JPH10268739A - ホログラム作成装置、ホログラム作成方法およびホログラフィ表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成で高速に計算機ホログラムを計算
することができるホログラム作成装置およびホログラム
作成方法を提供する。 【解決手段】 ゾーンプレート半径値を、予め格納され
た値の中から選択して発生する半径値発生部１１０と、
ゾーンプレート座標値を発生するゾーンプレート座標値
発生部１２０と、個別ゾーンプレート値を、予め格納さ
れた値の中から選択して選択して出力するゾーンプレー
ト値発生部１３０、１３５と、個別ホログラム値を算出
する乗算部１４０と、ホログラム面上のホログラム座標
値を算出するホログラム座標値算出部１５０と、ホログ
ラム座標値に応じた領域に格納されていたホログラム値
に受信した個別ホログラム値を累積加算して格納するホ
ログラムメモリ部とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、物体の３次元像の
情報を含んだホログラムを作成するホログラム作成装置
およびホログラム作成方法、並びに、このホログラム作
成装置で作成された物体の３次元像の情報を用いて形態
を物体の３次元像を表示するホログラフィ表示装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】物体の３次元像の表示技術としてホログ
ラフィ技術が注目されている。このホログラフィ技術
は、物体の３次元情報を含むホログラムを作成するホロ
グラム作成技術と、ホログラム作成技術によって記録さ
れた物体の３次元情報を読み出して物体の３次元像を表
示するホログラフィ表示技術とから構成される。

【０００３】ホログラムは、実際の物体に可干渉光を照
射し、物体での反射光と可干渉であるプローブ光とを干
渉させた結果生じる干渉パターンを撮像することで作成
されるが、計算によっても作成することが可能である。

【０００４】計算によってホログラムを作成するホログ
ラム作成装置としては、再生点の一点ごとにホログラム
面での球面波（ゾーンプレート）計算し、ホログラム面
で加算する装置（例えば、特開平２−１２１９１、特開
平４−１０２８１１、特開平８−２６２９６２などに開
示された装置）が提案されている（以下、従来例１と呼
ぶ）。

【０００５】また、高速フーリエ変換を利用し、再生物
体を多数の平面物体によって構成されたものとして、各
平面からホログラムまでの距離に応じた伝搬関数（ゾー
ンプレート）と各伝搬関数に応じた平面との畳み込み積
分を実行し、ホログラム面で加算する装置（特開平８−
２６２９６２などに開示された装置）が提案されている
（以下、従来例２と呼ぶ）。

【０００６】従来例１では、（ａ）一つの再生点からホ
ログラム面上の全ての点（離散点）までの距離を計算
し、（ｂ）計算で得られた各距離を波長で除算し、
（ｃ）各除算結果の小数点以下に円周率の２倍を乗算し
て、ホログラム面上の各離散点ごとの位相角を求め、
（ｄ）各位相角の余弦で実数成分を、また、各位相角の
正弦で虚数成分を計算し、（ｅ）各実数成分および各余
弦成分と再生点の光の振幅に対応している輝度値とを乗
算する。そして、以上の（ａ）〜（ｅ）の計算処理を各
再生点ごとに行い、その後にホログラム面上の各離散点
ごとに、各再生点ごとの計算結果を加算する。

【０００７】従来例２においても、伝搬関数の計算にあ
たって、従来例１と同様の計算を実行する。

【０００８】こうした計算の処理について提案されてい
る手法として、（ｉ）ソフトウエアによる処理、（ｉ
ｉ）有効数字の多い乗算器や加算器を多数並べた専用計
算チップによる処理、（ｉｉｉ）計算結果を予め格納し
ておき、必要に応じて取り出すテーブル化の手法（平成
５年度高度立体動画像通信プロジェクト研究開発報告
書、ｐ．３４〜３５；以後、「報告」と略す）による処
理が提案されている。このテーブル化の手法では、予め
異なる奥行を有する点光源に応じた干渉縞をテーブル化
している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来例では、上記のよ
うにして、計算が実行されるが、計算量や計算に使用す
る資源が膨大なものとなる。

【００１０】上記のソフトウエアに計算処理において
は、平方根、余弦、正弦の計算が発生するが、これらの
計算は、大量のループ計算を含む級数展開法や逐次代入
法などによる標準的なサブルーチン関数を呼び出して利
用することになる。したがって、計算量が膨大なものと
なる。また、高価な浮動小数点演算器を利用することが
必須となる。

【００１１】上記の専用計算チップによる計算処理にお
いては、余弦や正弦に関しては、テーブル化の手法によ
る実現が可能である。しかし、平方根の計算にあたって
は、ニュートン法によったり、テーラ展開またはマクロ
ーリン展開した式に従って、有効数字の多い乗算器や加
算器を多数並べるか、有効数字の多い乗算器や加算器を
少数として、フィードバックループを構成するかする必
要があり、制御が複雑となってしまう。したがって、小
型化が困難であるとともに、高価なものとなってしま
う。

【００１２】上記のテーブル化の手法においては、縦方
向に視差の無い１次元ホログラムを想定しており、横方
向に関する物点の移動については、データのオフセット
を偏光して対応している。ところで、テーブルの大きさ
は、１ホロラインの画素数と奥行の分解能で決まる。
「報告」の例では、テーブルの大きさは、約４０Ｍｂｙ
ｔｅ（＝８１９２０［画素数／ホロライン］×１２８
［奥行の分解能］×３［原色数］ｂｉｔ）である。

【００１３】この手法を単純に３次元に拡張すると、テ
ーブルを収納するためのメモリ容量は、以下のようにな
る。

【００１４】画素数が５１２×５１２のホログラムで、
奥行の分解能を１２８かつ３原色とすると、必要な容量
が１００Ｍｂｙｔｅとなる。この量のメモリをオンボー
ドで実現しようとすると、メモリ素子としてＳＲＡＭを
採用すると、配線長の要因から高速アクセスが困難にな
る。また、メモリ素子としてＤＲＡＭを採用すると、Ｄ
ＲＡＭに不向きなランダムアクセスとなるので、やはり
高速アクセスが困難である。

【００１５】したがって、画素数を５１２×５１２から
１０２４×１０２４へと増加させたり、奥行の分解能を
１２８から２５６あるいは５１２へと増加させたときに
は、到底対応ができない。

【００１６】また、「報告」の例では、干渉縞の細かさ
と画素の細かさとの関連については、何等の示唆がなさ
れていない。発明者が研究の結果から得た知見によれ
ば、縞間隔が画素ピッチ以下の干渉縞でホログラムを作
成すると、像の表示時に偽の物点が発生する。

【００１７】本発明は、上記を鑑みてなされたものであ
り、簡単な構成で高速に計算機ホログラムを計算するホ
ログラム作成装置、ホログラム作成方法を提供すること
を目的とする。

【００１８】また、本発明のホログラム作成装置で作成
された計算機ホログラムに基づいて３次元像を表示する
ホログラフィ表示装置を提供することを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明のホログラム作成
装置は、１つ以上の再生点の３次元座標値と輝度値とを
入力し、ホログラム面上でのゾーンプレート値であるホ
ログラム値を算出するホログラム作成装置であって、
（ａ）再生点の座標値を受信し、再生点とホログラム面
との間の再生距離に応じたゾーンプレート値を算出すべ
き円領域の半径値であるゾーンプレート半径値を、予め
格納された値の中から選択して発生する半径値発生部
と、（ｂ）ゾーンプレート半径値を受信し、ゾーンプレ
ート値を算出すべき円領域内のゾーンプレート値を算出
するべき点の、ゾーンプレート値を算出すべき円領域の
中心を原点とするゾーンプレート座標値を発生するゾー
ンプレート座標値発生部と、（ｃ）ゾーンプレート座標
値と再生距離とを受信し、受信したゾーンプレート座標
値と再生距離とに応じた個別ゾーンプレート値を、予め
格納された値の中から選択して選択して出力するゾーン
プレート値発生部と、（ｄ）個別ゾーンプレート値と再
生点の輝度値とを受信し、乗算して個別ホログラム値を
算出する乗算部と、（ｅ）再生点の座標値とゾーンプレ
ート座標値とを受信し、ホログラム面上のホログラム座
標値を算出するホログラム座標値算出部と、（ｆ）ホロ
グラム座標値と個別ホログラム値とを受信し、受信した
ホログラム座標値に応じた領域に格納されていたホログ
ラム値に受信した個別ホログラム値を累積加算して格納
するホログラムメモリ部とを備えることを特徴とする。

【００２０】本発明のホログラム作成装置は、以下のよ
うにして、本発明のホログラム作成方法を実行する。

【００２１】まず、半径値発生部が、再生点の座標値を
受信し、再生点とホログラム面との間の再生距離に応じ
たゾーンプレート値を算出すべき円領域の半径値である
ゾーンプレート半径値を発生する（第１のステップ）。

【００２２】次に、ゾーンプレート座標値発生部が、ゾ
ーンプレート半径値を受信し、ゾーンプレート値を算出
すべき円領域内のゾーンプレート値を算出するべき点
の、ゾーンプレート値を算出すべき円領域の中心を原点
とするゾーンプレート座標値を発生する（第２のステッ
プ）。

【００２３】次いで、ゾーンプレート値発生部が、ゾー
ンプレート座標値と再生距離とを受信し、格納された個
別ゾーンプレート値の中から、受信したゾーンプレート
座標値と再生距離とに応じた個別ゾーンプレート値を選
択して出力する（第３のステップ）。

【００２４】引き続き、乗算部が、個別ゾーンプレート
値と再生点の輝度値とを受信し、乗算して個別ホログラ
ム値を算出する（第４のステップ）。

【００２５】一方、ホログラム座標値算出部が、再生点
の座標値とゾーンプレート座標値とを受信し、ホログラ
ム面上のホログラム座標値を算出する（第５のステッ
プ）。

【００２６】そして、ホログラムメモリ部が、ホログラ
ム座標値と個別ホログラム値とを受信し、受信した前記
ホログラム座標値に応じた領域に格納されていたホログ
ラム値に受信した個別ホログラム値を累積加算して格納
する（第６のステップ）。

【００２７】こうして、計算によってホログラムを作成
する。

【００２８】本発明のホログラム作成装置では、半径値
発生部が、格納されたゾーンプレート半径値の中から、
受信した再生点の座標値に応じたゾーンプレート半径値
を選択して出力するゾーンプレート半径値テーブルを備
えることが好適である。

【００２９】この場合、ゾーンプレート半径値を求める
にあたって、平方根の演算処理が不要となる。そして、
ゾーンプレート半径値テーブルへのアクセスでゾーンプ
レート半径値を求まるので、高速にゾーンプレート半径
値を求めることができる。

