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JP2014203029A - Data generation device of fourier transform hologram - Google Patents

Data generation device of fourier transform hologram Download PDF

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JP2014203029A
JP2014203029A JP2013081154A JP2013081154A JP2014203029A JP 2014203029 A JP2014203029 A JP 2014203029A JP 2013081154 A JP2013081154 A JP 2013081154A JP 2013081154 A JP2013081154 A JP 2013081154A JP 2014203029 A JP2014203029 A JP 2014203029A
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JP2013081154A
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川井 清幸
Kiyoyuki Kawai
清幸 川井
染野 義博
Yoshihiro Someno
義博 染野
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Toshiba Alpine Automotive Technology Inc
Alps Alpine Co Ltd
Original Assignee
Alps Electric Co Ltd
Toshiba Alpine Automotive Technology Inc
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Abstract

【課題】1枚の空間光変調素子で変換効率の低下や解像度の低下のないマルチカラーホログラムを実現するフーリエ変換ホログラムのデータ作成装置を提供する。【解決手段】本実施形態に係るフーリエ変換ホログラムのデータ作成装置は、フーリエ変換ホログラムのマルチカラー再生装置で用いられる単一の空間光変調器へ供給するデータを作成するデータ作成装置において、空間領域における再生像の解像度を色ごとに設定し、その設定した解像度に基づいて、画素数を色ごとに配分する画素数変換手段と、配分された前記画素数に応じて周波数領域における位相変調データを色ごとに作成する位相変調データ作成手段と、前記空間光変調器の画素領域を前記色ごとに分割し、その分割した画素領域のそれぞれに対し、前記位相変調データを対応する色ごとに並び替えて配置することによって前記空間光変調器へ供給するデータを作成するデータ並び替え手段と、を備える。【選択図】 図2A Fourier transform hologram data creation device that realizes a multi-color hologram without a reduction in conversion efficiency or resolution with a single spatial light modulator. A Fourier transform hologram data creation device according to an embodiment of the present invention is a data creation device that creates data to be supplied to a single spatial light modulator used in a multi-color reproduction device of a Fourier transform hologram. The resolution of the reproduced image is set for each color, and based on the set resolution, the pixel number converting means for distributing the number of pixels for each color, and the phase modulation data in the frequency domain according to the allocated number of pixels Phase modulation data creation means for each color and the pixel area of the spatial light modulator are divided for each color, and the phase modulation data is rearranged for each corresponding color for each of the divided pixel areas. And data rearranging means for creating data to be supplied to the spatial light modulator. [Selection] Figure 2

Description

本実施形態は、フーリエ変換ホログラムのデータ作成装置に関する。   The present embodiment relates to a data creation apparatus for a Fourier transform hologram.

現在、物体の自然の色を再現しようとするプロジェクタが知られている。プロジェクタは、赤、緑、青を三原色とする加法混色であり、それぞれの色の光を重ね合わせることによりカラー画像が生成される。   Currently, projectors that attempt to reproduce the natural color of an object are known. The projector is an additive color mixture with three primary colors of red, green, and blue, and a color image is generated by superimposing light of each color.

ここで、一般的なプロジェクタは、赤、緑、青各色の計3個の空間変調器を持ち、ダイクロイックミラーで合成する手法が公知となっている。このようなプロジェクタは、3個の空間光変調器以外に、赤、緑、青の合成の光学素子が必要であり、複雑な構成になっていた。また、各画素にRGBカラーフィルタを組み合わせることにより、1枚の空間光変調素子でプロジェクタを構成する手法も存在するが、カラーフィルタで変換効率が低下し、解像度も低下するため、実用例は少なかった。   Here, a general projector has a total of three spatial modulators of red, green, and blue, and a method of synthesizing with a dichroic mirror is known. Such a projector requires a complex optical element in addition to the three spatial light modulators, and requires a complex optical element of red, green, and blue. In addition, there is a method of configuring a projector with a single spatial light modulation element by combining each pixel with an RGB color filter, but there are few practical examples because the conversion efficiency decreases and the resolution also decreases with the color filter. It was.

一方、多値位相変調を用いたホログラフィを応用することにより高効率なプロジェクタを構成することができることが知られている。赤、緑、青のフルカラーのホログラフィが3枚の空間光変調器と3色を合成する手段とが組み合わされたプロジェクタも開示されている(例えば、特許文献1参照)。   On the other hand, it is known that a highly efficient projector can be configured by applying holography using multi-level phase modulation. A projector in which red, green, and blue full-color holography is combined with three spatial light modulators and means for combining three colors is also disclosed (for example, see Patent Document 1).

特開2009−53234号公報JP 2009-53234 A

上述したように、一般的なカラーホログラムは、赤、緑、青各色の3個の空間変調器を持ち、合成光学系によりその変調信号をダイクロイックミラーで合成していたため、複雑な構成になっていた。   As described above, a general color hologram has three spatial modulators of red, green, and blue, and the modulation signal is synthesized by a dichroic mirror by a synthesis optical system, so that it has a complicated configuration. It was.

