JPH06110371A - 立体表示方法及び装置 - Google Patents
立体表示方法及び装置Info
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- JPH06110371A JPH06110371A JP4260920A JP26092092A JPH06110371A JP H06110371 A JPH06110371 A JP H06110371A JP 4260920 A JP4260920 A JP 4260920A JP 26092092 A JP26092092 A JP 26092092A JP H06110371 A JPH06110371 A JP H06110371A
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Holo Graphy (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】物体の３次元情報のサンプル点から位相分布を
計算してホログラフィックな立体表示を行う立体表示方
法および装置に関し、画質を低下することなくサンプル
点の数を低減して計算量を減らす。 【構成】ホログラム位相分布を計算する位相計算過程
と、位相計算過程で計算された位相分布を表現する位相
分布表現過程と、位相分布表現過程により表現された位
相分布を光の波面に変換して立体像を表示する波面変換
過程とを備えた立体表示方法を前提とし、新たに３次元
情報で特定された表示対象における特徴部を検出する特
徴部検出過程と、特徴部検出過程で検出された特徴部に
高密度のサンプル点を設定すると共に、特徴部以外の部
分である非特徴部については低密度のサンプル点を設定
するサンプル点設定過程とを設け、位相計算過程にあっ
ては、サンプル点設定過程で設定されたサンプル点につ
いてホログラム位相分布を計算する。
計算してホログラフィックな立体表示を行う立体表示方
法および装置に関し、画質を低下することなくサンプル
点の数を低減して計算量を減らす。 【構成】ホログラム位相分布を計算する位相計算過程
と、位相計算過程で計算された位相分布を表現する位相
分布表現過程と、位相分布表現過程により表現された位
相分布を光の波面に変換して立体像を表示する波面変換
過程とを備えた立体表示方法を前提とし、新たに３次元
情報で特定された表示対象における特徴部を検出する特
徴部検出過程と、特徴部検出過程で検出された特徴部に
高密度のサンプル点を設定すると共に、特徴部以外の部
分である非特徴部については低密度のサンプル点を設定
するサンプル点設定過程とを設け、位相計算過程にあっ
ては、サンプル点設定過程で設定されたサンプル点につ
いてホログラム位相分布を計算する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、物体の３次元情報から
位相分布を計算してホログラフィックな立体表示を行う
立体表示方法および装置に関し、特に、表示対象とする
物体をサンプル点で表現して位相分布を計算するように
した立体表示方法および装置に関する。
位相分布を計算してホログラフィックな立体表示を行う
立体表示方法および装置に関し、特に、表示対象とする
物体をサンプル点で表現して位相分布を計算するように
した立体表示方法および装置に関する。
【０００２】物体の３次元情報からホログラムを表示す
るための位相情報を計算機で実行する場合、非常に大量
の情報を扱わなければならず、従来より計算量の低減が
望まれている。
るための位相情報を計算機で実行する場合、非常に大量
の情報を扱わなければならず、従来より計算量の低減が
望まれている。
【０００３】
【従来の技術】従来、物体の３次元情報からホログラム
を表示するための位相情報の計算機処理にあっては、図
２１に示すように、３次元情報で特定される表示しよう
とする物体または空間を、一定間隔で格子状に分割して
等間隔に黒丸で示すサンプル点を設定し、このサンプル
点の集合を表示対象として位相分布を表現するホログラ
ム面の微小領域毎に位相分布を計算している。
を表示するための位相情報の計算機処理にあっては、図
２１に示すように、３次元情報で特定される表示しよう
とする物体または空間を、一定間隔で格子状に分割して
等間隔に黒丸で示すサンプル点を設定し、このサンプル
点の集合を表示対象として位相分布を表現するホログラ
ム面の微小領域毎に位相分布を計算している。
【０００４】この場合、サンプル点の間隔を人間の眼の
解像限界に設定すれば、画質を低下させずに立体像を表
示することができる。
解像限界に設定すれば、画質を低下させずに立体像を表
示することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、位相計
算に用いる物体のサンプル点の間隔を一律に人間の眼の
解像限界に設定すると、サンプル点の数は膨大な量とな
り、サンプル点ごとに位相分布を計算して全サンプル点
につき加算する処理を、全てのホログラム面の微小領域
ごとに繰り返さなければらないために、位相情報を求め
る計算量が膨大となり、位相情報の計算に時間がかかる
という問題があった。
算に用いる物体のサンプル点の間隔を一律に人間の眼の
解像限界に設定すると、サンプル点の数は膨大な量とな
り、サンプル点ごとに位相分布を計算して全サンプル点
につき加算する処理を、全てのホログラム面の微小領域
ごとに繰り返さなければらないために、位相情報を求め
る計算量が膨大となり、位相情報の計算に時間がかかる
という問題があった。
【０００６】そこで位相情報の計算量を低減するため一
律にサンプル点の数を減らすことも考えられるが、画質
の低下につながるという問題がある。一方、人間の目の
分解能は、観察距離や像の性質などの条件により変化し
ており、一律に最高の分解能でサンプル点の間隔を設定
することは、必要以上に位相情報の計算量を増加させる
だけであり、必ずしも好ましいとはいえない。本発明の
目的は、ホログラフィックな立体表示において位相情報
を計算するサンプル点の数を低減するようにした立体表
示方法を提供する。
律にサンプル点の数を減らすことも考えられるが、画質
の低下につながるという問題がある。一方、人間の目の
分解能は、観察距離や像の性質などの条件により変化し
ており、一律に最高の分解能でサンプル点の間隔を設定
することは、必要以上に位相情報の計算量を増加させる
だけであり、必ずしも好ましいとはいえない。本発明の
目的は、ホログラフィックな立体表示において位相情報
を計算するサンプル点の数を低減するようにした立体表
示方法を提供する。
【０００７】本発明の他の目的は、画質低下が認識され
ないように高密度と低密度の領域に分けてサンプル点を
設定することで計算量を低減する立体表示方法を提供す
る。本発明の他の目的は、表示対象を特徴部と非特徴部
とに分けて異なる間隔でサンプル点を設定して計算量を
低減するようにした立体表示方法を提供する。本発明の
他の目的は、表示対象のエッジや輝度変化の大きい部分
を特徴部として細かい密度でサンプル点を設定して計算
量を低減するようにした立体表示方法を提供する。
ないように高密度と低密度の領域に分けてサンプル点を
設定することで計算量を低減する立体表示方法を提供す
る。本発明の他の目的は、表示対象を特徴部と非特徴部
とに分けて異なる間隔でサンプル点を設定して計算量を
低減するようにした立体表示方法を提供する。本発明の
他の目的は、表示対象のエッジや輝度変化の大きい部分
を特徴部として細かい密度でサンプル点を設定して計算
量を低減するようにした立体表示方法を提供する。
【０００８】本発明の他の目的は、平坦な面やエッジや
輝度変化の少ない部分は非特徴部として粗い密度でサン
プル点を設定して計算量を低減するようにした立体表示
方法を提供する。本発明の他の目的は、特徴部分を隣接
する画素の輝度データの差分から検出するようにした立
体表示方法を提供する。
輝度変化の少ない部分は非特徴部として粗い密度でサン
プル点を設定して計算量を低減するようにした立体表示
方法を提供する。本発明の他の目的は、特徴部分を隣接
する画素の輝度データの差分から検出するようにした立
体表示方法を提供する。
【０００９】本発明の他の目的は、隣接する画素の輝度
データの差分が所定の閾値を越える領域を特徴部として
検出するようにした立体表示方法を提供する。本発明の
他の目的は、輝度が閾値以下となる暗い領域については
サンプル点を設定しないようにして計算量を低減するよ
うにした立体表示方法を提供する。本発明の他の目的
は、表示対象空間を２分割し、ホログラム面を含む手前
の領域では一定のサンプル点間隔を設定し、奥行き領域
については、ホログラム面からの距離に比例して広がる
ようにサンプル点の間隔を設定するようにした立体表示
方法を提供する。
データの差分が所定の閾値を越える領域を特徴部として
検出するようにした立体表示方法を提供する。本発明の
他の目的は、輝度が閾値以下となる暗い領域については
サンプル点を設定しないようにして計算量を低減するよ
うにした立体表示方法を提供する。本発明の他の目的
は、表示対象空間を２分割し、ホログラム面を含む手前
の領域では一定のサンプル点間隔を設定し、奥行き領域
