示
する場合には、ホログラムの位相分布を計算で求める必
要がある。ホログラムの位相分布の計算は、ホログラム
上の各点につき、３次元物体を構成する各点からの位相
寄与を積算することで求められる。
【０００４】一方、ＣＡＤ等で作成した３次元的構造を
持つ対象物を立体的に見せる方法として、コンピュータ
・グラフィックス（ＣＧ）がある。コンピュータ・グラ
フィックスは、対象物を所定の視点から見た時の２次元
画像を計算し、かつ、光の反射や陰影を考慮して立体感
をリアルに表現する技術である。しかし、コンピュータ
・グラフィックススは２次元画像であるために、見る位
置が変っても同じ画像しか見えず、立体感は乏しい。
持つ対象物を立体的に見せる方法として、コンピュータ
・グラフィックス（ＣＧ）がある。コンピュータ・グラ
フィックスは、対象物を所定の視点から見た時の２次元
画像を計算し、かつ、光の反射や陰影を考慮して立体感
をリアルに表現する技術である。しかし、コンピュータ
・グラフィックススは２次元画像であるために、見る位
置が変っても同じ画像しか見えず、立体感は乏しい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来、３次元物体の形
状データから、ホログラム位相分布を計算するに際して
は、３次元的な隠線処理が必要になる。これは、ある視
点では見えなかった部分が、視点を変えることによって
見えるようになる立体視独特の現象を実現することに相
当する。
状データから、ホログラム位相分布を計算するに際して
は、３次元的な隠線処理が必要になる。これは、ある視
点では見えなかった部分が、視点を変えることによって
見えるようになる立体視独特の現象を実現することに相
当する。
【０００６】しかし、３次元空間内で視点を自由に変え
ることを許容する隠線処理は、対象物を構成する全ての
点について、その点の見える視点の空間分布を求め、ホ
ログラム上の位相分布の計算領域を求める必要があり、
その計算量は膨大なものであった。具体的には図２６に
示すように、ホログラム面１０と立体表示が認識可能な
視域２６との空間に表示しようとする対象物体１４，１
６が存在するとき、ホログラム面１０上のＰ点に関する
位相分布の計算は次のように設定する。
ることを許容する隠線処理は、対象物を構成する全ての
点について、その点の見える視点の空間分布を求め、ホ
ログラム上の位相分布の計算領域を求める必要があり、
その計算量は膨大なものであった。具体的には図２６に
示すように、ホログラム面１０と立体表示が認識可能な
視域２６との空間に表示しようとする対象物体１４，１
６が存在するとき、ホログラム面１０上のＰ点に関する
位相分布の計算は次のように設定する。
【０００７】（１）対象物体１４のＰ点を視域２６から
見たとき、手前に存在する物体１６により隠れる視域の
部分を除いた斜線で示すＰ点を見ることのできる視域部
分６２を計算する。 （２）次にＰ点を見ることのできる視域部分６２につ
き、対象物体のＰ点を通るホロググラム面１０に交わる
斜線部の領域をＰ点に関する位相分布の計算領域６０と
して求める。
見たとき、手前に存在する物体１６により隠れる視域の
部分を除いた斜線で示すＰ点を見ることのできる視域部
分６２を計算する。 （２）次にＰ点を見ることのできる視域部分６２につ
き、対象物体のＰ点を通るホロググラム面１０に交わる
斜線部の領域をＰ点に関する位相分布の計算領域６０と
して求める。
【０００８】（３）計算領域６０を微小領域に分け、各
微小領域ごとにＰ点からの光による位相分布を計算す
る。 このような計算を対象物体１４，１６の全ての点につい
て行うことから、そのための計算量は膨大なものとな
り、現在のコンピュータの処理速度ではディスプレイと
して実用可能な時間で位相分布を計算することが困難で
あり、膨大な計算量を低減することが大きな課題になっ
ている。本発明の目的は、ホログラム位相分布を求める
際の計算量を低減するようにしたホログラム情報作成方
法を提供する。
微小領域ごとにＰ点からの光による位相分布を計算す
る。 このような計算を対象物体１４，１６の全ての点につい
て行うことから、そのための計算量は膨大なものとな
り、現在のコンピュータの処理速度ではディスプレイと
して実用可能な時間で位相分布を計算することが困難で
あり、膨大な計算量を低減することが大きな課題になっ
ている。本発明の目的は、ホログラム位相分布を求める
際の計算量を低減するようにしたホログラム情報作成方
法を提供する。
【０００９】本発明の他の目的は、対象物体を水平面で
スライスし、スライス面ごとに線分の集合に変換して位
相分布計算領域を簡単に決定して計算量を低減できるよ
うにしたホログラム情報作成方法を提供する。本発明の
他の目的は、スライス面から抽出した線分に設定したサ
ンプリング点から１次元位相分布を計算して計算量を低
減できるようにしたホログラム情報作成方法を提供す
る。
スライスし、スライス面ごとに線分の集合に変換して位
相分布計算領域を簡単に決定して計算量を低減できるよ
うにしたホログラム情報作成方法を提供する。本発明の
他の目的は、スライス面から抽出した線分に設定したサ
ンプリング点から１次元位相分布を計算して計算量を低
減できるようにしたホログラム情報作成方法を提供す
る。
【００１０】本発明の他の目的は、線分の抽出は仮想空
間で行い、位相分布の計算に先立って実際の立体表示に
使用するデバイスの条件に基づき実空間の線分に変換す
る倍率設定を行い、デバイスが変っても簡単に適用でき
るようにしたホログラム情報作成方法を提供する。本発
明の他の目的は、計算により求めた１次元位相分布を垂
直方向に並べて表現した状態で波面変換して立体像を表
示させるホログラム情報作成方法を提供する。
間で行い、位相分布の計算に先立って実際の立体表示に
使用するデバイスの条件に基づき実空間の線分に変換す
る倍率設定を行い、デバイスが変っても簡単に適用でき
るようにしたホログラム情報作成方法を提供する。本発
明の他の目的は、計算により求めた１次元位相分布を垂
直方向に並べて表現した状態で波面変換して立体像を表
示させるホログラム情報作成方法を提供する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理説明
図である。まずステップＳ１の仮想空間設定過程で、位
相分布を表現するホログラム面１０、ホログラム面１０
に表現した位相分布により再生される立体像を視認可能
な視域２６、及び立体表示限界３０，３２を仮想空間に
設定する。
図である。まずステップＳ１の仮想空間設定過程で、位
相分布を表現するホログラム面１０、ホログラム面１０
に表現した位相分布により再生される立体像を視認可能
な視域２６、及び立体表示限界３０，３２を仮想空間に
設定する。
【００１２】ステップＳ２の物体表現過程では、立体表
示を行う対象物１４，１６を微小な多角形の集合で仮想
空間に表現する。ステップＳ３のスライス面設定過程で
は、物体１４，１６を含む仮想空間に水平面と平行なス
ライス面１８を複数設定する。ステップＳ４の線分検出
過程では、スライス面１８ごとに多角形と交差する線分
を求め、ステップＳ５の線分調整過程で線分を必要に応
じて分割またはクリッピングし、更にステップＳ６の線
分抽出過程で、線分を視域２６の全域から常に見える部
分と、他の線分により妨げられて視域２６の一部からし
か見ない部分とに分けて抽出する。
示を行う対象物１４，１６を微小な多角形の集合で仮想
空間に表現する。ステップＳ３のスライス面設定過程で
は、物体１４，１６を含む仮想空間に水平面と平行なス
ライス面１８を複数設定する。ステップＳ４の線分検出
過程では、スライス面１８ごとに多角形と交差する線分
を求め、ステップＳ５の線分調整過程で線分を必要に応
じて分割またはクリッピングし、更にステップＳ６の線
分抽出過程で、線分を視域２６の全域から常に見える部
分と、他の線分により妨げられて視域２６の一部からし
か見ない部分とに分けて抽出する。
【００１３】ステップＳ７のサンプリング過程では線分
にサンプリング点を設定し、ステップＳ８の位相分布計
算過程でサンプリング点ごとにホログラム面１０上の１
次元の位相分布を計算する。異なるサンプリング点に対
して計算された１次元のホログラム位相分布はステップ
Ｓ９の位相分布加算過程で同一のスライス面ごとに加算
される。
にサンプリング点を設定し、ステップＳ８の位相分布計
算過程でサンプリング点ごとにホログラム面１０上の１
次元の位相分布を計算する。異なるサンプリング点に対
して計算された１次元のホログラム位相分布はステップ
Ｓ９の位相分布加算過程で同一のスライス面ごとに加算
される。
【００１４】
【作用】このような構成を備えた本発明のホログラム情
報作成方法によれば、ＣＡＤ等の計算機内に保持してい
る対象物の３次元構造データを対象に、コンピュータ・
グラフィックス技術の２次元的な隠線処理を変形して適
用することで、ホログラム位相分布の計算領域の設定に
必要な３次元的な隠線処理が簡単にできる。
報作成方法によれば、ＣＡＤ等の計算機内に保持してい
る対象物の３次元構造データを対象に、コンピュータ・
グラフィックス技術の２次元的な隠線処理を変形して適
用することで、ホログラム位相分布の計算領域の設定に
必要な３次元的な隠線処理が簡単にできる。
【００１５】また作成するホログラムとして、水平方向
にのみ視差をもたせた１次元ホログラムとすることで、
隠線処理および位相分布の計算を簡単にして計算量を低
減する。
にのみ視差をもたせた１次元ホログラムとすることで、
隠線処理および位相分布の計算を簡単にして計算量を低
減する。
【００１６】
【実施例】図２は本発明のホログラム情報作成方法を含
む立体表示方法の全体的な処理手順を示したフローチャ
ートである。まずステップＳ１の位相計算過程では、本
発明のホログラム情報作成方法に従って立体表示のため
のホログラム位相分布を計算する。この位相計算過程の
