JP2000259070A

JP2000259070A - ホログラム作成装置および方法

Info

Publication number: JP2000259070A
Application number: JP11063713A
Authority: JP
Inventors: Tamiki Takemori; 民樹竹森; Kenji Kon; 健次今
Original assignee: ART NAU KK; Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: ART NAU KK; Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1999-03-10
Filing date: 1999-03-10
Publication date: 2000-09-22

Abstract

(57)【要約】【課題】短時間にホログラフィックステレオグラムを
作成することができるホログラム作成装置および方法を
提供する。【解決手段】スリット１８の開口により規定される感
光材料１９の局所領域の位置に対応して画像が空間光変
調素子１０に提示される。この空間光変調素子１０から
出射された物体光は、レンズ１１、空間フィルタ１２の
開口、レンズ１３、１次元レンズアレイ１４、レンズ１
５、レンズ１６、シリンドリカルレンズ１７およびスリ
ット１８の開口を順次に経て、高次回折光が除去され
て、所定の入射角度で感光材料１９の上記局所領域に入
射する。参照光は、感光材料１９の背後より、感光材料
１９の上記局所領域に入射する。感光材料１９の上記局
所領域において、物体光と参照光とが干渉して、要素ホ
ログラムが記録される。その後、感光材料１９は、ｘ軸
方向に移動して、隣接する局所領域において同様にして
要素ホログラムが記録される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、所望の波面を再生
することができるホログラムを作成するホログラム作成
装置および方法に関し、特に、多数の要素ホログラムか
らなる１次元または２次元のホログラフィックステレオ
グラムを作成するホログラム作成装置および方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】ホログラフィックステレオグラムは、様
々な方向から被写体を普通写真として撮像し、これら普
通写真によりレーザ光を振幅変調し、この振幅変調され
たレーザ光を物体光として１枚のホログラム用の感光材
料の局所に要素ホログラムを記録し、このような要素ホ
ログラムを局所毎に記録して作成される。このようなホ
ログラフィックステレオグラムには、１次元のものと２
次元のものとがある。

【０００３】図２１および図２２は、１次元ホログラフ
ィックステレオグラムの従来の作成技術の説明図であ
る。先ず、図２１に示すように、被写体１０１を回転テ
ーブル１０２に載置し、この回転テーブル１０２を一定
速度で回転させながら被写体１０１を映画用カメラ１０
３により撮像する。映画用カメラ１０３に装填された原
画用フィルム１０４には、一定角度毎に異なる方向から
撮像された被写体１０１の多視点平面画像が各コマに連
続して多数記録される。

【０００４】次に、図２２に示すように、現像された原
画用フィルム１０４の各コマ毎にレーザ光Ｌを投射し
て、各コマに記録された被写体像によりレーザ光Ｌを振
幅変調し、この振幅変調されたレーザ光を物体光とす
る。この物体光を投影レンズ１０５、視野レンズ１０６
およびシリンドリカルレンズ１０７を順次に経てスリッ
ト状の開口１０８Ｓを有するマスク１０８に入射させ、
参照光源１１０からの参照光とともに物体光をマスク１
０８を介して感光材料１０９に入射させ、両者を互いに
干渉させて要素ホログラムを記録する。そして、原画用
フィルム１０４の各コマに対応して感光材料１０９を移
動させて、感光材料１０９上の互いに異なる領域に要素
ホログラムを順次記録し、感光材料１０９上に１次元ホ
ログラフィックステレオグラムを作成する。

【０００５】図２３は、１次元ホログラフィックステレ
オグラムの再生方法の説明図である。この図に示すよう
に、多数の要素ホログラムが記録され現像された感光材
料１０９を円筒状とし、上方の照明光源１１１より照明
光を照射する。そして、側方より観察すると、円筒状の
感光材料１０９の内部空間に再生像１１２を観察するこ
とができる。

【０００６】図２１〜図２３に示した１次元ホログラフ
ィックステレオグラムの作成および再生の例は、ホログ
ラムが記録された感光材料１０９を円筒状にして直接像
を再生するものであったが、これに対し、被写体を固定
し、直線上を移動する映画用カメラにより被写体を連続
撮影し、これにより平面型ホログラムを作成する場合も
ある。また、円筒レンズおよびマスクを固定し感光材料
を移動させて要素ホログラムを作成するのではなく、感
光材料を固定し、円筒レンズに替えて拡散板を用い、マ
スクを移動させて要素ホログラムを作成する方法もあ
る。

【０００７】一方、２次元ホログラフィックステレオグ
ラムの従来の作成技術は、例えば特開平１−３２１４７
１号公報や特開平３−２４９６８６号公報に開示されて
いる。図２４および図２５は、特開平１−３２１４７１
号公報に開示された２次元ホログラフィックステレオグ
ラムの作成技術の説明図である。先ず、図２４に示すよ
うに、カメラ１２２の視点を横および縦方向にａ，ｂ，
ｃ，ｄ，……，ｚと順次移動させて、各視点で被写体１
２１を撮影する。カメラ１２２に装填された原画用フィ
ルム１２３には、視点毎に異なる方向から撮像された被
写体１２１の多視点平面画像が各コマに記録される。ホ
ログラムの立体視の容易さや滑らかさを考慮すると、視
点の数は大きいほど好ましいが、通常は、視点の数は１
００〜１０００である。

【０００８】次に、図２５に示すように、現像された原
画用フィルム１２３をフィルムホルダ１２４にセット
し、レーザ光源１２５から出力されたレーザ光をハーフ
ミラー１２６および拡散レンズ１２７を介して原画用フ
ィルム１２３の各コマに投射して、各コマに記録された
被写体像によりレーザ光を振幅変調し、この振幅変調さ
れたレーザ光をスクリーン１２８に投影して、これを物
体光とする。また、ハーフミラー１２６、ミラー１２９
ならびにレンズ１３０および１３１を経たレーザ光を参
照光とする。スクリーン１２８に投影された物体光およ
び参照光を、マスク１３２の開口を順次に経て感光材料
１３３に入射させ、両者を互いに干渉させて要素ホログ
ラムを記録する。そして、各コマに被写体１２１を撮像
した視点に対応する位置にマスク１３２の開口部を移動
させて感光材料１３３上の互いに異なる領域に要素ホロ
グラムを順次記録し、感光材料１３３上に２次元ホログ
ラフィックステレオグラムを作成する。

【０００９】また、図２６は、特開平３−２４９６８６
号公報に開示された２次元ホログラフィックステレオグ
ラムの作成技術の説明図である。この図に示すように、
レーザ光源１４１から出力されたレーザ光をハーフミラ
ー１４２により２分岐し、２分岐されたレーザ光の一方
をミラー１４３およびレンズ１４４を順次に経て空間光
変調素子１４５に入射させ、空間光変調素子１４５によ
り振幅変調を受けたレーザ光を物体光としてレンズ１４
６を順次に経て感光材料１４７に投射する。また、ハー
フミラー１４２により２分岐されたレーザ光の他方を参
照光としてミラー１４８を順次に経て感光材料１４７に
背後から投射する。感光材料１４７に投射された物体光
および参照光を互いに干渉させて要素ホログラムを記録
する。そして、空間光変調素子１４５に提示する画像を
変更するとともに感光材料１４７を移動させて、感光材
料１４７上の互いに異なる領域に要素ホログラムを順次
記録し、感光材料１４７上に２次元ホログラフィックス
テレオグラムを作成する。

【００１０】このようにして、０．３ｍｍ〜０．５ｍｍ
間隔で要素ホログラムが感光材料１４７上にアレイ状に
記録され、リップマン型ホログラムが作成される。ま
た、再生時には、上記参照光の入射方向と同じ方向から
照明光を入射させることにより、感光材料１４７上の各
要素ホログラムから物体再生光が発生し、再生像が得ら
れる。

【００１１】また、レンズアレイを用いてこれを通過す
る光の出射方向を拡大することにより視域を拡げる試み
が従来より行われている。例えば、Michael A. Klug, e
t al., "Full Color Ultragrams", Practical Holograp
hy VI, SPIE, vol.1667, pp.110-119, 1992 なる文献に
開示された技術では、スリットの縦方向の視域の拡大を
目的として、空間光変調素子に提示した画像を光学系に
より感光材料表面に結像させ、その結像面に１次元拡散
板として１次元レンズアレイを配置している。このレン
ズアレイは、これを通過する光をスリットの縦方向に等
しく拡散させることにより、視点をスリットの縦方向に
移動させても結像された再生像を観察できるように視域
を拡げる為のものである。この手法は、ステレオグラム
の作成の際にはよく用いられている。空間光変調素子の
１つの画素からの投影光をレンズアレイにより等しくス
リット縦方向に拡散させるためには、空間光変調素子の
１つの画素の大きさと比べて、レンズアレイ中の１つの
レンズの口径が充分に小さいことが必要である。画素の
大きさと比べてレンズの口径が大きい場合には、空間光
変調素子の１つの画素からの投影光をレンズアレイによ
り等しくスリット縦方向に拡散させることはできない。
また、空間光変調素子の１つの画素からの投影光がレン
ズアレイから出射する角度を制御することができない。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例は以下のような問題点を有していた。すなわち、感
光材料に記録すべき要素ホログラムの数が多く、これに
因り、感光材料上に１次元または２次元のホログラフィ
ックステレオグラムを作成するのに多大な時間を要して
いた。例えば、マスクの開口幅を０．５ｍｍとし、感光
材料を４インチ×５インチの比較的小型のものとし、各
要素ホログラムの記録に要する時間を２秒とする。この
とき、１次元ホログラフィックステレオグラムの場合、
感光材料に記録すべき要素ホログラムの数は２５４個と
なり、ホログラフィックステレオグラムの作成に要する
時間は約８分となる。また、２次元ホログラフィックス
テレオグラムの場合、感光材料に記録すべき要素ホログ
ラムの数は約５１６００個となり、ホログラフィックス
テレオグラムの作成に要する時間は約２８時間となる。
さらに、フルカラーのホログラフィックステレオグラム
の場合には、３原色それぞれについて要素ホログラムを
記録する必要があることから、上記の所要時間の３倍の
時間を要する。

【００１３】本発明は、上記問題点を解消する為になさ
れたものであり、短時間にホログラフィックステレオグ
ラムを作成することができるホログラム作成装置および
方法を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明に係るホログラム
作成装置は、感光材料上の複数の局所領域それぞれをマ
スク手段により順次規定し、このマスク手段により規定
された局所領域において物体光と参照光とを干渉させて
要素ホログラムを記録して、ホログラフィックステレオ
グラムを作成するホログラム作成装置であって、(1) 入
射した可干渉光を画像データに基づいて振幅変調して物
体光として出力する物体光発生手段と、(2) 物体光発生
手段から出力された物体光のうち高次回折光を除去し
て、この物体光を投影面に投影する第１の投影手段と、
(3) 投影面に投影された物体光を、画像データの各画素
位置に応じた入射角度で、マスク手段により規定された
局所領域に投影する第２の投影手段と、(4) マスク手段
により規定された局所領域および各画素位置と入射角度
との関係に基づいて画像データを作成する画像データ作
成手段と、を備えることを特徴とする。

