特許 7588844 情報処理装置、立体像表示装置およびプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-15

(45)【発行日】2024-11-25

(54)【発明の名称】情報処理装置、立体像表示装置およびプログラム

(51)【国際特許分類】

   G03H 1/22 20060101AFI20241118BHJP

   G03H 1/08 20060101ALI20241118BHJP

   G11B 7/0065 20060101ALI20241118BHJP

   G11B 20/18 20060101ALI20241118BHJP

【ＦＩ】

G03H1/22

G03H1/08

G11B7/0065

G11B20/18 522B

G11B20/18 572C

G11B20/18 572E

G11B20/18 574L

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2021096000

(22)【出願日】2021-06-08

(62)【分割の表示】P 2016167590の分割

【原出願日】2016-08-30

(65)【公開番号】P2021144243

(43)【公開日】2021-09-24

【審査請求日】2021-06-08

【審判番号】

【審判請求日】2023-06-22

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 （その１） 掲載年月日 ２０１６年７月 掲載アドレス ｈｔｔｐｓ：／／ｄｌ．ｄｒｏｐｂｏｘｕｓｅｒｃｏｎｔｅｎｔ．ｃｏｍ／ｕ／１６８３９２３６／３Ｄｃｏｎｆ２０１６＿ＣＤ．ｚｉｐ （その２） 開催日 ２０１６年７月１３日から２０１６年７月１４日 （公開日は２０１６年７月１４日） 集会名 ３次元画像コンファレンス２０１６ 主催者 ３次元画像コンファレンス２０１６実行委員会 ［担当 電子情報通信学会 画像工学研究会］ （その３） 掲載年月日 ２０１６年８月２２日 掲載アドレス ｈｔｔｐｓ：／／ｓｈｉｎｇｉ．ｊｓｔ．ｇｏ．ｊｐ／ｋｏｂｅｔｓｕ／ｓ－ｔｌｏ／２０１６＿ｓ－ｔｌｏ．ｈｔｍｌ

(73)【特許権者】

【識別番号】504174180

【氏名又は名称】国立大学法人高知大学

(74)【代理人】

【識別番号】110000796

【氏名又は名称】弁理士法人三枝国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼田 直樹

(72)【発明者】

【氏名】前田 祐貴

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 智義

【合議体】

【審判長】里村 利光

【審判官】西岡 貴央

【審判官】神谷 健一

(56)【参考文献】

【文献】特開平１１－２６６４６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－３１６５３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－１２３９１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００８－５４４３０６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

G03H1/00-5/00

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

立体像データをフレーム分割処理により複数のサブフレームに分割する分割部と、
前記分割された立体像データに基づいて、空間光位相変調器に計算機合成ホログラムを表示させるためのＣＧＨデータを作成するＣＧＨ作成部と、
前記ＣＧＨデータを非可逆圧縮して圧縮データを生成する圧縮部と、
前記圧縮データをハードディスクドライブに保存する保存制御部と、
前記ハードディスクドライブから前記圧縮データを読み出して前記圧縮データからＣＧＨ画像データを復元する復元部と、
を備え、
前記圧縮データの１フレームが前記ハードディスクドライブから読み出されてから、当該１フレームの前記圧縮データに対応するＣＧＨが前記空間光位相変調器に表示されるまでの時間が、前記空間光位相変調器の１フレーム期間よりも短い、情報処理装置。

【請求項2】

前記ＣＧＨデータは、各画素における光強度を表すバイナリデータを含み、
前記圧縮部は、前記バイナリデータの先頭の符号ビットを抽出することにより、前記圧縮データを作成する、請求項１に記載の情報処理装置。

【請求項3】

前記ＣＧＨデータは、各画素における光強度を表すバイナリデータを含み、
前記圧縮部は、前記光強度を所定の閾値と比較し、前記バイナリデータを当該比較結果に応じた値に変換することにより、前記圧縮データを作成する、請求項１に記載の情報処理装置。