概略は図３に示すように、ＣＡＤシステム等の３次元構
造データを保持したシステムから立体表示しようとする
対象物体１４，１６の３次元物体情報を、位相計算のた
めに準備した仮想空間に表現する。
む立体表示方法の全体的な処理手順を示したフローチャ
ートである。まずステップＳ１の位相計算過程では、本
発明のホログラム情報作成方法に従って立体表示のため
のホログラム位相分布を計算する。この位相計算過程の
概略は図３に示すように、ＣＡＤシステム等の３次元構
造データを保持したシステムから立体表示しようとする
対象物体１４，１６の３次元物体情報を、位相計算のた
めに準備した仮想空間に表現する。
【００１７】この３次元構造の対象物体１４，１６につ
き、コンピュータ・グラフィックス技術における２次元
的な隠線処理を変形して適用することで位相計算領域を
決め、計算量を大幅に低減した位相計算を行う。このた
め、本発明にあっては、水平方向にのみ視差をもたせた
１次元ホログラムを計算する。即ち、位相表示面として
のホログラム面１０を、垂直方向に微小な幅をもつスト
ライプ状の領域に分割し、このストライプ状の領域に対
応して対象物体１４，１６の垂直方向に微小な幅をもつ
微小な領域に分割し、対象物体１４，１６の分割領域に
サンプリング点を設定して、各サンプリング点からの位
相寄与を積算して１次元ホログラム１２を求める。
き、コンピュータ・グラフィックス技術における２次元
的な隠線処理を変形して適用することで位相計算領域を
決め、計算量を大幅に低減した位相計算を行う。このた
め、本発明にあっては、水平方向にのみ視差をもたせた
１次元ホログラムを計算する。即ち、位相表示面として
のホログラム面１０を、垂直方向に微小な幅をもつスト
ライプ状の領域に分割し、このストライプ状の領域に対
応して対象物体１４，１６の垂直方向に微小な幅をもつ
微小な領域に分割し、対象物体１４，１６の分割領域に
サンプリング点を設定して、各サンプリング点からの位
相寄与を積算して１次元ホログラム１２を求める。
【００１８】更に本発明にあっては、１次元ホログラム
１２の位相計算を簡単にするため、対象物体１４，１６
が通常、微小な三角形の素片の集合で表わされたポリゴ
ン（多面体）として表現されていることから、水平面に
平行なスライス面１８を垂直方向に微小間隔で多数設定
してスライスし、各スライス面１８と対象物体１４，１
６を構成している三角形の素片との交差による線分を抽
出し、この線分を対象物体１４，１６として１次元ホロ
グラム１２の位相分布を計算する。
１２の位相計算を簡単にするため、対象物体１４，１６
が通常、微小な三角形の素片の集合で表わされたポリゴ
ン（多面体）として表現されていることから、水平面に
平行なスライス面１８を垂直方向に微小間隔で多数設定
してスライスし、各スライス面１８と対象物体１４，１
６を構成している三角形の素片との交差による線分を抽
出し、この線分を対象物体１４，１６として１次元ホロ
グラム１２の位相分布を計算する。
【００１９】勿論、スライス面１８の垂直方向の間隔は
１次元ホログラム１２を表現するホログラム面１０の間
隔に合わせることとする。このように本発明にあって
は、対象物体１４，１６をスライス面１８で切って水平
方向の線分として扱うことで、１次元ホログラム１２の
位相分布の計算をより簡単にすることができる。
１次元ホログラム１２を表現するホログラム面１０の間
隔に合わせることとする。このように本発明にあって
は、対象物体１４，１６をスライス面１８で切って水平
方向の線分として扱うことで、１次元ホログラム１２の
位相分布の計算をより簡単にすることができる。
【００２０】図４は図２の立体表示の手順に対応したシ
ステム構成図であり、３次元情報生成装置２０，位相計
算装置２２及び立体表示装置２４で構成する。３次元情
報生成装置２０としては、例えばＣＡＤシステムのよう
な計算機内に対象物体を表わす３次元構造データを保持
している装置を使用することができる。位相計算装置２
２には後の説明で明らかにする本発明のホログラム情報
作成方法に従ったアルゴリズムが、ソフトウェアあるい
はハードウェアにより実現できるようにする。
ステム構成図であり、３次元情報生成装置２０，位相計
算装置２２及び立体表示装置２４で構成する。３次元情
報生成装置２０としては、例えばＣＡＤシステムのよう
な計算機内に対象物体を表わす３次元構造データを保持
している装置を使用することができる。位相計算装置２
２には後の説明で明らかにする本発明のホログラム情報
作成方法に従ったアルゴリズムが、ソフトウェアあるい
はハードウェアにより実現できるようにする。
【００２１】更に立体表示装置２４は位相計算装置２２
で求められた１次元位相分布を表現する液晶ディスプレ
イと、液晶ディスプレイに対し再生のための参照光を照
射するレーザ光源を備えることになる。図５は図２のス
テップＳ１に示した位相計算過程、即ち本発明によるホ
ログラム情報作成方法の基本的な処理手順を示したフロ
ーチャートである。
で求められた１次元位相分布を表現する液晶ディスプレ
イと、液晶ディスプレイに対し再生のための参照光を照
射するレーザ光源を備えることになる。図５は図２のス
テップＳ１に示した位相計算過程、即ち本発明によるホ
ログラム情報作成方法の基本的な処理手順を示したフロ
ーチャートである。
【００２２】図５において、ステップＳ１は仮想空間設
定過程であり、位相分布を表現する矩形のホログラム
面、ホログラム面に表現した位相分布により再生される
立体像を視認可能な矩形の視域、及び立体表示の限界領
域を示す境界面を設定する。ステップＳ２は物体表現過
程であり、ＣＡＤシステム等を利用して立体表示を行う
対象物体を微小な三角形の面素片の集合で構成されたポ
リゴン（多面体）として表現する。
定過程であり、位相分布を表現する矩形のホログラム
面、ホログラム面に表現した位相分布により再生される
立体像を視認可能な矩形の視域、及び立体表示の限界領
域を示す境界面を設定する。ステップＳ２は物体表現過
程であり、ＣＡＤシステム等を利用して立体表示を行う
対象物体を微小な三角形の面素片の集合で構成されたポ
リゴン（多面体）として表現する。
【００２３】ステップＳ３はスライス面設定過程であ
り、仮想空間の水平面に平行に、垂直方向に微小な間隔
をもって複数のスライス面を設定し、スライス面により
ステップＳ２で表現した対象物体としてのポリゴンとの
交差状態を作り出す。ステップＳ４は線分検出過程であ
り、設定したスライス面とポリゴンとして表現された対
象物体を構成する三角形の面素片との交差による線分を
検出する。
り、仮想空間の水平面に平行に、垂直方向に微小な間隔
をもって複数のスライス面を設定し、スライス面により
ステップＳ２で表現した対象物体としてのポリゴンとの
交差状態を作り出す。ステップＳ４は線分検出過程であ
り、設定したスライス面とポリゴンとして表現された対
象物体を構成する三角形の面素片との交差による線分を
検出する。
【００２４】ステップＳ５の線分調整過程は、スライス
面の設定で検出された対象物体を示す線分について仮想
空間に設定した立体表示限界を示す境界面との関係でク
リッピングしたり、線分の交差について処理を簡単にす
るために分割したりする線分調整処理を行う。ステップ
Ｓ６の線分抽出過程は視域の全域からは前方に存在する
線分により妨げられて見えない線分を対象に、視域の全
域から常に見える部分と、他の線分により妨げられて視
域の一部からしか見えない部分とに分けて線分を抽出す
る。
面の設定で検出された対象物体を示す線分について仮想
空間に設定した立体表示限界を示す境界面との関係でク
リッピングしたり、線分の交差について処理を簡単にす
るために分割したりする線分調整処理を行う。ステップ
Ｓ６の線分抽出過程は視域の全域からは前方に存在する
線分により妨げられて見えない線分を対象に、視域の全
域から常に見える部分と、他の線分により妨げられて視
域の一部からしか見えない部分とに分けて線分を抽出す
る。
【００２５】このようなステップＳ４からＳ６までの線
分検出，線分調整及び線分抽出の過程により各スライス
面における線分は、視域の全域から見える線分と他の線
分により妨げられて視域の一部からしか見えない線分と
に分類されることになる。以上のステップＳ１〜Ｓ６ま
での処理は、最初に設定した仮想空間における処理であ
る。ここで仮想空間とは、実際に１次元位相分布を表現
するディスプレイ装置や再生光の波長が決まっておら
ず、仮想的に決めたディスプレイ及び再生光の波長を前
提に空間設定を行っていることを意味する。
分検出，線分調整及び線分抽出の過程により各スライス
面における線分は、視域の全域から見える線分と他の線
分により妨げられて視域の一部からしか見えない線分と
に分類されることになる。以上のステップＳ１〜Ｓ６ま
での処理は、最初に設定した仮想空間における処理であ
る。ここで仮想空間とは、実際に１次元位相分布を表現
するディスプレイ装置や再生光の波長が決まっておら
ず、仮想的に決めたディスプレイ及び再生光の波長を前
提に空間設定を行っていることを意味する。
【００２６】これに対し、ステップＳ７以降について
は、実際に１次元位相分布を表現する立体表示装置とし
てのディスプレイの構造、具体的には画素ピッチ間隔
と、実際に使用する参照光の波長に基づく実空間におけ
る処理を行う。ステップＳ７のサンプリング過程にあっ
ては、各スライス面ごとに抽出されている線分を対象に
位相計算のためのサンプリング点を設定する。このサン
プリング点については座標値と輝度が与えられる。サン
プリング点の輝度については、コンピュータ・グラフィ
ックス技術における影面処理に基づく値が使用される。
は、実際に１次元位相分布を表現する立体表示装置とし
てのディスプレイの構造、具体的には画素ピッチ間隔
と、実際に使用する参照光の波長に基づく実空間におけ
る処理を行う。ステップＳ７のサンプリング過程にあっ