【００１５】このホログラム作成装置によれば、物体光
発生手段（例えば空間光変調素子）に入力した可干渉光
は、提示された画像データに基づいて振幅変調され物体
光として出力される。この物体光は、第１の投影手段に
より高次回折光が除去されて投影面に投影される。さら
に、第１の投影手段により投影面に投影された物体光
は、第２の投影手段により、画像データの各画素位置に
応じた入射角度で、マスク手段により規定された局所領
域に投影される。上記画像データは、画像データ作成手
段により、マスク手段により規定された局所領域および
各画素位置と入射角度との関係に基づいて作成される。
そして、マスク手段により規定された局所領域において
上記物体光と参照光とが干渉して要素ホログラムが記録
され、ホログラフィックステレオグラムが作成される。
なお、第１の投影手段は、焦点位置に開口を有して高次
回折光を除去する空間フィルタを備えるテレセントリッ
ク光学系であるのが好適である。第２の投影手段も、テ
レセントリック光学系であるのが好適である。

【００１６】また、第２の投影手段は１次元または２次
元のレンズアレイを含むことを特徴とする。この場合に
は、第１の投影手段により投影面に投影された物体光の
感光材料への入射角度は、レンズアレイを構成する個々
のレンズに入射する位置により制御される。

【００１７】また、レンズアレイの後側焦点面に感光材
料が配されることを特徴とする。この場合には、物体光
光学系を構成する光学部品の個数が削減され、光学系の
調整が容易となり、装置が小型となる。

【００１８】また、第２の投影手段は、局所領域の直前
に配されるレンズを有し、このレンズの入射面に物体光
を一旦結像し、該レンズにより物体光を局所領域に投影
する、ことを特徴とする。この場合には、該レンズにお
ける角度分散が低減される。

【００１９】また、第２の投影手段は、レンズアレイの
後側焦点面に配された第１のレンズと、第１のレンズの
焦点距離と等しい焦点距離を有し第１のレンズの後側焦
点面に配された第２のレンズと、を含むことを特徴とす
る。この場合には、第１および第２のレンズそれぞれ
は、レンズアレイと同程度の口径を有するものでよく、
それ故に比較的に収差が小さく安価である。

【００２０】また、本発明に係るホログラム作成装置
は、画像データの各画素位置に応じた局所領域への物体
光の入射角度を測定する入射角度測定手段を更に備える
ことを特徴とする。この場合には、物体光光学系を構成
する各光学部品の収差に因る局所的な倍率歪み、安価な
プラスティックのレンズアレイの精度誤差、空間光変調
素子とレンズアレイとの光軸回りの回転配置誤差、等が
あっても、計算によることなく、実測により入射角度を
正確に求めることができる。

【００２１】特に、入射角度測定手段は、物体光および
参照光それぞれの記録波長とは異なる再生波長を有する
再生時の照明光を用いて物体光の入射角度を測定する、
ことを特徴とするのが好適である。再生時に白色の照明
光を照射することにより複数の再生波長それぞれの物体
再生光からなるカラー再生像を再生することができるフ
ルカラーのホログラフィックステレオグラムであって、
作成時に厚みが制御された感光材料上で単一の記録波長
の物体光および参照光を干渉させて作成したものの場合
には、複雑な補正法を用いることなしに、記録波長と再
生波長との差および感光材料の厚みの変化に起因する再
生光の出射角度の誤差を自然に補正することができる。

【００２２】なお、本発明に係るホログラム作成方法
は、上述した本発明に係るホログラム作成装置と同一の
技術的思想に基づくものであり、同様の作用・効果を奏
する。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明にお
いて同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を
省略する。

【００２４】（物体光光学系の第１の実施形態）先ず、
本発明に係るホログラム作成装置および方法の物体光光
学系の第１の実施形態について説明する。図１および図
２は、第１の実施形態に係るホログラム作成装置の物体
光光学系の構成図である。これらの図に示す光学系は、
１次元ホログラフィックステレオグラムを作成するホロ
グラム作成装置における空間光変調素子１０から感光材
料１９に到るまでの物体光の光学系である。また、図１
および図２それぞれは、この光学系の光軸（ｚ軸）に対
して垂直であって互いに直交する２方向（ｘ軸方向、ｙ
軸方向）から見たものである。図１はｘ軸方向に平行に
見た側面図であり、図２はｙ軸方向に平行に見た俯瞰図
である。

【００２５】本実施形態に係る物体光光学系は、空間光
変調素子１０、レンズ１１、空間フィルタ１２、レンズ
１３、１次元レンズアレイ１４、レンズ１５、レンズ１
６、シリンドリカルレンズ１７、スリット１８および感
光材料１９を備えている。

【００２６】空間光変調素子１０とレンズ１１との間の
距離、および、レンズ１１と空間フィルタ１２との間の
距離は、レンズ１１の焦点距離ｆに等しい。また、空間
フィルタ１２とレンズ１３との間の距離、および、レン
ズ１３と１次元レンズアレイ１４との間の距離は、レン
ズ１３の焦点距離ｆに等しい。すなわち、これらはテレ
セントリック光学系を構成している。

【００２７】１次元レンズアレイ１４の後側焦点面１４
Ａとレンズ１５との間の距離は、レンズ１５の焦点距離
ｆに等しい。レンズ１５とレンズ１６との間の距離は、
レンズ１５およびレンズ１６それぞれの焦点距離の和に
等しい。また、レンズ１６と感光材料１９との間の距離
は、レンズ１６の焦点距離ｆに等しい。すなわち、これ
らもテレセントリック光学系を構成している。

【００２８】空間光変調素子１０は、多数の画素が２次
元配列されたものであって、各画素毎に光の透過率を設
定することで画像を提示することができる。空間光変調
素子１０は、例えば、ＴＮ型液晶パネルの両面にパラレ
ルニコルとした偏光板が貼り付けられたものである。空
間光変調素子１０は、可干渉光であるレーザ光を入力
し、この入力したレーザ光に対し多視点平面画像に応じ
た空間的な振幅変調を加えて出力する。

【００２９】空間フィルタ１２は、光軸中心を含む領域
に開口を有している。この開口の開口径Ｄは、空間光変
調素子１０の画素ピッチをＰとし、レンズ１１の焦点距
離をｆとし、レーザ光の波長をλとすると、Ｄ＜λ・ｆ／Ｐ …(1) なる式で表される。このようにすることにより、空間フ
ィルタ１２は、空間光変調素子１０から出力されたレー
ザ光のうちの０次回折光（非回折光）がレンズ１１によ
り集光されたものを通過させる。一方、空間フィルタ１
２は、空間光変調素子１０から出力されたレーザ光のう
ち高次回折光を通過させない。そして、レンズ１１、空
間フィルタ１２およびレンズ１３は、空間光変調素子１
０から出力されたレーザ光のうちの０次回折光を、１次
元レンズアレイ１４の位置に結像させる。

【００３０】１次元レンズアレイ１４は、レンチキュラ
板とも呼ばれ、多数のシリンドリカルレンズがｙ軸方向
に並列配置されたものである。１次元レンズアレイ１４
を構成する各シリンドリカルレンズは、入力した光をｙ
軸方向についてのみ後側焦点面１４Ａ上に集光し、その
後、発散させる。そして、レンズ１５およびレンズ１６
は、この後側焦点面１４Ａ上の光像を、スリット１８の
開口により規定される感光材料１９の局所領域に結像さ
せる。レンズ１６とスリット１８との間に設けられたシ
リンドリカルレンズ１７は、ｘ軸方向についてのみ後側
焦点面にある感光材料１９上に集光する。スリット１８
は、図３に示すように、ｙ軸方向に長い矩形の開口を有
する。なお、スリット１８の開口形状は矩形に限定され
るものではない。

【００３１】図４は、１次元レンズアレイ１４の詳細を
説明する図である。この図は、図１と同様に、ｘ軸方向
に平行に見た側面図である。この１次元レンズアレイ１
４内の仮想平面１４Ｂには、空間光変調素子１０から出
力されたレーザ光のうちの０次回折光がレンズ１１、空
間フィルタ１２およびレンズ１３を順次に経て結像され
る。この仮想平面１４Ｂに結像される光像は、空間光変
調素子１０からの投影像である。この投影像のうち１つ
のシリンドリカルレンズに相当する部分は、空間光変調
素子１０の各画素それぞれを透過した個別の光束Ｌ₁〜
Ｌ₉などからなり、焦点位置Ｐに集光された後、各画素
に応じた個別の出射角で発散する。したがって、焦点位
置Ｐを通過して任意の角度を有する光線を発生させるた
めには、空間光変調素子１０の個々の画素で光を透過／
遮断することにより可能となる。また、その光線の強度
は画素の階調に比例する。

【００３２】なお、これらの図には、物体光を感光材料
１９に照射するための物体光光学系のみが示されてお
り、感光材料１９をｘ軸方向に移動させる為の移動手
段、感光材料１９に参照光を照射する為の参照光光学
系、可干渉光であるレーザ光を出力するレーザ光源、レ
ーザ光源から出力されたレーザ光を２分岐して物体光お
よび参照光とする分岐手段、空間光変調素子１０に画像
を提示する為の計算機などは示されていない。

【００３３】以上のように構成される物体光光学系で
は、スリット１８の開口により規定される感光材料１９
の局所領域の位置に対応して画像が空間光変調素子１０
に提示され、この空間光変調素子１０から出射された物
体光は、レンズ１１、空間フィルタ１２の開口、レンズ
１３、１次元レンズアレイ１４、レンズ１５、レンズ１
６、シリンドリカルレンズ１７およびスリット１８の開
口を順次に経て、感光材料１９の上記局所領域に入射す
る。一方、参照光は、感光材料１９の背後より、感光材
料１９の上記局所領域に入射する。そして、感光材料１
９の上記局所領域において、物体光と参照光とが干渉し
て、要素ホログラムが記録される。その後、感光材料１
９は、ｘ軸方向に移動して、隣接する局所領域において
同様にして要素ホログラムが記録される。

【００３４】本実施形態では、感光材料１９に入射する
物体光は、１次元レンズアレイ１４によりｙ軸方向に出
射角が与えられ、シリンドリカルレンズ１７によりｘ軸
方向に出射角が与えられる。シリンドリカルレンズ１７
による出射角は、空間光変調素子１０の各画素のうちｘ
軸方向に並んでいる１列の画素すべてに対して発生する
ことから、角度密度が高い。一方、１次元レンズアレイ
１４の出射角の角度密度は、空間光変調素子１０の各画
素のうち、１次元レンズアレイ１４中の各シリンドリカ
ルレンズのｙ軸方向の幅に存在する画素の個数により決
定されるので、比較的少ない。

