計算機合成ホログラム用プリンタ

フリンジプリンタ

我々が研究している計算機合成ホログランムを印刷するための装置です。 一度にFull HD(1,920 x 1,080 pixel)の解像度の干渉縞を縮小記録することができます。 干渉縞が面方向に形成されるホログラムであればどのようなものでも記録できるので,多種のホログラムを出力することができます。 これまでに,フレネル型,円筒型,アルコーブ型,イメージ型,レインボウ型 などの出力実績があります。 現在出力可能な画素ピッチは 0.44 μm ですが,今後さらなる高精細化を実施してく予定です。

これまでの開発履歴は以下のようになります。
  • ver.1.00 : SLM (Sony 800x600 pixel, 32 μm), 縮小倍率 1/6, 画素ピッチ 5.33 μm
  • ver.1.01 : SLM (Sony 800x600 pixel, 32 μm), 縮小倍率 1/10, 画素ピッチ 3.20 μm
  • ver.1.02 : SLM (Sony 800x600 pixel, 32 μm), 縮小倍率 1/12, 画素ピッチ 2.67 μm
  • ver.1.03 : SLM (Sony 800x600 pixel, 32 μm), 縮小倍率 1/24, 画素ピッチ 1.33 μm
  • ver.2.00 : SLM (Victor 1,400x1,050 pixel, 10.4 μm), 縮小倍率 1/6, 画素ピッチ 1.73 μm
  • ver.2.01 : SLM (Victor 1,400x1,050 pixel, 10.4 μm), 縮小倍率 1/12, 画素ピッチ 0.87 μm
  • ver.3.00 : SLM (Sony 1,920x1,080 pixel, 7 μm), 縮小倍率 1/16, 画素ピッチ 0.44 μm
  • ver.3.01 : SLM (Sony 1,920x1,080 pixel, 7 μm), 縮小倍率 1/20, 画素ピッチ 0.35 μm
  • 関連論文

  • 吉川浩,武井和信,立波真人,佐々木篤: "フリンジプリンタの開発", ホログラフィックディスプレイ研究会,24, 2, 2004年5月
  • 立波真人,武井和信,佐々木篤,吉川 浩: "計算機合成ホログラム出力用フリンジプリンタの開発", 3次元画像コンファレンス 2004,P1-16,2004年6月
  • 藤田治良,立波真人,吉川浩: "フリンジプリンタによるホログラム記録の高画素・高速化", 3次元画像コンファレンス 2005,P-2,2005年7月
  • 三井一成,吉川浩: "フリンジプリンタの高画素化と高速化に関する研究", Optics Japan 2005,23aD3, 2005年11月
  • 山口健,松岡雅,吉川浩: "フリンジプリンタの開発", ホログラフィックディスプレイ研究会,Vol. 28, No. 1, pp. 15-21, 2008年3月
  • 松岡雅, 藤井知彦, 山口健,吉川浩: "フリンジプリンタの高精細化に関する研究", ホログラフィックディスプレイ研究会, 28, 3, pp. 10-13, 2008年9月.
  • Takeshi Yamaguchi, Masashi Matuoka, Tomohiko Fujii and Hiroshi Yoshikawa: "Development of fringe printer and its practical applications", Proceedings of the 8th International Symposium on Display Holography (ISDH) 2009 7/16.
  • Hiroshi Yoshikawa, Takeshi Yamaguchi and Satoshi Kajiro: "Direct fringe printer for computer-generated holograms: Improvement of printing speed", SPIE Proceedings of Practical Holography XXVII, Vol. 8644, 8644-32, Feb. 2013.
  • Takeshi Yamaguchi and Hiroshi Yoshikawa: "Two types of the computer-generated hologram printer", International Workshop on Holography and Related Technologies 2013, 17a-1, Oct. 17 2013 (invited).
  • 山口健: "2種類の計算機合成ホログラム用プリンタの開発", ホログラフィックディスプレイ研究会,Vol. 34, No. 4, Nov. 19 2014.
  • 井上正也,安元実,山口健,吉川浩: "フリンジプリンタの出力の高速化", ホログラフィックディスプレイ研究会,34, 3, pp. 10-13, 2014年9月5日.
  • 岩本拓己,山口健,吉川浩:"縮小光学系のレンズ変更によるフリンジプリンタの高精細化", ホログラフィックディスプレイ研究会, 37, 3, 2017年9月15日
  • 体積型ホログラムプリンタ