ては、各スライス面ごとに抽出されている線分を対象に
位相計算のためのサンプリング点を設定する。このサン
プリング点については座標値と輝度が与えられる。サン
プリング点の輝度については、コンピュータ・グラフィ
ックス技術における影面処理に基づく値が使用される。
【００２７】ステップＳ８の位相分布計算過程にあって
は、サンプリング点ごとにホログラム面上の１次元ホロ
グラムの位相分布を計算する。最後のステップＳ９の位
相分布加算過程にあっては、異なるサンプリング点に対
し計算された１次元のホログラム位相分布を同一のスラ
イス面ごとに加算し、ホログラム面の水平方向のストラ
イプ領域における１次元位相分布を最終的に求める。
は、サンプリング点ごとにホログラム面上の１次元ホロ
グラムの位相分布を計算する。最後のステップＳ９の位
相分布加算過程にあっては、異なるサンプリング点に対
し計算された１次元のホログラム位相分布を同一のスラ
イス面ごとに加算し、ホログラム面の水平方向のストラ
イプ領域における１次元位相分布を最終的に求める。
【００２８】図６は図５のステップＳ１に示した仮想空
間設定過程の様子を視覚的に示した説明図である。図６
において、仮想空間には仮想的なホログラム面１０と視
域２６が設定される。ホログラム面１０は計算された位
相値を表現する微小な画素２５を２次元的に多数配列し
た構造と仮定している。通常、ホログラム再生に必要な
ディスプレイの解像度としては１０００ｌｐ／ｍｍ程度
が必要であり、従って画素２４のサイズはこのような解
像度に基づいて決められている。ここで、仮想的なホロ
グラム面１０に設けた画素２５のピッチ間隔をＰv とす
る。
間設定過程の様子を視覚的に示した説明図である。図６
において、仮想空間には仮想的なホログラム面１０と視
域２６が設定される。ホログラム面１０は計算された位
相値を表現する微小な画素２５を２次元的に多数配列し
た構造と仮定している。通常、ホログラム再生に必要な
ディスプレイの解像度としては１０００ｌｐ／ｍｍ程度
が必要であり、従って画素２４のサイズはこのような解
像度に基づいて決められている。ここで、仮想的なホロ
グラム面１０に設けた画素２５のピッチ間隔をＰv とす
る。
【００２９】また説明を簡単にするため、画素２５の縦
方向及び横方向のピッチ間隔は同一ピッチ間隔Ｐv にあ
るものとする。また、ホログラム面１０は仮想的なディ
スプレイの想定に基づき横幅Ｌ１，高さＬ２のサイズを
もつ。視域２６の設定はホログラム面１０に表現した位
相分布による波面変換に使用する参照光の波長により決
まる。ここで、仮想空間における参照光の波長をλvと
し、説明を簡単にするためにホログラム面１０に垂直に
参照光を当てるとする。ここで、仮想的なホログラム面
１０の画素２５のピッチ間隔はＰv であることから、空
間周波数ｆは ｆ＝１／２Ｐv ［ｌｐ／ｍｍ］ となり、位相分布による最大の回折角φは ｆ＝ｓｉｎφ／λv の関係式をもつことになる。
方向及び横方向のピッチ間隔は同一ピッチ間隔Ｐv にあ
るものとする。また、ホログラム面１０は仮想的なディ
スプレイの想定に基づき横幅Ｌ１，高さＬ２のサイズを
もつ。視域２６の設定はホログラム面１０に表現した位
相分布による波面変換に使用する参照光の波長により決
まる。ここで、仮想空間における参照光の波長をλvと
し、説明を簡単にするためにホログラム面１０に垂直に
参照光を当てるとする。ここで、仮想的なホログラム面
１０の画素２５のピッチ間隔はＰv であることから、空
間周波数ｆは ｆ＝１／２Ｐv ［ｌｐ／ｍｍ］ となり、位相分布による最大の回折角φは ｆ＝ｓｉｎφ／λv の関係式をもつことになる。
【００３０】従って図７の平面図に示すように、ホログ
ラム面１０に表現した１次元位相分布による垂直に入射
した参照光の回折角φを両端で設定すると、境界面３
０，３２を設定することができる。即ち、境界面３０，
３２の内側に視点を置くとホログラム１０による立体像
を見ることができるが、境界面３０，３２の外側に視点
を置くと立体像を見ることができず、境界面３０，３２
は立体像の視認可能な領域を決めていることになる。
ラム面１０に表現した１次元位相分布による垂直に入射
した参照光の回折角φを両端で設定すると、境界面３
０，３２を設定することができる。即ち、境界面３０，
３２の内側に視点を置くとホログラム１０による立体像
を見ることができるが、境界面３０，３２の外側に視点
を置くと立体像を見ることができず、境界面３０，３２
は立体像の視認可能な領域を決めていることになる。
【００３１】そこで、図６の仮想空間において、ホログ
ラム面１０からＬ５離れた位置に視域２６を設定したと
すると、図７の境界面３０，３２により視域２６の大き
さが横幅Ｌ３及び高さＬ４として一義的に決めることが
できる。ここで、ホログラム面１０は１次元位相分布を
表現することから、ホログラム面１０と視域２６の高さ
Ｌ２＝Ｌ４となる。
ラム面１０からＬ５離れた位置に視域２６を設定したと
すると、図７の境界面３０，３２により視域２６の大き
さが横幅Ｌ３及び高さＬ４として一義的に決めることが
できる。ここで、ホログラム面１０は１次元位相分布を
表現することから、ホログラム面１０と視域２６の高さ
Ｌ２＝Ｌ４となる。
【００３２】更に図６の仮想空間における座標系として
は、最終的に本発明にあってはホログラム面１０の１次
元位相分布を計算することから、計算を簡単にするため
ホログラム面１０の中心に原点Ｏを定めて３次元座標系
（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を設定する。また、原点Ｏを通るＺ軸が
交差する視域２６の点を視点Ｗ0 としており、この視点
Ｗ0 はポリゴンを仮想空間に表現する際の原点となり、
視点視点Ｗ0 を原点として仮想空間に表現したポリゴン
をホログラム面１０の中心の原点Ｏの座標系に座標変換
した後に線分抽出を行うようになる。
は、最終的に本発明にあってはホログラム面１０の１次
元位相分布を計算することから、計算を簡単にするため
ホログラム面１０の中心に原点Ｏを定めて３次元座標系
（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を設定する。また、原点Ｏを通るＺ軸が
交差する視域２６の点を視点Ｗ0 としており、この視点
Ｗ0 はポリゴンを仮想空間に表現する際の原点となり、
視点視点Ｗ0 を原点として仮想空間に表現したポリゴン
をホログラム面１０の中心の原点Ｏの座標系に座標変換
した後に線分抽出を行うようになる。
【００３３】図８は仮想空間に対する物体表現とスライ
ス面の設定の様子を示した説明図である。図８におい
て、仮想空間にはＣＡＤシステム等の３次元構造データ
により作られた対象物体（ポリゴン）３４が表現されて
いる。この対象物体３４は例えば図９の箱３６に示すよ
うに、三角形の面と片の集合として表現されている。三
角形素片３８の集合によるポリゴンの表現形式は、各面
素片の３つの頂点座標値と他の面素片の頂点に対する結
合リストで構成される。
ス面の設定の様子を示した説明図である。図８におい
て、仮想空間にはＣＡＤシステム等の３次元構造データ
により作られた対象物体（ポリゴン）３４が表現されて
いる。この対象物体３４は例えば図９の箱３６に示すよ
うに、三角形の面と片の集合として表現されている。三
角形素片３８の集合によるポリゴンの表現形式は、各面
素片の３つの頂点座標値と他の面素片の頂点に対する結
合リストで構成される。
【００３４】図８のように、仮想空間に設定された対象
物体３４に対しては、水平面に平行にスライス面１８−
１，１８−２，・・・１８−ｎが設定される。スライス
面１８−１〜１８−ｎの間隔はホログラム面１０の画素
２５のピッチ間隔Ｐv となる。勿論、分解能を下げて計
算量を低減するためには、画素２５のピッチ間隔Ｐv以
上の間隔でスライス面１８−１〜１８−ｎを設定するよ
うにしても良い。
物体３４に対しては、水平面に平行にスライス面１８−
１，１８−２，・・・１８−ｎが設定される。スライス
面１８−１〜１８−ｎの間隔はホログラム面１０の画素
２５のピッチ間隔Ｐv となる。勿論、分解能を下げて計
算量を低減するためには、画素２５のピッチ間隔Ｐv以
上の間隔でスライス面１８−１〜１８−ｎを設定するよ
うにしても良い。
【００３５】このような対象物体３４に対するスライス
面１８−１〜１８−ｎの設定により、対象物体３４を表
現している三角形の面素片に対するスライス面の交差状
態は、図９から明らかなように各面素片３８とスライス
面１８の交線が１つの線分を構成している。このように
して対象物体とスライス面との交差する線分を求めたな
らば、線分は両側の２つの端点の座標値で定義される。
面１８−１〜１８−ｎの設定により、対象物体３４を表
現している三角形の面素片に対するスライス面の交差状
態は、図９から明らかなように各面素片３８とスライス
面１８の交線が１つの線分を構成している。このように
して対象物体とスライス面との交差する線分を求めたな
らば、線分は両側の２つの端点の座標値で定義される。
【００３６】次に図５のステップＳ５〜Ｓ６における線
分調整及び線分抽出過程の処理を具体的に説明する。図
１０はあるスライス面について視域２６の全域から見え
る線分４０が存在した状態を示している。視域２６の端
点はＷ１，Ｗ２で示され、またホログラム面１０の端点
はＳ１，Ｓ２で示される。境界面３２，３０の内側の領
域に端点Ｐ１，Ｐ２の座標値で表現された線分４０が存
在している。
分調整及び線分抽出過程の処理を具体的に説明する。図
１０はあるスライス面について視域２６の全域から見え
る線分４０が存在した状態を示している。視域２６の端
点はＷ１，Ｗ２で示され、またホログラム面１０の端点
はＳ１，Ｓ２で示される。境界面３２，３０の内側の領
域に端点Ｐ１，Ｐ２の座標値で表現された線分４０が存
在している。