【請求項4】

前記ＣＧＨ画像データはバイナリホログラムである、請求項１～３のいずれかに記載の情報処理装置。

【請求項5】

参照光を発生する光源と、
前記参照光を回折させることによって立体像を再生させる空間光位相変調器と、
前記空間光位相変調器に、前記参照光を回折させる計算機合成ホログラムを表示させるためのＣＧＨ画像データを出力する情報処理装置と、
を備えた立体像表示装置であって、
前記情報処理装置が請求項１～４のいずれかに記載の情報処理装置である、立体像表示装置。

【請求項6】

前記空間光位相変調器はデジタルマイクロミラーデバイスである、請求項５に記載の立体像表示装置。

【請求項7】

請求項１～４のいずれかに記載の情報処理装置の各部としてコンピュータを動作させるプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、計算機合成ホログラムによって立体像を再生する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

ホログラムによる立体像は様々な角度から眺めることができ、視覚疲労もなく長時間利用可能である。ホログラムは、電子計算機による計算によって作成することが可能でありそのようなホログラムは計算機合成ホログラム（ＣＧＨ：Computer-Generated Hologram）と呼ばれる。ＣＧＨを空間光位相変調器（ＳＬＭ：Spatial Light Modulator）に表示し、参照光をＳＬＭに照射することで、空間に三次元物体を再生することができる。

【0003】

しかし、ＣＧＨを表示させるためのホログラムデータ（以下、ＣＧＨデータ）は膨大であるため、通常はハードディスクドライブ（ＨＤＤ）等の補助記憶装置に記憶されるが、ＣＧＨデータをＨＤＤから読み出すと、主記憶装置（メインメモリ）に一時的にファイルを確保できず、データスワップによって読み出し速度が低下する。そのため、所望のフレームレートが得られず、フリッカが生じやすくなる。

【0004】

これに対し、下記の非特許文献１及び非特許文献２では、ＣＧＨのデータを記憶する補助記憶装置として、ＨＤＤの代わりにＳＳＤを用いることにより、高速にデータを読み出す技術が開示されている。また、下記の非特許文献３には、ＣＧＨのデータを記憶する補助記憶装置として、ＨＤＤの代わりにＲＡＭディスクを用いることにより、高速にデータを読み出している。

【0005】

また、下記の非特許文献４には、並列分散計算システムであるマルチＧＰＵクラスタシステムを用いて高速にホログラムを計算する技術が開示されている。非特許文献４では、高額な空間光位相変調器を１つのみ搭載しているため、ノード間通信が必要となるが、超高速なネットワークであるInfiniBandを用いてノード間転送を行っている。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0006】

【文献】杉山充、「倍精度マルチコアプロセッサ及びＳＳＤストレージによる計算機合成ホログラムの高速化」、千葉大学博士論文、2015年1月

【文献】Atushi Sugiyama、外５名、「Large scale calculation for holography using SSD」、Photonics Letters of Poland、vol. 6、2014年3月、Pp.87-89

【文献】前田祐貴、外９名、「Image Quality Improvement of Electroholography by Using Spatiotemporal Division Method」、Proceedings of The International Display Workshops、vol. 22、2015年12月、Pp.908-909

【文献】庭瀬裕章、外８名、「シングル空間光位相変調器用マルチＧＰＵクラスタシステムによる計算機合成ホログラムの計算高速化」、第１４回情報科学技術フォーラム講演論文集、第１分冊、2015年9月、Pp.41-44

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかし、非特許文献１及び非特許文献２に記載の技術では、ＳＳＤはＨＤＤに比べ記憶容量が小さいため、あまり膨大な量のＣＧＨを記憶させることができない。そのため、時分割表示による再生像の高精細化やカラー化、あるいは高速再生を実現することが困難である。

【0008】

同様に、非特許文献３についても、ＲＡＭディスクは記憶容量当たりのコストがＨＤＤに比べて高いため、ＲＡＭディスクの容量をＣＧＨのデータ量に合わせて増大させることは現実的ではない。また、非特許文献４では、ノード間通信のためにInfiniBandを用いているため、システムのコストが増大してしまう。