については、ホログラム面からの距離に比例して広がる
ようにサンプル点の間隔を設定するようにした立体表示
方法を提供する。
【００１０】本発明の他の目的は、２次元画像から位相
情報を計算するホログラフィック・ステレオグラムにつ
いても、２次元画像を特徴部と非特徴部に分けてサンプ
ル点を設定することで計算量を低減するようにした立体
表示方法を提供する。本発明の他の目的は、位相情報を
計算するサンプル点の数を低減して求めた位相分布によ
る波面変換で立体像表示する立体表示装置を提供する。
情報を計算するホログラフィック・ステレオグラムにつ
いても、２次元画像を特徴部と非特徴部に分けてサンプ
ル点を設定することで計算量を低減するようにした立体
表示方法を提供する。本発明の他の目的は、位相情報を
計算するサンプル点の数を低減して求めた位相分布によ
る波面変換で立体像表示する立体表示装置を提供する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理説明
図である。まず本発明は、ホログラム位相分布を計算す
る位相計算過程と、位相計算過程で計算された位相分布
を表現する位相分布表現過程と、位相分布表現過程によ
り表現された位相分布を光の波面に変換して立体像を表
示する波面変換過程とを備えた立体表示方法を前提と
し、新たに３次元情報で特定された表示対象における特
徴部を検出する特徴部検出過程と、特徴部検出過程で検
出された特徴部に高密度のサンプル点を設定すると共
に、特徴部以外の部分である非特徴部については低密度
のサンプル点を設定するサンプル点設定過程とを設け、
位相計算過程にあっては、サンプル点設定過程で設定さ
れたサンプル点についてホログラム位相分布を計算する
ようにしたことを特徴とする。
図である。まず本発明は、ホログラム位相分布を計算す
る位相計算過程と、位相計算過程で計算された位相分布
を表現する位相分布表現過程と、位相分布表現過程によ
り表現された位相分布を光の波面に変換して立体像を表
示する波面変換過程とを備えた立体表示方法を前提と
し、新たに３次元情報で特定された表示対象における特
徴部を検出する特徴部検出過程と、特徴部検出過程で検
出された特徴部に高密度のサンプル点を設定すると共
に、特徴部以外の部分である非特徴部については低密度
のサンプル点を設定するサンプル点設定過程とを設け、
位相計算過程にあっては、サンプル点設定過程で設定さ
れたサンプル点についてホログラム位相分布を計算する
ようにしたことを特徴とする。
【００１２】ここで特徴部とは、物体のエッジや面内の
画像の階調変化の大きい部分であり、この特徴部につい
ては、高密度でサンプル点を設定し、それ以外の非特徴
部には低密度でサンプル点を設定する。また位相計算過
程は、特徴部サンプル点の位相分布計算を行うホログラ
ム上の領域を設定する過程と、非特徴部サンプル点の位
相分布計算を行うホログラム上の領域を特徴部とは異な
るように設定する過程と、各領域毎に位相分布を計算す
る過程とを備える。
画像の階調変化の大きい部分であり、この特徴部につい
ては、高密度でサンプル点を設定し、それ以外の非特徴
部には低密度でサンプル点を設定する。また位相計算過
程は、特徴部サンプル点の位相分布計算を行うホログラ
ム上の領域を設定する過程と、非特徴部サンプル点の位
相分布計算を行うホログラム上の領域を特徴部とは異な
るように設定する過程と、各領域毎に位相分布を計算す
る過程とを備える。
【００１３】この場合、非特徴部サンプル点の位相分布
を計算するホログラム上の領域として、ホログラム上に
小領域を離散的に配置した領域に設定することで、ホロ
グラム表示の際に非特徴領域のサンプル点をボケさせる
ことで、サンプル点が粗くとも連続した面として立体表
示できる。
を計算するホログラム上の領域として、ホログラム上に
小領域を離散的に配置した領域に設定することで、ホロ
グラム表示の際に非特徴領域のサンプル点をボケさせる
ことで、サンプル点が粗くとも連続した面として立体表
示できる。
【００１４】
【作用】このような構成を備えた本発明の立体表示方法
および装置によれば、人間の眼の実効的な分解能に合わ
せるように、特徴部はサンプル点の密度を高く設定し、
非特徴部はサンプル点の密度を低く設定し、全体として
のサンプル点の数を低減することで、位相分布の計算量
を減らすことができる。
および装置によれば、人間の眼の実効的な分解能に合わ
せるように、特徴部はサンプル点の密度を高く設定し、
非特徴部はサンプル点の密度を低く設定し、全体として
のサンプル点の数を低減することで、位相分布の計算量
を減らすことができる。
【００１５】またサンプル点の密度を粗くした非特徴部
については、再生像に回折効果によるボケを生じせしめ
るように離散的にホログラム面の位相分布を計算し、粗
いサンプル点であっても連続的な面を表示できるように
する。具体的には、物体のエッジ部やコントラストの高
い部分といった特徴を持つ部分は高解像度でサンプリン
グし、滑らかでコントラスト差の少ない部分は粗い解像
度でサンプリングする。
については、再生像に回折効果によるボケを生じせしめ
るように離散的にホログラム面の位相分布を計算し、粗
いサンプル点であっても連続的な面を表示できるように
する。具体的には、物体のエッジ部やコントラストの高
い部分といった特徴を持つ部分は高解像度でサンプリン
グし、滑らかでコントラスト差の少ない部分は粗い解像
度でサンプリングする。
【００１６】またサンプリングの方法としては観察者の
視点を中心に表示空間を一定角度で分割し、観察者より
遠い物体ほど粗い解像度となるようにサンプリングす
る。更に人の眼に暗く見える部分は、サンプリングを行
わない。これらのサンプル点の設定により画質を実質的
に低下することなく、位相情報の計算量を低減できる。
視点を中心に表示空間を一定角度で分割し、観察者より
遠い物体ほど粗い解像度となるようにサンプリングす
る。更に人の眼に暗く見える部分は、サンプリングを行
わない。これらのサンプル点の設定により画質を実質的
に低下することなく、位相情報の計算量を低減できる。
【００１７】
【実施例】図２は本発明の立体表示装置の一実施例を示
した実施例構成図である。図２において、本発明の立体
表示装置ＣＡＤシステム等を用いた３次元情報生成部１
０を有し、３次元情報生成部１０より立体表示しようと
する物体情報を入力する。３次元情報生成部１０からの
表示対象の情報は特徴抽出部１２に与えられ、比較的、
高解像度でのサンプリングを必要とする点を特徴部とし
て抽出し、それ以外の点を非特徴部として抽出する。
した実施例構成図である。図２において、本発明の立体
表示装置ＣＡＤシステム等を用いた３次元情報生成部１
０を有し、３次元情報生成部１０より立体表示しようと
する物体情報を入力する。３次元情報生成部１０からの
表示対象の情報は特徴抽出部１２に与えられ、比較的、
高解像度でのサンプリングを必要とする点を特徴部とし
て抽出し、それ以外の点を非特徴部として抽出する。
【００１８】特徴抽出部１２で抽出された表示対象の特
徴部は特徴サンプリング点設定部１４に与えられ、高い
分解能のサンプリング点の設定が行われる。特徴部に対
するサンプリング点の設定が済むと、位相計算領域設定
部１８においてホログラム面における位相計算領域の設
定が行われる。一方、特徴抽出部１２で抽出された非特
徴部は、非特徴サンプリング点設定部２０に与えられ、
低い分解能のサンプリング点の設定が行われる。更に、
低輝度領域除去部２２において、目で見て暗い部分につ
いてはサンプル点を設定する領域から除去する。非特徴
部に設定したサンプリング点は最終的に位相計算領域設
定部２４に与えられ、非特徴部に設定したサンプリング
点によるホログラム面での位相計算領域を設定する。
徴部は特徴サンプリング点設定部１４に与えられ、高い
分解能のサンプリング点の設定が行われる。特徴部に対
するサンプリング点の設定が済むと、位相計算領域設定
部１８においてホログラム面における位相計算領域の設
定が行われる。一方、特徴抽出部１２で抽出された非特
徴部は、非特徴サンプリング点設定部２０に与えられ、
低い分解能のサンプリング点の設定が行われる。更に、
低輝度領域除去部２２において、目で見て暗い部分につ
いてはサンプル点を設定する領域から除去する。非特徴
部に設定したサンプリング点は最終的に位相計算領域設
定部２４に与えられ、非特徴部に設定したサンプリング
点によるホログラム面での位相計算領域を設定する。
【００１９】位相計算領域設定部１８，２４による特徴
部及び非特徴部のそれぞれにおける位相計算領域の設定
が済むと、位相分布計算部２６においてホログラム面の
所定の微小領域毎の位相分布の計算が対象とする全サン
プリング点について行われて、加算した位相分布を求
め、これをホログラム面の全微小領域について行う。位
相分布計算部２６でホログラム面における位相分布の計
算が済むと、位相分布表示部２８において、計算された
位相分布をホログラム面の位置に設けた液晶ディスプレ
イ等の表示デバイスにより位相分布を表現し、再生光を
照射して、表現した位相分布により波面変換することで
立体像を表示する。
部及び非特徴部のそれぞれにおける位相計算領域の設定
が済むと、位相分布計算部２６においてホログラム面の