【００３７】本発明にあっては、線分４０に示すような
境界面３２，３０の内側に存在する線分を位相計算の対
象線分として取り出す。一方、境界面３０の外側に存在
する線分４２については、計算対象としないことから削
除する。図１１は図１０の視域２６の全域から見ること
のできる線分４０のデータ形式を示した説明図である。
境界面３２，３０の内側に存在する線分を位相計算の対
象線分として取り出す。一方、境界面３０の外側に存在
する線分４２については、計算対象としないことから削
除する。図１１は図１０の視域２６の全域から見ること
のできる線分４０のデータ形式を示した説明図である。
【００３８】図１１（ａ）はデータ形式の内容を示して
おり、線分番号に続いて線分左端点と線分右端点の座標
値を格納している。ここでは線分を右端点と左端点で分
けているが、奥行き方向に見ることで手前側を始点、奥
行き側を終点と定義してもよい。続いて視域の左端点と
視域の右端点の座標値を格納している。このようなデー
タ形式に従って図１０の線分４０については、図１１
（ｂ）に示すように線分番号＃００１，線分左端点Ｐ
１，線分右端点Ｐ２，視域左端点Ｗ１及び視域右端点Ｗ
２を格納した視域全域から見える線分４０を示すデータ
が作成される。このような線分のデータ形式を採用する
ことにより、位相計算におけるホログラム面１０での１
次元位相分布の計算領域の設定をより簡潔にできる。
おり、線分番号に続いて線分左端点と線分右端点の座標
値を格納している。ここでは線分を右端点と左端点で分
けているが、奥行き方向に見ることで手前側を始点、奥
行き側を終点と定義してもよい。続いて視域の左端点と
視域の右端点の座標値を格納している。このようなデー
タ形式に従って図１０の線分４０については、図１１
（ｂ）に示すように線分番号＃００１，線分左端点Ｐ
１，線分右端点Ｐ２，視域左端点Ｗ１及び視域右端点Ｗ
２を格納した視域全域から見える線分４０を示すデータ
が作成される。このような線分のデータ形式を採用する
ことにより、位相計算におけるホログラム面１０での１
次元位相分布の計算領域の設定をより簡潔にできる。
【００３９】図１２は線分のクリッピングを示したもの
で、端点Ｐ１，Ｐ２をもつ線分は端点Ｐ１が境界面３２
の外側にあることから、境界面３２との交点Ｐ１２の外
側の線分４４を削除し、交点Ｐ１２と右側の端点Ｐ２を
もつ新たな線分４０を生成する。このようにクリッピン
グした線分４０も視域２６の全域から見えることから、
図１１に示したと同じデータ形式をもたせる。
で、端点Ｐ１，Ｐ２をもつ線分は端点Ｐ１が境界面３２
の外側にあることから、境界面３２との交点Ｐ１２の外
側の線分４４を削除し、交点Ｐ１２と右側の端点Ｐ２を
もつ新たな線分４０を生成する。このようにクリッピン
グした線分４０も視域２６の全域から見えることから、
図１１に示したと同じデータ形式をもたせる。
【００４０】図１３は線分のクリッピングの他の例を示
したもので、この場合には端点Ｐ１，Ｐ２をもつ線分４
２が境界面３２，３０の両方を通って存在している。そ
こで、境界面３０，３２との交点Ｐ３，Ｐ４を求めて新
たな線分の端点とし、外側の線分は削除する。図１４は
視域２６の右側で一部が見えなくなる線分を示した説明
図である。
したもので、この場合には端点Ｐ１，Ｐ２をもつ線分４
２が境界面３２，３０の両方を通って存在している。そ
こで、境界面３０，３２との交点Ｐ３，Ｐ４を求めて新
たな線分の端点とし、外側の線分は削除する。図１４は
視域２６の右側で一部が見えなくなる線分を示した説明
図である。
【００４１】図１４において、端点Ｐ１，Ｐ２をもつ線
分４４の手前に端点Ｐ３，Ｐ４をもつ別の線分４６が位
置している。まず視域２６の端点Ｗ１から線分４４を見
ると、端点Ｐ１からＰ２までの全域を見ることができ
る。一方、視域２６の右側の端点Ｗ２から線分４４を見
ると、他の線分４６の端点Ｐ３を通って線分４４に交差
する点Ｐ１２より右側を端点Ｗ２から見ることはできな
い。即ち、線分４４は端点Ｐ１から交点Ｐ１２までは視
域２６の全域から見ることができるが、交点Ｐ１２から
端点Ｐ２までは視域２６の全域で見ることはできない。
分４４の手前に端点Ｐ３，Ｐ４をもつ別の線分４６が位
置している。まず視域２６の端点Ｗ１から線分４４を見
ると、端点Ｐ１からＰ２までの全域を見ることができ
る。一方、視域２６の右側の端点Ｗ２から線分４４を見
ると、他の線分４６の端点Ｐ３を通って線分４４に交差
する点Ｐ１２より右側を端点Ｗ２から見ることはできな
い。即ち、線分４４は端点Ｐ１から交点Ｐ１２までは視
域２６の全域から見ることができるが、交点Ｐ１２から
端点Ｐ２までは視域２６の全域で見ることはできない。
【００４２】このため交点Ｐ１２までが視域全域２６で
見ることのできる限界であり、更に右側については見え
る視域２６が端点Ｗ１を含む左側に徐々に狭くなるよう
に制限される。このような場合には、線分４４について
は視域の全域から見える端点Ｐ１，Ｐ１２をもつ線分４
８と、視域の一部で見えなくなる端点Ｐ１２，Ｐ２をも
つ線分５０とに分けて抽出する。視域の全域で見える線
分４８のデータ形式は図１１に従う。これに対し、視域
の右側で一部が見えなくなる線分５０については図１５
に従ったデータ形式とする。
見ることのできる限界であり、更に右側については見え
る視域２６が端点Ｗ１を含む左側に徐々に狭くなるよう
に制限される。このような場合には、線分４４について
は視域の全域から見える端点Ｐ１，Ｐ１２をもつ線分４
８と、視域の一部で見えなくなる端点Ｐ１２，Ｐ２をも
つ線分５０とに分けて抽出する。視域の全域で見える線
分４８のデータ形式は図１１に従う。これに対し、視域
の右側で一部が見えなくなる線分５０については図１５
に従ったデータ形式とする。
【００４３】図１５（ａ）は視域の右側で一部が見えな
くなる線分のデータ形式の内容を示したもので、線分番
号，線分左端点，線分右端点，視域左端点、更に妨害線
分端点を格納する。図１４の線分５０の場合には、図１
５（ｂ）に示すように線分番号＃００２，線分左端点Ｐ
１２，線分右端点Ｐ２，視域左端点Ｗ１，妨害線分４６
の端点Ｐ３を格納する。この図１５のデータ形式を図１
１の視域全域で見える線分のデータ形式と対応して見る
と、一方の視域端点の代わりに妨害線分の端点が格納さ
れている点で相違する。
くなる線分のデータ形式の内容を示したもので、線分番
号，線分左端点，線分右端点，視域左端点、更に妨害線
分端点を格納する。図１４の線分５０の場合には、図１
５（ｂ）に示すように線分番号＃００２，線分左端点Ｐ
１２，線分右端点Ｐ２，視域左端点Ｗ１，妨害線分４６
の端点Ｐ３を格納する。この図１５のデータ形式を図１
１の視域全域で見える線分のデータ形式と対応して見る
と、一方の視域端点の代わりに妨害線分の端点が格納さ
れている点で相違する。
【００４４】図１６は図１４とは逆に視域の左側で一部
が見えなくなる線分を示した説明図である。図１６にお
いて、端点Ｐ１，Ｐ２をもつ線分４４は前方に存在する
端点Ｐ３，Ｐ４をもつ線分４６により視域２６の右側で
一部が見えなくなる。即ち、視域２６の左側の端点Ｗ１
から見ると、他の線分４６の端点Ｐ４を通る視線との交
点Ｐ１２までは視域２６の全域で見ることができる。し
かし、交点Ｐ１２の左側については、視域２６の左側で
は端点Ｐ１側に行くほど見えなくなる。
が見えなくなる線分を示した説明図である。図１６にお
いて、端点Ｐ１，Ｐ２をもつ線分４４は前方に存在する
端点Ｐ３，Ｐ４をもつ線分４６により視域２６の右側で
一部が見えなくなる。即ち、視域２６の左側の端点Ｗ１
から見ると、他の線分４６の端点Ｐ４を通る視線との交
点Ｐ１２までは視域２６の全域で見ることができる。し
かし、交点Ｐ１２の左側については、視域２６の左側で
は端点Ｐ１側に行くほど見えなくなる。
【００４５】そこで、この場合にも、線分４４を視域２
６の全域で見える端点Ｐ１２，Ｐ２の線分４８と、視域
２６の左側で一部が見えなくなる端点Ｐ１，Ｐ１２の線
分５０に分けて抽出する。視域２６の左側で一部が見え
なくなる線分５０のデータ形式は、図１７に示すように
線分番号＃００３，線分右端点Ｐ１，線分左端点Ｐ１
２，妨害線分端点Ｐ４及び視域左端点Ｗ２を格納した形
式となる。
６の全域で見える端点Ｐ１２，Ｐ２の線分４８と、視域
２６の左側で一部が見えなくなる端点Ｐ１，Ｐ１２の線
分５０に分けて抽出する。視域２６の左側で一部が見え
なくなる線分５０のデータ形式は、図１７に示すように
線分番号＃００３，線分右端点Ｐ１，線分左端点Ｐ１
２，妨害線分端点Ｐ４及び視域左端点Ｗ２を格納した形
式となる。
【００４６】図１８は交差する線分の分割処理を示した
もので、端点Ｐ１，Ｐ２をもつ線分４４と端点Ｐ３，Ｐ
４をもつ線分４６が図示のように交点Ｐ５で交差してい
た場合には、交点Ｐ５により４つの線分に分割する。分
割した端点Ｐ１，Ｐ５の線分、端点Ｐ４，Ｐ５の線分に
ついては視域２６の全域から見ることができることか
ら、図１１のデータ形式に従ったデータを生成する。ま
た、端点Ｐ５，Ｐ３の線分と端点Ｐ５，Ｐ２の線分につ
いては、手前の２つの線分により隠れて視域２６からは
全く見えないことから削除する。
もので、端点Ｐ１，Ｐ２をもつ線分４４と端点Ｐ３，Ｐ
４をもつ線分４６が図示のように交点Ｐ５で交差してい
た場合には、交点Ｐ５により４つの線分に分割する。分
割した端点Ｐ１，Ｐ５の線分、端点Ｐ４，Ｐ５の線分に
ついては視域２６の全域から見ることができることか
ら、図１１のデータ形式に従ったデータを生成する。ま
た、端点Ｐ５，Ｐ３の線分と端点Ｐ５，Ｐ２の線分につ
いては、手前の２つの線分により隠れて視域２６からは
全く見えないことから削除する。
【００４７】以上のような線分調整及び抽出過程により
位相計算の対象となる線分は、 視域から完全に見える線分、 視域から完全には見えない線分、 の２種類の線分が得られることになる。このようにして
求められた線分は各スライス面ごとに奥行き方向の位置