また、空間光変調器を1台用いて時分割処理を行い、時間単位で色の変調を切り替えるカラーシーケンシャルの手法も公知となっているが、高速動作する空間光変調器が必要とであった。具体的には、赤、緑、青の色を切り替えるために、計算上3倍速(180Hz)は必要であるが、実際には、3倍速の速さでは視覚的に不足するため、6倍速(360Hz)以上にする必要がある。   In addition, a color sequential method is known in which time division processing is performed using one spatial light modulator and color modulation is switched in units of time. However, a spatial light modulator that operates at high speed is necessary. . Specifically, in order to switch the colors of red, green, and blue, 3 × speed (180 Hz) is necessary for calculation. However, in reality, the 3 × speed is visually insufficient, so 6 × speed ( 360 Hz) or more.

これは、動きの速い対象物の場合に、エッジに位置する赤、緑、青の各色がずれて目視される色割れ(color break)現象が生じるためである。また、静止画像において目視する人が視線を移動した場合にも同様に、赤、緑、青の各色がずれて目視される現象が起きる場合があった。   This is because, in the case of a fast moving object, a color break phenomenon occurs in which the colors of red, green, and blue located at the edge are shifted and viewed. Similarly, when a person viewing in a still image moves his / her line of sight, a phenomenon may occur in which the colors red, green, and blue are shifted and viewed.

このため、赤、緑、青を合成するための光学素子を必要とせず、また高速動作する空間光変調器を必要としない構成で、1枚の空間光変調素子で変換効率の低下や解像度の低下のないマルチカラーホログラムを実現するフーリエ変換ホログラムのデータ作成装置が望まれていた。   For this reason, an optical element for synthesizing red, green and blue is not required, and a spatial light modulator that operates at high speed is not required. There has been a demand for an apparatus for creating data of a Fourier transform hologram that realizes a multi-color hologram without deterioration.

本実施の形態に係るフーリエ変換ホログラムのデータ作成装置は、フーリエ変換ホログラムのマルチカラー再生装置で用いられる単一の空間光変調器へ供給するデータを作成するデータ作成装置において、空間領域における再生像の解像度を色ごとに設定し、その設定した解像度に基づいて、画素数を色ごとに配分する画素数変換手段と、配分された前記画素数に応じて周波数領域における位相変調データを色ごとに作成する位相変調データ作成手段と、前記空間光変調器の画素領域を前記色ごとに分割し、その分割した画素領域のそれぞれに対し、前記位相変調データを対応する色ごとに並び替えて配置することによって前記空間光変調器へ供給するデータを作成するデータ並び替え手段と、を備える。   A Fourier transform hologram data creation device according to the present embodiment is a data creation device that creates data to be supplied to a single spatial light modulator used in a multi-color playback device of a Fourier transform hologram. Is set for each color, and based on the set resolution, the pixel number conversion means for distributing the number of pixels for each color, and the phase modulation data in the frequency domain according to the allocated number of pixels for each color The phase modulation data creation means to create and the pixel area of the spatial light modulator are divided for each color, and the phase modulation data is rearranged for each corresponding color and arranged for each of the divided pixel areas. Data rearranging means for creating data to be supplied to the spatial light modulator.

位相変調型フーリエ変換ホログラフィの再生装置の概略の構成を示した概略構成図。The schematic block diagram which showed the schematic structure of the reproducing | regenerating apparatus of phase modulation type Fourier-transform holography. フーリエ変換ホログラフィの再生装置の機能を示した機能ブロック図。The functional block diagram which showed the function of the reproducing | regenerating apparatus of Fourier-transform holography. フーリエ変換ホログラフィの再生装置における各処理の概念を示した説明図。Explanatory drawing which showed the concept of each process in the reproduction | regeneration apparatus of Fourier-transform holography. 再生像の水平解像度において配分画素数を示した説明図。Explanatory drawing which showed the distribution pixel number in the horizontal resolution of a reproduced image. フーリエ変換ホログラフィの再生装置の実施例2の機能を示した機能ブロック図。The functional block diagram which showed the function of Example 2 of the reproducing | regenerating apparatus of Fourier-transform holography. 縮小拡大画素数変換手段が、それぞれの原画像データに対し、N×MサンプルをRGBのサンプリング比が4:2:2のN×(M/2)サンプルに変換した場合の画像データの構造を示した説明図。The structure of the image data when the reduction / enlargement pixel number conversion means converts N × M samples into N × (M / 2) samples with a RGB sampling ratio of 4: 2: 2 for each original image data. FIG. N×Mサンプルで構成された緑色(G)の位相変調データと、N×Mサンプルで構成された青色(B)と赤色(R)の位相変調データとを、位相変調型空間光変調器の画素領域に時分割で駆動させたときの説明図。The green (G) phase modulation data composed of N × M samples and the blue (B) and red (R) phase modulation data composed of N × M samples are converted into phase modulation spatial light modulators. Explanatory drawing when making it drive to a pixel area by a time division.

本実施形態に係るフーリエ変換ホログラムのデータ作成装置は、マルチカラーのフーリエ変換ホログラフィを、1つの(あるいは1枚の)空間光変調器を用いて実現するものである。   The Fourier transform hologram data creation apparatus according to the present embodiment realizes multi-color Fourier transform holography using one (or one) spatial light modulator.

