JP2002049293A - ホログラム作成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 再生画像において観察されるノイズを低減可
能なホログラム作成方法を提供する。 【解決手段】 空間光変調素子７とレンズ８との間隔
は、物体光のレンズ８による実像又は虚像位置９，９’
（Ｌ，Ｌ’）がホログラム１２’の観察位置となるよう
に設定される。再生像は観察位置Ｌ，Ｌ’に定位するた
め、空間光変調素子７’の再生像にノイズが存在して
も、ノイズ自体が観察位置に定位するため、ノイズとし
て目立たず、実質的にはノイズが低減されたこととな
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、一段階（ｏｎｅ−
ｓｔｅｐ）方式のホログラム作成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】（従来例１）

【０００３】縦横に視差を持つ一段階方式のリップマン
型ホログラムの作成例が特開平３−２４９６８６号公報
に記載されている。

【０００４】図８は、同公報に記載された２次元ホログ
ラム作成装置の構成図である。このホログラム作成装置
では、レーザ光源１０３から出力されたレーザ光は、ビ
ームスプリッタ１０４により２つに分岐され、分岐した
レーザ光の一方は、レンズ系により光束径を拡げられ、
透過型液晶表示器等の空間光変調素子Ｆ’に入射し、コ
ンピュータにて作成された各視点からの画像を表示する
空間光変調素子Ｆ’の個々の画素で振幅変調を受けた
後、レンズにより感光材料１１１上に集光され、ビーム
スプリッタ１０４により２分岐されて感光材料１１１の
背後から入射した参照光と干渉し、感光材料１１１上に
要素ホログラムが形成される。

【０００５】このようにして、０．３ｍｍ〜０．５ｍｍ
の間隔で、ドット状要素ホログラムが感光材料１１１上
にマトリックス状に配置され、リップマンホログラムが
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、光束径が大きい平行光でホログラムを
照射することにより、ホログラム１１１上の各要素ホロ
グラムから再生波が発生して物体像が再生される。

【０００６】この場合、レンズにより集光された光は、
局所的に強度が大きくなる。この局所化によって、感光
材料の潜像濃度がダイナミックレンジを越えないように
するため、幾つかの手法が提案されている。 （従来例２）

【０００７】例えば、「ホログラフィックディスプレ
イ」（平成２年１２月７日発行、辻内順平編、産業図書
株式会社、ｐ１９４−１９５の図２．４２）なる文献が
知られている。同文献においては、拡散スクリーン上に
画像を投影し、その投影像を視野レンズによって集光す
るホログラフィックステレオグラムの作成方法が開示さ
れている。

【０００８】なお、本装置は一次元のステレオグラムの
例であるが、拡散スクリーンへの投影像は拡散光である
ので、この手法は集光が妨げられることを利用して２次
元のステレオグラム（ドット状要素ホログラム）を記録
する方法へと改良ができる。

【０００９】従来例２においては、拡散スクリーンに投
影された投影像と集光レンズとの位置関係、及び拡散ス
クリーンを用いず位相板を用いる場合の空間光変調素子
と集光レンズの位置関係については明示されていない
が、任意の位置に、これらを配置しているものと考えら
れる。 （従来例３）

【００１０】特開平６−２６６２７４号公報は、物体光
の光路上に位相変調を与える位相変調手段や、その特殊
例である疑似ランダム拡散板を配置し、集光レンズによ
る局所的な光の集中を防ぐ手法を開示している。なお、
物体光の光路上の拡散板は、従来例２で提示されている
が、本例においては拡散板として疑似ランダム拡散板を
用いることにより、必要以上の光の分散と集中を共に抑
制している。

【００１１】この手法においては、疑似ランダム拡散板
を空間光変調素子の直前近傍に配置し、空間光変調素子
の要素毎に独立に位相差を与えるか、若しくは空間光変
調素子の直後近傍に配置し位相差を与えている。

【００１２】従来例３においては、従来例２と同様に、
拡散スクリーンに投影された投影像と集光レンズとの位
置関係、及び拡散スクリーンを用いず位相板を用いる場
合の空間光変調素子と集光レンズの位置関係については
明示されていない。したがって、任意の位置にこれらを
配置しているものと考えられる。

【００１３】従来例３の方法においては、厚い保護用の
ガラス板に液晶が挟まれた液晶パネルに代表される空間
光変調素子と位相板を近接させ、空間光変調素子の個々
の変調要素毎に位相変化を与えようとする場合、特に変
調要素間隔が狭い高精細な液晶パネルを用いる場合、回
折によってガラス板の厚み分だけ出射光が広がり、個々
の変調要素毎に位相変化を発生させることが困難とな
る。