に従って順番に並ぶように線分データのソーティングを
行う。
位相計算の対象となる線分は、 視域から完全に見える線分、 視域から完全には見えない線分、 の２種類の線分が得られることになる。このようにして
求められた線分は各スライス面ごとに奥行き方向の位置
に従って順番に並ぶように線分データのソーティングを
行う。
【００４８】次に各スライス面ごとに求められた線分に
基づくホログラム面の１次元位相分布の計算過程を説明
する。まずホログラムの原理を説明すると、ホログラム
は１つのレーザ光を２つに分割し、一方のレーザ光を物
体に照射して物体より散乱されるレーザ光（物体光）と
もう一方のレーザ光（参照光）の２光束干渉により得ら
れる。ここで、参照光の波面をＲ・ｅｘｐ（ｊφr ）と
し、物体光の波面をＯ・ｅｘｐ（ｊφo ）とすると、ホ
ログラムの露光強度ＩH は
基づくホログラム面の１次元位相分布の計算過程を説明
する。まずホログラムの原理を説明すると、ホログラム
は１つのレーザ光を２つに分割し、一方のレーザ光を物
体に照射して物体より散乱されるレーザ光（物体光）と
もう一方のレーザ光（参照光）の２光束干渉により得ら
れる。ここで、参照光の波面をＲ・ｅｘｐ（ｊφr ）と
し、物体光の波面をＯ・ｅｘｐ（ｊφo ）とすると、ホ
ログラムの露光強度ＩH は
【００４９】
【数１】
【００５０】となる。ホログラムを現像する場合には、
（１）式の露光強度ＩH に比例した振幅及び位相の変化
がホログラムに起きる。電気的にホログラムを作成する
ためには、光の振幅や位相を変化することのできる液晶
デバイス等の空間光変調素子を使用すればよい。このよ
うにして作成されたホログラムに参照光と同じ波面を入
射することでホログラムを再生することができる。
（１）式の露光強度ＩH の内、物体光の再生に寄与する
のは右辺第３項のみであるので、この右辺第３項につい
て考えると、ホログラムからの透過光Ｔは
（１）式の露光強度ＩH に比例した振幅及び位相の変化
がホログラムに起きる。電気的にホログラムを作成する
ためには、光の振幅や位相を変化することのできる液晶
デバイス等の空間光変調素子を使用すればよい。このよ
うにして作成されたホログラムに参照光と同じ波面を入
射することでホログラムを再生することができる。
（１）式の露光強度ＩH の内、物体光の再生に寄与する
のは右辺第３項のみであるので、この右辺第３項につい
て考えると、ホログラムからの透過光Ｔは
【００５１】
【数２】
【００５２】となる。ここで、（２）式の右辺第１項は
物体からの波面が再生されたことを示し、右辺第２項は
物体光の共役波を示している。以上の原理説明から、ホ
ログラムの位相分布の計算は（１）式の右辺第３項のみ
を計算すればよいことになる。図１９はホログラムの計
算原理を示したもので、今、参照光を平面波と考える
と、平面波は場所による強度変化がないので光強度Ｒを
無視することができ、また位相φr ＝０として扱える。
物体からの波面が再生されたことを示し、右辺第２項は
物体光の共役波を示している。以上の原理説明から、ホ
ログラムの位相分布の計算は（１）式の右辺第３項のみ
を計算すればよいことになる。図１９はホログラムの計
算原理を示したもので、今、参照光を平面波と考える
と、平面波は場所による強度変化がないので光強度Ｒを
無視することができ、また位相φr ＝０として扱える。
【００５３】物体６４の座標（Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉ）をも
つあるサンプリング点６６の輝度（散乱度）をＩi とし
たとき、ホログラム面１０上の画素２５の露光強度ＩH
は
つあるサンプリング点６６の輝度（散乱度）をＩi とし
たとき、ホログラム面１０上の画素２５の露光強度ＩH
は
【００５４】
【数３】
【００５５】となる。図２０は視域全域で見ることので
きる線分についての１次元位相分布の計算領域を示した
説明図である。視域全域で見える線分は図１１に示した
データ形式で表現されていることから、図示のように線
分端点Ｐ１，Ｐ２及び視域２６の端点Ｗ１，Ｗ２をホロ
グラム面１０に対し仮想空間に設定することができる。
きる線分についての１次元位相分布の計算領域を示した
説明図である。視域全域で見える線分は図１１に示した
データ形式で表現されていることから、図示のように線
分端点Ｐ１，Ｐ２及び視域２６の端点Ｗ１，Ｗ２をホロ
グラム面１０に対し仮想空間に設定することができる。
【００５６】まず、本発明は端点Ｐ１，Ｐ２をもつ線分
上にサンプリング点ＳＰを設定する。サンプリング点を
決める線分の分割長は複数の線分の連続を１つの線とし
て見せるため充分に小さくとる必要がある。理論的に
は、サンプリング点を設定する線分の分割長は視覚的に
は５０ミクロン程度の値である。ここでは説明を簡単に
するため、仮想空間に設けたホログラム面１０の画素の
ピッチ間隔Ｐv を用いてピッチ間隔Ｐv ごとにサンプリ
ング点ＳＰ１，ＳＰ２，・・・を設定する。
上にサンプリング点ＳＰを設定する。サンプリング点を
決める線分の分割長は複数の線分の連続を１つの線とし
て見せるため充分に小さくとる必要がある。理論的に
は、サンプリング点を設定する線分の分割長は視覚的に
は５０ミクロン程度の値である。ここでは説明を簡単に
するため、仮想空間に設けたホログラム面１０の画素の
ピッチ間隔Ｐv を用いてピッチ間隔Ｐv ごとにサンプリ
ング点ＳＰ１，ＳＰ２，・・・を設定する。
【００５７】まず端点Ｐ１のホログラム面１０における
位相分布の計算領域は、視域２６の端点Ｗ１とＷ２から
の視線のホログラム１０上における交点の間隔で与えら
れる計算領域５２−１となる。次のサンプリング点ＳＰ
１についても同様にして、視域２６の両側の端点Ｗ１，
Ｗ２からの視線がホログラム面１０と交わる交点の間の
領域５２−２となる。以下同様に、残りのサンプリング
点及び右側の端点Ｐ２について計算領域を求め、端点Ｐ
２については計算領域５２−６が定まる。
位相分布の計算領域は、視域２６の端点Ｗ１とＷ２から
の視線のホログラム１０上における交点の間隔で与えら
れる計算領域５２−１となる。次のサンプリング点ＳＰ
１についても同様にして、視域２６の両側の端点Ｗ１，
Ｗ２からの視線がホログラム面１０と交わる交点の間の
領域５２−２となる。以下同様に、残りのサンプリング
点及び右側の端点Ｐ２について計算領域を求め、端点Ｐ
２については計算領域５２−６が定まる。
【００５８】このようにして端点Ｐ１，Ｐ２及び間のサ
ンプリング点ＳＰについて計算領域５２−１〜５２−６
が定まったならば、各点の輝度を与えることで前記
（３）（４）式に従って位相分布を計算することができ
る。この場合、同一スライス面上のサンプリング点の位
相計算であることから（４）式のＹ座標値は０であり、
ＸＺ平面（スライス面）での座標値を用いた２次元座標
で済むことから計算自体が簡単になる。
ンプリング点ＳＰについて計算領域５２−１〜５２−６
が定まったならば、各点の輝度を与えることで前記
（３）（４）式に従って位相分布を計算することができ
る。この場合、同一スライス面上のサンプリング点の位
相計算であることから（４）式のＹ座標値は０であり、
ＸＺ平面（スライス面）での座標値を用いた２次元座標
で済むことから計算自体が簡単になる。
【００５９】また、図２０に示した各サンプリング点の
位相計算にあっては、端点Ｐ１，Ｐ２を含む各サンプリ
ング点の輝度を元に位相計算を行うことから、位相計算
に先立って輝度を求めておく必要がある。このサンプリ
ング点の輝度の計算はコンピュータ・グラフィックスに
おける各種のシューディング・モデルを適用して実現で
きる。
位相計算にあっては、端点Ｐ１，Ｐ２を含む各サンプリ
ング点の輝度を元に位相計算を行うことから、位相計算
に先立って輝度を求めておく必要がある。このサンプリ
ング点の輝度の計算はコンピュータ・グラフィックスに
おける各種のシューディング・モデルを適用して実現で
きる。
【００６０】コンピュータ・グラフィックスのシューデ
ィング技法に基づく輝度計算にあっては、例えば図２１
に示すように線分の端点Ｐ１，Ｐ２を表示する面の幾何
学的な法線を破線で示すように求めておく。これを視線
ベクトルＶ１，Ｖ２とする。Ｐ１，Ｐ２点の間に設定し
た任意のサンプリング点ＳＰｉについては、両端のＰ
１，Ｐ２点の視線ベクトルＶ１，Ｖ２から直線補間によ
り視線ベクトルＶｉを求める。尚、端点Ｐ１，Ｐ２の法
線は、隣接する面の法線との平均により求まることから
異なる方向をもつ。
ィング技法に基づく輝度計算にあっては、例えば図２１
に示すように線分の端点Ｐ１，Ｐ２を表示する面の幾何
学的な法線を破線で示すように求めておく。これを視線
ベクトルＶ１，Ｖ２とする。Ｐ１，Ｐ２点の間に設定し
た任意のサンプリング点ＳＰｉについては、両端のＰ
１，Ｐ２点の視線ベクトルＶ１，Ｖ２から直線補間によ
り視線ベクトルＶｉを求める。尚、端点Ｐ１，Ｐ２の法
線は、隣接する面の法線との平均により求まることから
異なる方向をもつ。
【００６１】一方、端点Ｐ１，Ｐ２の線分を取り出した
ポリゴンの面素片については、各種の属性情報として例
えば拡散係数，反射係数，光源情報等がコンピュータ・
グラフィックスにおける表示の場合と同様設けられてい
ることから、この属性情報と視線ベクトルＶｉに基づき
サンプリング点ＳＰｉの輝度を計算すれば良い。勿論、
輝度の計算はコンピュータ・グラフィックスのスムーズ
・シューディング・モデルに限定されず、適宜の陰面処
理の技術を適用することができる。
ポリゴンの面素片については、各種の属性情報として例
えば拡散係数，反射係数，光源情報等がコンピュータ・
グラフィックスにおける表示の場合と同様設けられてい
ることから、この属性情報と視線ベクトルＶｉに基づき
サンプリング点ＳＰｉの輝度を計算すれば良い。勿論、
輝度の計算はコンピュータ・グラフィックスのスムーズ
・シューディング・モデルに限定されず、適宜の陰面処