以下、フーリエ変換ホログラフィの再生装置について、添付図面を参照して説明する。   Hereinafter, a Fourier transform holography reproducing device will be described with reference to the accompanying drawings.

図1は、位相変調型フーリエ変換ホログラフィの再生装置300の概略の構成を示した概略構成図である。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a schematic configuration of a reproduction apparatus 300 for phase modulation type Fourier transform holography.

図1に示すように、フーリエ変換ホログラフィの再生装置300は、コヒーレント光源100、位相変調型空間光変調器110、フーリエ変換光学レンズ120およびデータ作成装置200などを備えて構成されている。また、コヒーレント光源100は、レーザ101と、光学レンズ102とを備えて構成されている。   As shown in FIG. 1, a Fourier transform holography reproducing device 300 includes a coherent light source 100, a phase modulation spatial light modulator 110, a Fourier transform optical lens 120, a data creation device 200, and the like. The coherent light source 100 includes a laser 101 and an optical lens 102.

光学レンズ102は、レーザ101から照射された光が位相変調型空間光変調器110に対して平面波光となるようにするためのコリメート光学素子である。   The optical lens 102 is a collimating optical element for causing the light emitted from the laser 101 to become plane wave light with respect to the phase modulation spatial light modulator 110.

コヒーレント光源100は、レーザ101と光学レンズ102を備えることにより位相変調型空間光変調器110に対して平行波光を照射するようになっている。   The coherent light source 100 includes a laser 101 and an optical lens 102 to irradiate the phase modulation spatial light modulator 110 with parallel light.

位相変調型空間光変調器110は、位相の揃った平面波光に周波数領域で位相変調を行う。   The phase modulation spatial light modulator 110 performs phase modulation in the frequency domain on plane wave light having a uniform phase.

フーリエ変換光学レンズ120は、周波数領域から空間領域へフーリエ変換を光学的に行い、焦点面130に空間領域の再生像を生成する。   The Fourier transform optical lens 120 optically performs a Fourier transform from the frequency domain to the spatial domain, and generates a reproduced image of the spatial domain on the focal plane 130.

データ作成装置200は、情報処理を行う情報処理装置やパーソナルコンピュータなどによって構成され、位相変調型空間光変調器110において平面波光に周波数領域で位相変調を行うための位相変調型ホログラムデータ(以下、単に位相変調データという。)を原画像データから作成する。なお、データ作成装置200は、位相変調データを作成すると、その作成した位相変調データを位相変調型空間光変調器110に送出するようになっている。   The data creation device 200 is configured by an information processing device that performs information processing, a personal computer, and the like, and in the phase modulation spatial light modulator 110, phase modulation hologram data (hereinafter, referred to as phase modulation hologram data for performing phase modulation on plane wave light in the frequency domain). Simply referred to as phase modulation data) from the original image data. Note that the data creation device 200 is configured to send the created phase modulation data to the phase modulation spatial light modulator 110 when the phase modulation data is created.

図1に示したフーリエ変換ホログラフィの再生装置300の概略動作は、レーザ101が照射するコヒーレント光を光学レンズ102によりコリメートし、平面波光を生成する。そして、その平面波光は、位相変調型空間光変調器110を用いて周波数領域において位相変調が行われる。その後、位相変調が行われた光は、フーリエ変換光学レンズ120によって光学フーリエ変換が行われ、空間領域である焦点面130に再生像が生成されるようになっている。   The schematic operation of the Fourier transform holography reproducing apparatus 300 shown in FIG. 1 is to collimate the coherent light emitted by the laser 101 by the optical lens 102 to generate plane wave light. The plane wave light is subjected to phase modulation in the frequency domain using the phase modulation spatial light modulator 110. Thereafter, the phase-modulated light is subjected to optical Fourier transform by the Fourier transform optical lens 120, and a reproduced image is generated on the focal plane 130 which is a spatial region.

(実施例1)
人間の視覚特性上、緑色(G)は、青色(B)や赤色(R)よりも解像度において視認性が高い。逆に言えば、緑色(G)の解像度と比べて青色(B)や赤色(R)の解像度の低下は感知され難いので、意図的に青色(B)や赤色(R)の解像度を低く設定することができる。
Example 1
In terms of human visual characteristics, green (G) has higher visibility in terms of resolution than blue (B) and red (R). Conversely, since it is difficult to detect a decrease in the resolution of blue (B) or red (R) compared to the resolution of green (G), the resolution of blue (B) or red (R) is intentionally set low. can do.

また、ホログラフィによる再生像は、波長(色)によって再生像の大きさが異なる。例えば、位相変調型空間光変調器110の画素ピッチをp、光の波長λ、フーリエ変換光学レンズ120の焦点距離をfとすると、再生像の表示される大きさは、λf/pで表される。   In addition, the size of a reproduced image by holography differs depending on the wavelength (color). For example, assuming that the pixel pitch of the phase modulation spatial light modulator 110 is p, the wavelength of light λ, and the focal length of the Fourier transform optical lens 120 is f, the displayed size of the reproduced image is represented by λf / p. The

したがって、波長は青色(B)、緑色(G)、赤色(R)の順に長くなるので、再生像が表示される大きさは、この順で大きくなる。   Therefore, since the wavelength becomes longer in the order of blue (B), green (G), and red (R), the display size of the reproduced image increases in this order.

