JPH0627864A - Method and device for creating computer generated hologram - Google Patents
Method and device for creating computer generated hologramInfo
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Abstract
(57)【要約】
【目的】立体像を表示するホログラムの作成方法及び装
置に関し、特に計算機によって求めたホログラム干渉縞
(位相分布)を媒体に記録する計算機ホログラムの作成
方法及び装置に関する
【構成】3次元形状データを基にし、所定の波面で再生
することを前提にストライプ領域に分けたホロムグラム
の1次元位相分布(干渉縞)を計算してフーリエ級数に
展開し、フーリエ級数の各項の単一空間周波数の位相分
布を、第1項は均一強度のバイアス光とし第2項以降は
2つの平面波光束を各項で決まる交差角で発生し、ホロ
グラム作成空間のストライプ領域に各項の光を集めて加
算することで計算された位相分布と同一又は類似の光強
度分布を発生させ、光感度を有する媒体上で垂直方向の
隣合わせに位置をずらしながら記録して1画面分のホロ
グラム干渉縞を作成する。
(57) [Abstract] [Objective] A method and apparatus for creating a hologram for displaying a stereoscopic image, and more particularly, a method and apparatus for creating a computer hologram for recording hologram interference fringes (phase distribution) obtained by a computer on a medium. Based on the three-dimensional shape data, the one-dimensional phase distribution (interference fringes) of the holomgram divided into stripe regions is calculated based on the assumption that the wavefront is reproduced in a predetermined wavefront, and it is developed into a Fourier series. For the phase distribution of one spatial frequency, the first term is bias light of uniform intensity, and after the second term, two plane wave light fluxes are generated at the crossing angle determined by each term, and the light of each term is generated in the stripe area of the hologram creation space. A light intensity distribution that is the same as or similar to the calculated phase distribution is generated by collecting and adding, and recording is performed while shifting the position vertically adjacent to each other on a medium having photosensitivity. To create a one screen of the hologram interference fringes.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、立体像を表示するホロ
グラムの作成方法及び装置に関し、特に計算機によって
求めたホログラム干渉縞(位相分布)を媒体に記録する
計算機ホログラムの作成方法及び装置に関する。立体表
示は3次元物体の奥行き、厚み等の構造を視覚的に理解
し易くする手段であり、設計された構造物の表示、医用
画像の表示等での要求が強い。また立体像は、2次元表
示に比べて迫力があり、遊園地や映画等の娯楽用表示に
も利用される。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and apparatus for producing a hologram for displaying a stereoscopic image, and more particularly to a method and apparatus for producing a computer generated hologram for recording hologram interference fringes (phase distribution) obtained by a computer on a medium. The stereoscopic display is a means for making it easier to visually understand the structure such as depth and thickness of a three-dimensional object, and there is a strong demand for displaying designed structures and displaying medical images. The stereoscopic image is more powerful than the two-dimensional display and is also used for amusement parks, movies, and other entertainment displays.
【0002】[0002]
【従来の技術】立体表示に関しては、既に種々の方法が
提案されている。特殊な眼鏡を装着せずに立体像を見る
ことのできるものにホログラムがある。これは、物体像
を光の干渉作用を利用して記録したものであり、静止物
体に関しては、カラーで奥行き感が充分にあるものが製
作されている。2. Description of the Related Art Various methods have already been proposed for stereoscopic display. There is a hologram that allows you to see a stereoscopic image without wearing special glasses. This is a recording of an object image by utilizing the interference effect of light, and a stationary object having a sufficient color and depth feeling is manufactured.
【0003】架空の物体のホログラムは、物体波と参照
波を干渉させる通常のホログラム作成方法では作ること
ができない。そこで、3次元のに形状データから種々の
方向から見た時の2次元画像を計算し、ホログラム干渉
露光によって、水平方向に微小な幅を持ち、垂直方向に
画面の幅を持つストライプ状の領域に逐次ホログラム干
渉縞を記録してゆくホログラフィック・ステレオグラム
方式がある。A hologram of a fictitious object cannot be produced by a usual hologram producing method in which an object wave and a reference wave are interfered with each other. Therefore, a two-dimensional image when viewed from various directions is calculated from three-dimensional shape data, and by hologram interference exposure, a striped area having a minute width in the horizontal direction and a screen width in the vertical direction. There is a holographic stereogram system that sequentially records hologram interference fringes.
【0004】しかし、ホログラフィック・ステレオグラ
ム方式では基本的には2次元画像を見ることになり、眼
の焦点が合っている面と両眼視差によって視認する像の
位置が一致しない。従って、見にくさを伴い、疲労の原
因となる。特に画面より手前に像を表示する場合には、
眼に対する負担が大きくなり、好ましい立体表示とは言
えない。However, in the holographic stereogram system, a two-dimensional image is basically viewed, and the surface on which the eyes are in focus does not match the position of the image visually recognized by binocular parallax. Therefore, it is difficult to see and causes fatigue. Especially when displaying an image in front of the screen,
The burden on the eyes becomes large, and it cannot be said that the stereoscopic display is preferable.
【0005】架空物体の自然な立体像(ホログラム)を
作成するためには、3次元の形状データからホログラム
の干渉縞(位相分布)を計算し、レーザ描画装置等を用
いて計算された位相分布を空間的に露光量を変えて記録
する方法がある。マサチューセッツ工科大学(MIT)
のBenton教授らは、ホログラムを水平方向には画
面の幅を持ち、垂直方向には微小な幅を持つストライプ
状の領域に分割し、それぞれに水平方向の視差のみを保
存したホログラムを記録する方法を提案している(SP
IE PROC.,No.1461−37,PP254
−261,(1991))。In order to create a natural three-dimensional image (hologram) of an imaginary object, interference fringes (phase distribution) of the hologram are calculated from the three-dimensional shape data, and the phase distribution calculated using a laser drawing device or the like. There is a method of recording by changing the exposure amount spatially. Massachusetts Institute of Technology (MIT)
Professor Benton et al. Divides a hologram into stripe-shaped areas that have the width of the screen in the horizontal direction and a small width in the vertical direction, and record a hologram that stores only the horizontal parallax in each area. Is proposed (SP
IE PROC. , No. 1461-37, PP254
-261, (1991)).
【0006】膨大なホログラムの位相分布の計算量は、
垂直方向に視差を無くすことによって大幅に低減でき
る。ホログラム記録再生装置としては、音響光学素子に
変調された表面弾性波、即ち移動する干渉縞を発生さ
せ、走査鏡による追跡で干渉縞の像を静止させる方式と
している。The calculation amount of the phase distribution of a huge hologram is
It can be significantly reduced by eliminating parallax in the vertical direction. The hologram recording / reproducing apparatus employs a system in which a modulated surface acoustic wave, that is, moving interference fringes are generated in an acousto-optic device, and an image of the interference fringes is stopped by tracking with a scanning mirror.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ben
ton教授らのホログラム作成方法は、水平方向の視差
のみを分割されたストライプ状の領域に記録するため、
干渉縞を計算する上で有利であるが、ホログラム再生像
を直視する方式であり、ホログラム干渉縞をハードコピ
ーとして媒体上に記録したり、媒体に記録した干渉縞か
らホログラムを再生表示することができないという問題
があった。本発明は、このような従来の問題点に鑑みて
なされたもので、計算機で計算されたホログラムの干渉
縞(位相分布)を媒体に固定的に記録できるようにした
計算機ホログラムの作成方法及び装置を提供することを
目的とする。[Problems to be Solved by the Invention] However, Ben
Ton et al.'s hologram creation method records only the horizontal parallax in the divided stripe areas,
Although it is advantageous in calculating interference fringes, it is a method of directly looking at the hologram reproduced image, and it is possible to record the hologram interference fringes on the medium as a hard copy or reproduce and display the hologram from the interference fringes recorded on the medium. There was a problem that I could not. The present invention has been made in view of such conventional problems, and a method and apparatus for creating a computer generated hologram capable of fixedly recording the interference fringes (phase distribution) of the computer calculated hologram on a medium. The purpose is to provide.
【0008】本発明の他の目的は、媒体に記録したホロ
グラム干渉縞からホログラムを再生表示するよう計算機
ホログラムの作成表示装置を提供する。本発明は、カラ
ーホログラムの干渉縞を媒体に記録して再生する計算機
ホログラムの作成表示装置を提供することを目的とす
る。Another object of the present invention is to provide a computer-generated hologram display device for reproducing and displaying a hologram from hologram interference fringes recorded on a medium. An object of the present invention is to provide a computer-generated hologram display device for recording and reproducing interference fringes of a color hologram on a medium.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明にあっては、次のように構成する。 [計算機ホログラムの作成方法;請求項1,2]まず本
発明の計算機ホログラムの作成方法は、次の第1〜第4
過程から構成される。To achieve this object, the present invention is constructed as follows. [Computer Hologram Creating Method; Claims 1 and 2] First, the computer hologram creating method of the present invention will be described below.
Composed of processes.
【0010】ホログラム作成領域(Lx×Ly)を、
水平方向に幅(Lx)をもち且つ垂直方向に微小な幅
(ΔLy)をもった複数のストライプ状の領域に分け、
任意の立体像の3次元形状データからストライプ領域毎
に水平方向の視差のみに依存したホログラムの干渉縞で
ある位相分布{F(x)}を計算する第1過程;、 第1過程で計算した各ストライプ領域毎の位相分布と
相関をもつ光強度分布をもつ平面波を順次発生する第2
過程; 第2過程で各ストライプ領域毎に発生した平面波光束
をホログラム作成領域の1つのストライプ領域上に照射
する第3過程; 第3過程で照射された光強度分布をホログラム干渉縞
の位相分布として順次ストライプ幅だけ位置をずらしな
がら光感度を有する媒体に記録する第4過程;ここで第
1過程では、ストライプ領域毎のホログラム干渉縞であ
る位相分布をフーリエ級数で展開し、The hologram creation area (Lx × Ly)
Divided into a plurality of stripe-shaped regions having a width (Lx) in the horizontal direction and a minute width (ΔLy) in the vertical direction,
First step of calculating phase distribution {F (x)} which is interference fringes of a hologram depending on only horizontal parallax for each stripe area from three-dimensional shape data of an arbitrary stereoscopic image ;, calculated in the first step Secondly sequentially generating plane waves having a light intensity distribution having a correlation with the phase distribution of each stripe region
Process: Irradiating the plane wave light flux generated in each stripe region in the second process onto one stripe region of the hologram creation region; Third process; Light intensity distribution irradiated in the third process as phase distribution of hologram interference fringes Fourth step of recording on a medium having photosensitivity while sequentially shifting the position by the stripe width; here, in the first step, a phase distribution which is a hologram interference fringe for each stripe area is developed by Fourier series,
【0011】[0011]
【数1】 [Equation 1]
【0012】で表わす。また第2過程にあっては、この
式のフーリエ級数の第1項(A0 /2)に対応して1つ
のストライプ領域の全域で一定の光強度分布となる平面
波を発生し、フーリエ級数の第2項{A1 cos(2
πx/Lx−θ1 )以降については、各項の振幅(A
n)及び位相(θn)で決まる一定の光強度分布をもつ
2つの平面波光束を、次数が増加するほど交差角が大き
くなる角度(αn)で発生して各項の周期(Lx/n)
をもつ余弦関数の光強度分布でなる干渉縞をホログラム
作成領域にストライプ領域毎に分けて形成する。 [計算機ホログラムの作成装置;請求項3〜14]まず
本発明の計算機ホログラムの作成装置は、ホログラム作
成領域(Lx×Ly)を、水平方向に幅(Lx)をもち
且つ垂直方向に微小な幅(ΔLy)をもったストライプ
状の領域に分け、任意の立体像の3次元形状データから
前記ストライプ領域毎に水平方向の視差のみに依存した
ホログラム干渉縞を(1)式のフーリエ級数に展開し、
フーリエ級数の位相分布に従った水平方向の光強度分布
をもつホログラムを記録媒体上にストライプ領域毎に記
録する。It is represented by. In the second step, a plane wave having a constant light intensity distribution is generated over the entire stripe region corresponding to the first term (A 0/2 ) of the Fourier series in this equation, and the Fourier series Second term {A1 cos (2
After πx / Lx−θ 1 ), the amplitude of each term (A
n) and the phase (θn), two plane wave light fluxes having a constant light intensity distribution are generated at an angle (αn) where the crossing angle increases as the order increases, and the period of each term (Lx / n)
Interference fringes having a light intensity distribution of a cosine function with are formed separately for each stripe area in the hologram creation area. [Computer Hologram Creating Device; Claims 3 to 14] First, in the computer hologram creating device of the present invention, the hologram creating region (Lx × Ly) has a width (Lx) in the horizontal direction and a minute width in the vertical direction. Divide into stripe regions having (ΔLy), and develop the hologram interference fringes depending on only the parallax in the horizontal direction for each stripe region from the three-dimensional shape data of an arbitrary stereoscopic image into the Fourier series of equation (1). ,
A hologram having a horizontal light intensity distribution according to the phase distribution of the Fourier series is recorded on the recording medium for each stripe area.
【0013】このような計算機ホログラムの作成装置と
して本発明にあっては、コヒーレントな平面波を発生す
る平面波発生手段を設け、平面波発生手段からの平面波
光束を2光束発生手段に入射し、(1)式のフーリエ級
数の第1項(A0 /2)に対応して1つのストライプ領
域の全域で一定の光強度分布(一定振幅)となる平面波
を発生する。In the present invention as such a computer hologram creating apparatus, plane wave generating means for generating a coherent plane wave is provided, and the plane wave luminous flux from the plane wave generating means is made incident on the two luminous flux generating means. A plane wave having a constant light intensity distribution (constant amplitude) is generated over the entire stripe region corresponding to the first term (A 0/2 ) of the Fourier series of the equation.
【0014】また2光束発生手段は、(1)式のフーリ
エ級数の第2項{A1 cos(2πx/Lx−θ1 )
以降については、各項の振幅(An)及び位相(θn)
で決まる一定の光強度分布(振幅)をもつ2つの平面波
を、級数が増加するほど交差角αが大きくなる角度で発
生して各項の周期(Lx/n)をもつ余弦関数の光強度
分布でなる単一空間周波数の余弦関数でなる干渉縞を各
ストライプ領域毎にホログラム作成領域で形成させる。The two-beam generating means is composed of the second term {A1 cos (2πx / Lx-θ 1 ) of the Fourier series of the equation ( 1 ).
After that, the amplitude (An) and phase (θn) of each term
Two plane waves with a constant light intensity distribution (amplitude) determined by are generated at an angle at which the crossing angle α increases as the series increases, and the light intensity distribution of the cosine function with the period (Lx / n) of each term An interference fringe consisting of a cosine function of a single spatial frequency is formed in the hologram forming area for each stripe area.
【0015】2光束発生手段で各ストライプ領域毎に発
生した2つの平面波光束は偏向手段により記録媒体上の
1つのストライプ領域に集めて光学的に加算される。こ
の偏向手段による加算で得られたフーリエ級数に依存し
た水平方向での光強度分布は、記録媒体上でストライプ
領域毎に順次走査して記録される。2光束発生手段とし
ては、光束発生手段から入射した平面波光束の光強度を
フーリエ級数の各項の振幅(An)に対応した光強度に
変調する振幅変調手段と、光束発生手段から入射した平
面波光束の位相をフーリエ級数の各項の位相(θn)に
変調する位相変調手段と、振幅変調手段および位相変調
手段を介して得られた平面波光束を入射しホログラム作
成空間で単一周波数の干渉縞を形成するように、フーリ
エ級数の各項で決まる交差角αをつけて2つの平面波光
束を発生する回折手段とを備える。The two plane wave light fluxes generated by the two-flux generating means for each stripe area are collected by the deflecting means in one stripe area on the recording medium and optically added. The light intensity distribution in the horizontal direction depending on the Fourier series obtained by the addition by the deflecting means is sequentially scanned and recorded for each stripe area on the recording medium. The two light flux generating means include an amplitude modulating means for modulating the light intensity of the plane wave light flux incident from the light flux generating means to a light intensity corresponding to the amplitude (An) of each term of the Fourier series, and a plane wave light flux incident from the light flux generating means. Phase modulation means for modulating the phase of each phase to the phase (θn) of each term of the Fourier series, and the plane wave light flux obtained through the amplitude modulation means and the phase modulation means are incident to form an interference fringe of a single frequency in the hologram creation space. And a diffracting means for generating two plane-wave light fluxes with a crossing angle α determined by each term of the Fourier series.