理の技術を適用することができる。
【００６２】図２２は視域の一部で見えなくなる線分の
位相計算を示した説明図であり、図１５（ｂ）の線分デ
ータに基づいて線分の端点Ｐ１２，Ｐ２、視域左端点Ｗ
１及び妨害線分端点Ｐ３をホログラム面１０に設定して
いる。このとき視域２６の右端点Ｗ２や境界面３０，３
２は考慮する必要がないが、説明を判り易くするため図
上は示している。
位相計算を示した説明図であり、図１５（ｂ）の線分デ
ータに基づいて線分の端点Ｐ１２，Ｐ２、視域左端点Ｗ
１及び妨害線分端点Ｐ３をホログラム面１０に設定して
いる。このとき視域２６の右端点Ｗ２や境界面３０，３
２は考慮する必要がないが、説明を判り易くするため図
上は示している。
【００６３】端点Ｐ１２，Ｐ２をもつ線分については、
例えば仮想的なホログラム面１０の画素ピッチ間隔Ｐv
の分割長で分割してサンプリング点ＳＰ１を設けてい
る。Ｐ１２点からの光に基づくホログラム面１０上の位
相計算の領域は、視域２６の左端点Ｗ１と妨害線分端点
Ｐ３からの点Ｐ１２を通る視線のホログラム面１０上の
交点の間の領域５４−１となる。
例えば仮想的なホログラム面１０の画素ピッチ間隔Ｐv
の分割長で分割してサンプリング点ＳＰ１を設けてい
る。Ｐ１２点からの光に基づくホログラム面１０上の位
相計算の領域は、視域２６の左端点Ｗ１と妨害線分端点
Ｐ３からの点Ｐ１２を通る視線のホログラム面１０上の
交点の間の領域５４−１となる。
【００６４】また、サンプリング点ＳＰ１及び端点Ｐ２
についても同様にして、計算領域５４−２，５４−３を
求める。このように計算領域５４−１，５４−２，５４
−３が求められたならば、点Ｐ１２，ＳＰ１，Ｐ２の輝
度を図２１の場合と同様にして求め、前記（３）（４）
式に従って計算領域５４−１〜５４−３に含まれる画素
ごとに位相分布を計算する。
についても同様にして、計算領域５４−２，５４−３を
求める。このように計算領域５４−１，５４−２，５４
−３が求められたならば、点Ｐ１２，ＳＰ１，Ｐ２の輝
度を図２１の場合と同様にして求め、前記（３）（４）
式に従って計算領域５４−１〜５４−３に含まれる画素
ごとに位相分布を計算する。
【００６５】このようにして１つのスライス面について
求めた全ての線分の端点を含むサンプリング点について
位相分布が計算できたならば、ホログラム面１０の１次
元領域で計算結果を加算することで、あるストライプ面
に対応した１次元位相分布を最終的に求めることがで
き、これを全てのスライス面の線分について行う。ここ
で、図２０〜図２２に示した位相計算は、図６及び図７
に示した仮想空間を例にとるものであったが、実際の処
理にあっては位相計算の段階で実際に位相分布を表現す
るディスプレイ及び再生光の波長を特定した実空間での
位相分布を計算する。
求めた全ての線分の端点を含むサンプリング点について
位相分布が計算できたならば、ホログラム面１０の１次
元領域で計算結果を加算することで、あるストライプ面
に対応した１次元位相分布を最終的に求めることがで
き、これを全てのスライス面の線分について行う。ここ
で、図２０〜図２２に示した位相計算は、図６及び図７
に示した仮想空間を例にとるものであったが、実際の処
理にあっては位相計算の段階で実際に位相分布を表現す
るディスプレイ及び再生光の波長を特定した実空間での
位相分布を計算する。
【００６６】ここで実空間におけるホログラム面１０、
即ち実際に位相分布を表現する液晶ディスプレイ等の画
素ピッチをＰr 、再生光の波長をλr とすると、前記
（３）（４）式における位相分布の計算に使用する仮想
空間の波長λv を λv ＝λr ・（Ｐv ／Ｐr ） （５） λv ；仮想空間の光波長 λr ：実空間の光波長 Ｐv ：仮想空間の画素ピッチ間隔 Ｐr ：実空間の画素ピッチ間隔 として求め、また仮想空間で使用する波数ｋv を ｋv ＝ｋr ・（Ｐr ／Ｐv ） （６） ｋv ：仮想空間の波数 ｋr ：実空間の波数 として求めて、実空間における１次元位相分布として計
算する。
即ち実際に位相分布を表現する液晶ディスプレイ等の画
素ピッチをＰr 、再生光の波長をλr とすると、前記
（３）（４）式における位相分布の計算に使用する仮想
空間の波長λv を λv ＝λr ・（Ｐv ／Ｐr ） （５） λv ；仮想空間の光波長 λr ：実空間の光波長 Ｐv ：仮想空間の画素ピッチ間隔 Ｐr ：実空間の画素ピッチ間隔 として求め、また仮想空間で使用する波数ｋv を ｋv ＝ｋr ・（Ｐr ／Ｐv ） （６） ｋv ：仮想空間の波数 ｋr ：実空間の波数 として求めて、実空間における１次元位相分布として計
算する。
【００６７】即ち、仮想空間から実空間への変換は、実
空間における画素ピッチ間隔Ｐr と仮想空間における画
素ピッチ間隔Ｐv との比で決まる倍率設定に従った波長
及び波数を用いて位相分布を計算することで実現でき
る。このように線分の検出までは仮想空間で行うこと
で、実際の立体表示で使用する液晶ディスプレイの性能
や参照光の波長の制約を受けることなく、線分に変換さ
れた対象物体の情報を得ることができ、実際に位相分布
を表現するデバイスや参照光の波長が求まった後に実空
間での位相分布を簡単に計算することができる。
空間における画素ピッチ間隔Ｐr と仮想空間における画
素ピッチ間隔Ｐv との比で決まる倍率設定に従った波長
及び波数を用いて位相分布を計算することで実現でき
る。このように線分の検出までは仮想空間で行うこと
で、実際の立体表示で使用する液晶ディスプレイの性能
や参照光の波長の制約を受けることなく、線分に変換さ
れた対象物体の情報を得ることができ、実際に位相分布
を表現するデバイスや参照光の波長が求まった後に実空
間での位相分布を簡単に計算することができる。
【００６８】図２３，図２４及び図２５は図５に示した
本発明によるホログラム情報作成のためのステップＳ３
以降の処理をソフトウェアで実現するためのフローチャ
ートを示す。図２３において、ステップＳ１でスライス
面の初期設定を行う。続いてステップＳ２で、設定した
スライス面と対象物体として表現したポリゴンとの交点
を求め、線分の２端点とする。ステップＳ３では線分の
２端点が立体表示可能域以外か否か判定する。立体表示
可能域にあればステップＳ４で２つの端点の内の１つが
立体表示可能域の外か否か判定する。
本発明によるホログラム情報作成のためのステップＳ３
以降の処理をソフトウェアで実現するためのフローチャ
ートを示す。図２３において、ステップＳ１でスライス
面の初期設定を行う。続いてステップＳ２で、設定した
スライス面と対象物体として表現したポリゴンとの交点
を求め、線分の２端点とする。ステップＳ３では線分の
２端点が立体表示可能域以外か否か判定する。立体表示
可能域にあればステップＳ４で２つの端点の内の１つが
立体表示可能域の外か否か判定する。
【００６９】両方とも立体表示可能域の中であればステ
ップＳ５に進み、全てのポリゴンの面素片について線分
を取り出すための計算が終了したか否かチェックする。
ステップＳ３で線分の２端点が立体表示可能域以外であ
った場合にはステップＳ６に進み、２端点が視域から見
て右側か左側の同じ方向に存在するか否かチェックす
る。
ップＳ５に進み、全てのポリゴンの面素片について線分
を取り出すための計算が終了したか否かチェックする。
ステップＳ３で線分の２端点が立体表示可能域以外であ
った場合にはステップＳ６に進み、２端点が視域から見
て右側か左側の同じ方向に存在するか否かチェックす
る。
【００７０】線分の２端点が同方向即ち立体表示可能域
の右側または左側に存在するとき、具体的には図１０の
線分４２のような場合にはステップＳ７に進んで２端点
のデータを削除する。また、ステップＳ６で線分の２端
点が異なる方向であった場合には、即ち図１３のＰ１，
Ｐ２点の状態にあったときにはステップＳ８に進み、２
端点とも立体表示可能領域内へのクリッピングを行う。
の右側または左側に存在するとき、具体的には図１０の
線分４２のような場合にはステップＳ７に進んで２端点
のデータを削除する。また、ステップＳ６で線分の２端
点が異なる方向であった場合には、即ち図１３のＰ１，
Ｐ２点の状態にあったときにはステップＳ８に進み、２
端点とも立体表示可能領域内へのクリッピングを行う。
【００７１】以上の処理により全てのポリゴン面につい
ての線分に関する計算が終了すると図２４のステップＳ
１０に進み、線分抽出のための初期設定を行う。ステッ
プＳ１１では２端点の線分が交点をもつかどうかチェッ
クする。もし交点をもっていればステップＳ１３に進
み、図１８に示したように交点で線分を分割して線分を
追加する。ステップＳ１２で全ての線分について交点の
判断を終了するまで処理を繰り返す。
ての線分に関する計算が終了すると図２４のステップＳ
１０に進み、線分抽出のための初期設定を行う。ステッ
プＳ１１では２端点の線分が交点をもつかどうかチェッ
クする。もし交点をもっていればステップＳ１３に進
み、図１８に示したように交点で線分を分割して線分を
追加する。ステップＳ１２で全ての線分について交点の
判断を終了するまで処理を繰り返す。
【００７２】次にステップＳ１４に進み、交点の処理が
済んだ線分について線分の並び替えを行う。この並び替
えは同一スライス面上の線分に関しＺ軸方向、即ち奥行
き方向に順番に線分を昇順（奥行き方向の距離の小さい
順）に並べる。また、各線分について２端点を視域に近
い方を始点、遠い方を終点とする。線分の並び替えが全
て済むとステップＳ１５で再度線分の初期設定を行い、
ステップＳ１６で線分の抽出を行う。
済んだ線分について線分の並び替えを行う。この並び替
えは同一スライス面上の線分に関しＺ軸方向、即ち奥行
き方向に順番に線分を昇順（奥行き方向の距離の小さい
順）に並べる。また、各線分について２端点を視域に近
い方を始点、遠い方を終点とする。線分の並び替えが全
