JPS5836343B2 - コンピユ−タホログラム ノ リヨウシカホウホウ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、コンピュータホログラム作製の際の量子化の
方法に関するものである。

コンピュータホログラムは、コヒーレントナ光束を実際
に干渉させて作る光学的なホログラムに比べて、ホログ
ラム作成の際の制約（吟味した光学系や除震装置の必要
性）がないことや、任意の波面が作れること、パイナリ
ブロックを用いて表現すれば記録材料の非直線的な感度
特性の影響を受けないなどの利点を持っているが、再生
像の像質が悪いという欠点を有していた。

しかし、物体光の他に、参照光をも含めてホログラム面
の強度分布を計算して作ったコンピュータホログラムを
使用することにより、良質な再生像を得ることができる
ようになった（特願昭４９−１５６４１号；一次元コン
ピュータホログラム）。

本発明は、このような物体光と参照光の干渉縞を記録す
るホログラムにおいて、ホログラム表現手段に要求され
る総分解点数を少なくし、良質の再生像を得るために、
干渉結果の強度を能率良く量子化する方法に関するもの
である。

干渉縞を記録するタイプのコンピュータホログラムは、
次のようにして作られる。

記録すべき物体光をＯ、参照光をＲとすれば、両者の干
渉の結果は となる。

ここで＊は複素共役を表わす。上記各項のうち必要な情
報は、ｏｆ＋ｏｆ：であるが、ホログラムに記録する情
報は、バイアス項を加えて正または、０になるようにし
てある。

つまり記録される情報はバイアス項をＣとして である。

物体光０のホログラム面上の最大値をＯｍａＸとする。

参照光ＲとバイアスＣと畝福。と等しくとり、この値を
簡単のために１とすれば■は１を中心に、０から２まで
の値をとる。

以下簡単のために、物体面とホログラム面相互の関係に
おいて、■次元方向について結像関係がある１次元ホロ
グラムで説明を行なう。

１次元ホログラムではホログラム面をサンプリングして
強度を求め、その値に応じて開口の幅を変えてホログラ
ムとする。

このようなコンピュータホログラムについては、前述の
特許昭４９１５６４１号に詳しい記述がある。

コンピュータホログラムを表現する際に一次元方向に必
要な分解点の数は、開口の幅の量子化のレベル数×開口
の数であるが、ホログラムが作製できるためには、表現
手段の総分解点数が、上記の必要な分解点数よりも大き
くなくてはならない。

また開口の数は、ホログラム面上での強度を求めるサン
プル点の数に等しい。

計算された強度分布をできるだけ忠実にホログラムとし
て記録するためには、ホログラム面をできるだけ細かく
サンプルして強度を求めること、つまり、開口の数を多
くすることと、強度の値を量子化する場合に、量子化レ
ベルの数を多くして量子化雑音を減らすことが必要であ
る。

つまり、表現手段に要求される分解点数が多い方が、ホ
ログラムとして忠実な記録ができ、それだけ良質の再生
像が得られる。

コンピュータホログラムを表現する手段としては、デイ
ジタルブロック、電子ビーム露光機などがあるが、開口
の幅の量子化レベル数は少ないほうが、要求される分解
点数が少なくて済み、また書込みに要する時間も少ない
。

本発明は、干渉縞を記録するコンピュータホログラムに
おいて、量子化レベルの数が決まっている場合に、最適
な量子化の範囲を決めることにより、表現手段に要求さ
れる分解点数が同一のままで、良質の再生像を得るため
のものである。

以下、本発明を図面を用いて説明する。

第１図は、本発明の量子化の特性を示すグラフである。

横軸はサンプル点の強度で、縦軸は量子化された結果で
、開口の幅に対応する。

図中１１は量子化を行なわないで、線型に対応する場合
を、１２は本発明の量子化の特性を示す。

１３は量子化の最高値、１４は量子化の最低値で、それ
ぞれの値は１＋Ｌ、１−Ｌである。

最高値と最低値の間を等間隔に階段状に量子化し、最高
値と最低値の外側では同一の値をとる。

量子化レベルの数を一定にしておき、Ｌの値をｌに近づ
けると、１段の高さ、幅とも大きくなり、１つの区間で
表わす値の幅が大きくなり、強度の値が相当に異っても
同一の値となる。