【0016】振幅変調手段および位相変調手段として
は、透過率を独立して制御可能なストライプ状の領域を
平行に複数配列した液晶ディスプレイ装置を使用でき
る。また回折手段としては、入射光束を透過するとに前
記フーリエ級数の各項で決まる交差角αをつけて偏向さ
せる複数のストライプ型ホログラムを平行に並べたホロ
グラム板で構成することができる。このホログラム板に
は同時に偏向手段としての機能をもたせることができ
る。 [計算機ホログラムの作成表示装置;請求項15〜2
2]計算機ホログラムの作成装置に使用している平面波
発生手段および2光束発生手段に加え、2光束発生手段
で各ストライプ領域毎に発生した2つの平面波光束を記
録媒体上のホログラム形成領域の全域に照射して光学的
に加算させる偏向手段と、この偏向手段による偏向加算
で得られたフーリエ級数に依存した水平方向での光強度
分布を、ストライプ領域毎に順次記録するホログラム記
録手段と、ホログラム記録手段に記録されたホログラム
干渉縞からホログラム立体像を再生して視覚表示させる
ホログラム読出手段とを備える。As the amplitude modulating means and the phase modulating means, it is possible to use a liquid crystal display device in which a plurality of stripe-shaped regions whose transmittances can be independently controlled are arranged in parallel. Further, the diffracting means may be composed of a hologram plate in which a plurality of stripe holograms are arranged in parallel to deflect an incident light flux with a crossing angle α determined by each term of the Fourier series. This hologram plate can simultaneously have a function as a deflection means. [Computer hologram creation and display device;
2] In addition to the plane wave generating means and the two light flux generating means used in the computer hologram production apparatus, two plane wave light fluxes generated by the two light flux generating means for each stripe area are distributed over the entire hologram forming area on the recording medium. Deflection means for irradiating and optically adding, hologram recording means for sequentially recording the light intensity distribution in the horizontal direction depending on the Fourier series obtained by the deflection addition by this deflection means for each stripe area, and hologram recording And a hologram reading means for reproducing and visually displaying a hologram stereoscopic image from the hologram interference fringes recorded in the means.
【0017】ホログラムの記録機再生は、RGB等のカ
ラーデータについても行うことができる。 [計算機ホログラムの作成方法及び装置その2;請求項
23〜33]ホログラムの回折によりフーリエ級数の各
項で決まる交差角αをもつ2光束を発生させる場合、交
差角が小さくなる低次の空間周波数では、装置として実
現可能なホログラムからの数十センチの距離では光の回
折効果は十分に現われない。Reproduction of the hologram recorder can also be performed for color data such as RGB. [Computer Hologram Making Method and Apparatus, Part 2; Claims 23 to 33] When two light beams having a crossing angle α determined by each term of the Fourier series are generated by hologram diffraction, a low-order spatial frequency with which the crossing angle becomes small. Then, the diffraction effect of light does not sufficiently appear at a distance of several tens of centimeters from a hologram that can be realized as a device.
【0018】そこで、低次のフーリエ級数の位相項につ
いては、高次の光学系から独立した別の光学系とし、平
面波光束の振幅及び位相を変調した後に波面変換によ
り、フーリエ級数各項の周期(Lx/n)をもつ余弦関
数の光強度分布でなる干渉縞をホログラム作成領域に形
成させる。この波面変換手段としては、2つの平面波光
束のストライプ状の領域を長手方向に圧縮した後に拡大
するシリンドリカルレンズと、シリンドリカルレンズに
よる光束の収束位置に配置されストライプ状の光束領域
の長手方向に各項の周期に従った2πの位相差をもつ表
面凹凸等の位相付与手段を形成し、光束の発散側に周期
的に位相が変化する波面、即ち2光束の交差干渉による
波面に等価な波面を生成する。Therefore, for the phase term of the low-order Fourier series, a separate optical system independent from the high-order optical system is used, and the amplitude and phase of the plane-wave light beam are modulated, and then the wavefront conversion is performed to obtain the period of each Fourier series term. An interference fringe having a light intensity distribution of a cosine function having (Lx / n) is formed in the hologram creation area. The wavefront converting means includes a cylindrical lens that expands two stripe-shaped light fluxes in a longitudinal direction after compressing the stripe-shaped areas, and each element in the longitudinal direction of the stripe-shaped light flux area that is arranged at the light flux converging position by the cylindrical lens. By forming a phase imparting means such as surface unevenness having a phase difference of 2π according to the period of, a wavefront whose phase changes periodically on the divergence side of the light flux, that is, a wavefront equivalent to the wavefront due to the cross interference of two light fluxes is generated. To do.
【0019】[0019]
【作用】このような構成を備えた本発明の計算機ホログ
ラムの作成方法及び装置によれば、垂直方向に微小な幅
を持ち水平方向に画面の幅を持つストライプ状の領域の
ホログラムの位相分布(干渉縞)を3次元形状データか
ら算出してフーリエ級数に展開し、フーリエ級数の各項
で示される単一空間周波数の位相分布をストライプ領域
毎に個別に発生させて、光感度を有する媒体上で加算し
て得た光強度分布を記録することにより、計算されたホ
ログラムの位相分布と同一または類似したストライプ状
の位相分布を実現し、この位相分布を媒体上の垂直方向
での隣合わせに位置をずらして形成することによって、
水平方向の視差のみを再現した3次元表示を可能にする
ホログラムを作成する。According to the method and apparatus for producing a computer generated hologram of the present invention having such a configuration, the phase distribution of the hologram in a striped area having a minute width in the vertical direction and a screen width in the horizontal direction ( (Interference fringe) is calculated from the three-dimensional shape data and expanded into a Fourier series, and the phase distribution of the single spatial frequency shown by each term of the Fourier series is individually generated for each stripe region, and on the medium having photosensitivity. By recording the light intensity distribution obtained by adding in, a stripe-shaped phase distribution that is the same as or similar to the calculated hologram phase distribution is realized, and this phase distribution is positioned next to each other in the vertical direction on the medium. By shifting and forming
Create a hologram that enables three-dimensional display that reproduces only the horizontal parallax.
【0020】このようにホログラム干渉縞を任意のスト
ライプ状態の1次元位相分布の配列として2次元的に形
成する場合、通常のホログラム干渉露光と同様、ストラ
イプ状の1次元位相分布は光強度分布として発生するた
め、ハードコピーとしてのホログラム干渉縞を媒体に記
録でき、また記録媒体からホログラムを再生して表示さ
せることができる。When the hologram interference fringes are two-dimensionally formed as an array of one-dimensional phase distributions in an arbitrary stripe state in this way, the stripe-shaped one-dimensional phase distributions are light intensity distributions, as in ordinary hologram interference exposure. As a result, the hologram interference fringes as a hard copy can be recorded on the medium, and the hologram can be reproduced and displayed from the recording medium.
【0021】[0021]
目次 1.計算機ホログラムの作成原理 2.ホログラム作成の光学構造 3.計算機ホログラム作成装置の第1実施例 4.ホログラム作成手順 5.計算機ホログラム作成装置の第2実施例 6.計算機ホログラム作成表示装置の実施例 7.計算機カラーホログラム作成表示装置の実施例 8.計算機ホログラムの他の作成方法及び装置の実施例 [1.計算機ホログラムの作成原理]図1は本発明のホ
ログラム作成方法により作成されるホログラム画面の説
明図である。Table of contents 1. Computer hologram creation principle 2. Optical structure for hologram production 3. 3. First embodiment of computer generated hologram apparatus Hologram creation procedure 5. Second embodiment of computer generated hologram apparatus 6. 6. Example of computer generated hologram display device 7. Example of computer color hologram creation display device Embodiment of another method and apparatus for creating computer generated hologram [1. Computer Hologram Creation Principle] FIG. 1 is an explanatory diagram of a hologram screen created by the hologram creation method of the present invention.
【0022】図1において、ホログラム画面10は画面
寸法として横Lx×縦Lyの矩形画面であり、このホロ
グラム画面10を横Lx×縦ΔLyのストライプ状の領
域12−0,12−1,・・・12−(n−1)に分割
する。ここで、ストライプ領域12−0〜12−(n−
1)の幅ΔLyはCRTディスプレイにおける走査線の
幅に相当し、ホログラムの観察距離に応じ数百μm〜数
mmにとる。従って、ホログラム画面10を例えば10
インチとした場合、ストライプ領域12−0〜12−
(n−1)の数は数百本から千本程度となる。In FIG. 1, the hologram screen 10 is a rectangular screen of horizontal Lx × longitudinal Ly as a screen size, and this hologram screen 10 has stripe regions 12-0, 12-1, ... Lx × vertical ΔLy. • Divide into 12- (n-1). Here, the stripe regions 12-0 to 12- (n-
The width ΔLy in 1) corresponds to the width of the scanning line in the CRT display and is set to several hundred μm to several mm depending on the observation distance of the hologram. Therefore, the hologram screen 10 is
In inches, stripe areas 12-0 to 12-
The number of (n-1) is about several hundreds to one thousand.
【0023】ホログラム画面10のストライプ領域12
−0〜12−(n−1)のそれぞれには任意の立体像の
3次元形状データから各ストライプ領域毎に水平方向の
視差のみに依存したホログラムの干渉縞である位相分布
を計算し、この計算結果で与えられる位相分布を光強度
の分布でなる干渉縞として記録している。図2(a)は
図1に示したホログラム画面10におけるストライプ領
域の任意の1つを取り出して示した説明図である。図2
(a)のストライプ領域12には3次元の形状データか
ら計算されたLx方向の1次元位相分布でなる干渉縞を
形成しており、光感度をもつ記録媒体にこの様な1次元
位相分布を記録するためには、ストライプ領域12に対
応して示す光強度分布F(x)が必要である。Stripe area 12 of hologram screen 10
For each of −0 to 12− (n−1), the phase distribution, which is the interference fringe of the hologram depending only on the parallax in the horizontal direction, is calculated for each stripe region from the three-dimensional shape data of an arbitrary stereoscopic image. The phase distribution given by the calculation result is recorded as an interference fringe consisting of a light intensity distribution. FIG. 2A is an explanatory view showing an arbitrary one of the stripe areas in the hologram screen 10 shown in FIG. Figure 2
Interference fringes having a one-dimensional phase distribution in the Lx direction calculated from three-dimensional shape data are formed in the stripe area 12 of (a), and such a one-dimensional phase distribution is formed on a recording medium having photosensitivity. In order to record, the light intensity distribution F (x) shown corresponding to the stripe region 12 is required.
【0024】このLx方向の光強度分布F(x)は、次
のようにフーリエ級数展開できる。The light intensity distribution F (x) in the Lx direction can be expanded by Fourier series as follows.
【0025】[0025]
【数2】 [Equation 2]
【0026】ここで、(1)式の第1項は光強度分布の
平均に相当し、第2項以下は振幅(An),位相(θ
n),周期(Lx/n)が異なる余弦関数で表されてい
る。ここで、図2(a)の光強度分布F(x)を例えば
第3項まで表すと次のようになる。Here, the first term of the equation (1) corresponds to the average of the light intensity distribution, and the second term and the following terms are the amplitude (An) and the phase (θ).
n) and the period (Lx / n) are represented by different cosine functions. Here, the light intensity distribution F (x) of FIG. 2A is expressed as follows, for example, up to the third term.
【0027】[0027]
【数3】 [Equation 3]
【0028】図2(b)(c)及び(d)は(2)式に
おける第1項,第2項及び第3項の各単一空間周波数に
おける光強度分布F0 ,F1 ,F2 を示している。図2
(b)の第1項は図2(a)の光強度分布F(x)にお
ける振幅の平均に相当し、1次元位相分布Φ0 はストラ
イプ領域の全域で光強度分布が均一となる。2B, 2C and 2D show the light intensity distributions F 0 , F 1 and F 2 at the single spatial frequencies of the first term, the second term and the third term in the equation (2). Is shown. Figure 2
The first term in (b) corresponds to the average of the amplitudes in the light intensity distribution F (x) in FIG. 2A, and the one-dimensional phase distribution Φ 0 has a uniform light intensity distribution over the entire stripe region.
【0029】図2(c)の第2項については、光強度分
布F1 の振幅A1 ,位相θ1 ,周期(Lx/x)が異な
る余弦関数で与えられる。このような余弦関数の光強度
分布F1 をもつ1次元位相分布Φ1 は第2項で与えられ
る単一周波数(n/Lx)をもつ2つの平面波光束14
−1と14−2を図示のように異なる角度で干渉させる
ことによって生成できる。The second term of FIG. 2 (c) is given by a cosine function having different amplitude A 1 , phase θ 1 and period (Lx / x) of the light intensity distribution F 1 . Such one-dimensional phase distribution [Phi 1 having a light intensity distribution F 1 of the cosine function is two plane wave light beam having a single frequency (n / Lx) given by the second term 14
-1 and 14-2 can be generated by interfering at different angles as shown.
【0030】図2(d)に示す第3項についても、同様
に振幅A2 ,位相θ2 ,周期(Lx/n)の余弦関数で
あり、このような余弦関数の光強度分布にしたがった1
次元位相分布Φ2 は第3項で与えられる単一空間周波数
(n/Lx)をもつ2つの平面波光束16−1と16−
2を第1項に対し更に大きい角度で干渉させることによ
って生成できる。Similarly, the third term shown in FIG. 2D is a cosine function of amplitude A 2 , phase θ 2 and period (Lx / n), and the light intensity distribution of such a cosine function is followed. 1
The dimensional phase distribution Φ 2 has two plane wave luminous fluxes 16-1 and 16− having a single spatial frequency (n / Lx) given by the third term.
2 can be generated by interfering with the first term at a larger angle.
【0031】このような光強度分布F(x)を与えるフ
ーリエ級数は厳密には無限級数であるが、実際には任意
の有限項でとどめて各項の1次元位相分布を個別に作
り、これらを合成(積分)することで近似的に図2
(a)に示す光強度分布F(x)を与える1次元位相分
布を合成することができる。 [2.ホログラム作成の光学構造]図3は図2で示した
フーリエ成分をコヒーレントに加算するための光学系の
概念を示す。The Fourier series that gives such a light intensity distribution F (x) is strictly an infinite series, but in reality, it is limited to an arbitrary finite term and the one-dimensional phase distribution of each term is individually created. Approximately by combining (integrating)
The one-dimensional phase distribution that gives the light intensity distribution F (x) shown in (a) can be synthesized. [2. Optical Structure for Creating Hologram] FIG. 3 shows the concept of an optical system for coherently adding the Fourier components shown in FIG.
【0032】図3において、第1項は単一の平面波光束
によるストライプ領域12のバイアス露光であり、第2
項以下は交差角度が異なる2つの平面波を組み合わせて
得られた干渉波の露光となり、フーリエ成分をn項まで
合成するとすると、(2n−1)個のコヒーレントな平
面波光束は同一のストライプ領域12で加算され、計算
された所望の光強度分布F(x)を生成することができ
る。In FIG. 3, the first term is bias exposure of the stripe region 12 by a single plane-wave light beam, and the second term is
The term below is the exposure of the interference wave obtained by combining two plane waves having different crossing angles, and if the Fourier components are combined up to n terms, (2n-1) coherent plane wave light fluxes are generated in the same stripe region 12. The summed and calculated desired light intensity distribution F (x) can be generated.
【0033】更に、フーリエ成分の第2項以降をコヒー
レントに加算する際には、各フーリエ成分の振幅Ai及
び位相θi(ただしi=1,2,・・・n)を適切に設
定する必要がある。この様なフーリエ級数における第1
項および第2項の有限なフーリエ成分の加算合成により
ストライプ領域12における光強度分布はほぼ線形に位
相分布に変換され、図1に示したホログラム画面におけ
る任意のストライプ領域のホログラムを作成することが
できる。Further, when coherently adding the second and subsequent terms of the Fourier component, it is necessary to properly set the amplitude Ai and the phase θi (where i = 1, 2, ... N) of each Fourier component. is there. The first in such a Fourier series
The light intensity distribution in the stripe region 12 is almost linearly converted into a phase distribution by the additive synthesis of the finite Fourier components of the second term and the second term, and a hologram of an arbitrary stripe region in the hologram screen shown in FIG. 1 can be created. it can.
【0034】図4は1つのフーリエ成分に対応した単一
空間周波数の位相分布を得るために2つの平面波光束を
干渉させるための光学系の構成を示す。図4において、
18はストライプ状ホログラムであり、平面波20を照
射したときに角度αiをもつ2つの平面波22,24を
再生するように干渉縞を形成している。2つの平面波2
2,24の交差角αiはフーリエ級数の第2項以降の次
数が低いときには小さいため、キャリア空間周波数とし
ての平面波20を交差角αiとは直交する方向の入射角
βで与える。FIG. 4 shows the configuration of an optical system for causing two plane wave light beams to interfere with each other in order to obtain a phase distribution of a single spatial frequency corresponding to one Fourier component. In FIG.
Reference numeral 18 denotes a stripe hologram, which forms interference fringes so as to reproduce two plane waves 22 and 24 having an angle αi when the plane wave 20 is irradiated. Two plane waves 2
Since the crossing angle αi of 2, 24 is small when the second and subsequent orders of the Fourier series are low, the plane wave 20 as the carrier spatial frequency is given by the incident angle β in the direction orthogonal to the crossing angle αi.