て済むとステップＳ１５で再度線分の初期設定を行い、
ステップＳ１６で線分の抽出を行う。
【００７３】ステップＳ１６における線分の抽出処理は
視域の一部で隠れる線分を対象に、視域から完全に見
える部分、角度によって見える部分、見えない部
分、に分割し、の見えない部分については削除する。
完全に見える部分については図１１に従った形式の線分
データを生成し、また角度によって見える部分の線分に
ついては図１５あるいは図１６の形式に従って線分のデ
ータを生成する。このステップＳ１６の処理を、ステッ
プＳ１７で全ての線分についての計算を終了するまで繰
り返す。
視域の一部で隠れる線分を対象に、視域から完全に見
える部分、角度によって見える部分、見えない部
分、に分割し、の見えない部分については削除する。
完全に見える部分については図１１に従った形式の線分
データを生成し、また角度によって見える部分の線分に
ついては図１５あるいは図１６の形式に従って線分のデ
ータを生成する。このステップＳ１６の処理を、ステッ
プＳ１７で全ての線分についての計算を終了するまで繰
り返す。
【００７４】次に図２５のステップＳ１８に進み、これ
までの仮想空間における処理から位相分布を実際に表示
するディスプレイ及び参照光の波長を定めた実空間の処
理に変換するための倍率設定を行う。この倍率設定は仮
想空間のホログラム面の画素ピッチ間隔Ｐv と実空間の
画素ピッチ間隔Ｐr が定まっていることから倍率（Ｐ r
／Ｐv ）を設定し、この倍率から前記（５）（６）式に
従った実空間への波長及び波数の変換を行い、この波長
λv 及び波数ｋv を用いて前記（３）（４）式に従った
位相計算を行う。
までの仮想空間における処理から位相分布を実際に表示
するディスプレイ及び参照光の波長を定めた実空間の処
理に変換するための倍率設定を行う。この倍率設定は仮
想空間のホログラム面の画素ピッチ間隔Ｐv と実空間の
画素ピッチ間隔Ｐr が定まっていることから倍率（Ｐ r
／Ｐv ）を設定し、この倍率から前記（５）（６）式に
従った実空間への波長及び波数の変換を行い、この波長
λv 及び波数ｋv を用いて前記（３）（４）式に従った
位相計算を行う。
【００７５】ステップＳ１８で倍率設定が済むと、ステ
ップＳ１９で線分ごとに線分上に所定の分割長、例えば
仮想空間のホログラム面における画素ピッチ間隔Ｐv で
サンプリング点を設定する。続いてステップＳ２０で、
線分上のサンプリング点と視域の視認範囲で決まるホロ
グラム面上の領域について距離、即ち計算領域を求め、
更にサンプリング点の輝度を求め、最終的に計算領域の
各画素ごとの位相分布を計算する。
ップＳ１９で線分ごとに線分上に所定の分割長、例えば
仮想空間のホログラム面における画素ピッチ間隔Ｐv で
サンプリング点を設定する。続いてステップＳ２０で、
線分上のサンプリング点と視域の視認範囲で決まるホロ
グラム面上の領域について距離、即ち計算領域を求め、
更にサンプリング点の輝度を求め、最終的に計算領域の
各画素ごとの位相分布を計算する。
【００７６】続いてステップＳ２１で同一スライス面の
処理であることから、計算した位相分布を加算処理し、
ステップＳ２で全ての線分についての計算終了までステ
ップＳ１９〜Ｓ２１の処理を繰り返す。ステップＳ２２
で全ての線分についての位相計算が終了するとステップ
Ｓ２３に進み、全てのスライス面についての計算が終了
したか否かチェックする。
処理であることから、計算した位相分布を加算処理し、
ステップＳ２で全ての線分についての計算終了までステ
ップＳ１９〜Ｓ２１の処理を繰り返す。ステップＳ２２
で全ての線分についての位相計算が終了するとステップ
Ｓ２３に進み、全てのスライス面についての計算が終了
したか否かチェックする。
【００７７】計算が終了していなければ図２３のステッ
プＳ２に戻り、次のスライス面についての処理を行う。
図２５のステップＳ２３で全てのスライス面についての
計算が終了すると、一連のホログラム情報の作成処理を
終了する。このようにして計算された各スライス面ごと
の１次元位相分布は、例えば図４に示した位相計算装置
２２のメモリに保持され、立体表示装置２４で立体表示
を行う際に読み出され、例えば液晶デバイスの各画素ご
とに対応する位相分布を表現し、レーザ光源等の参照光
の照射で表現した位相分布により波面を変換し、生成し
た１次元位相分布に基づく立体像を表示する。
プＳ２に戻り、次のスライス面についての処理を行う。
図２５のステップＳ２３で全てのスライス面についての
計算が終了すると、一連のホログラム情報の作成処理を
終了する。このようにして計算された各スライス面ごと
の１次元位相分布は、例えば図４に示した位相計算装置
２２のメモリに保持され、立体表示装置２４で立体表示
を行う際に読み出され、例えば液晶デバイスの各画素ご
とに対応する位相分布を表現し、レーザ光源等の参照光
の照射で表現した位相分布により波面を変換し、生成し
た１次元位相分布に基づく立体像を表示する。
【００７８】立体表示に用いるデバイスとしては、例え
ばＴＮ液晶を用いた液晶ディスプレイを使用することが
でき、各液晶画素は位相分布信号により参照光の位相を
０〜２πの範囲で変化させて立体像を表示するための波
面変換を行うようになる。
ばＴＮ液晶を用いた液晶ディスプレイを使用することが
でき、各液晶画素は位相分布信号により参照光の位相を
０〜２πの範囲で変化させて立体像を表示するための波
面変換を行うようになる。
【００７９】
【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、表示対象となる物体を三角形の面素片の集合でなる
ポリゴン（多面体）で表現し、位相計算のための仮想空
間に水平面と平行に設定したスライス面ごとにポリゴン
面素片の交差による線分を求め、線分に一定間隔でサン
プリング点を設定した１次元位相分布を求めることで、
従来、膨大な計算量を必要としたホログラムの位相分布
の計算量を大幅に低減することができる。
ば、表示対象となる物体を三角形の面素片の集合でなる
ポリゴン（多面体）で表現し、位相計算のための仮想空
間に水平面と平行に設定したスライス面ごとにポリゴン
面素片の交差による線分を求め、線分に一定間隔でサン
プリング点を設定した１次元位相分布を求めることで、
従来、膨大な計算量を必要としたホログラムの位相分布
の計算量を大幅に低減することができる。
【００８０】また、対象物体を表現する線分の取出しを
ホログラム面，視域，境界面を設定した仮想空間で行
い、位相計算に先立って、実際の表示デバイスや参照光
波長を考慮した実空間に変換して１次元位相分布を求め
ることで、立体表示用のデバイスに制約されることな
く、一義的に位相計算の元となる対象物の線分情報を得
ることができ、実際の装置に適合した位相計算を容易に
することができる。
ホログラム面，視域，境界面を設定した仮想空間で行
い、位相計算に先立って、実際の表示デバイスや参照光
波長を考慮した実空間に変換して１次元位相分布を求め
ることで、立体表示用のデバイスに制約されることな
く、一義的に位相計算の元となる対象物の線分情報を得
ることができ、実際の装置に適合した位相計算を容易に
することができる。
【００８１】更に、線分の輝度計算にコンピュータ・グ
ラフィックスにおける影面処理の技術を利用しているこ
とでリアルな立体感を表示することができる。
ラフィックスにおける影面処理の技術を利用しているこ
とでリアルな立体感を表示することができる。
【図１】本発明の原理説明図
【図２】本発明の全体的な処理手順を示したフローチャ
ート
ート
【図３】本発明で求める１次元位相分布と対象物体との
関係を示した説明図
関係を示した説明図
【図４】本発明のシステム構成図
【図５】本発明のホログラム情報作成手順を示したフロ
ーチャート
ーチャート
【図６】仮想空間の設定状態を示した説明図
【図７】図６の平面図
【図８】対象物体のスライス状態の説明図
【図９】対象物体のポリゴン表現とスライス面との交差
を示した説明図
を示した説明図
【図１０】視域全域で見える線分の説明図
【図１１】視域全域で見える線分のデータ形式の説明図
【図１２】限界を片側で越えた線分をクリッピングする
説明図
説明図
【図１３】限界を両側に出る線分をクリッピングする説
明図
明図
【図１４】視域の右側一部が見えなくなる線分の説明図
【図１５】視域の右側で一部が見えなくなる線分のデー
タ形式の説明図
タ形式の説明図
【図１６】視域の左側で一部が見えなくなる線分の説明
図
図
【図１７】視域の左側で一部が見えなくなる線分のデー
タ形式の説明図
タ形式の説明図
【図１８】交差する線分を分割する説明図
【図１９】ホログラムの位相分布の計算原理の説明図
【図２０】視域全域で見える線分の位相計算領域の説明
図
図
【図２１】端点の間に設定したサンプリング点の輝度情
報の設定を示した説明図
報の設定を示した説明図
【図２２】視域の一部で見えなくなる線分の位相計算領
域の説明図
域の説明図
【図２３】本発明のホログラム情報作成の詳細を示した
フローチャート
フローチャート
【図２４】本発明のホログラム情報作成の詳細を示した
フローチャート（続き）
フローチャート（続き）
【図２５】本発明のホログラム情報作成の詳細を示した
フローチャート（続き）
フローチャート（続き）
【図２６】従来のホログラム位相分布の計算領域の説明
図
図
１０：ホログラム面 １２：１次元ホログラム １４，１６：対象物体 １８，１８−１〜１８−ｎ：スライス面 ２０：３次元情報生成装置 ２２：位相計算装置 ２４：立体表示装置 ２５：画素 ２６：視域 ２８：交差軸 ３０，３２：立体可視限界 ３４：ポリゴン（多面体） ３５：後方境界面 ３６：表現物体 ３８：ポリゴン（三角素片） ４０，４２，４６，４８：線分 ５２−１〜５２−ｎ，５４−１〜５４−３：計算領域