【００３０】また、ゾーンプレート座標値発生部が、ゾ
ーンプレート値を算出すべき円領域中の中心角が４５°
の扇形の領域内のゾーンプレート座標値を発生するゾー
ンプレート座標発生器を備え、このホログラム座標発生
器が、（ｉ）受信したゾーンプレート座標値のゾーンプ
レート値が同一のゾーンプレート値となる８種の等価ゾ
ーンプレート座標値を発生する等価座標算出器と、（ｉ
ｉ）再生点の座標値と等価ゾーンプレート座標値とを受
信し、ホログラム面上のホログラム座標値を算出するホ
ログラム座標値算出器とを備えることが好適である。

【００３１】この場合、等価座標算出器が、１つのゾー
ンプレート座標値を受信すると、受信したゾーンプレー
ト座標値のゾーンプレート値が同一のゾーンプレート値
となる８種の等価ゾーンプレート座標値を発生する。そ
して、ホログラム座標値算出器が、再生点の座標値と８
種の等価ゾーンプレート座標値とを受信し、８種のホロ
グラム面上のホログラム座標値を算出する。この結果、
更に高速化が達成される。

【００３２】本発明のホログラム作成装置では、（ｉ）
再生点の座標値と輝度値とを受信し、受信した再生点の
座標値に応じた出力経路から受信した再生点の座標値と
輝度値とを出力するマルチプレクサを更に備え、（ｉ
ｉ）半径値発生部は、夫々のマルチプレクサの出力経路
に応じて、再生点の座標値を受信し、再生点とホログラ
ム面との間の再生距離に応じたゾーンプレート値を算出
すべき領域の半径値であるゾーンプレート半径値を発生
する半径値発生器を備え、（ｉｉｉ）ゾーンプレート座
標値発生部は、夫々のマルチプレクサの出力経路に応じ
て、ゾーンプレート半径値を受信し、ゾーンプレート値
を算出すべき領域内のゾーンプレート値を算出するべき
点の、ゾーンプレート値を算出すべき領域の中心を原点
とするゾーンプレート座標値を発生するゾーンプレート
座標値発生器を備え、（ｉｖ）ゾーンプレート値発生部
は、夫々のマルチプレクサの出力経路に応じて、ゾーン
プレート座標値と再生距離とを受信し、格納された個別
ゾーンプレート値の中から、受信したゾーンプレート座
標値と再生距離とに応じた個別ゾーンプレート値を選択
して出力するゾーンプレート値発生器を備え、（ｖ）乗
算部は、夫々の前記マルチプレクサの出力経路に応じ
て、個別ゾーンプレート値と再生点の輝度値とを受信
し、乗算して個別ホログラム値を算出する乗算器を備
え、（ｖｉ）ホログラム座標値算出部は、夫々のマルチ
プレクサの出力経路に応じて、再生点の座標値とゾーン
プレート座標値と受信し、ホログラム面上のホログラム
座標値を算出するホログラム座標値算出器を備え、（ｖ
ｉｉ）マルチプレクサの出力経路ごとの個別ホログラム
値およびホログラム座標値を受信し、受信したホログラ
ム座標値に応じた出力経路から受信した個別ホログラム
値およびホログラム座標値を出力するクロスバースイッ
チを更に備え、（ｖｉｉｉ）ホログラムメモリ部は、ク
ロスバースイッチの出力経路ごとに、ホログラム座標値
と個別ホログラム値とを受信し、受信したホログラム座
標値に応じた領域に格納されていたホログラム値に受信
した個別ホログラム値を累積加算して格納するホログラ
ムメモリを備えることが可能である。

【００３３】この場合には、ゾーンプレート値の計算処
理が並列に処理される。また、ホログラムメモリ部を局
所的に分割して、ホログラムメモリへの同時アクセスを
防止し、ホログラムメモリ部において並列動作を可能に
している。したがって、更に高速化が図られる。

【００３４】なお、この場合には、乗算器が前記個別ホ
ログラム値を一時的に格納する第１のファストインファ
ストアウトバッファを備え、ホログラム座標値算出器が
ホログラム座標値を一時的に格納する第２のファストイ
ンファストアウトバッファを備えることが好適である。

【００３５】本発明のホログラフィ表示装置は、表示対
象体の輝点の座標値と輝度値とから表示対象体の３次元
形態を表示するホログラフィ表示装置であって、（ａ）
右目用ホログラム情報が書込まれ、右目用読み出し光の
照射によって右目用の３次元情報を担った光を発生する
右目用空間光変調器と、（ｂ）右目用の３次元情報を担
った光を受信し、右目の視点位置に導く右目用光学系
と、（ｃ）左目用ホログラム情報が書込まれ、左目用読
み出し光の照射によって左目用の３次元情報を担った光
を発生する左目用空間光変調器と、（ｄ）左目用の３次
元情報を担った光を受信し、左目の視点位置に導く左目
用光学系と、（ｅ）輝点の座標値を受信し、右目の視点
における右目座標系の座標値に変換する右目用座標変換
器と、（ｆ）虚像の座標値である右目座標系の座標値を
受信し、右目用実像の座標値に変換する右目用虚像実像
変換器と、（ｇ）右目用実像の座標値および輝点の輝度
値とを再生点の座標値および輝度値として受信し、ホロ
グラム面上での右目用ホログラム値を算出する右目用の
本発明のホログラム作成装置と、（ｈ）右目用ホログラ
ム値を受信し、右目用空間光変調器を駆動して受信した
右目用ホログラム値を書込む右目用駆動器と、（ｉ）輝
点の座標値を受信し、左目の視点における左目座標系の
座標値に変換する左目用座標変換器と、（ｊ）虚像の座
標値である左目座標系の座標値を受信し、左目用実像の
座標値に変換する左目用虚像実像変換器と、（ｋ）左目
用実像の座標値および輝点の輝度値とを再生点の座標値
および輝度値として受信し、ホログラム面上での左目用
ホログラム値を算出する左目用の本発明のホログラム作
成装置と、（ｌ）左目用ホログラム値を受信し、左目用
空間光変調器を駆動して受信した左目用ホログラム値を
書込む左目用駆動器とを備えることを特徴とする。

【００３６】本発明のホログラフィ表示装置では、ま
ず、右目用座標変換器が、輝点の座標値を受信し、右目
の視点における右目座標系の座標値に変換するととも
に、左目用座標変換器が、輝点の座標値を受信し、左目
の視点における左目座標系の座標値に変換する。

【００３７】次に、右目用虚像実像変換器が、虚像の座
標値である右目座標系の座標値を受信し、右目用実像の
座標値に変換するとともに、左目用虚像実像変換器が、
虚像の座標値である左目座標系の座標値を受信し、左目
用実像の座標値に変換する。

【００３８】次いで、右目用の本発明のホログラム作成
装置が、右目用実像の座標値および輝点の輝度値とを再
生点の座標値および輝度値として受信し、ホログラム面
上での右目用ホログラム値を算出するとともに、左目用
の本発明のホログラム作成装置が、左目用実像の座標値
および輝点の輝度値とを再生点の座標値および輝度値と
して受信し、ホログラム面上での左目用ホログラム値を
算出する。

【００３９】引き続き、右目用駆動器が、右目用ホログ
ラム値を受信し、右目用空間光変調器を駆動して受信し
た前記右目用ホログラム値を書込むとともに、左目用駆
動器が、左目用ホログラム値を受信し、左目用空間光変
調器を駆動して受信した左目用ホログラム値を書込む。

【００４０】次に、右目用空間光変調器に右目用読み出
し光を照射して右目用の３次元情報を担った光を発生さ
せるとともに、左目用空間光変調器に左目用読み出し光
を照射して左目用の３次元情報を担った光を発生させ
る。

【００４１】そして、右目用光学系が右目用の３次元情
報を担った光を受信し、右目の視点位置に導くととも
に、左目用光学系が左目用の３次元情報を担った光を受
信し、左目の視点位置に導く。

【００４２】こうして、表示対象体の輝点の座標値と輝
度値とから表示対象体の３次元形態を表示する。

【００４３】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明の実施の形態を説明する。なお、図面の説明にあたっ
て同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省
略する。

【００４４】まず、本発明のホログラム作成装置の実施
の形態を説明する。

【００４５】（ホログラム作成装置の第１実施形態）図
１は、本発明のホログラム作成装置の第１実施形態の構
成図である。なお、本実施形態では、座標系（ｘ，ｙ，
ｚ）を、ホログラム面がｚ＝０におけるｘｙ平面となる
ように選択している。

【００４６】図１に示すように、本実施形態のホログラ
ム作成装置１００は、（ａ）再生点の座標値および輝度
（Ｘ_P，Ｙ_P，Ｚ_P，Ｉ_P）を受信し、ホログラム座標値
（ｘ_h，ｙ_h）と個別ホログラム値Ｉ_hとを発生するホロ
グラム計算部１９０と、（ｂ）ホログラム座標値
（ｘ_h，ｙ_h）と個別ホログラム値Ｉ_hとを受信し、受信
したホログラム座標値（ｘ_h，ｙ_h）に応じた領域に格納
されていたホログラム値Ｉ_O1に、受信した個別ホログラ
ム値Ｉ_hを累積加算して格納するホログラムメモリ部１
６０₁と、（ｃ）ホログラム座標値（ｘ_h，ｙ_h）と個別
ホログラム値Ｉ_hとを受信し、受信したホログラム座標
値（ｘ_h，ｙ_h）に応じた領域に格納されていたホログラ
ム値Ｉ_o2に、受信した個別ホログラム値Ｉ_hを累積加算
して格納する、ホログラムメモリ部１６０₁と交互に動
作するホログラムメモリ部１６０₂と、（ｄ）ホログラ
ムメモリ部１６０₁の出力Ｉ_O1およびホログラムメモリ
部１６０₂の出力Ｉ_O2のいずれか一方を選択して出力す
る選択器１７０と、（ｅ）ホログラム作成装置の動作全
体を制御する制御部１８０とを備える。

