JPH11316539A - 計算機ホログラム表示方法、装置、および、計算機ホログラム表示プログラムを記録した記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 解像度やダイナミックレンジが制約される表
示手段を用いた場合でも、より詳細な形状、或いはより
多くの物体を表示させることを可能とする。 【解決手段】 光の干渉縞を計算により求め、表示する
計算機ホログラム表示方法において、表示対象物の３次
元データを干渉縞計算用のデータに変換し、変換された
３次元データを、サンプリングする規則を設定し、この
設定された規則に従って、変換した３次元データをサン
プリングする。そして、サンプリングされた３次元デー
タのそれぞれの位置に光源があると仮定して、光源から
の光により生成される波面を計算し、計算された波面と
参照光との干渉縞をホログラム画像として保持しする。
このサンプリングと波面生成の過程を繰り返し、生成さ
れる複数のホログラム画像を順次表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、計算機ホログラム
を電子ティスプレイ等に表示する計算機ホログラム表示
技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、計算機ホログラムでは、物体を点
光源の集合として表現し、これらの点光源からの波面に
よる千渉縞を計算により求めることでホログラムを生成
するという手法があり、これを表示する手段としては、
音響光学素子や液晶パネルがある。音響光学素子では、
一次元の干渉縞（水平方向の視差のみ）しか表現出来な
いという欠点があるが、液晶パネルは、２次元の千渉縞
を表示することができ、しかも電気的に容易に書き換え
が可能といった利点を有する。ところが、通常、液晶パ
ネルは各画素の濃淡値を電気的に制御する必要があるた
め、回路構成等の制約から、画素ピッチを細かくする上
で、製造上の限界がある。ホログラムを表示するために
は、本来１０００本／ｍｍ以上の高精細さが必要である
が、製造的な困難が伴うため、現状では、かなり粗い画
像としてのホログラムしか実現できていない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、液晶等
の電子ディスプレイ等を使用する場合、解像度やダイナ
ミックレンジが制約されるということは、表示可能な空
問周波数や表示階調に限界があると言うことである。つ
まり、一つの物体を表示するためには、ある程度の高周
波成分の千渉縞まで表示する必要があるが、表示解像度
が低いために、複数の物体を表示しようとしたとき、一
つの物体でぎりぎり表示できる高周波成分（結模様）
が、別の物体の高周波成分と重なり合うことで、高周波
成分の縞模様が潰れてしまうという現象がおこる。つま
り、物体を再生するための十分な情報が欠如し、像のＳ
／Ｎ比が悪くなってしまうという問題が発生し、表示可
能な物体の数、即ち、物体形状の詳細な表示能力に限界
がでてしまう。

【０００４】本発明は、上述の従来技術の欠点に鑑みて
なされたもので、液晶等の電子ティスプレイ等のように
解像度やダイナミックレンジが制約される表示手段を用
いた場合でも、より詳細な形状、或いはより多くの物体
を表示させることが可能な計算機ホログラム表示技術を
提供することを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のうち請求項１に記載の発明は、光の干渉縞
を計算により求め、表示する計算機ホログラム表示方法
において、表示対象物の３次元データを干渉縞計算用の
データに変換し、前記変換された３次元データを、サン
プリングする規則を設定し、前記設定された規則に従っ
て、前記変換した３次元データをサンプリングし、前記
サンプリングされた３次元データのそれぞれの位置に光
源があると仮定して、前記光源からの光により生成され
る波面を計算し、前記計算された波面と参照光との干渉
縞をホログラム画像として保持し、前記サンプリングと
波面生成の過程を繰り返し、生成される複数のホログラ
ム画像を順次表示することを特徴とする計算機ホログラ
ム表示方法である。また、請求項２に記載の発明は請求
項１に記載の計算機ホログラム表示方法において、前記
干渉縞計算用のデータへの変換とは、前記３次元データ
より表示対象物の面の頂点座標を生成することにより行
うことを特徴としている。また、請求項３に記載の発明
は請求項１に記載の計算機ホログラム表示方法におい
て、前記干渉縞計算用のデータへの変換とは、前記３次
元データをボクセルデータへの変換であることを特徴と
している。また、請求項４に記載の発明は請求項１に記
載の計算機ホログラム表示方法において、前記干渉縞計
算用のデータへの変換は、物体ごとに行われ、前記サン
プリングする規則は、前記物体の属性に応じてサンプリ
ングの規則を変えることを特徴としている。

【０００６】次に、請求項５に記載の発明は、光の干渉
縞を計算により求め、表示する計算機ホログラム表示方
法において、表示対象物の３次元データの入力を行い、
前記入力された表示対象物を分類・分割し、該分類・分
割された表示対象物ごとに参照光との干渉縞をそれぞれ
計算し、前記計算された複数の干渉縞を、それぞれデジ
タル画像に変換し、前記変換された複数のデジタル画像
を、それぞれビット毎に分解してビット画像とし、前記
分類・分割された表示対象物ごとに得られたビット画像
を合成することにより表示用動画像を生成し、前記生成
した表示用動画像を表示することを特徴とする計算機ホ
ログラム表示方法である。また、請求項６に記載の発明
は請求項５に記載の計算機ホログラム表示方法におい
て、前記干渉縞の計算は、前記複数の表示対象物を該表
示対象物の属性により分類し、該分類にもとづき表示対
象物ごとに行うことを特徴としている。また、請求項７
に記載の発明は請求項６に記載の計算機ホログラム表示
方法において、前記デジタル画像への変換は、前記表示
対象物の属性に基づき表示に必要な情報量を設定し、該
設定された情報量に応じたビット数の画像への変換と
し、前記表示用動画像の生成は、前記分類・分割された
表示対象物ごとに得られたビット画像を動画像の複数の
画面に分散して割り当てることにより表示用動画像を生
成することを特徴としている。また、請求項８に記載の
発明は請求項６に記載の計算機ホログラム表示方法にお
いて、前記デジタル画像への変換は、前記表示対象物の
属性に基づき表示に必要な情報量を設定し、該設定され
た情報量に応じたビット数の画像への変換とし、前記表
示用動画像の生成は、前記分類・分割された表示対象物
ごとに得られたビット画像を動画像の複数の画面に輝度
を保存するように割り当てることにより表示用動画像を
生成することを特徴としている。また、請求項９に記載
の発明は請求項６に記載の計算機ホログラム表示方法に
おいて、前記デジタル動画像の生成は、前記分類・分割
された表示対象物ごとに得られたビット画像から前記表
示対象物の属性に応じて高位ビット画像を取り出し、該
高位ビット画像を動画像の複数の画面に割り当てること
により表示用動画像を生成することを特徴としている。
また、請求項１０に記載の発明は請求項５に記載の計算
機ホログラム表示方法において、前記デジタル画像への
変換は、同一ビット数からなるように変換し、前記デジ
タル動画像の生成は、 前記デジタル画像より得られた
ビット画像を対応するビットにごとに加算し、前記デジ
タル画像のビットの位に応じた数のフィールドを用意す
るとともに、該ビットの位に応じた数のフィールド間に
おいて異なる画像処理を行うことにより表示用動画像を
生成することを特徴としている。また、請求項１１に記
載の発明は請求項６に記載の計算機ホログラム表示方法
において、前記デジタル動画像の生成は、前記デジタル
画像より得られたビット画像から予め設定された高位ビ
ット画像を取り出し、該高位ビット画像の各画素を動画
像の複数の画像に割り当てることにより表示用動画像を
生成することを特徴としている。

【０００７】次に、請求項１２に記載の発明は、光の干
渉縞を計算により求め、表示する計算機ホログラム表示
装置において、表示対象物の３次元データを入力する表
示対象物入力手段と、前記表示対象物の３次元データを
干渉縞計算用のデータに変換し、該変換された３次元デ
ータを、サンプリングする規則を設定し、該設定された
規則に従って、前記変換した３次元データをサンプリン
グする物体管理手段と、前記サンプリングされた３次元
データのそれぞれの位置に光源があると仮定して、前記
光源からの光により生成される波面を計算し、前記計算
された波面と参照光との干渉縞をホログラム画像として
生成する画像生成手段と、前記サンプリングと波面生成
の過程を繰り返し、生成される複数のホログラム画像を
順次表示する画像表示手段とを備えたことを特徴とする
計算機ホログラム表示装置である。また、請求項１３に
記載の発明は請求項１２に記載の計算機ホログラム表示
装置において、前記物体管理手段は、前記３次元データ
より表示対象物の頂点座標を生成することにより前記干
渉縞計算用のデータへの変換を行うことを特徴としてい
る。また、請求項１４に記載の発明は請求項１２に記載
の計算機ホログラム表示装置において、前記物体管理手
段は、前記３次元データをボクセルデータへ変換するこ
とにより前記干渉縞計算用のデータへの変換を行うこと
を特徴としている。また、請求項１５に記載の発明は請
求項１２に記載の計算機ホログラム表示装置において、
前記物体管理手段は、前記干渉縞計算用のデータへの変
換を物体ごとに行ない、前記サンプリングする規則を前
記物体の属性に応じて変えることを特徴としている。ま
た、請求項１６に記載の発明は請求項１２に記載の計算
機ホログラム表示装置において、前記計算機ホログラム
表示装置は、前記画像生成手段により生成されたホログ
ラム画像を蓄積する画像記憶手段と、前記画像記憶手段
に蓄積されたホログラム画像を逐次伝送する手段とをさ
らに備え、前記画像表示手段は、前記伝送されたホログ
ラム画像を逐次表示することを特徴としている。

【０００８】次に、請求項１７に記載の発明は、光の干
渉縞を計算により求め、表示する計算機ホログラム表示
装置において、表示対象物の３次元データの入力を行う
表示対象物入力手段と、前記入力された表示対象物を分
類・分割し、該分類・分割された表示対象物ごとに参照
光との干渉縞をそれぞれ計算し、該計算された複数の干
渉縞をそれぞれデジタル画像に変換し、該変換された複
数のデジタル画像をそれぞれビット毎に分解して、該分
解されたビットを合成することにより表示用動画像を生
成する画像生成手段と、前記生成した表示用動画像を表
示する画像表示手段とを備えたことを特徴とする計算機
ホログラム表示装置である。また、請求項１８に記載の
発明は請求項１７に記載の計算機ホログラム表示装置に
おいて、前記計算機ホログラム表示装置は、前記入力さ
れた複数の表示対象物を該表示対象物の属性により分類
する物体管理手段をさらに備え、前記画像生成手段は、
前記管理されている表示対象物の属性に応じて、個々に
情報量を設定する情報量決定手段と、前記表示対象物か
らの光の波面による干渉縞を計算する波面計算手段と、
前記計算された干渉縞をデジタル画像に変換し、個々の
画素のビット列を各位毎の画像配列に分解するビット分
解手段と、前記表示対象物の情報量に応じて、表示周期
並びに表示する順番を決定する表示間隔決定手段と、前
記決定された表示周期並びに表示する順番に従って、前
記分解されたビットの位毎の画素配列の画素による干渉
縞を合成する波面合成手段と、から構成され、前記画像
表示手段は、前記合成された干渉縞の表示タイミングを
制御する表示画面同期手段と、前記制御された表示タイ
ミングに基づいて前記合成された干渉縞を順次表示する
表示手段と、から構成されることを特徴としている。ま
た、請求項１９に記載の発明は請求項１８に記載の計算
機ホログラム表示装置において、計算機ホログラム表示
装置は、前記合成された干渉縞について静止した表示対
象物の干渉縞から先に伝送し、動く表示対象物の干渉縞
を後に逐次伝送する伝送手段と、前記伝送された静止し
た表示対象物の干渉縞を保持するとともに、該保持され
た静止した表示対象物の干渉縞と前記逐次伝送された動
く表示対象物とを合成する受信手段と、を備え、前記表
示画面同期手段は、前記受信手段で合成された干渉縞の
表示タイミングを制御するものであり、前記表示手段
は、前記受信手段で合成された干渉縞を表示するもので
あることを特徴としている。また、請求項２０に記載の
発明は請求項１７に記載の計算機ホログラム表示装置に
おいて、前記画像生成手段は、表示物体の干渉縞を計算
する干渉縞計算手段と、前記計算された干渉縞をデジタ
ル画像に変換し、個々の画素のビット列を各位毎の画素
配列として生成するデジタル画像生成手段と、前記表示
対象物の高位ビットの画素配列を選択し、動画像として
の画像列を生成する動画像生成手段と、から構成される
ことを特徴としている。また、請求項２１に記載の発明
は請求項１７に記載の計算機ホログラム表示装置におい
て、前記画像生成手段は、ホログラムを濃淡画像として
生成する濃淡画像生成手段と、前記濃淡画像をビットに
分解しビット画像を生成するビット画像生成手段と、前
記ビット画像を保持する画像保持手段と、前記ビット画
像に画像処理をほどこす手段であって、繰り返し提示す
る当該ビット画像に対しては、繰り返すビット画像それ
ぞれに異なる画像処理を施す画像処理手段と、から構成
され、前記画像表示手段は、前記ビットの位に応じたビ
ット画像の繰り返し提示する時間間隔を制御する画像表
示制御手段と、前記画像処理をほどこしたビット画像を
提示する画像表示手段と、から構成されることを特徴と
している。

【０００９】次に、請求項２２に記載の発明は、光の干
渉縞を計算により求め、表示する計算機ホログラム表示
プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録
媒体において、前記計算機ホログラム表示プログラム
は、表示対象物の３次元データを干渉縞計算用のデータ
に変換し、前記変換された３次元データを、サンプリン
グする規則を設定し、前記設定された規則に従って、前
記変換した３次元データをサンプリングし、前記サンプ
リングされた３次元データのそれぞれの位置に光源があ
ると仮定して、前記光源からの光により生成される波面
を計算し、前記計算された波面と参照光との干渉縞をホ
ログラム画像として保持し、前記サンプリングと波面生
成の過程を繰り返し、生成される複数のホログラム画像
を順次表示することをコンピュータに実行させる計算機
ホログラム表示プログラムを記録した記録媒体である。
また、請求項２３に記載の発明は請求項２２に記載の計
算機ホログラム表示表示プログラムを記録した記録媒体
において、前記干渉縞計算用のデータへの変換とは、前
記３次元データより表示対象物の面の頂点座標を生成す
ることにより行うことを特徴としている。また、請求項
２４に記載の発明は請求項２２に記載の計算機ホログラ
ム表示表示プログラムを記録した記録媒体において、前
記干渉縞計算用のデータへの変換とは、前記３次元デー
タをボクセルデータへの変換であることを特徴としてい
る。また、請求項２５に記載の発明は請求項２２に記載
の計算機ホログラム表示表示プログラムを記録した記録
媒体において、前記干渉縞計算用のデータへの変換は、
物体ごとに行われ、前記サンプリングする規則は、前記
物体の属性に応じてサンプリングの規則を変えることを
特徴としている。