【００１４】そこで、保護ガラス板の厚みによる回折の
効果を回避するため、投影光学系を用い、位相変調する
位相板を透過させた光束を、空間光変調素子に投影する
場合や、逆に空間光変調素子に表示された像を位相板に
投影する場合には、従来例２の場合と同様に、コスト及
び光路長が増加する。

【００１５】更に、空間光変調素子と位相板の空間分解
能が等しい場合には、前者を含む光学素子の特性に依存
して、最終的に記録される要素ホログラムの大きさが決
定され、個々の要素ホログラムの大きさが制限される。

【００１６】ホログラムから再生された光の視野角を広
げる際には、集光レンズのＮＡ（開口数）又は焦点距離
ｆを小さくする必要がある。したがって、大きな視野角
を維持しながら、光分布も大きくすることは困難であ
る。

【００１７】また、要素ホログラムの大きさは、再生す
る３次元像の視線に対して垂直な横分解能を決定する性
質があるため、この横分解能を小さくするには、開口を
小さくすることで対応可能であるが、離れた観察位置か
ら再生像を観測する様な場合、必要以上の横分解能とす
ると、要素ホログラムの数が増加しホログラムを作成す
る作成時間が増加することから、逆に要素ホログラムを
大きくしたいという要望には対処出来ない。 （従来例４）

【００１８】特開平１１−２５８９７１号公報は、レー
ザ光をライトインテグレータを通過させることにより点
光源の数を増加させ、要素ホログラム中の集光点を複数
とすることで集光を緩和させる手法を開示している。

【００１９】従来例４の図８では集光レンズの前焦点
に、投影像あるいは空間光変調素子を配置している。こ
の理由は、要素ホログラムから発生する多数の光線のそ
れぞれを平行光とするためと推測されるが、投影像ある
いは空間光変調素子の再生像は、要素ホログラムを基準
にして手前無限遠と向こう無限遠両方に発生し、このう
ち要素ホログラムの向こうに再生される空間光変調素子
の再生像に、空間光変調素子上の散乱光も再生され、３
次元再生像の背景に不必要なノイズとして見えてしま
う。

【００２０】また、投影光学系を用いる方法において
は、投影光学系を用意しなくてはならず、これは装置価
格の増加、及び光学系が大きく光路長が長くなることに
起因する振動耐性劣化が問題となる。また、拡散板の拡
散性能として画素以下の微細な領域で一様な拡散性能が
必要とされ、この性能が満たされない場合、拡散スクリ
ーンの位置が一般的には集光レンズの前焦点面に配置さ
れるため、前述したように要素ホログラムを観測する
際、拡散スクリーンが無限遠に再生され、スペックルと
呼ばれる斑点状のノイズが観測される。

【００２１】従来例４の方法の本質は、点光源をライト
インテグレータで複数とし、言い換えれば点光源を万華
鏡で覗いた時の様な多重点光源に変換し、その多重点光
源と画像のスペクトルの畳み込み積分（コンボルーショ
ン）により記録される光分布を広げることである。しか
しながら画像のスペクトルの分布が狭い場合、すなわ
ち、空間光変調素子に表示する画像の種類によっては多
重の点光源がそのまま記録される如き場合も有り、この
ような場合には感光材料のダイナミックレンジが不足す
ることが有る。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来例
１においては感光材料上に集光する光束の局所的強度差
が問題であり、このような問題を補正すべく、従来例
２、３又は４に記載のように、拡散板を用いた場合に
は、拡散板の表示像が無限遠に再生され、スペックルと
呼ばれる斑点状のノイズが観測される。本発明は、この
ような課題に鑑みてなされたものであり、再生画像にお
いて観察されるノイズを低減可能なホログラム作成方法
を提供することを目的とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決すれた
め、本発明に係るホログラム作成方法においては、複数
の視点から実際に観察された又は仮想的に観察された画
像を表示面上に時系列に１つずつ又は同時に表示し、前
記表示面上に表示された画像を物体光とし、該物体光を
レンズで集光し前記視点に対応した位置に設けられた開
口を介して記録面上に照射すると共に、前記記録面上に
参照光を照射することによって、前記物体光と前記参照
光との干渉光を前記記録面に記録してホログラムを作成
するホログラム作成方法において、前記表示面と前記レ
ンズとの間隔は、前記物体光の前記レンズによる実像又
は虚像位置が前記ホログラムの観察位置となるように設
定されることを特徴とする。