【００４７】ホログラム計算部１９０は、（ｉ）再生点
のＺ座標値Ｚ_Pを受信し、再生点とホログラム面との間
の再生距離Ｚ_Pに応じたゾーンプレート値を算出すべき
円領域の半径値であるゾーンプレート最大半径値ｒ_max
（Ｚ_P）を発生する半径値発生部１１０と、（ｉｉ）ゾ
ーンプレート最大半径値ｒ_max（Ｚ_P）を受信し、ゾーン
プレート値を算出すべき円領域内のゾーンプレート値を
算出するべき点の、ゾーンプレート値を算出すべき円領
域の中心を原点とするゾーンプレート座標値（ｘ_z，
ｙ_z）を発生するゾーンプレート座標値発生部１２０
と、（ｉｉｉ）ゾーンプレート座標値（ｘ_z，ｙ_z）を受
信し、ゾーンプレート値を算出すべき円領域の中心を原
点からゾーンプレート座標値（ｘ_z，ｙ_z）までの距離ｒ
_xyを発生する半径値発生部１３０と、（ｉｖ）距離ｒ_xy
と再生距離Ｚ_Pとを受信し、格納された個別ゾーンプレ
ート値の中から、受信した距離ｒ_xyと再生距離Ｚ_Pとに
応じた個別ゾーンプレート値ｋ_fを選択して出力するゾ
ーンプレート値発生部１３５と、（ｖ）個別ゾーンプレ
ート値ｋ_fと再生点の輝度値Ｉ_Pとを受信し、乗算して個
別ホログラム値Ｉ_hを算出する乗算部１４０と、（ｖ
ｉ）再生点のＸＹ座標値（Ｘ_P，Ｙ_P）とゾーンプレート
座標値（ｘ_z，ｙ_z）とを受信し、ホログラム面上のホロ
グラム座標値（ｘ_h，ｙ_h）を算出するホログラム座標値
算出部１５０とを備える。

【００４８】半径値発生部１１０は、再生距離Ｚ_Pをア
ドレスとして入力するメモリ素子を備え、該当アドレス
に予め格納された再生距離Ｚ_Pに応じたゾーンプレート
最大半径値ｒ_max（Ｚ_P）を出力する。すなわち、半径値
発生部１１０は、１次元メモリによるテーブルである。

【００４９】再生距離Ｚ_Pに応じたゾーンプレート最大
半径値ｒ_max（Ｚ_P）は、以下のようにして、予め算出さ
れる。なお、以下では、簡単のため、再生距離Ｚ_Pを想
定波長λの整数倍で近似する。

【００５０】ホログラム面上でのゾーンプレートの中心
からゾーンプレートのｎ次明部までの半径ｒ_b（Ｚ_P，
ｎ）は、 ｒ_b（Ｚ_P，ｎ）＝（２Ｚ_Pｎλ＋ｎ²λ²）^1/2 …（１） となる。また、ゾーンプレートの中心からゾーンプレー
トのｎ次暗部までの半径ｒ_d（Ｚ_P，ｎ）は、 ｒ_d（Ｚ_P，ｎ）＝（２Ｚ_P（ｎ＋０．５）λ＋（ｎ＋０．５）²λ²）^1/2 …（２） となる。

【００５１】ホログラムが離散的であり、ピッチがｐの
とき、ｎ次までのゾーンプレートを解像できる条件は、 ｒ_d（Ｚ_P，ｎ）−ｒ_b（Ｚ_P，ｎ）＞ｐ …（３） である。

【００５２】ピッチｐと（３）式から、（３）式の条件
を満たすｎの最大値ｎ_maxを求める。

【００５３】こうして求めた、ｎ_maxをｎとして（１）
式の右辺に代入して Ｒ_max（Ｚ_P）＝ｒ_b（Ｚ_P，ｎ_max）＝（２Ｚ_Pｎ_maxλ＋ｎ_max2λ²）^1/2 …（４） 求められる値Ｒ_maxが、再生距離Ｚ_Pに応じた最大半径値
である。

【００５４】この最大半径値Ｒ_maxは物理量であるが、
後の処理では、ホログラムにおける離散値の座標番号と
しておくことが便宜である。したがって、 ｒ_max（Ｚ_P）＝Ｒ_max（Ｚ_P）／ｐ …（５） で求められる値ｒ_max（Ｚ_P）を半径発生部１１０のメモ
リ素子のアドレス値Ｚ_Pに応じた領域に格納する。そし
て、以後、値ｒ_max（Ｚ_P）を最大半径値として取扱う。

【００５５】なお、以後の計算量の低減のために、最大
半径値ｒ_max（Ｚ_P）よりも小さな適当な値を、半径発生
部１１０のメモリ素子のアドレス値Ｚ_Pに応じた領域に
格納することも可能である。

【００５６】本実施形態の実施例では、例えば、ホログ
ラムを５１２画素×５１２画素とし、再生距離Ｚ_P＝２
５ｃｍ〜５０．５ｃｍ（１ｍｍ単位で２５６種）、波長
λ＝０．６３２８μｍ、ホログラムピッチｐ＝４１．４
μｍとすることが可能である。

【００５７】図２は、ゾーンプレート座標値発生部１２
０の構成図である。図２に示すように、ゾーンプレート
座標値発生部１２０は、（ｉ）最大半径値ｒ_max（Ｚ_P）
を受信し、符号を反転して、ゾーンプレート座標値（ｘ
_z，ｙ_z）を発生すべき領域の最小のｙ座標値である値ｙ
_min（＝−ｒ_max（Ｚ_P））を出力する符号変換器１２１
と、（ｉｉ）制御部１８０からのロード信号ＬＤに応じ
て値ｙ_minを格納してｙ座標値ｙ_zとして出力し、カウン
トアップ信号ＣＵに応じて、逐次的にカウントアップし
た値をｙ座標値ｙ_zとして出力するとともに、出力値が
変化した場合に変化信号ＣＨを出力するカウンタ１２２
と、（ｉｉｉ）値ｙ_minとｙ座標値ｙ_zとを受信し、ｙ座
標値ｙ_zにおける、ゾーンプレート座標値（ｘ_z，ｙ_z）
を発生すべき領域での最大ｘ座標値ｘ_maxと最小ｘ座標
値ｘ_minとを発生するテーブルメモリ１２３と、（ｉ
ｖ）変化信号ＣＨに応じて値ｘ_minを格納してｘ座標値
ｘ_zとして出力し、制御部１８０からのクロック信号Ｃ
ＬＫ１に応じて、逐次的にカウントアップした値をｘ座
標値ｘ_zとして出力するカウンタ１２４と、（ｖ）ｘ座
標値ｘ_zと最大ｘ座標値ｘ_maxとを比較して、ｘ座標値ｘ
_zが最大ｘ座標値ｘ_max以上となったときに、カウントア
ップ信号ＣＵを発生する比較器１２５と、（ｖｉ）ｙ座
標値ｙ_zと最大ｙ座標値ｙ_maxとを比較して、ｙ座標値ｙ
_zが最大ｘ座標値ｙ_max以上となったときに、終了信号Ｅ
ＮＤ信号ＣＵを発生する比較器１２６とを備える。

【００５８】最大ｘ座標値ｘ_maxと最小ｘ座標値ｘ_minと
は、 ｘ_max＝（ｒ_max ²−ｙ_z ²）^1/2 …（６） ｘ_min＝−（ｒ_max ²−ｙ_z ²）^1/2 …（７） により予め計算され、テーブルメモリ１２３に格納され
る。

【００５９】半径値発生部１３０は、ゾーンプレート座
標値（ｘ_z，ｙ_z）をアドレスとして入力するメモリ素子
を備え、該当アドレスに予め格納された半径値ｒ_xyを出
力する、テーブルとして構成される。

【００６０】半径値ｒ_xy’は、 ｒ_xy’＝（ｘ_z ²＋ｙ_z ²）^1/2 …（８） により予め計算される。

【００６１】ただし、半径値ｒ_xyは、後にアドレスとし
て使用するので、整数値化しておく必要がある。このた
め、適宜小数点をシフトさせ、端数をまるめておく。一
般には、シフト量が大きい程、ゾーンプレート値の補間
効果が表れるが、シフト量は半径値発生部１３０におい
て許容できるメモリ量によって制約される。発明者の知
見によれば、実際には、１０倍して、四捨五入する程度
で必要十分である。すなわち、半径値ｒ_xyとして、 ｒ_xy＝ｉｎｔ［（１０（ｘ_z ²＋ｙ_z ²）^1/2＋０．５）］ …（９） ここで、ｉｎｔ［Ｘ］はＸ以下の最大の整数を示す を使用することが好適である。

【００６２】ゾーンプレート値発生部１３５は、半径値
ｒ_xyと再生距離Ｚ_Pとアドレスとして入力するメモリ素
子を備え、該当アドレスに予め格納されたゾーンプレー
ト値ｋ_f（ｒ_xy，Ｚ_P）を出力する、テーブルとして構成
される。

【００６３】ゾーンプレート値ｋ_f（ｒ_xy，Ｚ_P）は、以
下のようにして予め計算される。

【００６４】まず、再生点からゾーンプレート座標値
（ｘ_z，ｙ_z，０）までの実際の距離を波長λで除算した
値ｒ（ｒ_xy，Ｚ_P）を、 ｒ（ｒ_xy，Ｚ_P）＝［ｐ²（ｒ_xy／１０）²＋Ｚ_P ²］^1/2／λ …（１０） を求める。次に、ゾーンプレート座標値（ｘ_z，ｙ_z，
０）での位相ＰＨ（ｒ_xy，Ｚ_P）を、 θ（ｒ_xy，Ｚ_P）＝（ｒ（ｒ_xy，Ｚ_P）−ｉｎｔ［ｒ（ｒ_xy，Ｚ_P）］） ×２π …（１１） して求める。

【００６５】そして、ゾーンプレート値ｋ_f（ｒ_xy，
Ｚ_P）の実数部Ｒｅ［ｋ_f（ｒ_xy，Ｚ_P）］を、 Ｒｅ［ｋ_f（ｒ_xy，Ｚ_P）］＝ｃｏｓ（θ（ｒ_xy，Ｚ_P）） ／［ｐ²（ｒ_xy／１０）²＋Ｚ_P ²］^1/2 …（１２） より求め、また、ゾーンプレート値ｋ_f（ｒ_xy，Ｚ_P）の
虚数部Ｉｍ［ｋ_f（ｒ_xy，Ｚ_P）］を、 Ｉｍ［ｋ_f（ｒ_xy，Ｚ_P）］＝ｓｉｎ（θ（ｒ_xy，Ｚ_P）） ／［ｐ²（ｒ_xy／１０）²＋Ｚ_P ²］^1/2 …（１３） より求める。

【００６６】なお、実数ホログラムとする場合には、
（１２）式のみを計算すればよい。また、計算にあたっ
て浮動小数点演算器を使用したくなければ、必要なビッ
ト幅、例えば８ビット必要であれば２５６を乗算後、整
数化した値を用いればよい。