【００１０】次に、請求項２６に記載の発明は、光の干
渉縞を計算により求め、表示する計算機ホログラム表示
プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録
媒体において、前記計算機ホログラム表示プログラム
は、表示対象物の３次元データの入力を行い、前記入力
された表示対象物を分類・分割し、該分類・分割された
表示対象物ごとに参照光との干渉縞をそれぞれ計算し、
前記計算された複数の干渉縞を、それぞれデジタル画像
に変換し、前記変換された複数のデジタル画像を、それ
ぞれビット毎に分解してビット画像とし、前記分類・分
割された表示対象物ごとに得られたビット画像を合成す
ることにより表示用動画像を生成し、前記生成した表示
用動画像を表示することをコンピュータに実行させる計
算機ホログラム表示プログラムを記録した記録媒体であ
る。また、請求項２７に記載の発明は請求項２６に記載
の計算機ホログラム表示表示プログラムを記録した記録
媒体において、前記干渉縞の計算は、前記複数の表示対
象物を該表示対象物の属性により分類し、該分類にもと
づき表示対象物ごとに行うことを特徴としている。ま
た、請求項２８に記載の発明は請求項２７に記載の計算
機ホログラム表示表示プログラムを記録した記録媒体に
おいて、前記デジタル画像への変換は、前記表示対象物
の属性に基づき表示に必要な情報量を設定し、該設定さ
れた情報量に応じたビット数の画像への変換とし、前記
表示用動画像の生成は、前記分類・分割された表示対象
物ごとに得られたビット画像を動画像の複数の画面に分
散して割り当てることにより表示用動画像を生成するこ
とを特徴としている。また、請求項２９に記載の発明は
請求項２７に記載の計算機ホログラム表示表示プログラ
ムを記録した記録媒体において、前記デジタル画像への
変換は、前記表示対象物の属性に基づき表示に必要な情
報量を設定し、該設定された情報量に応じたビット数の
画像への変換とし、前記表示用動画像の生成は、前記分
類・分割された表示対象物ごとに得られたビット画像を
動画像の複数の画面に輝度を保存するように割り当てる
ことにより表示用動画像を生成することを特徴としてい
る。また、請求項３０に記載の発明は請求項２７に記載
の計算機ホログラム表示表示プログラムを記録した記録
媒体において、前記デジタル動画像の生成は、前記分類
・分割された表示対象物ごとに得られたビット画像から
前記表示対象物の属性に応じて高位ビット画像を取り出
し、該高位ビット画像を動画像の複数の画面に割り当て
ることにより表示用動画像を生成することを特徴として
いる。また、請求項３１に記載の発明は請求項２６に記
載の計算機ホログラム表示表示プログラムを記録した記
録媒体において、前記デジタル画像への変換は、同一ビ
ット数からなるように変換し、前記デジタル動画像の生
成は、前記デジタル画像より得られたビット画像を対応
するビットにごとに加算し、前記デジタル画像のビット
の位に応じた数のフィールドを用意するとともに、該ビ
ットの位に応じた数のフィールド間において異なる２値
化処理を行うことにより表示用動画像を生成することを
特徴としている。また、請求項３２に記載の発明は請求
項２６に記載の計算機ホログラム表示表示プログラムを
記録した記録媒体において、前記デジタル動画像の生成
は、前記デジタル画像より得られたビット画像から予め
設定された高位ビット画像を取り出し、該高位ビット画
像の各画素を動画像の複数の画像に割り当てることによ
り表示用動画像を生成することを特徴としている。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態による
計算機ホログラム表示方法および装置を図面を参照して
説明する。

【００１２】以下では第１から第６の実施形態に分け
て、本発明の計算機ホログラム表示方法および装置表示
物体の説明を行う。そして、第１および第２の実施形態
では、動画表示のような連続する複数フレームに、ホロ
グラム表示させる物体をサンプリングにより分散させて
表示し、ホログラム画像を連続フレームとして観察する
計算機ホログラム表示方法および装置表示物体について
説明する。つまり、フレーム分割提示とすることで、よ
り詳細な形状、或いはより多くの物体を表示させる計算
機ホログラム表示方法および装置について説明する。第
３〜第６の実施形態では、複数の物体の干渉縞に関する
デジタル画像を、表示用デジタル画像を構成する複数の
フレーム／フィールドなどの動画像の複数の画面に分散
させ、一画面では物体数を少なくしながら、一定数の画
面全体としてはより多くの物体を表示させる計算機ホロ
グラム表示および装置について説明する。なお、「フレ
ーム」とは、動画を構成する１コマを意味し、「フィー
ルド」とはフレームを構成するための１コマを意味す
る。

【００１３】まず始めに、第１および第２の実施形態の
概要について説明する。図１は、第１および第２の実施
形態に共通する計算機ホログラム表示方法を示すフロー
図である。まず、表示対象となる物体の３次元データの
入力を行い、この次元データを干渉縞計算用のデータに
変換する（ステップ１１、１２）。次に、ステップ１２
で変換された３次元データに対し、サンプリングする規
則を設定する（ステップ１３）。そして、設定された規
則に従って、変換した３次元データをサンプリングし、
サンプリングされた３次元データのそれぞれの位置に光
源があると仮定して、光源からの光により生成される波
面を計算し、計算された波面と参照光との干渉縞をホロ
グラム画像として保持する（ステップ１４、１５）。サ
ンプリングと波面生成の過程を繰り返し、生成される複
数のホログラム画像を順次表示する（ステップ１６、１
７）。このように、動画表示のような連続する複数フレ
ームに、ホログラム表示させる物体をサンプリングによ
り分散させて表示し、ホログラム画像を連続フレームと
して観察することで、より詳細な形状、或いはより多く
の物体を表示させる。

【００１４】図２は、図１の方法を実施するための装置
の構成例を示すブロック図である。図２より、計算機ホ
ログラム表示装置は、表示対象物入力手段１と、物体管
理手段２と、画像生成手段３と、画像表示手段５とによ
り構成される。ここで、表示対象物入力手段１は、図１
のステップ１１を実施し、物体管理手段２は、図１のス
テップ１１から１４および１６を実施する。そして、画
像生成手段３は、図１のステップ１５を実施し、画像表
示手段５は、図１のステップ１７を実施する。また、図
２において、画像記憶手段４が設けられているが、これ
は、画像生成手段３で計算されたホログラム画像を蓄積
し、蓄積された画像を画像表示手段５で表示、もしくは
伝送表示する際に利用される。さらに、画像記憶手段４
は、表示する画像の生成途中で一時的に利用される場合
もある。なお、図２に示す各手段は、専用のハードウェ
アにより実現されるものであっても、プログラムとして
提供され図示しないメモリおよびＣＰＵ（中央演算装
置）により実行されることで、その機能が実現されるも
のであってもよい。

【００１５】以下、図１および図２で説明した計算機ホ
ログラム表示方法および装置を第１および第２の実施形
態でより詳細に説明する。

【００１６】（第１の実施形態）本実施形態では、表示
物体の３次元データを複数の部分に分割し、それぞれの
部分からサンプリングを行い、計算された干渉縞を複数
フレームを用いて表示することで、より詳細な形状、或
いはより多くの物体を表示させる計算機ホログラム表示
方法および装置について説明する。以下、本実施形態に
ついて図を用いて詳細に説明する。

【００１７】電子的表示装置には、解像度やダイナミッ
クレンジの限界があることから、同時に複数の光源から
の波面による干渉縞を表現しようとしても、限界があ
る。言い換えれば、ｎ個の光源しか表示できないという
こともできる。そこで、本実施例では、一例として、同
時に点光源を１００個しか表示できない表示装置を用い
るものとして説明を行う。以下では、本実施形態の計算
機ホログラム表示方法を図３のフローを用いて説明を行
う。最初に表示物体の３次元データを入力する（ステッ
プ１２１）。ここで入力される表示物体は、一例として
図４に示すような２つの物体１０１，１０２を含むもの
とする。なお、個々の物体１０１、１０２は、３次元座
標データの集まりで構成されているものとする。また、
図４におて符号１０３は表示対象画面を示しているもの
とする。ここで、表示対象物の３次元データが、ポリゴ
ンデータのように頂点、エッジ、面によって記述された
３次元データであった場合は、表面情報を表すために、
ポリゴンを構成している面をさらに細かなメッシュに分
割する。例えば、図４の物体１０２のポリゴンデータ
は、図５に示すように、個々の面をさらに１６分割し
て、個々の分割された面の頂点座標を新規３次元データ
として用いるようにする。なお、図５において符号１０
４ａは元の３次元頂点座標のデータであり、符号１０４
ｂで示した点は分割により新規追加された点である。こ
こでの処理において、頂点座標の密度が必要とする密度
に達していれば、細かなメッシュに分割する必要はな
い。

【００１８】次に、表示物体を構成する３次元座標（頂
点座標）のリストを生成する（ステップ１２２）。ここ
では、図４の物体１０１、１０２毎に分割により得られ
た面の頂点座標のリストが生成されることになる。次
に、ステップ１２２で得られたリストに対し入力データ
のサンプリング規則を決定する（ステップ１２３）。例
えば、表示装置の解像度の限界から、同時に表示できる
物体のデータ数が１００個であるとして、入力データか
らランダムにサンプリングするという規則を決定する。
なお、サンプリング規則については、別途詳細に説明す
る。次に、ステップ１２２で生成したリストから、当該
規定数（１００個）の頂点座標データを選択する（ステ
ップ１２４）。なお、例では物体１０１および１０２の
頂点座標のリストから合計で１００個の頂点座標が選択
されることになる。一例として、物体１０１の頂点座標
データからは、図６の頂点座標データ１０５ａが第ｎフ
レーム用に選択され、頂点座標データ１０５ｂが第（ｎ
＋１）フレーム用に選択されるものとする。そして、ス
テップ１２４で選択された頂点座標データをそれぞれ点
光源と仮定し、表示対象画面上での参照光との干渉縞を
計算により求める（ステップ１２５）。求められた干渉
縞はホログラム画像として、一時記憶される。つぎに、
残された頂点データがある場合、ステップ１２４から１
２５の処理を同様に行う（ステップ１２６）。物体１０
１の頂点座標データからは、図６に示すようにステップ
１２４で頂点座標データ１０５ａが第ｎフレーム用に選
択される。そして、ステップ１２５で表示対象画面１０
３上での参照光との干渉縞を計算により求め、ホログラ
ム画像として、一時記憶される。つぎに、頂点座標デー
タが残っているので、ステップ１２４で残された頂点座
標データ１０５ｂが選択され、同様の処理が行われる
（ステップ１２４〜１２６）。そして、最後に一時記憶
されていたホログラム画像を順次表示するようにする
（ステップ１２７）。以上のようにして、計算機ホログ
ラムの表示が行われる。

【００１９】このように、ホログラム表示させる物体を
サンプリングにより分散させて表示し、ホログラム画像
を連続フレームとして観察する、つまり、フレーム分割
提示による残像効果により、低解像度の表示装置への表
示であってもより詳細な形状、或いはより多くの物体を
表示させることができる。具体的には、図１０に示すよ
うに、例えば２次元の四角形を表示対象物として説明す
ると、個々のフレームｎ，ｎ＋１，ｎ＋２，ｎ＋３に表
示されている干渉縞によって再生される四角形は、各フ
レームでは、図１０の２３１，２３２に示すように粗い
間隔でサンプリングされた点の集まりにより物体が表現
されている。これらのフレームを連続して高速に繰り返
して表示すると、人間の視覚では、残像効果により、一
つの物体（より細かいサンプリングされた対象物）つま
リ、図１０の２３３のような、より密な点の集まリによ
る四角形として知覚することができ、低解像度の表示装
置への表示であってもより詳細な形状、或いはより多く
の物体を表示させることができるようになる。

【００２０】ここで、図１と図３のフローの対応を説明
すると、図３のステップ１２１〜１２７が図１のステッ
プ１１〜１７にそれぞれ対応する。以上の例ではステッ
プ１２１から１２６までを最初に行い、ステップ１２７
を繰り返し処理することで動画像としての表示を行って
いるが、ホログラム画像の一時保持を行わずに、リアル
タイムにステップ１２１から１２７までを行うことも可
能である。ここで、ステップ１２７を行う前に、一時保
持されているホログラム画像を順次、伝送し、伝送先
で、逐次受信した画像を表示するようにする。これによ
り、受信画像の枚数が増加するにつれて、徐々に対象物
が明確になるような、プログレッシブ伝送を行うことも
可能となる。この場合、伝送されるホログラム画像は、
表示対象物の数が少ないため、干渉縞の間隔が比較的粗
い模様である。つまり、本来の干渉縞よりも、当該画像
の空間周波数が低くなるため、圧縮効率をより高めるこ
とも可能である。また、上記の例では、物体の頂点座標
を点光源と仮定して、点光源の集合によりホログラム画
像を生成しているが、光源の種類は本実施例で特定され
ない。例えば、３次元ポリゴンデータを構成する個々の
面（パッチ）をそれぞれ、個々の面光源と仮定すること
も可能である。また、表示対象物の個々の３次元データ
の代わりに、表示対象空間を図４の符号１０６に示すよ
うなボリュームデータとして入力し、個々のボクセルを
サンプリングする方法も考えられる。なお、「ボクセ
ル」については第２の実施形態において詳細に説明す
る。

【００２１】また、３次元データのサンプリング規則
は、予め規定した法則として説明しているが、ステップ
１２２で物体ごとに入力データの変換を行うことによ
り、その物体の属性に応じてサンプリング規則を変える
ことができる。具体的には、以下の通りである。 １）各物体の表示対象画面に対する距離に基づくサンプ
リング規則 表示対象画面より遠い物体は、サンプリング密度を低く
し、画面近傍の物体はサンプリング密度を高くして、遠
い点と近い点をサンプリングする。遠い物体は近い物体
より干渉縞の空間周波数が低いため、サンプリング密度
を上げても干渉縞の相殺が少ないからである。 ２）各物体の属性に基づくサンプリング規則 動いている物体はサンプリング密度を低くし、静止して
いる物体はサンプリング密度を高くする。動いている物
体は静止している物体に比べ解像度が低くても問題ない
からである。なお、動いている物体に関しては、より移
動速度が速いほどサンプリング密度を低くするサンプリ
グ規則としてもよい。以上のように物体の属性に応じた
サンプリング規則により空間周波数の異なる波面を合成
することになり、干渉縞の相殺を減らすことができる。
よって、低解像度の表示装置への表示であっても同時に
表示できる物体数を多くすることができる。なお、上記
１）、２）のサンプリング規則の組み合わせも可能であ
る。

【００２２】物体の属性に応じてサンプリング規則を変
える点について説明してるが、ステップ１２２の頂点座
標リストの生成時の工夫により同様の効果を得ることも
できる。具体的には以下の通りである。 １）各物体の表示対象画面に対する距離に基づく頂点座
標リスト生成規則 表示対象画面より遠い物体は、頂点座標の密度を低くな
うように、画面近傍の物体は頂点座標の密度を高くなる
ように、頂点座標リストを生成する。 ２）各物体の属性に基づく頂点座標リスト生成規則 動いている物体は頂点座標の密度を低くし、静止してい
る物体は頂点座標の密度を高くする。なお、動いている
物体に関しては、より移動速度が速いほど頂点座標の密
度を低くするようにしてもよい。頂点座標リストを速度
や距離に応じて生成した場合には、ステップ１２３で決
定されるサンプリング規則は、各物体に対し同一の物を
使用することになる。また、また、上記１）、２）のリ
スト生成規則の組み合わせも可能である。

【００２３】次に、図３の方法を実施するための計算機
ホログラム表示装置の構成例を図７に示す。図７より、
本実施形態における計算機ホログラム表示装置は、デー
タ入力手段１３０、データ変換手段１３１、データサン
プリング手段１３３、サンプリング決定手段１３２、干
渉縞計算手段１３４、干渉縞表示手段１３５とにより構
成される。この装置の動作は以下のようになる。データ
入力手段１３０より入力された表示対象物の３次元デー
タは、データ変換手段１３１により、密な３次元データ
等、計算に合ったデータ構造に変換が行われる。サンプ
リング決定手段１３２では、入力データに応じて、サン
プリングの規則を決定し、データサンプリング手段１３
３において、入力データのサンプリングを行う。サンプ
リングされた３次元データは、干渉縞計算手段１３４に
て、ホログラム画像としての干渉縞を計算する。計算さ
れたホログラム画像は、干渉縞表示手段１３５に順次表
示される。すなわち、データ入力手段１３０は、図３の
ステップ１２１を実施し、データ変換手段１３１はステ
ップ１２２を実施する。また、サンプリング決定手段１
３２はステップ１２３を実施し、データサンプリング手
段１３３はステップ１２４、１２６を実施する。そし
て、干渉縞計算手段１３４はステップ１２５を実施し、
干渉縞表示手段１３５はステップ１２７を実施すること
になる。また、図７および図２に示す装置構成の対応に
ついて説明すると、図７のデータ入力手段１３０は図２
の表示対象物入力手段１に対応し、データ変換手段１３
１、サンプリング決定手段１３２、データサンプリング
手段１３３は、物体管理手段２に対応する。また、干渉
縞計算手段１３４は画像生成手段３に対応し、干渉島表
示手段１３５は画像表示手段５に対応する。