【００３５】したがって、ホログラム再生像を観察する
観察者の右目と左目とを結ぶ方向（すなわち、観察者に
とっての水平方向）がｘ軸方向となるようにし、観察者
の右目と左目とを結ぶ方向に垂直な方向（すなわち、観
察者にとっての上下方向）がｙ軸方向となるようにす
る。このようにして空間光変調素子１０に画像を提示す
れば、観察者の視点の水平方向の移動に対してホログラ
ム再生像が滑らかに変化することになり、質が高い立体
感が得られ好適である。また、上下分解能が水平分解能
と比べて不足しても、通常は、違和感がないので、不都
合は少ない。

【００３６】なお、空間フィルタ１２を設けない場合に
は、高次回折光は、除去されることなく、その回折次数
に応じた入射角で１次元レンズアレイ１４に入射し、回
折次数に応じた位置に結像される。したがって、この場
合には、１次元レンズアレイ１４の各シリンドリカルレ
ンズから出射された光は、１つの焦点位置に集光される
ことなく、回折次数に応じて異なる焦点位置に集光さ
れ、回折次数に応じて異なる出射角で発散する。このよ
うな場合に、１次元レンズアレイ１４の各シリンドリカ
ルレンズに対して１つの焦点位置Ｐを得る為に、そのシ
リンドリカルレンズの焦点位置Ｐに開口を有する空間フ
ィルタを設けることも考えられる。しかし、この場合に
は、開口は非常に微細なものとなり、この開口による回
折効果が致命的な疑似再生像を発生させて複数の再生像
が重なり、ぼけた像が観察される。また、１次元レンズ
アレイの製造精度に依存して、これに応じて開口のピッ
チも設定する必要があることから、１次元レンズアレイ
１４の後段に開口群を作成することは困難である。

【００３７】（物体光光学系の第２の実施形態）次に、
本発明に係るホログラム作成装置および方法の物体光光
学系の第２の実施形態について説明する。図５および図
６は、第２の実施形態に係るホログラム作成装置の物体
光光学系の構成図である。これらの図に示す物体光光学
系は、２次元ホログラフィックステレオグラムを作成す
るホログラム作成装置における空間光変調素子２０から
感光材料２９に到るまでの物体光の光学系である。ま
た、図５および図６それぞれは、この光学系の光軸（ｚ
軸）に対して垂直であって互いに直交する２方向（ｘ軸
方向、ｙ軸方向）から見たものである。図５はｘ軸方向
に平行に見た側面図であり、図６はｙ軸方向に平行に見
た俯瞰図である。

【００３８】本実施形態に係る物体光光学系は、空間光
変調素子２０、レンズ２１、空間フィルタ２２、レンズ
２３、２次元レンズアレイ２４、レンズ２５、レンズ２
６、スリット２８および感光材料２９を備えている。

【００３９】空間光変調素子２０とレンズ２１との間の
距離、および、レンズ２１と空間フィルタ２２との間の
距離は、レンズ２１の焦点距離ｆ１に等しい。また、空
間フィルタ２２とレンズ２３との間の距離、および、レ
ンズ２３と２次元レンズアレイ２４との間の距離は、レ
ンズ２３の焦点距離ｆ２に等しい。すなわち、これらは
テレセントリック光学系を構成している。

【００４０】２次元レンズアレイ２４の後側焦点面２４
Ａとレンズ２５との間の距離は、レンズ２５の焦点距離
ｆ２に等しい。レンズ２５とレンズ２６との間の距離
は、レンズ２５およびレンズ２６それぞれの焦点距離の
和（ｆ２＋ｆ３）に等しい。また、レンズ２６と感光材
料２９との間の距離は、レンズ２６の焦点距離ｆ３に等
しい。すなわち、これらもテレセントリック光学系を構
成している。

【００４１】空間光変調素子２０は、多数の画素が２次
元配列されたものであって、各画素毎に光の透過率を設
定することで画像を提示することができる。空間光変調
素子２０は、例えば、ＴＮ型液晶パネルの両面にパラレ
ルニコルとした偏光板が貼り付けられたものである。空
間光変調素子２０は、可干渉光であるレーザ光を入力
し、この入力したレーザ光に対し多視点平面画像に応じ
た空間的な振幅変調を加えて出力する。

【００４２】空間フィルタ２２は、光軸中心を含む領域
に開口を有している。この開口の開口径Ｄは、空間光変
調素子２０の画素ピッチをＰとし、レンズ２１の焦点距
離をｆ１とし、レーザ光の波長をλとすると、Ｄ＜λ・ｆ１／Ｐ …(2) なる式で表される。このようにすることにより、空間フ
ィルタ２２は、空間光変調素子２０から出力されたレー
ザ光のうちの０次回折光（非回折光）がレンズ２１によ
り集光されたものを通過させる。一方、空間フィルタ２
２は、空間光変調素子２０から出力されたレーザ光のう
ち高次回折光を通過させない。そして、レンズ２１、空
間フィルタ２２およびレンズ２３は、空間光変調素子２
０から出力されたレーザ光のうちの０次回折光を、２次
元レンズアレイ２４の位置に結像させる。

【００４３】２次元レンズアレイ２４は、多数のレンズ
がｘ軸方向およびｙ軸方向の双方に２次元配置されたも
のである。２次元レンズアレイ２４を構成する各レンズ
は、入力した光をｘ軸方向およびｙ軸方向の双方につい
て後側焦点面２４Ａ上に集光し、その後、発散させる。
そして、レンズ２５およびレンズ２６は、この後側焦点
面２４Ａ上の光像を、スリット２８の開口により規定さ
れる感光材料２９の局所領域に結像させる。スリット２
８は、図７に示すように例えば矩形の開口を有するが、
これに限定されるものではない。

【００４４】なお、これらの図には、物体光を感光材料
２９に照射するための物体光光学系のみが示されてお
り、感光材料２９をｘ軸方向およびｙ軸方向それぞれに
移動させる為の移動手段、感光材料２９に参照光を照射
する為の参照光光学系、可干渉光であるレーザ光を出力
するレーザ光源、レーザ光源から出力されたレーザ光を
２分岐して物体光および参照光とする分岐手段、空間光
変調素子２０に画像を提示する為の計算機などは示され
ていない。

【００４５】以上のように構成される物体光光学系で
は、スリット２８の開口により規定される感光材料２９
の局所領域の位置に対応して画像が空間光変調素子２０
に提示され、この空間光変調素子２０から出射された物
体光は、レンズ２１、空間フィルタ２２の開口、レンズ
２３、２次元レンズアレイ２４、レンズ２５、レンズ２
６およびスリット２８の開口を順次に経て、感光材料２
９の上記局所領域に入射する。一方、参照光は、感光材
料２９の背後より、感光材料２９の上記局所領域に入射
する。そして、感光材料２９の上記局所領域において、
物体光と参照光とが干渉して、要素ホログラムが記録さ
れる。その後、感光材料２９は、ｘ軸方向またはｙ軸方
向に移動して、隣接する局所領域において同様にして要
素ホログラムが記録される。

【００４６】本実施形態では、２次元レンズアレイ２４
によりｘ軸方向およびｙ軸方向それぞれに互いに等しい
出射角が与えられ、ｘ軸方向およびｙ軸方向それぞれの
出射角の角度密度は互いに等しい。したがって、観察者
の視点の水平方向および上下方向それぞれの移動に対し
てホログラム再生像が共に滑らかに変化することにな
り、より現実感が増した質が高い立体感が得られ好適で
ある。

【００４７】また、本実施形態に係る物体光光学系で
は、レンズ２１およびレンズ２３それぞれの焦点距離の
比（ｆ２／ｆ１）の値を１未満とし、また、レンズ２５
およびレンズ２６それぞれの焦点距離の比（ｆ３／ｆ
２）の値を１未満とすることにより、空間光変調素子２
０から出力されたレーザ光のうちの０次回折光は、スリ
ット２８の開口により規定される感光材料２９の局所領
域に、縮小されて結像させる。

【００４８】市販の２次元レンズアレイ２４のレンズピ
ッチは５ｍｍ程度であるので、空間光変調素子２０から
の物体光を等倍で感光材料２９の局所領域に結像させる
と、極めて粗い３次元画像となる、しかし、本実施形態
では、物体光を例えば１／１０に縮小して感光材料２９
の局所領域に結像させることができるので、滑らかな３
次元画像が得られる。更に、このようにすることによ
り、出射角度が拡大され、角度密度が大きくなるので、
これらの点でも好適である。

【００４９】（物体光光学系の第３の実施形態）次に、
本発明に係るホログラム作成装置および方法の物体光光
学系の第３の実施形態について説明する。図８および図
９は、第３の実施形態に係るホログラム作成装置の物体
光光学系の構成図である。これらの図に示す物体光光学
系は、１次元ホログラフィックステレオグラムを作成す
るホログラム作成装置における空間光変調素子３０から
感光材料３９に到るまでの物体光の光学系である。ま
た、図８および図９それぞれは、この光学系の光軸（ｚ
軸）に対して垂直であって互いに直交する２方向（ｘ軸
方向、ｙ軸方向）から見たものである。図８はｘ軸方向
に平行に見た側面図であり、図９はｙ軸方向に平行に見
た俯瞰図である。この物体光光学系では、１次元レンズ
アレイ３５の後側焦点面に感光材料３９が配置されてい
る。図８には、参照光光学系も示されている。

【００５０】ハーフミラー１は、レーザ光源（図示せ
ず）から出力されコリメートされたレーザ光を２分岐
し、その２分岐した一方を物体光とし、他方を参照光と
するものである。ミラー２は、ハーフミラー１を透過し
たレーザ光を反射させ、空間光変調素子３０へ入射させ
る。ミラー３は、ハーフミラー１で反射されたレーザ光
を反射させ、スリット４へ入射させる。

【００５１】レンズ５およびレンズ７は、テレセントリ
ック光学系を構成しており、スリット４の開口を通過し
たレーザ光を参照光として、スリット３８の開口により
規定される感光材料３９の局所領域に背後より照射させ
る。空間フィルタ６は、レンズ５の後側焦点位置に開口
を有するものであり、スリット４の開口を通過したレー
ザ光のうち０次回折光（非回折光）のみを透過させるも
のである。空間フィルタ６を設けない場合には、高次回
折光も感光材料３９で結像することから、感光材料３９
に入射する参照光の方向が複数となり、その結果、再生
時には照明光が１つであっても、高次回折光の数だけの
照明光で再生したのと同様に多数の再生像が再生され、
ぼけを生ずることとなる。このぼけは、感光材料３９か
ら再生像までの距離に比例することから、感光材料３９
のごく近傍に再生像が再生される場合には、このような
参照光光学系を設けることなく、スリット３８の開口位
置と同じ開口位置を有するスリットを感光材料３９の背
後に直接に配置してもよい。

【００５２】本実施形態に係る物体光光学系は、空間光
変調素子３０、レンズ３１、空間フィルタ３２、レンズ
３３、シリンドリカルレンズ３４、１次元レンズアレイ
３５、ルーバーフィルム３６、スリット３８および感光
材料３９を備えている。