【００６７】更に、Ｚ_P＞＞ｐ（ｒ_xy／１０）ならば、
（１２）、（１３）式における［ｐ²（ｒ_xy／１０）²＋
Ｚ_P ²］^1/2による除算を省略することが可能である。ま
た、表示に使用する空間光変調器のＭＴＦに応じて、
［ｐ²（ｒ_xy／１０）²＋Ｚ_P ²］^{1/ 2}を変更することが可
能である。

【００６８】図３は、ホログラム座標値算出部１５０の
構成図である。図３に示すように、ホログラム座標値算
出部１５０は、（ｉ）ゾーンプレート座標値（ｘ_z，
ｙ_z）のｘ座標値ｘ_zの符号を反転し、−ｘ_zを出力する
符号反転器１５１と、（ｉｉ）ゾーンプレート座標値
（ｘ_z，ｙ_z）のｙ座標値ｙ_zの符号を反転し、−ｙ_zを出
力する符号反転器１５２と、（ｉｉｉ）制御部１８０の
選択信号ＳＥＬ２に応じて、ｘ_z、−ｘ_z、ｙ_z、および
−ｙ_zのいずれかを選択して出力する８入力の選択器１
５３と、（ｉｖ）制御部１８０の選択信号ＳＥＬ２に応
じて、ｘ_z、−ｘ_z、ｙ_z、および−ｙ_zのいずれかを選択
して出力する８入力の選択器１５４と、（ｖ）選択器１
５３からの出力値と再生点のＸ座標値Ｘ_Pと加算して、
ホログラム座標値（ｘ_h，ｙ_h）のｘ座標値ｘ_hを出力す
る加算器１５５と、（ｖｉ）選択器１５４からの出力値
と再生点のＹ座標値Ｙ_Pと加算して、ホログラム座標値
（ｘ_h，ｙ_h）のｙ座標値ｙ_hを出力する加算器１５６と
を備える。

【００６９】なお、選択器１５３からの出力値と選択器
１５４からの出力値との組合せとして、（ｘ_z，ｙ_z）、
（ｘ_z，−ｙ_z）、（ｙ_z，ｘ_z）、（ｙ_z，−ｘ_z）、（−
ｘ_z，ｙ_z）、（−ｘ_z，−ｙ_z）、（−ｙ_z，ｘ_z）、およ
び（−ｙ_z，−ｘ_z）が順次出力される。

【００７０】乗算器１４０で算出される個別ホログラム
値は、ゾーンプレート座標系において、ｘ＝０、ｙ＝
０、ｘ＝ｙ、およびｘ＝−ｙの４種の直線について対称
なおので、ｘ座標値ｘ_hおよびｙ座標値ｙ_hの符号を反転
されたものやこれらの組合せによって、高速化と資源の
減少を図っている。

【００７１】図４は、ホログラムメモリ部１６０_i（ｉ
＝１、２）の構成図である。図４に示すように、ホログ
ラムメモリ部１６０_iは、（ｉ）ホログラム座標値
（ｘ_h，ｙ_h）ごとに、制御部１８０からのライト信号Ｗ
ＲＴ_iに応じてホログラム座標値（ｘ_h，ｙ_h）に応じた
ホログラム値を格納する、制御部１８０からのリセット
信号ＲＳＴによって全内容が「０」に設定可能なホログ
ラムメモリ１６１と、（ｉｉ）現在のホログラム値Ｉ_Oi
と受信した個別ホログラム値Ｉｈとを加算し、ホログラ
ムメモリ１６１へ通知する加算器１６２とを備える。

【００７２】本実施形態のホログラム作成装置１００
は、以下のようにして、ホログラムを計算により作成す
る。

【００７３】第１フレームのホログラムの作成に先立っ
て、制御部１８０が、選択信号ＳＥＬ１によって、選択
器１７０からの出力として、ホログラムメモリ部１６０
₂からの出力Ｉ_O2を選択する。そして、制御部１８０
が、リセット信号ＲＳＴ１を発行してホログラムメモリ
部１６０₁のホログラムメモリ１６１の内容をリセット
する。また、選択信号ＳＥＬ２によって、選択器１５３
からの出力値と選択器１５４からの出力値との組合せと
して、初期値である（ｘ_z，ｙ_z）を選択する。

【００７４】以上の初期設定の後、制御部１８０が、第
１の再生点の情報（Ｘ_P1，Ｙ_P1，Ｚ_P1，Ｉ_P1）の要求を
リクエスト信号ＲＥＱにより情報源（図示せず）を通知
する。この後、情報源から応答信号ＲＥＳに同期して、
第１の再生点の情報（Ｘ_P1，Ｙ_P1，Ｚ_P1，Ｉ_P1）を受信
する。応答信号ＲＥＳを受信をすると制御部１８０は、
ホログラム作成を開始する。

【００７５】まず、半径値発生部１１０が、第１の再生
点のＺ座標値Ｚ_P1を受信し、再生点とホログラム面との
間の再生距離Ｚ_Pに応じたゾーンプレート値を算出すべ
き円領域の半径値であるゾーンプレート最大半径値ｒ
_maxを発生する。

【００７６】次に、ゾーンプレート座標値発生部１２０
が、ゾーンプレート最大半径値ｒ_{ma x}を受信し、ゾーン
プレート値を算出すべき円領域内のゾーンプレート値を
算出するべき点の、ゾーンプレート値を算出すべき円領
域の中心を原点とする第１のゾーンプレート座標値（ｘ
_z1，ｙ_z1）を発生する。

【００７７】次いで、半径値発生部１３０が、ゾーンプ
レート座標値（ｘ_z1，ｙ_z1）を受信し、ゾーンプレート
値を算出すべき円領域の中心を原点からゾーンプレート
座標値（ｘ_z1，ｙ_z1）までの距離ｒ_xy1を発生する。

【００７８】引き続き、ゾーンプレート値発生部１３５
が、距離ｒ_xy1と再生距離Ｚ_Pとを受信し、格納された個
別ゾーンプレート値の中から、受信した距離ｒ_xy1と再
生距離Ｚ_Pとに応じた個別ゾーンプレート値ｋ_f1を選択
して出力する。

【００７９】次に、乗算器１４０が、個別ゾーンプレー
ト値ｋ_f1と再生点の輝度値Ｉ_P1とを受信し、乗算して個
別ホログラム値Ｉ_h1を算出する。

【００８０】一方、ホログラム座標値算出部１５０が、
再生点のＸＹ座標値（Ｘ_P1，Ｙ_P1）とゾーンプレート座
標値（ｘ_z1，ｙ_z1）とを受信し、ホログラム面上のホロ
グラム座標値（ｘ_h11（＝Ｘ_P1＋ｘ_z1），ｙ_h11（＝Ｙ_P1
＋ｙ_z1））を出力する。

【００８１】この状態で、制御部１８０は、ライト信号
ＷＲＴ₁を発行する。ホログラムメモリ部１６０₁は、ラ
イト信号ＷＲＴ₁を受信すると、受信しているホログラ
ム座標値（ｘ_h11，ｙ_h11）に応じた領域に格納されてい
たホログラム値Ｉ_O1（＝０）に受信した個別ホログラム
値Ｉ_h1を累積加算したＩ_N（＝Ｉ_h1）を格納し、出力す
る。

【００８２】次に、制御部１８０は、選択信号ＳＥＬ２
により、ホログラム座標値算出部１５０から出力される
ホログラム座標値を（ｘ_h12（＝Ｘ_P1＋ｘ_z1），ｙ
_h12（＝Ｙ_P1−ｙ_z1））に設定する。

【００８３】この状態で、制御部１８０は、ライト信号
ＷＲＴ₁を発行する。ホログラムメモリ部１６０₁は、ラ
イト信号ＷＲＴ₁を受信すると、受信しているホログラ
ム座標値（ｘ_h12，ｙ_h12）に応じた領域に格納されてい
たホログラム値Ｉ_O1（＝０）に受信した個別ホログラム
値Ｉ_h1を累積加算したＩ_Nを格納し、出力する。

【００８４】以後、制御部１８０は、選択信号ＳＥＬ２
により、選択器１５３からの出力値と選択器１５４から
の出力値との組合せを、（ｙ_z，ｘ_z）、（ｙ_z，−
ｘ_z）、（−ｘ_z，ｙ_z）、（−ｘ_z，−ｙ_z）、（−ｙ_z，
ｘ_z）、および（−ｙ_z，−ｘ_z）に順次設定し、ホログ
ラム座標値算出部１５０から出力されるホログラム座標
値を変化させる。そして、制御部１８０は、ホログラム
座標値算出部１５０から出力されるホログラム座標値を
変化させるごとに、ライト信号ＷＲＴ₁を発行し、計８
種のホログラム座標値について、ホログラムメモリ１６
０₁の該当領域に個別ホログラム値Ｉ_h1を累積加算した
値を格納する。

【００８５】次いで、制御部１８０が、クロック信号Ｃ
ＬＫ１をゾーンプレート座標値発生部１２０へ向けて発
行する。

【００８６】ゾーンプレート座標値発生部１２０は、ク
ロック信号ＣＬＫ１を受信すると、ゾーンプレート値を
算出すべき円領域の中心を原点とする第２のゾーンプレ
ート座標値（ｘ_z2，ｙ_z2）を発生する。以後、第１のゾ
ーンプレート座標値（ｘ_z1，ｙ_z1）の場合と同様にし
て、計８種のホログラム座標値について、ホログラムメ
モリ１６０₁の該当領域に個別ホログラム値Ｉ_h2を累積
加算して格納する。

【００８７】引き続き、制御部１８０が、クロック信号
ＣＬＫ１をゾーンプレート座標値発生部１２０へ向けて
発行し、クロック信号ＣＬＫ１を受信したゾーンプレー
ト座標値発生部１２０が、ゾーンプレート値を算出すべ
き円領域の中心を原点とするゾーンプレート座標値（ｘ
_zj，ｙ_zj）を順次発生する。そして、それぞれのゾーン
プレート座標値（ｘ_zj，ｙ_zj）の発生ごとに、第１のゾ
ーンプレート座標値（ｘ_z1，ｙ_z1）の場合と同様にし
て、計８種のホログラム座標値について、ホログラムメ
モリ１６０₁の該当領域に個別ホログラム値Ｉ_hjを累積
加算して格納する。

【００８８】こうして、第１の再生点に関して、ホログ
ラムメモリ１６０₁への個別ホログラム値の累積加算が
終了すると、ゾーンプレート座標値発生部１２０から制
御部１８０へ終了信号ＥＮＤが発行される。