【００２４】以上のように、動画表示のような連続する
複数フレームに、ホログラム表示させる物体をサンプリ
ングにより分散させて表示し、ホログラム画像を連続フ
レームとして観察することで、つまり、フレーム分割提
示することで、より詳細な形状、あるいはより多くの物
体を表示させる。これにより、一つの画面で表示すべき
物体の数が少なくなることで、物体毎の干渉縞をノイズ
に埋もれることなく、より多くの物体を表現することが
可能となる。また、物体の属性に応じたサンプリング規
則を設定することにより空間周波数の異なる波面を合成
することになり、干渉縞の相殺を減らすことができる。
よって、低解像度の表示装置への表示であっても同時に
表示できる物体数を多くすることができる。また、図３
のステップ１２２の変換をボクセルへの変換とした場合
のサンプリング規則の設定において、例えばヒルベルト
曲線による走査等を適用するなどして、表示対象物の表
示解像度を階層的に記述できるようにすると、プログレ
ッシブな画像表示が可能となる。また、ホログラム画像
を伝送表示する場合においては、一つの画面で表示すべ
き物体の数が少なくなることで、ホログラム自身の空間
周波数を低く抑えることが可能となり、その結果圧縮率
を高めることが可能となる。その結果伝送容量に制限が
ある場合に対応可能となる。さらに、前述のような階層
的解像度での画像情報を逐次送信するようにすること
で、伝送容量の変動に応じて、画像が全く見えなくなる
のではなく、容量が少なければ解像度の悪い画像、容量
が十分にあれば、精細な画像を表示できるようなプログ
レッシブ伝送ができるようになる。

【００２５】（第２の実施形態）第１の実施形態では、
各物体ごとに頂点座標リストを生成し、このリストより
頂点のサンプリングを行っていたが、本実施の形態で
は、表示対象物を含む表示空間を分割してボクセルを生
成し、このボクセルをサンプリングする計算機ホログラ
ム表示装置および方法について説明する。以下、本発明
の実施の形態について図を用いて詳細に説明する。

【００２６】始めに、本実施形態例における方法を説明
する。図８は、本発明の方法での一実施形態例を示すフ
ロー図である。

【００２７】まず、表示対象物としてのポリゴンデータ
やボリユームデータ（ＣＴ画像などのサンプリングデー
タ）を図９（ａ）に示すような、ボクセルデータ２２１
に変換する（ステップ２０１）。ボクセルデータ２２１
は例えば、図９（ｂ）のテーブル２２２に示すように、
各ボクセルに番号（Ｎｏ）がふられていて、表示対象物
体が存在するボクセルには、その座標値（ｘ，ｙ，ｚ）
と輝度（Ａ）が登録されている。図９（ｂ）のテーブル
２２２の場合、ボクセルＮｏ．３，４，５，６に物体が
存在する事を示している。

【００２８】このボクセルデータ２２１を、あるサンプ
リング規則（例えば、等間隔：３ボクセル間隔など）で
サンプリングしていく（ステップ２０２，２０３）。サ
ンプリングされた各ボクセルには、既サンブリングのフ
ラグを立てる（例えば図９（ｂ））のテーブル２２２に
示すように、ｃｏｕｎｔの締に１を登録する）と共に、
当該ボクセルに、先に入力された表示対象物のデータが
存在する場合（ステップ２０４）、まず、当該ボクセル
の物体の輝度を求め、その輝度に応じた点光源を仮定す
る。その点光源によリホログラム面上に生成される波面
を計算により求め（ステップ２０５）、メモリに保持し
ておく（ステップ２０７）。図９（ｂ）のテーブル２２
２の場合、ボクセルＮｏ．４が処理対象となる。

【００２９】更にサンプリングを続け、全ての当該ボク
セルの点光源からの光による波面を計算し（ステップ２
０６）、全ての波面を合成し、更に参照光の波面を合成
した値をフレームメモリに書き込む（ステップ２０
７）、フレームメモリに書き込まれたデータは、ホログ
ラム（干渉縞）として表示される（ステップ２０８）。
次に、残されたボクセルに対して、同様の処理（ステッ
プ２０３から２０９）を繰リ返す（ステップ２０９）。
図９（ｂ）のテーブル２２２で示すならば、２回目のサ
ンプリングで、ボクセルＮｏ．２，Ｎｏ．５がサンプル
対象となり、Ｎｏ．５に物体が存在するので、Ｎｏ．５
のみが波面計算処理対象となる。ここで、ステップ２０
９とステップ２０８は、逆の順番でもよい。つまり、複
数のフレームメモリを用意し、複数フレームでの表示物
体の波面を計算しておく。そして、表示の段階では、フ
レームメモリからの呼び出し処理のみを行うようにす
る。これにより、より高速に複数フレームの提示が可能
となる。

【００３０】ここで、図１と図８との対応について説明
すると、図８のステップ２０１は図１のステップ１２
に、ステップ２０２はステップ１３に、ステップ２０３
はステップ１４に、ステップ２０４、２０６、２０９が
ステップ１６に、ステップ２０５がステップ１５に、ス
テップ２０７、２０８がステップ１７にそれぞれ対応す
る。なお、図８において、図１のステップ１１に対応す
るステップは省略されている。

【００３１】以上の走査を繰り返すと、図１０に示すよ
うに、例えば２次元の四角形を表示対象物として説明す
ると、個々のフレームｎ，ｎ＋１，ｎ＋２，ｎ＋３に表
示されている干渉縞によって再生される四角形は、各フ
レームでは、図１０の２３１，２３２に示すように粗い
間隔でサンプリングされた点の集まりにより物体が表現
されている。これらのフレームを連続して高速に繰り返
して表示すると、人間の視覚では、残像効果により、一
つの物体（より細かいサンプリングされた対象物）つま
リ、図１０の２３３のような、より密な点の集まリによ
る四角形として知覚することができる。

【００３２】次に、上述のような特徴部分を有する本発
明のホログラム表示装置の一実施形態例の構成と動作を
説明する。図１１は、本発明によるホログラム表示装置
の一実施形態例を示すブロック図である。

【００３３】図において、２４１はデータ変換手段、２
４２は表示物体管理手段、２４３はサンプリング位置決
定手段、２４４は波面計算手段、２４５は干渉縞合成手
段、２４６は干渉縞記憶手段、２４７は波面表示手段で
ある。

【００３４】データ変換手段２４１に入カされた表示対
象物は、ボクセルデータに変換され、表示物体管理手段
２４２に保持される。サンプリング位置設定手段２４３
では、サンプリングの規則が予め設定してあり、サンプ
リングするボクセルの位置を、波面計算手段２４４に指
示している。そして、波面計算手段２４４では、サンプ
リングされたボクセルに表示対象物が登録されている場
合、そのボクセルに輝度をもつ点光源を仮定し、ホログ
ラム面上での波面を計算する。計算された波面データは
波面合成手段２４５に保持されているメモリに登録され
る。全ての対象ボクセルについて、上記の処理を行い、
逐次、メモリに波面データを加算していく。処理が終了
すると、波面合成手段２４５では、メモリのデータを干
渉縞記憶手段２４６のフレームメモリに登録する。上記
の処理は、逐次行われ、随時、干渉縞記憶手段２４６に
登録されていく。そして、登録された干渉縞は、それぞ
れ逐次、波面表示手段２４７に呼び出され、順次表示さ
れる。

【００３５】ここで、図１１と図２の装置構成の対応を
説明すると、図１１のデータ変換手段２４１、表示物体
管理手段２４２、サンプリング位置決定手段２４３は図
２の物体管理手段２に、波面計算手段２４４、干渉縞合
成手段２４５は画像生成手段３に、干渉縞記憶手段２４
６は画像記憶手段４に、波面表示手段２４７は画像表示
手段５にぞれぞれ対応する。なお、図１１において、図
２の表示対象物入力手段に対応する手段は省略されてい
る。

【００３６】以上、上述のような制御形態をとれば、表
示手段の解像度が低い場合であっても、一フレームでの
表示物体数が少ないため、従来手法より鮮明に物体を表
示することが出来るようになる。

【００３７】尚、本実施形態例では、物体を点光源とし
て説明しているが、個々のボクセルの大きさによって
は、面の傾きをパラメータに持つ面光源がボクセル内に
存在することを仮定することも可能であり、光源の種類
は本実施形態例に限定されない。

【００３８】また、本実施形態例では、サンプリングの
方法として等間隔サンプリングを例に説明しているが、
サンプリングの方法は、特定されない。例えば、ヒルベ
ルト曲線によリボリュームデータを粗い解像度表示から
詳細な解像度表示へと出来るように階層的にサンプリン
グすることも考えられる。空間を階層的にサンプリング
することで、表示物体を粗い画像から詳細な画像へと、
プログレッシブに表示することが可能となる。また、階
層的なサンプリングの場合や、粗い解像度の場合、各ボ
クセルに物体が複数存在する場合も考えられるが、この
場合、輝度の最大の物体を選択する方法や、当該ボクセ
ルの物体の平均輝度を用いる方法など多数考えられ、特
定されない。そして、この階層的なサンプリング結果に
よって生成した干渉縞を逐次伝送し、受信装置側で、逐
次、干渉縞を更新表示するようにすることで、プログレ
ッシブな画像伝送／表示も可能となる。

【００３９】また、サンプリングの方法として、表示対
象画面から近いボクセルと遠いボクセルとを組み合わせ
るようにしてもよい。遠いボクセルより得られる干渉縞
の空間周波数は、近いボクセルから得られる干渉縞の空
間周波数より低いため、一枚の画像に表示した時の干渉
縞同士の相殺を減らすことができるからである。さら
に、サンプリングの方法として、表示対象画面に近いボ
クセルはサンプリング密度を低くし、遠いボクセルはサ
ンプリグ密度を高くしてもよい。遠い物体は近い物体よ
り干渉縞の空間周波数が低いため、サンプリング密度を
上げても干渉縞の相殺が少ないからである。

【００４０】また、最初に指定する空間は、入カデータ
全体ではなく、表示対象範囲のみを一部切り取った空
間、あるいは、表示対象物個々にボリュームデータを仮
定し、物体毎に処理することも考えられる。つまり、表
示対象物それぞれに対して、ボリュームデータをローカ
ルに定義することで、静止物体、動物体に最適な表示解
像度を設定することが可能である。以上述べたように、
本発明によれば、一フレームでの表示対象物を減らしな
がら複数フレームを観察することで詳細な形状や多くの
物体を観察てきるため、少ない解像度でも、従来の手法
より高精細な形状や多くの物体を表示することが可能と
なる。

【００４１】さらに、空間分割により、表示対象物の複
雑度に関係なく、均一の計算量で干渉縞を計算できる。

【００４２】また、サンプリング規則の設定により一フ
レームでの表示に必要な解像度を可変にすることがで
き、ホログラム情報の伝送容量を低減したり、伝送容量
の変勤に対応したプログレッシブな伝送を行ったりする
ことが可能となる。

【００４３】以上のように本実施形態の計算機ホログラ
ム表示方法では、光の波面を計算により求め、提示する
計算機ホログラム表示方法において、表示対象物をボク
セルデータとして用意し、前記ボクセルデータを、サン
プリングする規則を設定し、前記設定された規則に従っ
てサンプリングし、前記サンプリングされたボクセルの
内、前記表示対象物が存在するボクセルには光源がある
と仮定して、前記光源からの光により生成される波面を
計算し、前記計算された波面をホログラム画像とし、前
記サンプリングと波面生成の過程を繰り返すことて生成
される複数のホログラム画像を順次提示する。

【００４４】また、本実施形態の計算機ホログラム表示
装置では、光の波面の干渉縞を計算により求め、提示す
る計算機ホログラム表示装置において、物体をボクセル
データに変換するデータ変換手段と、前記変換されたボ
クセルデータを管理する表示物体管理手段と、前記管理
されたボクセルデータをサンプリングする規則を決定す
るサンプリング規則決定手段と、前記設定された規則に
従って前記管理されたボクセルデータをザンプリング
し、前記サンブリングされたボクセルの内、前記物体が
存在するボクセルには光源があると仮定して、光源から
の波面を計算する波面計算手段と、前記計算された複数
の波面を合成して前記サンブリング毎の干渉縞を生成す
る干渉縞合成手段と、前記合成された干渉縞を記憶する
干渉縞記憶手段と、前記記憶された干渉結を表示する波
面表示手段と、を備える。また、前記記憶された干渉縞
を逐次伝送する手段を新たに備え、前記波面表示手段
を、前記伝送された干渉縞を逐次表示する波面表示手段
に代えた計算機ホログラム表示装置であってもよい。

【００４５】以上により、動画表示のような連続する複
数フレームに、ホログラム表示させる物体をサンプリン
グにより分散させて表示し、ホログラム画像を連続フレ
ームとして観察することで、つまり、フレーム分割提示
とすることで、より詳細な形状、或いはより多くの物体
を表示させる。これにより、一つの画面で表示すべき物
体の数が少なくなることで、物体毎の干渉縞をノイズに
埋もれることなく、より多くの物体を表現することが可
能となる。

【００４６】また、ボクセルのサンプリング規則の設定
において、例えばヒルベルト曲線による走査等を適用す
るなどして、表示対象物の表示解像度を階層的に記述で
きるようにすることで、プログレッシブな画像表示が可
能となる。

【００４７】また、ホログラム画像を伝送表示する場合
においては、一つの画面で表示すべき物体の数が少なく
なることで、伝送容量に制限がある場合に対応可能とな
る。さらに、前述のような階層的解像度での画像情報を
逐次送信することで、伝送容量の変勤に応じて、画像が
全く見えなくなるのではなく、容量が少なければ解像度
の悪い画像、容量が十分にあれば、精細な画像を表示で
きるようなブログレッシブ伝送ができるようになる。

【００４８】（第３〜第６の実施形態）以下の第３〜第
６の実施形態では、前述したように複数の物体の干渉縞
に関するデジタル画像を、複数のフレーム／フィールド
などの動画像の複数の画面に分散させ、一画面では物体
数を少なくしながら、一定数の画面全体としてはより多
くの物体を表示させる計算機ホログラム表示および装置
について説明する。ここでは、第３〜第６の実施形態を
説明する前に、図１２を用いて、第３〜第６の実施形態
に共通する計算機ホログラム表示方法を説明する。ま
ず、表示対象物の３次元データの入力を行う（ステップ
２１）。そして、入力された表示対象物を必要に応じて
分類・分割し、該分類・分割された表示対象物ごとに参
照光との干渉縞をそれぞれ計算する（ステップ２２）。
次に、計算された複数の干渉縞を、それぞれデジタル画
像に変換し、変換された複数のデジタル画像を、それぞ
れビット毎に分解してビット画像とする（ステップ２
３）。そして、分類・分割された表示対象物ごとに得ら
れたビット画像を合成することにより表示用動画像を生
成し（ステップ２４）、生成した表示用動画像を表示タ
イミングを制御しながら表示する（ステップ２５）。こ
のように、複数の物体の干渉縞に関するデジタル画像
を、ビット画像を利用して複数の画面に分散させること
により、一画面では物体数を少なくしながら、一定数の
画面全体としてはより多くの物体を表示できるようにな
る。

【００４９】図１３は、図１２の方法を実施するための
装置の構成例を示すブロック図である。図１３より、計
算機ホログラム表示装置は、表示対象物入力手段１と、
物体画像生成手段７と、画像表示手段８とにより構成さ
れる。ここで、表示対象物入力手段１は、図１２のステ
ップ２１を実施し、画像生成手段３は、図１２のステッ
プ２２〜２４を実施し、画像表示手段５は、図１２のス
テップ２５を実施する。また、図１３において、画像記
憶手段４が設けられているが、これは、画像生成手段７
で計算されたホログラム画像を蓄積し、蓄積された画像
を画像表示手段８で表示、あるいは伝送表示する際に利
用される。さらに、画像記憶手段４は、表示する画像の
生成途中で一時的に利用される場合もある。また、物体
管理手段６は、入力される表示対象物が複数の物体で構
成される場合に、その物体の属性に応じたビット画像の
合成処理をする際に必要となる手段である。なお、図１
３の各手段は、専用のハードウェアにより実現されるも
のであっても、プログラムとして提供され図示しないメ
モリおよびＣＰＵ（中央演算装置）により実行されるこ
とで、その機能が実現されるものであってもよい。以
下、図１２および図１３で説明した計算機ホログラム表
示方法および装置を第３〜第６の実施形態においてより
詳細に説明する。