    我々が研究している体積型ホログラムを印刷するための装置です。 体積型ホログラム(Volume Hologram)は,白色光で再生することが可能で,記録時に3色のレーザを用いることができればフルカラーも再生することが可能です。 現在は緑単色のホログラムしか出力することができませんが,今後の研究ではフルカラーに挑戦していくつもりです。

    関連論文

  • 宮本磨,山口健,吉川浩: "体積型ホログラムプリンタの基礎検討", 3次元画像コンファレンス 2011,P-18, pp. 150-153,2011 7/15.
  • Osamu Miyamoto, Takeshi Yamaguchi and Hiroshi Yoshikawa: "The volume hologram printer to record the wavefront of a 3D object", SPIE Proceedings of Practical Holography XXVI, Vol. 8281, pp. 82810N(1-10), Jan. 23 2012.
  • 山口健,宮本磨,吉川浩: "体積型ホログラムプリンタの開発 -ホログラム面付近にある物体の記録の問題点とその改善-", 3次元画像コンファレンス 2012,P-02, pp. 98-101,2012 7/13.
  • Takeshi Yamaguchi, Osamu Miyamoto and Hiroshi Yoshikawa: "Volume hologram printer to record the wavefront of three-dimensional objects", SPIE Journal of Optical Engineering, Vol. 51, Issue 7, pp. 075802(1-7), July 5, 2012.
  • Takeshi Yamaguchi and Hiroshi Yoshikawa: "Two types of the computer-generated hologram printer", International Workshop on Holography and Related Technologies 2013, 17a-1, Oct. 17 2013 (invited).
  • 山口健: "2種類の計算機合成ホログラム用プリンタの開発", ホログラフィックディスプレイ研究会,Vol. 34, No. 4, Nov. 19 2014.
  • Miki Hirohashi, Takeshi Yamaguchi, Hiroshi Yoshikawa: "Development of Color Volume Hologram Printer", IWAIT 2017, paper 3A-2, Jan. 8, 2017.

  • 計算機合成ホログラム

    フレネルホログラム(レンズレスフーリエ変換ホログラム)

    フレネルホログラムはホログラム面よりも像が離れているホログラムである。 フリンジプリンタを用いて,このような配置の像を記録する場合必要とされる空間周波数を低くする目的でレンズレスフーリエ変換ホログラムを採用することが多い。 ホログラムから像を再生する際は,発光面積の小さい(点光源に近い)LEDを使用するとぼけの少ない像を再生することができる。


    計算機合成イメージホログラム

    イメージホログラムはホログラム面(ホログラムのあるところ)付近に像が再生されるホログラムである。 ホログラムから像の位置が近いため,波長による結像位置のずれが少ないため白色光でも像を再生することができる。 計算機合成ホログラムでイメージホログラムを実現する場合,フリンジプリンタの画素ピッチが決まっているためホログラム全体で干渉縞を計算してしまうと空間周波数が満たさない場所も出てくる。 そのため,我々は仮想窓と呼ばれる計算範囲を制限する処理を加えている。