【００５３】空間光変調素子３０とレンズ３１との間の
距離、および、レンズ３１と空間フィルタ３２との間の
距離は、レンズ３１の焦点距離ｆに等しい。また、空間
フィルタ３２とレンズ３３との間の距離、および、レン
ズ３３と１次元レンズアレイ３５との間の距離は、レン
ズ３３の焦点距離ｆに等しい。すなわち、これらはテレ
セントリック光学系を構成している。

【００５４】レンズ３３と１次元レンズアレイ３５との
間には、シリンドリカルレンズ３４が設けられている。
１次元レンズアレイ３５と感光材料３９との間には、ル
ーバーフィルム３６およびスリット３８が設けられてい
る。また、感光材料３９は、シリンドリカルレンズ３４
の後側焦点面でもあり、１次元レンズアレイ３５の後側
焦点面でもある面に配されている。

【００５５】空間光変調素子３０は、多数の画素が２次
元配列されたものであって、各画素毎に光の透過率を設
定することで画像を提示することができる。空間光変調
素子３０は、例えば、ＴＮ型液晶パネルの両面にパラレ
ルニコルとした偏光板が貼り付けられたものである。空
間光変調素子３０は、ミラー２より可干渉光であるレー
ザ光を入力し、この入力したレーザ光に対し多視点平面
画像に応じた空間的な振幅変調を加えて出力する。

【００５６】空間フィルタ３２は、光軸中心を含む領域
に開口を有している。この開口の開口径Ｄは、空間光変
調素子３０の画素ピッチをＰとし、レンズ３１の焦点距
離をｆとし、レーザ光の波長をλとすると、上記(1)式
で表される。このようにすることにより、空間フィルタ
３２は、空間光変調素子３０から出力されたレーザ光の
うちの０次回折光（非回折光）がレンズ３１により集光
されたものを通過させる。一方、空間フィルタ３２は、
空間光変調素子３０から出力されたレーザ光のうち高次
回折光を通過させない。そして、レンズ３１、空間フィ
ルタ３２およびレンズ３３は、空間光変調素子３０から
出力されたレーザ光のうちの０次回折光を、１次元レン
ズアレイ３５の位置に結像させる。

【００５７】１次元レンズアレイ３５は、レンチキュラ
板とも呼ばれ、多数のシリンドリカルレンズがｙ軸方向
に並列配置されたものである。１次元レンズアレイ３５
を構成する各シリンドリカルレンズは、入力した光をｙ
軸方向についてのみ後側焦点面にある感光材料３９上に
集光する。レンズ３３と１次元レンズアレイ３５との間
に設けられたシリンドリカルレンズ３４は、ｘ軸方向に
ついてのみ後側焦点面にある感光材料１９上に集光す
る。スリット３８は、図１０に示すように、ｙ軸方向に
長い矩形の開口を有する。なお、スリット３８の開口形
状は矩形に限定されるものではない。

【００５８】図１１は、１次元レンズアレイ３５の詳細
を説明する図である。この図は、図８と同様に、ｘ軸方
向に平行に見た側面図である。この１次元レンズアレイ
３５内の仮想平面３５Ｂには、空間光変調素子３０から
出力されたレーザ光のうちの０次回折光がレンズ３１、
空間フィルタ３２、レンズ３３およびシリンドリカルレ
ンズ３４を順次に経て結像される。この仮想平面３５Ｂ
に結像される光像は、空間光変調素子３０からの投影像
である。この投影像のうち１つのシリンドリカルレンズ
に相当する部分は、空間光変調素子３０の各画素それぞ
れを透過した個別の光束Ｌ₁〜Ｌ₉などからなり、感光材
料３９上の焦点位置Ｐに集光される。したがって、焦点
位置Ｐに任意の角度で入射する光線を発生させるために
は、空間光変調素子３０の個々の画素で光を透過／遮断
することにより可能となる。また、その光線の強度は画
素の階調に比例する。

【００５９】また、１次元レンズアレイ３５とスリット
３８との間に設けられたルーバーフィルム３６は、透明
膜と不透明膜とを交互にｙ軸方向に積層したものであっ
て、特定の入射角度の範囲（例えば、−３０°〜＋３０
°）にある光のみを透過させるものである。このルーバ
ーフィルム３６は、感光材料３９の背後より入射しスリ
ット３８の開口を通過して１次元レンズアレイ３５の表
面で反射した参照光が物体光とともに感光材料３９に記
録されるのを防止する。もし、ルーバーフィルム３６を
設けない場合には、再生像を再生したときに感光材料３
９の表面に点々とした輝点が発生し、再生像を観測する
際に著しく支障が生じる。ルーバーフィルム３６を挿入
することにより、このような問題を回避することができ
る。

【００６０】なお、これらの図には、感光材料３９をｘ
軸方向に移動させる為の移動手段、可干渉光であるレー
ザ光を出力するレーザ光源、空間光変調素子３０に画像
を提示する為の計算機などは示されていない。

【００６１】以上のように構成される物体光光学系で
は、スリット３８の開口により規定される感光材料３９
の局所領域の位置に対応して画像が空間光変調素子３０
に提示され、この空間光変調素子３０から出射された物
体光は、レンズ３１、空間フィルタ３２の開口、レンズ
３３、シリンドリカルレンズ３４、１次元レンズアレイ
３５、ルーバーフィルム３６およびスリット３８の開口
を順次に経て、感光材料３９の上記局所領域に入射す
る。一方、参照光は、感光材料３９の背後より、感光材
料３９の上記局所領域に入射する。そして、感光材料３
９の上記局所領域において、物体光と参照光とが干渉し
て、要素ホログラムが記録される。その後、感光材料３
９は、ｘ軸方向に移動して、隣接する局所領域において
同様にして要素ホログラムが記録される。

【００６２】本実施形態では、感光材料３９に入射する
物体光は、１次元レンズアレイ３５によりｙ軸方向に出
射角が与えられ、シリンドリカルレンズ３４によりｘ軸
方向に出射角が与えられる。シリンドリカルレンズ３４
による出射角は、空間光変調素子３０の各画素のうちｘ
軸方向に並んでいる１列の画素すべてに対して発生する
ことから、角度密度が高い。一方、１次元レンズアレイ
３５の出射角の角度密度は、空間光変調素子３０の各画
素のうち、１次元レンズアレイ３５中の各シリンドリカ
ルレンズのｙ軸方向の幅に存在する画素の個数により決
定されるので、比較的少ない。

【００６３】したがって、ホログラム再生像を観察する
観察者の右目と左目とを結ぶ方向（すなわち、観察者に
とっての水平方向）がｘ軸方向となるようにし、観察者
の右目と左目とを結ぶ方向に垂直な方向（すなわち、観
察者にとっての上下方向）がｙ軸方向となるようにす
る。このようにして空間光変調素子３０に画像を提示す
れば、観察者の視点の水平方向の移動に対してホログラ
ム再生像が滑らかに変化することになり、質が高い立体
感が得られ好適である。また、上下分解能が水平分解能
と比べて不足しても、通常は、違和感がないので、不都
合は少ない。

【００６４】（物体光光学系の第４の実施形態）次に、
本発明に係るホログラム作成装置および方法の物体光光
学系の第４の実施形態について説明する。図１２および
図１３は、第４の実施形態に係るホログラム作成装置の
物体光光学系の構成図である。これらの図に示す物体光
光学系は、１次元ホログラフィックステレオグラムを作
成するホログラム作成装置における空間光変調素子４０
から感光材料４９に到るまでの物体光の光学系である。
また、図１２および図１３それぞれは、この光学系の光
軸（ｚ軸）に対して垂直であって互いに直交する２方向
（ｘ軸方向、ｙ軸方向）から見たものである。図１２は
ｘ軸方向に平行に見た側面図であり、図１３はｙ軸方向
に平行に見た俯瞰図である。本実施形態に係る物体光光
学系は、第１の実施形態に係るものを改良したものであ
り、１次元レンズアレイ４４の後側焦点面４４Ａに結像
された像を感光材料４９に投影することと、１次元レン
ズアレイ４４内に結像された空間光変調素子４０の像を
更にシリンドリカルレンズ４７の入射面に再結像させる
こととを、同時に達成するものである。

【００６５】本実施形態に係る物体光光学系は、空間光
変調素子４０、レンズ４１、空間フィルタ４２、レンズ
４３、１次元レンズアレイ４４、シリンドリカルレンズ
４５Ａ，４５Ｂ，４６Ａ，４６Ｂ，４７、スリット４８
および感光材料４９を備えている。

【００６６】空間光変調素子４０とレンズ４１との間の
距離、および、レンズ４１と空間フィルタ４２との間の
距離は、レンズ４１の焦点距離ｆに等しい。また、空間
フィルタ４２とレンズ４３との間の距離、および、レン
ズ４３と１次元レンズアレイ４４との間の距離は、レン
ズ４３の焦点距離ｆに等しい。すなわち、これらはテレ
セントリック光学系を構成している。

【００６７】１次元レンズアレイ４４を構成するｙ軸方
向に並列配列された各シリンドリカルレンズ、シリンド
リカルレンズ４５Ａおよびシリンドリカルレンズ４６Ａ
それぞれは、ｙ軸方向に集光機能を有するものである。
１次元レンズアレイ４４の後側焦点面４４Ａとシリンド
リカルレンズ４５Ａとの間の距離は、シリンドリカルレ
ンズ４５Ａの焦点距離ｆ１に等しい。シリンドリカルレ
ンズ４５Ａとシリンドリカルレンズ４６Ａとの間の距離
は、シリンドリカルレンズ４５Ａおよびシリンドリカル
レンズ４６Ａそれぞれの焦点距離の和に等しい。また、
シリンドリカルレンズ４６Ａと感光材料４９との間の距
離は、シリンドリカルレンズ４６Ａの焦点距離ｆ１に等
しい。すなわち、これらもテレセントリック光学系を構
成しており、１次元レンズアレイ４４の後側焦点面４４
Ａに結像された像を感光材料４９に投影する。

【００６８】一方、シリンドリカルレンズ４５Ｂ、シリ
ンドリカルレンズ４６Ｂおよびシリンドリカルレンズ４
７それぞれは、ｘ軸方向に集光機能を有するものであ
る。１次元レンズアレイ４４内の結像面とシリンドリカ
ルレンズ４５Ｂとの間の距離は、シリンドリカルレンズ
４５Ｂの焦点距離ｆ２に等しい。シリンドリカルレンズ
４５Ｂとシリンドリカルレンズ４６Ｂとの間の距離は、
シリンドリカルレンズ４５Ｂおよびシリンドリカルレン
ズ４６Ｂそれぞれの焦点距離の和に等しい。また、シリ
ンドリカルレンズ４６Ｂとシリンドリカルレンズ４７と
の間の距離は、シリンドリカルレンズ４６Ｂの焦点距離
ｆ２に等しい。すなわち、これらもテレセントリック光
学系を構成しており、１次元レンズアレイ４４内に結像
された空間光変調素子４０の像を更にシリンドリカルレ
ンズ４７の入射面に再結像させる。また、シリンドリカ
ルレンズ４７と感光材料４９との間の距離は、シリンド
リカルレンズ４７の焦点距離ｆ３に等しい。