【0009】

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであって、特別なハードウェアを用いることなく空間光位相変調器にＣＧＨを高速に再生可能な情報処理装置の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、ＣＧＨデータを圧縮して、その圧縮データを補助記憶装置に保存することにより、補助記憶装置からの読出し遅延によるフレームレートの低下を防止できることを見出した。

【0011】

本発明はかかる知見に基づいて完成したものであり、下記の態様を有する。
項１．
空間光位相変調器に計算機合成ホログラムを表示させるためのＣＧＨデータを圧縮して圧縮データを生成する圧縮部と、
前記圧縮データを補助記憶装置に保存する保存制御部と、
を備えた、情報処理装置。
項２．
前記ＣＧＨデータは、各画素における光強度を表すバイナリデータを含み、
前記圧縮部は、前記バイナリデータの先頭の符号ビットを抽出することにより、前記圧縮データを作成する、項１に記載の情報処理装置。
項３．
前記ＣＧＨデータは、各画素における光強度を表すバイナリデータを含み、
前記圧縮部は、前記光強度を所定の閾値と比較し、前記バイナリデータを当該比較結果に応じた値に変換することにより、前記圧縮データを作成する、項１に記載の情報処理装置。
項４．
前記補助記憶装置はハードディスクドライブである、項１～３のいずれかに記載の情報処理装置。
項５．
前記補助記憶装置に保存された前記圧縮データからＣＧＨ画像データを復元する復元部をさらに備えた、項１～４のいずれかに記載の情報処理装置。
項６．
参照光を発生する光源と、
前記参照光を回折させることによって立体像を再生させる空間光位相変調器と、
前記空間光位相変調器に、前記参照光を回折させる計算機合成ホログラムを表示させるためのＣＧＨ画像データを出力する情報処理装置と、
を備えた立体像表示装置であって、
前記情報処理装置が項５に記載の情報処理装置である、立体像表示装置。
項７．
項１～５のいずれかに記載の情報処理装置の各部としてコンピュータを動作させるプログラム。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、特別なハードウェアを用いることなく空間光位相変調器にＣＧＨを高速に再生可能な情報処理装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の一実施形態に係る立体像表示装置の概略図である。

【図2】空間光位相変調器に表示される計算機合成ホログラムの一例である。

【図3】本発明の一実施形態に係る情報処理装置の構成を示すブロック図である。

【図4】ＣＧＨデータの作成および圧縮の手順を示すフローチャートである。

【図5】圧縮前のＣＧＨデータの一部を示す図である。

【図6】ＣＧＨデータの圧縮方法の一例を説明するための図である。

【図7】ＣＧＨデータの圧縮方法の他の例を説明するための図である。

【図8】圧縮データの読出および復元の手順を示すフローチャートである。

【図9】ＣＧＨ画像データの復元方法の一例を説明するための図である。

【図10】本発明の実施例および比較例において再生した立体像である。

【図11】高精細な立体像を再生するための時分割表示についての説明図である。

【図12】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、実施例および比較例におけるＣＧＨである。

【図13】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、実施例および比較例における再生像である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。なお、本発明は、下記の実施形態に限定されるものではない。

【0015】

（全体構成）
図１は、本発明の一実施形態に係る立体像表示装置１の概略図である。立体像表示装置１は、光源２と、対物レンズ３と、コリメータレンズ４と、空間光位相変調器５と、情報処理装置６とを備えている。

【0016】

光源２は、立体像の再生に使用される光源であり、コヒーレント光もしくは部分的なコヒーレント光を参照光として発生する。光源２としては、このような参照光を発生するものであれば特に限定されず、例えば、レーザ光源やＬＥＤ光源を用いることができる。また、光源２の個数および光源２が発生する参照光の色も、特に限定されない。例えば、３つの光源２からＲ、Ｇ、Ｂの３色の参照光を発生させることにより、あらゆる色の立体像を再生することができる。