所定の微小領域毎の位相分布の計算が対象とする全サン
プリング点について行われて、加算した位相分布を求
め、これをホログラム面の全微小領域について行う。位
相分布計算部２６でホログラム面における位相分布の計
算が済むと、位相分布表示部２８において、計算された
位相分布をホログラム面の位置に設けた液晶ディスプレ
イ等の表示デバイスにより位相分布を表現し、再生光を
照射して、表現した位相分布により波面変換することで
立体像を表示する。
【００２０】図３は本発明の立体表示方法としての処理
過程を示したフローチャートであり、図２に示した装置
構成の処理手順に対応する。図３において、まずステッ
プＳ１で表示対象とする３次元情報を入力し、ステップ
Ｓ２で特徴部の抽出を行う。続いてステップＳ３で抽出
した特徴部についてサンプリング点の設定を行う。この
特徴部におけるサンプリング点の設定の詳細は後の説明
で明らかにされる。次にステップＳ４で特徴部に設定し
たサンプリング点に基づくホログラム面における位相計
算領域の設定を行う。
過程を示したフローチャートであり、図２に示した装置
構成の処理手順に対応する。図３において、まずステッ
プＳ１で表示対象とする３次元情報を入力し、ステップ
Ｓ２で特徴部の抽出を行う。続いてステップＳ３で抽出
した特徴部についてサンプリング点の設定を行う。この
特徴部におけるサンプリング点の設定の詳細は後の説明
で明らかにされる。次にステップＳ４で特徴部に設定し
たサンプリング点に基づくホログラム面における位相計
算領域の設定を行う。
【００２１】続いてステップＳ５で非特徴部についてサ
ンプリング点の設定を行う。この非特徴部のサンプリン
グ点の設定についても後の説明で明らかにされる。非特
徴部のサンプリング点の設定が済むと、ステップＳ６で
低輝度部のサンプリング点を除去し、ステップＳ７で非
特徴部に設定したサンプリング点に基づくホログラム面
における位相計算領域を設定する。
ンプリング点の設定を行う。この非特徴部のサンプリン
グ点の設定についても後の説明で明らかにされる。非特
徴部のサンプリング点の設定が済むと、ステップＳ６で
低輝度部のサンプリング点を除去し、ステップＳ７で非
特徴部に設定したサンプリング点に基づくホログラム面
における位相計算領域を設定する。
【００２２】非特徴部のサンプリング点に対応した位相
計算領域の設定は、例えばホログラム面に市松模様に離
散的に設定され、この離散的な位相計算領域の設定によ
り位相分布を表現して波面変換した際の非特徴部のサン
プリング点をぼかし、サンプリング点の間隔を広げても
面の連続性が表示できるようにしている。続いてステッ
プＳ８で、ステップＳ４の特徴部の位相計算領域の設定
及びステップＳ７の非特徴部の位相計算領域の設定に基
づき、各サンプリング点に基づくホログラム面の微小領
域を１単位とした位相計算を全微小領域について行う。
計算領域の設定は、例えばホログラム面に市松模様に離
散的に設定され、この離散的な位相計算領域の設定によ
り位相分布を表現して波面変換した際の非特徴部のサン
プリング点をぼかし、サンプリング点の間隔を広げても
面の連続性が表示できるようにしている。続いてステッ
プＳ８で、ステップＳ４の特徴部の位相計算領域の設定
及びステップＳ７の非特徴部の位相計算領域の設定に基
づき、各サンプリング点に基づくホログラム面の微小領
域を１単位とした位相計算を全微小領域について行う。
【００２３】ステップＳ９にあっては、ステップＳ８で
計算された位相分布の計算結果を例えばメモリ等から読
み出し、液晶デバイス等のディスプレイ装置に表示し、
参照光を表現された位相分布に照射することで立体像を
表示するようになる。図４は本発明における３次元の表
示対象を特徴部と非特徴部に分けて異なった間隔のサン
プリング点を設定するための原理を示した説明図であ
る。
計算された位相分布の計算結果を例えばメモリ等から読
み出し、液晶デバイス等のディスプレイ装置に表示し、
参照光を表現された位相分布に照射することで立体像を
表示するようになる。図４は本発明における３次元の表
示対象を特徴部と非特徴部に分けて異なった間隔のサン
プリング点を設定するための原理を示した説明図であ
る。
【００２４】図４にて、今、表示対象物３０として立方
体を例にとっており、この表示対象物３０を特徴部と非
特徴部に分ける。ここで、対象物体３０の特徴部として
はエッジ部分やコントラストの強い部分であり、また非
特徴部とはコントラストの少ない部分である。即ち、人
間の目の角度分解能に注目すると、例えば視力１．０で
は凡よそ１分程度の角度分解能があり、通常の生活にお
いては２分程度で充分であると言われている。また、人
間が動いている物体を見るときには物体の輪郭や濃度が
急俊に変化するパターン等に対し視線が追従していくと
言われている。つまり、動画を再生するときには人間の
視線が追従する再生像の部分については高い解像度で再
生する必要があるが、その他の部分についてはそれほど
解像度を必要としないことを意味する。
体を例にとっており、この表示対象物３０を特徴部と非
特徴部に分ける。ここで、対象物体３０の特徴部として
はエッジ部分やコントラストの強い部分であり、また非
特徴部とはコントラストの少ない部分である。即ち、人
間の目の角度分解能に注目すると、例えば視力１．０で
は凡よそ１分程度の角度分解能があり、通常の生活にお
いては２分程度で充分であると言われている。また、人
間が動いている物体を見るときには物体の輪郭や濃度が
急俊に変化するパターン等に対し視線が追従していくと
言われている。つまり、動画を再生するときには人間の
視線が追従する再生像の部分については高い解像度で再
生する必要があるが、その他の部分についてはそれほど
解像度を必要としないことを意味する。
【００２５】このように３次元像を再生するにあたって
は、人間の目の角度分解能の観点から高解像度を必要と
する部分を特徴部と定義し、その他の部分を非特徴部と
定義する。この特徴部には図４に示した表示対象物３０
のエッジ部分やコントラストの強い部分が含まれる。ま
た、非特徴部にはコントラストの少ない部分が含まれ
る。
は、人間の目の角度分解能の観点から高解像度を必要と
する部分を特徴部と定義し、その他の部分を非特徴部と
定義する。この特徴部には図４に示した表示対象物３０
のエッジ部分やコントラストの強い部分が含まれる。ま
た、非特徴部にはコントラストの少ない部分が含まれ
る。
【００２６】従って、表示対象物３０の特徴部であるエ
ッジについては細かい間隔でサンプリング点を設定し、
それ以外の非特徴部については粗い間隔でサンプリング
点を設定している。また本発明におけるサンプリング点
設定の原則として、図５に示す角度分割法を採用する。
この角度分割法にあっては、観察者の視点３２を中心に
一定角度で分割した線上にサンプリング点を設定する。
このため、観察者の眼３２に近い平面３４では細かい間
隔でサンプリング点が並び、観察者より遠い平面３６ほ
どサンプリング点の間隔が大きくなる。即ち、近い平面
３４は高い解像度でサンプリングし、遠い平面３６は粗
い解像度でサンプリングする。
ッジについては細かい間隔でサンプリング点を設定し、
それ以外の非特徴部については粗い間隔でサンプリング
点を設定している。また本発明におけるサンプリング点
設定の原則として、図５に示す角度分割法を採用する。
この角度分割法にあっては、観察者の視点３２を中心に
一定角度で分割した線上にサンプリング点を設定する。
このため、観察者の眼３２に近い平面３４では細かい間
隔でサンプリング点が並び、観察者より遠い平面３６ほ
どサンプリング点の間隔が大きくなる。即ち、近い平面
３４は高い解像度でサンプリングし、遠い平面３６は粗
い解像度でサンプリングする。
【００２７】今、図４に示すように観察者の視点３２か
ら表示対象物３０の表面３８までの距離がＲであったと
すると、例えば特徴部となるエッジ４０の中のサンプル
点Ｐ 11，Ｐ12のサンプル点間隔Ｌ1 は Ｌ1 ＝１／２×Ｒｔａｎθ1 ＝１／２×Ｒｔａｎ｛（１／６０）°｝ （１） と定められる。また、エッジ４０のサンプル点Ｐ11，Ｐ
12に隣接した非特徴部となる平面３８の中のサンプル点
Ｐ21，Ｐ22のサンプル点間隔Ｌ2 は Ｌ2 ＝１／２×Ｒｔａｎθ2 ＝１／２×Ｒｔａｎ｛（１／３０）°｝ （２） と定められる。
ら表示対象物３０の表面３８までの距離がＲであったと
すると、例えば特徴部となるエッジ４０の中のサンプル
点Ｐ 11，Ｐ12のサンプル点間隔Ｌ1 は Ｌ1 ＝１／２×Ｒｔａｎθ1 ＝１／２×Ｒｔａｎ｛（１／６０）°｝ （１） と定められる。また、エッジ４０のサンプル点Ｐ11，Ｐ
12に隣接した非特徴部となる平面３８の中のサンプル点
Ｐ21，Ｐ22のサンプル点間隔Ｌ2 は Ｌ2 ＝１／２×Ｒｔａｎθ2 ＝１／２×Ｒｔａｎ｛（１／３０）°｝ （２） と定められる。
【００２８】この（１）（２）式から明らかなように、
本発明にあっては特徴部については（１）式で決まる間
隔でサンプル点を設定し、非特徴部については（２）式
のように半分の間隔でサンプル点を設定している。この
ような特徴部を高分解能、非特徴部を低分解能とするサ
ンプル点の設定で全体としてのサンプル点の数が低減
し、サンプル点に基づいてホログラム面で行う位相分布