【００２４】この場合、読み出し用の参照光又は共役参
照光をホログラムに照射することにより、表示面に表示
された画像が再生されるが、この像は観察位置に定位す
るため、表示面そのものの再生像にノイズが存在したり
表示面の投影像の再生像にノイズが存在しても、ノイズ
自体が観察位置に定位するため、ノイズとして目立た
ず、実質的にはノイズが低減されたこととなる。なお、
上記位置を上記観察位置に設定するとは、これを実質的
に設定することであり、実質的とはホログラムから観察
位置までの距離の±５％以内に設定することとする。

【００２５】また、前記表示面は、空間光変調素子又は
前記空間光変調素子に表示された画像が投影される拡散
スクリーンである。

【００２６】ここで、表示面が空間光変調素子である場
合には、この空間光変調素子は入射する光束を画素毎に
変調するものである。変調とは、強度又は偏光方位の変
調である。

【００２７】この場合、空間光変調素子に与えられる前
記光束は、レーザ光源から出射されたレーザ光の径を拡
大光学系によって拡大して拡散板に照射し、この照射に
応じて拡散板から出射された拡散光であることが好まし
く、この場合には、拡散板によって空間光変調素子を一
様に照明して最終的に記録面上に投影される空間光変調
素子像の局所的なムラ或いはスペックルを低減すること
ができると共に、拡大光学系を用いることにより拡散板
から出射される光束の発散角を抑制し、空間光変調素子
への光束の入射効率を高めることができる。なお、拡散
板は拡散スクリーンと同等のものから構成される。

【００２８】この拡散光は、空間光変調素子を通過して
最終的には記録面上に到達するが、本発明のホログラム
作成方法においては、拡散光を記録面上に結像させる結
像光学系を備えており、この結像光学系は上記レンズを
含むこととしてもよい。

【００２９】結像光学系は対向配置された２つのレンズ
を含み、これら２つのレンズ間に空間光変調素子が配置
されている場合には、２つのレンズによって空間光変調
素子像が倍率変換されて記録面上に投影される。特に、
拡大光学系及び拡散板によって、空間光変調素子への入
射光束の一様性及び効率が向上すると共に、発散角が小
さくなっているので、この発散した光が入射される前段
側のレンズの口径を最大限利用して空間光変調素子上を
均一に照明し、倍率変換を行っても、最終的に投影され
る記録面上の空間光変調素子像の照度の均一性を保持す
ることができる。

【００３０】また、拡散板から出射される光束の波長を
λ、上記２つのレンズのうちの拡散板側のレンズの口径
をＤＳ、このレンズと空間光変調素子との間の距離をＬ
Ｓ、このレンズの光軸と該レンズの径方向端部と空間光
変調素子の端部を結ぶ線分との成す角度をθ、空間光変
調素子の画素の間隔をＰとした場合、θがｓｉｎ^-1（λ
／Ｐ）以上になるように、ＤＳ及びＬＳが設定されるこ
とが好ましく、この場合には、拡散板から出力された光
束、前段側のレンズから出力された光束の殆どを空間光
変調素子に入射させることができ、空間光変調素子に入
射する光束の面内均一性を向上させ、以って、再生画像
に含まれるノイズを低減させることができる。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態に係るホ
ログラム作成方法について説明する。同一要素には同一
符号を用いることとし、重複する説明は省略する。 （第１実施形態）

【００３２】図１は、空間光変調素子の像を虚像化し、
その虚像位置に視点を置く場合の光学系を備えたホログ
ラム作成装置の説明図である。以下、詳説する。

【００３３】この装置は、単一波長のレーザビームを出
射するレーザ光源（可干渉光源：半導体レーザ）１と、
レーザ光源１から出射されたレーザビームを分岐するハ
ーフミラー２を備えている。ハーフミラー２によって分
岐されたレーザビームは、それぞれ（ｉ）物体光照射用
光学系と（ｉｉ）参照光照射用光学系を通過して、感光
材料１２の表面（前面とする）及び裏面上にそれぞれ照
射される。 （ｉ）物体光照射用光学系