【0017】

対物レンズ３およびコリメータレンズ４は、光源２から出射された参照光を平行光にするために用いる光学素子である。なお、コリメータレンズ４を通過した光は、必ずしも平行でなくてもよい。また、対物レンズ３およびコリメータレンズ４は、本発明に必須の構成ではない。

【0018】

空間光位相変調器５は、前記参照光を回折させることによって立体像Ｓを再生させる素子である。後述するように、空間光位相変調器５にはＣＧＨが表示され、ＣＧＨが空間光位相変調器５に入射した参照光を回折させることにより、空間光位相変調器５の参照光の入射面と反対側の空間上に立体像Ｓが再生される。本実施形態では、空間光位相変調器５として、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を用いているが、これに限らず、高速再生を容易に行う観点では、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）を用いることが好ましい。

【0019】

情報処理装置６は、空間光位相変調器５に、前記参照光を回折させるＣＧＨを表示させるためのＣＧＨ画像データを出力する装置である。情報処理装置６は、例えば、汎用のパーソナルコンピュータによって構成され、立体像の元データに基づいて解析計算処理を行うことにより、ＣＧＨデータを作成することができる。そして、このＣＧＨデータからＣＧＨ画像データが作成される。空間光位相変調器５は、情報処理装置６から入力されたＣＧＨ画像データに基づいて、参照光の入射面にＣＧＨを表示する。

【0020】

図２は、空間光位相変調器５に表示されるＣＧＨ７の一例を示している。ＣＧＨ７の白い部分は、参照光が空間光位相変調器５を透過する領域であり、ＣＧＨ７の黒い部分は、参照光が空間光位相変調器５を透過しない領域である。ＣＧＨ７によって、参照光が回折することにより、図１に示すような立体像Ｓが再生される。

【0021】

ここで、空間光位相変調器５に表示されるＣＧＨ７は高精細であるため、ＣＧＨの画像データは非常に大きい。一般的なＣＧＨ画像データでは、一つの画素において、ＲＧＢαの各々１Ｂｙｔｅ（８ｂｉｔ）、合計４Ｂｙｔｅ（３２ｂｉｔ）となる。また、ＣＧＨデータも４Ｂｙｔｅの浮動小数点数で表される。ともに１画素あたり４Ｂｙｔｅとなるため、例えば、空間光位相変調器５の画素数が１９２０×１０２４である場合、１フレームあたり１９２０×１０２４×４（Ｂｙｔｅ）≒７．５ＭＢのデータ量となる。そのため、ＣＧＨ画像データ、もしくは、ＣＧＨデータをＨＤＤから読み出す場合、読み込み速度を１００ＭＢ／ｓとすると、１フレームあたりの読み出し時間が約７５ｍｓとなり、空間光位相変調器５に表示されるＣＧＨのフレームレートが低下してしまう。

【0022】

そこで、本実施形態では、ＣＧＨデータを圧縮してＨＤＤに保存することにより、ＨＤＤからの読み出し時間を短縮して、フレームレートを維持することができる。これによって、補助記憶装置として読み出し速度の速いＳＳＤやＲＡＭディスクのような特別なハードウェアを用いることなく空間光位相変調器５にＣＧＨを高速に再生することができる。

【0023】

（情報処理装置の構成）
図３は、図１に示す情報処理装置６の構成を示すブロック図である。情報処理装置６は、補助記憶装置としてハードディスクドライブ（ＨＤＤ）６１を備えている。ＨＤＤ６１には、情報処理装置６を制御するための各種プログラムや、ＣＧＨデータの元となる立体像データＤ１等が格納されている。また、情報処理装置６は、他のハードウェア構成として、フレームバッファ（Frame Buffer）６２、および図示しないＣＰＵ、ＧＰＵ並びに主記憶装置（メモリ）等を備えている。