の計算量を低減できる。
本発明にあっては特徴部については（１）式で決まる間
隔でサンプル点を設定し、非特徴部については（２）式
のように半分の間隔でサンプル点を設定している。この
ような特徴部を高分解能、非特徴部を低分解能とするサ
ンプル点の設定で全体としてのサンプル点の数が低減
し、サンプル点に基づいてホログラム面で行う位相分布
の計算量を低減できる。
【００２９】図６は本発明による、より具体的な表示対
象物に対するサンプル点の設定方法を示した説明図であ
る。図６において、ホログラム表示面４２は適宜の表示
空間に設定されており、ホログラム表示面４２として
は、例えば液晶デバイス等を用いて計算された位相分布
を表現することで実現できる。ホログラム表示面４２の
右側には観察者の視点３２があるが、ホログラム表示面
４２からの距離は観察者により様々であり、一義的に決
まらないが、あまりホログラム表示面４２に近づくと立
体像が見えづらいことから、通常、３０ｍｍ程度離れて
見るようになる。
象物に対するサンプル点の設定方法を示した説明図であ
る。図６において、ホログラム表示面４２は適宜の表示
空間に設定されており、ホログラム表示面４２として
は、例えば液晶デバイス等を用いて計算された位相分布
を表現することで実現できる。ホログラム表示面４２の
右側には観察者の視点３２があるが、ホログラム表示面
４２からの距離は観察者により様々であり、一義的に決
まらないが、あまりホログラム表示面４２に近づくと立
体像が見えづらいことから、通常、３０ｍｍ程度離れて
見るようになる。
【００３０】このような表示空間について本発明にあっ
ては、観察者の視点３２から表示空間に表示される像の
中のある一点までの距離Ｒは表示空間を２つの領域に分
けて設定する。まず、ホログラム表示面４２の右側に観
察者の視点３２があったとすると、視点３２の反対側で
ホログラム表示面４２からＲ＝３００ｍｍ離れ、且つホ
ログラム表示面４２に平行な平面を境界面４４として設
定する。尚、境界面４４はホログラム表示面４２の上下
左右においては、Ｒ＝３００ｍｍを維持することから円
弧状になる。
ては、観察者の視点３２から表示空間に表示される像の
中のある一点までの距離Ｒは表示空間を２つの領域に分
けて設定する。まず、ホログラム表示面４２の右側に観
察者の視点３２があったとすると、視点３２の反対側で
ホログラム表示面４２からＲ＝３００ｍｍ離れ、且つホ
ログラム表示面４２に平行な平面を境界面４４として設
定する。尚、境界面４４はホログラム表示面４２の上下
左右においては、Ｒ＝３００ｍｍを維持することから円
弧状になる。
【００３１】このように設定した境界面４４に対し、観
察者の視点３２が存在する側を手前領域４６に設定し、
境界面４４の観察者の視点３２が存在しない左側の領域
を奥行き領域４８に設定する。まず観察者の視点３２が
存在する境界面４４の右側の斜線で示す手前領域４６に
ついては、観察者の視点３２がホログラム表示面４２に
対しどのような位置にくるか判らないことから、距離Ｒ
は例えばＲ＝３００ｍｍに固定し、特徴部及び非特徴部
について、次式に従ってサンプル点間隔Ｌ1 ，Ｌ2 を設
定する。 Ｌ1 ＝１／２×３００×ｔａｎ｛（１／６０）°｝＝０．０４４［ｍｍ］ Ｌ2 ＝１／２×３００×ｔａｎ｛（１／３０）°｝＝０．０８７［ｍｍ］ 但し、Ｒ＝３００［ｍｍ］と一定 一方、観察者の視点３２が存在しない砂地で示す奥行き
領域４８については、ホログラム表示面からの距離をＲ
´とすると次式に従ってサンプル点間隔Ｌ1 ，Ｌ2 を設
定する。 Ｌ1 ＝１／２×Ｒ´×ｔａｎ｛（１／６０）°｝＝１．５×１０-4Ｒ´［ｍｍ］ Ｌ2 ＝１／２×Ｒ´×ｔａｎ｛（１／３０）°｝＝２．９×１０-4Ｒ´［ｍｍ］ 但し、Ｒ´＞３００［ｍｍ］ 即ち、奥行き領域４８については、ホログラム表示面４
２からの距離Ｒ´に反比例した解像度でサンプル点の間
隔をセットする。
察者の視点３２が存在する側を手前領域４６に設定し、
境界面４４の観察者の視点３２が存在しない左側の領域
を奥行き領域４８に設定する。まず観察者の視点３２が
存在する境界面４４の右側の斜線で示す手前領域４６に
ついては、観察者の視点３２がホログラム表示面４２に
対しどのような位置にくるか判らないことから、距離Ｒ
は例えばＲ＝３００ｍｍに固定し、特徴部及び非特徴部
について、次式に従ってサンプル点間隔Ｌ1 ，Ｌ2 を設
定する。 Ｌ1 ＝１／２×３００×ｔａｎ｛（１／６０）°｝＝０．０４４［ｍｍ］ Ｌ2 ＝１／２×３００×ｔａｎ｛（１／３０）°｝＝０．０８７［ｍｍ］ 但し、Ｒ＝３００［ｍｍ］と一定 一方、観察者の視点３２が存在しない砂地で示す奥行き
領域４８については、ホログラム表示面からの距離をＲ
´とすると次式に従ってサンプル点間隔Ｌ1 ，Ｌ2 を設
定する。 Ｌ1 ＝１／２×Ｒ´×ｔａｎ｛（１／６０）°｝＝１．５×１０-4Ｒ´［ｍｍ］ Ｌ2 ＝１／２×Ｒ´×ｔａｎ｛（１／３０）°｝＝２．９×１０-4Ｒ´［ｍｍ］ 但し、Ｒ´＞３００［ｍｍ］ 即ち、奥行き領域４８については、ホログラム表示面４
２からの距離Ｒ´に反比例した解像度でサンプル点の間
隔をセットする。
【００３２】次に異なった分解能でサンプル点を設定す
る表示対象物における本発明による特徴部の抽出処理の
詳細を説明する。図７は図３のステップＳ２に示した特
徴部抽出処理の詳細を示したフローチャートである。図
７において、表示対象物として入力された３次元データ
を対象に、まずステップＳ２０１で画素毎の輝度データ
を生成する。この輝度データは輝度情報及び３次元座標
情報で構成される。次にステップＳ２０２で差分検出用
の参照マスクとして知られた差分オペレータを設定し、
ステップＳ２０３で３次元画素データのそれぞれを注目
画素として差分オペレータを制定した状態でオペレータ
と輝度データとの重ね合せ計算、即ち積和計算を実行す
る。
る表示対象物における本発明による特徴部の抽出処理の
詳細を説明する。図７は図３のステップＳ２に示した特
徴部抽出処理の詳細を示したフローチャートである。図
７において、表示対象物として入力された３次元データ
を対象に、まずステップＳ２０１で画素毎の輝度データ
を生成する。この輝度データは輝度情報及び３次元座標
情報で構成される。次にステップＳ２０２で差分検出用
の参照マスクとして知られた差分オペレータを設定し、
ステップＳ２０３で３次元画素データのそれぞれを注目
画素として差分オペレータを制定した状態でオペレータ
と輝度データとの重ね合せ計算、即ち積和計算を実行す
る。
【００３３】続いてステップＳ２０４で重ね合せ計算で
得られた値が所定の閾値以上か否か比較処理を行い、ス
テップＳ２０５で閾値を越える重ね合せ位置をもつ部分
を特徴部データとして生成する。図８は２次元画像のエ
ッジ抽出処理の一例として２次微分操作（ラプラシアン
操作）に用いる参照マスクとしてのオペレータを示して
いる。
得られた値が所定の閾値以上か否か比較処理を行い、ス
テップＳ２０５で閾値を越える重ね合せ位置をもつ部分
を特徴部データとして生成する。図８は２次元画像のエ
ッジ抽出処理の一例として２次微分操作（ラプラシアン
操作）に用いる参照マスクとしてのオペレータを示して
いる。
【００３４】図８（ａ）のラプラシアン・オペレータは
３×３のマスクパターンで構成され、Ｘ，Ｙ軸の２方向
の２次微分操作を行うもので、中央の参照画像セッティ
ング位置には１方向につき−２であることから、２方向
で−４が設定されている。また図８（ｂ）は更に４５度
方向を加えた８方向の２次微分操作に用いるラプラシア
ン・オペレータを示したもので、１方向につき−２であ
ることから、中央の注目画素のセッティング部分には−
８がセッティングされている。
３×３のマスクパターンで構成され、Ｘ，Ｙ軸の２方向
の２次微分操作を行うもので、中央の参照画像セッティ
ング位置には１方向につき−２であることから、２方向
で−４が設定されている。また図８（ｂ）は更に４５度
方向を加えた８方向の２次微分操作に用いるラプラシア
ン・オペレータを示したもので、１方向につき−２であ
ることから、中央の注目画素のセッティング部分には−
８がセッティングされている。
【００３５】本発明は３次元輝度データを対象に特徴抽
出を行うことから、図８に示すような２次元画像におけ
るラプラシアン・オペレータに基づき、例えば図９に示
すような３次元ラプラシアン・オペレータ５０を準備す
る。即ち、立体像の場合には輝度データがボクセルの形
で通常表現されることから、図１０（ａ）に示すような
３×３×３の２７個のボクセルで構成された対象３次元
データの注目ボクセルにセッティングする中央のボクセ
ルに−２６をセットし、それ以外のボクセルは１をセッ
トしている。中央のボクセルの値−２６は３次元座標の
方向及び４５度方向を合わせた１３方向について２次微
分操作を行う値となる。
出を行うことから、図８に示すような２次元画像におけ
るラプラシアン・オペレータに基づき、例えば図９に示
すような３次元ラプラシアン・オペレータ５０を準備す
る。即ち、立体像の場合には輝度データがボクセルの形
で通常表現されることから、図１０（ａ）に示すような
３×３×３の２７個のボクセルで構成された対象３次元
データの注目ボクセルにセッティングする中央のボクセ
