Development of volume hologram printer -Reconstruction of 3D objects texture-

• Project/Area Number: 16H02819
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Multimedia database
• Research Institution: Nihon University
• Principal Investigator: YAMAGUCHI Takeshi 日本大学, 理工学部, 准教授 (90434125)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉川 浩 日本大学, 理工学部, 教授 (20182735)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000); Fiscal Year 2019: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2018: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2017: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000); Fiscal Year 2016: ¥13,390,000 (Direct Cost: ¥10,300,000、Indirect Cost: ¥3,090,000)
• Keywords: 体積型ホログラム / 出力装置 / フルカラー / 時分割露光 / 同時露光 / 露光の重ね合わせ / 計算機合成ホログラム / 光学系設計 / 制御システム / 干渉 / 視差 / オーバーラップ / 計算範囲 / 再生像 / 記録光学系 / ホログラフィ / 干渉計算 / フルカラー光学系 / 撮影 / 3次元ディスプレイ / 高速計算 / GPU / GPU計算

Outline of Final Research Achievements

We have been developing full-color volume hologram printer which can output volume hologram directly. We have investigated 2 types optical system which are time division recording and simultaneous exposure system. In case of the time division recording system, we can obtain full-color reconstructed image, but image quality is not good. Also, we are developing the simultaneous exposure system yet. As the fast calculation of interference fringe pattern, we have employed GPU calculation, instead of CPU calculation. As a result, we have achieved about 15 times faster calculation speed with the single GPU, and about 27 times faster calculation speed with multi GPUs. Also, to improve the quality of reconstructed image, we have proposed a part overlap recording method.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究で開発を行っている体積型ホログラムプリンタは，特別な技術を有していなくとも誰もが簡単にホログラムを出力できるシステムになる．我々の提案している体積型ホログラム物体波面を再生することが可能であるため，計算する際のデータがあれば物体の質感をそのまま再生することも可能である．計算に関しても，GPUを用いた計算を取り入れることで，これまでよりも数倍から数十倍の計算速度を実現することができた．また，記録する際の質についても，今回提案したフィルタをかけた一部を重ねる手法を用いることで，撮影時間をそこまで犠牲にすることなく，再生像の質を向上できると考えられる．

Research Products

• [Presentation] Partially Overlapping Printing to Improve Image Quality of Volume Hologram Printer - Numerical Simulation - (2019)
  • Author(s): Hangbo Hua, Takeshi Yamaguchi, and Hiroshi Yoshikawa
  • Organizer: OSA Digital Holography and 3-D Imaging
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 露光量特性に基づく波面再生型フルカラー体積ホログラムの出力 (2018)
  • Author(s): 廣橋美葵，山口健，吉川浩
  • Organizer: 映像情報メディア学会技術報告
• [Presentation] 2種類のCGH用プリンタの開発と種々のCGHの出力例 (2018)
  • Author(s): 山口健，吉川浩
  • Organizer: ホログラフィックディスプレイ研究会
• [Presentation] 波面再生型フルカラー体積ホログラムプリンタの作製 (2017)
  • Author(s): 廣橋美葵，山口健，吉川浩
  • Organizer: ホログラフィックディスプレイ研究会
• [Presentation] Development of Color Volume Hologram Printer (2017)
  • Author(s): Miki Hirohashi, Takeshi Yamaguchi, Hiroshi Yoshikawa
  • Organizer: IWAIT 2017
  • Place of Presentation: ペナン（マレーシア）
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] マルチカラー体積型ホログラムのマルチGPUを用いた高速計算 (2017)
  • Author(s): 齋藤正輝，廣橋美癸，山口健，吉川浩
  • Organizer: 映像表現・芸術科学フォーラム2017
  • Place of Presentation: お茶の水女子大学（東京都文京区）