ここで、再生像が各色とも同じ大きさになるようにするためには、予め原画像データの大きさを補正することが考えられる。例えば、緑色(G)を基準にすると、青色(B)の原画像データを予め波長の比に応じて拡大し、赤色(R)の原画像データを予め波長の比に応じて縮小しておくことで、各色の再生像の大きさを一致させることができる。   Here, in order to make the reproduced image have the same size for each color, it is conceivable to correct the size of the original image data in advance. For example, when green (G) is used as a reference, blue (B) original image data is expanded in advance according to a wavelength ratio, and red (R) original image data is reduced in advance according to a wavelength ratio. As a result, the sizes of the reproduced images of the respective colors can be matched.

そこで、図1に示すフーリエ変換ホログラフィの再生装置300は、コヒーレント光源100と、位相変調型空間光変調器110と、フーリエ変換光学レンズ120と、データ作成装置200とを備えた構成により、以下のような機能ブロックを構成することができる。   Therefore, the Fourier transform holography reproducing device 300 shown in FIG. 1 has the following configuration by including a coherent light source 100, a phase modulation spatial light modulator 110, a Fourier transform optical lens 120, and a data creation device 200. Such functional blocks can be configured.

図2は、フーリエ変換ホログラフィの再生装置301の機能を示した機能ブロック図である。   FIG. 2 is a functional block diagram showing functions of the reproduction apparatus 301 for Fourier transform holography.

図2に示すように、フーリエ変換ホログラフィの再生装置301は、コヒーレント光源100、データ作成装置201、位相変調型空間光変調器110および光学フーリエ変換121を備えて構成されている。なお、同一の構成には同一の符号を付し、説明を適宜、省略する。   As shown in FIG. 2, the Fourier transform holography reproducing device 301 includes a coherent light source 100, a data creation device 201, a phase modulation spatial light modulator 110, and an optical Fourier transform 121. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same structure and description is abbreviate | omitted suitably.

データ作成装置201は、縮小拡大画素数変換手段(画素数変換手段)240、241、位相変調データ作成手段210、211、212およびデータ並び替え手段230を備えて構成されている。なお、データ作成装置201は、情報処理を行う情報処理装置やパーソナルコンピュータなどによって構成されている。   The data creation device 201 includes reduction / enlargement pixel number conversion means (pixel number conversion means) 240 and 241, phase modulation data creation means 210, 211, and 212, and data rearrangement means 230. Note that the data creation device 201 includes an information processing device that performs information processing, a personal computer, and the like.

縮小拡大画素数変換手段240、241は、空間領域における再生像の解像度を色ごとに設定し、その設定した解像度に基づいて、画素数を色ごとに配分する機能を有している。すなわち、縮小拡大画素数変換手段240、241は、データ作成装置201に記憶されている原画像データのRGB信号から、予め設定した周波数領域のRGBの画素領域に見合うように、空間領域において色ごとに原画像データを縮小拡大する画素数変換処理(これを縮小拡大画素数変換処理ともいう。)を行うようになっている。なお、緑色(G)、青色(B)、赤色(R)の3色について説明するときは、単にRGBと表記することがある。   The reduced / enlarged pixel number conversion means 240, 241 has a function of setting the resolution of the reproduced image in the spatial region for each color and allocating the number of pixels for each color based on the set resolution. That is, the reduction / enlargement pixel number conversion means 240, 241 performs color matching in the spatial domain so as to match the RGB pixel area of the preset frequency domain from the RGB signal of the original image data stored in the data creation device 201. In addition, pixel number conversion processing for reducing and enlarging the original image data (this is also referred to as reduction / enlargement pixel number conversion processing) is performed. Note that when describing three colors of green (G), blue (B), and red (R), they may be simply expressed as RGB.

位相変調データ作成手段210、211、212は、配分された画素数に応じて周波数領域における位相変調データを色ごとに作成する機能を有している。具体的には、縮小拡大画素数変換手段240、241において原画像データを縮小拡大する画素数変換処理が行われて得られた色ごとの画素数に対してそれぞれフーリエ変換を行い、周波数領域における位相変調データを生成するようになっている。例えば、位相変調データ作成手段210は、緑色(G)の位相変調データを生成し、位相変調データ作成手段211は、青色(B)の位相変調データを生成し、位相変調データ作成手段212は、赤色(R)の位相変調データを生成するようになっている。   The phase modulation data creation means 210, 211, and 212 have a function of creating phase modulation data in the frequency domain for each color in accordance with the allocated number of pixels. Specifically, the pixel number conversion processing for reducing and enlarging the original image data in the reduction / enlargement pixel number conversion means 240 and 241 performs Fourier transform on the number of pixels for each color, respectively, in the frequency domain. Phase modulation data is generated. For example, the phase modulation data generation unit 210 generates green (G) phase modulation data, the phase modulation data generation unit 211 generates blue (B) phase modulation data, and the phase modulation data generation unit 212 Red (R) phase modulation data is generated.

