专利名称：计算机合成全息图的制作方法
技术领域：
本发明涉及计算机合成全息图，具体地说，涉及分辨率高且视差数多的计算机合成全息图。
背景技术：
作为观察者可以通过改变观察方向而观察到多个图像的媒体，有立体图。目前广泛采用的是在印刷介质上配置柱状透镜、虫眼透镜等透镜阵列的立体图。
采用这样的立体图，观察者改变观察方向即可切换观察出多个完全不同的图像。此外，采用立体图，通过改变观察方向，观察者可在与观察方向对应的方向观察到立体物，在这种情况下，观察者能够有立体感地观察到立体物。而且，采用立体图，观察者通过改变观察方向可观察到逐渐变化的多个图像，在这种情况下，观察者可以作为连续的动画看到改变的多个图像。以上说明的切换如上所述的多个图像进行显示、具有立体感的图像显示、具有动画效果的图像显示等这三种显示方式可以同时组合起来实现。
除立体图以外，在专利文献1提出了由像素群构成画面，将各像素分割成多个区域，在各个区域分配不同的衍射光栅，从不同方向看时，通过在该方向发出衍射光的衍射光栅的集合，可以观察到不同的图像。
专利文献1日本专利特许公报2795698。
专利文献2日本专利特开公报2002-72837
非专利文献1辻内順平著「物理学選書22.ホログラフイ一」pp.33～36((株)裳華房発行(1997年11月5日))由带有上述柱状透镜和虫眼透镜等的透镜阵列的印刷物组成立体图，因为必须有所谓透镜阵列的物理的像素结构，所以有分辨率低、制品厚的缺点。此外，需要精细的印刷，且需要有限的面积，所以无法同时提高分辨率和增加视差数。
此外，专利文献1所建议的，在每一个视差方向上切割有限大小的像素并分配衍射光栅加以使用，所以同样需要有限的面积，无法同时提高分辨率和增加视差数。
发明内容
本发明旨在克服上述先有技术的缺点，目的是提供分辨率非常高且视差数大的计算机合成全息立体图。
达到上述目的之本发明的第1计算机合成全息图，是记录物光的复数振幅、能选择性地按照观察方向而重现多个图像的计算机合成全息图，其特征在于，在与全息图观察侧相反的一侧空间上设置虚拟点光源群，对从上述虚拟点光源群的各个点光源向观察侧发散的发散光的亮度角度分布AWLci(θxz，θyz)进行角度分割，在上述虚拟点光源群观察侧的任何一个位置上将这样的发散光作为物光加以记录，该发散光设定成等于从点发散的发散光，该点的振幅等于各自的分割角度内位于上述虚拟的点光源群面上的各图像内、与上述各个分割角度对应的图像在该虚拟点光源位置上的像素的浓度或与该浓度有一定关系的值。
在这种情况下，虚拟点光源群的各个虚拟点光源是光扩散方向为一维的点光源，也可以由在与该扩散方向正交的方向上延伸的直线状光源构成。
本发明的第2计算机合成全息图，是记录物光的复数振幅、可按照观察方向选择性地重现多个图像的计算机合成全息图，其特征在于，在使预定的重现照明光入射后，重现这样的衍射光，它是在与全息图观察侧相反的一侧从在空间上的虚拟点群的各个点向观察侧发散的衍射光，从各个虚拟点向全息图的观察侧发散而行进的光的亮度角度分布根据衍射角度方向进行角度分割，该衍射光等于从点发散的发散光，该点的振幅等于在各自的分割角度内，位于上述虚拟点群的面上的各个记录的图像内，与上述分割角度对应的记录图像的该虚拟点位置上的像素的浓度或与浓度有一定关系的值。
在这种情况下，虚拟点群的各个虚拟点，是光的扩散方向为一维的点，也可以由在与该扩散方向正交的方向上延伸的直线构成。