【００８９】制御部１８０は、終了信号ＥＮＤを受信す
ると、第１の再生点に関する計算処理が終了したことを
認識し、第２の再生点の情報（Ｘ_P2，Ｙ_P2，Ｚ_P2，
Ｉ_P2）の要求をリクエスト信号ＲＥＱにより情報源（図
示せず）を通知する。この後、情報源から応答信号ＲＥ
Ｓに同期して、第１の再生点の情報（Ｘ_P1，Ｙ_P1，
Ｚ_P1，Ｉ_P1）を受信する。

【００９０】以後、第１の再生点の場合と同様にして、
第２の再生点に関する計算処理を実行する。

【００９１】この後、制御部１８０は、第３から最終の
再生点の情報を順次要求し、それぞれの再生点ごとに、
第１の再生点の場合と同様の計算処理を実行し、第１フ
レームに関するホログラムを作成する。

【００９２】こうして、第１フレームに関する第１から
最終の再生点までの計算処理が終了すると、制御部１８
０が、選択信号ＳＥＬ１によって、選択器１７０が、ホ
ログラムメモリ部１６０₁からの出力Ｉ_O1を選択して出
力する。

【００９３】次に、第２フレームに関するホログラムの
作成を開始する。

【００９４】第２フレームのホログラムの作成に先立っ
て、制御部１８０が、リセット信号ＲＳＴ２を発行して
ホログラムメモリ部１６０₂のホログラムメモリ１６１
の内容をリセットする。また、選択信号ＳＥＬ２によっ
て、選択器１５３からの出力値と選択器１５４からの出
力値との組合せとして、初期値である（ｘ_z，ｙ_z）を選
択する。

【００９５】以後、制御部１８０が、ライト信号ＷＲＴ
１にかえてライト信号ＷＲＴ２を発行することを除い
て、第１フレームの場合と同様の処理を行なって、第２
フレームに関するホログラムを作成する。

【００９６】そして、第２フレームのホログラムを作成
すると、制御部１８０が、選択信号ＳＥＬ１によって、
選択器１７０が、ホログラムメモリ部１６０₂からの出
力Ｉ_{O 2}を選択して出力する。

【００９７】この後、奇数番目フレームについては第１
フレームと同様の処理を行ない、偶数番目フレームにつ
いては第２フレームと同様の処理を行なう。

【００９８】（ホログラム作成装置の第２実施形態）図
５は、本発明のホログラム作成装置の第２実施形態の構
成図である。本実施形態は、ゾーンプレートを半平面に
限定して、ホログラムを作成する。なお、本実施形態で
も、第１実施形態と同様に、座標系（ｘ，ｙ，ｚ）を、
ホログラム面がｚ＝０におけるｘｙ平面となるように選
択している。

【００９９】図５に示すように、本実施形態のホログラ
ム作成装置２００は、（ａ）再生点の座標値および輝度
（Ｘ_P，Ｙ_P，Ｚ_P，Ｉ_P）を受信し、ホログラム座標値
（ｘ_h，ｙ_h）と個別ホログラム値Ｉ_hとを発生するホロ
グラム計算部２９０と、（ｂ）ホログラム座標値
（ｘ_h，ｙ_h）と個別ホログラム値Ｉ_hとを受信し、受信
したホログラム座標値（ｘ_h，ｙ_h）に応じた領域に格納
されていたホログラム値Ｉ_O1に、受信した個別ホログラ
ム値Ｉ_hを累積加算して格納するホログラムメモリ部１
６０₁と、（ｃ）ホログラム座標値（ｘ_h，ｙ_h）と個別
ホログラム値Ｉ_hとを受信し、受信したホログラム座標
値（ｘ_h，ｙ_h）に応じた領域に格納されていたホログラ
ム値Ｉ_o2に、受信した個別ホログラム値Ｉ_hを累積加算
して格納する、ホログラムメモリ部１６０₁と交互に動
作するホログラムメモリ部１６０₂と、（ｄ）ホログラ
ムメモリ部１６０₁の出力Ｉ_O1およびホログラムメモリ
部１６０₂の出力Ｉ_O2のいずれか一方を選択して出力す
る選択器１７０と、（ｅ）ホログラム作成装置の動作全
体を制御する制御部２８０とを備える。

【０１００】図５に示すように、ホログラム計算部２９
０は、第１実施形態のホログラム計算部１９０と比べ
て、ゾーンプレート座標値発生部１２０をゾーンプレー
ト座標値発生部２２０とし、ホログラム座標値算出部１
５０をホログラム座標値算出部２５０とした点が異な
る。

【０１０１】図６は、ゾーンプレート座標値発生部２２
０の構成図である。図６に示すように、ゾーンプレート
座標値発生部２２０は、ゾーンプレート座標値発生部１
２０と比べて、符号変換器１２１を０発生器２２１とし
た点のみが異なる。すなわち、ゾーンプレート座標値発
生部２２０が発生するゾーンプレート座標値（ｘ_z，
ｙ_z）は、ｙ_z≧０の半平面に限定される。

【０１０２】図７は、ホログラム座標値算出部２５０の
構成図である。図７に示すように、ホログラム座標値算
出部２５０は、選択器１５３を４入力の選択器２５３と
し、選択器１５４を４入力の選択器２５４とした点が異
なる。

【０１０３】この結果、受信したゾーンプレート座標値
（ｘ_z，ｙ_z）に基づき、制御部２８０から受信した選択
信号ＳＥＬ３に応じて、選択器２５３の出力と選択器２
５４の出力との組合せが、（ｘ_z，−ｙ_z）、（−ｘ_z，
−ｙ_z）、（−ｙ_z，ｘ_z）、および（−ｙ_z，−ｘ_z）の
４種となる。

【０１０４】制御部２８０は、第１実施形態の制御部１
８０と比べて、選択信号ＳＥＬ２に代えてＳＥＬ３を発
行する点のみが異なる。

【０１０５】本実施形態のホログラム作成装置２００
は、ゾーンプレート座標値発生部２２０とホログラム座
標値算出部２５０との作用により、ゾーンプレート値を
半平面に限定して計算する点を除いて、第１実施形態と
同様に動作してホログラムを作成する。

【０１０６】（ホログラム作成装置の第３実施形態）図
８は、本発明のホログラム作成装置の第３実施形態の構
成図である。本実施形態は、第１実施形態におけるホロ
グラムの作成を所定の領域ごと並列動作させて、高速に
実行する。なお、本実施形態でも、第１実施形態と同様
に、座標系（ｘ，ｙ，ｚ）を、ホログラム面がｚ＝０に
おけるｘｙ平面となるように選択している。

【０１０７】図８に示すように、本実施形態のホログラ
ム作成装置３００は、（ａ）再生点の座標値および輝度
（Ｘ_P，Ｙ_P，Ｚ_P，Ｉ_P）を受信し、受信順に再生点の座
標値および輝度（Ｘ_P，Ｙ_P，Ｚ_P，Ｉ_P）を出力するマル
チプレクサ３１０と、（ｂ）ｘｙ座標値（Ｘ_P，Ｙ_P）に
応じたＮ個の領域に対応して配設された、再生点の座標
値および輝度（Ｘ_P，Ｙ_P，Ｚ_P，Ｉ_P）を受信し、ホログ
ラム座標値（ｘ_h，ｙ_h）と個別ホログラム値Ｉ_hとを発
生するホログラム計算部１９０₁〜１９０_Nと、（ｃ）ホ
ログラム計算部１９０₁〜１９０_Nごとに配設され、ホロ
グラム計算部１９０₁〜１９０_Nから出力されたホログラ
ム座標値（ｘ_h，ｙ_h）と個別ホログラム値Ｉ_hとを受信
して一時的に格納し、受信順に出力するファストインフ
ァストアウト（ＦＩＦＯ）バッファ３２０₁〜３２０
_Nと、（ｄ）ＦＩＦＯバッファ３２０₁〜３２０_Nからの
出力を受信し、ホログラム座標値（ｘ_h，ｙ_h）に応じた
Ｎ個の領域に対応して出力するクロスバースイッチ３３
０と、（ｅ）ホログラム座標値（ｘ_h，ｙ_h）に応じたＮ
個の領域に対応して配設された、ホログラム座標値（ｘ
_h，ｙ_h）と個別ホログラム値Ｉ_hとを受信し、受信した
ホログラム座標値（ｘ_h，ｙ_h）に応じた領域に格納され
ていたホログラム値Ｉ_O1に、受信した個別ホログラム値
Ｉ_hを累積加算して格納するホログラムメモリ部１６０
₁₁〜１６０_1Mを備えるホログラムメモリブロック３４０
₁と、（ｆ）ホログラム座標値（ｘ_h，ｙ_h）に応じたＮ
個の領域に対応して配設された、ホログラム座標値（ｘ
_h，ｙ_h）と個別ホログラム値Ｉ_hとを受信し、ホログラ
ム座標値（ｘ_h，ｙ_h）と個別ホログラム値Ｉ_hとを受信
し、受信したホログラム座標値（ｘ_h，ｙ_h）に応じた領
域に格納されていたホログラム値Ｉ_O2に、受信した個別
ホログラム値Ｉ_hを累積加算して格納するホログラムメ
モリ部１６０₂₁〜１６０_2Mを備えるホログラムメモリブ
ロック３４０₁と交互に動作するホログラムメモリブロ
ック３４０₂と、（ｄ）ホログラムメモリブロック３４
０₁の出力Ｉ_O1およびホログラムメモリブロック３４０₂
の出力Ｉ_O2のいずれか一方を選択して出力する選択器１
７０と、（ｅ）ホログラム作成装置の動作全体を制御す
る制御部３８０とを備える。

【０１０８】本実施形態のホログラム作成装置３００
は、以下のようにして、ホログラムを計算により作成す
る。

【０１０９】第１フレームのホログラムの作成に先立っ
て、制御部３８０が、選択信号ＳＥＬ１によって、選択
器１７０からの出力として、ホログラムメモリブロック
３４０₂からの出力Ｉ_O2を選択する。そして、制御部３
８０が、リセット信号ＲＳＴ１を発行してホログラムメ
モリブロック３４０₁のホログラムメモリ部１６０₁₁〜
１６０_1Mのホログラムメモリ１６１の内容をリセットす
る。また、選択信号ＳＥＬ２によって、ホログラム計算
部１９０₁〜１９０_Nの選択器１５３からの出力値と選択
器１５４からの出力値との組合せとして、初期値である
（ｘ_z，ｙ_z）を選択する。また、ライト選択信号ＷＳＬ
により、以後のホログラムの作成をホログラムメモリブ
ロック３４０₁で行なうことを指定する。