【００６９】空間光変調素子４０は、多数の画素が２次
元配列されたものであって、各画素毎に光の透過率を設
定することで画像を提示することができる。空間光変調
素子４０は、例えば、ＴＮ型液晶パネルの両面にパラレ
ルニコルとした偏光板が貼り付けられたものである。空
間光変調素子４０は、可干渉光であるレーザ光を入力
し、この入力したレーザ光に対し多視点平面画像に応じ
た空間的な振幅変調を加えて出力する。

【００７０】空間フィルタ４２は、光軸中心を含む領域
に開口を有している。この開口の開口径Ｄは、空間光変
調素子４０の画素ピッチをＰとし、レンズ４１の焦点距
離をｆとし、レーザ光の波長をλとすると、上記(1)式
で表される。このようにすることにより、空間フィルタ
４２は、空間光変調素子４０から出力されたレーザ光の
うちの０次回折光（非回折光）がレンズ４１により集光
されたものを通過させる。一方、空間フィルタ４２は、
空間光変調素子４０から出力されたレーザ光のうち高次
回折光を通過させない。そして、レンズ４１、空間フィ
ルタ４２およびレンズ４３は、空間光変調素子４０から
出力されたレーザ光のうちの０次回折光を、１次元レン
ズアレイ４４の位置に結像させる。

【００７１】１次元レンズアレイ４４は、レンチキュラ
板とも呼ばれ、多数のシリンドリカルレンズがｙ軸方向
に並列配置されたものである。１次元レンズアレイ４４
を構成する各シリンドリカルレンズは、入力した光をｙ
軸方向についてのみ後側焦点面４４Ａ上に集光し、その
後、発散させる。

【００７２】１次元レンズアレイ４４を構成するｙ軸方
向に並列配列された各シリンドリカルレンズ、シリンド
リカルレンズ４５Ａおよびシリンドリカルレンズ４６Ａ
からなる光学系は、１次元レンズアレイ４４の後側焦点
面４４Ａに結像された像を、スリット４８の開口により
規定される感光材料１９の局所領域に投影する。スリッ
ト４８は、ｙ軸方向に長い矩形の開口を有するものであ
るが、これに限定されるものではない。

【００７３】一方、シリンドリカルレンズ４５Ｂ、シリ
ンドリカルレンズ４６Ｂおよびシリンドリカルレンズ４
７からなる光学系は、１次元レンズアレイ４４内に結像
された空間光変調素子４０の像を更にシリンドリカルレ
ンズ４７の入射面に再結像させた後に、これをスリット
４８の開口により規定される感光材料４９の局所領域に
投影する。このようにすることにより。シリンドリカル
レンズ４７における角度分散を低減することができる。

【００７４】なお、これらの図には、物体光を感光材料
４９に照射するための物体光光学系のみが示されてお
り、感光材料４９をｘ軸方向に移動させる為の移動手
段、感光材料４９に参照光を照射する為の参照光光学
系、可干渉光であるレーザ光を出力するレーザ光源、レ
ーザ光源から出力されたレーザ光を２分岐して物体光お
よび参照光とする分岐手段、空間光変調素子４０に画像
を提示する為の計算機などは示されていない。

【００７５】以上のように構成される物体光光学系で
は、スリット４８の開口により規定される感光材料４９
の局所領域の位置に対応して画像が空間光変調素子４０
に提示され、この空間光変調素子４０から出射された物
体光は、レンズ４１、空間フィルタ４２の開口、レンズ
４３、１次元レンズアレイ４４、シリンドリカルレンズ
４５Ｂ，４５Ａ，４６Ｂ，４６Ａ，４７、およびスリッ
ト４８の開口を順次に経て、感光材料４９の上記局所領
域に入射する。一方、参照光は、感光材料４９の背後よ
り、感光材料４９の上記局所領域に入射する。そして、
感光材料４９の上記局所領域において、物体光と参照光
とが干渉して、要素ホログラムが記録される。その後、
感光材料４９は、ｘ軸方向に移動して、隣接する局所領
域において同様にして要素ホログラムが記録される。

【００７６】（物体光光学系の第５の実施形態）次に、
本発明に係るホログラム作成装置および方法の物体光光
学系の第５の実施形態について説明する。本実施形態に
係る物体光光学系は、第１，第２および第４の実施形態
それぞれに係るものを改良したものである。図１４
（ａ）は、第１，第２および第４の実施形態に係るホロ
グラム作成装置の物体光光学系の要部の構成を比較のた
めに示した図であり、図１４（ｂ）は、第５の実施形態
に係るホログラム作成装置の物体光光学系の要部の構成
を説明する図である。

【００７７】図１４（ａ）において、レンズアレイ５４
は、第１の実施形態における１次元レンズアレイ１４、
第２の実施形態における２次元レンズアレイ２４、また
は、第４の実施形態における１次元レンズアレイ４４に
相当するものである。また、レンズ５５は、第１の実施
形態におけるレンズ１５、第２の実施形態におけるレン
ズ２５、または、第４の実施形態におけるシリンドリカ
ルレンズ４５Ａに相当するものである。レンズアレイ５
４の後側焦点面５４Ａとレンズ５５との間の距離は、レ
ンズ５５の焦点距離ｆに等しい。このような光学系で
は、レンズアレイ５４から発散して出力される光は大き
な出射角を有し、また、レンズアレイ５４とレンズ５５
とは焦点距離ｆだけ離れて設けられることから、レンズ
アレイ５４から出射された光の殆どをレンズ５５に入射
させるには、レンズ５５は口径が大きくなくてはいけな
い。しかし、口径が大きく且つ収差が小さいレンズは高
価であるので、このような光学系は必ずしも適切ではな
い。

【００７８】これに対して、図１４（ｂ）に示す光学系
では、互いに等しい焦点距離を有するレンズ５５Ａおよ
びレンズ５５Ｂを用意し、レンズアレイ５４の後側焦点
面５４Ａの位置にレンズ５５Ａを配置し、レンズ５５Ａ
の後側焦点面の位置にレンズ５５Ｂを配置している。こ
のようにすることにより、レンズ５５Ａおよびレンズ５
５Ｂそれぞれは、レンズアレイ５４と同程度の口径を有
するものでよく、比較的安価である。

【００７９】（感光材料への物体光の入射角度の測定方
法）次に、空間光変調素子の各画素それぞれから出射さ
れた光束について、スリットから感光材料への入射角度
の測定方法について説明する。

【００８０】スリットから感光材料への物体光の入射角
度は、空間光変調素子の画素ピッチ、感光材料への投影
の倍率、レンズアレイのレンズピッチおよび焦点距離に
基づいて、理論的に算出することが可能である。しか
し、各レンズの収差に因る局所的な倍率歪み、安価なプ
ラスティックのレンズアレイの精度誤差、空間光変調素
子とレンズアレイとの光軸回りの回転配置誤差、等に因
り、事実上、計算のみで入射角度を求めることは不可能
である。

【００８１】例えば、空間光変調素子の各画素のうち水
平方向に１列に配置された画素の全てに対してのみ、光
を透過させるよう画像データを書き込んだとする。この
とき、理想的には、レンズアレイ上には１本の直線状の
光が投影され、レンズアレイを通過した後の光は或る幅
を有する直線状のものであることが期待される。しかし
ながら、実際には、放物線状に曲率を有する場合があ
り、感光材料への光の入射角度は一定ではない。それ
故、スリットから感光材料への物体光の入射角度は、実
際の光学系で測定せざるを得ない。

【００８２】図１５は、スリットから感光材料への物体
光の入射角度の測定系の構成図である。この図におい
て、スリット６８は、第１の実施形態におけるスリット
１８、第２の実施形態におけるスリット２８、第３の実
施形態におけるスリット３８、または、第４の実施形態
におけるスリット４８に相当するものである。角度測定
時には、スリット６８の背後には感光材料が置かれてお
らず、スリット６８から一定距離ＺＬだけ隔てて拡散板
６８Ａが配置され、また、その拡散板６８Ａ上の輝点を
撮像するためのＣＣＤカメラ８が設けられる。

【００８３】そして、空間光変調素子の１つの画素に対
してのみ、光を透過させるよう画像データを書き込む。
この空間光変調素子の該１つの画素から出射された光が
物体光光学系を経て拡散板６８Ａに到達したときの輝点
の位置をＣＣＤカメラ８により撮像する。このような撮
像を空間光変調素子の各画素について行う。このように
して、空間光変調素子の各画素それぞれについて、スリ
ットから感光材料への光の入射角度を求め、また、補正
テーブルを求める。

【００８４】（補正テーブルの作成方法）次に、補正テ
ーブルの作成方法について説明する。図１６は、補正テ
ーブルの作成方法の説明図である。補正テーブルの作成
は、図１５に示した測定系を用いて行われる。

【００８５】計算機のフレームメモリに格納された画像
データを空間光変調素子に転送するものとし、このフレ
ームメモリにおける番地（座標）を（Ｘ，Ｙ）で表す。
このフレームメモリの特定の座標（Ｘ，Ｙ）のみに強度
値Ｉを書き込む（図１６（ａ））。そして、図１５に示
した測定系を用いて、拡散板６８Ａ上の輝点をＣＣＤカ
メラ８により撮像する。ＣＣＤカメラ８により撮像され
た輝点は、ＣＣＤカメラ８の画像座標（ＣＸ，ＣＹ）で
あり、強度値がＣＩであるとする（図１６（ｂ））。

【００８６】１次元（または２次元）レンズアレイを構
成するレンズの個数だけ要素ホログラム透視座標系（Ｈ
Ｘ，ＨＹ）を用意する。各要素ホログラム透視座標系
は、スリットの背後に配置される感光材料上の各焦点位
置を原点としており、ＣＣＤカメラ８の画像座標（Ｃ
Ｘ，ＣＹ）を平行移動したものである。そして、この要
素ホログラム透視座標系の座標位置（ＨＸ，ＨＹ）にお
ける強度値をＣＩとする（図１６（ｃ））。

【００８７】さらに、各要素ホログラム透視座標系に対
して、２つの２次元の補正テーブルを用意する。一方の
補正テーブルには、座標位置（ＨＸ，ＨＹ）における値
としてフレームメモリの座標値Ｘを格納する（図１６
（ｄ））。他方の補正テーブルには、座標位置（ＨＸ，
ＨＹ）における値としてフレームメモリの座標値Ｙを格
納する（図１６（ｅ））。

【００８８】以上の操作をフレームメモリの全ての座標
（Ｘ，Ｙ）について行い、２つの補正テーブル（図１６
（ｄ），（ｅ））を完成させる。また、図１５における
スリット６８と拡散板６８Ａとの間の距離ＺＬを測定し
ておく。なお、感光材料上の各焦点位置を求めるには、
フレームメモリの座標値Ｘまたは座標値Ｙを順次変化さ
せて、輝点の座標値（ＨＸ，ＨＹ）の挙動が急激に変化
したときに次の焦点に移動したと推測して焦点位置を求
める。