本发明的第3计算机合成全息图，是记录物光的复数振幅、可按照观察方向选择性地重现多个图像的计算机合成全息图，其特征在于，在全息图的观察侧，在空间上设置虚拟的聚光点群，对从与观察侧相反的一侧入射到上述虚拟聚光点群中各个虚拟聚光点的会聚光的亮度角度分布TWLci(θxz，θyz)进行角度分割，在与上述观察侧相反一侧的任何一个位置上作为物光记录这样的会聚光，该会聚光设定得等于会聚于点的会聚光，该点的振幅等于各自的分割角度内上述虚拟聚光点群的面上的各个图像内，与上述各个分割角度对应的图像的该虚拟聚光点位置上的像素的浓度或与该浓度有一定关系的值。
在这种情况下，虚拟聚光点群的各个虚拟聚光点，是光扩散的方向为一维的聚光点，也可以由在与该扩散方向正交的方向上延伸的直线状聚光线构成。
本发明的第4计算机合成全息图，是记录物光的复数振幅、可按照观察方向选择性地重现多个图像的计算机合成全息图，其特征在于，在使预定的重现照明光入射后，重现这样的衍射光，该衍射光是通过全息图观察侧空间上的虚拟点群的各个点向其观察侧发散的衍射光，向各个虚拟点会聚地行进的光的亮度角度分布，与衍射角度方向对应地进行角度分割，该衍射光等于会聚于点的会聚光，该点的振幅等于在各自的分割角度内位于上述虚拟点群的面上的各个记录图像内，与上述各个分割角度对应的记录图像在该虚拟点位置上的像素的浓度或与该浓度有一定关系的值。
在这种情况下，虚拟点群的各个虚拟点是光的扩散方向为一维的点，可以由在与该扩散方向正交的方向上延伸的直线构成。
在本发明中，在一个重现多个不同图像的、与全息图的面分离的面上，定义多个其亮度等于按照辐射方向而不同的图像在该方向上的亮度的虚拟点光源，或者定义多个其亮度等于因聚光方向而异的图像在该方向上的亮度的虚拟聚光点，将从这些虚拟点光源发射的光，或在这些虚拟聚光点上会聚的光，作为虚拟的物光，制作计算机合成全息图，故无须全息照相即可获得可重现高分辨率的多个图像的计算机合成全息图。按照本发明，例如，可以获得分辨率高而且视差数多的计算机合成全息立体图。
图1说明本发明的计算机合成全息图的原理；图2说明观察者从图1的计算机合成全息图选择性地观察因各个视差方向而不同的图像的情况；图3说明图1的计算机合成全息图的制作方法；图4说明本发明的其他形态的计算机合成全息图；图5说明观察者从图4的计算机合成全息图选择性地观察因各个视差方向而不同的图像的情况；图6说明图4的计算机合成全息图的制作方法；本发明的最佳实施方式本发明的计算机合成全息图的基本原理是，在重现视差图像等的多个图像的、离开全息图面的面上，定义多个具有按照辐射方向而不同的图像在该方向的亮度的虚拟点光源，或者多个具有因聚光方向而异的图像在该方向的亮度的虚拟聚光点，将从这些虚拟点光源发射的光，或者会聚在这些虚拟聚光点上的光，作为虚拟的物光，制作计算机合成全息图，即可以高分辨率记录例如视差数多的多个图像，而且无须全息照相即可制作计算机合成全息图(CGH)。
以下说明本发明的计算机合成全息图的原理。
如图1的原理说明图所示，在沿z轴的正方向上，依次配置虚拟点光源群11、CGH 12、观察者M，以CGH 12的中心作为坐标原点，x轴、y轴彼此正交，确定在与z轴正交的方向上。虚拟点光源群11的坐标为(x1，y1，z1)、CGH12的坐标为(x2，y2，z2)，设第i个虚拟点光源为Qi(x1，y1，z1)，设CGH12的第j个单元的坐标为Pj(x2，y2，z2)，Qi和Pj连结的直线作为QiPj。观察者M的视点是在直线QiPj的延长线上，从观察者M的视点可以观察的虚拟点光源Qi(x1，y1，z1)上的θxz，θyz方向的波长λc上的辐射亮度为AWLci(θxz，θyz)。这里，θxz是将直线QiPj投影在x-z面上时与z轴构成的角度，θyz是直线QiPj投影在y-z面时与z轴构成的角度。
