計算機生成ホログラム (CGH)従来のホログラフィック記録材料を必要とせずに、3 次元画像のデジタル作成と表示を可能にすることで、ホログラフィーの分野に革命をもたらしました。これらのホログラムは、計算アルゴリズムを活用して、実際の物体によって作成される干渉パターンをシミュレートし、さまざまな技術を使用して表示できるホログラフィック画像の生成を可能にします。この記事では、CGH の重要なクラスを代表するフーリエベースのホログラムに焦点を当てて、コンピューター生成ホログラムの作成に必要な基本手順を説明します。
ステップ 1: ホログラフィーの原理を理解する
コンピューター生成ホログラムの作成の詳細に入る前に、ホログラフィーの基礎を理解することが重要です。本質的に、ホログラフィーは、物体によって反射または放射される光波と参照光との間の干渉パターンを捕捉することによって、物体の 3 次元構造を記録および再構築する技術です。これらの干渉パターンは、適切な光源で照らされると、元の物体の 3 次元画像を再構成できます。
ステップ 2: オブジェクトのデータを準備する
コンピュータ生成ホログラムを作成する最初のステップは、ホログラフィックに表示したいオブジェクトを表すデータを取得または生成することです。このデータは、3D スキャン、コンピューター モデル、さらには現実世界のオブジェクトの画像など、さまざまなソースから取得できます。このデータを取得したら、CGH アルゴリズムで使用できる形式に変換する必要があります。これには通常、オブジェクトを一連の点または多角形として、それらに関連する色や材質のプロパティとともに表現することが含まれます。
ステップ 3: ライトフィールドの計算
オブジェクトのデータを入手したら、次のステップは、特定の位置と方向からオブジェクトを観察する観察者によって観察されるライト フィールドを計算することです。このライト フィールドには、物体から発せられる光波の振幅と位相、およびその方向性に関する情報が含まれています。フーリエベースのホログラムのコンテキストでは、このライト フィールドは通常、物体からかなり離れた位置にある仮想平面を表す遠方観察者平面で計算されます。
ステップ 4: レンズ面へのフーリエ変換
遠方の観察者平面のライトフィールドが計算されたら、次のステップはフーリエ変換を使用してこのフィールドをレンズ平面に変換します。フーリエ変換は、関数を周波数成分に分解する数学的演算です。この場合、周波数成分は、物体から発せられる光のさまざまな角度と波長を表します。遠くの観察者面のライトフィールドにフーリエ変換を適用すると、コヒーレント光源で照射され、適切なレンズを通して観察すると、元の 3 次元画像が再構築されるホログラフィック パターンを取得できます。
ステップ 5:計算機ホログラム
最後に、ホログラフィック パターンが計算されると、さまざまな技術を使用して表示できます。フーリエベースのホログラムの場合、通常、LCD や LED ディスプレイなどの空間光変調器 (SLM) を使用して、計算されたホログラフィック パターンに従ってコヒーレント光源 (レーザーなど) の振幅と位相を変調します。 。結果として得られる光波は互いに干渉して再構成された 3 次元画像を形成します。この画像は、適切な距離と角度に位置する観察者が見ることができます。
c の作成コンピューターで生成されたホログラムこれには、オブジェクトのデータの準備、ライト フィールドの計算、フーリエ変換の適用、最後にホログラフィック パターンの表示など、いくつかの重要な手順が含まれます。フーリエベースのホログラムは CGH へのアプローチの 1 つにすぎませんが、3 次元画像を生成および表示するための強力なツールであることが証明されています。技術が進歩し続けるにつれて、今後数年間で、コンピュータ生成ホログラムを作成および表示するためのさらに洗練された多用途の方法が登場すると予想されます。