【0035】この入射角βを2つの平面波22,24の
交差角αiの数十倍程度にとることによって高次の回折
光と干渉縞の形成に必要な1次回折光とを分離すること
ができる。この図4に示す光学系の構成を図1に示した
ホログラム画面10のストライプ領域12−0〜12−
nに対応してLy方向に複数並べることによって図3に
示した(2n−1)個の平面波を加算する光学系を実現
することができる。By setting the incident angle β to be several tens of times the intersection angle αi of the two plane waves 22 and 24, it is possible to separate the high-order diffracted light and the first-order diffracted light necessary for forming interference fringes. . The configuration of the optical system shown in FIG. 4 has the stripe regions 12-0 to 12- of the hologram screen 10 shown in FIG.
An optical system for adding (2n-1) plane waves illustrated in FIG. 3 can be realized by arranging a plurality of lines in the Ly direction corresponding to n.
【0036】実際には図5に示すように平面波20を共
通化し、フーリエ級数の第1項によるバイアス光を偏向
するストライプ状ホログラム18−0に続いてフーリエ
級数の第2項以降に対応したストライプ状ホログラム1
8−1〜18−(n−1)を並べたホログラム板26の
全体を入射角βで照射させる。ここで、ホログラム板2
6に設けたストライプ状ホログラム18−0〜18−
(n−1)はフーリエ級数の各項で決まる交差角度α1
〜αnをもつ2つの平面波光束を再生するが、記録媒体
の媒体面28上の同一の場所で合成干渉できるように入
射角βと同じ面内に出射角度γiを設定するようにスト
ライプ状ホログラム18−1〜18−(n−1)のホロ
グラムを干渉露光で形成する。Actually, as shown in FIG. 5, the plane wave 20 is made common, and the stripe hologram 18-0 for deflecting the bias light according to the first term of the Fourier series is followed by the stripes corresponding to the second and subsequent terms of the Fourier series. Hologram 1
The entire hologram plate 26 in which 8-1 to 18- (n-1) are arranged is illuminated at an incident angle β. Here, the hologram plate 2
Stripe holograms 18-0 to 18-
(N-1) is the intersection angle α1 determined by each term of the Fourier series
2 plane wave light fluxes having .about..alpha.n are reproduced, but the stripe hologram 18 is set so that the exit angle .gamma.i is set in the same plane as the incident angle .beta. So that synthetic interference can occur at the same place on the medium surface 28 of the recording medium. Holograms -1 to 18- (n-1) are formed by interference exposure.
【0037】この点はホログラム板26の一番上に設け
られたフーリエ級数の第1項のバイアス露光を行うスト
ライプ状ホログラム18−0についても同様である。ホ
ログラム板26に設けたフーリエ級数の各項に対応した
ストライプ状ホログラム18−0〜18−nに対し独立
に振幅制御及び位相制御をできるようにするため、平面
波20の光路中に振幅変調器30と位相変調器32を設
置する。This point also applies to the stripe hologram 18-0 provided on the top of the hologram plate 26 and subjected to bias exposure of the first term of the Fourier series. In order to enable independent amplitude control and phase control for the striped holograms 18-0 to 18-n corresponding to the respective terms of the Fourier series provided on the hologram plate 26, the amplitude modulator 30 is provided in the optical path of the plane wave 20. And the phase modulator 32 are installed.
【0038】図6は図5の振幅変調器30を取り出して
示したもので、フーリエ級数の項数分だけストライプ状
の液晶セグメント34−0〜34−(n−1)を配列し
ており、各液晶セグメント34−0〜34−(n−1)
の透過率を独立に設定できるようにしている。図7は図
4の位相変調器32を示したもので、フーリエ級数の項
数分だけのストライプ状の液晶セグメント36−0〜3
6−(n−1)を配列しており、各液晶セグメント36
−0〜36−(n−1)の位相を0〜2πの範囲で独立
に変えることができるように構成している。FIG. 6 shows the amplitude modulator 30 of FIG. 5 taken out, in which stripe-shaped liquid crystal segments 34-0 to 34- (n-1) are arranged by the number of terms of the Fourier series. Each liquid crystal segment 34-0 to 34- (n-1)
The transmittance of can be set independently. FIG. 7 shows the phase modulator 32 of FIG. 4, in which stripe-shaped liquid crystal segments 36-0 to 36-3 corresponding to the number of Fourier series terms are included.
6- (n-1) are arranged, and each liquid crystal segment 36
The phase of −0 to 36− (n−1) can be independently changed in the range of 0 to 2π.
【0039】この図6に示す振幅変調器30及び図7に
示す位相変調器32については、図5に示したようにホ
ログラム板26に照射する平面波20の光路中に配置
し、2つの振幅変調器30及び位相変調器32を構成す
る各液晶セグメントがホログラム板26上のストライプ
状ホログラム18−0〜(n−1)に対応するように位
置合わせを行う。ここで、振幅変調器30及び位相変調
器32に設けた液晶セグメント34−0〜(n−1)及
び36−0〜(n−1)の幅tはホログラム板26に対
し平面波20を入射角βで入射していることから、ホロ
グラム板26におけるストライプ状ホログラム18−0
〜(n−1)の幅ΔLyに対し t=ΔLycosβ としなければならない。 [3.計算機ホログラム作成装置の第1実施例]図8は
本発明によるホログラム作成装置の第1実施例を示した
実施例構成図である。The amplitude modulator 30 shown in FIG. 6 and the phase modulator 32 shown in FIG. 7 are arranged in the optical path of the plane wave 20 for irradiating the hologram plate 26 as shown in FIG. The liquid crystal segments forming the device 30 and the phase modulator 32 are aligned so as to correspond to the striped holograms 18-0 to (n-1) on the hologram plate 26. Here, the width t of the liquid crystal segments 34-0 to (n-1) and 36-0 to (n-1) provided in the amplitude modulator 30 and the phase modulator 32 is the angle of incidence of the plane wave 20 on the hologram plate 26. Since it is incident at β, the stripe hologram 18-0 on the hologram plate 26
To the width ΔLy of (n−1), t = ΔLycosβ must be set. [3. First Embodiment of Computer Generated Hologram Device] FIG. 8 is a block diagram of an embodiment showing a first embodiment of a hologram preparation device according to the present invention.
【0040】図8において、レーザ光源38,シャッタ
40,ミラー42,対物レンズ44,ピンホール46及
びコリメータレンズ48によって、図5に示す平面波2
0を発生する平面波発生手段を構成している。この平面
波発生手段において、半導体レーザなどを使用したレー
ザ光源38から出射されるコヒーレントなレーザビーム
はシャッタ40を通過した後、ミラー42で反射され、
対物レンズ44とピンホール46を用いて発散球面波に
変換される。対物レンズ44及びピンホール46で発散
球面波に変換された光はコリメータレンズ48で平行光
に変換され、平面波20となって振幅変調器30及び位
相変調器32を通ってホログラム板26に入射する。In FIG. 8, the plane wave 2 shown in FIG. 5 is formed by the laser light source 38, the shutter 40, the mirror 42, the objective lens 44, the pinhole 46 and the collimator lens 48.
A plane wave generating means for generating 0 is configured. In this plane wave generation means, the coherent laser beam emitted from the laser light source 38 using a semiconductor laser or the like passes through the shutter 40 and is then reflected by the mirror 42.
It is converted into a divergent spherical wave using the objective lens 44 and the pinhole 46. The light converted into the divergent spherical wave by the objective lens 44 and the pinhole 46 is converted into parallel light by the collimator lens 48, becomes a plane wave 20, and enters the hologram plate 26 through the amplitude modulator 30 and the phase modulator 32. .
【0041】ホログラム板26は2光束発生手段及び偏
向手段としての機能を持ち、図5に示したように、配列
したフーリエ級数の各項に対応したストライプ状ホログ
ラム18−0〜18−(n−1)により第1項のバイア
ス光及び第2項以降の位相分布を得るためそれぞれ2つ
の平面波光束を生成し、光学的な記録媒体として設けた
ホログラム乾板52の前面に設けたスリット50の位置
でコヒーレントに加算される。The hologram plate 26 has a function as a two-beam generating means and a deflecting means, and as shown in FIG. 5, stripe holograms 18-0 to 18- (n-corresponding to the respective terms of the arranged Fourier series. In order to obtain the bias light of the first term and the phase distribution of the second term and thereafter according to 1), two plane wave light fluxes are generated respectively, and at the position of the slit 50 provided on the front surface of the hologram dry plate 52 provided as an optical recording medium. Coherently added.
【0042】このようにスリット50の位置でコヒーレ
ントに加算されるフーリエ級数の各項に対応した2つの
平面波光束はホログラム板26に照射する際に振幅変調
器30及び位相変調器32によって各項の振幅及び位相
が与えられているため、スリット50の位置では(1)
式に示したフーリエ級数の加算(積分)を光学的に実現
する。そして、スリット50の背後に設置されたホログ
ラム乾板52には再現されたスリット状のホログラム干
渉縞が露光される。As described above, the two plane wave luminous fluxes corresponding to the respective terms of the Fourier series that are coherently added at the position of the slit 50 are applied to the hologram plate 26 by the amplitude modulator 30 and the phase modulator 32, respectively. Since the amplitude and phase are given, (1) at the slit 50 position.
The addition (integration) of the Fourier series shown in the equation is optically realized. Then, the hologram dry plate 52 installed behind the slit 50 is exposed with the reproduced slit-shaped hologram interference fringes.
【0043】ホログラム乾板52はスリット50と直交
する方向に移動可能なステージ54上に固定されてお
り、ステージ54は走査機構56によりスリット50と
平行にスリット幅ずつ移動することができる。コントロ
ーラ58はレーザ光源38,振幅変調器30,位相変調
器32,走査機構56のそれぞれを制御する。The hologram dry plate 52 is fixed on a stage 54 movable in a direction orthogonal to the slit 50, and the stage 54 can be moved in parallel with the slit 50 by the slit width by a scanning mechanism 56. The controller 58 controls the laser light source 38, the amplitude modulator 30, the phase modulator 32, and the scanning mechanism 56.
【0044】即ち、コントローラ58に対しては作成し
ようとする3次元形状データのストライプ領域毎のフー
リエ級数の各項の振幅,位相が与えられている。このス
トライプ領域毎のフーリエ級数展開データに基づき、コ
ントローラ58は振幅変調器30に設定振幅が得られる
ように透過率を設定し、また位相変調器に設定位相が得
られるように0〜2πの範囲の位相設定を行う。That is, the amplitude and the phase of each term of the Fourier series for each stripe area of the three-dimensional shape data to be created are given to the controller 58. Based on the Fourier series expansion data for each stripe area, the controller 58 sets the transmittance to the amplitude modulator 30 so as to obtain the set amplitude, and the range from 0 to 2π so that the phase modulator obtains the set phase. Set the phase of.
【0045】この状態でレーザ光源38のシャッタ46
を開いて平面波20を振幅変調器30及び位相変調器3
2を介してホログラム板26に照射し、ホログラム板2
6のフーリエ級数の各項に対応したストライプ状ホログ
ラムより第1項のバイアス光及び第2項以降の位相分布
を得るため2つの平面波光束をスリット50の位置に照
射してフーリエ級数の積分を光学的に行わせる。In this state, the shutter 46 of the laser light source 38 is
To open the plane wave 20 to the amplitude modulator 30 and the phase modulator 3
The hologram plate 26 is irradiated via the
In order to obtain the bias light of the first term and the phase distribution of the second and subsequent terms from the stripe hologram corresponding to each term of the Fourier series of 6, two plane wave light fluxes are applied to the position of the slit 50 to optically integrate the Fourier series. To do it.
【0046】初期状態で走査機構54はホログラム乾板
52の一番上のストライプ領域をスリット50の背後に
位置させており、ホログラム乾板52の露光が済むとシ
ャッタ40を閉じる。続いて走査機構56によるステー
ジ54の駆動でホログラム乾板52をスリット50の幅
と同じ距離だけ上方に移動し、ホログラム乾板52の未
露光部をスリット50の位置に移動させる。In the initial state, the scanning mechanism 54 positions the uppermost stripe region of the hologram dry plate 52 behind the slit 50, and closes the shutter 40 when the hologram dry plate 52 is exposed. Subsequently, by driving the stage 54 by the scanning mechanism 56, the hologram dry plate 52 is moved upward by the same distance as the width of the slit 50, and the unexposed portion of the hologram dry plate 52 is moved to the position of the slit 50.
【0047】この状態でコントローラ58は次のストラ
イプ領域について求めたフーリエ級数の振幅及び位相を
振幅変調器30及び位相変調器32に設定してシャッタ
40を開き、2番目のストライプ領域のホログラム干渉
縞の露光をホログラム乾板52に行う。以下同様に、最
後のストライプ領域までホログラム乾板52に対するホ
ログラム干渉縞の露光を繰り返す。In this state, the controller 58 sets the amplitude and phase of the Fourier series obtained for the next stripe area in the amplitude modulator 30 and the phase modulator 32, opens the shutter 40, and opens the hologram interference fringes in the second stripe area. Is exposed to the hologram dry plate 52. Similarly, the exposure of the hologram interference fringes on the hologram dry plate 52 is repeated until the final stripe region.
【0048】尚、図8にあっては、ホログラム乾板52
を移動走査して1画面分のホログラムを作成している
が、ホログラム乾板52の代わりにロールフィルムを使
用し、このロールフィルムを順次送るフィルム送り機構
を設け、このロールフィルムに対するホログラム干渉縞
の記録により映画用のホログラムフィルムを作成するこ
ともできる。 [4.ホログラム作成手順]図9は本発明による計算機
ホログラムの作成処理の手順を示したフローチャートで
ある。In FIG. 8, the hologram dry plate 52 is used.
A hologram for one screen is created by moving and scanning the roll film. A roll film is used instead of the hologram dry plate 52, and a film feeding mechanism for sequentially feeding the roll film is provided to record hologram interference fringes on the roll film. It is also possible to make a hologram film for movies. [4. Hologram Creating Procedure] FIG. 9 is a flowchart showing the procedure of the computer hologram creating process according to the present invention.
【0049】図9において、まずステップ1で任意の3
次元形状データから図1に示したホログラム画面のスト
ライプ領域12−0〜12−(n−1)のそれぞれにお
けるホログラム干渉縞を計算し、ステップS2で光強度
分布を示すフーリエ級数に展開する。続いてステップS
3で展開したフーリエ級数の各項の振幅An及び位相θ
nにより振幅変調器30及び位相変調器32の制御デー
タを作成する。In FIG. 9, first, in step 1, any 3
The hologram interference fringes in each of the stripe regions 12-0 to 12- (n-1) of the hologram screen shown in FIG. 1 are calculated from the dimensional shape data, and in step S2, the hologram interference fringes are developed into Fourier series showing the light intensity distribution. Then step S
Amplitude An and phase θ of each term of the Fourier series expanded in 3.
Control data of the amplitude modulator 30 and the phase modulator 32 is created by n.
【0050】続いてステップS4で振幅変調器30の透
過率の条件設定及び位相変調器32の制御位相の条件設
定を行い、ステップS5でレーザ光源よりコヒーレント
な平面波光束を振幅変調器30及び位相変調器32を介
してホログラム板26に照射し、ホログラム板26から
のフーリエ級数の第1項のバイアス光及び第2項以降の
位相分布を得るため各項に対応した2つの平面波光束を
同一位置で加算してホログラム乾板などに露光記録す
る。Then, in step S4, the condition of the transmittance of the amplitude modulator 30 and the condition of the control phase of the phase modulator 32 are set. In step S5, the plane wave light flux coherent from the laser light source is modulated by the amplitude modulator 30 and the phase modulator. The hologram plate 26 is irradiated through the device 32, and in order to obtain the bias light of the first term of the Fourier series from the hologram plate 26 and the phase distribution of the second and subsequent terms, two plane wave light fluxes corresponding to the respective terms at the same position. The addition is performed and exposure recording is performed on a hologram dry plate or the like.
【0051】続いてステップS6でホログラム乾板上の
全てのストライプ領域の露光終了の有無をチェックし、
露光が終了していなければステップS7に進んで記録媒
体を次の未露光領域に移動し、次のストライプ領域にお
ける振幅及び位相の条件設定を行ってフーリエ級数の積
分露光を繰り返し、ステップS6で全てのストライプ領
域の露光が終了すると一連のホログラム作成処理を終了
する。 [5.計算機ホログラム作成装置の第2実施例]図10
は本発明による計算機ホログラムの作成装置の第2実施
例を示した実施例構成図であり、この実施例にあって
は、順次作成されるホログラムの1次元位相分布を機械
的な光走査によってホログラム乾板等の媒体に記録する
ようにしたことを特徴とする。Then, in step S6, it is checked whether or not the exposure of all stripe areas on the hologram dry plate has been completed.