【０１１０】以上の初期設定の後、制御部３８０が、第
１〜第Ｎの再生点の情報（Ｘ_Pi，Ｙ_Pi，Ｚ_Pi，Ｉ_Pi）の
要求をリクエスト信号ＲＥＱにより情報源（図示せず）
に通知する。この後、情報源から応答信号ＲＥＳに同期
して、第１〜第Ｎの再生点の情報（Ｘ_Pi，Ｙ_Pi，Ｚ_Pi，
Ｉ_Pi）を受信する。応答信号ＲＥＳを受信をすると制御
部３８０は、ホログラム作成を開始する。

【０１１１】まず、マルチプレクサ３１０が第１〜第Ｎ
の再生点の情報（Ｘ_Pi，Ｙ_Pi，Ｚ_Pi，Ｉ_Pi）を受信し、
ホログラム計算部１９０₁〜１９０_Nへ分配して出力す
る。

【０１１２】次に、夫々のホログラム計算部１９０
_iが、第ｉの再生点の情報（Ｘ_Pi，Ｙ_Pi，Ｚ_Pi，Ｉ_Pi）
を受信し、第１実施形態と同様にして、ホログラム座標
値（ｘ_hi，ｙ_hi）と個別ホログラム値Ｉ_hiとを発生す
る。このとき、ホログラム計算部１９０₁〜１９０_Nは、
並行して動作する。

【０１１３】クロスバースイッチ３３０は、ＦＩＦＯバ
ッファ３２０₁〜３２０_Nを経由したホログラム座標値
（ｘ_hi，ｙ_hi）と個別ホログラム値Ｉ_hiとを受信する。
そして、受信したホログラム座標値（ｘ_hi，ｙ_hi）に応
じた領域に対応して配設されたホログラムメモリ部１６
０_1j（ｊ＝１〜Ｍ）へ向けて、ライト信号ＷＲＴ１_jを
添えて出力する。

【０１１４】このとき、ホログラムメモリ部１６０_jへ
向けて出力すべきホログラム座標値が複数存在する場合
には、クロスバースイッチ３３０は、優先度の高い順序
で、順次、ホログラム座標値をライト信号ＷＲＴ１_jを
添えて出力する。

【０１１５】こうして、クロスバースイッチ３３０から
ホログラム座標値（ｘ_hi，ｙ_hi）と個別ホログラム値Ｉ
_hiとライト信号ＷＲＴ１_jとを受信した、ホログラムメ
モリ部１６０_1jは、第１実施例で説明したように動作し
て、ホログラムメモリ１６１の内容を更新する。

【０１１６】以上のようにして、ホログラム計算部１９
０₁〜１９０_Nとクロスバースイッチ３３０とが並行動作
して、ホログラムメモリブロック３４０₁の格納内容を
更新する。

【０１１７】そして、制御部３８０に、ホログラム計算
部１９０₁〜１９０_Nの動作の完了がＥＮＤ₁〜ＥＮＤ_Nで
通知され、かつ、クロスバースイッチ３３０からＦＩＦ
Ｏバッファ３２０₁〜３２０_Nの全てが空になったことが
ＷＥＤで通知されると、制御部３８０は、第１〜第Ｎの
再生点の情報（Ｘ_Pi，Ｙ_Pi，Ｚ_Pi，Ｉ_Pi）に関する処理
が終了したことを認識する。

【０１１８】次に、第（Ｎ＋１）〜第２Ｎの再生点の情
報（Ｘ_Pi，Ｙ_Pi，Ｚ_Pi，Ｉ_Pi）の要求をリクエスト信号
ＲＥＱにより情報源に通知する。以後、第１〜第Ｎの再
生点の場合と同様にして、第（Ｎ＋１）〜第２Ｎの再生
点に関する処理を行なう。

【０１１９】次いで、最終の再生点に至るまで、上記と
同様に処理し、第１フレームのホログラムを作成する。

【０１２０】こうして、第１フレームに関する第１から
最終の再生点までの計算処理が終了すると、制御部３８
０が、選択信号ＳＥＬ１によって、選択器１７０が、ホ
ログラムメモリブロック３４０₁からの出力Ｉ_O1を選択
して出力する。

【０１２１】次に、第２フレームに関するホログラムの
作成を開始する。

【０１２２】第２フレームのホログラムの作成に先立っ
て、制御部３８０が、リセット信号ＲＳＴ２を発行して
ホログラムメモリブロック３４０₂のホログラムメモリ
部１６０₂₁〜１６０_2Mのホログラムメモリ１６１の内容
をリセットする。また、選択信号ＳＥＬ２によって、選
択器１５３からの出力値と選択器１５４からの出力値と
の組合せとして、初期値である（ｘ_z，ｙ_z）を選択す
る。

【０１２３】以後、制御部３８０が、ライト選択信号Ｗ
ＳＬによって、以後のホログラムの作成をホログラムメ
モリブロック３４０₂で行なうことを指定する。そし
て、クロスバースイッチ３３０がライト信号ＷＲＴ２を
発行することを除いて、第１フレームの場合と同様の処
理を行なって、第２フレームに関するホログラムをホロ
グラムメモリブロック３４０₂で作成する。

【０１２４】そして、第２フレームのホログラムを作成
すると、制御部３８０が、選択信号ＳＥＬ１によって、
選択器１７０が、ホログラムメモリブロック３４０₂か
らの出力Ｉ_O2を選択して出力する。

【０１２５】この後、奇数番目フレームについては第１
フレームと同様の処理を行ない、偶数番目フレームにつ
いては第２フレームと同様の処理を行なう。

【０１２６】本実施形態では、第１実施形態よりも高速
でホログラムを作成することができる。

【０１２７】なお、本実施形態では、第１実施形態のホ
ログラム計算部１９０₁〜１９０_Nに代えて、第２実施形
態のホログラム計算部２９０₁〜２９０_Nを採用すること
も可能である。この場合、制御部３８０を変形して、選
択信号ＳＥＬ２に代えて第２実施形態のようにＳＥＬ３
を発行するようにする必要がある。

【０１２８】（ホログラフィ表示装置の第１実施形態）
図９は、本発明のホログラフィ表示装置の第１実施形態
の構成図である。図９に示すように、本実施形態のホロ
グラフィ表示装置は、表示対象体の輝点の座標値と輝度
値とから表示対象体の３次元形態を表示するホログラフ
ィ表示装置であって、（ａ）右目用ホログラム情報が書
込まれ、右目用光源５２０_rからの右目用読み出し光の
照射によって右目用の３次元情報を担った光を発生する
右目用空間光変調器５１０_rと、（ｂ）右目用の３次元
情報を担った光を受信し、右目の視点位置に導く右目用
光学系５３０_rと、（ｃ）左目用ホログラム情報が書込
まれ、左目用光源５２０_lからの左目用読み出し光の照
射によって左目用の３次元情報を担った光を発生する左
目用空間光変調器５１０_lと、（ｄ）左目用の３次元情
報を担った光を受信し、左目の視点位置に導く左目用光
学系５３０_lと、（ｅ）格納装置４１０から輝点の座標
値を受信し、右目の視点における右目座標系の座標値に
変換する右目用座標変換器４２０_rと、（ｆ）虚像の座
標値である右目座標系の座標値を受信し、右目用実像の
座標値に変換する右目用虚像実像変換器４３０_rと、
（ｇ）右目用実像の座標値および輝点の輝度値とを再生
点の座標値および輝度値として受信し、ホログラム面上
での右目用ホログラム値を算出する右目用のホログラム
作成装置１００_rと、（ｈ）右目用ホログラム値を受信
し、右目用空間光変調器５１０_rを駆動して受信した右
目用ホログラム値を書込む右目用駆動器４４０_rと、
（ｉ）格納装置４１０から輝点の座標値を受信し、左目
の視点における左目座標系の座標値に変換する左目用座
標変換器４２０_lと、（ｊ）虚像の座標値である左目座
標系の座標値を受信し、左目用実像の座標値に変換する
左目用虚像実像変換器４３０_lと、（ｋ）左目用実像の
座標値および輝点の輝度値とを再生点の座標値および輝
度値として受信し、ホログラム面上での左目用ホログラ
ム値を算出する左目用のホログラム作成装置１００
_lと、（ｌ）左目用ホログラム値を受信し、左目用空間
光変調器５１０_lを駆動して受信した左目用ホログラム
値を書込む左目用駆動器４４０とを備える。

【０１２９】空間光変調器１００_r、１００_lとしては、
位相振幅変調型の液晶パネルを好適に採用できる。

【０１３０】光源５２０_rおよび光源５２０_lは、（ｉ）
レーザ光源５２１と、（ｉｉ）レーザ光源５２１から出
力された光を平行光化するコリメート光学系５２２と、
（ｉｉｉ）コリメート光学系５２２から出力された光の
進路を変更するミラー５２３と、（ｉｖ）ミラー５２３
を経由した光の特定の偏光成分を選択して出力する偏光
板５２４とを備える。

【０１３１】光学系５３０_rおよび光学系５３０_lは、
（ｉ）空間光変調器５１０を経由した光の特定の偏光成
分を選択して出力する偏光板５３１と、（ｉｉ）偏光板
５３１を経由した光を視点Ｐ_rまたはＰ_lに集光するレン
ズ５３２と、（ｉｉｉ）レンズ５３２を経由した光を視
点Ｐ_rまたはＰ_lへ導くミラー５３３およびミラー５３４
とを備える。

【０１３２】本実施形態では、視点Ｐ_rから視点Ｐ_lとの
間の距離を値Ｗとし、視点Ｐ_rおよびＰ_lからＺ_O方向に
距離Ｌだけ離れた位置に物体座標系（Ｘ_O，Ｙ_O，Ｚ_O）
を図９のように設定する。また、格納装置４１０には、
物体座標系で３次元物体を構成する輝点の座標と輝度
（Ｘ_P，Ｙ_P，Ｚ_P，Ｉ_P）が格納されている。

【０１３３】本実施形態のホログラフィ表示装置では、
以下のようにして、表示対象体の３次元形態を表示す
る。

【０１３４】まず、右目用座標変換器４２０_rが、格納
装置４１０から輝点の座標値（Ｘ_P，Ｙ_P，Ｚ_P）を受信
し、

【０１３５】

【数１】 に従って、右目の視点における右目座標系の座標値（Ｘ
_re，Ｙ_re，Ｚ_re）に変換する。また、左目用座標変換器
４２０_lが、輝点の座標値（Ｘ_P，Ｙ_P，Ｚ_P）を受信し、

