配信時代の変容を映す 新Screens

NHK放送技術研究所（技研）は、東京科学大学と共同で、透明なガラス基板越しに「フルカラー３次元像」を表示する新たなホログラム(※1)の作製手法を開発した。
本技術の最大の特徴は「高い透明性」と「鮮明なフルカラー３D」の両立である。今回開発した技術は、いくつか存在するホログラム作製手法のうち「表面レリーフ型(※2)ホログラム」と呼ばれる手法を応用したものである。従来、この手法を用いる際の課題となっていた光の散乱（基板の白濁）を抑えることで、観察者はガラス越しの景色をクリアに見ながら、その手前に浮かび上がる高精細な３次元像を同時に楽しむことができるようになった。

(※1)ホログラム：光の干渉と回折現象を利用して、物体から出る光の3次元情報を記録・再現するもの。その技術をホログラフィーと呼びます。
(※2)表面レリーフ型：基板表面の微細な凹凸によって光の進むタイミング（位相）を変調する構造のこと。

開発の背景：透明化とフルカラー化の壁

技研では、特別な眼鏡を必要としない高精細な3次元ディスプレーの実現を目指し、光の性質を忠実に再現する「ホログラフィー」による3次元像表示技術の研究を進めてきた。基板の表面に微細な凹凸構造を作ることで光を曲げる「表面レリーフ型ホログラム」は、比較的大きな静止画の3次元像を広い視域で表示できる。しかし、これまでは以下の2つの大きな課題があった。

・光の散乱（基板の白濁）：
従来の設計では、透明な基板表面に「深い段差」や「鋭いギザギザ」の凹凸構造を作る必要があり、これが光を散乱させて背景が白く濁って見えていた。

・フルカラー化の複雑さ：
フルカラー化には赤、緑、青の基板を重ねるなどの複雑な構造が必要で、さらに透過度が低下する要因となっていた。

表面レリーフ型ホログラムで実現した3つの革新

今回の研究では、ホログラムの設計手法を根本から見直すことで、これらの課題を解決した。

１．「浅く滑らかな凹凸」で高い透過性を実現
表面レリーフ型ホログラムの設計には光の位相（波のズレ）を用いることが一般的であったが、新たに光の「振幅（波の大きさ）」も活用する設計手法を導入した。これにより、従来は深さ約１μｍだった基板表面の凹凸を約0.5μmという「浅い段差」かつ「滑らかに連続する形状」にすることが可能となった。その結果、余計な光の散乱が大幅に抑えられ、ガラスのような高い透明性を維持することに成功した。

２．単一のホログラムで「フルカラー化」に成功
1枚のホログラムで、赤・緑・青の各色に対応した光を別々の方向から照射し、各色の３次元像を同じ位置に重ね合わせる技術を確立した。複数のホログラムやカラーフィルターを重ねることなく、1枚の薄い加工面だけで鮮明なカラー3次元像を表示できる、シンプルで高透過な構造を実現した。

３．計算負荷を抑えた「高画質化」
新しい設計手法は、従来と比べて計算負荷がほとんど増えない一方で、これまで利用されていなかった光の振幅分布も利用するため、3次元像の画質向上にも成功した。

試作したホログラムの詳細

本技術に基づき、半導体微細加工技術を用いて試作したホログラムは、非常に高精細なスペックを有している。

１．超高精細な画素構造
約12cm角のサイズに、約600億ピクセル（245,760 × 245,760）を配置 。ピクセルの間隔は0.5μm（1mmの2000分の1）という細かさである。また、凹凸構造の高さを32段階で細かく調節することで段差の不連続性を抑え、より精密に光の情報を再現できるようにしている。

２．自然な立体感
透明化とカラー化の新設計に伴い視域（見える範囲）は制限されるが、観察に十分な視域を確保している。視点移動に伴って像が滑らかに変化する、ホログラフィーならではの自然な立体感を実現した。

今後の展望

これまでNHKと東京科学大学は、表示デバイス開発の進展を目指し、高精細なホログラムのデータ生成技術と基板表面への形成技術の研究を共同で進めてきた。
今回、透明なホログラムでフルカラー3次元像を表示することに成功し、店舗のショーウィンドウ越しに商品の立体解説を表示したり、博物館の展示ケースで展示物に重ねて案内を表示したりするなど、将来のホログラフィーによる透過型3次元像表示システムの応用の道が開けた。今後も、大きく、広い視域で高精細な3次元像表示の実現に向けて研究開発を進めていく。

展示・発表予定

この技術は、5月28日（木）～31日（日）に開催する「技研公開2026」で展示する。
また、この技術に関する論文が、コンピューターグラフィックスとインタラクティブ技術に関する国際会議「SIGGRAPH 2026」のTechnical Papers部門にJournal paperとして採択された。7月にロサンゼルスで本成果に関する発表を行う予定だ。

技研公開2026「拓く、支える、これからも」

■開催期間：5月28日（木）～31日（日）
　午前10時０0分～午後5時０0分（入場は終了30分前まで）
■会場：NHK放送技術研究所（東京都世田谷区砧1丁目10-11）
■入場：無料（事前予約不要）
■ホームページ： https://www.nhk.or.jp/strl/open2026/