If the exposure has not ended, the process proceeds to step S7, the recording medium is moved to the next unexposed region, the amplitude and phase conditions in the next stripe region are set, and the integral exposure of the Fourier series is repeated. When the exposure of the stripe area is finished, a series of hologram forming processing is finished. [5. Second Embodiment of Computer-generated Hologram Making Apparatus] FIG.
FIG. 3 is a block diagram of an embodiment showing a second embodiment of a computer generated hologram apparatus according to the present invention. In this embodiment, the one-dimensional phase distribution of sequentially created holograms is a hologram by mechanical optical scanning. It is characterized in that the recording is performed on a medium such as a dry plate.
【0052】図10において、レーザ光源38,シャッ
タ40,ミラー42,対物レンズ44,ピンホール46
及びコリメータレンズ48を備えた平面波発生手段、振
幅変調器30,位相変調器32,ホログラム板26は図
8の第1実施例と同じであるが、ホログラム板26に対
し直交する方向にホログラム乾板52を固定的に配置
し、その間に光学的な偏向手段として駆動コイル62に
より回転走査されるガルバノミラー60を設けたことを
特徴とする。In FIG. 10, a laser light source 38, a shutter 40, a mirror 42, an objective lens 44, and a pinhole 46.
The plane wave generating means including the collimator lens 48, the amplitude modulator 30, the phase modulator 32, and the hologram plate 26 are the same as those in the first embodiment of FIG. 8, but the hologram dry plate 52 is arranged in the direction orthogonal to the hologram plate 26. Is fixedly arranged, and a galvanometer mirror 60 rotated and scanned by a drive coil 62 is provided as an optical deflecting means therebetween.
【0053】ガルバノミラー60の駆動コイル62はコ
ントローラ58によりホログラム画面のストライプ領域
のホログラム干渉縞の露光動作に同期して制御される。
即ち、初期状態でコントローラ58は駆動コイル62に
よりガルバノミラー60からの光束をホログラム乾板5
2の記録面の例えば右側の隅に向けており、1つのホロ
グラム領域のホログラム干渉縞の露光記録が進む毎にホ
ログラム干渉縞の幅分だけガルバノミラー60を右回り
に微小角度回転し、次の未記録ストライプ領域にセット
する。The drive coil 62 of the galvanometer mirror 60 is controlled by the controller 58 in synchronization with the exposure operation of the hologram interference fringes in the stripe area of the hologram screen.
That is, in the initial state, the controller 58 causes the drive coil 62 to transmit the light flux from the galvano mirror 60 to the hologram dry plate 5.
2 toward the right corner of the recording surface, and each time the exposure recording of the hologram interference fringes of one hologram region progresses, the galvanometer mirror 60 is rotated clockwise by a minute angle by the width of the hologram interference fringes, and the next Set in the unrecorded stripe area.
【0054】図10に示すガルバノミラー60で光学的
な走査を行った場合、図11に示すように平面となる記
録媒体面64に対し像面66は円弧を描くようになる。
このため、平面となる記録媒体面64に対しガルバノミ
ラー60による像面66の位置が場所によって異なるこ
とになる。通常、レンズを用いた結像型の回転走査にあ
っては、像面66が記録媒体面64に対し湾曲すること
で、像ボケを生じて問題となる。しかしながら本発明の
ホログラム干渉縞の露光にあっては、この像面の湾曲は
問題とならない。その理由を図12を参照して説明する
と次のようになる。When optical scanning is performed by the galvanometer mirror 60 shown in FIG. 10, the image surface 66 draws an arc with respect to the recording medium surface 64 which is a flat surface as shown in FIG.
Therefore, the position of the image plane 66 formed by the galvanometer mirror 60 with respect to the flat recording medium surface 64 differs depending on the location. Usually, in image-forming rotary scanning using a lens, the image surface 66 is curved with respect to the recording medium surface 64, which causes image blurring and becomes a problem. However, in the exposure of the hologram interference fringes of the present invention, the curvature of the image plane does not pose a problem. The reason will be described below with reference to FIG.
【0055】図12は2つの平面波68,70がZ軸に
対し等しい角度で像面72に入射し、干渉縞74を形成
している様子を示している。ここで、像面72における
干渉縞74のピッチをd0とする。いま干渉縞74を観
察する像面72をZ軸方向に任意の距離lだけずらし、
更にx−y平面から任意の角度θだけ傾けた像面76を
想定する。この像面76における干渉縞78のピッチを
dとすると、d0 =dとなる。FIG. 12 shows how two plane waves 68 and 70 are incident on the image plane 72 at the same angle with respect to the Z axis and form interference fringes 74. Here, the pitch of the interference fringes 74 on the image plane 72 is d0. Now, the image plane 72 for observing the interference fringes 74 is displaced in the Z-axis direction by an arbitrary distance l,
Further, assume an image plane 76 tilted from the xy plane by an arbitrary angle θ. If the pitch of the interference fringes 78 on the image plane 76 is d, then d 0 = d.
【0056】これは干渉縞74のピッチが干渉する平面
波68,70のY方向の伝播ベクトル成分であり、像面
のZ軸方向への偏心及びy軸回りの回転によってはY方
向の伝播ベクトル成分に変化が生じないため像面72か
ら像面76に偏心してもd0=dとなる。このような理
由により図11に示したようにガルバノミラー60によ
る走査で記録媒体面64との距離が変化しても記録媒体
面64に生成される位相分布に変化は起きず、問題なく
生成したストライプ領域のホログラム干渉縞を記録する
ことができる。This is the Y-direction propagation vector component of the plane waves 68 and 70 in which the pitch of the interference fringes 74 interferes, and depending on the eccentricity of the image plane in the Z-axis direction and the rotation around the y-axis, the Y-direction propagation vector component. Does not change, d 0 = d even if the image surface 72 is decentered from the image surface 76. For this reason, the phase distribution generated on the recording medium surface 64 does not change even if the distance from the recording medium surface 64 changes due to scanning by the galvano mirror 60 as shown in FIG. Holographic interference fringes in the stripe area can be recorded.
【0057】また図10のように、ガルバノミラー60
による記録面に対する走査機構を設ければ、図8の機械
的な走査に比べ装置構成を簡単にすることができる。 [6.計算機ホログラム作成表示装置の実施例]図13
は本発明による計算機ホログラムの作成表示装置の第1
実施例を示した実施例構成図である。As shown in FIG. 10, the galvanometer mirror 60 is used.
If the scanning mechanism for the recording surface is provided, the device configuration can be simplified as compared with the mechanical scanning of FIG. [6. Embodiment of computer generated hologram display device] FIG.
Is a first computer-generated hologram display device according to the present invention.
It is an Example lineblock diagram showing an example.
【0058】図13において、レーザ光源38,シャッ
タ40,ミラー42,対物レンズ44,ピンホール4
6,コリメータレンズ48,振幅変調器30,位相変調
器32,ホログラム板26までの構成は図8のホログラ
ム作成装置と同じである。このホログラム作成表示装置
にあっては、ホログラム板26に続いてホログラム作成
領域の全域にホログラム板26に設けているフーリエ級
数の各項に対応したストライプ状ホログラムからの平面
波光束を照射する偏向手段としてコンピュータ・ジェネ
レーテッド・ホログラム(以下「CGH」という)80
を設けている。In FIG. 13, laser light source 38, shutter 40, mirror 42, objective lens 44, pinhole 4
6, the configuration up to the collimator lens 48, the amplitude modulator 30, the phase modulator 32, and the hologram plate 26 is the same as that of the hologram creating apparatus of FIG. In this hologram creation display device, as a deflection means for irradiating a plane wave light beam from a stripe hologram corresponding to each term of the Fourier series provided on the hologram plate 26 over the entire hologram creation area subsequent to the hologram plate 26. Computer-generated hologram (hereinafter referred to as "CGH") 80
Is provided.
【0059】CGH80に続くホログラム作成位置には
液晶シャッタ82,空間光変調素子92を設けている。
この実施例にあっては、液晶シャッタ82と空間光変調
素子92は一体構造としている。まず、液晶シャッタ8
2は透明電極84,88の間に液晶86を挟み込んだ構
造を有する。また、空間光変調素子92は液晶シャッタ
82の透明電極88を兼用し、反対側の透明電極100
との間に光導電膜94,誘電体ミラー96及び液晶98
を挟み込んでいる。A liquid crystal shutter 82 and a spatial light modulator 92 are provided at a hologram forming position subsequent to the CGH 80.
In this embodiment, the liquid crystal shutter 82 and the spatial light modulator 92 are integrated. First, the liquid crystal shutter 8
2 has a structure in which a liquid crystal 86 is sandwiched between transparent electrodes 84 and 88. The spatial light modulator 92 also serves as the transparent electrode 88 of the liquid crystal shutter 82, and the transparent electrode 100 on the opposite side.
Between the photoconductive film 94, the dielectric mirror 96 and the liquid crystal 98.
Sandwiched between.
【0060】液晶シャッタ82は駆動電源90を有し、
コントローラ58からの制御信号による駆動電圧により
開閉制御される。具体的には、液晶シャッタ82は図1
のホログラム画面10に示したストライプ領域12−0
〜12−(n−1)に対応する独立に制御可能な複数の
液晶セグメントを配列しており、コントローラ58から
の制御を受けて順番に液晶セグメントを透過制御して、
いわゆるシャッタ機能を実現する。The liquid crystal shutter 82 has a driving power source 90,
Opening / closing is controlled by a drive voltage based on a control signal from the controller 58. Specifically, the liquid crystal shutter 82 is shown in FIG.
Stripe region 12-0 shown in the hologram screen 10 of FIG.
.. 12- (n-1), a plurality of independently controllable liquid crystal segments are arranged, and under the control of the controller 58, the liquid crystal segments are sequentially transmitted and controlled,
A so-called shutter function is realized.
【0061】一方、空間光変調素子92は液晶シャッタ
82を介して入射した光を光導電膜94で受けると、光
強度に応じて光導電膜94の抵抗値が低下する。光導電
膜94の抵抗値が低下すると、駆動電源95による駆動
電圧は一定であるが、光導電膜94の抵抗値が下がるこ
とで誘電体ミラー96を介して液晶98の両端に加わる
電圧が抵抗値が下がった分だけ増加する。On the other hand, when the spatial light modulator 92 receives the light incident through the liquid crystal shutter 82 by the photoconductive film 94, the resistance value of the photoconductive film 94 decreases according to the light intensity. When the resistance value of the photoconductive film 94 decreases, the driving voltage by the driving power supply 95 is constant, but the resistance value of the photoconductive film 94 decreases, so that the voltage applied across the liquid crystal 98 via the dielectric mirror 96 is changed. It increases by the amount that the value is lowered.
【0062】液晶98の両端に加わる駆動電圧が増加す
ると読出光110に対する液晶98の屈折率も変化し、
液晶98に入射し、誘電体ミラー96で反射されて戻っ
てくるが位相変調を受ける。このような液晶シャッタ8
2及び空間光変調素子92による光学的な動作は液晶シ
ャッタ82の駆動でホログラム形成空間におけるストラ
イプ領域毎に行われるため、液晶98の屈折率はストラ
イプ領域毎に形成されたホログラム干渉縞に依存した屈
折率の分布として記録されることになる。空間光変調素
子92の液晶98に屈折率の変化として記録されたホロ
グラム干渉縞の情報は、レーザ光源102,シャッタ1
04,ミラー106,ハーフミラー108でなる読出手
段により読み出してホログラムを再生することができ
る。When the driving voltage applied to both ends of the liquid crystal 98 increases, the refractive index of the liquid crystal 98 with respect to the read light 110 also changes,
The light enters the liquid crystal 98, is reflected by the dielectric mirror 96 and returns, but undergoes phase modulation. Such a liquid crystal shutter 8
2 and the spatial light modulation element 92 perform an optical operation by driving the liquid crystal shutter 82 for each stripe region in the hologram forming space, so that the refractive index of the liquid crystal 98 depends on the hologram interference fringes formed for each stripe region. It will be recorded as the refractive index distribution. The information on the hologram interference fringes recorded as the change in the refractive index on the liquid crystal 98 of the spatial light modulator 92 is the laser light source 102 and the shutter 1.
04, the mirror 106, and the half mirror 108 can be read by a reading means to reproduce the hologram.
【0063】即ち、レーザ光源108は半導体レーザな
どによりレーザ光あるいは単色に近い読出光110を発
生し、シャッタ104,ミラー106、更にハーフミラ
ー108を介して空間光変調素子92に入射する。この
読出光110の入射を受けて、そのとき液晶98の各ス
トライプ領域毎にホログラム干渉縞を屈折率の変化とし
て記録しているため、この屈折率の分布に応じた位相分
布をもつ読出光を反射により生成し、ハーフミラー10
8を介して立体像を表示することができる。That is, the laser light source 108 generates laser light or read light 110 having a nearly monochromatic color by a semiconductor laser or the like, and makes it enter the spatial light modulator 92 through the shutter 104, the mirror 106, and the half mirror 108. Upon receipt of the read light 110, the hologram interference fringes are recorded as changes in the refractive index for each stripe region of the liquid crystal 98 at that time. Therefore, read light having a phase distribution corresponding to the distribution of the refractive index is obtained. Generated by reflection, half mirror 10
A stereoscopic image can be displayed via 8.
【0064】尚、液晶98のリセットは駆動電源95に
よる駆動電圧の極性を反転させればよく、これが記録し
たホログラム情報の消去動作となる。図14は本発明に
よるホログラム作成表示装置の第2実施例を示した実施
例構成図であり、この実施例はホログラム板26に続い
て設けるホログラム作成領域の全域に各ストライプ状ホ
ログラムからの2つの平面波光束を照射してフーリエ級
数の積分加算を行わせる偏向手段としてレンティキュラ
レンズ112を用いたことを特徴とする。それ以外の構
成は図13の実施例と同じである。 [7.計算機カラーホログラム作成表示装置の実施例]
図15は本発明によるカラーホログラム作成表示装置の
第1実施例を示した実施例構成図である。The liquid crystal 98 may be reset by reversing the polarity of the driving voltage from the driving power supply 95, which is the operation of erasing the recorded hologram information. FIG. 14 is a block diagram of an embodiment showing a second embodiment of the hologram creation / display apparatus according to the present invention. In this embodiment, two holograms from each stripe-shaped hologram are provided over the entire hologram creation area provided subsequent to the hologram plate 26. A lenticular lens 112 is used as a deflecting unit that irradiates a plane wave light beam to perform integral addition of Fourier series. The other structure is the same as that of the embodiment shown in FIG. [7. Example of Computer Color Hologram Creation / Display Device]
FIG. 15 is a block diagram of an embodiment showing a first embodiment of a color hologram producing / displaying device according to the present invention.
【0065】図15において、レーザ光源38,シャッ
タ40,ミラー42,対物レンズ44,ピンホール4
6,コリメータレンズ48,振幅変調器30,位相変調
器32及びホログラム板26は図8のホログラム作成装
置と同じである。また、ホログラム板26に続いて設け
られたガルバノミラー60を用いた光学的な走査機構は
図10の実施例と同じである。ガルバノミラー60によ
るストライプ状に分けたホログラム作成空間の位置に
は、図13及び図14に示したと同じ空間光変調素子9
2が設けられている。尚、図13及び図14にあって
は、液晶シャッタ82を一体に設けていることから、図
15にあっては液晶シャッタ82を取り除いている。即
ち、図13,図14における液晶シャッタ82を構成す
る透明電極84,液晶98及び駆動電源90を除いた積
層構造とすれば良い。In FIG. 15, laser light source 38, shutter 40, mirror 42, objective lens 44, pinhole 4
6, the collimator lens 48, the amplitude modulator 30, the phase modulator 32, and the hologram plate 26 are the same as those in the hologram creating apparatus of FIG. The optical scanning mechanism using the galvano mirror 60 provided after the hologram plate 26 is the same as that of the embodiment shown in FIG. At the position of the hologram forming space divided into stripes by the galvano mirror 60, the same spatial light modulator 9 as shown in FIGS.
Two are provided. Since the liquid crystal shutter 82 is integrally provided in FIGS. 13 and 14, the liquid crystal shutter 82 is removed in FIG. That is, the transparent electrode 84, the liquid crystal 98, and the driving power source 90 which form the liquid crystal shutter 82 in FIGS.
【0066】コントローラ58は振幅変調器30,位相
変調器32及び空間光変調素子92、更に図示しないガ
ルバノミラー60の駆動コイルを制御して空間光変調素
子92にホログラム画面のストライプ領域毎に計算機で
求められたRGBカラーデータ毎のホログラム干渉縞を
記録する。即ち、コントローラ58は3次元形状データ
から求めたRGBの各データ毎にホログラム作成面のス
トライプ領域毎のRGBについてのホログラム位相分布
を計算し、振幅変調器30及び位相変調器32にRGB
毎にフーリエ級数の各項の振幅及び位相を設定しながら
ホログラム板26の各ストライプ状ホログラムからのバ
イアス光および2つの平面波光束をガルバノミラー60
で空間光変調素子92の特定のストライプ領域に集めて
フーリエ級数の積分加算を行わせて書き込む。The controller 58 controls the amplitude modulator 30, the phase modulator 32, the spatial light modulation element 92, and the drive coil of the galvano mirror 60 (not shown) to cause the spatial light modulation element 92 to calculate each stripe area of the hologram screen by a computer. The hologram interference fringes for each of the obtained RGB color data are recorded. That is, the controller 58 calculates the hologram phase distribution of RGB for each stripe area of the hologram creation surface for each RGB data obtained from the three-dimensional shape data, and the RGB modulators are used for the amplitude modulator 30 and the phase modulator 32.