ルに−２６をセットし、それ以外のボクセルは１をセッ
トしている。中央のボクセルの値−２６は３次元座標の
方向及び４５度方向を合わせた１３方向について２次微
分操作を行う値となる。
【００３６】図１１は特徴抽出を行おうとする表示対象
物３０を示したもので、表示対象物３０の１つの面に
は、例えば周囲に対し輝度変化の大きい濃淡パターン５
２が表示されている。この図１１に示す表示対象物の３
次元輝度データについて、３次元ラプラシアン・オペレ
ータ５０を用いた特徴抽出を実行すると、図１２に取り
出して示すように表示対象物３０のエッジ及び濃淡パタ
ーン５２の領域が特徴部として抽出することができる。
物３０を示したもので、表示対象物３０の１つの面に
は、例えば周囲に対し輝度変化の大きい濃淡パターン５
２が表示されている。この図１１に示す表示対象物の３
次元輝度データについて、３次元ラプラシアン・オペレ
ータ５０を用いた特徴抽出を実行すると、図１２に取り
出して示すように表示対象物３０のエッジ及び濃淡パタ
ーン５２の領域が特徴部として抽出することができる。
【００３７】図１３は３次元ラプラシアン・オペレータ
を用いた特徴抽出処理により検出された特徴部と非特徴
部におけるサンプル点の設定例を示す。図１３におい
て、表示対象物３０の黒丸がサンプル点を示しており、
左上隅の５４を左側に取り出して示すように、特徴部と
して検出されたエッジ部は細かい間隔Ｌ1 でサンプル点
を設定しており、エッジ部を除く平面部分は２倍の間隔
Ｌ 2 で粗くサンプル点を設定している。
を用いた特徴抽出処理により検出された特徴部と非特徴
部におけるサンプル点の設定例を示す。図１３におい
て、表示対象物３０の黒丸がサンプル点を示しており、
左上隅の５４を左側に取り出して示すように、特徴部と
して検出されたエッジ部は細かい間隔Ｌ1 でサンプル点
を設定しており、エッジ部を除く平面部分は２倍の間隔
Ｌ 2 で粗くサンプル点を設定している。
【００３８】ここで、ラプラシアン・オペレータによる
エッジ検出では、エッジ部に多少の幅が生じるため、細
かくサンプル点を設定するのはエッジ部及び近傍の部分
となる。図１３の場合にはエッジとエッジに隣接する１
ラインについて細かい間隔Ｌ 1 でサンプル点を設定して
いる。このように、表示対象物の特徴部に関しては再生
時に人間の眼の解像度限界で点が並ぶこととなり、エッ
ジの場合は稜線、濃淡の場合は境界線が連続した点とし
て見える。しかしながら、非特徴部として表示する点に
関しては、人間の眼の解像限界以下であることから、像
再生時に離散した点に見える可能性がある。そこで本発
明にあっては、非特徴部の再生点についてはホログラム
像のボケを利用して連続した面に見えるようにしてい
る。
エッジ検出では、エッジ部に多少の幅が生じるため、細
かくサンプル点を設定するのはエッジ部及び近傍の部分
となる。図１３の場合にはエッジとエッジに隣接する１
ラインについて細かい間隔Ｌ 1 でサンプル点を設定して
いる。このように、表示対象物の特徴部に関しては再生
時に人間の眼の解像度限界で点が並ぶこととなり、エッ
ジの場合は稜線、濃淡の場合は境界線が連続した点とし
て見える。しかしながら、非特徴部として表示する点に
関しては、人間の眼の解像限界以下であることから、像
再生時に離散した点に見える可能性がある。そこで本発
明にあっては、非特徴部の再生点についてはホログラム
像のボケを利用して連続した面に見えるようにしてい
る。
【００３９】今、図１４に示すように、開口幅Ｄをもつ
ホログラム５６によって点を再生しようとする場合、回
折限界による像のボケが現われる。このボケの広がりｘ
は ｘ＝２λＲ／Ｄ （３） で表わされる。即ち、ホログラム５６の開口Ｄ，再生像
までの距離Ｒ及び再生光の波長λによって決まる。
ホログラム５６によって点を再生しようとする場合、回
折限界による像のボケが現われる。このボケの広がりｘ
は ｘ＝２λＲ／Ｄ （３） で表わされる。即ち、ホログラム５６の開口Ｄ，再生像
までの距離Ｒ及び再生光の波長λによって決まる。
【００４０】今、図１５に示すように、視点３２から距
離Ｒの距離にある平面５８とピッチ間隔ｄの点Ｐ1 ，Ｐ
2 によって像を再生したいとする。点Ｐ1 ，Ｐ2 の間隔
ｄは視点３２からの角度θを用いて表わすと、
離Ｒの距離にある平面５８とピッチ間隔ｄの点Ｐ1 ，Ｐ
2 によって像を再生したいとする。点Ｐ1 ，Ｐ2 の間隔
ｄは視点３２からの角度θを用いて表わすと、
【００４１】
【数１】
【００４２】となる。一方、回折による強度分布関数Ｆ
は図１６（ａ）に示すように Ｆ＝（Ｓｉｎ2 ｔ／ｔ2 ） （５） という形をとっている。このため、図１６（ｂ）に示す
ように点Ｐ0 ，Ｐ1 ，Ｐ 2 ，・・・Ｐｎについて、回折
による強度分布関数Ｆ0 ，Ｆ1 ，Ｆ2 ，・・・Ｆｎを適
当な間隔で重ね合わせると、ほぼ一定の回折強度を得る
ことができる。即ち、ボケた点像を適当な間隔で再生す
ることによって面を再生できることを意味する。
は図１６（ａ）に示すように Ｆ＝（Ｓｉｎ2 ｔ／ｔ2 ） （５） という形をとっている。このため、図１６（ｂ）に示す
ように点Ｐ0 ，Ｐ1 ，Ｐ 2 ，・・・Ｐｎについて、回折
による強度分布関数Ｆ0 ，Ｆ1 ，Ｆ2 ，・・・Ｆｎを適
当な間隔で重ね合わせると、ほぼ一定の回折強度を得る
ことができる。即ち、ボケた点像を適当な間隔で再生す
ることによって面を再生できることを意味する。
【００４３】実際には図１６（ｃ）に示すように、隣接
する２つの点像Ｐ1 ，Ｐ2 をπの間隔で重ね合わせるこ
とによってほぼ一定の強度分布を得ることができる。こ
の間隔πは図１４におけるボケの広がりｘの半分のｘ／
２に当たり、このボケ量で点を配置すれば、再生時に人
間の眼に対し２つの点ではなく広がりをもった面である
かのように見ることができる。
する２つの点像Ｐ1 ，Ｐ2 をπの間隔で重ね合わせるこ
とによってほぼ一定の強度分布を得ることができる。こ
の間隔πは図１４におけるボケの広がりｘの半分のｘ／
２に当たり、このボケ量で点を配置すれば、再生時に人
間の眼に対し２つの点ではなく広がりをもった面である
かのように見ることができる。
【００４４】従って、図１４に示すボケの広がりｘの半
分の値ｘ／２が図１５における点Ｐ 1 ，Ｐ2 の間隔ｄの
半分であればよいので、 （１／２）ｘ＝（１／２）Ｄ （６） λＲ／Ｄ＝（１／２）Ｒθ （７） の関係が得られる。よって、図１４のホログラム５６の
開口幅Ｄは Ｄ＝２λ／θ （８） となる。具体的には、再生光の波長λ＝６３３ｎｍ、θ
＝１／３０度で再生すると、ホログラム５６の開口幅Ｄ
はＤ＝２．１８ｍｍとなる。この結果、非特徴部につい
ては、Ｄ＝２．１８ｍｍの開口をもつホログラムによっ
て位相分布を表示すればよい。
分の値ｘ／２が図１５における点Ｐ 1 ，Ｐ2 の間隔ｄの
半分であればよいので、 （１／２）ｘ＝（１／２）Ｄ （６） λＲ／Ｄ＝（１／２）Ｒθ （７） の関係が得られる。よって、図１４のホログラム５６の
開口幅Ｄは Ｄ＝２λ／θ （８） となる。具体的には、再生光の波長λ＝６３３ｎｍ、θ
＝１／３０度で再生すると、ホログラム５６の開口幅Ｄ
はＤ＝２．１８ｍｍとなる。この結果、非特徴部につい
ては、Ｄ＝２．１８ｍｍの開口をもつホログラムによっ
て位相分布を表示すればよい。
【００４５】即ち、図１７に示すように、非特徴部に設
定したサンプル点については、ホログラム表示面４２の
全面に亘って位相計算を行う必要がなくなり、開口幅Ｄ
＝２．１８ｍｍで分けた場合の斜線で示す市松模様状の
領域６０について位相計算を行えばよい。このような非
特徴部のサンプル点に基づくホログラム表示面４２にお
ける離散的な位相計算に対し、特徴部については、ホロ
グラム表示面４２の全面について位相計算を行う必要が
ある。
定したサンプル点については、ホログラム表示面４２の
全面に亘って位相計算を行う必要がなくなり、開口幅Ｄ
＝２．１８ｍｍで分けた場合の斜線で示す市松模様状の
領域６０について位相計算を行えばよい。このような非
特徴部のサンプル点に基づくホログラム表示面４２にお
ける離散的な位相計算に対し、特徴部については、ホロ
グラム表示面４２の全面について位相計算を行う必要が
ある。
【００４６】即ち、特徴部に関して計算した位相分布を
φ１、非特徴部に関して計算した位相分布をφ２とする
と、図１７の白地の領域６２については特徴部に関する
位相分布であることから、位相分布φ１のみを表示する
ように計算する。斜線部については、特徴部と非特徴部
の位相分布の加算結果（φ１＋φ２）を表示するように
計算する。
φ１、非特徴部に関して計算した位相分布をφ２とする
と、図１７の白地の領域６２については特徴部に関する
位相分布であることから、位相分布φ１のみを表示する
ように計算する。斜線部については、特徴部と非特徴部
の位相分布の加算結果（φ１＋φ２）を表示するように
計算する。
【００４７】尚、図１７の領域６０，６２のそれぞれ
は、その１つを拡大して示すように、更に微小な領域６
４に分けられており、実際の位相分布計算では最小単位
となる微小領域６４毎に位相分布を計算するようにな
る。この最小単位となる微小領域６４は、計算された位
相分布を表示する表示デバイスの画素密度により決ま
る。更に本発明における非特徴部のサンプル点の設定に