【００５０】（第３の実施形態）まず、始めに通常の計
算機ホログラムを表示する方法について説明する。表示
する方法としては、前述した音響光学素子を利用した方
法、液晶パネルを利用した方法の他に、高精細表示装置
である微小ミラー駆動(DMD)方式がある(Larry J.Hornbe
ck, "Digital Light Processing for High-Brightness,
High-Resolution Applications", Electronic Imagin
g, EI'97, Projection Displays III,an invited pape
r,1997)。この方式は、個々の表示画素に相当する部分
に駆動ミラーが取り付けられていて、ミラーの傾きによ
り、ミラーに照射された光を反射させる方向を変化させ
ることで、個々の画素の輝度（白／黒）を制御する手法
である。この手法では、各画素の濃淡をデジタルで表現
し、各画素の個々のビット列を順次高速表示し、複数の
フィールドを使って、当該ビット列を表現するデジタル
表示方式の一つであって、いわゆるパルス幅変調方式と
呼ばれる方式である。

【００５１】図２２は上記パルス幅変調方式を説明する
図である。例えば、図２２中の３５１に示すように、３
ビットの情報量で画素値を表現するとき、２²の位のビ
ット列、２¹の位のビット列、２⁰の位のビット列を別々
に順次提示する。例えば、２進数表記ならば、画素とし
ては、白(1)と黒(0)のどちらかを表示できれば良い。つ
まり、２進数表記で値が１０１であるならば、分解され
たビット列は、２²の位のビット列を表現するため、白-
白-白-白（つまり、1-1-1-1）の順番で提示、２¹の位の
ビット列として、黒-黒（つまり、0-0）の順番で提示、
２⁰のビット列として、白（つまり、1）を提示する。こ
の個々の画素を個々のフィールド(ｉ₀,ｉ₁, ..., ｉ₆)
に割り当て、各フィールドの画像を順次提示すること
で、符号３５２に示すように個々の画素の濃淡値が再現
される。そして、各フィールドにおいて３５３に示すよ
うな画像を、逐次提示すると、７枚のフィールドで、１
フレームの濃淡画像が再現され、３５４に示すような画
像を知覚することができる。

【００５２】つまり、パルス幅変調方式を利用した微小
ミラー駆動方式は、従来のアナログ階調の表示ではな
く、デジタル画像を直接表現できる手法の一つである。
本実施の形態では、パルス変調方式を応用して、複数の
物体を同時に表示する計算機ホログラム表示方法および
装置について説明する。

【００５３】以下、本実施形態について図面を用いて詳
細に説明する。図１４は、本実施形態における計算機ホ
ログラム表示方法を示すフロー図である。表示用動画像
とフレーム、フィールドの関係について再度説明する。
「フレーム」とは、動画像の一コマのことであり、「フ
ィールド」とは個々のフレームを構成する複数の画像の
ことをいう。つまり、画像一フレームの各画素が、４ビ
ットで表現されるとき、この４ビットを２⁰、 ２¹、 ２
²、 ２³と分解し、各ビットの位の階調を表現するた
め、個々の当該ビットを２⁰=１フィールド、２¹=２フィ
ールド、 ２²=４フィールド、 ２³=８フィールドで表現
し、１フレームが１５（＝１＋２＋４＋８）フィールド
で構成されることになる。

【００５４】まず始めに、表示しようとする複数の物体
に関するデータ入力を行い、個々の物体の属性を調べる
（ステップ３６１）。例えば、物体の属性は以下の観点
で行う。 １）物体そのもの属性 ・・・物体表面の色、階調、テクスチャなど ２）物体の移動に関する属性・・・物体の変形、移動、回転など ３）物体の位置 ・・・物体の表示対象画面からの距離など

【００５５】次に、物体を表示するために必要となる情
報量（ビット数：階調）を物体の属性に基づき決定する
（ステップ３６２）。物体を表示するために必要となる
情報量と物体の属性の関係はテーブル等で予め定義して
おき、これを参照することにより情報量の決定を行う。
物体を表示するための情報量と物体の属性との定性的な
関係は、以下のようになる。

【００５６】１）物体そのもの属性 物体表面の色、階調数が多く、形状が複雑なほど多くの
情報量を必要とする ２）物体の移動に関する属性 物体の変形、移動、回転が速いほど、少ない情報量でよ
い ３）物体の位置 物体の表示対象画面からの距離が遠いほど少ない情報量
とする

【００５７】以下では、３つの物体からなる表示対象物
を処理する例についての具体例を示しつつ説明を行う。
この３つの物体をぞれぞれ物体Ａ，Ｂ，Ｃと呼び、それ
ぞれの物体の属性がａ，ｂ，ｃであるものとする。そし
て、予め準備されているテーブルには、属性ａには８ビ
ット、属性ｂには４ビット、属性ｃには３ビットの情報
量を与えるよう定義されており、その定義に基づきぞれ
ぞれの物体を表示するために必要となる情報量が決定さ
れたものとする。

【００５８】次に、各分類された属性毎に、個々の物体
からの光と参照光との干渉縞を計算する。このとき、先
に決められたビット数で表現できる階調幅で干渉縞をデ
ジタル画像として生成する（ステップ３６３）。そし
て、このデジタル画像は、図１５の符号３００に示すよ
うに、個々の画素を（ｉ，ｊ）で表すことにする。

【００５９】次に、それぞれのデジタル画像を、当該ビ
ットに応じて、フィールド画像列に分解する（ステップ
３６４）。上記の例では、属性ａのグループで生成され
た８ビットのデジタル画像からは２５５枚（＝１２８＋
６４＋３２＋１６＋４＋２＋１）のフィールド画像が、
属性ｂのグループで生成された４ビットのデジタル画像
からは、３１枚（＝１６＋８＋４＋２＋１）のフィール
ド画像が、属性ｃのグループで生成された２ビットのデ
ジタル画像からは７枚（４＋２＋１）のフィールド画像
が生成されることになる。なお、各フィールド画像を構
成する各画素は、１ビットの情報を有することから、こ
のフィールド画像は、デジタル画像を構成するビットか
ら生成されたビット画像の特殊形態ということができ
る。このようなビット画像とフィールド画像との関係は
他の実施形態においても同様である。図１６（ａ）の符
号３０１は、物体Ａのフィールド画像列を、図１６
（ｂ）の符号３０２は物体Ｂのフィールド画像列を、図
１６（ｃ）の符号３０３は物体Ｃのフィールド画像列を
ぞれぞれ表す。そして、例えば、物体Ａのｋ枚目のフィ
ールド画像の画素(i,j)は、Ａkijと表すことにする。図
１７（ここでの例では、白（０）黒（１）で表わしてい
る）の符号３１１は物体Ａの画素(i,j)の輝度値が１２
９［＝（１１１１０００１）₂］である例であり、それ
をフィールド画像列の画素(i,j)の部分のみを取り出し
た図である。同様に、符号３１２、３１３は物体Ｂ、Ｃ
の画素(i,j)の輝度値がそれぞれ、７、５の場合のフィ
ールド画像列の画素(i,j)の部分のみを取り出した図で
ある。

【００６０】ここでは、表示装置の表示可能な濃淡値の
レベルが２５６階調であるとする。画像としては８ビッ
トの濃淡値が必要となることに相当し、２５５フィール
ドの画像が提示されると考えることができる。そこで、
先の例のように物体の情報量を４ビット、３ビットとい
った値にした場合、そのままの情報に相当するフィール
ド画像のみを表示すると、表示物体の輝度が極端に低く
なってしまうことになる。そのため、物体本来の輝度を
表示するためには、ビット数に応じて輝度を予め補正
し、２５６フィールド提示する間、当該フィールド画像
を繰り返し表示するようにし、輝度の保存を行う。図１
８の符号３２１は物体Ａを表示している例であり、符号
３２２、この表示時間（２５５フィールド）内に物体Ｂ
を輝度を保存して表示するために１６回（＝２⁷／２⁴）
繰り返し表示する例を、符号３２３は物体Ｃを輝度を保
存して表示するために３２回（＝２⁸／２³）繰り返し表
示する例を示している。つまり、物体Ｂは４ビット、３
１フィールドであり、物体Ａと比較して、フィールド画
像の枚数が約１／１６になっている。そこで、情報量を
下げる際に、物体Ｂの輝度を１／１６に変更してデジタ
ル画像を生成し、符号３０２に示すようなフィールド画
像列を生成する。そして、表示する際に、物体Ｂに相当
するフィールド画像が物体Ａを一回表示する間に、１６
回表示するようにする。これにより、物体Ｂの輝度は本
来の輝度を保存して提示することになる。同様に、物体
Ｃについては、輝度を１／３２に変換してデジタル画像
を生成し、物体Ａに対応するフィールド画像列を一通り
提示する間に、３２回繰り返し提示するようにする。こ
こで、個々のビットに応じたフィールド画像の枚数は整
数倍ではないため、端数が発生する。この端数は、切り
捨てる、あるいは、次フレームに繰り越すなど方法はい
くつか考えられ、本実施例では、特定しない。

【００６１】次に、同時表示物体の干渉縞をフィールド
毎に合成（加算演算）し、２値化することで表示用動画
像のフィールド画像列Ｄを生成する（ステップ３６５、
３６６）。ここで、合成前の個々のフィールド画像は、
０か１の値を持つ２値画像であるが、ｎ枚のフィールド
画像合成後、各フィールド画像は、ｎ値の画像になって
いる。そこで、これを２値画像に変換して、フィールド
ごとの合成を行う。例えば、図１８のフィールド画像列
の画素(i,j)の部分の合成を例にすると、 １）図１９の符号３３１の合成後のフィールド画像列の
画素Ｄijに示すように、合成後の値が２以上の値を持つ
フィールド画像の画素のみを１する ２）図１９の符号３３２のＤijに示すように、合成した
画像の個々の画素の論理和(OR)をとる ３）図１９の符号３３３のＤijに示すように、合成画像
の論理積(AND)を用いるなど、多数考えらる。なお、こ
の２値化の方法は上記の例に限定されるものではない。

【００６２】この変換後のフィールド画像列Ｄは、高速
に順次表示する（ステップ３６７）。このように、表示
用動画像のフィールド画像列Ｄを高速に順次表示するこ
とで、観察者は、階調幅のある物体を認識することがで
きる。ここで、図１４と図１２との対応について説明す
ると、図１４のステップ３６１〜３６３が図１２のステ
ップ２２、２３に含まれる。そして、ステップ３６４〜
３６６がステップ２４に対応し、ステップ３６７がステ
ップ２５に対応する。なお、図１４において、図１２の
ステップ２１に対応するステップが省略されている。

【００６３】次に、表示対象物の干渉縞を合成して表示
する例を図１２を用いて説明する。なお、表示対象物
は、３つの物体Ａ，Ｂ，Ｃにより構成されているものと
する。個々の物体の提示周期は図２０の符号３４１に示
した通りである。まず、個々の物体の干渉縞を計算し
（ステップ２２）、デジタル画像として求める（ステッ
プ２３）。このとき、ビット数は、本発明では特定しな
いが、ここでは３つの物体共に、８ビットで表すものと
して以下説明する。図２０の符号３４１に示すとおり、
ｔ１−ｔ２の間では、物体Ａ，Ｂを表示し、ｔ２−ｔ３
の間は、物体Ａ、Ｃを表示する。このとき、まず、ｔ１
−ｔ２の区間において、物体Ａの干渉縞によるデジタル
画像を呼び出してくる。一方、物体Ｂの干渉縞のデジタ
ル画像も順次呼びだす。そして、画像Ａの画素(i,j)の
下位ビットと画像Ｂの画素(i,j)の高位ビットの値を入
れ替えながら、すべての画素について同様の操作を行
い、新たなデジタル画像、あるいはフィールド画像列
（例えば図２０のＥ，Ｆ，Ｇ）を生成する（ステップ２
４）。

【００６４】具体的な例として、例えば、画像Ａの最上
位ビット（２⁷の位）はそのままにして、２⁶位以下のビ
ットにすべて画像Ｂの２⁷の位の値を代入していく。つ
まり、このビット入れ替え操作の意味は、デジタル画像
表示で使われるパルス幅変調方式で表示することを考え
ると、２⁷の位は、フィールドの提示回数として１２８
回であり、２⁶位以下の総和のフィールド数は１２７回
（＝６４＋３２＋１６＋８＋４＋２＋１）となり、ほぼ
同数のフィールド提示回数となる。つまり、物体ＡとＢ
を同時に表示したことと同様の画像が得られる。また、
他の合成方法として、図２０の符号３４２ａのＥijに示
すように、フィールド画像列を生成した後、物体Ａと物
体Ｂフィールド画像列を半分づつ入れ替えることにより
処理することも可能である。同様にｔ２−ｔ３の区間で
は、符号３４２ｂのＦijに示すように、物体Ｃの上位ビ
ットと物体Ａの下位ビットを入れ替え、ｔ３からの区間
では、符号３４２ｃのＧijに示すように、物体Ｂの上位
ビットに物体Ａの下位ビットを組み合わせた例を示して
いる。このようにして生成した動画像を順次表示するこ
とにより（ステップ２５）、輝度を保存しつつ複数の物
体を表示することができるようになる。なお、上位ビッ
トのみを利用しても画質の劣化が少ないことについて
は、第６に実施形態で詳細に説明する。ここで、上位ビ
ットと下位ビットの区切りとして、上記の例では、ステ
ップ２３で生成したデジタル画像の最上位ビット及びそ
れより下のビットという分け方をしているが、この区切
り方は、時間によって変えることも可能であり、また、
上位半分のビット同士を組み合わせるなど多数考えら
れ、ビットの組み合わせる方法は特定しない。

【００６５】なお、本実施例では、干渉縞の提示の順番
を物体毎に提示する例で説明しているが、ある一定間隔
での個々のビットの位の提示間隔（当該フィールドの提
示回数）が同一であれば本発明は実現でき、ビット各位
それぞれのフィールド提示の順番は特定されない。ま
た、本実施例では、物体の数を３個で説明しているが、
物体数は表示装置の解像度に依存する数値であり、本発
明では、表示可能な物体数は特定されない。また、本実
施例では、フィールド数、各物体のビット数を特定して
説明しているが、一つの物体を表示するための最小／最
大フィールド数並びに、個々の物体を表示するために必
要なビット数は限定しない。また、本実施例では、各フ
ィールドでの表示を、白-黒の２値表現を用いて説明し
ているが、表示方法は２値である必要性は無い。一般に
使われているパルス幅変調方式でのフィールド切り替え
速度よりもさらに高速にフィールド切り替えできる表示
手段であれば、多値画像を利用することも可能である。
このように多値画像を利用することで、更により多くの
物体、あるいは、よりクリアな映像を実現できる。

【００６６】次に、上述のような特徴部分を有する本発
明の計算機ホログラム表示装置の構成を図２１に示す。
図２１より計算機ホログラム表示装置は、表示対象管理
手段３７１、デジタル画像処理手段３７２、フィールド
画像処理手段３７３、画像蓄積管理手段３７４、画像表
示手段３７５により構成される。この装置の動作は以下
のようになる。表示対象物は、表示対象物管理手段３７
１に管理され、物体の有する属性に応じて、分類されて
保持されている。デジタル画像処理手段３７２では、対
象物管理手段３７１より、分類された物体をそれぞれ呼
び出し、計算機ホログラムとしての干渉縞を計算し、そ
れぞれの分類された属性に対応したビット数のデジタル
画像に変換する。デジタル画像は、フィールド画像処理
手段３７３にて、さらにビット数に応じたフィールド画
像列に分解され、画像蓄積管理手段３７４にて保持され
る。また、フィールド画像処理手段３７３は、順次画像
蓄積管理手段３７４よりフィールド画像を呼び出し、複
数のフィールド画像を合成して新たなフィールド画像を
生成し、画像蓄積管理手段３７４に蓄積していく。画像
蓄積管理手段３７４に保持されている画像列は、画像表
示手段３７５にて、順次表示される。

【００６７】ここで、図２１と図１３との装置構成の対
応を説明すると、図２１の表示対象物管理手段３７１は
図１３の物体管理手段６に、デジタル画像処理手段３７
２およびフィールド画像処理手段３７３は画像生成手段
７に、画像蓄積手段３７４は画像記憶手段４に、画像表
示手段３７５は画像表示手段８に対応する。