The bias light and the two plane wave light beams from each stripe hologram of the hologram plate 26 are set to the galvano mirror 60 while setting the amplitude and phase of each term of the Fourier series for each.
Then, the data are collected in a specific stripe region of the spatial light modulator 92 and are subjected to integral addition of Fourier series for writing.
【0067】一方、空間光変調素子92に対する再生形
として、R用のレーザ光源114,G用のレーザ光源1
16,B用のレーザ光源118が設けられ、それぞれシ
ャッタ120,122,124を介してR,G及びBの
各波長の読出光を出力する。シャッタ120,122及
び124はコントローラ58により制御される。シャッ
タ120からの波長Rの読出光はハーフミラー126で
反射され、ミラー132,134からハーフミラー10
8を通って空間光変調素子92に読出光を照射する。シ
ャッタ122からのGの波長をもつ読出光も同様にハー
フミラー128で反射され、ハーフミラー126を透過
した後、ミラー132,134を介してハーフミラー1
08より空間光変調素子92に照射される。On the other hand, as a reproduction type for the spatial light modulator 92, a laser light source 114 for R and a laser light source 1 for G are used.
A 16 and B laser light source 118 is provided and outputs read light of R, G and B wavelengths via shutters 120, 122 and 124, respectively. The shutters 120, 122 and 124 are controlled by the controller 58. The read light of the wavelength R from the shutter 120 is reflected by the half mirror 126, and is reflected from the mirrors 132 and 134.
The read light is applied to the spatial light modulator 92 through the beam line 8. Similarly, the read light having the G wavelength from the shutter 122 is also reflected by the half mirror 128, passes through the half mirror 126, and then passes through the mirrors 132 and 134.
The spatial light modulation element 92 is irradiated with light from 08.
【0068】更にシャッタ124からのB波長の読出光
はミラー130で反射され、ハーフミラー128,12
6を透過した後、ミラー132,134を介してハーフ
ミラー108から空間光変調素子92に照射される。空
間光変調素子92に照射されたR,GまたはBの波長を
もつ読出光は、このとき空間光変調素子92に書き込ま
れている各ストライプ領域のホログラム干渉縞に従った
光強度分布の反射光を生成し、ハーフミラー108で反
射してR,GまたはBのホログラム像を順次表示する。Further, the read-out light of B wavelength from the shutter 124 is reflected by the mirror 130, and the half mirrors 128, 12 are read.
After passing through 6, the half mirror 108 irradiates the spatial light modulator 92 via the mirrors 132 and 134. The read light having the wavelength of R, G, or B with which the spatial light modulation element 92 is irradiated is the reflected light of the light intensity distribution according to the hologram interference fringe of each stripe area written in the spatial light modulation element 92 at this time. Is generated and reflected by the half mirror 108 to sequentially display the R, G, or B hologram images.
【0069】図16は図15のカラーホログラム作成表
示装置におけるシャッタ120,122,124と空間
光変調素子92に対するホログラム書込動作を示したタ
イミングチャートである。図16に示すように、まずコ
ントローラ58はシャッタ120を時刻t1で一定時間
開き、空間光変調素子92にRの波長の読出光を照射
し、それまでに空間光変調素子92に書き込んでいるR
データのホログラム干渉縞からR成分のホログラム像を
書込み表示する。FIG. 16 is a timing chart showing the hologram writing operation for the shutters 120, 122, 124 and the spatial light modulator 92 in the color hologram producing and displaying apparatus of FIG. As shown in FIG. 16, the controller 58 first opens the shutter 120 at time t1 for a certain period of time, irradiates the spatial light modulation element 92 with read light having a wavelength of R, and writes R into the spatial light modulation element 92 by that time.
The hologram image of the R component is written and displayed from the hologram interference fringes of the data.
【0070】続いてシャッタ120を閉じた状態でコン
トローラ58はGデータに基づくストライプ領域のホロ
グラム位相分布を得るため、振幅変調器30及び位相変
調器32のストライプ領域毎にフーリエ級数の各項で決
まる振幅及び位相を設定し、ホログラム板26で各領域
毎にバイアス光及び2つの平面波光束を発生して、同じ
空間光変調素子92上の領域に積分露光する。このG成
分の書き込みが済むと、時刻t2でコントローラ58は
シャッタ122を開き、G成分の波長をもつ読出光を空
間光変調素子92に照射し、空間光変調素子92に書き
込まれているG成分のホログラム干渉縞によりG成分の
ホログラムを再生表示する。Subsequently, with the shutter 120 closed, the controller 58 obtains the hologram phase distribution in the stripe region based on the G data, so that each stripe region of the amplitude modulator 30 and the phase modulator 32 is determined by each term of the Fourier series. Amplitude and phase are set, bias light and two plane wave light fluxes are generated for each area by the hologram plate 26, and the area on the same spatial light modulation element 92 is subjected to integral exposure. When the writing of the G component is completed, the controller 58 opens the shutter 122 at time t2 to irradiate the spatial light modulator 92 with the read light having the wavelength of the G component, and the G component written in the spatial light modulator 92. The hologram of G component is reproduced and displayed by the hologram interference fringes.
【0071】続いてシャッタ122を閉じた後に、同様
にB成分のホログラム干渉縞の空間光変調素子92に対
する書込みを行い、時刻t3でシャッタ124を開いて
Bの波長をもつ読出光を空間光変調素子92に照射し、
B成分のホログラムを再生表示する。以下同様に、R,
G,B成分の空間光変調素子92に対する書込みと読出
しによるRGBホログラムの再生表示を繰り返す。Subsequently, after closing the shutter 122, similarly, the hologram interference fringes of the B component are written in the spatial light modulator 92, and the shutter 124 is opened at time t3 to spatially modulate the read light having the wavelength of B. Illuminate element 92,
Reproduce and display the B component hologram. Similarly, R,
Reproduction and display of RGB holograms by writing and reading to and from the spatial light modulation element 92 of G and B components are repeated.
【0072】このようなRGBホログラムを再生するた
めの処理を高速切替えにより行えば、残像効果によりカ
ラーホログラムを映像として見ることができる。図17
はカラーホログラム作成表示装置の第2実施例を示した
実施例構成図であり、図13に示したホログラム作成表
示装置をカラー化したことを特徴とする。If the processing for reproducing such an RGB hologram is performed by high-speed switching, the color hologram can be viewed as an image due to the afterimage effect. FIG. 17
FIG. 14 is a configuration diagram of an embodiment showing a second embodiment of a color hologram producing display device, which is characterized in that the hologram producing display device shown in FIG. 13 is colorized.
【0073】即ち、レーザ光源38から空間光変調素子
92までの構成は図13の実施例と同じであり、これに
加えて空間光変調素子92に対する読出手段として図1
5に示したレーザ光源114,116,118からハー
フミラー108の構成を付加しており、この実施例にあ
っても図16と同様にカラーホログラム干渉縞の空間光
変調素子92に対する書込みと読出しが行われる。 [8.計算機ホログラムの他の作成方法及び装置の実施
例]図18は本発明による計算機ホログラムの作成方法
及び装置の他の実施例を示した実施例構成図であり、ホ
ログラム作成のための位相分布から求めた光強度のフー
リエ級数の第2項以降における1次元のストライプ状ホ
ログラムによる干渉縞の形成について、低次のフーリエ
級数項と高次のフーリエ級数項にホログラム作成の光学
系を分けたことを特徴とする。That is, the configuration from the laser light source 38 to the spatial light modulator 92 is the same as that of the embodiment of FIG. 13, and in addition to this, as a reading means for the spatial light modulator 92, FIG.
The configuration of the half mirror 108 is added from the laser light sources 114, 116 and 118 shown in FIG. 5, and even in this embodiment, writing and reading of the color hologram interference fringes to the spatial light modulator 92 are performed similarly to FIG. Done. [8. Other Embodiments of Computer Hologram Creating Method and Apparatus] FIG. 18 is an embodiment configuration diagram showing another embodiment of the computer hologram creating method and apparatus according to the present invention, which is obtained from the phase distribution for hologram creation. Regarding the formation of interference fringes by the one-dimensional striped hologram after the second term of the Fourier series of the light intensity, the optical system for hologram production is divided into a low-order Fourier series term and a high-order Fourier series term. And
【0074】まず、本発明のホログラム作成方法にあっ
ては、図3に示したようにフーリエ級数の低次の項につ
いては、微小な交差角度で2つの平面波光束を交わらせ
てホログラム形成面のストライプ領域12で干渉縞を形
成している。しかしながら、図4に示すようなストライ
プ状ホログラム18を使用して微小な交差角度で交わる
ストライプ状の平面波光束群を発生させることは、ホロ
グラム作成面までの距離が制約されるため難しい。First, in the hologram producing method of the present invention, as shown in FIG. 3, for the lower-order terms of the Fourier series, two plane wave light fluxes are intersected with each other at a minute crossing angle so that the hologram formation surface is formed. Interference fringes are formed in the stripe region 12. However, it is difficult to use the stripe hologram 18 as shown in FIG. 4 to generate a stripe-shaped plane wave light flux group that intersects at a minute crossing angle because the distance to the hologram creation surface is restricted.
【0075】即ち、単一の波面即ち平面波からホログラ
ムによって2つの平面波光束を発生させる方法は、空間
周波数が1〜0.01[1/mm]というように小さい
場合、即ちフーリエ級数の第2項以降の低次の項の空間
周波数の場合にはホログラムから数十センチの距離では
光の回折効果は顕著に表われず、2つの交差する平面波
光束を発生することができない。That is, in the method of generating two plane wave light fluxes from a single wave front, that is, a plane wave by a hologram, when the spatial frequency is as small as 1 to 0.01 [1 / mm], that is, the second term of the Fourier series. In the case of the spatial frequency of the subsequent low-order terms, the diffraction effect of light does not appear remarkably at a distance of several tens of centimeters from the hologram, and two intersecting plane wave light fluxes cannot be generated.
【0076】そこで図18の実施例にあっては、ホログ
ラム板26では回折効果が得られないフーリエ級数の第
2項以降の低次の項を実現するストライプ領域について
は、位相分布を光学的に拡大投射するようにしている。
図18において、平面波発生手段はレーザ光源38,シ
ャッタ40,ミラー42,対物レンズ44,ピンホール
46及びコリメータレンズ48で構成される。コリメー
タセンズ48からの平面波20はビームスプリッタ36
で平面波20−1と20−2に分けられる。Therefore, in the embodiment of FIG. 18, the phase distribution is optically determined for the stripe region that realizes the second and lower terms of the Fourier series in which the diffraction effect cannot be obtained by the hologram plate 26. I try to magnify and project.
In FIG. 18, the plane wave generating means is composed of a laser light source 38, a shutter 40, a mirror 42, an objective lens 44, a pinhole 46 and a collimator lens 48. The plane wave 20 from the collimator sensor 48 is reflected by the beam splitter 36.
Are divided into plane waves 20-1 and 20-2.
【0077】平面波20−2側には図8の第1実施例と
同様、振幅変調器30,位相変調器32,ホログラム板
26−1が配置されている。このホログラム板26−1
には(1)式のフーリエ級数の第2項以降における高次
のフーリエ級数項で決まる交差角αiをもって2つの平
面波光束を発生するためのストライプ状ホログラムを複
数並べている。On the side of the plane wave 20-2, the amplitude modulator 30, the phase modulator 32, and the hologram plate 26-1 are arranged as in the first embodiment shown in FIG. This hologram plate 26-1
In (1), a plurality of stripe holograms for generating two plane-wave light fluxes are arranged with a crossing angle αi determined by higher-order Fourier series terms after the second term of the Fourier series of equation (1).
【0078】一方、ビームスプリッタ136からの平面
波20−1はミラー138で反射され、振幅変調器30
−1,位相変調器32−1,シリンドリカルレンズ14
0及び位相板142を介して偏向ホログラム144に照
射される。図19は図18のフーリエ級数の第2項以降
の低次の項のストライプ領域のホログラム干渉縞を生成
する光学系を取り出して示した説明図である。On the other hand, the plane wave 20-1 from the beam splitter 136 is reflected by the mirror 138 and the amplitude modulator 30
-1, Phase modulator 32-1, Cylindrical lens 14
The deflection hologram 144 is irradiated via the 0 and the phase plate 142. FIG. 19 is an explanatory diagram showing an optical system for extracting hologram interference fringes in the stripe region of the second and subsequent terms of the Fourier series shown in FIG.
【0079】図19にあっては、フーリエ級数の第2
項,第3項及び第4項の3つについてストライプ領域の
ホログラム干渉縞を生成する場合を例にとっている。図
19において、平面波20−1は液晶セグメント34−
1,2,3の3つを通り、その透過率の設定により振幅
が決められる。また、位相変調器32も液晶セグメント
36−1,2,3を有し、各セグメントを通過する位相
を設定位相となるように制御する。In FIG. 19, the second of the Fourier series is
The case where the hologram interference fringes in the stripe region are generated is described as an example with respect to the three terms, the third term, and the fourth term. In FIG. 19, the plane wave 20-1 is the liquid crystal segment 34-
Amplitude is determined by the setting of the transmittance through three of 1, 2, and 3. The phase modulator 32 also has liquid crystal segments 36-1, 2, and 3, and controls the phase passing through each segment to be the set phase.
【0080】振幅変調器30及び位相変調器32を通っ
た平面波光束20−1はシリンドリカルレンズ140で
3つのストライプ領域の平面波を収束する。このシリン
ドリカルレンズ140による収束位置には位相板142
が設けられている。位相板142には3つのストライプ
領域に対応してフーリエ級数の第2項,第3項,第4項
のそれぞれの単一空間周波数に対応した波面を付与する
ための位相付与部146−1,2,3を設けている。The plane wave light beam 20-1 having passed through the amplitude modulator 30 and the phase modulator 32 converges the plane waves of the three stripe regions by the cylindrical lens 140. A phase plate 142 is provided at the converging position of the cylindrical lens 140.
Is provided. The phase plate 142 is provided with a phase imparting unit 146-1 for imparting wavefronts corresponding to the respective single spatial frequencies of the second term, the third term, and the fourth term of the Fourier series, corresponding to the three stripe regions. 2 and 3 are provided.
【0081】このため位相板142を通った各ストライ
プ領域の平面波光束は光学的に波面が作り出され、偏向
ホログラム144を介してホログラム形成空間の1つの
ストライプ領域12上に複数の単一空間周波数をもつ光
強度分布を加算合成する。図20は図19を平面的に示
している。位相板142には図21に拡大して示すよう
に表面に凹凸148を設けることにより、発散する側に
おいて波面の位相を周期的に変化させることができる。For this reason, the plane wave light flux of each stripe region that has passed through the phase plate 142 is optically created with a wave front, and a plurality of single spatial frequencies are generated on one stripe region 12 of the hologram forming space via the deflection hologram 144. Add and combine the light intensity distributions that it has. FIG. 20 shows FIG. 19 in a plan view. By providing unevenness 148 on the surface of the phase plate 142 as enlargedly shown in FIG. 21, the phase of the wavefront can be periodically changed on the diverging side.
【0082】ここで、位相板142に設けた表面凹凸1
48の屈折率をn、表面凹凸148の高さをh、透過す
る光束の波長をλとすると、 (n−1)h=λ が成立するように表面凹凸148の高さhを決定する。Here, the surface unevenness 1 provided on the phase plate 142
When the refractive index of 48 is n, the height of the surface unevenness 148 is h, and the wavelength of the light flux to be transmitted is λ, the height h of the surface unevenness 148 is determined so that (n-1) h = λ.
【0083】このような位相板142に対し図20に示
したようにシリンドリカルレンズ140で平面波光束を
収束して照射すると、入射側で円弧状であった波面15
0は位相板142に設けた図21に示す表面凹凸148
によって周期的に位相が変化する波面152に変換する
ことができる。従って、図21に示す表面凹凸148を
フーリエ級数の例えば第2項,第3項及び第4項のそれ
ぞれに対応した凹凸数となるように形成し、これを図1
9の位相板142における位相付与部146−1,2,
3として並べることによって光学的にフーリエ級数の低
次の位相項の加算を行うことができる。When the phase plate 142 is converged by the cylindrical lens 140 as shown in FIG. 20 and irradiated with a plane wave light flux, the wave front 15 having an arc shape on the incident side is obtained.