设虚拟点光源Qi的初始相位为WLci，设Qi与Pj之间的的距离为rij，(x2，y2，z2)处的物波1的复数振幅值OWLc(x2，y2，z2)为 式中N是Qi的个数。
这里，将从虚拟点光源Qi(x1，y1，z1)发出的辐射亮度AWLci(θxz，θyz)关于θxz，θyz进行角度分割，在各自的分割角度内，分配在各个图像内与各个分割角度对应的图像的该虚拟点光源Qi(x1，y1，z1)位置上的像素的浓度。例如，在-π/2～π/2的角度范围内将θxz分为θxz0～θxz1～θxz2～…～θxzm，在-π/2～π/2的角度范围内将θyz分为θyz0～θyz1～θyz2～…～θyzn，例如，以等角度间隔进行角度分割，在θxz0～θxz1、θyz0～θyz1范围内，分配图像I11的虚拟点光源Qi位置上的浓度I11i，在θxz1～θxz2、θyz0～θyz1范围分配图像I21的虚拟点光源Qi位置上的图像的浓度I21i，在θxzm-1～θxzm、θyzn-1～θyzn范围内分配图像Imn的虚拟点光源Qi位置上的浓度Imni。
就是说，用易于理解的语言解释，在图1中，从虚拟点光源Qi(x1，y1，z1)向视差1方向发出的物波1上，作为振幅具有第一图像I1例如字母“A”的像素位置i上的浓度，向视差2方向发出的物波1，作为振幅具有第二图像I2例如字母“B”的像素位置i上的浓度，同样，向视差8方向发出的物波1，作为振幅具有第一图像I1例如字母”H”的像素位置i上的浓度，合成为同时作为振幅按视差方向具有这些“A”，“B”，…“H”的像素位置i上的浓度的物波1。该物波1用公式(1)表达。
这里，所谓浓度一般用在数字图像上，亮度越高，其值越大(对于黑和白，白的浓度大)。
这里，设由入射到CGH 12的平行光形成的参考光2的入射矢量为(Rx，Ry，Rz)、其波长λc的振幅为RWLc0，其坐标原点上的相位为RWLc，则参考光2在复数振幅值RWLc(x2，y2，z2)为RWLc(x2，y2，z2)＝RWLc0·exp[j{(2π/λc)×(Rxx2+Ryy2+Rzz2)/(Rx2+Ry2+Rz2)1/2+RWLc}]…(2)在Pi(x2，y2，z2)上的物波1与参考光2的干涉条纹的强度值IWLc(x2，y2，z2)为IWLc(x2，y2，z2)＝|OWLc(x2，y2，z2)+RWLc(x2，y2，z2)|2…(3)以上，Qi和Pi的距离rii为
rij＝{(x2-x1)2+(y2-y1)2+(z2-z1)2}1/2…(4)将直线QiPi投影在x-z平面上时与z轴形成的角度θxz为θxz＝tan-1{(x2-x1)/(z2-z1)}…(5)将直线QiPj投影在y-z平面上时与Z轴形成的角度θyz为θyz＝tan-1{(y2-y1)/(z2-z1)}…(6)另外，虚拟点光源Qi的初始相位WLci设为在虚拟点光源Qi之间相互无关地一个常数。
由以上说明可知，作为CGH 12可在同一面上记录重现的多个图像I11、I21、…、Imn的面上设置多个虚拟点光源Qi(x1，y1，z1)，将从各虚拟点光源Qi发散的发散光的辐射亮度角度分布AWLci(θxz，θyz)按辐射角度方向进行角度分割，在不同的分割角度内设定辐射亮度等于不同的图像I11、I21、…、Imn在该虚拟点光源Qi位置上的浓度I11i、I21i、…、Imni，而且，虚拟点光源Qi的初始相位WLci与虚拟点光源Qi之间彼此无关地设为一常数，以全息方法记录(与参考光2干涉记录)从这样的虚拟点光源Qi发散的发散光的相位和振幅，即可得到可重现按照观察方向而不同的图像I11、I21、…、Imn的本发明的全息图CGH 12。