【００６８】以上のように、本発明は、表示対象物の属
性（輝度、動きなど）に応じて、表示物体の情報量を設
定し、情報量に応じて提示間隔を制御し、複数のフレー
ム／フィールドなど動画像としての複数の画像シーケン
スを使って、一画面（画像）では物体数を少なくしなが
ら、一定時間内に提示される画像全体としてはより多く
の物体を表示させることができる。これにより、解像度
の制約を緩和することができる。すなわち、物体表面に
テクスチャなどによる濃淡変化を有する物体など、表示
するための情報量が多い物体は、例えば８ビットで表現
し、濃淡変化の無い物体など、表示のための情報量が少
なくて済む物体は、より少ないビット数（例えば、４ビ
ット）、また、動いている物体は、色やテクスチャなど
がぼけていてもそれ程知覚されないことから、表示のた
めのビット数を減らして、表現することができるように
なる。そして、ビット数に応じて表示間隔が異なるた
め、これらを合成することで、お互いの画像により埋も
れてしまう情報を少なくすることができる。

【００６９】つまり、従来は、物体一つ一つを例えば８
ビット全部を使って表現し、８ビットを表現するため
に、デジタル画像においては、一つの画素の濃淡表現
に、２５５枚（＝２⁷+２⁶+２⁵+２⁴+２³+２²+２¹+２⁰）
のフィールドを提示する必要があった。つまり、全ての
表示物体に対して、均一枚の提示フィールド数が必要で
あった。そして、８ビット画像であれば、２５５枚のフ
ィールドが順次提示されるのであるが、輝度が１２８以
上であれば、１２８枚目以降のフィールドは常に白（つ
まり１）の状態になっている。つまり、１２８枚目以降
のフィールド画像は全く変化しない画像が一定時間提示
されている状態が続いている。本発明では、このフィー
ルド画像の変化しない部分に、他の画像を合成する方法
である。通常の２次元画像提示であれば、この合成を行
うとノイズとなって表示画像に現れるが、ホログラムの
様な干渉縞の場合、情報が冗長であるため、画像（干渉
縞）の一部がかけたとしても、再生像への画質劣化の影
響が少ないという特徴がある。そのため、フィールド毎
に画像を合成したとしても、画質劣化が、通常の２次元
画像表示の場合より少なくすることができる。そして、
従来一定間隔同一画像を提示する間に他の物体の情報を
合成させることで、より多くの物体を表示することがで
きるようになる。すなわち、複数の物体による干渉縞の
情報が合成されたフィールド画像が動画像シーケンスと
して表示され、個々のフィールド画像の個々の画素の発
光時間比により中間調が得られると共に、複数の物体を
同時に観察することができるようになる。

【００７０】また、本発明によれば、一フレームでの表
示対象物を減らすことができるため、表示装置の表示可
能な濃淡レベルが制約されていた場合でも、従来の手法
より多くの物体を表示することが可能となる。また、情
報量を減らすことで、一フィールドあるいは一フレーム
での表示に必要な情報量を低減でき、蓄積されるホログ
ラム情報の容量を大幅に低減することも可能となる。さ
らに、全て、デジタル処理を行っているため、波面の合
成、圧縮、伸長による画質劣化を避けることができる。
なお、フィールド提示の周期は、従来の動画（30フレー
ム／秒）とすると、1/30秒以内に、当該フィールド枚数
を提示するようにすれば、従来の動画像と同様の映像を
観察することも可能である。

【００７１】（第４の実施形態）第３の実施形態では、
フレーム画像列（ビット画像）を動画像の複数の画面
に”輝度を保存する”ように割り当てることにより表示
用動画像を生成しているが、本実施形態では、ビット画
像を単に”複数の画面に分散して割り当てる”ことによ
り複数の物体の表示を可能とするものである。以下、本
発明の実施の形態について図を用いて詳細に説明する。

【００７２】図２３は、本発明の方法での一実施形態例
を示すフロー図である。この実施形態例においては、表
示対象物は点光源の集合として記述されているとする。
そして、従来の動画表示の一コマをフレームと呼び、個
々のフレームを構成する複数の画像をフィールドと呼ぶ
ことにする。つまり、画像一フレームの各画素が、４ビ
ットで表現されるとき、この４ビットを２⁰，２¹，
２²，２³と分解し、個々の当該ビットを２⁰＝１フィー
ルド、２¹＝２フィールド、２²＝４フィールド、２³＝
８フィールドで表現し、１フレームを１５フィールドで
構成することになる。

【００７３】まず、図２４に示すような、８つの物体
（４２１から４２８）を表示するとき、属性によって対
象物体を分類する（ステップ４０１）。例えば、８つの
オブジェクトが、 （ｌ）濃淡変化のある静止物体（４２１） （２）濃淡変化の無い静止物体（４２２，４２３，４２
４，４２５） （３）動いている物体（４２６，４２７，４２８） という３つに分類されたとする。そして、各分類された
物体を表現するための情報量を設定する（ステップ４０
２）。例えば、（１）は、４ビット、（２）は１ビッ
ト、（３）は２ビットで表現する。なお、これら分類は
第３の実施形態で説明した通りである。

【００７４】次に、濃淡変化のある物体に関して、物体
を構成する個々の点光源により、ホログラム面上に生成
する波面Ａ＃４２１を計算する（ステップ４０３）。こ
の物体（４２１）は、４ビットで表現されるから、波面
Ａ＃４２１を画素毎に４ビット表現のデジタル画像に変
換したときの当該フィールドの画像（本例の場合、２値
画像になる）を求め、保持しておく（ステップ４０
４）。

【００７５】また、（２）の物体（４２２，４２３，４
２４，４２５）についても同様に、ホログラムの波面Ａ
＃４２２，Ａ＃４２３，Ａ＃４２４，Ａ＃４２５を計算
する（ステップ４０３）。これらの物体は１ビットで表
現可能てあるから、波面Ａ＃４２２，Ａ＃４２３，Ａ＃
４２４，Ａ＃４２５をデジタル画像に変換し、当該画素
のビット値をもとに各フィールドでの画像を生成し、保
持しておく（ステップ４０４）。

【００７６】同様にして、（３）の物体（４２６，４２
７，４２８）についても、ビット毎の波面Ａ＃４２６，
４２７，４２８を生成し、デジタル画像に変換し、各フ
ィールド画像を求め、保持しておく（ステップ４０３，
４０４）。

【００７７】そして、個々の物体に関して、例えば図２
５のようなタイムシーケンスで物体の表示を行う。４３
１は、物体４２１（濃淡変化のある静止物体）の表示シ
ーケンスであり、１５フィールドで一つの物体を表現す
ることになる。４３２は、物体４２２〜４２５（濃淡変
化のない静止物体）の表示シーケンスであり、個々の物
体は、それぞれ、異なるフィールドにおいて表示してい
て、個々の物体はそれぞれ１フィールドで表示を行って
いる。４３３は、物体４２６，４２７，４２８（動物
体）を表示するための表示シーケンスであり、それぞれ
の物体は２ビットで表示するため、３フィールドで一つ
の物体を表示することになる。

【００７８】まず、フィールドｔ₁で表示する画像を生
成するために（ステップ４０５）、当該フィールドｔ₁
での表示対象物４２１を選択し（ステップ４０６）、１
フィールド目の画像（２³の位の最初のビット値によリ
構成される画像）を取り出し、ホログラム配列Ｈ
_t1（ｘ，ｙ）に書き込む（ステップ４０７）。同様に、
４２２，４２６についても１フィールド目の画像、即
ち、４２２は２⁰の位の最初のビットにより構成される
画像、４２６は２¹の位の最初のビットにより構成され
る画像を取り出し、ホログラム配列Ｈ_t1（ｘ，ｙ）に書
き込む。以上の操作（ステップ４０６，４０７）を繰り
返すことによリ（ステップ４０８）、表示すべき物体の
フィールドｔ₁での画像が生成される。つまり、フィー
ルドｔ₁では、３つの物体のみを表示対象にしている。

【００７９】次に、物体４２１の２フィールド目の画像
（２³の位の２番目のビット値により構成される画像）
を取り出し、ホログラム配列Ｈ_t2（ｘ，ｙ）に書き込
む。また、物体４２３の１フィールド目並びに、物体４
２６の２フィールド目についても、同様の処理によリホ
ログラム配列Ｈ_t2（ｘ，ｙ）に書き込まれ、フィールド
ｔ₂により新しい波面が生成される（ステップ４０５〜
４０９）。このフィールドｔ₂でも、３つの物体のみを
表示対象にしている。

【００８０】以下、同様にして、全フィールドｔについ
て処理した後、全てのフィールド画像に参照光の波面を
合成した新たなフィールド画像を生成し（ステップ４１
０）、タイムシーケンスにしたがって、３つの物体を表
示対象とする個々のフィールド画像を順次提示する（ス
テップ４１１）と、４２１から４２８までの８つの物体
が観察可能となる。

【００８１】ここで、図２３と図１２の各ステップの対
応について説明すると、図２３のステップ４０１〜４０
３が図１２のステップ２２に対応し、ステップ４０４が
ステップ２３に対応する。そして、ステップ４０５から
４１０がステップ２４に対応し、ステップ４１１がステ
ップ２５に対応する。なお、図２３において、図１２の
ステップ２１に対応するステップは省略されている。

【００８２】次に、上述のような特徴部分を有する本発
明ホログラム表示装置の構成と動作を説明する。図２６
は本発明の装置での一実施形態例を示すブロック図であ
る。

【００８３】図において、４４１は物体管理手段、４４
２は波面計算手段、４４３は情報量決定手段、４４４は
ビット分解手段、４４５は表示間隔決定手段、４４６は
波面合成手段、４４７は表示手段、４４８は表示画面同
期手段である。以下、この構成の装置の動作例を説明す
る。

【００８４】物体管理手段４４１では、表示対象物体に
関しての属性情報を管理している。つまり、個々の物体
の輝度、色、動きベクトルなどが属性情報として管理さ
れている。波面計算手段４４２では、物体を構成する個
々の点光源がホログラム面上に生成する波面を計算す
る。情報量決定手段４４３では、属性に応じて、必要な
情報量を設定し、当該物体をそれぞれの値で量子化す
る。量子化された波面データは、ビット分解手段４４４
において、ビットごとに分解された画素配列として管理
される。表示間隔決定手段４４５では、フィールドそれ
ぞれにおいて表示すべき物体を管理していて、各フィー
ルドにて、表示すべき物体を逐次選択し、波面合成手段
４４６において当該選択された物体の波面を全て合成
（たとえば、加算）し、当該フィールドでの物体光によ
る干渉縞を生成している。波面合成手段４４６では、さ
らに、参照光の波面を合成して表示手段４４７において
表示する。表示画面同期手段４４８は、フィールドの提
示間隔が一定になるように、波面合成手段４４６から波
面の呼び出し、並びに表示手段４４７での表示の同期を
制御している。

【００８５】ここで、図２６と図１３の装置構成の対応
を説明すると、図２６の物体管理手段４４１は、図１３
の物体管理手段６に対応し、波面計算手段４４２、情報
量決定手段４４３、ビット分解手段４４４、表示間隔決
定手段４４５、波面合成手段４４６は、画像生成手段７
に対応する。そして、表示手段４４７、表示画面同期手
段４４８は画像表示手段８に対応する。なお、図２６に
おいて、図１３に示す表示対象物入力手段１および画像
記憶手段４は省略されている。

【００８６】なお、本実施形態例では、濃淡変化のある
物体において、提示の順番をビット列の順番で説明して
いるが、ある一定間隔での個々のビットの位の提示間隔
が同一であれば本発明は実現でき、ビット各位それぞれ
のフィールド提示の順番は特定されない。

【００８７】また、本実施形態例では、オブジェクトの
数を８個で説明しているが、オブジェクト数は表示装置
の解像度に依存する数値であり、本発明では、表示可能
な物体数は特定されない。

【００８８】また、本実施形態例では、フィールド数、
各物体のビット数を特定して説明しているが、一つの物
体を表示するための最小／最大フィールド数並びに、個
々の物体を表示するために必要な情報量は限定しない。

【００８９】また、本実施形態例では、属性として、濃
淡変化の有無並びに動きで分類を行っているが、この属
性は、色や輝度など、物体を表示する上で関連のある属
性であればよく、属性の種類／分類方法は限定されな
い。また、動きのある物体の情報量を、本実施形態例で
は固定して説明したが、動きベクトルの大きさにより、
情報量を変化させることも考えられる。

【００９０】また、本実施形態例では表示方法や装置に
関してのみを説明しているが、本発明の、物体毎に生成
された干渉縞を、伝送手段を用いて別々に伝送するよう
にすることもできる。このとき、静止物体を先に伝送
し、受信部に保持しておき、動き部分を逐次伝送し、受
信部分で合成して表示することで、ホログラム動画像の
伝送において、伝送容量を削減することが可能となる。

【００９１】また、本実施形態例では、各フィールドで
の表示を、白−黒の２値表現を用いて説明しているが、
表示方法は２値である必要性は無い。高速にフィールド
提示できる表示手段であれば、多値画像を利用すること
も可能である。多値画像を利用することで、更に、より
多くの物体、あるいは、よリクリアな映像を実現でき
る。

【００９２】また、本実施形態例では、濃淡表現の無い
物体の周期は一種類で説明しているが、この周期につい
ても、各物体の周期幅を制御することで、当該物体全体
の濃淡値を変化させることも可能である。つまリ、表示
間隔周期を大きくとると、当該物体は全体的に暗くな
り、表示周期を小さく取れば、当該物体を明るく表示す
ることもできる。

【００９３】以上述べたように、本発明によれば、一フ
レームでの表示対象物を減らすことができるため、少な
い解像度ても、従来の手法より多くの物体を表示するこ
とが可能となる。

【００９４】また、情報量を減らすことで、一フィール
ドあるいは一フレームでの表示に必要な情報量を低減で
き、ホログラム情報の伝送容量を低減することが可能と
なる。

【００９５】また、全て、デジタル処理を行っているた
め、波面の合成、圧縮、伸長による画質劣化を避けるこ
とができる。

【００９６】以上のように、本実施例では、計算機によ
り求めた光の干渉縞を表示する計算機ホログラム表示方
法において、表示対象物を当該表示対象物の有する属性
により分類し、前記分類された表示対象物からの光の干
渉縞を求め、前記分類された表示対象物の属性に応じて
表示に必要な情報量を個々に設定し、前記求めた干渉縞
を前記設定された個々の情報量に応じてデジタル画像に
変換し、前記変換されたデジタル画像の各画素のビット
列を、各位毎に画素配列に分解し、前記分解された画素
配列の各画素を動画像の複数の画像に分散して割り当て
ることにより、前記表示対象物の情報量に応じて表示さ
せる周期を変化させたデジタル動画像を作成し、前記作
成されたデジタル動画像を表示する。

【００９７】また、計算機ホログラムを表示する装置に
おいて、表示対象物の属性についての情報を管理する物
体管理手段と、前記管理されている表示対象物の属性に
応じて、個々に情報量を設定する情報量決定手段と、前
記表示対象物からの光の波面による干渉縞を計算する波
面計算手段と、前記計算された干渉縞をデジタル画像に
変換し、個々の画素のビット列を各位毎の画像配列に分
解するビット分解手段と、前記表示対象物の情報量に応
じて、表示周期並びに表示する順番を決定する表示間隔
決定手段と、前記決定された表示周期並びに表示する順
番に従って、前記分解されたビットの位毎の画素配列の
画素による干渉縞を合成する波面合成手段と、前記合成
された干渉縞の表示タイミングを制御する表示画面同期
手段と、前記制御された表示タイミングに基づいて前記
合成された干渉縞を順次表示する表示手段と、を備え
る。

【００９８】また、前記合成された干渉縞について静止
した表示対象物の干渉縞から先に伝送し、動く表示対象
物の干渉縞を後に逐次伝送する伝送手段と、前記伝送さ
れた静止した表示対象物の干渉縞を保持するとともに、
該保持された静止した表示対象物の干渉縞と前記逐次伝
送された動く表示対象物とを合成する受信手段と、を備
え、前記表示画面同期手段は、前記受信手段で合成され
た干渉縞の表示タイミングを制御するものであり、前記
表示手段は、前記受信手段で合成された干渉縞を表示す
るものであってもよい。