Reference numeral 0 indicates the surface unevenness 148 shown in FIG.
Can be converted into a wavefront 152 whose phase changes periodically. Therefore, the surface unevenness 148 shown in FIG. 21 is formed to have unevenness numbers corresponding to, for example, the second term, the third term, and the fourth term of the Fourier series.
9 of the phase plate 142, the phase imparting parts 146-1, 142-1,
By arranging them as 3, it is possible to optically add low-order phase terms of the Fourier series.
【0084】尚、図21にあっては、位相板142に周
期的に位相が変化する波面を得るための表面凹凸142
を設けているが、位相板142としては、位相分布を屈
折率変調によって記録した光学素子、例えば体積型ホロ
グラムを使用しても良い。また図18の実施例にあって
は、走査機構56のステージ54に設置したホログラム
乾板52をスリット50に対しストライプの幅分だけ移
動しながらホログラム干渉縞の露光を行っているが、図
10に示したガルバノミラー60による光学的な走査で
あっても良い。In FIG. 21, a surface unevenness 142 for obtaining a wavefront whose phase changes periodically on the phase plate 142.
However, as the phase plate 142, an optical element having a phase distribution recorded by refractive index modulation, for example, a volume hologram may be used. Further, in the embodiment of FIG. 18, the hologram interference fringes are exposed while moving the hologram dry plate 52 installed on the stage 54 of the scanning mechanism 56 with respect to the slit 50 by the width of the stripes. Optical scanning by the illustrated galvanometer mirror 60 may be used.
【0085】更に図18のホログラム作成装置を用いて
図13,図14,図15、更に図17によるホログラム
作成表示装置を実現しても良いことは勿論である。更に
また、上記の実施例は媒体にホログラムを固定的に書込
む方法及び構成として説明したが、ホログラムの書き替
えを高速に行うことによって、動画を実現することもで
きる。Further, it is needless to say that the hologram creating apparatus of FIG. 18 may be used to realize the hologram creating and displaying apparatus of FIGS. 13, 14, 15, and 17. Furthermore, although the above embodiment has been described as a method and a configuration for fixedly writing a hologram on a medium, a moving image can be realized by rewriting the hologram at a high speed.
【0086】[0086]
【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、垂直方向に微小な幅をもち水平方向に画面の幅をも
つストライプ状の領域のホログラム位相分布(干渉縞)
を3次元形状データから算出してフーリエ級数に展開
し、フーリエ級数の各項で示される単一空間周波数の位
相分布をストライプ領域毎に個別に発生させて光感度を
有する媒体上で加算合成して記録することで、計算され
たホログラムの位相分布と同一または類似の位相分布を
ストライプ状にもつホログラムを固定的に作成すること
ができる。As described above, according to the present invention, the hologram phase distribution (interference fringes) in a striped area having a small width in the vertical direction and a width of the screen in the horizontal direction.
Is calculated from the three-dimensional shape data and expanded into a Fourier series, and the phase distribution of the single spatial frequency indicated by each term of the Fourier series is individually generated for each stripe region and added and synthesized on a medium having photosensitivity. By recording the hologram, it is possible to fixedly create a hologram having a stripe-like phase distribution that is the same as or similar to the calculated hologram phase distribution.
【0087】また、記録したホログラムのストライプ干
渉縞からホログラムを簡単に再生できる。更に、RGB
成分についてホログラムを順次作成して読み出すこと
で、ホログラムのカラー記録と再生を行うことができ
る。更にまた、異なる立体像を記録したホログラムを順
次作成して読み出すことでホログラムの動画も実現でき
る。Further, the hologram can be easily reproduced from the stripe interference fringes of the recorded hologram. In addition, RGB
Color recording and reproduction of holograms can be performed by sequentially creating and reading holograms for the components. Furthermore, a moving image of a hologram can be realized by sequentially creating and reading holograms in which different stereoscopic images are recorded.
【図1】本発明で作成されるホログラム画面の説明図FIG. 1 is an explanatory diagram of a hologram screen created by the present invention.
【図2】図2のストライプ領域及びそのフーリエ級数展
開による第1〜3項の1次元位相分布及び光強度分布を
示した説明図FIG. 2 is an explanatory diagram showing the one-dimensional phase distribution and light intensity distribution of the first to third terms by the stripe region of FIG. 2 and its Fourier series expansion.
【図3】本発明によるフーリエ級数の各項の生成とフー
リエ級数積分を光学的に実現するための概念を示した説
明図FIG. 3 is an explanatory diagram showing a concept for optically realizing each term of Fourier series and Fourier series integration according to the present invention.
【図4】本発明における2つの平面波光束を発生してフ
ーリエ級数第2項以降の単一空間周波数毎の位相分布を
生成するストライプ状ホログラムの説明図FIG. 4 is an explanatory diagram of a stripe hologram that generates two plane wave light fluxes and generates a phase distribution for each single spatial frequency after the second term of the Fourier series in the present invention.
【図5】本発明においてストライプ領域でなる媒体面に
計算機ホログラムを光強度分布のフーリエ級数展開に基
づいて形成する光学系の基本構成を示した説明図FIG. 5 is an explanatory diagram showing a basic configuration of an optical system for forming a computer generated hologram on a medium surface which is a stripe region based on Fourier series expansion of a light intensity distribution in the present invention.
【図6】ストライプ状の液晶セグメントを複数配列した
図5の振幅変調器の説明図6 is an explanatory diagram of the amplitude modulator of FIG. 5 in which a plurality of stripe-shaped liquid crystal segments are arranged.
【図7】ストライプ状の液晶セグメントを複数配列した
図5の位相変調器の説明図7 is an explanatory view of the phase modulator of FIG. 5 in which a plurality of stripe-shaped liquid crystal segments are arranged.
【図8】本発明によるホログラム作成装置の第1実施例
を示した実施例構成図FIG. 8 is a configuration diagram of an embodiment showing a first embodiment of the hologram creating apparatus according to the present invention.
【図9】本発明によるホログラムの作成処理を示したフ
ローチャートFIG. 9 is a flowchart showing a hologram creating process according to the present invention.
【図10】ガルバノミラーを用いた本発明によるホログ
ラム作成装置の第2実施例を示した実施例構成図FIG. 10 is a configuration diagram of an embodiment showing a second embodiment of the hologram creating apparatus according to the present invention using a galvano mirror.
【図11】図10のガルバノミラーによる湾曲走査を示
した説明図FIG. 11 is an explanatory diagram showing curved scanning by the galvanometer mirror of FIG.
【図12】図11の湾曲走査で像面の干渉縞に影響が出
ない理由を示した説明図12 is an explanatory diagram showing the reason why the interference fringes on the image plane are not affected by the curved scanning in FIG.
【図13】本発明によるホログラム作成表示装置の第1
実施例を示した実施例構成図FIG. 13 shows a first hologram creation / display apparatus according to the present invention.
Example configuration diagram showing an example
【図14】本発明によるホログラム作成表示装置の第2
実施例を示した実施例構成図FIG. 14 is a second hologram creating and displaying apparatus according to the present invention.
Example configuration diagram showing an example
【図15】本発明によるカラーホログラム作成表示装置
の第1実施例を示した実施例構成図FIG. 15 is a structural diagram of an embodiment showing a first embodiment of a color hologram producing / displaying device according to the present invention.
【図16】図15のRGBシャッタの制御とRGBホロ
グラムの書込動作を示したタイミングチャート16 is a timing chart showing the control of the RGB shutter and the writing operation of the RGB hologram of FIG.
【図17】本発明によるカラーホログラム作成表示装置
の第2実施例を示した実施例構成図FIG. 17 is a structural diagram of an embodiment showing a second embodiment of the color hologram producing / displaying device according to the present invention.
【図18】フーリエ級数の第2項以降を低次と高次の光
学系に分けたのちに合成してホログラムを作成する本発
明のホログラム作成装置の第3実施例を示した実施例構
成図FIG. 18 is a configuration diagram of an embodiment showing a third embodiment of the hologram creating apparatus of the present invention which creates a hologram by dividing the second and subsequent terms of the Fourier series into low-order and high-order optical systems and then synthesizing them.
【図19】図18の低次側の光学系を取出して示した説
明図FIG. 19 is an explanatory diagram showing an optical system on the lower order side of FIG.
【図20】図18の光学系による単一空間周波数の干渉
縞波面の生成を示した説明図20 is an explanatory view showing generation of an interference fringe wavefront of a single spatial frequency by the optical system of FIG.
【図21】図20に示した位相板の拡大説明図FIG. 21 is an enlarged explanatory view of the phase plate shown in FIG.
10:ホログラム画面 12,12−0〜12−(n−1):ストライプ領域 18,18−0〜18−(n−1):ストライプ状ホロ
グラム 20,22,24:平面波 26:ホログラム板 28:媒体面 30:振幅変調器 32:位相変調器 34−0〜34−(n−1),36−0〜36−(n−
1):液晶セグメント 38:レーザ光源 40:シャッタ 42:ミラー 44:対物レンズ 46:ピンホール 48:コリメータレンズ 50:スリット 52:ホログラム乾板 54:ステージ 56:走査機構 58:コントローラ 60:ガルバノミラー 62:駆動コイル 80:コンピュータ・ジェネレーテッド・ホログラム
(CGH) 82:液晶シャッタ 84,88,100:透明電極 86:液晶(透過率制御型) 90,95:駆動電源 92:空間光変調素子 94:光導電膜 96:誘電体ミラー 98:液晶(屈折率制御型) 102:レーザ光源(読出用) 104:シャッタ 106,130,132,134,138:ミラー 108,126,128:ハーフミラー 110:読出光 112:レンティキュラレンズ 114,116,118:レーザ光源(RGB用) 120,122,124:シャッタ(RGB用) 136:ビームスプリッタ 140:シリンドリカルレンズ 142:位相板 144:偏向ホログラム 146−1〜3:位相付与部 148:表面凹凸10: Hologram screen 12, 12-0 to 12- (n-1): Stripe region 18, 18-0 to 18- (n-1): Striped hologram 20, 22, 24: Plane wave 26: Hologram plate 28: Medium surface 30: Amplitude modulator 32: Phase modulator 34-0 to 34- (n-1), 36-0 to 36- (n-
1): Liquid crystal segment 38: Laser light source 40: Shutter 42: Mirror 44: Objective lens 46: Pinhole 48: Collimator lens 50: Slit 52: Hologram dry plate 54: Stage 56: Scanning mechanism 58: Controller 60: Galvano mirror 62: Drive coil 80: Computer generated hologram (CGH) 82: Liquid crystal shutters 84, 88, 100: Transparent electrode 86: Liquid crystal (transmittance control type) 90, 95: Drive power supply 92: Spatial light modulator 94: Photoconductive Film 96: Dielectric mirror 98: Liquid crystal (refractive index control type) 102: Laser light source (for reading) 104: Shutter 106, 130, 132, 134, 138: Mirror 108, 126, 128: Half mirror 110: Read light 112 : Lenticular lens 114,116,1 8: a laser light source (for RGB) 120, 122, 124: shutters (for RGB) 136: beam splitter 140: cylindrical lens 142: phase plate 144: deflection hologram 146-1~3: phase deposition unit 148: surface roughness
Claims (33)
平方向に幅(Lx)をもち且つ垂直方向に微小な幅(Δ
Ly)をもった複数のストライプ状の領域に分け、任意
の立体像の3次元形状データから前記ストライプ領域毎
に水平方向の視差のみに依存したホログラムの干渉縞で
ある位相分布{F(x)}を計算する第1過程と、 該第1過程で計算した各ストライプ領域毎の位相分布と
相関をもつ光強度分布をもつ平面波を順次発生する第2
過程と、 該第2過程で各ストライプ領域毎に発生した平面波光束
を前記ホログラム作成領域の1つのストライプ領域上に
照射する第3過程と、 該第3過程で照射された光強度分布をホログラム干渉縞
の位相分布として順次ストライプ幅だけ位置をずらしな
がら光感度を有する媒体に記録する第4過程と、を備え
たことを特徴とする計算機ホログラムの作成方法。1. A hologram forming area (Lx × Ly) having a width (Lx) in the horizontal direction and a minute width (Δ) in the vertical direction.
A phase distribution {F (x), which is an interference fringe of a hologram, which is divided into a plurality of stripe-shaped regions each having Ly), and which is dependent only on the horizontal parallax for each stripe region from the three-dimensional shape data of an arbitrary stereoscopic image. } And a second step of sequentially generating a plane wave having a light intensity distribution having a correlation with the phase distribution of each stripe region calculated in the first step
Step, a third step of irradiating one stripe area of the hologram creation area with the plane wave light flux generated for each stripe area in the second step, and hologram interference of the light intensity distribution irradiated in the third step. A fourth step of recording on a medium having photosensitivity while sequentially shifting the position by the stripe width as the phase distribution of the stripes, and a method for producing a computer generated hologram.
法において、 前記第1過程では、ストライプ領域毎のホログラム干渉
縞である位相分布をフーリエ級数で展開し、 前記第2過程にあっては、前記フーリエ級数の第1項に
対応して1つのストライプ領域の全域で一定の光強度分
布となる平面波を発生し、前記フーリエ級数の第2項以
降については、各項の振幅(An)及び位相(θn)で
決まる一定の光強度分布をもつ2つの平面波光束を、次
数が増加するほど交差角が大きくなる角度で発生して各
項の周期(Lx/n)をもつ余弦関数の光強度分布でな
る干渉縞をホログラム作成領域にストライプ領域毎に別
けて形成することを特徴とする計算機ホログラムの作成
方法。2. The method for producing a computer generated hologram according to claim 1, wherein in the first step, a phase distribution, which is a hologram interference fringe for each stripe region, is expanded by Fourier series, and in the second step, A plane wave having a constant light intensity distribution is generated over one stripe region corresponding to the first term of the Fourier series, and the amplitude (An) and the phase of each term are generated for the second and subsequent terms of the Fourier series. Two plane wave light fluxes having a constant light intensity distribution determined by (θn) are generated at an angle at which the crossing angle increases as the order increases, and the light intensity distribution of the cosine function having the period (Lx / n) of each term A method for producing a computer generated hologram, characterized in that the interference fringes are formed in the hologram production area separately for each stripe area.
平方向に幅(Lx)をもち且つ垂直方向に微小な幅(Δ
Ly)をもったストライプ状の領域に分け、任意の立体
像の3次元形状データから前記ストライプ領域毎に水平
方向の視差のみに依存したホログラム干渉縞をフーリエ
級数に展開し、該フーリエ級数の位相分布に従った水平
方向の光強度分布をもつホログラムを記録媒体上にスト
ライプ領域毎に記録する計算機ホログラムの作成装置。3. A hologram forming area (Lx × Ly) having a width (Lx) in the horizontal direction and a minute width (Δ) in the vertical direction.
Ly) is divided into striped regions, and the hologram interference fringes that depend only on the horizontal parallax are expanded into Fourier series from the three-dimensional shape data of an arbitrary stereoscopic image, and the phase of the Fourier series is expanded. A computer hologram production apparatus for recording a hologram having a horizontal light intensity distribution according to a distribution on a recording medium for each stripe area.
平方向に幅(Lx)をもち且つ垂直方向に微小な幅(Δ
Ly)をもったストライプ状の領域に分け、任意の立体
像の3次元形状データから前記ストライプ領域毎に水平
方向の視差のみに依存したホログラム干渉縞をフーリエ
級数に展開し、該フーリエ級数の位相分布に従った水平
方向の光強度分布をもつホログラムを記録媒体上にスト
ライプ領域毎に記録する計算機ホログラムの作成装置に
於いて、 コヒーレントな平面波を発生する平面波発生手段と、 前記フーリエ級数の第1項に対応して1つのストライプ
領域の全域で一定の光強度分布となる平面波を発生し、
前記フーリエ級数の第2項以降については、各項の振幅
(An)及び位相(θn)で決まる一定の光強度分布を
もつ2つの平面波を、次数が増加するほど交差角が大き
くなる角度で発生して各項の周期(Lx/x)をもつ余
弦関数の光強度分布でなる干渉縞を各ストライプ領域毎
にホログラム作成領域で形成する2光束発生手段と、 該2光束発生手段で各ストライプ領域毎に発生した2つ
の平面波光束を前記記録媒体上の1つのストライプ領域
に集めて光学的に加算させる偏向手段と、 該偏向手段による加算で得られた前記フーリエ級数に依
存した水平方向での光強度分布を、前記記録媒体上のス
トライプ領域毎に順次走査して記録させる走査手段と、
を備えたことを特徴とする計算機ホログラムの作成装
置。4. A hologram forming area (Lx × Ly) having a width (Lx) in the horizontal direction and a minute width (Δ) in the vertical direction.