在这样记录的CGH 12上，如图2所示，以与参考光2相同的入射角照射与参考光2同波长λc的重现照明光15，从CGH 12衍射的衍射光16作为虚像在虚拟点光源群11的面上重现图像I11、I21、…、Imn。其中，涉及各图像I11、I21、…、Imn的衍射光16，通过按衍射角度方向进行角度分割，从虚拟点光源群11的面的虚拟点光源Qi(x1，y1，z1)的位置，在θxz0～θxz1、θyz0～θyz1的范围内，使重现图像I11的衍射光16衍射，在θxz1～θxz2、θyz0～θyz1的范围内，使重现图像I21的衍射光16衍射，在…、θxzm-1～θxzm、θyzn-1～θyzn的范围内，使重现图像Imn的衍射光16衍射。
现参照图2用易于理解的语言解释，从虚拟点光源Qi(x1，y1，z1)向视差1的方向发出的衍射光16形成作为振幅具有第1图像I1例如字母”A”的该虚拟点光源Qi(x1，y1，z1)的位置上的像素的浓度的波，向视差2的方向发出的衍射光16形成作为振幅具有第2图像I2例如字母“B”的该虚拟点光源Qi(x1，y1，z1)的位置上的像素的浓度的波，同样，向视差8的方向发出的物光1形成作为振幅具有第8图像例如字母“H”的该虚拟点光源Qi(x1，y1，z1)的位置上的像素的浓度的波，观察者M通过在各个视差方向观看，可根据视差方向选择性地观察到作为在虚拟点光源群11的面上的全部像素的集合的这些图像“A”，“B”，…，“H”。另外，观察者移动视点，可交替地看到这些图像“A”，“B”，…，“H”。
接着，根据图3说明作为二元全息图制作CGH 12的方法。在步骤ST1中，定义要CGH化的多个图像I11、I21、…、Imn的形状。接着，在步骤ST2中，定义虚拟点光源群11、CGH 12、参考光2的空间配置、虚拟点光源群11的采样点(Qi)和CGH 12的采样点(Pj)。接着，在步骤ST3中，根据辐射角度方向对各虚拟点光源的亮度角度分布AWLci(θxz，θyz)进行角度分割，并求出作为等于不同分割角度内不同的图像I11、I21、…、Imn在该虚拟点光源Qi位置上的浓度I11i、I21i、…、Imni的亮度。在步骤ST4中，按公式(1)和(2)计算CGH 12面上物光的复数振幅OWLc(x2，y2，z2)和参考光2的复数振幅RWLc(x2，y2，z2)。此后，在步骤ST5中，按公式(3)，在CGH 12面上定义的各采样点上，求出物光和参考光干涉条纹的强度，得到干涉条纹数据。接着，在步骤ST6中，量化所得的干涉条纹数据之后，在步骤ST7中，转换为EB绘图用的矩形数据，在步骤ST8中，用EB绘图装置记录在介质上，得到CGH 12。
另外，在图1的场合，从虚拟点光源Qi发出的物波，入射到x方向、y方向的CGH 12的全部单元Pj，但也可以用与y轴垂直的多个切割面来切割虚拟点光源群和CGH 12，将物波的入射范围限制在该切割面内。
另外，在图1中，用二维面上的点光源作为虚拟点光源，但是也可以使用在y方向延伸而光不在y方向上扩展的线光源。
另外，在图1的场合，为了固定物光(物波)1的复数振幅OWLc(x2，y2，z2)作为全息图，可以用与参考光2干涉的方式，但也可以直接重现物波复数振幅的Lohmann方法和Lee方法(非专利文献1)，另外，也可以采用本发明人在专利文献2中提出的方法。另外，在图1的说明中，使得与从各虚拟点光源Qi发散的发散光的亮度角度分布AWLci(θxz，θyz)对应的图像的值，被作为虚拟点光源Qi位置上的像素的浓度，但不限于此，也可采用与该像素的浓度有一定的关系的某个值，例如，若浓度为X，也可以用√X、X1/a(a常数)等。