【0024】

また、情報処理装置６は、機能ブロックとして、ＣＧＨ作成部６３、圧縮部６４、保存制御部６５および復元部６６を備えている。これらの機能ブロックは、情報処理装置６のＣＰＵがＨＤＤ６１に格納されているプログラムをメモリに読み出して実行することにより実現される。情報処理装置６がインターネット等の通信ネットワークに接続されている場合、上記プログラムのプログラムコードを、通信ネットワークを介して情報処理装置６に供給してもよい。あるいは、上記プログラムのプログラムコードを記録したＣＤ－ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体を介して、上記プログラムのプログラムコードを情報処理装置６に供給してもよい。

【0025】

情報処理装置６の各機能ブロックは、上記のようにソフトウェア的に実現してもよいし、論理回路等によってハードウェア的に実現してもよい。

【0026】

（ＣＧＨデータの作成および圧縮）
本実施形態では、ＣＧＨデータを作成後、そのままＨＤＤ６１に保存するのではなく、ＣＧＨデータを圧縮してＨＤＤ６１に保存する。図４は、ＣＧＨデータの作成および圧縮の手順を示すフローチャートである。

【0027】

ステップＳ１では、ＣＧＨ作成部６３が、ＨＤＤ６１から立体像データＤ１を１フレームずつメモリ上に読み出す。立体像データＤ１は、例えば物体点群からなる三次元物体の位置座標の情報である。ＣＧＨ作成部６３の演算処理は、情報処理装置６のＣＰＵがＧＰＵと協働で行ってもよい。

【0028】

続いて、ステップＳ２において、ＣＧＨ作成部６３は、立体像データＤ１に基づいて、ホログラム面上の各画素における光強度Ｉを計算することにより、ＣＧＨデータＤ２を作成する。本実施形態において、ＣＧＨデータＤ２には、一画素あたり４Ｂｙｔｅの浮動小数点数で表される光強度情報が含まれている。作成されたＣＧＨデータＤ２は、例えばグラフィックボードのグローバルメモリに格納される。

【0029】

なお、ＣＧＨ作成部６３によってＣＧＨデータＤ２を作成する代わりに、他の情報処理装置等で作成されたＣＧＨデータＤ２を情報処理装置６に供給してもよい。その場合、ステップＳ１およびＳ２は省略される。

【0030】

続いて、ステップＳ３において、圧縮部６４が、ＣＧＨデータＤ２を圧縮して圧縮データＤ３を生成する。本実施形態では、圧縮部６４は、ＣＧＨデータＤ２を１／３２のデータ量に圧縮する。圧縮方法の一例を、図５および図６に基づいて説明する。

【0031】

図５は、圧縮前のＣＧＨデータＤ２の一部を示している。図５では、縦（Ｈ）１０×横（Ｗ）１０＝１００画素分のデータが示されており、各画素の濃淡は、当該画素の光強度Ｉに対応している。

【0032】

図６に示すように、各画素の光強度Ｉは、４Ｂｙｔｅ（３２ｂｉｔ）の符号付き２進数で表記した浮動小数点数で表わされている。すなわち、光強度Ｉの取り得る範囲は、１０進数で－３．４０×１０^３８～３．４０×１０^３８の範囲であり、各光強度Ｉの先頭のビットは、正（０）または負（１）を表すビットである。

【0033】

圧縮部６４は、各画素の光強度Ｉから先頭の符号ビットを抽出し、抽出した値をビットシフトによって圧縮データＤ３の変数に１ｂｉｔずつ格納していく。図６では、ＣＧＨデータＤ２の１行目の画素の光強度Ｉ[0][0]～Ｉ[0][10]について、先頭の符号ビットを抽出している。この処理をＣＧＨデータＤ２の全画素について繰り返すことにより、圧縮部６４は、ＣＧＨデータＤ２を１／３２のデータ量の圧縮データＤ３に圧縮することができる。