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年１０月３０日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図３】
【図９】
【図１】
【図２】
【図４】
【図１１】
【図５】
【図７】
【図８】
【図１０】
【図６】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２２】
【図２１】
【図２３】
【図２６】
【図２４】
【図２５】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 雅之 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 中島 雅人 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内
Claims (17)
- 【請求項１】位相分布を表現するホログラム面、該ホロ
グラム面に表現した位相分布により再生される立体像を
視認可能な視域、及び立体表示限界を仮想空間に設定す
る仮想空間設定過程と，立体表示を行う対象物を微小な
多角形の集合で前記仮想空間に表現する物体表現過程
と；前記対象物を含む仮想空間に水平面と平行なスライ
ス面を複数設定するスライス面設定過程と；前記スライ
ス面ごとに前記多角形と交差する線分を求める線分検出
過程と；前記線分を必要に応じて分割またはクリッピン
グする線分調整過程と；前記線分を前記視域の全域から
常に見える部分と、他の線分により妨げられて前記視域
の一部からしか見ない部分とに分けて抽出する線分抽出
過程と；抽出された線分にサンプリング点を設定するサ
ンプリング過程と；前記サンプリング点ごとに前記ホロ
グラム面上の１次元のホログラム位相分布を計算する位
相分布計算過程と；異なるサンプリング点に対して計算
された１次元のホログラム位相分布を同一のスライス面
ごとに加算する位相分布加算過程と；から成ることを特
徴としたホログラム情報作成方法。 - 【請求項２】請求項１記載のホログラム情報作成方法に
於いて、前記仮想空間設定過程は、矩形のホログラム面
の左右の辺と矩形の視域の左右の辺とを結んだ対角面を
立体表示限界を示す境界面として設定したことを特徴と
するホログラム情報作成方法。 - 【請求項３】請求項１記載のホログラム情報作成方法に
於いて、前記仮想空間設定過程は、３次元座標の原点を
ホログラム面の中心位置に設定し、該原点を基準に仮想
空間での位置座標を表現することを特徴とするホログラ
ム情報作成方法。 - 【請求項４】請求項１記載のホログラム情報作成方法に
於いて、前記物体表現過程は、前記多面体を三角形の面
素片で表現したことを特徴とするホログラム情報作成方
法。 - 【請求項５】請求項１記載のホログラム情報作成方法に
於いて、前記スライス面設定過程は、複数のスライス面
を等間隔に設定したことを特徴とするホログラム情報作
成方法。 - 【請求項６】請求項１記載のホログラム情報作成方法に
於いて、前記線分調整過程は、スライス面内の線分につ
いて前記立体表示限界の境界面の外側に位置する部分を
クリッピングして表示限界内の線分に調整することを特
徴とするホログラム情報作成方法。 - 【請求項７】請求項１記載のホログラム情報作成方法に
於いて、前記線分調整過程は、スライス面内で交差する
２以上の線分を交点で分割したことを特徴とするホログ
ラム情報作成方法。 - 【請求項８】請求項１記載のホログラム情報作成方法に
於いて、前記線分抽出過程は、線分の両側の端点および
該線分の見え方を制限する２点の組を１つの線分情報と
して生成することを特徴とするホログラム作成方法。 - 【請求項９】請求項８記載のホログラム情報作成方法に
於いて、前記線分抽出過程は、前記視域の全域から見え
る線分については、線分の両方の端点および視域の両方
の端点の組を１つの線分情報として生成することを特徴
とするホログラム作成方法。 - 【請求項１０】請求項８記載のホログラム情報作成方法
に於いて、前記線分抽出過程は、前記視域の一部から見
える線分については、視認を制限する他の線分の端点を
線分情報として生成することを特徴とするホログラム作
成方法。 - 【請求項１１】請求項１記載のホログラム情報作成方法
に於いて、前記サンプリング過程は、抽出された線分上
に等間隔でサンプリング点を設定することをことを特徴
とするホログラム作成方法。 - 【請求項１２】請求項１又は１１記載のホログラム情報
作成方法に於いて、前記サンプリング点の設定間隔を、
所定距離離れて見たときサンプリング点の並びが連続し
た線として見える人間の眼の分解能に基づいて設定する
ことを特徴とするホログラム作成方法。 - 【請求項１３】請求項１２記載のホログラム情報作成方
法に於いて、前記サンプリング点の間隔を決める視点ま
での距離を、前記仮想空間に設定したホログラム面と視
域との距離としたことを特徴とするホログラム作成方
法。 - 【請求項１４】請求項１記載のホログラム情報作成方法
に於いて、前記位相分布計算過程は、仮想空間で求めた
線分の情報を、立体表示を行う実空間の条件に適合する
ように倍率設定を行うことを特徴とするホログラム情報
作成方法。 - 【請求項１５】請求項１４記載のホログラム情報作成方
法に於いて、前記位相分布計算過程の倍率設定は、仮想
空間に設定したホログラム面の画素ビッチ間隔と、実空
間でホログラム位相分布を表現するディスプレイの画素
ピッチ間隔との比率に基づいて設定することを特徴とす
るホログラム情報作成方法。 - 【請求項１６】請求項１記載のホログラム情報作成方法
に於いて、更に、計算された１次元位相分布を表現する
位相分布表現過程と；前記位相分布表現過程で表現され
た位相分布に参照光を照射し該参照光の波面変換により
立体像を認識させる立体表示過程と；を設けたことを特
徴とするホログラム情報作成方法。 - 【請求項１７】請求項１記載のホログラム情報作成方法
に於いて、前記位相分布表現過程は、スライス面ごとに
算出した１次元ホログラム位相分布を垂直方向に配列す
ることによってホログラム全体の位相分布を表現するこ
とを特徴とするホログラム情報作成方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4275838A JP2999637B2 (ja) | 1992-10-14 | 1992-10-14 | ホログラム情報作成方法 |
| CA002107945A CA2107945C (en) | 1992-10-14 | 1993-10-07 | Hologram information forming method |
| US08/134,825 US5400155A (en) | 1992-10-14 | 1993-10-12 | Hologram information forming method |
| DE69307088T DE69307088T2 (de) | 1992-10-14 | 1993-10-14 | Verfahren zum Erzeugen von holographischer Information |
| EP93308211A EP0593300B1 (en) | 1992-10-14 | 1993-10-14 | Hologram information forming method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4275838A JP2999637B2 (ja) | 1992-10-14 | 1992-10-14 | ホログラム情報作成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06130881A true JPH06130881A (ja) | 1994-05-13 |
| JP2999637B2 JP2999637B2 (ja) | 2000-01-17 |
Family
ID=17561139
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4275838A Expired - Lifetime JP2999637B2 (ja) | 1992-10-14 | 1992-10-14 | ホログラム情報作成方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5400155A (ja) |
| EP (1) | EP0593300B1 (ja) |
| JP (1) | JP2999637B2 (ja) |
| CA (1) | CA2107945C (ja) |
| DE (1) | DE69307088T2 (ja) |
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-
1992
- 1992-10-14 JP JP4275838A patent/JP2999637B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1993
- 1993-10-07 CA CA002107945A patent/CA2107945C/en not_active Expired - Fee Related
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- 1993-10-14 DE DE69307088T patent/DE69307088T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1993-10-14 EP EP93308211A patent/EP0593300B1/en not_active Expired - Lifetime
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