    関連論文

  • 山口健,吉川浩: "全方向視差のインタラクティブホログラフィックテレビジョン -イメージ型による高速化-", ホログラフィックディスプレイ研究会,25, 3, pp. 10-13, 2005年9月.
  • Takeshi Yamaguchi, Gen Okabe and Hiroshi Yoshikawa: "Full-color image-plane holographic video display", SPIE Proceedings of Practical Holography XXI, Vol. 6488, pp. 64880Q-1 – 64880Q-10 Jan. 2007.
  • 大村直之,山口健,吉川浩: "DLUTを用いたイメージホログラムの高速計算", 映像情報メディア学会2007年冬季大会,CD-ROM 9-6, 2007年12月.
  • Takeshi Yamaguchi, Gen Okabe and Hiroshi Yoshikawa: "Real-time Image Plane Full-color and Full-parallax Holographic Video Display System", SPIE Journal of Optical Engineering, Vol. 46, No. 12, pp. 125801(1-8), 2007 12/28.
  • 北山亮太,大村直之,山口健,吉川 浩: "距離参照法を用いたイメージホログラムの高速計算とフルカラー表示", 3次元画像コンファレンス 2008,Vol. 16,pp. 83-86,2008年7月 (7-3).
  • Hiroshi Yoshikawa, Takeshi Yamaguchi and Ryo Kitayama: "Real-Time Generation of Full color Image Hologram with Compact Distance Look-up Table", OSA Digital Holography and Three-Dimensional Imaging (Optical Society of America, Washington, DC, 2009), DWC4, CD-ROM, Apr. 2009.
  • Hiroshi Yoshikawa, Takeshi Yamaguchi and Tadashi Miyahara: "Image type computer-generated hologram of shaded object", 9th IEEE/ACIS International Conference on Computer and Information Science, pp. 827-830, Aug. 2010.
  • 宮原理,山口健,吉川浩: "フリンジプリンタを用いた計算機合成イメージホログラム", 映像情報メディア学会技術報告,Vol. 34, No. 43, pp. 5-8, 2010 10/22.
  • 宮原理,山口健,吉川浩: "計算機合成イメージホログラムのフルカラー化", 日本光学会年次学術講演会, 9aC6, 2010 11/9.
  • Takeshi Yamaguchi, Tadashi Miyahara and Hiroshi Yoshikawa: "Image type full-color computer-generated hologram", Optical Society of America, Digital Holography and Three-Dimensional Imaging, DWF1, May 11 2011.
  • 中口弥生,山口健,吉川浩: "イメージ型計算機合成ホログラムの画質改善", ホログラフィックディスプレイ研究会,31, 3, pp. 18-21, 2011年9月9日.
  • Takeshi Yamaguchi and Hiroshi Yoshikawa: "Computer-generated image hologram", Chinese Optics Letters, Vol. 9, Issue 12, pp. 120006(1-4), Dec. 10 2011.
  • Yayoi Nakaguchi, Takeshi Yamaguchi and Hiroshi Yoshikawa: "Image quality improvement of large size image type computer-generated hologram", International Workshop on Advanced Image Technology 2012, Jan. 9 2012.
  • 末石聖力,山口健,吉川浩: "実物体を用いた計算機合成イメージホログラムの作製", 映像情報メディア学会技術報告,Vol.36,No. 16,pp. 109-112,2012年3月16日.
  • 神代知史,山口健,吉川浩: "汎用GPUを用いた計算機合成イメージホログラムの高速計算", ホログラフィックディスプレイ研究会,32, 3, pp. 19-22, 2012年9月7日.
  • 和田遼介,山口健,吉川浩: "実物体を用いた計算機合成イメージホログラムの画質向上", 映像表現・芸術科学フォーラム2013 (映情学技報), Vol. 37, No. 17, pp.145-148, 2013年3月15日.
  • 神代知史,山口健,吉川浩: "GPUを用いた計算機合成フルカラーイメージホログラムの高速計算", 映像表現・芸術科学フォーラム2013 (映情学技報), Vol. 37, No. 17, pp.215-218, 2013年3月15日.