【0034】

すなわち、本実施形態では、一画素あたり４Ｂｙｔｅ（３２ｂｉｔ）の浮動小数点数から１ｂｉｔの符号ビットのみを取り出すことによりデータ圧縮を行っている。これにより、例えば、画素数が１９２０×１０２４である場合、圧縮データＤ３は、１フレームあたり１９２０×１０２４×１（ｂｉｔ）≒０．２３ＭＢのデータ量となる。

【0035】

１フレームの全画素の光強度Ｉに対して上述の圧縮処理を行い、１フレーム分の圧縮データＤ３が作成されると、図４のステップＳ４において、保存制御部６５が圧縮データＤ３をＨＤＤ６１に保存する。

【0036】

なお、圧縮部６４は、光強度Ｉを表すバイナリデータから先頭の符号ビットを抽出する代わりに、各画素の光強度Ｉを所定の閾値と比較し、前記バイナリデータを当該比較結果に応じた値に変換することによって、圧縮データＤ３を生成してもよい。例えば、閾値を０に設定した場合、圧縮部６４は、図７に示すように、Ｉ[x][y]＞０であれば白（０）、Ｉ[x][y]≦０であれば黒（１）として、当該値をビットシフトを用いて圧縮データＤ３の変数に１ｂｉｔずつ格納する。この場合も、ＣＧＨデータＤ２は１／３２のデータ量に圧縮される。なお、後述するように、復元されたＣＧＨ画像データによるＣＧＨおよび再生像が、データ圧縮前のＣＧＨデータによるＣＧＨおよび再生像とそれぞれ一致するのであれば、閾値を０以外（例えば、１０進数で１０、－１０等）に設定してもよい。

【0037】

続いて、立体像データＤ１に未処理の次のフレームが存在する場合（ステップＳ５においてＹｅｓ）、ステップＳ１～Ｓ４を立体像データＤ１の全フレームについて行う。立体像データＤ１の全フレームのＣＧＨデータの作成、圧縮および保存が完了すると（ステップＳ５においてＮｏ）、ＣＧＨデータの作成および圧縮の処理は終了する。

【0038】

（圧縮データの読出および復元）
本実施形態では、立体像の再生時において、圧縮データＤ３がＨＤＤ６１から読み出され、ＣＧＨ画像データＤ４に復元される。図８は、圧縮データの読出および復元の手順を示すフローチャートである。

【0039】

ステップＳ６において、ユーザの操作等により、立体像の再生が指示されると、ステップＳ７において、復元部６６が、ＨＤＤ６１から圧縮データＤ３を１フレームずつ読み出す。前述のように、圧縮データＤ３のデータ量は、圧縮前のＣＧＨ画像データ、もしくは、ＣＧＨデータの１／３２であり、１フレームあたりのデータ量はメモリの容量よりもはるかに小さい。そのため、データスワップは起こらず、ＨＤＤ６１からの読み出し時間は１フレームあたり約２ｍｓに短縮される。よって、ＨＤＤ６１からの読出し遅延によるフレームレートの低下を防止することができる。

【0040】

続いて、ステップＳ８において、復元部６６は、読み出された圧縮データＤ３をＣＧＨ画像データＤ４に復元する。具体的には、図９に示すように、復元部６６は、圧縮データＤ３の変数から先頭の値を１ｂｉｔずつ取り出し、取り出された値が「０」であれば、当該値に対応する画素を白（すなわち、（ＲＧＢα）＝（２５５、２５５、２５５、２５５））とし、取り出された値が「１」であれば、当該値に対応する画素を黒（すなわち、（ＲＧＢα）＝（０、０、０、０））とする。これにより、復元部６６は、圧縮データＤ３を復元してバイナリホログラムのＣＧＨ画像データＤ４を生成することができる。