ついては、暗い部分についてはサンプル点を計算対象か
ら除去する処理を行う。
は、その１つを拡大して示すように、更に微小な領域６
４に分けられており、実際の位相分布計算では最小単位
となる微小領域６４毎に位相分布を計算するようにな
る。この最小単位となる微小領域６４は、計算された位
相分布を表示する表示デバイスの画素密度により決ま
る。更に本発明における非特徴部のサンプル点の設定に
ついては、暗い部分についてはサンプル点を計算対象か
ら除去する処理を行う。
【００４８】例えば図１８（ａ）に示す表示対象物３０
の一部６０が他の部分に対し暗かったとする。この場合
の輝度分布は図１８（ｂ）に示すように左側の輝度の高
い部分に対し右側の輝度の低い部分の輝度比の変化が大
きく、且つ低い部分が閾値ＴＨ以下にある。このような
暗い部分６０については、サンプル点の設定を行わな
い。従って、暗い部分が存在するときのサンプル点が少
なくなり、位相分布の計算量を低減することができる。
の一部６０が他の部分に対し暗かったとする。この場合
の輝度分布は図１８（ｂ）に示すように左側の輝度の高
い部分に対し右側の輝度の低い部分の輝度比の変化が大
きく、且つ低い部分が閾値ＴＨ以下にある。このような
暗い部分６０については、サンプル点の設定を行わな
い。従って、暗い部分が存在するときのサンプル点が少
なくなり、位相分布の計算量を低減することができる。
【００４９】次に特徴部および非特徴部のサンプル点で
示す３次元輝度データに基づいた位相分布の計算を説明
する。まずホログラムの原理を説明すると、ホログラム
は１つのレーザ光を２つに分割し、一方のレーザ光を物
体に照射して物体より散乱されるレーザ光（物体光）と
もう一方のレーザ光（参照光）の２光束干渉により得ら
れる。ここで、参照光の波面をＲ・ｅｘｐ（ｊφr ）と
し、物体光の波面をＯ・ｅｘｐ（ｊφo ）とすると、ホ
ログラムの露光強度ＩH は
示す３次元輝度データに基づいた位相分布の計算を説明
する。まずホログラムの原理を説明すると、ホログラム
は１つのレーザ光を２つに分割し、一方のレーザ光を物
体に照射して物体より散乱されるレーザ光（物体光）と
もう一方のレーザ光（参照光）の２光束干渉により得ら
れる。ここで、参照光の波面をＲ・ｅｘｐ（ｊφr ）と
し、物体光の波面をＯ・ｅｘｐ（ｊφo ）とすると、ホ
ログラムの露光強度ＩH は
【００５０】
【数２】
【００５１】となる。ホログラムを現像する場合には、
（９）式の露光強度ＩH に比例した振幅及び位相の変化
がホログラムに起きる。電気的にホログラムを作成する
ためには、光の振幅や位相を変化することのできる液晶
デバイス等の空間光変調素子を使用すればよい。
（９）式の露光強度ＩH に比例した振幅及び位相の変化
がホログラムに起きる。電気的にホログラムを作成する
ためには、光の振幅や位相を変化することのできる液晶
デバイス等の空間光変調素子を使用すればよい。
【００５２】このようにして作成されたホログラムに参
照光と同じ波面を入射することでホログラムを再生する
ことができる。（９）式の露光強度ＩH の内、物体光の
再生に寄与するのは右辺第３項のみであるので、この右
辺第３項について考えると、ホログラムからの透過光Ｔ
は
照光と同じ波面を入射することでホログラムを再生する
ことができる。（９）式の露光強度ＩH の内、物体光の
再生に寄与するのは右辺第３項のみであるので、この右
辺第３項について考えると、ホログラムからの透過光Ｔ
は
【００５３】
【数３】
【００５４】となる。ここで、（２）式の右辺第１項は
物体からの波面が再生されたことを示し、右辺第２項は
物体光の共役波を示している。以上の原理説明から、ホ
ログラムの位相分布の計算は（９）式の右辺第３項のみ
を計算すればよいことになる。
物体からの波面が再生されたことを示し、右辺第２項は
物体光の共役波を示している。以上の原理説明から、ホ
ログラムの位相分布の計算は（９）式の右辺第３項のみ
を計算すればよいことになる。
【００５５】図１９は本発明の位相分布の計算原理を示
したもので、今、参照光を平面波と考えると、平面波は
場所による強度変化がないので光強度Ｒを無視すること
ができ、また位相φr ＝０として扱える。表示対象物３
０の座標（Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉ）をもつあるサンプル点Ｐ
ｉの輝度（散乱度）をＩｉとしたとき、ホログラム表示
面４２上の最小単位である微小領域６４の露光強度ＩH
は
したもので、今、参照光を平面波と考えると、平面波は
場所による強度変化がないので光強度Ｒを無視すること
ができ、また位相φr ＝０として扱える。表示対象物３
０の座標（Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉ）をもつあるサンプル点Ｐ
ｉの輝度（散乱度）をＩｉとしたとき、ホログラム表示
面４２上の最小単位である微小領域６４の露光強度ＩH
は
【００５６】
【数４】
【００５７】となる。ここで非特徴部のサンプル点につ
いては、図１７に示したホログラム表示面４２における
斜線の領域６０内の微小領域６４ごとに（１１）（１
２）式を計算する。また特徴部のサンプル点について
は、ホログラム表示面４２の全面の微小領域６４ごとに
（１１）（１２）式を計算し、且つ領域６０の非特徴部
の位相計算の結果を加算する。
いては、図１７に示したホログラム表示面４２における
斜線の領域６０内の微小領域６４ごとに（１１）（１
２）式を計算する。また特徴部のサンプル点について
は、ホログラム表示面４２の全面の微小領域６４ごとに
（１１）（１２）式を計算し、且つ領域６０の非特徴部
の位相計算の結果を加算する。
【００５８】次に２次元画像を元にホログラム位相分布
を計算する、例えばホログラフィック・ステレオグラム
に適用した場合の実施例を説明する。ホログラフィック
・ステレオグラムは対象物体を多数の異なる視点から見
た２次元画像の位相分布をスリット状のホログラム領域
に順次割り当てることにより作成される。従って、位相
計算に先立ち、２次元画像のサンプリング間隔を特徴部
で分解能を高め、非特徴部で分解能を低めるように変え
ることによって、位相計算量を低減することができる。
を計算する、例えばホログラフィック・ステレオグラム
に適用した場合の実施例を説明する。ホログラフィック
・ステレオグラムは対象物体を多数の異なる視点から見
た２次元画像の位相分布をスリット状のホログラム領域
に順次割り当てることにより作成される。従って、位相
計算に先立ち、２次元画像のサンプリング間隔を特徴部
で分解能を高め、非特徴部で分解能を低めるように変え
ることによって、位相計算量を低減することができる。
【００５９】２次元画像における特徴点の抽出は、図８
に示した２次元ラプラシアン・オペレータを、例えば図
２０（ａ）に示すような２次元画像７０に適用し、重ね
合せ処理を画像全体に施すことによって、図２０（ｂ）
に示す特徴抽出された画像７２を得ることができる。特
徴抽出後の画像７２については、例えば２次元画像７４
のエッジと濃度変化の激しい領域についてはサンプル点
を細かく設定し、それ以外の非特徴部についてはサンプ
ル点を粗く設定し、ホログラム表示面７６の垂直方向に
長い、例えば斜線で示すスリット領域７８についてサン
プル点毎の位相分布を求めて、その総和を算出すればよ
い。
に示した２次元ラプラシアン・オペレータを、例えば図
２０（ａ）に示すような２次元画像７０に適用し、重ね
合せ処理を画像全体に施すことによって、図２０（ｂ）
に示す特徴抽出された画像７２を得ることができる。特
徴抽出後の画像７２については、例えば２次元画像７４
のエッジと濃度変化の激しい領域についてはサンプル点
を細かく設定し、それ以外の非特徴部についてはサンプ
ル点を粗く設定し、ホログラム表示面７６の垂直方向に
長い、例えば斜線で示すスリット領域７８についてサン
プル点毎の位相分布を求めて、その総和を算出すればよ
い。
【００６０】一方、ホログラフィック・ステレオグラム
の位相計算において対象データが３次元データであった
場合には、３次元データから特徴抽出を行ってサンプリ
ング点を設定してから異なる方向から見た２次元平面に
投影することによって、ストライプ領域の位相分布を計
算するための特徴抽出後の２次元画像を得てもよい。
の位相計算において対象データが３次元データであった
場合には、３次元データから特徴抽出を行ってサンプリ
ング点を設定してから異なる方向から見た２次元平面に
投影することによって、ストライプ領域の位相分布を計
算するための特徴抽出後の２次元画像を得てもよい。
【００６１】
【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、観察者に対し殆ど画質の劣化を感じさせることなく
位相計算を行うサンプル点の数を半分程度まで低減する
ことができ、ホログラフィックな立体表示における位相
計算量を低減して、より高速の立体表示処理を実現する
ことができる。
ば、観察者に対し殆ど画質の劣化を感じさせることなく
位相計算を行うサンプル点の数を半分程度まで低減する
ことができ、ホログラフィックな立体表示における位相