在图4中，说明本发明计算机合成全息图的其他形态。该形态是，取替图1的虚拟点光源群11和CGH 12，将虚拟点光源群11换为虚拟聚光点群13。如图4所示，沿着Z轴的正方向，依次配置CGH 12、虚拟聚光点群13、观察者M，以CGH 12的中心为坐标原点，X轴和Y轴相互正交，确定在与Z轴垂直的方向上。设虚拟聚光点群13的坐标为(x1，y1，z1)，CGH 12的坐标为(x2，y2，z2)，第i个虚拟聚光点为Qi(x1，y1，z1)(与虚拟点光源采用相同的记号)，CGH 12的第j个单元为Pj(x2，y2，z2)，连接Qi和Pj的直线为QiPj。观察者M的视点在直线QiPj的延长线上，从观察者M的视点可以观察到的虚拟聚光点Qi(x1，y1，z1)上θxz、θyz方向的波长λc上的辐射亮度为TWLci(θxz，θyz)。这里，θxz是直线QiPj投影在x-z面上时与Z轴形成的角度，θyz是直线QiPj投影在y-z面上时与Z轴形成的角度。
若设虚拟聚光点Qi的初始相位为WLci，Qi和Pj的距离为rij，则入射在Pj(x2，y2，z2)处的物波的复数振幅OWLc(x2，y2，z2)代替上列(1)式而成为
i＝1 …(1’)式中N是Qi的个数。
式中，从虚拟聚光点Qi(x1，y1，z1)向观察者一侧发射的辐射亮度TWLci(θxz，θyz)关于θxz，θyz进行角度分割，在各个分割的角度内分配在各个图像内与各个分割角度对应的图像的该虚拟聚光点Qi(x1，y1，z1)位置上的像素的浓度。例如，在-π/2～π/2的角度范围内将θxz分为θxz0～θxz1～θxz2～…～θxzm，在-π/2～π/2的角度范围内将θyz分为θyz0～θyz1～θyz2～…～θyzn，例如，以等角度间隔进行角度分割，作为各自分割角度内的亮度，在θxz0～θxz1、θyz0～θyz1范围内分配图像I11的虚拟聚光点Qi位置上的浓度I11i，在θxz1～θxz2、θyz0～θyz1范围分配图像I21i在虚拟聚光点Qi位置上的图像的浓度I21i，在θxzm-1～θxzm、θyzn-1～θyzn范围内分配图像Imn在虚拟聚光点Qi位置上的浓度Imni。
就是说，用易于理解的语言解释，在图1中，会聚于虚拟聚光点Qi(x1，y1，z1)向视差1方向发出的物波1，作为振幅具有第一图像I1例如字母”A”的像素位置i上的浓度，向视差2方向发出的物波1，作为振幅具有第二图像I2例如字母“B”的像素位置i上的浓度，同样，向视差8方向发出的物波1，作为振幅具有第一图像I8例如字母“H”的像素位置i上的浓度，合成为作为振幅根据视差方向同时具有这些“A”，“B”，…“H”的像素位置i上的浓度的物波1。该物波1用公式(1’)表达。
这里，设入射到CGH 12的平行光形成的参考光2的入射矢量为(Rx，Ry，Rz)、其波长λc的振幅为RWLc0，其坐标原点上的相位为RWLc，则参考光2的复数振幅值RWLc(x2，y2，z2)与图1的情况相同，为RWLc(x2，y2，z2)＝RWLc0·exp[j{(2π/λc)×(Rxx2+Ryy2+Rzz2)/(Rx2+Ry2+Rz2)1/2+RWLc}]…(2)在Pj(x2，y2，z2)上的物波1与参考光2的干涉条纹的强度值IWLc(x2，y2，z2)同样为IWLc(x2，y2，z2)＝|OWLc(x2，y2，z2)+RWLc(x2