【0041】

なお、現在の通常のＣＰＵであれば、圧縮データＤ３の復元処理を、１フレーム期間（１フレームが複数のサブフレームに分割されている場合、１サブフレーム期間）に比べて十分短時間に行うことができるので、復元処理によってフレームレートが低下することはない。また、後述する実施例（図１２および図１３）に示すように、復元されたＣＧＨ画像データＤ４によるＣＧＨおよび再生像は、データ圧縮前のＣＧＨデータＤ２によるバイナリＣＧＨおよび再生像とそれぞれ完全に一致し、誤差は生じない。

【0042】

その後、復元されたＣＧＨ画像データＤ４はフレームバッファ６２に順次転送され、空間光位相変調器５に出力される。これにより、空間光位相変調器５にＣＧＨ７が表示される（ステップＳ９）。

【0043】

その後、残りのフレームについて、ステップＳ７～Ｓ９を行い、全てのフレームが表示されると（ステップＳ１０においてＹｅｓ）、圧縮データの読出および復元の処理は終了する。

【0044】

（付記事項）
本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、実施形態に開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

【0045】

例えば、本実施形態では、圧縮部６４は、ＣＧＨデータＤ２の各画素の光強度Ｉから先頭の符号ビットを抽出することにより、圧縮データＤ３を生成しているが、符号ビットだけでなく、最上位から所定桁数（例えば２）のビットを抽出してもよい。この場合も、抽出する桁数がＣＧＨデータＤ２の各画素の光強度Ｉの桁数よりも少なければ、ＨＤＤ６１に保存するデータ量を削減することができる。

【0046】

また、本実施形態では、ＣＧＨデータの圧縮、圧縮データのＨＤＤへの保存、圧縮データのＨＤＤからの読み出し、および、圧縮データの復元を、１つの情報処理装置で行っていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、また、圧縮データの復元を、図３に示す情報処理装置６とは異なる情報処理装置によって行ってもよい。

【0047】

また、ＨＤＤを情報処理装置６の外部（例えば、クラウド上や外部記憶装置）に独立して設けてもよい。また、補助記憶装置としてＨＤＤの代わりにフラッシュメモリやＳＳＤ等を用いてもよい。

【0048】

また、ＣＧＨデータの圧縮と圧縮データの復元とを、互いに異なる情報処理装置で行ってもよく、例えば、ＨＤＤ６１から読み出された圧縮データＤ３を情報処理装置６から他の情報処理装置に転送し、当該他の情報処理装置において、ＣＧＨ画像データＤ４の復元を行ってもよい。この場合、圧縮によってＣＧＨデータのデータ量を大幅に削減しているため、データ転送時間を大幅に短縮することができる。さらに、例えば、マルチＧＰＵクラスタシステムなどの並列分散処理システムにおいて、ノード間データ転送を必要とする場合であっても、転送時間を短縮することが可能となる。

【0049】

このように本発明では、転送されるデータ量を削減することができるので、読出し速度の速いＳＳＤ、ＲＡＭディスク等の補助記憶装置や、超高速なネットワークを必要としない。よって、ハードウェアのコスト増大を抑えることができる。

【実施例】

【0050】

本実施例では、図１に示す空間光位相変調器５および情報処理装置６を用いて、ＣＧＨデータの圧縮、補助記憶装置への保存および復元を行って立体像の再生を行い、１フレームの再生時間を計測した。また、比較例として、ＣＧＨデータを圧縮せずに補助記憶装置への保存および立体像の再生を行い、１フレームの再生時間を計測した。

【0051】

実施例では、空間光位相変調器５としてＬＣＤを用いた。比較例においても、空間光位相変調器として同一のＬＣＤを用いた。当該ＬＣＤの仕様は下記表１の通りであった。

【0052】

【表1】

【0053】

また、実施例では、情報処理装置６として汎用のパーソナルコンピュータを用いた。比較例においても、同一のパーソナルコンピュータを用いた。当該パーソナルコンピュータの仕様は下記表２の通りであった。