データ並び替え手段230は、位相変調データ作成手段210、211、212において生成した位相変調データを位相変調型空間光変調器110に書き込む機能を備えている。具体的には、データ並び替え手段230は、位相変調型空間光変調器110の画素領域を色ごとに分割し、その分割した画素領域のそれぞれに対し、位相変調データを対応する色ごとに並び替えて配置することによって位相変調型空間光変調器110へ供給するデータを作成するようになっている。   The data rearrangement unit 230 has a function of writing the phase modulation data generated by the phase modulation data generation units 210, 211, and 212 into the phase modulation spatial light modulator 110. Specifically, the data rearranging unit 230 divides the pixel area of the phase modulation spatial light modulator 110 for each color, and arranges the phase modulation data for each corresponding color for each of the divided pixel areas. The data to be supplied to the phase modulation type spatial light modulator 110 is created by arranging them in place.

次に、図2に示すフーリエ変換ホログラフィの再生装置301が、原画像データから再生像を再生するまでの概念について説明する。なお、実施例の内容を明確にするために、例示として一次元の画像を用いて説明する。   Next, a concept until the reproduction apparatus 301 of Fourier transform holography shown in FIG. 2 reproduces a reproduced image from original image data will be described. In addition, in order to clarify the content of an Example, it demonstrates using a one-dimensional image as an example.

図3は、フーリエ変換ホログラフィの再生装置301における各処理の概念を示した説明図である。   FIG. 3 is an explanatory diagram showing the concept of each process in the reproduction apparatus 301 for Fourier transform holography.

RGBの原画像データは、いずれの色も5画素で表されている。ここで、ホログラフィの再生時に波長による影響を補正するために、緑色(G)を基準とした場合、赤色(R)は、縮小して3画素分の大きさに縮小される。青色(B)は、拡大されて7画素分の大きさになるが、画素が間引きされ、3画素になる。   In the RGB original image data, all colors are represented by 5 pixels. Here, when green (G) is used as a reference in order to correct the influence of the wavelength when reproducing holography, red (R) is reduced to a size of three pixels. Blue (B) is enlarged to a size of 7 pixels, but the pixels are thinned out to 3 pixels.

このように、縮小拡大画素数変換手段240、241は、原画像データに対し縮小拡大する画素数変換処理を行い、赤色(R)と青色(B)が3画素の大きさであり、また緑色(G)が5画素の大きさとなるような画素数に変換する。すなわち、縮小拡大画素数変換手段240、241は、再生像における緑色の原画像データと同じ大きさになるように、再生像における波長に基づいて、赤色の原画像データと青色の原画像データを縮小または拡大する。   As described above, the reduction / enlargement pixel number conversion means 240, 241 performs the pixel number conversion process for reducing / enlarging the original image data, and the size of red (R) and blue (B) is 3 pixels, and green. The number of pixels is converted so that (G) has a size of 5 pixels. That is, the reduction / enlargement pixel number conversion means 240, 241 converts the red original image data and the blue original image data based on the wavelength in the reproduction image so as to have the same size as the green original image data in the reproduction image. Reduce or enlarge.

位相変調データ作成手段210、211、212は、赤色(R)と青色(B)が3画素で構成され、また緑色(G)が5画素で構成される画像データから、それぞれに対応する周波数領域における位相変調データを生成する。   The phase modulation data creation means 210, 211, 212 are frequency regions corresponding to each of image data composed of 3 pixels of red (R) and blue (B) and 5 pixels of green (G). The phase modulation data at is generated.

データ並び替え手段230は、生成したそれぞれの位相変調データを位相変調型空間光変調器110に書き込む。そして、フーリエ変換光学レンズ120は周波数領域から空間領域へ光学フーリエ変換121を光学的に行い、赤色(R)と青色(B)が3画素であり、また緑色(G)が5画素の再生像を焦点面130に生成する。   The data rearranging unit 230 writes the generated phase modulation data in the phase modulation spatial light modulator 110. The Fourier transform optical lens 120 optically performs an optical Fourier transform 121 from the frequency domain to the spatial domain, and a reconstructed image in which red (R) and blue (B) are 3 pixels and green (G) is 5 pixels. Are generated on the focal plane 130.

このような処理の流れが、フーリエ変換ホログラフィの再生装置301における各処理の概念である。   This process flow is the concept of each process in the reproduction apparatus 301 for Fourier transform holography.

ところで、縮小拡大画素数変換手段240、241は、画素数変換処理を行う際、間引きを行ったが、この画素数変換処理について詳述する。   By the way, the reduction / enlargement pixel number conversion means 240 and 241 perform thinning when performing the pixel number conversion processing. The pixel number conversion processing will be described in detail.

縮小拡大画素数変換手段240、241は、原画像データの画素数を変更する処理に伴って、赤色(R)、緑色(G)および青色(B)の配分する画素数(以下、これを配分画素数という。)に違いが発生する。ここで、配分画素数について、赤色(R)の配分画素数をNr、緑色(G)の配分画素数をNg、青色(B)の配分画素数をNbとする。また、赤色(R)の波長をλr、緑色(G)の波長をλg、青色(B)の波長をλbとする。   The reduction / enlargement pixel number conversion means 240, 241 distributes the red (R), green (G), and blue (B) pixels (hereinafter, this is allocated) in accordance with the process of changing the number of pixels of the original image data. This is called the number of pixels). Here, regarding the number of allocated pixels, Nr is the number of allocated pixels for red (R), Ng is the number of allocated pixels for green (G), and Nb is the number of allocated pixels for blue (B). Further, the wavelength of red (R) is λr, the wavelength of green (G) is λg, and the wavelength of blue (B) is λb.