  • 計算機合成レインボウホログラム

    レインボウホログラムはS.A.Bentonが実写記録の手法を提案した白色再生可能なホログラムである。 一般的にホログラムは記録時と同じ光源(レーザ光,最近では単色のLED)を用いなければ,波長により回折角度が異なるため像がぼけてしまう。 レインボウホログラムは水平スリットを設けることで,異なる波長の光は垂直方向の別の位置に結像するためぼけのない像を観察することができる。 しかし,このスリットにより水平方向視差しか持たないホログラムとなってしまう。垂直方向の視点の移動では色が変化する。 我々の研究室ではこのレインボウホログラムの干渉縞を計算機で求めることに成功しており,フルカラーの像の再生にも成功している。

    関連論文

  • 谷口浩之,吉川浩: "計算機合成レインボウホログラム", 3次元画像コンファレンス '96,7-3,1996年7月.
  • 吉川浩,菅原賢司: "計算機合成レインボウホログラムのイメージ型ステレオグラム化", 映像情報メディア学会誌, Vol. 53, No. 6, pp. 910-912, 1999年6月.
  • 山岸幹夫,吉川浩: "計算機合成レインボーホログラムの視域拡大", 光学,Vol. 28, No. 6, pp. 337-341, 1999年6月.
  • Hiroshi Yoshikawa and Hiroyuki Taniguchi: "Computer Generated Rainbow Holograms", Optical Review, Vol. 6, No. 2, pp. 118-123, 1999.
  • 田中悟史,吉川浩: "CGデータを利用した計算機合成レインボウホログラム", 映像情報メディア学会年次大会,18-7,2000年8月.
  • 吉川浩: "計算機レインボーホログラムによるカラー再生", 光学,Vol. 30, No. 3, pp. 177-178, 2001年3月.
  • 武井和信,籠谷彰人,吉川浩: "マルチカラー計算機合成ホログラフィックステレオグラムの広視域化",3次元画像コンファレンス 2002,P-2,2002年7月.
  • Hiroshi Yoshikawa and Akihito Kagotani: "Full-color computer-generated rainbow hologram with enlarged viewing angle", Optical Review, Vol. 9, No. 6, pp. 251-254, 2002.
  • 山口健,吉川浩: "レインボウホログラムによるホログラフィックテレビジョン", Optics Japan 2005,pp. 582-583,25aG4, 2005年11月.
  • 秋葉丈範,藤井和彦,山口健,吉川浩: "計算機合成レインボウホログラム再生像の大型化", 映像情報メディア学会2007年冬季大会,CD-ROM 9-7, 2007年12月.
  • 中口弥生,山口健,吉川浩: "100GBを超える計算機合成レインボウホログラムの作製", 映像情報メディア学会技術報告,Vol. 34, No. 15, pp. 39-42, 2010 3/12.
  • 小澤浩行,山口健,吉川浩: "計算機合成ホログラムをマスターとした2ステップレインボウホログラムの製作", 映像情報メディア学会技術報告,Vol. 34, No. 15, pp. 35-38, 2010 3/12.
  • Yayoi Nakaguchi, Takeshi Yamaguchi, Hiroshi Yoshikawa: "Computer-Generated Rainbow Hologram over 100 Giga-pixel", International Conference on 3D System and Applications 2010, pp. 107-110, May 20 2010.
  • Hiroyuki Ozawa, Takeshi Yamaguchi, Hiroshi Yoshikawa: "Rainbow Hologram made from Computer-Generated Master Hologram", International Conference on 3D System and Applications 2010, pp. 111-114, May 20 2010.

