计算机合成全息图制造技术

本发明专利技术涉及一种分辨率高、视差数多、无图像失真问题、不必进行全息照相术摄影、图像处理简单的三维图像重现用的计算机合成全息图，在记录物体光的复数振幅的、可重现立体物的计算机合成全息图（１２）中，在与全息图（１２）观察侧相反一侧空间上地设定虚拟点光源群（１１），从所述虚拟点光源群的各个虚拟点光源向观察侧发散的发散光的亮度角度分布Ｔ↓［ＷＬｃｉ］（θ↓［ｘｚ］，θ↓［ｙｚ］）与从观察侧看到该虚拟点光源时要记录的物体（１０）表面的亮度角度分布相同，而且从所述虚拟点光源的各点光源发散的发散光的初始相位分别设定为一定的发散光相互叠加，作为物体光（１）在所述虚拟点光源群（１１）的观察侧的任何位置上加以记录。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及计算机合成全息图，具体地说，涉及制作比较简单、分辨率高的优质三维图像再生用的计算机合成全息图。
技术介绍
很久以来就有在平面上记录三维图像的欲望，作为其中一例开发了全息照相术。所谓全息照相术，就是用相干性高的激光光源拍摄物体的立体图像的技术。利用全息照相术制作的立体图像显示介质，称为全息图。全息图是通过把激光照射在被拍摄的物体上，记录在感光材料上的步骤而制成的，所以作为对象的物体必须真实存在，这是一个限制。另外，拍摄中要求达到光波长级的静止，所以柔软的物体或人物等容易活动的物体就难以拍摄。另一方面，还有立体图，根据利用数码相机和摄像机、计算机图形学(CG)等得到的多个二维图像，进行立体观看。所谓立体图，就是观察者能从不同的观察方向观察时会看到的不同图像的介质。若它的图像是某个物体从多个方向观察的视差图像，则在不同的观察方向上就会看到相应的物体图像，于是便有了立体感。现在广泛应用的，在印刷介质上配置柱状透镜和蝇眼透镜等透镜阵列，形成立体图，但用全息照相术也可以制作立体图，这称为全息照相术立体图。至今开发的全息照相术立体图按其拍摄工序数大体分为两类两步全息照相术立体图和单步全息照相术立体图。两步全息照相术立体图，正如其名称所表明的，要通过两次拍摄制成。详细的制作方法记载于专利文献1。简单地说，由三个步骤组成(1)制备从离开作为被拍摄体的物体的许多位置看到的二维图像；(2)把第一感光材料分成多个区域，在各个区域中按全息照相术记录在步骤(1)制备的图像中与该区域对应的图像，制成第一立体图，(3)用重现照明光照射第一立体图，把重现的图像记录在第二感光材料上，以此制成第二立体图。另一方面，单步全息照相术立体图，正如其名称所表明的，只要一个拍摄步骤即可制成。详细制作方法记载于专利文献2和专利文献3。简单地说，由两个步骤组成(1)求出要从感光材料上的许多位置发射的光线，(2)把感光材料分成多个区域，在各个区域中记录在(1)中求出的要从该区域重现的光线。另外，作为可以重现立体图像的立体图，已知的还有本专利技术人提出的三维图像重现用计算机合成全息图(CGH)(专利文献4，专利文献5，专利文献6，专利文献7)。CGH通过用点光源或线光源的集合取代物体的表面，计算全息图面上的相位和振幅并加以记录而成。再有，关于采用用点光源和线光源的集合取代物体表面的方法的CGH，在专利文献8中提出了在用白光重现时再现彩色的方法。特开昭52-4855号公报特许2,884,646号公报特开平6-266274号公报特开平9-319290号公报特开平11-202741号公报特开2001-13858号公报特开2001-13859号公报特开2000-214751号公报特开2002-72837号公报辻内顺平著「物理学选书22.ホロゲラフイ-」pp.33-36((株)裳华房发行(1997年11月5日))上述传统的立体图像重现方法各有长短。带有柱状透镜和蝇眼透镜等透镜阵列的印刷品，具有不必全息照相的优点，但由于必须有透镜阵列等像素结构，故有分辨率低、制品厚的缺点。另外，两步全息照相术立体图，在全息图面上不具有像素结构，故分辨率高，但是全息照相次数多，另外还有图像失真的问题。单步全息照相术立体图，图像没有失真，视差数可以多，但是有全息图面上的像素结构明显，全息照相术次数多，必须进行特殊的图像处理的问题。本专利技术人等人提出的三维重现CGH，具有分辨率非常高、视差数也多、也无图像失真问题、不需要全息照相同优点，但存在需要特殊的图像处理(消隐处理、亮度修正)等缺点。
技术实现思路