【０１３６】

【数２】 に従って、左目の視点における左目座標系（Ｘ_le，
Ｙ_le，Ｚ_le）の座標値に変換する。

【０１３７】次に、右目用虚像実像変換器４３０_rが、
虚像の座標値である右目座標系の座標値（Ｘ_re，Ｙ_re，
Ｚ_re）を受信し、

【数３】 に従って、右目用実像の座標値（Ｘ_rs，Ｙ_rs，Ｚ_rs）に
変換する。また、左目用虚像実像変換器４３０_lが、虚
像の座標値である左目座標系の座標値を受信し、

【０１３８】

【数４】 に従って、左目用実像の座標値（Ｘ_ls，Ｙ_ls，Ｚ_ls）に
変換する。

【０１３９】次いで、右目用のホログラム作成装置１０
０_rが、右目用実像の座標値（Ｘ_rs，Ｙ_rs，Ｚ_rs）およ
び輝点の輝度値Ｉ_Pとを再生点の座標値および輝度値と
して受信し、ホログラム面上での右目用ホログラム値Ｉ
_Orを算出するとともに、左目用のホログラム作成装置１
００_lが、左目用実像の座標値（Ｘ_ls，Ｙ_ls，Ｚ_ls）お
よび輝点の輝度値Ｉ_Pとを再生点の座標値および輝度値
として受信し、ホログラム面上での左目用ホログラム値
Ｉ_Olを算出する。

【０１４０】引き続き、右目用駆動器４４０_rが、右目
用ホログラム値Ｉ_Orを受信し、右目用空間光変調器５１
０_rを駆動して受信した右目用ホログラム値Ｉ_Orを書込
む。また、左目用駆動器４４０_lが、左目用ホログラム
値Ｉ_Olを受信し、左目用空間光変調器５１０_lを駆動し
て受信した左目用ホログラム値Ｉ_Olを書込む。

【０１４１】次に、右目用空間光変調器５１０_rに、右
目用光源５２０_rからの右目用読み出し光を照射して右
目用の３次元情報を担った光を発生させる。また、左目
用空間光変調器５１０_lに、左目用光源５２０_lからの左
目用読み出し光を照射して左目用の３次元情報を担った
光を発生させる。

【０１４２】そして、右目用光学系５３０_rが右目用の
３次元情報を担った光を受信し、右目の視点位置Ｐ_rに
導くとともに、左目用光学系５３０_lが左目用の３次元
情報を担った光を受信し、左目の視点位置Ｐ_lに導く。

【０１４３】この後、視点位置Ｐ_rから右目で、視点位
置Ｐ_lから左目で観察することにより、物体座標系
（Ｘ_O，Ｙ_O，Ｚ_O）で、表示対象体の３次元形態を観察
することができる。

【０１４４】本実施形態では、ホログラム作成装置とし
て、第１実施形態のホログラム作成装置１００を使用し
たが、第３実施形態のホログラム作成装置３００を使用
することも可能である。この場合には、本実施形態の場
合よりも高速で、表示対象体の３次元形態を観察するこ
とができる。

【０１４５】（ホログラフィ表示装置の第２実施形態）
図１０は、本発明のホログラフィ表示装置の第２実施形
態の構成図である。図１０に示すように、本実施形態の
ホログラフィ表示装置は、第１実施形態のホログラフィ
表示装置と比べて、ホログラム作成装置５１０_r、５１
０_lに代えて、ホログラム作成装置２００_r、２００_lを
採用する点、位相振幅変調型の空間光変調器１００ｒ、
１００ｌに代えて、位相または振幅のみを変調する空間
光変調器５１５_r、５１５_lを採用する点、および、視点
Ｐ_rの位置に０次遮光板６１０_rおよび半平面の遮光板６
２０_rを、視点Ｐ_lの位置に０次遮光板６１０_lおよび半
平面の遮光板６２０_lを更に備える点が異なる。

【０１４６】空間光変調器５１５_r、５１５_lとしては、
位相変調型の液晶パネルまたは振幅変調型の液晶パネル
を好適に採用できる。

【０１４７】本実施形態では、位相または振幅のみを変
調する空間光変調器を使用しつつ、共役像を除去して、
表示対象体の３次元形態を観察することができる。

【０１４８】図１１は、共役像の除去の原理の説明図で
ある。空間光変調器５１５にゾーンプレートの半分を書
込む。図１１の場合には、ゾーンプレートの下側半分を
書込んでいる。

【０１４９】この空間光変調器５１５に平行干渉光を照
射すると、輝点の実像ＲＬと虚像ＩＭ１とが発生する。
虚像ＩＭ１に関する光は、レンズ５３２を経由後、レン
ズ５３２の後焦点面において、後焦点の下側を必ず通過
する。したがって、虚像ＩＭ１に関する光は、レンズ５
３２の後焦点面の後焦点の下側に配設された遮光板６２
０によって除去される。一方、実像ＲＬに関する光は、
レンズ５３２を経由後、レンズ５３２の後焦点面におい
て、後焦点の上側を通過する。したがって、虚像ＩＭ１
に関する光は、遮光板６２０によって除去されることは
ない。

【０１５０】また、空間光変調器５１５を経由した非変
調成分は、レンズ５３２の後焦点面において、後焦点に
集中する。したがって、レンズ５３２の後焦点に配設さ
れた０次遮光板６１０によって除去される。

【０１５１】すなわち、０次遮光板６１０および遮光板
６２０の後側から観察すれば、共役像が除去された状態
で、実像ＲＬをレンズ５２３による虚像として虚像ＩＭ
２のみを観測することができる。

【０１５２】実際の表示では、多数の輝点によって構成
される像を観測することになるが、共役像の除去の原理
は、上記の一点の場合と同様である。

【０１５３】また、右目および左目による観察の場合に
も、上記の原理を右目および左目ごとに実施すればよ
い。

【０１５４】本実施形態のホログラフィ表示装置では、
以下のようにして、表示対象体の３次元形態を表示す
る。

【０１５５】まず、右目用座標変換器４２０_rが、格納
装置４１０から輝点の座標値（Ｘ_P，Ｙ_P，Ｚ_P）を受信
し、第１実施形態のホログラフィ表示装置と同様にし
て、右目の視点における右目座標系の座標値（Ｘ_re，Ｙ
_re，Ｚ_re）に変換する。また、左目用座標変換器４２０
_lが、輝点の座標値（Ｘ_P，Ｙ_P，Ｚ_P）を受信し、第１実
施形態のホログラフィ表示装置と同様にして、左目の視
点における左目座標系（Ｘ_le，Ｙ_le，Ｚ_le）の座標値に
変換する。

【０１５６】次に、右目用虚像実像変換器４３０_rが、
虚像の座標値である右目座標系の座標値（Ｘ_re，Ｙ_re，
Ｚ_re）を受信し、第１実施形態のホログラフィ表示装置
と同様にして、右目用実像の座標値（Ｘ_rs，Ｙ_rs，
Ｚ_rs）に変換する。また、左目用虚像実像変換器４３０
_lが、虚像の座標値である左目座標系の座標値を受信
し、第１実施形態のホログラフィ表示装置と同様にし
て、左目用実像の座標値（Ｘ_ls，Ｙ_ls，Ｚ_ls）に変換す
る。

【０１５７】次いで、右目用のホログラム作成装置２０
０_rが、右目用実像の座標値（Ｘ_rs，Ｙ_rs，Ｚ_rs）およ
び輝点の輝度値Ｉ_Pとを再生点の座標値および輝度値と
して受信し、ホログラム面上でのゾーンプレートの下側
半分に基づく右目用ホログラム値Ｉ_Orを算出するととも
に、左目用のホログラム作成装置１００_lが、左目用実
像の座標値（Ｘ_ls，Ｙ_ls，Ｚ_ls）および輝点の輝度値Ｉ
_Pとを再生点の座標値および輝度値として受信し、ホロ
グラム面上でのゾーンプレートの下側半分に基づく左目
用ホログラム値Ｉ_Olを算出する。

【０１５８】引き続き、右目用駆動器４４０_rが、右目
用ホログラム値Ｉ_Orを受信し、右目用空間光変調器５１
０_rを駆動して受信した右目用ホログラム値Ｉ_Orを書込
む。また、左目用駆動器４４０_lが、左目用ホログラム
値Ｉ_Olを受信し、左目用空間光変調器５１０_lを駆動し
て受信した左目用ホログラム値Ｉ_Olを書込む。

【０１５９】次に、右目用空間光変調器５１０_rに、右
目用光源５２０_rからの右目用読み出し光を照射して右
目用の３次元情報を担った光を発生させる。また、左目
用空間光変調器５１０_lに、左目用光源５２０_lからの左
目用読み出し光を照射して左目用の３次元情報を担った
光を発生させる。

【０１６０】そして、右目用光学系５３０_rが右目用の
３次元情報を担った光を受信し、右目の視点位置Ｐ_rに
導くとともに、左目用光学系５３０_lが左目用の３次元
情報を担った光を受信し、左目の視点位置Ｐ_lに導く。

【０１６１】そして、視点位置Ｐ_rにおいて、０次遮光
板６１０_rおよび遮光板６２０_rで共役像に関連する光が
遮断される。また、視点位置Ｐ_lにおいて、０次遮光板
６１０_lおよび遮光板６２０_lで共役像に関連する光が遮
断される。

【０１６２】この後、視点位置Ｐ_rから右目で、視点位
置Ｐ_lから左目で観察することにより、物体座標系
（Ｘ_O，Ｙ_O，Ｚ_O）で、共役像を除去した状態での表示
対象体の３次元形態を観察することができる。

【０１６３】本実施形態では、ホログラム作成装置とし
て、第２実施形態のホログラム作成装置２００を使用し
たが、第３実施形態で説明した、第３実施形態のホログ
ラム作成装置３００の変形を使用することも可能であ
る。この場合には、本実施形態の場合よりも高速で、表
示対象体の３次元形態を観察することができる。

【０１６４】

【発明の効果】以上、詳細に説明した通り、本発明のホ
ログラム作成装置およびホログラム作成方法によれば、
ゾーンプレート値の計算にあたって必須である、三角関
数演算や平方根演算を使用する計算を想定値について予
め計算しておき、テーブル化したので、簡単な構成で高
速に計算機ホログラムを計算することができる。

【０１６５】また、本発明のホログラフィ表示装置によ
れば、本発明のホログラム作成装置を使用したので、計
算機ホログラムに基づいて３次元像を高速で表示する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のホログラム作成装置の第１実施形態の
構成図である。