【００９９】このように、本発明では、表示対象物の属
性（輝度、動きなど）に応じて、表示物体の情報量を設
定し、情報量に応じて提示間隔を制御し、複数のフレー
ム／フィールドなどの動画像の複数の画面を使って、一
画面では物体数を少なくしながら、一定数の画面全体と
してはより多くの物体を表示させることで、つまり情報
量分解による計算機ホログラム表示により、解像度の制
約を緩和する。

【０１００】すなわち、物体表面にテクスチャなどによ
る濃淡変化を有する物体など、表示するための情報量が
多い物体は、より多いビット数（例えば８ビット）で表
現し、濃淡変化の無い物体など、表示のための情報量が
少なくて済む物体は、より少ないビット数（例えば、４
ビット）で表現し、また、動いている物体は、色やテク
スチャなどがぼけていてもそれ程知覚されないことか
ら、表示のためのビット数を減らして、表現すること
で、解像度の制約を緩和することができるようになる。
そして、ビット数に応じて表示周期を変化させること
で、情報量が少ない物体はより多くの物体を表現できる
ようになる。

【０１０１】つまり、従来は、物体一つ一つを例えば８
ビット全部を使って表現し、８ビットを表現するため
に、デジタル画像においては、一つの画素の濃淡表現
に、２⁷＋２⁶＋２⁵＋２⁴＋２³＋２²＋２¹＋２⁰＝２５５
枚のフィールドを提示する必要があった。つまり、全て
の表示物体に対して、均一枚の提示フィールド数が必要
であった。

【０１０２】しかし、本発明では、物体の情報量（ビッ
ト数）が少なければ、提示フィールド枚数を少なくする
ことが可能となり、同一フィールド数で、従来の方法に
比ベて、より多くの物体を表現することが可能となる。

【０１０３】また、個々の物体をビット列で表現し、ビ
ット毎に干渉縞を生成することで、干渉縞の濃淡は２値
表現による記述が可能となるため、表示手段に中間調表
示が不要なことから、表示手段の製造が容易になる。

【０１０４】フィールド提示の周期を、例えば従来の動
画（３０フレーム／秒）と同じにすると、ｌ／３０秒以
内に、当該フィールド枚数を提示するようにすれば、従
来の動画像と同様の映像を観察することが可能である。

【０１０５】（第５の実施形態）上述した従来のパルス
幅変調方式による表示は、高位ビットほど、同一画像を
提示する回数を多くする手法であり、各ビットに対応し
た画像は２値画像である。この手法でホログラムを表示
するということは、バイナリーホログラムを繰り返し提
示していることと同じといえる。ところで、バイナリー
ホログラムによる画像表示においては、画像の至る所
に、局所的に明るくなっているノイズが目立った画像、
つまり、スペックルノイズが多数発生することが問題と
なる。しかも、パルス幅変調方式を利用した場合、何回
も同一の画像を提示することで、このスペツクルノイズ
が強調された画像として知覚されるため、ノイズの多い
画像が再構成されてしまうという問題点がある。

【０１０６】そこで、本実施形態は、デジタル画像より
得られたフィールド画像例（ビット画像）を対応するビ
ットにごとに加算し、デジタル画像のビットの位に応じ
た数のフィールドを用意するとともに、該ビットの位に
応じた数のフィールド間において異なる２値化処理を行
うことにより表示用デジタル画像を生成する。このよう
にして、スペックルノイズの現れる場所を変化させて、
背景の濃淡ムラなどを低減し、クリアな画像が得られる
計算機ホログラム表示方法および装置について説明す
る。以下、本発明の実施の形態について図を用いて説明
する。

【０１０７】図２７のフロー図により、本発明の方法で
の一実施形態例を示す。まず、表示対象のデータをＭ個
のデータに分解する（ステップ５０１）、ここで、分解
の方法は、仮に表示対象が、一枚の画像であれば、その
画像を４分割する等、あるいは、三次元空間中の複数の
物体であれば、物体毎に分解する等、分解の方法は多数
考えられる。

【０１０８】そして、分解されたデータ毎に計算機ホロ
グラムを生成する。つまり、Ｎビット（例えば８ビッ
ト）の濃淡階調を持つ千渉縞を生成する。ここでは、仮
にＭ個のデータがあり、Ｍ枚のホログラムを生成するこ
とにする（ステップ５０２）。

【０１０９】次に、Ｍセットの干渉縞画像の各画素はＮ
ビットで構成されているから、各干渉縞画像から、各画
素毎に同位ビットの値を取り出すことで、Ｎ枚のビット
画像を生成する（ステップ５０３）。つまり、Ｍ枚の干
渉縞画像それぞれについて、Ｎ枚のビット画像が生成さ
れる。

【０１１０】次に、同一ビット位の画像がＭ枚存在する
から、同一ビット位の個々の画素を足し合わせる。これ
により、Ｎ枚のビット画像はそれぞれ、０〜Ｍの階調を
持つことになる（ステップ５０４）。

【０１１１】次に、ビット画像を順次呼び出し（ステッ
プ５０５）、画像処理を施す。ここでは、処理の一例と
して誤差拡散処理を用いる。つまリ、濃淡値（例えばＮ
／２）を閾値として、２値化処理（濃淡値を０あるいは
Ｍに変換）を施す。このとき、２値化処理による濃淡値
の誤差を隣接画素に伝般させるようにする。例えば、図
２に示すように、画素２１の二値化における誤差に重み
（例えば、図２８の様な重み：３／１６，５／１６，１
／１６，７／１６）を与えた値を、それぞれの隣接画素
の値に加算するという処理を行う（ステップ５０６）。

【０１１２】この時、２値化の閾値並びに誤差拡散の重
みの値、或いは、伝搬させる方向を複数用意し、それぞ
れの画像において、先の２値化閾値、重み或いは伝搬方
向が異なるように、誤差拡散処理並びに２値化処理を行
った後、画像を表示する（ステップ５０７）。

【０１１３】当該ビット位に応じた枚数分、同一画像を
繰り返し呼び出し、ステップ５０５〜５０７の処理を繰
り返し行う（ステップ５０８）。例えば、８ビットの濃
淡値を有する画像の場合、最高位のビットに対応した画
像は、２⁷＝１２８枚の同一の画像を呼び出すことにな
る。

【０１１４】ここで、図２７と図１２の各ステップの対
応について説明すると、図２７のステップ５０１、５０
２が図１２のステップ２２、２３に含まれ、ステップ５
０３〜５０６がステップ２４に対応する。そして、ステ
ップ５０７、５０８がステップ２５に対応する。なお、
図２３において、図１２のステップ２１に対応するステ
ップは省略されている。

【０１１５】ところで、本実施形態例では、Ｍ枚のホロ
グラムは、全てＮビットとして説明しているが、必ずし
もＮビットである必要性は無い。それぞれ、異なるビッ
ト数でもよく、その場合、ホログラムの中で、最大ビッ
ト数に対応したビット画像を生成するようにすればよい
（ここで、対応ビットが無い当該ビット画像には、０
（或いは黒）を与える。あるいは、他の画像のビット画
像を用いることで、ビット数の違いを回避する事も可能
である。）。

【０１１６】尚、本実施形態例では、誤差拡散処理並び
に２値化処理を画像表示の際にリアルタイムで行う例を
示したが、予め、各ビット位に対応する同一画像を生成
し、予め誤差拡散処理、２値化処理を行った画像を保持
しておくことも考えられ、誤差拡散処理、２値化処理の
手順は、本実施形態例に特定はされない。

【０１１７】次に、上述のような特徴部分を有する本発
明の計算機ホログラム表示装置の一実施形態例の構成お
よび動作を図２９のブロック図を用いて説明する。

【０１１８】図２９において、５３１は濃淡画像生成手
段、５３２はビット画像生成手段、５３３は画像保持手
段、５３４は画像処理手段、５３５は画像表示制御手
段、５３６は画像表示手段である。

【０１１９】濃淡画像としての計算機ホログラムが最初
に濃淡画像生成手段５３１にて作成され、その濃淡画像
はビット画像生成手段５３２に送られる。ビット画像生
成手段５３２では、濃淡画像を予め決められた規則に従
って複数のデータセット（濃淡画像）に分解する。ある
いは、濃淡画像生成手段５３１で画像生成の段階で複数
の濃淡画像を生成し、ビット画像生成手段５３２に送ら
れる。分解された複数の濃淡画像は、ビット画像生成手
段５３２によりビット画像に分解され、画像保持手段５
３３に保持される。画像処理手段５３４は、分解された
ビット画像に対して、誤差拡散処理並びに２値化処理を
施し、その処理が施された画像を画像保持手段５３３が
同様に保持する。あるいは、画像表示制御手段５３５の
制御の下、各ビット位に応じた回数だけ当該画像を画像
表示手段５３６に表示する際に、リアルタイムで誤差拡
散処理、２値化処理を行う。

【０１２０】ここで、図２９と図１３の装置構成の対応
を説明すると、図２９の濃淡画像生成手段５３１、ビッ
ト画像生成手段５３２、画像処理手段５３４は、画像生
成手段７に対応する。そして、画像保持手段５３３は画
像記憶手段４に対応する。また、画像表示制御手段５３
５、画像表示手段５３６は画像表示手段８に対応する。
なお、図２６において、図１３に示す表示対象物入力手
段１は省略されている。

【０１２１】上述のような制御態様をとれば、図３０
（ａ）の５４０に示すような原画像を表示する場合、計
算機ホログラムとしての千渉縞濃淡画像は図３０（ｂ）
の５４１に示すような干渉縞画像が生成される。この干
渉縞画像５４１を各ビットに分解し、異なる誤差拡散処
理による２値化を行った結果が図３０（ｃ）の５４２並
びに図３０（ｄ）の５４３である。千渉縞の特徴は保持
されている一方、局所的に濃淡値が異なることがわか
る。このように、バイナリーホログラムとしての画像再
生に於いて、原画像（元々のバイナリーホログラム）が
同じであっても、異なる誤差拡散処理が施されるため、
再生時のスペックルノイズの出現位置がフレーム毎に異
なり、結果的に、従来のスペックルノイズが強調される
ことなく、一様にノイズが分散され、全体的に見やすい
画像を生成する事が可能となる。図３０（ｅ）の５４４
が、フレーム毎に異なる処理を行わない場合であり、ス
ペックルノイズが強調され、原画像のＧという文字のコ
ントラストが相対的に低下してしまっていることがわか
る。図３０（ｆ）の５４５は、本発明の一例の結果であ
り、スペックルノイズが低減されていることが確認でき
る。

【０１２２】尚、本発明は、計算機ホログラムやそのビ
ット画像等のデータを保存し、それらを自由に読み出し
可能なハードディスクやそれに準ずる装置と、濃淡画像
生成、ビット画像生成、画像処理等の処理を行う際のデ
ータの保持等に必要なバッファやそれに準ずる装置と、
画像処理をほどこされたデジタルホログラム等を表示す
る液晶ディスブレイなどの表示装置と、キーボードやマ
ウスなどの入力装置を備え、それらハードディスク、バ
ッファ、表示装置及び入力装置などをあらかじめ定めら
れた手順に基いて制御するコンピュータやそれに準ずる
装置により、図１のフローで示した本発明の方法の実施
形態例での処理の手順ないしアルゴリズムを適宜、実行
することが可能であり、その手順ないしアルゴリズムを
コンピュータ等に実行させるためのブログラムを該コン
ピュータが読み取り可能な記録媒体、例えばフロッピー
ディスクやメモリカード、ＭＯ、ＣＤ、ＤＶＤなどに記
録して配布することが可能である。

【０１２３】以上述べたように、本発明によれば、ホロ
グラムによる立体映像をデジタル画像のまま表示するこ
とが実現でき、画像再生時のスペックルノイズを削減し
たクリアな画像を再生表示できるという効果が得られ
る。

【０１２４】このように、本発明の方法は、ホログラム
を濃淡値Ｎビットの濃淡画像として生成し、前記濃淡画
像の各画素の濃淡値をビット列に分解し、個々のビット
の位毎にビット画像を生成し、前記ビット画像に画像処
理をほどこす際に、ビットの位に対応した提示時間の
間、繰り返し提示する当該ビット画像に対しては、繰り
返すビット画像それぞれに異なる画像処理をほどこし、
前記画像処理をほどこしたビット画像を提示するように
する。

【０１２５】また、本発明の装置は、ホログラムを濃淡
画像として生成する濃淡画像生成手段と、前記濃淡画像
をビットに分解しビット画像を生成するビット画像生成
手段と、前記ビット画像を保持する画像保持手段と、前
記ビットの位に応じたビット画像の繰り返し提示する時
間間隔を制御する画像表示制御手段と、前記ビット画像
に画像処理をほどこす手段であって、前記繰り返し提示
する当該ビット画像に対しては、繰り返すビット画像そ
れぞれに異なる画像処理を施す画像処理手段と、前記画
像処理をほどこしたビット画像を提示する画像表示手段
と、を設ける。

【０１２６】また、記録媒体として、本発明は、ホログ
ラムを濃淡値Ｎビットの濃淡画像として生成する手順
と、前記濃淡画像の各画素の濃淡値をビット列に分解
し、個々のビット位毎にビット画像を生成する手順と、
前記ビット画像に画像処理をほどこす手順であって、ビ
ットの位に対応した提示時間の間、繰り返し提示する当
該ビット画像に対しては、繰り返すビット画像それぞれ
に異なる画像処理をほどこす手順と、前記画像処理をほ
どこしたビット画像を提示する手順とを、コンピュータ
に実行させるプログラムとして、該コンピュータが読み
取り可能な記録媒体に記録するようにする。

【０１２７】パルス幅変調方式では、高位ビットである
ほど、画像の繰り返し回数が多い。例えば、８ビットの
画像であれば、最高位ビットは１２８回同一画像を繰り
返し提示するのに対して、最下位ビットは一回だけの提
示となる。提示される画像はバイナリーホログラムであ
るから、ノイズの多い画像が更に強調されてしまう。つ
まり、背景画像に輝度（濃淡）のむら強調された画像が
表示される。そこで、本発明では、上述のようにＮビツ
トのデジタル画像として生成されたホログラムから、Ｎ
枚の各ビットの位のビット画像を生成し、ビット画像を
繰り返し提示する際に、同一画像を提示するたびに異な
る画像処理、例えば誤差拡散処理を施して画像を表示す
ることで、提示される画像毎に、スペックルノイズの現
れる場所を変化させる。これにより、提示回数が多いほ
ど、スペックルノイズ同士が相殺され、背景の濃淡のむ
らが低減され、よりクリアな画像を再現することが可能
となる。

【０１２８】（第６の実施形態）本実施形態では、複数
のデジタル画像から前記表示対象物の属性に応じて高位
ビット画像を取り出し、この高位ビット画像を動画像の
複数の画面に割り当てることにより表示用デジタル画像
を生成する。このように、１枚の画像データの中に複数
の物体のホログラム画像を組み込むことで、複数の物体
の表示を可能とする計算機ホログラム表示方法および装
置について説明する。

【０１２９】本実施の形態で説明する方法およびプログ
ラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体
は、物体からの光と参照光との光の干渉縞を計算し、前
記干渉縞をデジタル画像として、デジタル表示する計算
機ホログラム表示方法において、複数の表示物体と参照
光との干渉縞を、前記表示物体毎に生成し、前記干渉縞
をデジタル画像に変換し、前記変換されたデシタル画像
の各画素のビット列を、各位毎に画素配列に分解し、前
記分解された画素配列の中で、予め設定した位までの高
位ビットを取り出し、前記取り出された高位ビットの画
素配列の各画素を動画像の複数の画像に分散して割り当
てることにより、前記取り出された高位ビットの画素配
列のデジタル動画像を作成し、前記作成されたデジタル
動画像を表示する。

【０１３０】このとき、前記高位ビットを取り出す際
に、表示対象物の属性に応じて、取り出す高位ビットの
位数を変化させてもよい。

【０１３１】また、本実施の形態で説明する装置は、物
体からの光と参照光との光の干渉縞を計算し、前記干渉
縞をデジタル画像として、デジタル表示する計算機ホロ
グラム表示装置において、表示物体の干渉縞を計算する
干渉縞計算手段と、前記計算された干渉縞をテジタル画
像に変換し、個々の画素のビット列を各位毎の画素配列
として生成するデジタル画像生成手段と、前記表示対象
物の高位ビットの画素配列を選択し、動画像としての画
像列を生成する動画像生成手段と、前記生成された画像
列を順次表示する表示手段と、を備える。このとき、前
記動画像生成手段は、高位ビットの画素配列を選択する
際に、表示対象物の属性に応じて選択する高位ビットの
位数を変化させるものであってもよい。