この場合、赤色(R)の再生像解像度をRr、緑色(G)の再生像解像度をRg、青色(B)の再生像解像度をRbとして、緑色(G)の再生像解像度Rgを基準とすると、赤色(R)と青色(B)の再生像解像度は、次式で表される。   In this case, assuming that the red (R) reproduction image resolution is Rr, the green (G) reproduction image resolution is Rg, the blue (B) reproduction image resolution is Rb, and the green (G) reproduction image resolution Rg is a reference. The reconstructed image resolution of red (R) and blue (B) is expressed by the following equation.

Rr=(Nr/Ng)(λg/λr)Rg
Rb=(Nb/Ng)(λg/λb)Rg ・・・(1)
Rr = (Nr / Ng) (λg / λr) Rg
Rb = (Nb / Ng) (λg / λb) Rg (1)

ここで、視覚特性を利用して、赤色(R)の再生像解像度Rrおよび青色(B)の再生像解像度Rbを意図的に緑色(G)の再生像解像度Rgと同等以下となるように画素数を配分することにより、位相変調型空間光変調器110を効率よく駆動させることができる。この場合、緑色(G)の画素数は、赤色(R)の画素数および青色(B)の画素数と同等以上であることが望ましい。   Here, using the visual characteristics, the pixels so that the red (R) reproduction image resolution Rr and the blue (B) reproduction image resolution Rb are intentionally equal to or less than the green (G) reproduction image resolution Rg. By distributing the number, the phase modulation spatial light modulator 110 can be driven efficiently. In this case, the number of green (G) pixels is preferably equal to or greater than the number of red (R) pixels and the number of blue (B) pixels.

図4は、再生像の水平解像度において配分画素数を示した説明図である。具体的には、図4では、λr=640nm、λg=515nm、λb=450nmのとき、緑色(G)の再生像水平解像度Rg=500pixに対して、赤色(R)と青色(B)の再生像の水平解像度を400pix(80%)とした場合の水平方向の配分画素数を示した説明図である。   FIG. 4 is an explanatory diagram showing the number of allocated pixels in the horizontal resolution of the reproduced image. Specifically, in FIG. 4, when λr = 640 nm, λg = 515 nm, and λb = 450 nm, red (R) and blue (B) are reproduced with respect to a green (G) reproduced image horizontal resolution Rg = 500 pix. It is explanatory drawing which showed the distribution pixel number of the horizontal direction when the horizontal resolution of an image is 400 pix (80%).

なお、緑色(G)の配分画素数Ngを500pixとする。また、再生像水平解像度とは、空間領域における緑色(G)の再生像の水平方向幅に含まれる画素数をいう。   Note that the distribution pixel number Ng of green (G) is 500 pix. The reproduced image horizontal resolution refers to the number of pixels included in the horizontal width of the green (G) reproduced image in the spatial region.

ここで、上述した数式(1)に上記のそれぞれの数値を代入すると、次式が得られる。   Here, when each of the above numerical values is substituted into the above-described equation (1), the following equation is obtained.

Rr=(Nr/500)(515)/640)500=400 ・・・(2)
Nr=400×640/515≒500[pix]
Rb=(Nb/500)(515)/450)500=400 ・・・(3)
Nb=400×450/515≒350[pix]
Rr = (Nr / 500) (515) / 640) 500 = 400 (2)
Nr = 400 × 640 / 515≈500 [pix]
Rb = (Nb / 500) (515) / 450) 500 = 400 (3)
Nb = 400 × 450 / 515≈350 [pix]

これにより、赤色(R)の配分画素数Nrは、500pixとなり、一方、青色(B)の配分画素数Nbは、350pixとなる。   As a result, the red (R) distribution pixel number Nr is 500 pix, while the blue (B) distribution pixel number Nb is 350 pix.

このように、波長と所要の解像度とから予め周波数領域の画素数(画素領域)を設定することができる。また、垂直方向でも同様に配分画素数の設定を行うことができる。   Thus, the number of pixels in the frequency domain (pixel area) can be set in advance from the wavelength and the required resolution. Similarly, the number of allocated pixels can be set in the vertical direction.

(実施例2)
次に、実施例1に、時分割処理を行う時分割処理手段をさらに備えた実施例2について説明する。
(Example 2)
Next, a second embodiment in which the first embodiment is further provided with a time division processing means for performing time division processing will be described.

図5は、フーリエ変換ホログラフィの再生装置302の実施例2の機能を示した機能ブロック図である。   FIG. 5 is a functional block diagram showing the function of the second embodiment of the reproduction apparatus 302 for Fourier transform holography.