計算量を低減して、より高速の立体表示処理を実現する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理説明図
【図２】本発明の実施例構成図
【図３】本発明の立体表示方法の手順を示したフローチ
ャート
ャート
【図４】本発明による特徴部と非特徴部に分けたサンプ
ル点の設定方法の説明図
ル点の設定方法の説明図
【図５】本発明の角度分割法によるサンプル点の設定方
法の説明図
法の説明図
【図６】本発明のサンプル点の具体的な設定方法の説明
図
図
【図７】図２の特徴抽出処理の詳細を示したフローチャ
ート
ート
【図８】２次元画像の特徴抽出に用いるラプラシアン・
オペレータの説明図
オペレータの説明図
【図９】３次元ボクセル画像の特徴抽出に用いるラプラ
シアン・オペレータの説明図
シアン・オペレータの説明図
【図１０】３次元ラプラシアン・オペレータによる特徴
抽出の説明図
抽出の説明図
【図１１】特徴抽出前の表示対象物の説明図
【図１２】特徴抽出された表示対象物の説明図
【図１３】特徴抽出に基づく本発明によるサンプル点設
定の具体例を示した説明図
定の具体例を示した説明図
【図１４】ホログラムの回折による像のぼけの説明図
【図１５】図１４の角度及び位置関係を示した説明図
【図１６】複数の点像による回折強度分布を示した説明
図
図
【図１７】本発明の非特徴部に設定した点の再生像をぼ
けさせるための離散的な位相分布の形成を示した説明図
けさせるための離散的な位相分布の形成を示した説明図
【図１８】暗い部分をサンプル点として除去するための
説明図
説明図
【図１９】本発明による位相分布計算の説明図
【図２０】２次元画像に基づいて位相分布を計算するホ
ログラフィック・ステレオグラムに本発明を適用した場
合の説明図
ログラフィック・ステレオグラムに本発明を適用した場
合の説明図
【図２１】従来の一律なサンプル点の設定説明図
１０：３次元情報生成部 １２：特徴抽出部 １４：特徴サンプリング点設定部 １８，２４：位相計算領域設定部 ２０：非特徴サンプリング点設定部 ２２：低輝度領域除去部 ２６：位相分布計算部 ２８：位相分布表示部 ３０：表示対象物 ３２：視点 ３４，３６，３８：平面 ４０：エッジ部 ４２，７６：ホログラム表示面 ４６：手前領域 ４８：奥行き領域 ５０：３次元ラプラシアン・オペレータ ７８：ストライプ領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 宣子 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内
Claims (12)
- 【請求項１】３次元情報で特定された表示対象における
特徴部を検出する特徴部検出過程と、 該特徴部検出過程で検出された特徴部に高密度のサンプ
ル点を設定すると共に、特徴部以外の部分である非特徴
部については低密度のサンプル点を設定するサンプル点
設定過程と、 前記サンプル点設定過程で設定されたサンプル点につい
てホログラム位相分布を計算する位相計算過程と、 該位相計算過程で計算された位相分布を表現する位相分
布表現過程と、 該位相分布表現過程により表現された位相分布を光の波
面に変換して立体像を表示する波面変換過程と、から成
ることを特徴とする立体表示方法。 - 【請求項２】３次元情報で特定された表示対象を複数の
視点から見た２次元画像における特徴部を検出する特徴
部検出過程と、 該特徴部検出過程で検出された特徴部に高密度のサンプ
ル点を設定すると共に、特徴部以外の部分である非特徴
部については低密度のサンプル点を設定するサンプリン
グ間隔設定過程と、 前記サンプル点設定過程で設定された２次元画像のサン
プル点についてホログラム位相分布を計算する位相計算
過程と、 該位相計算過程で計算された位相分布を表現する位相分
布表現過程と、 該位相分布表現過程により表現された位相分布を光の波
面に変換して立体像を表示する波面変換過程と、から成
ることを特徴とする立体表示方法。 - 【請求項３】３次元情報で特定された表示対象における
特徴部を検出する特徴部検出過程と、 該特徴部検出過程で検出された特徴部に高密度のサンプ
ル点を設定すると共に、特徴部以外の部分である非特徴
部については低密度のサンプル点を設定するサンプリン
グ間隔設定過程と、 前記サンプル点設定過程で設定された３次元画像のサン
プル点を複数の面に投影して２次元画像を生成する２次
元画像生成過程と、 該２次元画像生成過程で生成された２次元画像の投影サ
ンプル点についてホログラム位相分布を計算する位相計
算過程と、 該位相計算過程で計算された位相分布を表現する位相分
布表現過程と、 該位相分布表現過程により表現された位相分布を光の波
面に変換して立体像を表示する波面変換過程と、から成
ることを特徴とする立体表示方法。 - 【請求項４】請求項１乃至３記載の立体表示方法に於い
て、前記サンプル点設定過程は、隣接する１又は複数の
画素間の輝度データの差分を演算する差分演算過程と、
該差分演算過程で求めた差分値が所定の閾値以上となる
領域を特徴部として検出する閾値処理過程を備えたこと
を特徴とする立体表示方法。 - 【請求項５】請求項１乃至３記載の立体表示方法に於い
て、前記位相計算過程は、特徴部サンプル点の位相分布
計算を行うホログラム上の領域を設定する過程と、非特
徴部サンプル点の位相分布計算を行うホログラム上の領
域を特徴部とは異なるように設定する過程と、各領域毎
に位相分布を計算する過程とからなることを特徴とする
立体表示方法。 - 【請求項６】請求項５記載の立体表示方法に於いて、前
記位相計算過程は、非特徴部サンプル点の位相分布を計
算するホログラム上の領域として、ホログラム上に小領
域を離散的に配置した領域に設定したことを特徴とする
立体表示方法。 - 【請求項７】請求項１又は３記載の立体表示方法に於い
て、前記サンプル点設定過程は、位相分布を表示するホ
ログラム面を含む３次元の表示対象空間を複数の領域に
分割し、各領域ごとに異なる密度でサンプル点の間隔を
設定したことを特徴とする立体表示方法。 - 【請求項８】請求項７記載の立体表示方法に於いて、前
記サンプル点設定過程は、 位相分布の表示するホログラム面に対して立体像観察点
と反対側の領域で、且つホログラム面に平行で、ホログ
ラム面からの所定の距離にある平面を境界面として表示
対象物の３次元データを２つのグループに分割する過程
と、 前記境界面に関して立体像観察点を含む手前領域に属す
る表示対象に関しては一定の解像度によりサンプル点を
設定し、前記境界面に関して立体像観察点を含まない奥
行き領域に属する表示対象に関しては、距離に反比例し
た解像度によりサンプル点を設定する過程と、を備えた
ことを特徴とする立体表示方法。 - 【請求項９】請求項１乃至３記載の立体表示方法に於い
て、前記サンプル点設定過程は、表示対象の輝度が所定
の閾値より小さい領域をサンプル点の設定領域から除外
する過程を備えたことを特徴とする立体表示方法。 - 【請求項１０】３次元情報で特定された表示対象におけ
る特徴部を検出する特徴部検出手段と、 該特徴部検出過程で検出された特徴部に高密度のサンプ
ル点を設定すると共に、特徴部以外の部分である非特徴
部については低密度のサンプル点を設定するサンプル点
設定手段と、 該サンプル点設定手段で設定されたサンプル点について
ホログラム位相分布を計算する位相計算手段と、 該位相計算手段で算出された位相分布を表現する位相分
布表現手段と、 該位相分布表現手段により表現された位相分布を光の波
面に変換して立体像を表示する波面変換手段と、から成
ることを特徴とする立体表示装置。 - 【請求項１１】３次元情報で特定された表示対象を複数
の視点から見た２次元画像における特徴部を検出する特
徴部検出手段と、 該特徴部検出手段で検出された特徴部に高密度のサンプ
ル点を設定すると共に、特徴部以外の部分である非特徴
部については低密度のサンプル点を設定するサンプル点
設定手段と、 前記サンプル点設定手段で設定された２次元画像のサン
プル点についてホログラム位相分布を計算する位相計算
手段と、 該位相計算手段で計算された位相分布を表現する位相分
布表現手段と、 該位相分布表現手段により表現された位相分布を光の波
面に変換して立体像を表示する波面変換手段と、から成
ることを特徴とする立体表示装置。 - 【請求項１２】３次元情報で特定された表示対象におけ
る特徴部を検出する特徴部検出手段と、 該特徴部検出手段で検出された特徴部に高密度のサンプ
ル点を設定すると共に、特徴部以外の部分である非特徴
部については低密度のサンプル点を設定するサンプル点
設定手段と、 前記サンプル点設定手段で設定された３次元画像のサン
プル点を複数の面に投影して２次元画像を生成する２次
元画像生成手段と、 該２次元画像生成手段で生成された２次元画像の投影サ
ンプル点についてホログラム位相分布を計算する位相計
算手段と、 該位相計算手段で計算された位相分布を表現する位相分
布表現手段と、 該位相分布表現手段により表現された位相分布を光の波
面に変換して立体像を表示する波面変換手段と、から成
ることを特徴とする立体表示装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4260920A JPH06110371A (ja) | 1992-09-30 | 1992-09-30 | 立体表示方法及び装置 |