，y2，z2)|2…(3)以上，Qi和Pj的距离rij为rij＝{(x2-x1)2+(y2-y1)2+(z2-z1)2}1/2…(4)将直线QiPj投影在x-z平面上时与z轴形成的角度θxz为θxz＝tan-1{(x2-x1)/(z2-z1)}…(5)将直线QiPj投影在y-z平面上时与z轴形成的角度θyz为θyz＝tan-1{(y2-y1)/(z2-z1)}…(6)另外，虚拟点光源Qi的初始相位WLci与虚拟点光源Qi之间相互无关地设置为一个常数。
由以上说明可知，作为CGH 12，可在同一面上记录重现的多个图像I11、I21、…、Imn的面上设定多个虚拟聚光点Qi(x1，y1，z1)，将入射到各虚拟聚光点Qi的会聚光的亮度角度分布TWLci(θxz，θyz)根据辐射角度进行角度分割，设置与在不同的分割角度内的不同图像I11、I21、…、Imn的该虚拟聚光点Qi位置上的浓度I11i、I21i、…、Imni相等的亮度，而且，虚拟聚光点Qi的初始相位WLci在虚拟聚光点Qi之间彼此无关地设定为常数，将入射到这样的虚拟聚光点Qi的会聚光的相位和振幅以全息方法记录(与参考光2干涉记录)，即可得到可重现按照观察方向而不同的图像I11、I21、…、Imn的本发明的全息图CGH 12。
在这样记录的CGH 12上，如图5所示，以与参考光2相同的入射角照射与参考光2同波长λc的重现照明光15，从CGH 12衍射的衍射光16作为实像在虚拟聚光点群13的面上重现图像I11、I21、…、Imn。其中，涉及各图像I11、I21、…、Imn的衍射光16，按衍射角度方向进行角度分割，从虚拟聚光点群13的面的虚拟聚光点Qi(x1，y1，z1)的位置，在θxz0～θxz1、θyz0～θyz1的范围内，重现图像I11的衍射光16被衍射；在θxz1～θxz2、θyz0～θyz1的范围内，重现图像I21的衍射光16被衍射；在…、θxzm-1～θxzm、θyzn-1～θyzn的范围内，重现图像Imn的衍射光16被衍射。
现参考图5，用易于理解的语言解释，从虚拟聚光点Qi(x1，y1，z1)向视差1的方向发出的衍射光16，成为作为振幅具有第1图像I1例如字母“A”所示的该虚拟聚光点Qi(x1，y1，z1)的位置上的像素的浓度的波，向视差2的方向发出的衍射光16，成为作为振幅具有第2图像I2例如字母“B”所示的该虚拟聚光点Qi(x1，y1，z1)的位置上的像素的浓度的波，同样，向视差8的方向发出的物光1，成为作为振幅具有第8图像例如字母”H”所示的该虚拟聚光点Qi(x1，y1，z1)的位置上的像素的浓度的波，观察者M通过在各个视差方向观看，作为在虚拟聚光点群13的面上全部像素的集合，可根据视差方向选择性地观察到它们的图像“A”，“B”，…，“H”。另外，让观察者移动视点，就可交替地看到这些图像“A”，“B”，…，“H”。
接着，根据图6说明作为二元全息图制作这种CGH 12的方法。在步骤ST1，定义要CGH化的多个图像I11、I21、…、Imn的形状。接着，在步骤ST2，定义CGH 12、虚拟聚光点群13、参考光2的空间配置、虚拟聚光点群13的采样点(Qi)和CGH 12的采样点(Pj)。接着，在步骤ST3，根据辐射角度方向对每个虚拟聚光点的亮度角度分布TWLci(θxz，θyz)进行角度分割，求出等于不同分割角度内不同的图像I11、I21、…、Imn在该虚拟点光源Qi位置上的浓度I11i、I21i、…、Imni的亮度。然后，在步骤ST4，按公式(1’)和(2)计算CGH 12面上物光的复数振幅OWLc(x2，y2，z2)和参考光2的复数振幅RWLc(x2，y2，z2)。此后，在步骤ST5，按公式(3)，求出在CGH 12面上定义的各采样点上物光和参考光干涉条纹的强度，得到干涉条纹数据。接着，在步骤ST6，量化所得的干涉条纹的数据之后，在步骤ST7，转换为EB绘图用的矩形数据，在步骤ST8，用EB绘图装置记录在介质上，得到CGH 12。