  • 計算機合成円筒ホログラム

    ホログラムを円筒形状にしたもので,Jeong. T. H.が1967年に発表した実写再生のものを計算機合成ホログラムで実現したものです。 円筒形状にすることで360度ホログラムの周りから全てから再生される像を観察することができます。 また,計算機合成ホログラムで実現したことで実写では困難な形状や円周方向に物体光を変更させることでアニメーションを再生することも可能となる。

    関連論文

  • 山口健,藤井知彦,吉川浩: "計算機合成円筒ホログラム", 電子情報通信学会技術研究報告,Vol. 106,No. 398,pp. 59-64,2006年12月.
  • Takeshi Yamaguchi, Tomohiko Fujii and Hiroshi Yoshikawa: "Computer-Generated Cylindrical Hologram", Optical Society of America, Digital Holography and Three-Dimensional Imaging, DTuB10, June 2007.
  • 前野雄一,藤井知彦,山口健,吉川浩: "アニメーテッド計算機合成円筒ホログラム", 映像情報メディア学会技術報告,Vol. 32, No. 18, pp. 1-4, 2008.
  • Takeshi Yamaguchi, Tomohiko Fujii and Hiroshi Yoshikawa: "Fast calculation method for computer-generated cylindrical holograms", Applied Optics, pp. D63-D70, Vol.47, No. 19, 1 July 2008.
  • Takeshi Yamaguchi, Yuuichi Maeno, Tomohiko Fujii and Hiroshi Yoshikawa: "Animated Computer-Generated Cylindrical Hologram", NICOGRAPH International 2008, May 29th 2008.
  • Tomohisa Ito, Takeshi Yamaguchi, Hiroshi Yoshikawa: "High resolution Computer-Generated Cylindrical Hologram", 3rd International Universal Communication Symposium, pp. 335-338, Dec. 3 2009.
  • 山口健,吉川浩: "アニメイテッド計算機合成円筒ホログラム ~高精細フリンジプリンタを用いた再生像の大型化~", 第5回新画像システム・情報フォトニクス研究討論会,B-2, pp. 52-53, 2011 5/31.
  • 下間仲隆,山口健,吉川浩: "アニメーテッド計算機合成円筒ホログラムの隠面処理手法の改善", 映像情報メディア学会技術報告,AIT2016-36, 2016年2月23日.
  • Takeshi Yamaguchi, Hiroshi Yoshikawa, Nakataka Shimotsuma: "Animated computer-generated cylindrical hologram with improved object data creation", Digital Holography and Three-Dimensional Imaging (DH) 2016 paper: DW5I.2, July 27, 2016.

  • 計算機合成ディスクホログラム

    このディスクホログラムは,計算機合成ホログラムをマスターホログラムとして光学転写を行い作製するホログラムである。 最終的なディスクホログラムはた体積型のホログラムであるため白色光再生が可能であり,RGBのレーザを利用すればフルカラーのディスクホログラムの作製が可能となる。 ディスクホログラム自体はホログラムの真上から照明光を照射することで,ホログラムをのぞき込むような形でぐるりと360度再生される像を観察することができる。

    関連論文

  • 本木裕介,山口健,藤井知彦,吉川浩: "計算機合成ディスクホログラム", 映像情報メディア学会技術報告,Vol. 31,No. 20,pp. 35-38,2007年3月.
  • Takeshi Yamaguchi, Tomohiko Fujii and Hiroshi Yoshikawa: "Computer-Generated Disk Hologram", Optical Society of America, Digital Holography and Three-Dimensional Imaging, JMA12 March 2008.
  • Takeshi Yamaguchi, Masato Tsumuta, Tomohiko Fujii and Hiroshi Yoshikawa: "Improvement of computer-generated disk hologram", SPIE Proceedings of Practical Holography XXIII, Vol. 7233, pp. 723314(1-12), Jan. 2009.
  • 山口健,藤井知彦,吉川浩: "計算機合成ディスクホログラムの視域拡大", 電子情報通信学会,Vol. 108,No. 424,pp. 217–222, 2009 2/5.
  • 松田翔,藤井知彦,山口健,吉川浩: "GPUによる計算機合成ディスクホログラムの高速生成", 電子情報通信学会,Vol. 108,No. 424,pp. 223–227, 2009 2/5.
  • Takeshi Yamaguchi, Tomohiko Fujii, and Hiroshi Yoshikawa: "Disk hologram made from a computer-generated hologram", Applied Optics, Vol. 48, No. 34, pp. H16-H22, Sep. 2009.
  • 徳田直也,藤井知彦,山口健,吉川浩: "複雑なオブジェクトを用いた計算機合成ディスクホログラム", 映像情報メディア学会技術報告,Vol. 33,No. 14,pp. 17-20, 2009 3/11.