| CA002104904A CA2104904C (en) | 1992-09-30 | 1993-08-26 | Stereoscopic display method and apparatus |
| EP93307272A EP0590828B1 (en) | 1992-09-30 | 1993-09-15 | Holographic display method and apparatus |
| DE69328333T DE69328333T2 (de) | 1992-09-30 | 1993-09-15 | Holografisches Darstellungsverfahren und -gerät |
| US08/124,074 US5483364A (en) | 1992-09-30 | 1993-09-21 | Holographic steroscopic display method and apparatus using high and low sample point densities of feature and non-lecture portions of a holographic sterogram |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4260920A JPH06110371A (ja) | 1992-09-30 | 1992-09-30 | 立体表示方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06110371A true JPH06110371A (ja) | 1994-04-22 |
Family
ID=17354599
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4260920A Pending JPH06110371A (ja) | 1992-09-30 | 1992-09-30 | 立体表示方法及び装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5483364A (ja) |
| EP (1) | EP0590828B1 (ja) |
| JP (1) | JPH06110371A (ja) |
| CA (1) | CA2104904C (ja) |
| DE (1) | DE69328333T2 (ja) |
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| JP2011128572A (ja) * | 2009-12-21 | 2011-06-30 | Olympus Corp | ホログラム像投影方法およびホログラム像投影装置 |
| JP2011133580A (ja) * | 2009-12-22 | 2011-07-07 | Olympus Corp | ホログラム像投影方法およびホログラム像投影装置 |
| JP2020181080A (ja) * | 2019-04-25 | 2020-11-05 | 凸版印刷株式会社 | ３次元画像表示システム及びその使用方法、並びに３次元画像表示ディスプレイ及びその使用方法、３次元画像表示ディスプレイパターンの計算方法 |
| JPWO2021246255A1 (ja) * | 2020-06-02 | 2021-12-09 | ||
| JP2022039234A (ja) * | 2020-08-28 | 2022-03-10 | 日本放送協会 | ホログラムデータ生成装置およびそのプログラム |
| JP2022180429A (ja) * | 2017-07-26 | 2022-12-06 | 凸版印刷株式会社 | 光学構造体および認証体 |
| JPWO2023214499A1 (ja) * | 2022-05-02 | 2023-11-09 | ||
| JP2023177670A (ja) * | 2022-06-02 | 2023-12-14 | Kddi株式会社 | 計算機合成ホログラム生成装置及びプログラム |
| WO2024095753A1 (ja) * | 2022-11-02 | 2024-05-10 | ソニーグループ株式会社 | 表示処理装置、および表示処理方法、並びに記憶媒体 |
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| WO2002039387A1 (en) | 2000-11-07 | 2002-05-16 | Holographic Imaging Llc | Improved three dimensional display |
| JP3964665B2 (ja) * | 2001-12-17 | 2007-08-22 | 大日本印刷株式会社 | 計算機ホログラムの作成方法 |
| JP4412576B2 (ja) * | 2002-10-16 | 2010-02-10 | 大日本印刷株式会社 | 立体マイクロパターン表示体 |
| EP1777597A3 (en) * | 2002-12-18 | 2012-11-21 | Dai Nippon Printing Co., Ltd. | Computer-generated hologram and its fabrication process |
| KR100664872B1 (ko) * | 2005-04-11 | 2007-01-03 | 김영철 | 1차원 홀로그램을 이용한 영상 표시장치 |
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| US9541899B2 (en) * | 2013-11-11 | 2017-01-10 | City University Of Hong Kong | Fast generation of pure phase digital holograms |
| US9823623B2 (en) * | 2014-03-27 | 2017-11-21 | City University Of Hong Kong | Conversion of complex holograms to phase holograms |
| US9773128B2 (en) | 2014-10-16 | 2017-09-26 | City University Of Hong Kong | Holographic encryption of multi-dimensional images |
| WO2016127140A1 (en) | 2015-02-05 | 2016-08-11 | Duke University | Compact telescope configurations for light scanning systems and methods of using the same |
| WO2016127088A1 (en) * | 2015-02-06 | 2016-08-11 | Duke University | Stereoscopic display systems and methods for displaying surgical data and information in a surgical microscope |
| US9798290B2 (en) | 2015-09-25 | 2017-10-24 | City University Of Hong Kong | Holographic encryption of multi-dimensional images and decryption of encrypted multi-dimensional images |
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- 1992-09-30 JP JP4260920A patent/JPH06110371A/ja active Pending
-
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- 1993-08-26 CA CA002104904A patent/CA2104904C/en not_active Expired - Fee Related
- 1993-09-15 EP EP93307272A patent/EP0590828B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-09-15 DE DE69328333T patent/DE69328333T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1993-09-21 US US08/124,074 patent/US5483364A/en not_active Expired - Lifetime
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