【００８９】なお、スリットから感光材料への光の入射
角度の測定に際しては、図１５に示した測定系を用いる
他、実際に露光して得られたホログラフィックステレオ
グラムを用いるのも好適である。特に、再生時に白色の
照明光を照射することにより複数の再生波長それぞれの
物体再生光からなるカラー再生像を再生することができ
るフルカラーのホログラフィックステレオグラムであっ
て、作成時に厚みが制御された感光材料上で単一の記録
波長の物体光および参照光を干渉させて作成したものの
場合には、実際に露光して得られたホログラフィックス
テレオグラムに上記複数の再生波長それぞれの照明光を
照射して入射角度を測定するのが好適である。

【００９０】何故なら、実際に露光して得られたホログ
ラフィックステレオグラムに上記複数の再生波長それぞ
れの照明光を照射して入射角度を測定することにより、
下記の複雑な補正法を用いることなしに、記録波長と再
生波長との差および感光材料の厚みの変化に起因する再
生光の出射角度の誤差を自然に補正することになるから
である。ここで、補正法とは、記録時の感光材料の平均
屈折率をｎ_oとし、再生時の感光材料の平均屈折率をｎ_c
とし、記録時および再生時それぞれの感光材料の厚みの
比をＭ_jとし、記録波長をλ_oとし、再生波長をλ_jと
し、感光材料内における物体光の入射角をθ_oとし、感
光材料内における参照光の入射角をθ_rとし、感光材料
内における照明光の入射角をθ_cとし、感光材料内にお
ける物体再生光の出射角をθ_iとし、複数の再生波長そ
れぞれを識別する添え字をｊとして、共役像再生の場合
には２次元ホログラムの条件式： (２π・ｎ_c／λ_j)(sinθ_c−sinθ_i) ＝(２π・ｎ_o／λ_o)(sinθ_o−sinθ_rj) …(3) および３次元ホログラムの条件式： (２π・ｎ_c／λ_j)(cosθ_c−cosθ_i) ＝Ｍ_j(２π・ｎ_o／λ_o)(cosθ_o−cosθ_rj) …(4) を用い、また、直接像再生の場合には２次元ホログラム
の条件式： (２π・ｎ_c／λ_j)(sinθ_i−sinθ_c) ＝(２π・ｎ_o／λ_o)(sinθ_o−sinθ_rj) …(5) および３次元ホログラムの条件式： (２π・ｎ_c／λ_j)(cosθ_i−cosθ_c) ＝Ｍ_j(２π・ｎ_o／λ_o)(cosθ_o−cosθ_rj) …(6) を用いるものである。

【００９１】（空間光変調素子に書き込む画像データの
作成方法）次に、空間光変調素子に書き込むべき画像デ
ータの作成方法について説明する。初めに、再生すべき
３次元物体像の座標が既知である場合について説明す
る。図１７は、この場合における空間光変調素子に書き
込むべき画像データの作成方法の説明図である。感光材
料上に原点を有する座標系を考え、再生すべき３次元物
体像の輝点群をその座標系で表す。この輝点群の座標値
を求めるには、実際の物体を多方向から撮像した画像群
に対し対応点を求め、その対応点からそれぞれの視点に
引いた直線の直線の交点座標から実際の物体の座標値を
求め、次に、その座標値をアフィン変換し感光材料上の
座標系に変換する。相似形を維持するためには、アフィ
ン変換は拡大縮小および平行移動の計算となる。また、
計算機上の画像データである場合にも同様にして感光材
料上の座標系に変換しておく。

【００９２】このようにして、再生すべき３次元物体像
の各輝点を、その座標位置（ｘ，ｙ，ｚ）および輝度値
ＳＩで表す。そして、これを平行移動して感光材料上の
要素ホログラムを原点とする座標系に変換する。さら
に、この要素ホログラムを原点とした透視変換を施す。
すなわち、ＨＸ＝ｘ・ＺＬ／ｚ …(7) ＨＹ＝ｙ・ＺＬ／ｚ …(8) なる変換式により、各要素ホログラム透視座標系におけ
る座標値（ＨＸ，ＨＹ）を求め、この座標値（ＨＸ，Ｈ
Ｙ）における輝度値をＳＩとする（図１７（ａ））。再
生すべき３次元物体像の全ての輝点について、このよう
な透視変換を行う。もし、座標値（ＨＸ，ＨＹ）が互い
に同一となる複数の輝点が存在する場合には、座標値ｚ
が最も大きい輝点の輝度値ＳＩを採用する。このように
することにより隠面処理が施されることになる。そし
て、補正テーブルを用いて、座標値（ＨＸ，ＨＹ）に対
応するフレームメモリ上の座標値（Ｘ，Ｙ）を求める
（図１７（ｂ），（ｃ））。そして、フレームメモリ上
の座標（Ｘ，Ｙ）に輝度値ＳＩを書き込む（図１７
（ｄ））。

【００９３】以上の操作を、スリットの開口内で同時に
記録すべき要素ホログラムの数だけ実施して、空間光変
調素子に書き込むべき１枚分の画像データを作成する。
そして、この画像データを空間光変調素子に転送して、
そのときにスリットの開口で規定される感光材料の局所
領域に要素ホログラムを記録する。また、スリットの開
口幅だけ感光材料を移動する度に、このような１枚分の
画像データを作成し、この画像データを空間光変調素子
に転送して、そのときにスリットの開口で規定される感
光材料の局所領域に要素ホログラムを記録する。これを
繰り返して、感光材料の全体に要素ホログラムを記録す
る。

【００９４】次に、多視点画像データを用いる場合につ
いて説明する。図１８は、この場合における空間光変調
素子に書き込むべき画像データの作成方法の説明図であ
る。多視点画像の大きさ、その撮像中心（カメラレンズ
中心）および感光材料までの距離それぞれを、実際の３
次元物体に対する再生３次元物体像の倍率で規格化し
て、多視点画像およびその撮像素子を感光材料の周りに
撮像時と同様の縮尺で配置したものを想定する。

【００９５】図１８に示すように、感光材料の直前に配
置すべきスリット６８、および、このスリットから一定
距離だけ隔てて排された拡散板６８Ａを考える。そし
て、スリット６８の開口内の焦点Ｐから発散する光束を
考える。例えば、図１７の要素ホログラム透視座標系の
座標値（ＨＸ，ＨＹ）を、図１８中の拡散板６８Ａ上の
光束Ｌ₁の輝点を表すものであると仮定する。このと
き、焦点Ｐから発散した光束Ｌ₁を延長した直線に近い
撮像中心７０を選択し、その撮像中心７０で得られた画
像７１と上記直線との交点を求めて、座標値（ＨＸ，Ｈ
Ｙ）に対応するものとして補正テーブルから求めた座標
値（Ｘ，Ｙ）が示すフレームメモリの番地に、この交点
の画素の強度値ＳＩを書き込む。同様にして、焦点Ｐか
ら発散した光束Ｌ₂を延長した直線に近い撮像中心７２
を選択し、その撮像中心７２で得られた画像７３と上記
直線との交点を求めて、座標値（ＨＸ，ＨＹ）に対応す
るものとして補正テーブルから求めた座標値（Ｘ，Ｙ）
が示すフレームメモリの番地に、この交点の画素の強度
値ＳＩを書き込む。

【００９６】以上の操作を、焦点Ｐから発散する全ての
光束について実施し、さらに、これを、スリット６８の
開口内にある全ての焦点について実施する。このように
して、空間光変調素子に書き込むべき１枚分の画像デー
タを作成する。そして、この画像データを空間光変調素
子に転送して、そのときにスリットの開口で規定される
感光材料の局所領域に要素ホログラムを記録する。ま
た、スリットの開口幅だけ感光材料を移動する度に、こ
のような１枚分の画像データを作成し、この画像データ
を空間光変調素子に転送して、そのときにスリットの開
口で規定される感光材料の局所領域に要素ホログラムを
記録する、これを繰り返して、感光材料の全体に要素ホ
ログラムを記録する。

【００９７】（ホログラム作成装置の全体構成）次に、
ホログラム作成装置の全体構成について説明する。図１
９は、ホログラム作成装置の全体構成図である。図２０
は、ホログラム作成装置の物体光光学系の構成図であ
る。図１９および図２０それぞれは、物体光光学系の光
軸（ｚ軸）に対して垂直であって互いに直交する２方向
（ｚ軸方向、ｙ軸方向）から見たものである。図１９は
ｘ軸方向に平行に見た側面図である。図２０はｙ軸方向
に平行に見た俯瞰図である。これらの図に示す物体光光
学系は、上述した第１および第５の実施形態それぞれに
係る物体光光学系を総合したものである。

【００９８】レーザ光源８０は、可干渉光であるレーザ
光を出力する。このレーザ光源８０の前面に配されたシ
ャッタ８１は、計算機９により制御されて開閉する。コ
リメータ８２は、シャッタ８１を通過したレーザ光を入
力し、光束径を拡大して平行光として出力する。ミラー
８３は、このレーザ光を反射させて、ハーフミラー１に
入射させる。ハーフミラー１は、コリメートされて入射
したレーザ光を２分岐し、その２分岐した一方を物体光
とし、他方を参照光とするものである。ミラー２は、ハ
ーフミラー１を透過したレーザ光を反射させ、空間光変
調素子１０へ入射させる。ミラー３は、ハーフミラー１
で反射されたレーザ光を反射させ、スリット４へ入射さ
せる。レンズ５およびレンズ７は、テレセントリック光
学系を構成しており、スリット４の開口を通過したレー
ザ光を参照光として、スリット３８の開口により規定さ
れる感光材料１９の局所領域に背後より照射させる。空
間フィルタ６は、レンズ５の後側焦点位置に開口を有す
るものであり、スリット４の開口を通過したレーザ光の
うち０次回折光（非回折光）のみを透過させるものであ
る。

【００９９】本実施形態に係る物体光光学系は、空間光
変調素子１０、レンズ１１、空間フィルタ１２、レンズ
１３、１次元レンズアレイ１４、レンズ１５Ａ、レンズ
１５Ｂ、レンズ１６、シリンドリカルレンズ１７、スリ
ット１８および感光材料１９を備えている。

【０１００】空間光変調素子１０とレンズ１１との間の
距離、および、レンズ１１と空間フィルタ１２との間の
距離は、レンズ１１の焦点距離ｆ１に等しい。また、空
間フィルタ１２とレンズ１３との間の距離、および、レ
ンズ１３と１次元レンズアレイ１４との間の距離は、レ
ンズ１３の焦点距離ｆ２に等しい。すなわち、これらは
テレセントリック光学系を構成している。