另外，在图4的场合，入射到虚拟聚光点Qi的物波，入射到x方向、y方向的CGH 12的全部单元Pj，但也可以用与y轴垂直的多个切割面来切割虚拟聚光点群13和CGH 12，将物波的入射范围限制在该切割面内。
另外，在图4中，用二维面上的聚光点作为虚拟聚光点，但是也可以使用在y方向延伸的光不在y方向上扩展的聚光线。
另外，在图4的场合，为了固定物光(物波)1的复数振幅OWLc(x2，y2，z2)作为全息图，可采用与参考光2干涉的方式，但也可以采用直接重现物波复数振幅的Lohmann方法和Lee方法(非专利文献1)，另外，也可以采用本发明人在专利文献2中提出的方法。
另外，在图4的说明中，作为使得与会聚于各虚拟聚光点Qi的会聚光的亮度角度分布TWLci(θxz，θyz)对应的图像的值，采用虚拟聚光点Qi位置上的像素的浓度，但不限于此，也可采用与该像素的浓度有一定关系的某个值，例如，设浓度为X，则可以用√X、X1/a(a常数)等。
作为以上记录于本发明的CGH 12的多个图像，可以是通过使观察立体物的方向改变而得到的视差图像，可以是随着观察方向变化而完全不同的画面，或者，也可以是随着视线的改变而变化的一系列动画。
另外，也可以从虚拟点光源发出分发散光或者会聚于虚拟聚光点的会聚光，在CGH 12面上，与从相邻虚拟点光源发出的发散光或会聚于相邻虚拟聚光点的会聚光重叠进行记录或不重叠地分别进行记录。在前一种情况，换句话说，虚拟点光源或虚拟聚光点的配置间隔比来自一个点光源或聚光点的物波在CGH面上扩展的宽度窄的情况下，可记录的图像个数变得比较多，分辨率也比较高，但是干涉条纹重叠越多，噪音越大。另外，对于亮度AWLci(θxz，θyz)、亮度TWLci(θxz，θyz)在x方向、y方向的角度分割，可以为等角度分割，或在CGH 12面上等间隔的角度分割，另外，也可以进行其他分割。另外，在CGH面上重叠地进行记录时，如前所述，使初始相位WLci彼此无关的地设为常数，则重现图像不均匀性减少，质量提高。在CGH面上不重叠时，也可以使初始相位WLci彼此无关地设为常数。
此外，若使图像离开CGH面的距离在1mm以内，则可观察到鲜明的图像。
另外，也可以在本发明的计算机合成全息图上，在全息图面内使图1的全息图和图4的全息图并存。
以上，根据本发明计算机合成全息图的原理进行了说明，但是本发明不限于这些形态，而是可以有各种各样的变形。
产业上利用的可能性从以上说明可知，采用本发明的计算机合成全息图，在重现多个不同的图像的、离开全息图的面上，定义多个具有根据辐射方向而不同的图像在该方向的亮度的虚拟点光源，或者多个其亮度等于根据聚光方向而不同的图像在该方向的亮度的虚拟聚光点，将从各自虚拟点光源辐射的光，或者会聚于虚拟聚光点上的光，作为虚拟物光，制作计算机合成全息图，所以，不必用可高分辨率记录重现多个图像的全息照相，即可获得计算机合成全息图。按照本发明，例如，可以得到分辨率高、视差数多的计算机合成全息图。
权利要求