本专利技术旨在解决上述先有技术各种方式的缺点，目的在于提供一种分辨率非常高、视差数多、没有图像失真问题、不必进行全息照相、图像处理简单的三维图像重现用的计算机合成全息图。达到上述目的的本专利技术第一种计算机合成全息图，是记录了物体光的复数振幅的、可重现立体物的计算机合成全息图，其特征在于，在与全息图观察侧相反一侧的空间上设置虚拟点光源群，并设定从上述虚拟点光源群的各虚拟点光源向观察侧发散的发散光的亮度角度分布TWLci(θxz，θyz)与从观察侧看到该虚拟点光源时要记录的物体表面的亮度角度分布相同，且从上述各个虚拟点光源发散的初始相位分别设为一定的发散光相互叠加作为物体光，在上述虚拟点光群的观察侧的任何位置进行记录。在这种场合，虚拟点光源群的各个虚拟点光源是光的扩散方向为一维的点光源，可由在与该扩散方向正交的方向上延伸的直线状光源构成。再有，最好设定从各个虚拟点光源发散的发散光的初始相位彼此无关，于是从全部光源发出的光合成的物体波的振幅分布平均化，从而减小重现像的不希望有的噪声。本专利技术的第二计算机合成全息图是记录了物体光的复数振幅的、可重现立体物的计算机合成全息图，其特征在于，使预定的重现照明光入射时，重现如同从与全息图观察侧相反一侧的空间虚拟点群的各个点向其观察侧发散的衍射光，从各虚拟点向全息图观察侧发散地前进的光的亮度角度分布与从所记录的物体表面通过上述虚拟点群的各个点，或者从物体表面在与观察侧相反一侧延伸的光线通过上述虚拟点群的各个点，在其观察侧发散的光的亮度角度分布相同。在这种场合，虚拟点群的各个虚拟点是发散光扩散方向为一维的点，可由在与该发散光的扩散方向正交的方向上延伸的直线构成。本专利技术的第三计算机合成全息图是记录了物体光的复数振幅的、可重现立体物的计算机合成全息图，其特征在于，在全息图观察侧空间地设置虚拟聚光点群，使在上述虚拟聚光点群的各虚拟聚光点上从与观察侧相反一侧入射的会聚光的亮度角度分布TWLci(θxz，θyz)与通过该虚拟聚光点从观察侧看到时要记录的物体表面的亮度角度分布相同，且使入射到上述各个虚拟聚光的会聚点上聚光的相位分别为一定的会聚光相互叠加，作为物体光在与上述虚拟聚光点群的观察侧相反一侧的任何位置上加以记录。在这种场合，虚拟聚光点群的各虚拟聚光点是入射的会聚光的会聚方向为一维的聚光点，可以由在与该聚光的会聚方向正交的方向上延伸的直线聚光线构成。再有，最好假定入射到各虚拟聚光点的会聚光在聚光点上的相位彼此无关，从而由全部入射到聚光点的光合成的物体波的振幅分布被平均化，因此可减小重现图像的不希望有的噪声。本专利技术的第四计算机合成全息图是记录了物体光的复数振幅的、可重现立体物的计算机合成全息图，其特征在于，使预定的重现照明光入射时，重现如同通过在全息图观察侧的空间上的虚拟点群的各个点在其观察侧发散的衍射光，使从各虚拟点发散的光的亮度角度分布与从所记录的物体表面通过上述虚拟点群的各个点在其观察侧发散的光的亮度角度分布相同。在这种场合，虚拟点群各个虚拟点是发散光的扩散方向为一维的点，也可以由在与发散光的扩散方向正交的方向上延伸的直线构成。在本专利技术中，提供一种计算机合成全息图，由于重现从全息图衍射的重现光的会聚光点的位置与重现的物体及全息图面分离，故可得到在全息图面上没有像素结构、视差数可以多、分辨率飞跃提高、无图像失真问题、重现图像优质的计算机合成全息图。另外，不必进行全息照相，图像处理简单，可用市售软件得到三维物体的计算机图形学图像，作为立体图像加以利用。至于本专利技术的其他目标和优点，部分是显而易见的，部分在本说明书有明显描述。本专利技术相应地包括结构特征、各要素的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种记录了物体光的复数振幅的、可重现立体物的计算机合成全息图，其特征在于，在空间上在与全息图观察侧相反一侧设定虚拟点光源群，设定成从所述虚拟点光源群的各个虚拟点光源向观察侧发散的发散光的亮度角度分布Ｔ↓［ＷＬｃｉ］（θ↓［ｘｚ］，θ↓［ｙｚ］）与从观察侧看到该虚拟点光源时要记录的物体表面的亮度角度分布相同，且从各个所述虚拟点光源发散的发散光的初始相位分别设为一定的发散光相互叠加，作为物体光在所述虚拟点光源群的观察侧的任何位置上进行记录。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：北村满，
申请(专利权)人：大日本印刷株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]