【0054】

【表2】

【0055】

また、実施例および比較例では、補助記憶装置として同一のＨＤＤを用いた。当該ＨＤＤの仕様は下記表３の通りであった。

【表3】

【0056】

また、実施例および比較例における、パーソナルコンピュータのＧＰＵの仕様は下記表４の通りであった。

【0057】

【表4】

【0058】

実施例において、再生時間は、ＨＤＤから圧縮データまたは非圧縮のＣＧＨデータを読み出し、空間光位相変調器にＣＧＨを表示するまでの時間を指す。

【0059】

図１０は、実施例および比較例に使用した元の立体像を示している。立体像の中央部分には噴水が描かれており、立体像の物体点は、912,462点である。また、実施例および比較例では、図１１に示すように、１フレームのＣＧＨを最大８つのサブフレームＳＦ１～ＳＦ８に分割した。非特許文献３に詳細に記載されているように、ＣＧＨのフレーム分割により、再生像の高精細化を図ることができる。

【0060】

フレームを分割する方法としては、物体点の粒子番号による分割方法を採用した。当該方法では、図１１に示すように、立体像の物体点を、粒子番号の順に複数の立体像の各サブフレームＳＦ１～ＳＦ８に振り分けた。これにより、各サブフレームＳＦ１～ＳＦ８の物体点は、分割前の画像データの物体点の１／８となる。そして、各サブフレームＳＦ１～ＳＦ８について、ＣＧＨを計算した。

【0061】

フレーム分割を行わない場合（以下、分割なしの場合）、ＣＧＨは全７００フレームであり、４つのサブフレームに分割した場合（以下、４分割の場合）、ＣＧＨは全２，８００フレームであり、８つのサブフレームに分割した場合（以下、８分割の場合）、ＣＧＨは全５，６００フレームであった。圧縮前のＣＧＨデータのデータ量は、分割なしの場合は約５．１ＧＢであり、４分割の場合は約２１ＧＢであり、８分割の場合は約４１ＧＢであった。これに対し、圧縮後のＣＧＨデータ（圧縮データ）のデータ量は、分割なしの場合は約１６４ＭＢであり、４分割の場合は約６５６ＭＢであり、８分割の場合は約１．３ＧＢであった。

【0062】

実施例および比較例において、分割なしの場合、４分割の場合、および、８分割の場合における、１フレームの再生時間を計測した結果を、表５に示す。

【0063】

【表5】

【0064】

比較例では、８分割の場合、全サブフレームを合計したデータ量（約４１ＧＢ）がメインメモリの容量（３２ＧＢ）を超えたため、フレームレートが低下し、１フレームの再生時間が極端に長くなった。一方、実施例では、分割なしの場合、４分割の場合、および、８分割の場合のいずれにおいても、１フレームの再生時間は同じであった。なお、実施例では、復号の処理を含むため、分割なしの場合、および、４分割の場合において、１フレームの再生時間が比較例よりも長くなっているが、６０Ｈｚの垂直同期信号の周期（約１６．６ｍｓ）よりも十分に短いため、フレームレートの低下は生じなかった。

【0065】

図１２（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、実施例および比較例における、８分割の場合のＬＣＤに表示されたＣＧＨである。同図から明らかなように、両者は完全に一致した。

【0066】

また、図１３（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、実施例および比較例における、８分割の場合の再生像である。同図から明らかなように、両者は完全に一致しており、圧縮による再生像の劣化は発生しなかった。

【符号の説明】

【0067】

１ 立体像表示装置
２ 光源
３ 対物レンズ
４ コリメータレンズ
５ 空間光位相変調器
６ 情報処理装置
７ 計算機合成ホログラム（ＣＧＨ）
６１ ハードディスクドライブ（ＨＤＤ、補助記憶装置）
６２ フレームバッファ
６３ ＣＧＨ作成部
６４ 圧縮部
６５ 保存制御部
６６ 復元部
Ｄ１ 立体像データ
Ｄ２ ＣＧＨデータ（ホログラムデータ）
Ｄ３ 圧縮データ
Ｄ４ ＣＧＨ画像データ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】