  • 計算機合成アルコーブホログラム

    アルコーブホログラムは,1987年にS.A.BVenton氏が提案した半円筒形上のホログラムである。 多くのホログラムは再生される像がホログラム面またはホログラム面よりも後ろに再生されるが,アルコーブホログラムはホログラム面よりも像が前に再生されるものである。 像が飛び出て見えるため,3Dディスプレイとしてはインパクトはあるが,現状のフリンジプリンタの画素ピッチではそこまで大きな像を再生することができない。

    関連論文

  • Takeshi Yamaguchi, Hiroyuki Ozawa and Hiroshi Yoshikawa: "Computer-generated "Alcove" hologram to display floating image with wide viewing angle", SPIE Proceedings of Practical Holography XXV, Vol. 7957, pp. 795719(1-10) Jan. 26 2011.
  • 山口健,吉川浩: "計算機合成アルコーブホログラムのHPO化による高速生成", 平成25年電気学会全国大会,セッション 531-C2, 3-029, 2013年3月22日.
  • Takeshi Yamaguchi and Hiroshi Yoshikawa: "Floating full-color image with computer-generated alcove rainbow hologram", Proc. SPIE 9006, Practical Holography XXVIII: Materials and Applications, 9006-47, Feb. 5 2014.
  • Takeshi Yamaguchi and Hiroshi Yoshikawa: "Improved hidden surface removal method for computer-generated alcove hologram", Proc. SPIE 9386, Practical Holography XXIX: Materials and Applications, 9386-30, Feb. 11 2015.

  • 体積型ホログラム

    ここで紹介する体積型ホログラムは,研究室で開発している体積型ホログラムプリンタで出力したものである。 空間光変調器として液晶を利用しているため,視域は狭い。 現在は緑レーザだけを使用しているため単色のホログラムしか出力できていないが,RGBのレーザを利用すればフルカラーの像を白色光で再生することも可能になる。 関連論文は上のプリンタと同じである。バリエーションを増やさないといけないですね。

    関連論文

  • 宮本磨,山口健,吉川浩: "体積型ホログラムプリンタの基礎検討", 3次元画像コンファレンス 2011,P-18, pp. 150-153,2011 7/15.
  • Osamu Miyamoto, Takeshi Yamaguchi and Hiroshi Yoshikawa: "The volume hologram printer to record the wavefront of a 3D object", SPIE Proceedings of Practical Holography XXVI, Vol. 8281, pp. 82810N(1-10), Jan. 23 2012.
  • 山口健,宮本磨,吉川浩: "体積型ホログラムプリンタの開発 -ホログラム面付近にある物体の記録の問題点とその改善-", 3次元画像コンファレンス 2012,P-02, pp. 98-101,2012 7/13.
  • Takeshi Yamaguchi, Osamu Miyamoto and Hiroshi Yoshikawa: "Volume hologram printer to record the wavefront of three-dimensional objects", SPIE Journal of Optical Engineering, Vol. 51, Issue 7, pp. 075802(1-7), July 5, 2012.
  • Takeshi Yamaguchi and Hiroshi Yoshikawa: "Two types of the computer-generated hologram printer", International Workshop on Holography and Related Technologies 2013, 17a-1, Oct. 17 2013 (invited).
  • 山口健: "2種類の計算機合成ホログラム用プリンタの開発", ホログラフィックディスプレイ研究会,Vol. 34, No. 4, Nov. 19 2014.
  • Miki Hirohashi, Takeshi Yamaguchi, Hiroshi Yoshikawa: "Development of Color Volume Hologram Printer", IWAIT 2017, paper 3A-2, Jan. 8, 2017.