【０１０１】１次元レンズアレイ１４の後側焦点面１４
Ａの位置にレンズ１５Ａが配置され、レンズ１５Ａの後
側焦点面の位置にレンズ１５Ｂが配置されている。レン
ズ１５Ａおよびレンズ１５Ｂは、互いに等しい焦点距離
ｆ３を有する。レンズ１５Ｂとレンズ１６との間の距離
は、レンズ１５Ｂの焦点距離ｆ３に等しい。また、レン
ズ１６と感光材料１９との間の距離は、レンズ１６の焦
点距離ｆ３に等しい。すなわち、これらもテレセントリ
ック光学系を構成している。

【０１０２】空間光変調素子１０は、多数の画素が２次
元配列されたものであって、各画素毎に光の透過率を設
定することで画像を提示することができる。空間光変調
素子１０は、例えば、ＴＮ型液晶パネルの両面にパラレ
ルニコルとした偏光板が貼り付けられたものである。空
間光変調素子１０は、可干渉光であるレーザ光を入力
し、この入力したレーザ光に対し多視点平面画像に応じ
た空間的な振幅変調を加えて出力する。

【０１０３】空間フィルタ１２は、光軸中心を含む領域
に開口を有している。この開口の開口径Ｄは、空間光変
調素子１０の画素ピッチをＰとし、レンズ１１の焦点距
離をｆとし、レーザ光の波長をλとすると、上記(1)式
で表される。このようにすることにより、空間フィルタ
１２は、空間光変調素子１０から出力されたレーザ光の
うちの０次回折光（非回折光）がレンズ１１により集光
されたものを通過させる。一方、空間フィルタ１２は、
空間光変調素子１０から出力されたレーザ光のうち高次
回折光を通過させない。そして、レンズ１１、空間フィ
ルタ１２およびレンズ１３は、空間光変調素子１０から
出力されたレーザ光のうちの０次回折光を、１次元レン
ズアレイ１４の位置に結像させる。

【０１０４】１次元レンズアレイ１４は、レンチキュラ
板とも呼ばれ、多数のシリンドリカルレンズがｙ軸方向
に並列配置されたものである。１次元レンズアレイ１４
を構成する各シリンドリカルレンズは、入力した光をｙ
軸方向についてのみ後側焦点面１４Ａ上に集光し、その
後、発散させる。そして、レンズ１５およびレンズ１６
は、この後側焦点面１４Ａ上の光像を、スリット１８の
開口により規定される感光材料１９の局所領域に結像さ
せる。レンズ１６とスリット１８との間に設けられたシ
リンドリカルレンズ１７は、ｘ軸方向についてのみ後側
焦点面にある感光材料１９上に集光する。

【０１０５】空間光変調素子１０の各画素それぞれから
出射された光束についてスリット１８から感光材料１９
への入射角度の測定は、図１５に示した測定系と同様
に、図１９および図２０に示した拡散板１８ＡおよびＣ
ＣＤカメラ８を用いて行われる。得られた補正テーブル
は計算機９内のハードディスクに記憶される。また、空
間光変調素子１０に書き込むべき画像データの作成も、
計算機９により行われる。

【０１０６】次に、１次元レンズアレイを用いたホログ
ラム作成装置の具体的な実施例について説明する。空間
光変調素子１０として、画素ピッチが２６μｍで画素数
が１０２４×７６８のソニー社製ＬＣＸ０２３ＡＬを用
いた。１度の露光で記録できる要素ホログラムの数を増
やすために、ｘ軸方向に７６８画素とし、ｙ軸方向に１
０２４画素として、空間光変調素子１０を用いた。レン
ズ１１の焦点距離ｆ１は１２０ｍｍであり、レンズ１３
の焦点距離ｆ２は１００ｍｍであって、これらを含むテ
レセントリック光学系による結像倍率は０．８３倍であ
った。

【０１０７】１次元レンズアレイ１４として、焦点距離
０．５ｍｍで口径０．３ｍｍのシリンドリカルレンズが
並列配置されたものを用いた。したがって、１次元レン
ズアレイ１４を構成する各シリンドリカルレンズの口径
内に結像する空間光変調素子１０の有効画素数は９〜１
０個であり、出射角度の種類の数は１０程度であり、縦
の最大出射角度は±１５度程度であった。１次元レンズ
アレイ１４の後側焦点面１４Ａに結像された光像は、レ
ンズ１５Ａ、レンズ１５Ｂおよびレンズ１６からなるテ
レセントリック光学系により、感光材料１９上に結像さ
れた。１次元レンズアレイ１４の焦点の数すなわち要素
ホログラムの数は１００個程度となり、これらが１度の
露光により記録された。

【０１０８】レンズ１５Ａ、レンズ１５Ｂおよびレンズ
１６それぞれの焦点距離ｆ３は１００ｍｍであって、こ
れらを含むテレセントリック光学系による結像倍率は１
倍であった。シリンドリカルレンズ１７の焦点距離ｆ４
は１０ｍｍであって、横の出射角度の種類の数は７６８
であり、横の最大出射角度は±４０度程度であった。ス
リット１８の開口は、形状が矩形であって、ｘ軸方向の
幅が０．３ｍｍであり、ｙ軸方向の幅が２２ｍｍであっ
た。感光材料１９としてアグファ社製８Ｅ７５ＨＤを用
いた。レーザ光源８０として、波長６３２．８ｎｍのレ
ーザ光を出力するＨｅ−Ｎｅレーザ光源を用いた。

【０１０９】以上のような構成のホログラム作成装置に
おいて、感光材料１９を置くことなく、拡散板１８Ａお
よびＣＣＤカメラ８を用いて、補正テーブルを作成して
計算機９内のハードディスクに格納した。そして、この
補正テーブルを用いて、空間光変調素子１０に転送すべ
き画像データを作成し、この画像データを計算機９内の
ハードディスクに格納した。

【０１１０】そして、スリット１８の背後に感光材料１
９を配置して、そのときにスリット１８の開口により規
定される感光材料１９の局所領域に応じた画像データを
計算機９から空間光変調素子１０に転送し、計算機９に
よる制御によりシャッタ８１を一定時間だけ開いて、要
素ホログラムを記録した。計算機９による制御により移
動手段（図示せず）を駆動させ、感光材料１９をｘ軸方
向にスリット１８の開口幅だけ移動させて、同様にして
要素ホログラムを記録した。このようにして、９０ｍｍ
×９０ｍｍの感光材料１９の全面に要素ホログラムを記
録した。このとき、感光材料１９の移動の回数は、３０
０×４＝１２００回であった。総露光時間は、２秒×１
２００回＝２４００秒＝４０分であった。要素ホログラ
ムを１つずつ記録する従来法の場合には総露光時間が丸
２日であったのに比較して、本実施例では、これの１０
０分の１に短縮された。

【０１１１】次に、２次元レンズアレイを用いたホログ
ラム作成装置の具体的な実施例について説明する。この
場合、１次元レンズアレイに替えて２次元レンズアレイ
１４が用いられ、シリドリカルレンズ１７は不要であ
る。空間光変調素子１０として、画素ピッチが２６μｍ
で画素数が１０２４×７６８のソニー社製ＬＣＸ０２３
ＡＬを用いた。ｘ軸方向に７６８画素とし、ｙ軸方向に
１０２４画素として、空間光変調素子１０を用いた。レ
ンズ１１の焦点距離ｆ１は３００ｍｍであり、レンズ１
３の焦点距離ｆ２は１５０ｍｍであって、これらを含む
テレセントリック光学系による結像倍率は０．５倍であ
った。

【０１１２】２次元レンズアレイ１４として、焦点距離
５ｍｍで口径３ｍｍの円形レンズが２次元配列されたも
のを用いた。したがって、２次元レンズアレイ１４を構
成する各円形レンズの口径内に結像する空間光変調素子
１０の有効画素数は２００個程度であり、縦横の出射角
度の種類の数は２００程度であり、縦横の最大出射角度
は±１５度程度であった。２次元レンズアレイ１４の後
側焦点面１４Ａに結像された光像は、レンズ１５Ａ、レ
ンズ１５Ｂおよびレンズ１６からなるテレセントリック
光学系により、感光材料１９上に結像された。２次元レ
ンズアレイ１４の焦点の数すなわち要素ホログラムの数
は横３×縦４＝１２個となり、これらが１度の露光によ
り記録された。

【０１１３】レンズ１５Ａおよびレンズ１５Ｂそれぞれ
の焦点距離ｆ３は３００ｍｍであり、レンズ１６の焦点
距離ｆ３は６０ｍｍであって、これらを含むテレセント
リック光学系による結像倍率は０．２倍であった。シリ
ンドリカルレンズ１７は使用されなかった。この結像倍
率が１未満であって縮小倍率であるので、最大出射角度
は±４５度程度となり、焦点間ピッチは０．６ｍｍとな
った。スリット１８の開口は、形状が矩形であって、ｘ
軸方向の幅が２．４ｍｍであり、ｙ軸方向の幅が３ｍｍ
であった。感光材料１９としてアグファ社製８Ｅ７５Ｈ
Ｄを用いた。レーザ光源８０として、波長６３２．８ｎ
ｍのレーザ光を出力するＨｅ−Ｎｅレーザ光源を用い
た。

【０１１４】以上のような構成のホログラム作成装置に
おいて、感光材料１９を置くことなく、拡散板１８Ａお
よびＣＣＤカメラ８を用いて、補正テーブルを作成して
計算機９内のハードディスクに格納した。そして、この
補正テーブルを用いて、空間光変調素子１０に転送すべ
き画像データを作成し、この画像データを計算機９内の
ハードディスクに格納した。

【０１１５】そして、スリット１８の背後に感光材料１
９を配置して、そのときにスリット１８の開口により規
定される感光材料１９の局所領域に応じた画像データを
計算機９から空間光変調素子１０に転送し、計算機９に
よる制御によりシャッタ８１を一定時間だけ開いて、要
素ホログラムを記録した。計算機９による制御により移
動手段（図示せず）を駆動させ、感光材料１９をｘ軸方
向またはｙ軸方向にスリット１８の開口幅だけ移動させ
て、同様にして要素ホログラムを記録した。このように
して、９０ｍｍ×９０ｍｍの感光材料１９の全面に要素
ホログラムを記録した。このとき、感光材料１９の移動
の回数は、５０×３８＝１９００回であった。総露光時
間は、２秒×１８００回＝３８００秒＝約１時間であっ
た。要素ホログラムを１つずつ記録する従来法の場合に
は総露光時間が約１２時間３０分であったのに比較し
て、本実施例では、これの約１２分の１に短縮された。

【０１１６】

【発明の効果】以上、詳細に説明したとおり、本発明に
よれば、物体光発生手段（例えば空間光変調素子）に入
力した可干渉光は、提示された画像データに基づいて振
幅変調され物体光として出力される。この物体光は、第
１の投影手段により高次回折光が除去されて投影面に投
影される。さらに、第１の投影手段により投影面に投影
された物体光は、第２の投影手段により、画像データの
各画素位置に応じた入射角度で、マスク手段により規定
された局所領域に投影される。上記画像データは、画像
データ作成手段により、マスク手段により規定された局
所領域および各画素位置と入射角度との関係に基づいて
作成される。そして、マスク手段により規定された局所
領域において上記物体光と参照光とが干渉して要素ホロ
グラムが記録され、ホログラフィックステレオグラムが
作成される。このようにしたことにより、ホログラフィ
ックステレオグラムの作成時間は短縮される。