一方Ｌの値が小さくなり、Ｏに近くなると、強度の大き
い部分と小さい部分とが忠実に表現できなくなる。

従って、Ｌには最適値Ｌ。

が存在することが予想されるが、この最適値は記憶すべ
きパターンによって多少の相違がある。

Ｌｏは簡単に求めることができないから、多くのパター
ンを記録する場合にそれぞれのパターンについてのＬ。

を求めて量子化を行なうよりは、どのパターンについて
も妥当な量子化を行なうＬ。

の値をあらかじめ決めておくほうが良い。

入力パターンのうちで、ホログラム面の強度のピーク値
が大きなもの（フーリエ変換ホログラムでは入力パター
ンに規則性のあるもの）は、記録すべき信号の変化の範
囲が大きく、同一の量子化レベル数で量子化した場合に
は、再生像の像質が悪い。

第３図に示すようなｌとＯとから成る規則性のあるパタ
ーンについて１次元フーリエ変換ホログラムを作り、量
子化の範囲を表わすパラメータＬの値を変えて再生像の
像質を調べた結果は、第２図の如くなる（入力パターン
中振幅Ｏの点での位相の値は不要）。

図中縦軸のｌ／０の値とは、入力パターン中の１の値に
相当する位置にくる出力の値と、０の値に相当する位置
にくる出力の値のそれぞれの平均値の比である。

入力パターンの大きさをＸとすると、第２図の値を出す
場合に、ホログラム面のサンプル間隔は、１／（６Ｘ）
であり量子化レベルの数は１０である。

第２図から判断すると、Ｌの値は０．４〜０．７では、
Ｌが１．０の場合よりも、Ｉ／Ｏの値が３０％以上大き
くなっている。

入力が３２ビットである他のいくつかのパターンについ
て、量子化レベル数が６〜１０、サンプリング間隔が１
７（４Ｘ）〜１／（６Ｘ）のそれぞれの範囲で１／０の
値を調べた結果、Ｉ／Ｏの値が最も大きくなるのはＬが
０．５〜０．６の場合である。

従って、Ｌの最適値Ｌ。

は０．５〜０．６である。つまり量子化レベル数が一定
の場合にはホログラム面上で、極端に強度の太きすぎた
り、小さすぎる部分は、飽和した形で量子化すると、良
質の再生像が得られる。

１次元ホログラムについて量子化の方法を述べたが、本
発明は通常の２次元のコンピュータホログラムについて
も、もちろん適用できるものである。

以上述べてきたように、本発明に従って、干渉縞を記録
するコンピュータホログラムの量子化を行なえば、少な
い分解点数の表現手段で、高いＳ／Ｎの再生像を得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、強度の量子化の特性を示すグラフで横軸はサ
ンプル点での強度、縦軸は量子化されたレベルで、コン
ピュータホログラムの開口の幅に比例する。 １１は線型の対応を示すグラフで、１２は本発明による
量子化の特性を示すグラフである。 １３，１４はそれぞれ量子化の最高点、最低点である。 第２図は、量子化の範囲の変化によって、再生像の像質
がどのように変わるかを示すグラフで、横軸は量子化の
範囲を示すパラメータＬであり、縦軸は、再生像中の１
の値の平均値と００値の平均値の比である。 第３図は、第２図を得たときに用いた入力パターンであ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 物体光と参照光との干渉パターンを記録するコンピ
   ュータホログラムにおいてホログラム面上の各サンプル
   点について計算された強度の値を最高値を該強度の最大
   値よりも小さ《とり最低値を該強度の最小値よりも大き
   くとり、最高値と最低値との間を各段の高さと幅とが実
   質的に等しい階段状に量子化することを特徴とするコン
   ピュータホログラムの量子化方法。