【図２】図１のゾーンプレート座標値発生部１２０の構
成図である。

【図３】図１のホログラム座標値算出部１５０の構成図
である。

【図４】図１のホログラムメモリ部１６０の構成図であ
る。

【図５】本発明のホログラム作成装置の第２実施形態の
構成図である。

【図６】図５のゾーンプレート座標値発生部２２０の構
成図である。

【図７】図５のホログラム座標値算出部２５０の構成図
である。

【図８】本発明のホログラム作成装置の第３実施形態の
構成図である。

【図９】本発明のホログラフィ表示装置の第１実施形態
の構成図である。

【図１０】本発明のホログラフィ表示装置の第２実施形
態の構成図である。

【図１１】共役像の除去の原理の説明図である。

【符号の説明】

１００，２００，３００…ホログラム作成装置、１１０
…半径値発生部１１０、１２０，２２０…ゾーンプレー
ト座標値発生部、１３０…半径値発生部、１３５…ゾー
ンプレート値発生部、１４０…乗算器、１５０，２５０
…ホログラム座標値算出部、１６０…ホログラムメモリ
部、１７０…選択器、１８０，２８０，３８０…制御
部、１９０…ゾーンプレート計算部、３１０…マルチプ
レクサ、３２０…ＦＩＦＯ、３３０…クロスバースイッ
チ、３４０…ホログラムメモリブロック、４１０…格納
装置、４２０…座標変換器、４３０…虚像実像変換器、
４４０…駆動器、５１０，５１５…空間光変調器、５２
０…光源、５３０…光学系、６１０…０次遮光板、６２
０…遮光板。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １つ以上の再生点の３次元座標値と輝度
   値とを入力し、ホログラム面上でのゾーンプレート値で
   あるホログラム値を算出するホログラム作成装置であっ
   て、 前記再生点の座標値を受信し、前記再生点と前記ホログ
   ラム面との間の再生距離に応じたゾーンプレート値を算
   出すべき円領域の半径値であるゾーンプレート半径値
   を、予め格納された値の中から選択して発生する半径値
   発生部と、 前記ゾーンプレート半径値を受信し、前記ゾーンプレー
   ト値を算出すべき円領域内のゾーンプレート値を算出す
   るべき点の、前記ゾーンプレート値を算出すべき円領域
   の中心を原点とするゾーンプレート座標値を発生する、
   ゾーンプレート座標値発生部と、 前記ゾーンプレート座標値と前記再生距離とを受信し、
   予め格納された個別ゾーンプレート値の中から、受信し
   た前記ゾーンプレート座標値と前記再生距離とに応じた
   個別ゾーンプレート値を、予め格納された値の中から選
   択して出力するゾーンプレート値発生部と、 前記個別ゾーンプレート値と前記再生点の輝度値とを受
   信し、乗算して個別ホログラム値を算出する乗算部と、 前記再生点の座標値と前記ゾーンプレート座標値とを受
   信し、前記ホログラム面上のホログラム座標値を算出す
   るホログラム座標値算出部と、 前記ホログラム座標値と前記個別ホログラム値とを受信
   し、受信した前記ホログラム座標値に応じた領域に格納
   されていたホログラム値に受信した前記個別ホログラム
   値を累積加算して格納するホログラムメモリ部とを備え
   る、ことを特徴とするホログラム作成装置。
2. 【請求項２】 前記半径値発生部は、格納されたゾーン
   プレート半径値の中から、受信した前記再生点の座標値
   に応じたゾーンプレート半径値を選択して出力するゾー
   ンプレート半径値テーブルを備える、ことを特徴とする
   請求項１記載のホログラム作成装置。
3. 【請求項３】 前記ゾーンプレート座標値発生部は、前
   記ゾーンプレート値を算出すべき円領域中の中心角が４
   ５°の扇形の領域内のゾーンプレート座標値を発生する
   ゾーンプレート座標発生器を備え、 前記ホログラム座標発生部は、 受信した前記ゾーンプレート座標値のゾーンプレート値
   が同一のゾーンプレート値となる８種の等価ゾーンプレ
   ート座標値を発生する等価座標算出器と、 前記再生点の座標値と前記等価ゾーンプレート座標値と
   を受信し、前記ホログラム面上のホログラム座標値を算
   出するホログラム座標値算出器とを備える、ことを特徴
   とする請求項１記載のホログラム作成装置。
4. 【請求項４】 前記再生点の座標値と輝度値とを受信
   し、受信した前記再生点の座標値に応じた出力経路から
   受信した前記再生点の座標値と輝度値とを出力するマル
   チプレクサを更に備え、 前記半径値発生部は、夫々の前記マルチプレクサの出力
   経路に応じて、前記再生点の座標値を受信し、前記再生
   点と前記ホログラム面との間の再生距離に応じたゾーン
   プレート値を算出すべき領域の半径値であるゾーンプレ
   ート半径値を発生する半径値発生器を備え、 前記ゾーンプレート座標値発生部は、夫々の前記マルチ
   プレクサの出力経路に応じて、前記ゾーンプレート半径
   値を受信し、前記ゾーンプレート値を算出すべき領域内
   のゾーンプレート値を算出するべき点の、前記ゾーンプ
   レート値を算出すべき領域の中心を原点とするゾーンプ
   レート座標値を発生するゾーンプレート座標値発生器を
   備え、 前記ゾーンプレート値発生部は、夫々の前記マルチプレ
   クサの出力経路に応じて、前記ゾーンプレート座標値と
   前記再生距離とを受信し、格納された個別ゾーンプレー
   ト値の中から、受信した前記ゾーンプレート座標値と前
   記再生距離とに応じた個別ゾーンプレート値を選択して
   出力するゾーンプレート値発生器を備え、 前記乗算部は、夫々の前記マルチプレクサの出力経路に
   応じて、前記個別ゾーンプレート値と前記再生点の輝度
   値とを受信し、乗算して個別ホログラム値を算出する乗
   算器を備え、 前記ホログラム座標値算出部は、夫々の前記マルチプレ
   クサの出力経路に応じて、前記再生点の座標値と前記ゾ
   ーンプレート座標値と受信し、前記ホログラム面上のホ
   ログラム座標値を算出するホログラム座標値算出器を備
   え、 前記マルチプレクサの出力経路ごとの前記個別ホログラ
   ム値および前記ホログラム座標値を受信し、受信した前
   記ホログラム座標値に応じた出力経路から受信した前記
   個別ホログラム値および前記ホログラム座標値を出力す
   るクロスバースイッチを更に備え、 前記ホログラムメモリ部は、前記クロスバースイッチの
   出力経路ごとに、前記ホログラム座標値と前記個別ホロ
   グラム値とを受信し、受信した前記ホログラム座標値に
   応じた領域に格納されていたホログラム値に受信した前
   記個別ホログラム値を累積加算して格納するホログラム
   メモリを備える、 ことを特徴とする請求項１記載のホログラム作成装置。
5. 【請求項５】 前記乗算器は、前記個別ホログラム値を
   一時的に格納する第１のファストインファストアウトバ
   ッファを備え、 前記ホログラム座標値算出器は、前記ホログラム座標値
   を一時的に格納する第２のファストインファストアウト
   バッファを備える、 ことを特徴とする請求項４記載のホログラム作成装置。
6. 【請求項６】 １つ以上の再生点の３次元座標値と輝度
   値とを入力し、ホログラム面上でのゾーンプレート値で
   あるホログラム値を算出するホログラム作成方法であっ
   て、 前記再生点の座標値を受信し、前記再生点と前記ホログ
   ラム面との間の再生距離に応じたゾーンプレート値を算
   出すべき円領域の半径値であるゾーンプレート半径値を
   発生する第１のステップと、 前記ゾーンプレート半径値を受信し、前記ゾーンプレー
   ト値を算出すべき円領域内のゾーンプレート値を算出す
   るべき点の、前記ゾーンプレート値を算出すべき円領域
   の中心を原点とするゾーンプレート座標値を発生する第
   ２のステップと、 前記ゾーンプレート座標値と前記再生距離とを受信し、
   格納された個別ゾーンプレート値の中から、受信した前
   記ゾーンプレート座標値と前記再生距離とに応じた個別
   ゾーンプレート値を選択して出力する第３のステップ
   と、 前記個別ゾーンプレート値と前記再生点の輝度値とを受
   信し、乗算して個別ホログラム値を算出する第４のステ
   ップと、 前記再生点の座標値と前記ゾーンプレート座標値とを受
   信し、前記ホログラム面上のホログラム座標値を算出す
   る第５のステップと、 前記ホログラム座標値と前記個別ホログラム値とを受信
   し、受信した前記ホログラム座標値に応じた領域に格納
   されていたホログラム値に受信した前記個別ホログラム
   値を累積加算して格納する第６のステップとを備える、
   ことを特徴とするホログラム作成方法。
7. 【請求項７】 表示対象体の輝点の座標値と輝度値とか
   ら前記表示対象体の３次元形態を表示するホログラフィ
   表示装置であって、 右目用ホログラム情報が書込まれ、右目用読み出し光の
   照射によって右目用の３次元情報を担った光を発生する
   右目用空間光変調器と、 前記右目用の３次元情報を担った光を受信し、右目の視
   点位置に導く右目用光学系と、 左目用ホログラム情報が書込まれ、左目用読み出し光の
   照射によって左目用の３次元情報を担った光を発生する
   左目用空間光変調器と、 前記左目用の３次元情報を担った光を受信し、左目の視
   点位置に導く左目用光学系と、 前記輝点の座標値を受信し、右目の視点における右目座
   標系の座標値に変換する右目用座標変換器と、 虚像の座標値である前記右目座標系の座標値を受信し、
   右目用実像の座標値に変換する右目用虚像実像変換器
   と、 前記右目用実像の座標値および前記輝点の輝度値とを再
   生点の座標値および輝度値として受信し、ホログラム面
   上での右目用ホログラム値を算出する右目用の請求項１
   のホログラム作成装置と、 前記右目用ホログラム値を受信し、前記右目用空間光変
   調器を駆動して受信した前記右目用ホログラム値を書込
   む右目用駆動器と、 前記輝点の座標値を受信し、左目の視点における左目座
   標系の座標値に変換する左目用座標変換器と、 虚像の座標値である前記左目座標系の座標値を受信し、
   左目用実像の座標値に変換する左目用虚像実像変換器
   と、 前記左目用実像の座標値および前記輝点の輝度値とを再
   生点の座標値および輝度値として受信し、ホログラム面
   上での左目用ホログラム値を算出する左目用の請求項１
   のホログラム作成装置と、 前記左目用ホログラム値を受信し、前記左目用空間光変
   調器を駆動して受信した前記左目用ホログラム値を書込
   む左目用駆動器とを備えることを特徴とするホログラフ
   ィ表示装置。