【０１３２】上述の装置、方法のようにデジタル画像の
上位ビットのみを利用しても良好な結果が得られること
を、シミュレーション結果を示して説明する。

【０１３３】計算機ホログラムで生成した干渉縞をデジ
タル面像として、ビット列の位毎の画像に分解し、各位
の画素配列のみで画像を再生すると、再生像の生成に寄
与するものは、高位ビットのみであることがシミユレー
ションによりわかる。

【０１３４】例えば、図３１（ａ）の６１１の画像によ
り生成されるホログラムは、図３１（ｂ）の６１２に示
すような模様の干渉縞となる。この画像６１２を例えば
８ビットのデジタル画像に変換し、各画素のビット列を
ビットの位毎の画素配列に分解した画像が、図３１
（ｃ）の６１３である。つまリ、６１３１〜６１３８
が、それぞれ、２⁰〜２⁷に対応するビットの位の画素配
列である。これらの画素配列のみからそれぞれ再生像を
求めると、図３１（ｄ）の６１４のような画像が生成さ
れる。つまり、６１４１から６１４８の画像は、それぞ
れ６１３１から６１３８の画素配列から再生された画像
である。ここで、６１４の画像を各位に対応した重みを
つけて画像を合成すると、デジタル画像表示における再
生像を計算により求めることができる。つまり、６ｌ４
の画像、すなわち６１４１〜６１４８の画像もそれぞれ
に、各ビットに対応した重み、２⁰〜２⁷の値を重みとし
て用い、それぞれの画像を足し合わせることで、図３１
（ｅ）の６１６に示すような．画像が再生される。

【０１３５】一方、図３１（ｄ）の６１５に示した画像
は、それぞれ高位ビットの画像のみを用いて再生した画
像であり、６１５１は２⁷の位のみ（つまり画像６１４
８のみ）、６１５２は２⁷及び２⁶の位の画像の和（つま
り、画像６１４８及び６１４７の和）、６１５３は、２
⁷，２⁶及び２⁵の位の画像の和（つまり、６１４８，６
１４７，６１４６の画像の和）、６１５４は２⁷，２⁶，
２⁵，２⁴の位の画像の和（つまり、６１４８，６１４
７，６１７６，６１４５の画像の和）により生成された
画像である。この結果て分かるように、上位ビット（こ
の場合、２⁷，２⁶，２⁵，２⁴位のビット）の画像のみを
使っても、従来の再生像（６１６）と同様の画質の画像
が再生されることが確認できる。つまり、下位ビットの
画像を削除しても再生像への影響が少ないことがわか
る。

【０１３６】そこで、本発明は、この下位ビットの部分
を他の物体の高位ビットの画像に置き換えることで、再
生像の画質劣化を引き起こすことなく、情報量を大幅に
削減することを可能とする。

【０１３７】以下、図を用いて本発明の実施の形態を詳
細に説明する。

【０１３８】図３２は、本発明の方法での一実施形態例
を示すフロー図であり、図３３（ａ）〜（ｈ）は本実施
形態例での画像の例を示した図である。この実施形態例
においては、デジタル画像は８ビットとし、２つの物体
（本実施形態例では２つの画像）を用いることにする。
例えば、図３３（ａ）の６３０に示すような原画像を、
“Ｆ”と“Ｇ”の２つの画像の組み合わせとして扱って
説明を行う。

【０１３９】まず、原画像に対する干渉縞を生成する
（ステツプ６０１）。図３３（ｂ）の６３１が“Ｆ”の
みの画像により生成された干渉縞であり、図３３（ｃ）
の６３２は”Ｇ”のみの画像により生成された干渉縞で
あり、図３３（ｄ）の６３３は原画像６３０により生成
された干渉縞である。

【０１４０】ここで、ダイナミックレンジが十分にあ
り、解像度も十分に高い場合は、６３３の干渉縞で原画
像を再生することが可能であるが、電子表示装置等、解
像度並びに表示可能な輝度値に制約がある場合、６３３
のような縞を表示しようとすると、細かな縞（高周波成
分の部分）がつぶれてしまい、像が再生できない。一
方、６３１、６３２に示すように、縞の間隔が広い場
合、つまり、高周波成分の領域が少ないため、電子表示
装置で表示して、再生像を得ることが可能となる。

【０１４１】次に、計算により求められた干渉縞６３１
及び６３２をデジタル画像に変換し、各ビット位の画素
配列画像を求める（ステップ６０２）。図３３（ｅ）の
６３４及び図３３（ｆ）の６３５がそれぞれ、６３１及
び６３２の各ビットでの画素配列画像である。

【０１４２】次に、この画素配列画像の中から、例え
ば、それぞれの上位ビット（例えば上位４ビット）のみ
を取り出し（ステップ６０３）、図３３（ｇ）の６３６
に示すような画素配列画像の組から動画像としての画像
列を生成する（ステツプ６０４）。

【０１４３】そして、上記の画素配列画像の組を順次、
重み付けを行いなから表示するようにする（ステップ６
０５）。ここで、重み付けの方法としては、それぞれの
重みに当該ビットの位に対応する輝度の相対値を対応さ
せる方法や、同一画像の提示問隔時間を重み付けの値に
比例した時間間隔にする方法などが考えられる。この結
果、得られる再生像か図３３（ｈ）の６３７である。

【０１４４】ここで、図３２と図１２の各ステップの対
応について説明すると、図３２のステップ６０１が図１
２のステップ２２に対応し、ステップ６０２がステップ
２３に対応する。そして、ステップ６０３、６０４がス
テップ２４に対応し、ステップ６０５がステップ２５す
る。なお、図３２において、図１２のステップ２１に対
応するステップは省略されている。

【０１４５】また、本発明において、ステップ６０３に
おいて高位ビットを取り出す際に、物体の属性に応じ
て、取り出すべき高位ビットの位数を変えることも可能
である。

【０１４６】例えば、６３１の干渉縞に閂しては２⁷の
位のみの画像、６３２の干渉縞に関しては２⁶から２⁰ま
での位の画像を用いる方法がある。この方法では、画素
配列の重み付けに関しての特別な処理が不要になり、通
常のデジタル表示における処理でよく、通常のデジタル
画像表示装置での表示が可能となる。

【０１４７】これとは別の例として、６３１の干渉縞に
関しては２⁷の位のみの画像、６３２の干渉縞に関して
は２⁷と２⁶までの位の画像を用いる方法なども考えられ
る。

【０１４８】この場合は、個々の画素配列画像の重み付
けを操作するため、先に述べたような輝度や提示問隔の
制御などを行う必要があるが、高画質の再生像が得られ
るようになる。

【０１４９】次に、上述のような特徴部分を有する本発
明の計算機ホログラム表示装置の実施形態例の構成と動
作を説明する。図３４は本発明での計算機ホログラム表
示装置一実施形態例を示すブロック図である。

【０１５０】図において、６４１は干渉縞計算手段、６
４２はテジタル画像生成手段、６４３は動画像生成手
段、６４４は表示手段、６４５は画像記憶手段である。
以下、この構成の装置の動作例を説明する。

【０１５１】干渉縞計算手段６４１では、表示対象物
（本実施形態例では表示対象画像）による干渉縞を計算
する。つまり、表示対象物と参照光（本実施形態例で
は、画像の背面から照射された平面波）との干渉縞を計
算により求める。デジタル画像生成手段６４２では、干
渉縞計算手段６４１により生成された干渉縞を、表示手
段６４４の性能に応じてデジタル画像に変換し、各画素
のビットの位に応じた画素配列画像を生成する。例え
ば、表示手段６４４の性能が、２５６階調濃淡表示であ
れば、８ビットのデジタル画像に変換し、８枚の画素配
列画像を生成する。動画像生成手段６４３では、異なる
表示対象物により生成されている画素配列画像の中から
高位ビットの画素配列画像を選び出し、一連の画素配列
画像列から動画像を生成する。そして、表示手段６４４
において、先に生成された画素配列画像列を順次表示す
る。

【０１５２】ここで、図３４と図１３の装置構成の対応
を説明すると、図３４の干渉縞計算手段６４１、デジタ
ル画像生成手段６４２、動画像生成手段６４３は、画像
生成手段７に対応し、画像記憶手段６４５は画像記憶手
段４に対応する。また、画像表示手段６４４は画像表示
手段８に対応する。なお、図３４において、図１３に示
す表示対象物入力手段１は省略されている。

【０１５３】なお、本発明の装置の他の実施形態例とし
ては、画素配列生成手段６４３において、物体毎に異な
る数の画素配列画像を選択することが考えられる。

【０１５４】本発明は、記録媒体を読み取るだめの読取
装置と、記録媒体から読み取ったプログラムや画像デー
タ等を格納しそれを自由に読み出し可能なメモリ装置
と、各種の処理を行う際に必要なデータを保持するため
のバッファやそれに準ずる装置と、その処理の過程で必
要な情報を表示したりホログラム画像等を表示したりす
るためのディスプレイなどの出力装置と、必要な指示を
与えるためのキーボードやマウスなどの入カ装置とを備
え、それらのメモリ装置、バッファ、出力装置及び入力
装置などを上記プログラムによって予め定められた手順
に基いて制御する計算機やそれに準ずる装置により、図
３ｌＡ〜Ｅ、〜図３４を用いて説明した本発明の実施形
態例での処理の手順ないしアルゴリズムを適宜、実行す
ることが可能であり、その手順ないしアルゴリズムを計
算機等に実行させるためのプログラムを上記読取装置が
読み取り可能な記録媒体、例えばフロッピーティスクや
メモリカード、ＭＯ、ＣＤ、ｌ ＤＶＤなどに記録して
配布することが可能である。

【０１５５】以上述べたように、本発明によれば、デジ
タル画像の不要なビット位の部分に他の画像情報を入れ
ることで、効率的なデータ量低減が可能となる。

【０１５６】以上説明した第１〜第６の実施形態で説明
した計算機ホログラム表示方法および装置により、デー
タ量の削減ができ多数の物体を同時に表示できる、ある
いは、縞の重なりによる画質の劣化を避けることができ
る。

【０１５７】なお、第１、第２の実施形態で説明したサ
ンプリングにより複数の物体を表示させる技術と、第３
〜第４の実施形態で説明した表示用画像データ作成の工
夫により複数の物体を表示させる技術とを組み合わせる
ことも可能である。

【０１５８】また、第５の実施形態で説明したスペック
ルノイズの低減を図る技術は、表示用動画像において同
一のデータからなるフィールドが複数連続する場合、他
の実施形態で説明した技術への応用が可能である。

【０１５９】また、図２や図１３に示した装置の各手段
や各実施形態で示した装置の各手段はそれぞれ処理部と
して機能するものである。

【０１６０】また、図１や図１２で示した方法や各実施
形態で説明した方法を実現するためのプログラムをコン
ピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録
媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに
読み込ませ、実行することにより計算機ホログラムを行
ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステ
ム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むもの
とする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒
体」とは、フロッピーディスク、光磁気ディスク、ＲＯ
Ｍ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可般媒体、コンピュータシステム
に内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをい
う。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」と
は、インターネット等のネットワークや電話回線等の通
信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のよ
うに、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、
その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシ
ステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラ
ムを保持しているものも含むものとする。また上記プロ
グラムは、前述した機能の一部を実現するためのもので
あっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシス
テムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせ
で実現できるものであっても良い。

【０１６１】次に、第１〜第６の実施形態で説明した計
算機ホログラム表示方法および装置の利用分野について
説明する。計算機ホログラム表示方法および装置は、計
算機ホログラフィを利用した立体映像表示技術であり、
立体映像の伝送／表示／蓄積技術に関するものである。
バーチャルリアリティの表示装置として利用可能であ
る。具体的には、立体テレビ、博物館の展示、ＣＡＤシ
ステム、バーチャル・リアリティコンピュータゲーム、
手術シミュレーションやコンピュータ・トモグラフィ画
像の立体表示等医療応用、視線上に立体映像を表示する
ヘッドアップディスプレイなどへの応用が行える。

【０１６２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による計算
機ホログラム表示方法、装置、および、計算機ホログラ
ム表示プログラムを記録した記録媒体によれば、下記の
効果を得ることができる。本発明によれば、光の干渉縞
を計算により求め、表示する計算機ホログラム表示にお
いて、表示対象物の３次元データを干渉縞計算用のデー
タに変換し、変換された３次元データを、サンプリング
する規則を設定し、設定された規則に従って、前記変換
した３次元データをサンプリングする。そして、サンプ
リングされた３次元データのそれぞれの位置に光源があ
ると仮定して、光源からの光により生成される波面を計
算し、計算された波面と参照光との干渉縞をホログラム
画像として保持する。そして、サンプリングと波面生成
の過程を繰り返し、生成される複数のホログラム画像を
順次表示する。このように、動画表示のような連続する
複数フレームに、ホログラム表示させる物体をサンプリ
ングにより分散させて表示し、ホログラム画像を連続フ
レームとして観察することで、より詳細な形状、或いは
より多くの物体を表示させることができるようになる。

【０１６３】また、本発明によれば、光の干渉縞を計算
により求め、表示する計算機ホログラムにおいて、表示
対象物の３次元データの入力を行い、前記入力された表
示対象物を分類・分割し、該分類・分割された表示対象
物ごとに参照光との干渉縞をそれぞれ計算する。そし
て、計算された複数の干渉縞を、それぞれデジタル画像
に変換し、変換された複数のデジタル画像を、それぞれ
ビット毎に分解してビット画像とし、分類・分割された
表示対象物ごとに得られたビット画像を合成することに
より表示用動画像を生成する。この生成した表示用動画
像を表示する。このように、複数の物体の干渉縞に関す
るデジタル画像を、複数のフレーム／フィールドなどの
動画像の複数の画面に分散させることで、一画面では物
体数を少なくしながら、一定数の画面全体としてはより
多くの物体を表示させることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 サンプリングに特徴を有するホログラム表示
方法のフロー図である。

【図２】 図１の方法を実施するための装置の構成例を
示すブロック図である。

【図３】 第１の実施形態におけるホログラム表示方法
を示すフロー図である。

【図４】 入力される３次元データの一例を示す図であ
る。

【図５】 ３次元データの変換の一例を説明するために
図である。

【図６】 サンプリングの一例を説明するための図であ
る。

【図７】 第１の実施形態における装置の構成例を示す
ブロック図である。

【図８】 第２の実施形態におけるホログラム表示方法
を示すフロー図である。

【図９】 上記実施形態例で使用するボクセルテータの
例を示す図である。

【図１０】 発明の概念図である。

【図１１】 第２の実施形態における装置の構成例を示
すブロック図である。

【図１２】 表示用動画像の生成に特徴を有するホログ
ラム表示方法のフロー図である。

【図１３】 図１２の方法を実施するための装置の構成
例を示すブロック図である。

【図１４】 第３の実施形態におけるホログラム表示方
法を示すフロー図である。

【図１５】 座標系を説明するための図である。

【図１６】 物体ごとのフィールド画像列の一例を示し
た図である。

【図１７】 物体ごとフィールド画像列のある画像（i,
j)の部分のみを取り出した図である。

【図１８】 物体ごとフィールド画像列のある画像（i,
j)の表示時間を説明するための図である。

【図１９】 フィールド合成画像列のある画像(i,j)の
一例を示した図である。

【図２０】 異なる物体により生成されたデジタル画像
の特定ビットの合成を説明するための図である。

【図２１】 第３の実施形態における装置の構成例を示
すブロック図である。

【図２２】 パルス幅変調方式による画像表示を説明し
た図である。

【図２３】 第４の実施形態におけるホログラム表示方
法を示すフロー図である。

【図２４】 本実施形態例で表示しようとする物体を示
す図である。

【図２５】 本実施形態例でのフィールド表示シーケン
スの一例を示す図である。

【図２６】 第４の実施形態における装置の構成例を示
すブロック図である。

【図２７】 第５の実施形態におけるホログラム表示方
法を示すフロー図である。

【図２８】 本発明の方法での誤差拡散処理の重みづけ
の一例を示す図である。

【図２９】 第５の実施形態における装置の構成例を示
すブロック図である。

【図３０】 本発明での処理結果画像の例を説明する図
である。

【図３１】 本発明の作用を説明するための計算機ホロ
グラムのデジタル表示特性を示した図である。

【図３２】 第６の実施形態におけるホログラム表示方
法を示すフロー図である。

【図３３】 本発明での方法の一実施形態例の画像の例
を示した図である。

【図３４】 第６の実施形態における装置の構成例を示
すブロック図である。

【符号の説明】

１ 表示対象物入力手段 ２ 物体管理手段 ３ 画像生成手段 ４ 画像記憶手段 ５ 画像表示手段

フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願平10−49093 (32)優先日 平10(1998)３月２日 (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (72)発明者 鈴木 智 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内