Ly) is divided into striped regions, and the hologram interference fringes that depend only on the horizontal parallax are expanded into Fourier series from the three-dimensional shape data of an arbitrary stereoscopic image, and the phase of the Fourier series is expanded. In a computer hologram creating apparatus for recording a hologram having a horizontal light intensity distribution according to a distribution on a recording medium for each stripe region, plane wave generating means for generating a coherent plane wave, and the first of the Fourier series Generates a plane wave with a constant light intensity distribution over one stripe region,
For the second and subsequent terms of the Fourier series, two plane waves having a constant light intensity distribution determined by the amplitude (An) and phase (θn) of each term are generated at an angle at which the crossing angle increases as the order increases. And two light flux generating means for forming interference fringes formed by a light intensity distribution of a cosine function having a period (Lx / x) of each term in the hologram forming area for each stripe area, and each stripe area by the two light flux generating means. Deflection means for collecting and optically adding two plane wave light fluxes generated for each one in one stripe area on the recording medium, and light in the horizontal direction depending on the Fourier series obtained by the addition by the deflection means. Scanning means for sequentially scanning and recording the intensity distribution for each stripe area on the recording medium;
An apparatus for creating a computer generated hologram, comprising:
置に於いて、前記2光束発生手段は、前記光束発生手段
から入射した面波光束の光強度を前記フーリエ級数の各
項の振幅(An)に対応した光強度に変調する振幅変調
手段と、該光束発生手段から入射した平面波光束の位相
を前記フーリエ級数の各項の位相(θn)に変調する位
相変調手段と、前記振幅変調手段および位相変調手段を
介して得られた平面波光束を入射しホログラム作成空間
で単一周波数の干渉縞を形成するように前記フーリエ級
数の各項で決まる交差角(α)をつけて2つの平面波光
束を発生する回折手段とを備えたことを特徴とする計算
機ホログラムの作成装置。5. The apparatus for creating a computer generated hologram according to claim 4, wherein the two-beam generation means determines the light intensity of the surface-wave light flux incident from the flux generation means by the amplitude (An of each term of the Fourier series. ), An amplitude modulating means for modulating the light intensity corresponding to the above, a phase modulating means for modulating the phase of the plane wave light flux incident from the light flux generating means to a phase (θn) of each term of the Fourier series, the amplitude modulating means, Two plane wave luminous fluxes are attached with a crossing angle (α) determined by each term of the Fourier series so that the plane wave luminous flux obtained through the phase modulation means is incident and interference fringes of a single frequency are formed in the hologram forming space. An apparatus for producing a computer generated hologram, comprising: a diffracting means for generating the hologram.
置に於いて、前記振幅変調手段は、コヒーレントな平面
波光束の透過率を独立して制御可能なストライプ状の領
域を平行に複数配列した液晶ディスプレイ装置であり、
現在ホログラムを作成中のストライプ領域を示すフーリ
エ級数の振幅成分に対応した光強度となるように各領域
の透過率を独立に制御することを特徴とする計算機ホロ
グラムの作成装置。6. A computer-generated hologram producing apparatus according to claim 5, wherein said amplitude modulating means has a plurality of stripe-shaped regions arranged in parallel and capable of independently controlling the transmittance of a coherent plane-wave light beam. A display device,
An apparatus for producing a computer generated hologram, wherein the transmittance of each area is controlled independently so that the light intensity corresponds to the amplitude component of the Fourier series indicating the stripe area where the hologram is currently being created.
置に於いて、前記位相変調手段は、コヒーレントな平面
波光束の位相を独立して制御可能なストライプ状の領域
を平行に複数配列した液晶ディスプレイ装置であり、現
在ホログラムを作成中のストライプ領域を示すフーリエ
級数の位相成分に対応した位相となるように各領域を独
立に制御することを特徴とする計算機ホログラムの作成
装置。7. A liquid crystal display according to claim 5, wherein said phase modulating means has a plurality of stripe-shaped regions arranged in parallel and capable of independently controlling the phase of a coherent plane-wave light beam. An apparatus for producing a computer generated hologram, wherein each area is independently controlled so as to have a phase corresponding to a phase component of a Fourier series indicating a stripe area in which a hologram is currently being created.
置に於いて、前記回折手段は、入射光束を透過すると同
時に前記フーリエ級数の各項で決まる交差角(α)をつ
けて偏向させることで2つの平面波光束を発生する複数
のストライプ型ホログラムを平行に並べたホログラム板
で構成したことを特徴とする計算機ホログラム作成装
置。8. A computer-generated hologram producing apparatus according to claim 5, wherein the diffracting means transmits the incident light beam and at the same time deflects it by providing a crossing angle (α) determined by each term of the Fourier series. 1. A computer generated hologram production apparatus comprising a hologram plate in which a plurality of stripe holograms that generate two plane wave light fluxes are arranged in parallel.
置に於いて、前記ホログラム板に対し平面波光束を所定
の入射角(β)で入射させ、干渉縞の生成に必要な2つ
の1次回折光のみをホログラム作成空間に偏向させるこ
とを特徴とする計算機ホログラムの作成装置。9. The computer-generated hologram producing apparatus according to claim 8, wherein two first-order diffracted light beams required for generating interference fringes are obtained by causing a plane wave light beam to enter the hologram plate at a predetermined incident angle (β). An apparatus for creating a computer generated hologram, characterized in that only the light is deflected into the hologram creation space.
装置に於いて、前記ホログラム板に対する平面波光束の
入射角(β)を、透過と偏向で得られる2光束の交差角
度(α)の数十倍に設定したことを特徴とする計算機ホ
ログラムの作成装置。10. A computer generated hologram apparatus according to claim 9, wherein the incident angle (β) of the plane wave light beam to the hologram plate is several tens of the intersection angle (α) of two light beams obtained by transmission and deflection. An apparatus for creating a computer generated hologram, which is set to double.
装置に於いて、前記平面波発生手段は、レーザ光源と、
該レーザ光源から発振されたレーザ光を集光する対物レ
ンズと、該対物レンズで集光した光を発散球面波に変換
するピンホールと、該ピンホールからの球面発散波を平
行光に変換するコリメータレンズとを備えたことを特徴
とする計算機ホログラムの作成装置。11. The computer generated hologram apparatus according to claim 4, wherein the plane wave generating means is a laser light source.
An objective lens that collects the laser light emitted from the laser light source, a pinhole that converts the light collected by the objective lens into a divergent spherical wave, and a spherical divergent wave from the pinhole into parallel light An apparatus for producing a computer generated hologram, comprising: a collimator lens.
装置に於いて、前記走査手段は、ストライプ領域に対応
した光束を透過するスリットと、該スリットの背後に配
置された記録媒体をストライプ領域の長手方向に直交す
る方向に移動させる走査機構とを備え、特定のストライ
プ領域の干渉縞の露光記録を終了する毎に前記走査機構
で前記記録媒体をストライプ幅分移動させることを特徴
とする計算機ホログラムの作成装置。12. A computer-generated hologram creating apparatus according to claim 4, wherein said scanning means includes a slit for transmitting a light beam corresponding to the stripe area and a recording medium arranged behind said slit in the stripe area. A computer generated hologram comprising: a scanning mechanism that moves in a direction orthogonal to the longitudinal direction, and the scanning mechanism moves the recording medium by the stripe width each time the exposure recording of the interference fringes of a specific stripe region is completed. Creation device.
装置に於いて、前記走査手段は、前記2光束発生手段か
らの2つの平面波光束を干渉させるホログラム作成空間
に前記記録媒体を固定配置し、該記録媒体の手前に、前
記2光束発生手段からの2つの平面波光束を記録媒体面
上でストライプ領域に直交する方向に偏向走査する偏向
走査手段を設け、ストライプ領域のホログラムの作成に
同期して前記偏向走査手段をストライプ幅分だけ偏向駆
動することを特徴とする計算機ホログラムの作成装置。13. A computer-generated hologram creating apparatus according to claim 4, wherein said scanning means fixedly arranges said recording medium in a hologram creating space for causing interference of two plane wave light fluxes from said two light flux generating means, In front of the recording medium, deflection scanning means for deflecting and scanning the two plane wave luminous fluxes from the two luminous flux generating means on the surface of the recording medium in a direction orthogonal to the stripe area is provided, and in synchronization with the creation of the hologram of the stripe area. An apparatus for producing a computer generated hologram, characterized in that the deflection scanning means is driven to deflect by a stripe width.
成装置に於いて、前記偏向走査手段としてガルバノミラ
ーを用いたことを特徴とする計算機ホログラムの作成装
置。14. A computer generated hologram creating apparatus according to claim 13, wherein a galvano mirror is used as the deflection scanning means.
水平方向に幅(Lx)をもち且つ垂直方向に微小な幅
(ΔLy)をもったストライプ状の領域に分け、任意の
立体像の3次元形状データから前記ストライプ領域毎に
水平方向の視差のみに依存したホログラム干渉縞をフー
リエ級数に展開し、該フーリエ級数の位相分布に従った
水平方向の光強度分布をもつホログラム干渉縞を記録媒
体上にストライプ領域毎に記録すると共に該記録媒体か
らホログラム立体像を再生する計算機ホログラムの作成
表示装置に於いて、 コヒーレントな平面波を発生する平面波発生手段と、 前記フーリエ級数の第1項に対応して1つのストライプ
領域の全域で一定の光強度分布となる平面波を発生し、
前記フーリエ級数の第2項以降については、各項の振幅
(An)及び位相(θn)で決まる一定の光強度分布を
もつ2つの平面波を、次数が増加するほど交差角が大き
くなる角度で発生して各項の周期(Lx/n)をもつ余
弦関数の光強度分布でなる干渉縞を各ストライプ領域毎
にホログラム作成領域で形成する2光束発生手段と、 該2光束発生手段で各ストライプ領域毎に発生した2つ
の平面波光束を前記記録媒体上のホログラム形成領域の
全域に照射して光学的に加算させる偏向手段と、 該偏向手段による偏向加算で得られた前記フーリエ級数
に依存した水平方向での光強度分布を、ストライプ領域
毎に順次記録するホログラム記録手段と、 該ホログラム記録手段に記録されたホログラム干渉縞か
らホログラム立体像を再生して視覚表示させるホログラ
ム読出手段と、を備えたことを特徴とする計算機ホログ
ラムの作成表示装置。装置。15. A hologram creation area (Lx × Ly)
It is divided into stripe-shaped regions having a width (Lx) in the horizontal direction and a minute width (ΔLy) in the vertical direction, and only the parallax in the horizontal direction is calculated for each stripe region from the three-dimensional shape data of an arbitrary stereoscopic image. Dependent hologram interference fringes are developed into a Fourier series, and hologram interference fringes having a horizontal light intensity distribution according to the phase distribution of the Fourier series are recorded on a recording medium for each stripe region, and hologram holograms are recorded from the recording medium. In a display device for producing a computer generated hologram for reproducing an image, a plane wave generating means for generating a coherent plane wave, and a constant light intensity distribution over one stripe region corresponding to the first term of the Fourier series Generate a plane wave,
For the second and subsequent terms of the Fourier series, two plane waves having a constant light intensity distribution determined by the amplitude (An) and phase (θn) of each term are generated at an angle at which the crossing angle increases as the order increases. And two light flux generating means for forming interference fringes formed by a light intensity distribution of a cosine function having a period (Lx / n) of each term in the hologram forming area for each stripe area, and each stripe area by the two light flux generating means. Deflection means for irradiating the entire area of the hologram formation area on the recording medium with two plane wave light fluxes generated for each of them and optically adding them, and a horizontal direction depending on the Fourier series obtained by the deflection addition by the deflection means. A hologram recording means for sequentially recording the light intensity distribution in each stripe area, and a hologram stereoscopic image reproduced from the hologram interference fringes recorded in the hologram recording means, and a visual display. Creating display device of a computer hologram, characterized in that it and a hologram reading means for. apparatus.
水平方向に幅(Lx)をもち且つ垂直方向に微小な幅
(ΔLy)をもったストライプ状の領域に分け、任意の
立体像の3次元形状のカラーデータの各々について前記
ストライプ領域毎に水平方向の視差のみに依存した干渉
縞をフーリエ級数に展開し、該フーリエ級数の位相分布
に従った水平方向の光強度分布をもつホログラム干渉縞
を記録媒体上にストライプ領域毎に記録し、該記録媒体
からカラーホログラム立体像を再生する計算機ホログラ
ムの作成表示装置に於いて、 コヒーレントな平面波を発生する平面波発生手段と、 前記フーリエ級数の第1項に対応して1つのストライプ
領域の全域で一定の光強度分布となる平面波を発生し、
前記フーリエ級数の第2項以降については、各項の振幅
(An)及び位相(θn)で決まる一定の光強度分布を
もつ2つの平面波を、次数が増加するほど交差角が大き
くなる角度で発生して各項の周期(Lx/n)をもつ余
弦関数の光強度分布でなる干渉縞を各ストライプ領域毎
にホログラム作成領域で形成する2光束発生手段と、 該2光束発生手段で各ストライプ領域毎に発生した2つ
の平面波光束を前記記録媒体上のホログラム形成領域の
全域に照射して光学的に加算させる偏向手段と、 該偏向手段による偏向加算で得られた前記フーリエ級数
に依存した水平方向での光強度分布を、ストライプ領域
毎に記録して1画面分のホログラム干渉縞をカラーデー
タ毎に順次生成するホログラム記録手段と、 該ホログラム記録手段によるカラーデータのホログラム
干渉縞の記録動作に同期してカラーデータの各光源から
の光を前記ホログラム記録手段に照射し、記録されたホ
ログラム干渉縞からカラーデータ毎のホログラム立体像
を順次再生して視覚表示させるホログラム読出手段と、
を備えたことを特徴とする計算機ホログラムの作成表示
装置。16. A hologram creation area (Lx × Ly)
It is divided into stripe-shaped areas having a width (Lx) in the horizontal direction and a minute width (ΔLy) in the vertical direction, and the three-dimensional color data of an arbitrary stereoscopic image is divided in the horizontal direction for each stripe area. Of the interference fringes depending only on the parallax of the Fourier series, and hologram interference fringes having a horizontal light intensity distribution according to the phase distribution of the Fourier series are recorded on the recording medium for each stripe region, and the recording medium is recorded. In a display device for producing a computer generated hologram for reproducing a three-dimensional image of a color hologram, a plane wave generating means for generating a coherent plane wave and a constant light beam over one stripe region corresponding to the first term of the Fourier series are provided. Generates a plane wave with an intensity distribution,
For the second and subsequent terms of the Fourier series, two plane waves having a constant light intensity distribution determined by the amplitude (An) and phase (θn) of each term are generated at an angle at which the crossing angle increases as the order increases. And two light flux generating means for forming interference fringes formed by a light intensity distribution of a cosine function having a period (Lx / n) of each term in the hologram forming area for each stripe area, and each stripe area by the two light flux generating means. Deflection means for irradiating the entire area of the hologram formation area on the recording medium with two plane wave light fluxes generated for each of them and optically adding them, and a horizontal direction depending on the Fourier series obtained by the deflection addition by the deflection means. A hologram recording means for recording the light intensity distribution at each stripe area and sequentially generating hologram interference fringes for one screen for each color data, and a color by the hologram recording means. The hologram recording means is irradiated with light from each light source of color data in synchronism with the recording operation of the hologram interference fringes of the data, and the hologram stereoscopic image for each color data is sequentially reproduced from the recorded hologram interference fringes for visual observation. Hologram reading means for displaying,
A display device for creating and displaying a computer generated hologram.
ログラムの作成表示装置に於いて、前記ホログラム記録
手段は、記録媒体の前面に複数のストライプ領域に対応
して独立に制御可能な複数のシャッタ領域を備えたシャ
ッタ装置を配置し、ストライプ領域のホログラム作成に
同期して前記シャッタ領域を順次開制御することを特徴
とする計算機ホログラムの作成表示装置。17. A computer generated hologram display device according to claim 4, 15 or 16, wherein said hologram recording means comprises a plurality of independently controllable areas corresponding to a plurality of stripe areas on the front surface of the recording medium. A computer-generated hologram display device, wherein a shutter device having a shutter region is arranged, and the shutter region is sequentially opened and controlled in synchronization with the hologram formation of the stripe region.
ログラムの作成表示装置に於いて、前記ホログラム記録
手段の記録媒体として空間光変調素子を設けたことを特
徴とする計算機ホログラムの作成表示装置。18. A computer generated hologram display device according to claim 4, 15 or 16 wherein a spatial light modulator is provided as a recording medium of said hologram recording means. .
成表示装置に於いて、前記空間変調素子は、入射面側か
ら透明電極、光導電膜、誘電体ミラー、液晶及び透明電
極を順次積層した構造であり、前記誘電体ミラーの抵抗
値を入射光強度に応じて制御して液晶印加電圧の変化に
よる屈折率の変化としてホログラム干渉縞を書込み、該
書込状態で読出用の光束を入射してホログラム立体像を
再生させることを特徴とする計算機ホログラムの作成表
示装置。19. The computer generated hologram display device according to claim 18, wherein the spatial modulation element has a structure in which a transparent electrode, a photoconductive film, a dielectric mirror, a liquid crystal and a transparent electrode are sequentially laminated from the incident surface side. The hologram interference fringes are written as the change in the refractive index due to the change in the voltage applied to the liquid crystal by controlling the resistance value of the dielectric mirror according to the incident light intensity, and the reading light flux is incident in the written state. A computer hologram creation and display device characterized by reproducing a hologram stereoscopic image.