【０１１７】また、第２の投影手段が１次元または２次
元のレンズアレイを含む場合には、第１の投影手段によ
り投影面に投影された物体光の感光材料への入射角度
は、レンズアレイを構成する個々のレンズに入射する位
置により制御される。

【０１１８】また、レンズアレイの後側焦点面に感光材
料が配される場合には、物体光光学系を構成する光学部
品の個数が削減され、光学系の調整が容易となり、装置
が小型となる。

【０１１９】また、第２の投影手段が、局所領域の直前
に配されるレンズを有し、このレンズの入射面に物体光
を一旦結像し、該レンズにより物体光を局所領域に投影
する場合には、該レンズにおける角度分散が低減され
る。

【０１２０】また、第２の投影手段が、レンズアレイの
後側焦点面に配された第１のレンズと、第１のレンズの
焦点距離と等しい焦点距離を有し第１のレンズの後側焦
点面に配された第２のレンズと、を含む場合には、第１
および第２のレンズそれぞれは、レンズアレイと同程度
の口径を有するものでよく、それ故に比較的に収差が小
さく安価である。

【０１２１】また、画像データの各画素位置に応じた局
所領域への物体光の入射角度を測定する入射角度測定手
段を更に備える場合には、物体光光学系を構成する各光
学部品の収差に因る局所的な倍率歪み、安価なプラステ
ィックのレンズアレイの精度誤差、空間光変調素子とレ
ンズアレイとの光軸回りの回転配置誤差、等があって
も、計算によることなく、実測により入射角度を正確に
求めることができる。

【０１２２】特に、入射角度測定手段は、物体光および
参照光それぞれの記録波長とは異なる再生波長を有する
再生時の照明光を用いて物体光の入射角度を測定する、
ことを特徴とするのが好適である。再生時に白色の照明
光を照射することにより複数の再生波長それぞれの物体
再生光からなるカラー再生像を再生することができるフ
ルカラーのホログラフィックステレオグラムであって、
作成時に厚みが制御された感光材料上で単一の記録波長
の物体光および参照光を干渉させて作成したものの場合
には、複雑な補正法を用いることなしに、記録波長と再
生波長との差および感光材料の厚みの変化に起因する再
生光の出射角度の誤差を自然に補正することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態に係るホログラム作成装置の物
体光光学系の構成図である。

【図２】第１の実施形態に係るホログラム作成装置の物
体光光学系の構成図である。

【図３】第１の実施形態に係るホログラム作成装置にお
けるスリットの説明図である。

【図４】第１の実施形態に係るホログラム作成装置にお
ける１次元レンズアレイの詳細を説明する図である。

【図５】第２の実施形態に係るホログラム作成装置の物
体光光学系の構成図である。

【図６】第２の実施形態に係るホログラム作成装置の物
体光光学系の構成図である。

【図７】第２の実施形態に係るホログラム作成装置にお
けるスリットの説明図である。

【図８】第３の実施形態に係るホログラム作成装置の物
体光光学系の構成図である。

【図９】第３の実施形態に係るホログラム作成装置の物
体光光学系の構成図である。

【図１０】第３の実施形態に係るホログラム作成装置に
おけるスリットの説明図である。

【図１１】第３の実施形態に係るホログラム作成装置に
おける１次元レンズアレイの詳細を説明する図である。

【図１２】第４の実施形態に係るホログラム作成装置の
物体光光学系の構成図である。

【図１３】第４の実施形態に係るホログラム作成装置の
物体光光学系の構成図である。

【図１４】第５の実施形態に係るホログラム作成装置の
物体光光学系の要部構成を説明する図である。

【図１５】スリットから感光材料への物体光の入射角度
の測定系の構成図である。

【図１６】補正テーブルの作成方法の説明図である。

【図１７】空間光変調素子に書き込むべき画像データの
作成方法の説明図である。

【図１８】空間光変調素子に書き込むべき画像データの
作成方法の説明図である。

【図１９】ホログラム作成装置の全体構成図である。

【図２０】ホログラム作成装置の物体光光学系の構成図
である。

【図２１】１次元ホログラフィックステレオグラムの従
来の作成技術の説明図である。

【図２２】１次元ホログラフィックステレオグラムの従
来の作成技術の説明図である。

【図２３】１次元ホログラフィックステレオグラムの再
生方法の説明図である。

【図２４】２次元ホログラフィックステレオグラムの従
来の作成技術の説明図である。

【図２５】２次元ホログラフィックステレオグラムの従
来の作成技術の説明図である。

【図２６】２次元ホログラフィックステレオグラムの従
来の作成技術の説明図である。

【符号の説明】

１…ハーフミラー、２…ミラー、３…ミラー、４…スリ
ット、５…レンズ、６…空間フィルタ、７…レンズ、８
…ＣＣＤカメラ、９…計算機、１０…空間光変調素子、
１１…レンズ、１２…空間フィルタ、１３…レンズ、１
４…１次元レンズアレイ、１５…レンズ、１６…レン
ズ、１７…シリンドリカルレンズ、１８…スリット、１
９…感光材料、２０…空間光変調素子、２１…レンズ、
２２…空間フィルタ、２３…レンズ、２４…２次元レン
ズアレイ、２５…レンズ、２６…レンズ、２８…スリッ
ト、２９…感光材料、３０…空間光変調素子、３１…レ
ンズ、３２…空間フィルタ、３３…レンズ、３４…シリ
ンドリカルレンズ、３５…１次元レンズアレイ、３６…
ルーバーフィルム、３８…スリット、３９…感光材料、
４０…空間光変調素子、４１…レンズ、４２…空間フィ
ルタ、４３…レンズ、４４…１次元レンズアレイ、４５
Ａ，４５Ｂ，４６Ａ，４６Ｂ，４７…シリンドリカルレ
ンズ、４８…スリット、４９…感光材料、５４…レンズ
アレイ、５５，５５Ａ，５５Ｂ…レンズ、６８…スリッ
ト、６８Ａ…拡散板、８０…レーザ光源、８１…シャッ
タ、８２…コリメータ、８３…ミラー。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者今健次青森県むつ市中央２丁目24−２有限会社アートナウ内Ｆターム(参考） 2K008 AA08 BB06 DD03 FF07 FF21 HH06 HH07 HH11 HH25 HH26

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】感光材料上の複数の局所領域それぞれを
マスク手段により順次規定し、このマスク手段により規
定された局所領域において物体光と参照光とを干渉させ
て要素ホログラムを記録して、ホログラフィックステレ
オグラムを作成するホログラム作成装置であって、入射した可干渉光を画像データに基づいて振幅変調して
物体光として出力する物体光発生手段と、前記物体光発生手段から出力された前記物体光のうち高
次回折光を除去して、この物体光を投影面に投影する第
１の投影手段と、前記投影面に投影された前記物体光を、前記画像データ
の各画素位置に応じた入射角度で、前記マスク手段によ
り規定された前記局所領域に投影する第２の投影手段
と、前記マスク手段により規定された前記局所領域および各
画素位置と前記入射角度との関係に基づいて前記画像デ
ータを作成する画像データ作成手段と、を備えることを特徴とするホログラム作成装置。
【請求項２】前記第２の投影手段は１次元または２次
元のレンズアレイを含むことを特徴とする請求項１記載
のホログラム作成装置。
【請求項３】前記レンズアレイの後側焦点面に前記感
光材料が配されることを特徴とする請求項２記載のホロ
グラム作成装置。
【請求項４】前記第２の投影手段は、前記局所領域の
直前に配されるレンズを有し、このレンズの入射面に前
記物体光を一旦結像し、該レンズにより前記物体光を前
記局所領域に投影する、ことを特徴とする請求項１記載
のホログラム作成装置。
【請求項５】前記第２の投影手段は、前記レンズアレ
イの後側焦点面に配された第１のレンズと、前記第１の
レンズの焦点距離と等しい焦点距離を有し前記第１のレ
ンズの後側焦点面に配された第２のレンズと、を含むこ
とを特徴とする請求項２記載のホログラム作成装置。
【請求項６】前記画像データの各画素位置に応じた前
記局所領域への前記物体光の入射角度を測定する入射角
度測定手段を更に備えることを特徴とする請求項１記載
のホログラム作成装置。
【請求項７】前記入射角度測定手段は、前記物体光お
よび前記参照光それぞれの記録波長とは異なる再生波長
を有する再生時の照明光を用いて前記物体光の入射角度
を測定する、ことを特徴とする請求項６記載のホログラ
ム作成装置。
【請求項８】感光材料上の複数の局所領域それぞれを
マスク手段により順次規定し、このマスク手段により規
定された局所領域において物体光と参照光とを干渉させ
て要素ホログラムを記録して、ホログラフィックステレ
オグラムを作成するホログラム作成方法であって、入射した可干渉光を画像データに基づいて振幅変調して
物体光として出力する物体光発生ステップと、前記物体光発生ステップで出力された前記物体光のうち
高次回折光を除去して、この物体光を投影面に投影する
第１の投影ステップと、前記投影面に投影された前記物体光を、前記画像データ
の各画素位置に応じた入射角度で、前記マスク手段によ
り規定された前記局所領域に投影する第２の投影ステッ
プと、前記マスク手段により規定された前記局所領域および各
画素位置と前記入射角度との関係に基づいて前記画像デ
ータを作成する画像データ作成ステップと、を備えることを特徴とするホログラム作成方法。
【請求項９】前記第２の投影ステップは１次元または
２次元のレンズアレイを用いて前記入射角度を制御する
ことを特徴とする請求項８記載のホログラム作成方法。
【請求項１０】前記レンズアレイの後側焦点面に前記
感光材料が配されることを特徴とする請求項９記載のホ
ログラム作成方法。
【請求項１１】前記第２の投影ステップは、前記局所
領域の直前に配されるレンズを用いて、このレンズの入
射面に前記物体光を一旦結像し、該レンズにより前記物
体光を前記局所領域に投影する、ことを特徴とする請求
項８記載のホログラム作成方法。
【請求項１２】前記第２の投影ステップは、前記レン
ズアレイの後側焦点面に配された第１のレンズと、前記
第１のレンズの焦点距離と等しい焦点距離を有し前記第
１のレンズの後側焦点面に配された第２のレンズと、を
用いることを特徴とする請求項９記載のホログラム作成
方法。
【請求項１３】前記画像データの各画素位置に応じた
前記局所領域への前記物体光の入射角度を測定する入射
角度測定ステップを更に備えることを特徴とする請求項
８記載のホログラム作成方法。
【請求項１４】前記入射角度測定ステップは、前記物
体光および前記参照光それぞれの記録波長とは異なる再
生波長を有する再生時の照明光を用いて前記物体光の入
射角度を測定する、ことを特徴とする請求項１３記載の
ホログラム作成方法。