Claims (32)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光の干渉縞を計算により求め、表示する
   計算機ホログラム表示方法において、 表示対象物の３次元データを干渉縞計算用のデータに変
   換し、 前記変換された３次元データを、サンプリングする規則
   を設定し、 前記設定された規則に従って、前記変換した３次元デー
   タをサンプリングし、 前記サンプリングされた３次元データのそれぞれの位置
   に光源があると仮定して、前記光源からの光により生成
   される波面を計算し、 前記計算された波面と参照光との干渉縞をホログラム画
   像として保持し、 前記サンプリングと波面生成の過程を繰り返し、生成さ
   れる複数のホログラム画像を順次表示することを特徴と
   する計算機ホログラム表示方法。
2. 【請求項２】 前記干渉縞計算用のデータへの変換と
   は、 前記３次元データより表示対象物の面の頂点座標を生成
   することにより行うことを特徴とする請求項１記載の計
   算機ホログラム表示方法。
3. 【請求項３】 前記干渉縞計算用のデータへの変換と
   は、 前記３次元データをボクセルデータへの変換であること
   を特徴とする請求項１記載の計算機ホログラム表示方
   法。
4. 【請求項４】 前記干渉縞計算用のデータへの変換は、
   物体ごとに行われ、 前記サンプリングする規則は、前記物体の属性に応じて
   サンプリングの規則を変えることを特徴とする請求項１
   記載の計算機ホログラム表示方法。
5. 【請求項５】 光の干渉縞を計算により求め、表示する
   計算機ホログラム表示方法において、 表示対象物の３次元データの入力を行い、 前記入力された表示対象物を分類・分割し、該分類・分
   割された表示対象物ごとに参照光との干渉縞をそれぞれ
   計算し、 前記計算された複数の干渉縞を、それぞれデジタル画像
   に変換し、 前記変換された複数のデジタル画像を、それぞれビット
   毎に分解してビット画像とし、 前記分類・分割された表示対象物ごとに得られたビット
   画像を合成することにより表示用動画像を生成し、 前記生成した表示用動画像を表示することを特徴とする
   計算機ホログラム表示方法。
6. 【請求項６】 前記干渉縞の計算は、 前記複数の表示対象物を該表示対象物の属性により分類
   し、該分類にもとづき表示対象物ごとに行うことを特徴
   とする請求項５記載の計算機ホログラム表示方法。
7. 【請求項７】 前記デジタル画像への変換は、 前記表示対象物の属性に基づき表示に必要な情報量を設
   定し、該設定された情報量に応じたビット数の画像への
   変換とし、 前記表示用動画像の生成は、 前記分類・分割された表示対象物ごとに得られたビット
   画像を動画像の複数の画面に分散して割り当てることに
   より表示用動画像を生成することを特徴とする請求項６
   記載の計算機ホログラム表示方法。
8. 【請求項８】 前記デジタル画像への変換は、 前記表示対象物の属性に基づき表示に必要な情報量を設
   定し、該設定された情報量に応じたビット数の画像への
   変換とし、 前記表示用動画像の生成は、 前記分類・分割された表示対象物ごとに得られたビット
   画像を動画像の複数の画面に輝度を保存するように割り
   当てることにより表示用動画像を生成することを特徴と
   する請求項６記載の計算機ホログラム表示方法。
9. 【請求項９】 前記デジタル動画像の生成は、 前記分類・分割された表示対象物ごとに得られたビット
   画像から前記表示対象物の属性に応じて高位ビット画像
   を取り出し、該高位ビット画像を動画像の複数の画面に
   割り当てることにより表示用動画像を生成することを特
   徴とする請求項６記載の計算機ホログラム表示方法。
10. 【請求項１０】 前記デジタル画像への変換は、同一ビ
    ット数からなるように変換し、 前記デジタル動画像の生成は、 前記デジタル画像より
    得られたビット画像を対応するビットにごとに加算し、
    前記デジタル画像のビットの位に応じた数のフィールド
    を用意するとともに、該ビットの位に応じた数のフィー
    ルド間において異なる画像処理を行うことにより表示用
    動画像を生成することを特徴とする請求項５記載の計算
    機ホログラム表示方法。
11. 【請求項１１】 前記デジタル動画像の生成は、 前記デジタル画像より得られたビット画像から予め設定
    された高位ビット画像を取り出し、該高位ビット画像の
    各画素を動画像の複数の画像に割り当てることにより表
    示用動画像を生成することを特徴とする請求項５記載の
    計算機ホログラム表示方法。
12. 【請求項１２】 光の干渉縞を計算により求め、表示す
    る計算機ホログラム表示装置において、 表示対象物の３次元データを入力する表示対象物入力手
    段と、 前記表示対象物の３次元データを干渉縞計算用のデータ
    に変換し、該変換された３次元データを、サンプリング
    する規則を設定し、該設定された規則に従って、前記変
    換した３次元データをサンプリングする物体管理手段
    と、 前記サンプリングされた３次元データのそれぞれの位置
    に光源があると仮定して、前記光源からの光により生成
    される波面を計算し、前記計算された波面と参照光との
    干渉縞をホログラム画像として生成する画像生成手段
    と、 前記サンプリングと波面生成の過程を繰り返し、生成さ
    れる複数のホログラム画像を順次表示する画像表示手段
    とを備えたことを特徴とする計算機ホログラム表示装
    置。
13. 【請求項１３】 前記物体管理手段は、 前記３次元データより表示対象物の頂点座標を生成する
    ことにより前記干渉縞計算用のデータへの変換を行うこ
    とを特徴とする請求項１２記載の計算機ホログラム表示
    装置。
14. 【請求項１４】 前記物体管理手段は、 前記３次元データをボクセルデータへ変換することによ
    り前記干渉縞計算用のデータへの変換を行うことを特徴
    とする請求項１２記載の計算機ホログラム表示装置。
15. 【請求項１５】 前記物体管理手段は、 前記干渉縞計算用のデータへの変換を物体ごとに行な
    い、 前記サンプリングする規則を前記物体の属性に応じて変
    えることを特徴とする請求項１２記載の計算機ホログラ
    ム表示装置。
16. 【請求項１６】 前記計算機ホログラム表示装置は、 前記画像生成手段により生成されたホログラム画像を蓄
    積する画像記憶手段と、 前記画像記憶手段に蓄積されたホログラム画像を逐次伝
    送する手段とをさらに備え、 前記画像表示手段は、 前記伝送されたホログラム画像を逐次表示することを特
    徴とする請求項１２記載の計算機ホログラム表示装置。
17. 【請求項１７】 光の干渉縞を計算により求め、表示す
    る計算機ホログラム表示装置において、 表示対象物の３次元データの入力を行う表示対象物入力
    手段と、 前記入力された表示対象物を分類・分割し、該分類・分
    割された表示対象物ごとに参照光との干渉縞をそれぞれ
    計算し、該計算された複数の干渉縞をそれぞれデジタル
    画像に変換し、該変換された複数のデジタル画像をそれ
    ぞれビット毎に分解して、該分解されたビットを合成す
    ることにより表示用動画像を生成する画像生成手段と、 前記生成した表示用動画像を表示する画像表示手段とを
    備えたことを特徴とする計算機ホログラム表示装置。
18. 【請求項１８】 前記計算機ホログラム表示装置は、 前記入力された複数の表示対象物を該表示対象物の属性
    により分類する物体管理手段をさらに備え、 前記画像生成手段は、 前記管理されている表示対象物の属性に応じて、個々に
    情報量を設定する情報量決定手段と、 前記表示対象物からの光の波面による干渉縞を計算する
    波面計算手段と、 前記計算された干渉縞をデジタル画像に変換し、個々の
    画素のビット列を各位毎の画像配列に分解するビット分
    解手段と、 前記表示対象物の情報量に応じて、表示周期並びに表示
    する順番を決定する表示間隔決定手段と、 前記決定された表示周期並びに表示する順番に従って、
    前記分解されたビットの位毎の画素配列の画素による干
    渉縞を合成する波面合成手段と、から構成され、 前記画像表示手段は、 前記合成された干渉縞の表示タイミングを制御する表示
    画面同期手段と、 前記制御された表示タイミングに基づいて前記合成され
    た干渉縞を順次表示する表示手段と、から構成されるこ
    とを特徴とする請求項１７記載の計算機ホログラム表示
    装置。
19. 【請求項１９】 計算機ホログラム表示装置は、 前記合成された干渉縞について静止した表示対象物の干
    渉縞から先に伝送し、動く表示対象物の干渉縞を後に逐
    次伝送する伝送手段と、 前記伝送された静止した表示対象物の干渉縞を保持する
    とともに、該保持された静止した表示対象物の干渉縞と
    前記逐次伝送された動く表示対象物とを合成する受信手
    段と、を備え、 前記表示画面同期手段は、前記受信手段で合成された干
    渉縞の表示タイミングを制御するものであり、 前記表示手段は、前記受信手段で合成された干渉縞を表
    示するものであることを特徴とする請求項１８記載の計
    算機ホログラム表示装置。
20. 【請求項２０】 前記画像生成手段は、 表示物体の干渉縞を計算する干渉縞計算手段と、 前記計算された干渉縞をデジタル画像に変換し、個々の
    画素のビット列を各位毎の画素配列として生成するデジ
    タル画像生成手段と、 前記表示対象物の高位ビットの画素配列を選択し、動画
    像としての画像列を生成する動画像生成手段と、から構
    成されることを特徴とする請求項１７記載の計算機ホロ
    グラム表示装置。
21. 【請求項２１】 前記画像生成手段は、 ホログラムを濃淡画像として生成する濃淡画像生成手段
    と、 前記濃淡画像をビットに分解しビット画像を生成するビ
    ット画像生成手段と、 前記ビット画像を保持する画像保持手段と、 前記ビット画像に画像処理をほどこす手段であって、繰
    り返し提示する当該ビット画像に対しては、繰り返すビ
    ット画像それぞれに異なる画像処理を施す画像処理手段
    と、から構成され、 前記画像表示手段は、 前記ビットの位に応じたビット画像の繰り返し提示する
    時間間隔を制御する画像表示制御手段と、 前記画像処理をほどこしたビット画像を提示する画像表
    示手段と、から構成されることを特徴とする請求項１７
    記載の計算機ホログラム表示装置。
22. 【請求項２２】 光の干渉縞を計算により求め、表示す
    る計算機ホログラム表示プログラムを記録したコンピュ
    ータ読み取り可能な記録媒体において、 前記計算機ホログラム表示プログラムは、 表示対象物の３次元データを干渉縞計算用のデータに変
    換し、 前記変換された３次元データを、サンプリングする規則
    を設定し、 前記設定された規則に従って、前記変換した３次元デー
    タをサンプリングし、 前記サンプリングされた３次元データのそれぞれの位置
    に光源があると仮定して、前記光源からの光により生成
    される波面を計算し、 前記計算された波面と参照光との干渉縞をホログラム画
    像として保持し、 前記サンプリングと波面生成の過程を繰り返し、生成さ
    れる複数のホログラム画像を順次表示することをコンピ
    ュータに実行させる計算機ホログラム表示プログラムを
    記録した記録媒体。
23. 【請求項２３】 前記干渉縞計算用のデータへの変換と
    は、 前記３次元データより表示対象物の面の頂点座標を生成
    することにより行うことを特徴とする請求項２２記載の
    計算機ホログラム表示プログラムを記録した記録媒体。
24. 【請求項２４】 前記干渉縞計算用のデータへの変換と
    は、 前記３次元データをボクセルデータへの変換であること
    を特徴とする請求項２２記載の計算機ホログラム表示プ
    ログラムを記録した記録媒体。
25. 【請求項２５】 前記干渉縞計算用のデータへの変換
    は、物体ごとに行われ、 前記サンプリングする規則は、前記物体の属性に応じて
    サンプリングの規則を変えることを特徴とする請求項２
    ２記載の計算機ホログラム表示プログラムを記録した記
    録媒体。
26. 【請求項２６】 光の干渉縞を計算により求め、表示す
    る計算機ホログラム表示プログラムを記録したコンピュ
    ータ読み取り可能な記録媒体において、 前記計算機ホログラム表示プログラムは、 表示対象物の３次元データの入力を行い、 前記入力された表示対象物を分類・分割し、該分類・分
    割された表示対象物ごとに参照光との干渉縞をそれぞれ
    計算し、 前記計算された複数の干渉縞を、それぞれデジタル画像
    に変換し、 前記変換された複数のデジタル画像を、それぞれビット
    毎に分解してビット画像とし、 前記分類・分割された表示対象物ごとに得られたビット
    画像を合成することにより表示用動画像を生成し、 前記生成した表示用動画像を表示することをコンピュー
    タに実行させる計算機ホログラム表示プログラムを記録
    した記録媒体。
27. 【請求項２７】 前記干渉縞の計算は、 前記複数の表示対象物を該表示対象物の属性により分類
    し、該分類にもとづき表示対象物ごとに行うことを特徴
    とする請求項２６記載の計算機ホログラム表示プログラ
    ムを記録した記録媒体。
28. 【請求項２８】 前記デジタル画像への変換は、 前記表示対象物の属性に基づき表示に必要な情報量を設
    定し、該設定された情報量に応じたビット数の画像への
    変換とし、 前記表示用動画像の生成は、 前記分類・分割された表示対象物ごとに得られたビット
    画像を動画像の複数の画面に分散して割り当てることに
    より表示用動画像を生成することを特徴とする請求項２
    ７記載の計算機ホログラム表示プログラムを記録した記
    録媒体。
29. 【請求項２９】 前記デジタル画像への変換は、 前記表示対象物の属性に基づき表示に必要な情報量を設
    定し、該設定された情報量に応じたビット数の画像への
    変換とし、 前記表示用動画像の生成は、 前記分類・分割された表示対象物ごとに得られたビット
    画像を動画像の複数の画面に輝度を保存するように割り
    当てることにより表示用動画像を生成することを特徴と
    する請求項２７記載の計算機ホログラム表示プログラム
    を記録した記録媒体。
30. 【請求項３０】 前記デジタル動画像の生成は、 前記分類・分割された表示対象物ごとに得られたビット
    画像から前記表示対象物の属性に応じて高位ビット画像
    を取り出し、該高位ビット画像を動画像の複数の画面に
    割り当てることにより表示用動画像を生成することを特
    徴とする請求項２７記載の計算機ホログラム表示プログ
    ラムを記録した記録媒体。
31. 【請求項３１】 前記デジタル画像への変換は、同一ビ
    ット数からなるように変換し、 前記デジタル動画像の生成は、 前記デジタル画像より
    得られたビット画像を対応するビットにごとに加算し、
    前記デジタル画像のビットの位に応じた数のフィールド
    を用意するとともに、該ビットの位に応じた数のフィー
    ルド間において異なる２値化処理を行うことにより表示
    用動画像を生成することを特徴とする請求項２６記載の
    計算機ホログラム表示プログラムを記録した記録媒体。
32. 【請求項３２】 前記デジタル動画像の生成は、 前記デジタル画像より得られたビット画像から予め設定
    された高位ビット画像を取り出し、該高位ビット画像の
    各画素を動画像の複数の画像に割り当てることにより表
    示用動画像を生成することを特徴とする請求項２６記載
    の計算機ホログラム表示プログラムを記録した記録媒
    体。