図5では、再生装置301の実施例1と比較して、時分割処理手段250をさらに備える一方、データ並び替え手段231において、緑色(G)のN×Mサンプルの位相変調データを並び替える機能を削除している。なお、他の構成は同一の構成であるため、同一の構成には同一の符号を付し、説明を適宜省略する。   In FIG. 5, the time division processing unit 250 is further provided as compared with the first embodiment of the reproduction apparatus 301, while the data rearrangement unit 231 rearranges the phase modulation data of green (G) N × M samples. Has been deleted. In addition, since the other structure is the same structure, the same code | symbol is attached | subjected to the same structure and description is abbreviate | omitted suitably.

図5に示すフーリエ変換ホログラフィの再生装置302の実施例2では、位相変調データ作成手段210において緑色(G)のN×Mサンプル数から位相変調データを作成し、作成された緑色(G)の位相変調データが時分割処理手段250に送出される。   In the second embodiment of the reproduction apparatus 302 for Fourier transform holography shown in FIG. 5, the phase modulation data generating means 210 generates phase modulation data from the number of green (G) N × M samples, and the generated green (G) The phase modulation data is sent to the time division processing means 250.

なお、実施例2では、RGBの原画像データは、予めN×Mサンプルで構成されるとともに、赤色(R)と青色(B)の原画像データが縮小拡大画素数変換手段240、241の縮小拡大画素数変換処理によって、RGBのサンプリング比4:2:2のN×(M/2)サンプルに変換されるものとする。   In the second embodiment, the RGB original image data is composed of N × M samples in advance, and the red (R) and blue (B) original image data is reduced by the reduction / enlargement pixel number conversion means 240 and 241. It is assumed that the number of pixels is converted into N × (M / 2) samples with a sampling ratio of 4: 2: 2 by the enlargement pixel number conversion process.

図6は、縮小拡大画素数変換手段240、241が、それぞれの原画像データに対し、N×MサンプルをRGBのサンプリング比が4:2:2のN×(M/2)サンプルに変換した場合の画像データの構造を示した説明図である。すなわち、緑色(G)の位相変調データは、N×Mサンプルで構成される一方、赤色(R)と青色(B)の位相変調データは、それぞれN×(M/2)サンプルで構成される。   FIG. 6 shows that the reduction / enlargement pixel number conversion means 240 and 241 convert N × M samples into N × (M / 2) samples with a RGB sampling ratio of 4: 2: 2 for each original image data. It is explanatory drawing which showed the structure of the image data in a case. That is, the green (G) phase modulation data is composed of N × M samples, while the red (R) and blue (B) phase modulation data is composed of N × (M / 2) samples. .

データ並び替え手段231は、青色(B)と赤色(R)のN×(M/2)サンプルの位相変調データに対して、それぞれ位相変調データを並び替え、N×Mサンプルの位相変調データに配置する。   The data rearrangement unit 231 rearranges the phase modulation data for the blue (B) and red (R) N × (M / 2) sample phase modulation data, respectively, and converts the phase modulation data into N × M sample phase modulation data. Deploy.

時分割処理手段250は、緑色(G)の位相変調データと、並び替えられた青色(B)および赤色(R)の位相変調データに対し、それぞれ画素領域に対して配置される位相変調データに対応する色を所定の時間ごとに変更する。具体的には、時分割処理手段250は、緑色(G)と、並び替えられた青色(B)および赤色(R)とに対応する位相変調型空間光変調器110の画素領域を所定の時間ごとに駆動させる。   The time division processing unit 250 converts the phase modulation data arranged in the pixel area to the green (G) phase modulation data and the rearranged blue (B) and red (R) phase modulation data. The corresponding color is changed every predetermined time. Specifically, the time division processing unit 250 sets the pixel region of the phase modulation spatial light modulator 110 corresponding to green (G) and the rearranged blue (B) and red (R) for a predetermined time. Drive every.

図7は、N×Mサンプルで構成された緑色(G)の位相変調データと、N×Mサンプルで構成された青色(B)と赤色(R)の位相変調データとを、位相変調型空間光変調器110の画素領域に時分割で駆動させたときの説明図である。なお、所定の時間とは、例えば、16msや、20msなどを所定の時間を設定することができる。   FIG. 7 shows a phase modulation type space in which green (G) phase modulation data composed of N × M samples and blue (B) and red (R) phase modulation data composed of N × M samples. FIG. 6 is an explanatory diagram when the pixel region of the optical modulator 110 is driven in a time division manner. For example, the predetermined time can be set to 16 ms, 20 ms, or the like.

再生装置302の実施例2は、図7に示すように、緑色(G)と、並び替えられた青色(B)および赤色(R)とを切り替えるので、従来のRGBの3色を切り替える再生装置と比較して、高速で切り替える必要がなく、低コストで計算機ホログラフィの再生装置302を実現することができる。   As shown in FIG. 7, the reproduction apparatus 302 according to the second embodiment switches between green (G), rearranged blue (B), and red (R), and thus a conventional reproduction apparatus that switches between three colors of RGB. Compared to the above, it is not necessary to switch at high speed, and the computer holography reproducing apparatus 302 can be realized at low cost.