成表示装置に於いて、前記空間変調素子は入射面側に液
晶シャッタ装置を一体に備え、該液晶シャッタ装置と前
記空間光変調素子の隣接する透明電極を一体に形成した
ことを特徴とする計算機ホログラムの作成表示装置。20. The computer generated hologram display device according to claim 19, wherein the spatial modulation element is integrally provided with a liquid crystal shutter device on the incident surface side, and the liquid crystal shutter device and the spatial light modulation element are adjacent to each other. A computer-generated hologram display device, characterized in that transparent electrodes are integrally formed.
ログラムの作成表示装置に於いて、前記偏向手段とし
て、コントローラからの制御信号により偏向方向を制御
するコンピュータ・ジェネレーテッド・ホログラム素子
を用いたことを特徴とする計算機ホログラムの作成表示
装置。21. The computer generated hologram display device according to claim 4, 15 or 16, wherein a computer generated hologram element for controlling a deflection direction by a control signal from a controller is used as the deflection means. A display device for creating a computer generated hologram.
ログラムの作成表示装置に於いて、前記偏向手段として
レンティキュラレンズを用いたことを特徴とする計算機
ホログラムの作成表示装置。22. The computer generated hologram display device according to claim 4, 15 or 16, wherein a lenticular lens is used as the deflection means.
水平方向に幅(Lx)をもち且つ垂直方向に微小な幅
(ΔLy)をもったストライプ状の領域に分け、任意の
立体像の3次元形状データから前記ストライプ領域毎に
水平方向の視差のみに依存したホログラムの干渉縞であ
る位相分布{F(x)}をフーリエ級数に展開する第1
過程と、 該第1過程で展開したフーリエ級数の第1項に対応して
1つのストライプ領域の全域で一定の光強度分布となる
平面波光束を発生し、前記フーリエ級数の第2項以降の
低次の位相項については、各項の振幅(An)及び位相
(θn)を有する平面波光束の波面変換により各項の周
期(Lx/n)をもつ余弦関数の光強度分布でなる干渉
縞をホログラム作成領域に形成させ、更に前記フーリエ
級数の第2項以降の高次の位相項については、各項の振
幅(An)及び位相(θn)で決まる一定の光強度分布
をもつ2つの平面波を、次数が増加するほど交差角が大
きくなる角度で発生して各項の周期(Lx/n)をもつ
余弦関数の光強度分布でなる干渉縞をホログラム作成領
域に形成する第2過程と、 前記第2過程で各ストライプ領域毎に発生した2つの平
面波光束を前記ホログラム作成領域の1つのストライプ
領域上に集めて加算する第3過程と、 前記第3過程の加算で生成された光強度分布をホログラ
ム干渉縞の位相分布として順次ストライプ幅だけ位置を
ずらしながら光感度を有する媒体に記録する第4過程
と、を備えたことを特徴とする計算機ホログラムの作成
方法。23. A hologram creation area (Lx × Ly)
It is divided into stripe-shaped regions having a width (Lx) in the horizontal direction and a minute width (ΔLy) in the vertical direction, and only the parallax in the horizontal direction is calculated for each stripe region from the three-dimensional shape data of an arbitrary stereoscopic image. First, the phase distribution {F (x)}, which is the interference fringe of the dependent hologram, is expanded to the Fourier series.
Step, and a plane wave light flux having a constant light intensity distribution is generated over the entire stripe region corresponding to the first term of the Fourier series developed in the first step, and the low-frequency wave after the second term of the Fourier series is generated. For the next phase term, the interference fringes formed by the light intensity distribution of the cosine function having the period (Lx / n) of each term are hologramed by the wavefront conversion of the plane wave light flux having the amplitude (An) and the phase (θn) of each term. For the higher-order phase terms after the second term of the Fourier series, two plane waves having a constant light intensity distribution determined by the amplitude (An) and the phase (θn) of each term are formed in the creation area. A second step of forming interference fringes in the hologram creation region, the interference fringes having a light intensity distribution of a cosine function having a period (Lx / n) of each term, which is generated at an angle where the crossing angle increases as the order increases; For each stripe area in two steps A third step of collecting and adding the two generated plane wave light fluxes onto one stripe area of the hologram creation area, and a light intensity distribution generated by the addition of the third step are sequentially striped as a phase distribution of hologram interference fringes. A fourth step of recording on a medium having photosensitivity while shifting the position by the width, and a method of creating a computer generated hologram.
水平方向に幅(Lx)をもち且つ垂直方向に微小な幅
(ΔLy)をもったストライプ状の領域に分け、任意の
立体像の3次元形状データから前記ストライプ領域毎に
水平方向の視差のみに依存したホログラム干渉縞をフー
リエ級数に展開し、該フーリエ級数に従った水平方向の
光強度分布をもつホログラム干渉縞を記録媒体上にスト
ライプ領域毎に記録する計算機ホログラムの作成装置に
於いて、 コヒーレントな平面波を発生する平面波発生手段と、 前記フーリエ級数の第1項に対応して1つのストライプ
領域の全域で一定の光強度分布となる平面波光束を発生
し、前記フーリエ級数の第2項以降の低次の位相項位相
については、各項の振幅(An)及び位相(θn)を有
する平面波光束の波面変換により各項の周期(Lx/
n)をもつ余弦関数の光強度分布でなる干渉縞をホログ
ラム作成領域に形成する第1の2光束発生手段と、 前記フーリエ級数の第2項以降の高次の位相項位相につ
いて、各項の振幅(An)及び位相(θn)で決まる一
定の光強度分布をもつ2つの平面波光束を、次数が増加
するほど交差角が大きくなる角度で発生して各項の周期
(Lx/n)をもつ余弦関数の光強度分布でなる干渉縞
をホログラム作成領域に形成する第2の2光束発生手段
と、 前記第1の2光束発生手段で各ストライプ領域毎に発生
した平面波光束を前記記録媒体上の1つのストライプ領
域に集めて光学的に加算する第1の偏向手段と、 前記第2の2光束発生手段で各ストライプ領域毎に発生
した干渉する2つの平面波光束を前記記録媒体上のスト
ライプ領域と同じ領域に集めて光学的に加算する第2の
偏向手段と、 前記第1及び第2の偏向手段による加算で得られた前記
フーリエ級数に依存した水平方向での光強度分布を、前
記記録媒体上のストライプ領域毎に順次走査して記録さ
せる走査手段と、を備えたことを特徴とする計算機ホロ
グラムの作成装置。24. A hologram creation area (Lx × Ly)
It is divided into stripe-shaped regions having a width (Lx) in the horizontal direction and a minute width (ΔLy) in the vertical direction, and only the parallax in the horizontal direction is calculated for each stripe region from the three-dimensional shape data of an arbitrary stereoscopic image. A coherent computer holographic device for developing dependent hologram interference fringes into a Fourier series and recording hologram interference fringes having a horizontal light intensity distribution according to the Fourier series on a recording medium for each stripe region Plane wave generating means for generating a flat plane wave, and a plane wave light flux having a constant light intensity distribution over one stripe region corresponding to the first term of the Fourier series, For the low-order phase term phase, the cycle (Lx /
n), a first two-beam generating means for forming interference fringes having a light intensity distribution of a cosine function in the hologram creation region, and a higher-order phase term phase after the second term of the Fourier series. Two plane wave light fluxes having a constant light intensity distribution determined by the amplitude (An) and the phase (θn) are generated at an angle where the crossing angle increases as the order increases, and each term has a period (Lx / n). A second two-beam generating means for forming interference fringes having a light intensity distribution of a cosine function in the hologram forming area, and a plane-wave light beam generated for each stripe area by the first two-beam generating means on the recording medium. First deflecting means for collecting and optically adding to one stripe area, and two interfering plane wave light fluxes generated for each stripe area by the second two light flux generating means to the stripe area on the recording medium. Same area Second deflecting means for collecting and optically adding, and light intensity distribution in the horizontal direction depending on the Fourier series obtained by the addition by the first and second deflecting means, stripes on the recording medium An apparatus for creating a computer generated hologram, comprising: a scanning unit that sequentially scans and records each area.
成装置に於いて、前記第1の2光束発生手段は、前記光
束発生手段から入射したコヒーレントな平面波光束の光
強度を前記フーリエ級数の各項の振幅(An)に対応し
た光強度に変調する振幅変調手段と、該光束発生手段か
ら入射した平面波光束の位相を前記フーリエ級数の各項
の位相(θn)となるように変調する位相変調手段と、
前記振幅変調手段および位相変調手段を介して得られた
平面波光束を入射しホログラム作成空間で単一空間周波
数の干渉縞を生成するように波面変換する波面変換手段
と、該波面変換手段の波面変換光をスペクトラム作成空
間のストライプ領域に偏向する偏向手段とを備えたこと
を特徴とする計算機ホログラムの作成装置。25. An apparatus for producing a computer generated hologram according to claim 24, wherein said first two light flux generating means determines the light intensity of the coherent plane wave light flux incident from said light flux generating means in each Fourier series. Amplitude modulation means for modulating the intensity of light corresponding to the amplitude (An) of the plane wave, and phase modulation means for modulating the phase of the plane wave light flux incident from the light flux generation means so as to become the phase (θn) of each term of the Fourier series. When,
Wavefront conversion means for entering the plane wave light flux obtained through the amplitude modulation means and the phase modulation means and performing wavefront conversion so as to generate interference fringes of a single spatial frequency in the hologram creation space, and wavefront conversion of the wavefront conversion means An apparatus for producing a computer generated hologram, comprising: a deflection means for deflecting light to a stripe region of a spectrum producing space.
成装置に於いて、前記波面変換手段は、平面波光束をス
トライプ状領域の長手方向に圧縮した後に拡大するシリ
ンドリカルレンズと、該シリンドリカルレンズによる光
束の収束位置に配置され、通過光束にフーリエ級数各項
の空間周波数に応じた周期で位相が余弦的に変化する波
面変換を施す位相付与手段とを設けたことを特徴とする
計算機ホログラムの作成装置。26. An apparatus for producing a computer generated hologram according to claim 25, wherein said wavefront conversion means compresses a plane wave light beam in the longitudinal direction of the stripe-shaped region and then expands it, and a light beam of said cylindrical lens. An apparatus for creating a computer generated hologram, which is arranged at a converging position, and which is provided with a phase applying means for performing a wavefront conversion in which the phase of the passing light flux changes in a cosine manner at a cycle corresponding to the spatial frequency of each term of the Fourier series.
成装置に於いて、前記位相付与手段は、位相分布をスト
ライプ状の光束領域の長手方向に表面凹凸分布として記
録した光学素子を用いたことを特徴とする計算機ホログ
ラムの作成装置。27. An apparatus for producing a computer generated hologram according to claim 26, wherein the phase imparting means uses an optical element in which a phase distribution is recorded as a surface unevenness distribution in a longitudinal direction of a stripe-shaped light flux region. Characteristic computer hologram creation device.
成装置に於いて、前記位相付与手段は、位相分布をスト
ライプ状の光束領域の長手方向に屈折率分布として記録
した光学素子を用いたことを特徴とする計算機ホログラ
ムの作成装置。28. The computer generated hologram apparatus according to claim 26, wherein the phase imparting means uses an optical element in which a phase distribution is recorded as a refractive index distribution in a longitudinal direction of a stripe-shaped light flux region. Characteristic computer hologram creation device.
成装置に於いて、前記第2の2光束発生手段は、前記光
束発生手段から入射したコヒーレントな平面波光束の光
強度を前記フーリエ級数の各項の振幅(An)に対応し
た光強度に変調する振幅変調手段と、該光束発生手段か
ら入射した平面波光束の位相を前記フーリエ級数の各項
の位相(θn)となるように変調する位相変調手段と、
前記振幅変調手段および位相変調手段を介して得られた
平面波光束を入射しホログラム作成空間で単一空間周波
数の干渉縞を生成するように前記フーリエ級数の各項で
決まる交差角αをつけて2つの平面波光束を発生する回
折手段とを備えたことを特徴とする計算機ホログラムの
作成装置。29. An apparatus for producing a computer generated hologram according to claim 24, wherein the second two-beam generating means determines the light intensity of the coherent plane-wave light beam incident from the light-beam generating means in each of the Fourier series. Amplitude modulation means for modulating the intensity of light corresponding to the amplitude (An) of the plane wave, and phase modulation means for modulating the phase of the plane wave light flux incident from the light flux generation means so as to become the phase (θn) of each term of the Fourier series. When,
The plane wave light flux obtained through the amplitude modulation means and the phase modulation means is made incident and a crossing angle α determined by each term of the Fourier series is added so that interference fringes of a single spatial frequency are generated in the hologram creation space. An apparatus for producing a computer generated hologram, comprising: a diffracting means for generating two plane wave light fluxes.
ラムの作成装置に於いて、前記回折手段は、入射光束を
透過すると同時に前記フーリエ級数の各項で決まる交差
角αをつけて偏向させることにより2のつの平面波光束
を発生する複数のストライプ型ホログラムを平行に並べ
たホログラム板で構成したことを特徴とする計算機ホロ
グラム作成装置。30. An apparatus for producing a computer generated hologram according to claim 25 or 29, wherein said diffracting means transmits an incident light beam and at the same time deflects it by providing a crossing angle α determined by each term of the Fourier series. A computer generated hologram production apparatus comprising a hologram plate in which a plurality of stripe holograms for generating two plane wave light fluxes are arranged in parallel.
ラムの作成装置に於いて、前記振幅変調手段は、コヒー
レントな平面波光束の透過率を独立して制御可能なスト
ライプ状の領域を平行に複数配列した液晶ディスプレイ
装置であり、現在ホログラムを作成中のストライプ領域
を示すフーリエ級数の振幅成分に対応した光強度となる
ように各領域の透過率を独立に制御することを特徴とす
る計算機ホログラムの作成装置。31. An apparatus for producing a computer generated hologram according to claim 25 or 29, wherein said amplitude modulating means has a plurality of stripe-shaped regions arranged in parallel so that the transmittance of a coherent plane-wave light beam can be independently controlled. A computer-generated hologram characterized by controlling the transmittance of each area independently so that the light intensity corresponds to the amplitude component of the Fourier series indicating the stripe area where the hologram is currently being created. apparatus.
ラムの作成装置に於いて、前記位相変調手段は、コヒー
レントな平面波光束の位相を独立して制御可能なストラ
イプ状の領域を平行に複数配列した液晶ディスプレイ装
置であり、現在ホログラムを作成中のストライプ領域を
示すフーリエ級数の位相成分に対応した光強度となるよ
うに各領域の位相を独立に制御することを特徴とする計
算機ホログラムの作成装置。32. An apparatus for producing a computer generated hologram according to claim 25 or 29, wherein said phase modulating means has a plurality of stripe-shaped regions arranged in parallel and capable of independently controlling the phase of a coherent plane wave light beam. An apparatus for producing a computer generated hologram, which is a liquid crystal display device, wherein the phase of each area is independently controlled so that the light intensity corresponds to the phase component of the Fourier series indicating the stripe area where the hologram is currently being created.
成装置に於いて、前記平面波発生手段は、レーザ光源
と、該レーザ光源から発振されたレーザ光を集光する対
物レンズと、該対物レンズで集光した光を発散球面波に
変換するピンホールと、該ピンホールからの球面発散波
を平行光に変換するコリメータレンズと、該コリメータ
レンズからの光束を2つの光束に別けて前記第1及び第
2の2光束発生手段のそれそれに入射するビームスプリ
ッタとを備えたことを特徴とする計算機ホログラムの作
成装置。33. The computer generated hologram apparatus according to claim 24, wherein the plane wave generating means includes a laser light source, an objective lens for converging laser light oscillated from the laser light source, and the objective lens. A pinhole that converts the condensed light into a divergent spherical wave, a collimator lens that converts the spherical divergent wave from the pinhole into parallel light, and a light beam from the collimator lens is divided into two light beams, An apparatus for producing a computer generated hologram, comprising: a second two-beam generating means and a beam splitter which is incident on it.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18328792A JPH0627864A (en) | 1992-07-10 | 1992-07-10 | Method and device for creating computer generated hologram |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18328792A JPH0627864A (en) | 1992-07-10 | 1992-07-10 | Method and device for creating computer generated hologram |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0627864A true JPH0627864A (en) | 1994-02-04 |
Family
ID=16133017
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18328792A Withdrawn JPH0627864A (en) | 1992-07-10 | 1992-07-10 | Method and device for creating computer generated hologram |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0627864A (en) |
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- 1992-07-10 JP JP18328792A patent/JPH0627864A/en not_active Withdrawn
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