1.一种记录物光的复数振幅、能选择性地按照观察方向而重现多个图像的计算机合成全息图，其特征在于，在与全息图观察侧相反的一侧空间上设置虚拟点光源群，对从所述虚拟点光源群的各个点光源向观察侧发散的发散光的亮度角度分布AWlci(θxz，θyz)进行角度分割，在所述虚拟点光源群观察侧的任何一个位置上将这样的发散光作为物光加以记录，该发散光等于从这样一点发散的发散光，该点的振幅等于各个分割角度内位于所述虚拟的点光源群的面上的各个图像内、与所述各个分割角度对应的图像的该虚拟点光源位置上的像素的浓度或与该浓度有一定关系的值。
2.权利要求1的计算机合成全息图，其特征在于，所述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，由在与该扩散方向正交的方向上延伸的直线状光源构成。
3.一种记录物光的复数振幅、能选择性地按照观察方向而重现多个图像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后即重现这样的衍射光，它是在与全息图观察侧相反的一侧的空间上的虚拟点群的各个点向观察侧发散的衍射光，从各虚拟点向观察侧发散而行进的光的亮度角度分布按照衍射角度方向进行角度分割，该衍射光等于从这样一点发散的发散光，该点的振幅等于在各个分割角度内位于所述虚拟点群的面上的各个记录的图像内、与所述各个分割角度对应的记录图像的该虚拟点位置上的像素的浓度或与浓度有一定关系的值。
4.权利要求3的计算机合成全息图，其特征在于，所述虚拟点群的各个虚拟点是光的扩散方向为一维的点，由在与该扩散方向正交的方向延伸的直线构成。
5.一种记录物光的复数振幅、能选择性地按照观察方向而重现多个图像的计算机合成全息图，其特征在于，在全息图的观察侧空间上设置虚拟聚光点群，对从与观察侧相反的一侧入射到所述虚拟聚光点群的各个虚拟聚光点的会聚光的亮度角度分布TWLci(θxz，θyz)进行角度分割，在与所述观察侧相反一侧的任何一个位置上作为物光记录这样的会聚光，该会聚光设定得等于会聚于这样一点的会聚光，该点的振幅等于各自的分割角度内位于所述虚拟聚光点群的面上的各个图像内，与所述各个分割角度对应的图像的该虚拟聚光点位置上的像素的浓度或与该浓度有一定关系的值。
6.权利要求5的计算机合成全息图，其特征在于，所述虚拟聚光点群的各个虚拟聚光点是光的扩散方向为一维的聚光点，由在与光扩散方向正交的方向上延伸的直线状聚光线构成。
7.一种记录物光的复数振幅、能选择性地按照观察方向而重现多个图像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后即重现这样的衍射光，该衍射光是通过全息图观察侧空间上的虚拟点群的各个点向其观察侧发散的衍射光，向各个虚拟点会聚地行进的光的亮度角度分布按照衍射角度方向进行角度分割，该衍射光等于会聚于这样一点的会聚光，该点的振幅等于在各自的分割角度内位于所述虚拟点群的面上的各个记录图像内、与所述各个分割角度对应的记录图像的该虚拟点位置上的像素的浓度或与该浓度有一定关系的值。
8.权利要求7的计算机合成全息图，其特征在于，所述虚拟点群的各个虚拟点是光的扩散方向为一维的点，由在与光扩散方向正交的方向上延伸的直线构成。
全文摘要
本发明旨在提供一种分辨率非常高、视差数多的计算机合成全息立体图，它是一种可按照观察方向选择性地重现多个图像的计算机合成全息图，在与全息图(12)的观察侧相反的一侧空间上设置虚拟点光源群(11)，对从虚拟点光源群的各个点光源(Q
文档编号G03H1/08GK1795420SQ20048001456
公开日2006年6月28日 申请日期2004年4月2日 优先权日2003年4月4日
发明者北村满 申请人:大日本印刷株式会社