なお、実施例2では、RGBの原画像データは、予めN×Mサンプルで構成されるとともに、赤色(R)と青色(B)の原画像データが縮小拡大画素数変換手段240、241の縮小拡大画素数変換処理によって、N×(M/2)サンプルに変換されていたが、これに限定されるものではない。例えば、赤色(R)と青色(B)については、原画像データが予めN×(M/2)サンプルで構成されてもよい。   In the second embodiment, the RGB original image data is composed of N × M samples in advance, and the red (R) and blue (B) original image data is reduced by the reduction / enlargement pixel number conversion means 240 and 241. Although it has been converted to N × (M / 2) samples by the enlargement pixel number conversion process, it is not limited to this. For example, for red (R) and blue (B), the original image data may be composed of N × (M / 2) samples in advance.

また、緑色(G)の原画像データは、N×Mサンプルで構成される一方、赤色(R)と青色(B)の原画像データは、縮小拡大画素数変換手段240、241の縮小拡大画素数変換処理によって、(N/2)×Mサンプルに変換されてもよく、また例えば、赤色(R)と青色(B)の原画像データが、予め(N/2)×Mサンプルで構成されてもよい。   The green (G) original image data is composed of N × M samples, while the red (R) and blue (B) original image data is reduced / enlarged pixels of the reduced / enlarged pixel number conversion means 240 and 241. It may be converted into (N / 2) × M samples by a number conversion process. For example, the original image data of red (R) and blue (B) is previously composed of (N / 2) × M samples. May be.

なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   In addition, although some embodiment of this invention was described, these embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

100 コヒーレント光源
101 レーザ
102 光学レンズ
110 位相変調型空間光変調器
120 フーリエ変換光学レンズ
121 光学フーリエ変換
130 焦点面
200、201、202 データ作成装置
210、211、212 位相変調データ作成手段
230、231 データ並び替え手段
240、241 縮小拡大画素数変換手段(画素数変換処理手段)
300、301、302 再生装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Coherent light source 101 Laser 102 Optical lens 110 Phase modulation type spatial light modulator 120 Fourier transform optical lens 121 Optical Fourier transform 130 Focal plane 200, 201, 202 Data creation device 210, 211, 212 Phase modulation data creation means 230, 231 data Rearrangement means 240, 241 Reduction / enlargement pixel number conversion means (pixel number conversion processing means)
300, 301, 302 Playback device

Claims (4)

フーリエ変換ホログラムのマルチカラー再生装置で用いられる単一の空間光変調器へ供給するデータを作成するデータ作成装置において、
空間領域における再生像の解像度を色ごとに設定し、その設定した解像度に基づいて、画素数を色ごとに配分する画素数変換手段と、
配分された前記画素数に応じて周波数領域における位相変調データを色ごとに作成する位相変調データ作成手段と、
前記空間光変調器の画素領域を前記色ごとに分割し、その分割した画素領域のそれぞれに対し、前記位相変調データを対応する色ごとに並び替えて配置することによって前記空間光変調器へ供給するデータを作成するデータ並び替え手段と、
を備えるフーリエ変換ホログラムのデータ作成装置。
In a data creation device for creating data to be supplied to a single spatial light modulator used in a multi-color reproduction device of a Fourier transform hologram,
A pixel number conversion means for setting the resolution of the reproduced image in the spatial domain for each color and allocating the number of pixels for each color based on the set resolution;
Phase modulation data creating means for creating phase modulation data in the frequency domain for each color according to the allocated number of pixels;
The pixel area of the spatial light modulator is divided for each color, and the phase modulation data is rearranged for each color corresponding to each of the divided pixel areas and supplied to the spatial light modulator. Data rearranging means for creating data to be processed;
A Fourier transform hologram data creation device comprising:
前記画素数変換手段は、
前記再生像における緑色の原画像データと同じ大きさになるように、前記再生像における波長に基づいて、赤色の原画像データと青色の原画像データを縮小または拡大する
請求項1に記載のフーリエ変換ホログラムのデータ作成装置。
The pixel number converting means includes
2. The Fourier according to claim 1, wherein the red original image data and the blue original image data are reduced or enlarged based on a wavelength in the reproduced image so as to have the same size as the green original image data in the reproduced image. Conversion hologram data creation device.
前記画素数変換手段は、
前記再生像の緑色の画素数が、前記再生像の赤色の画素数および青色の画素数と同等以上であって、前記再生像の赤色の再生像解像度および青色の再生像解像度が、緑色の再生像解像度と同等以下となるように画素数を配分する
請求項1または2に記載のフーリエ変換ホログラムのデータ作成装置。
The pixel number converting means includes
The number of green pixels of the reproduced image is equal to or greater than the number of red pixels and blue pixels of the reproduced image, and the red reproduced image resolution and the blue reproduced image resolution of the reproduced image are green reproduced. The Fourier transform hologram data creation device according to claim 1 or 2, wherein the number of pixels is distributed so as to be equal to or less than an image resolution.
前記分割された画素領域に対して配置される位相変調データに対応する色を所定の時間ごとに変更する時分割処理手段を、
さらに備える請求項1から3のいずれか1項に記載のフーリエ変換ホログラムのデータ作成装置。
Time division processing means for changing a color corresponding to the phase modulation data arranged for the divided pixel region at predetermined time intervals;
The Fourier transform hologram data creation device according to any one of claims 1 to 3, further comprising:
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