【００３４】物体光照射用光学系は、ハーフミラー２の
通過光が主光線として入射するように配置されたレンズ
５及び６からなるビームエキスパンダーと、このビーム
エキスパンダーによって光束径が拡大された平面波が照
射される空間光変調素子７と、空間光変調素子７を通過
した光（空間光変調素子像）が入射する集光レンズ（集
光光学系）８からなり、集光レンズ８から出射された物
体光は感光材料１２の前面に入射する。なお、以下の説
明におけるレンズは全て凸レンズである。

【００３５】なお、空間光変調素子７は、電気アドレス
型の空間光変調器であり、液晶ディスプレイ等から構成
され、これに入射する平面波の光の強度（振幅）を画素
毎に変調して透過させる。空間光変調素子７の表示画
像、すなわち、空間光変調素子７からの出力光像は各画
素の透過率を変化させることによって変化させることが
でき、この表示画像は被写体を１つの視点１５から観察
したときの物体像である。したがって、本例では、集光
レンズ８を介して１つの視点１５から観察された表示画
像が物体光として感光材料１２上に照射される。 （ｉｉ）参照光照射用光学系

【００３６】参照光照射用光学系は、上記ハーフミラー
２による反射光を更に反射させて感光材料１２の背面側
に導く平面反射鏡群３，４及び当該光路内に介在するビ
ームエキスパンダ３４からなり、感光材料１２の裏面は
参照光の入射方向に対して傾いている。なお、頻雑とな
ることを避けるため図示を省略しているが、実際にはビ
ームのままではなく物体光と同様に平行光化するための
アフォーカルレンズ系やスペイシャルフィルターによる
波面の整形化が成されている。感光材料１２の前面は集
光レンズ８の光軸に垂直であり、集光レンズ８への入射
光の主光線（物体光）は感光材料１２に垂直に入射す
る。

【００３７】したがって、前面側からは物体光が垂直
に、裏面側からは参照光が傾斜して感光材料１２の同一
領域に入射する。これらの入射によって、感光材料１２
内の微小領域内には、所謂リップマン型の要素ホログラ
ムが露光される。詳説すれば、感光材料１２は、上記微
小領域のみに開口１１を有する２枚のマスク板１０によ
って挟まれており、物体光及び参照光の入射によって発
生する干渉縞が、感光材料１２の微小領域内に記録され
る。なお、感光材料１２は銀塩乳剤を透明ガラス板上に
塗布してなり、乳剤としては他にも重クロム酸ゼラチン
等のホログラム用感材を用いることができる。またフォ
トポリマー等高分子材料も用いることができる。

【００３８】本例では、複数の視点から観察されたそれ
ぞれの画像を空間光変調素子７に１つずつ表示しなが
ら、それぞれの視点位置に対応した前記感光材料１２の
位置に、上記要素ホログラムを記録（露光）していく。
すなわち、レンズ８の光軸に垂直な平面を規定する２軸
をｘ軸及びｙ軸とすると、感光材料１２をｘ軸及びｙ軸
に沿って表示画像毎に移動させ、要素ホログラムの記録
位置を変更していく。これにより、複数の要素ホログラ
ムは感光材料１２上においてマトリックス状に配置され
ることとなる。

【００３９】感光材料１２を現像処理すると、上記微小
領域内に照射された干渉縞の強度に応じて透過率及び／
又は位相が変化するリップマン型の要素ホログラムが複
数形成されてなるホログラム（１２’とする）が作成さ
れる。このホログラム１２’は、被写体を複数の視点か
ら実際に観察した複数の画像、或いは、コンピュータで
計算することによって仮想的に観察したと見なされる複
数の画像（コンピュータグラフィック）を、上記視点に
併せて１枚の感光材料１２上に記録したホログラフィッ
クステレオグラムである。また、このホログラム１２’
は、リップマン型のホログラムであり、特定波長に対し
てのみ反射率を有する多層膜干渉フィルターとして機能
する。

【００４０】レンズ８他の光学系を取り外して、ホログ
ラム１２’の再生光として、参照光とは逆方向に入射す
る共役参照光を用い、共役光再生を行うと、要素ホログ
ラムを照明する再生光は、物体光と共役な波面を有する
共役物体光に変換され、これにより記録された空間光変
調素子像が再生される。

【００４１】ここで、視野角について説明する。自然な
観察を得るためには、任意の場所から観測できるよう
に、視野角は広い方が望ましい。この視野角θeは、空
間光変調素子７の変調要素（画素）数Ｎ、その変調要素
間隔Ｐ、集光レンズ８の焦点距離をｆとすると、式
（１）で与えられる。

【００４２】（式（１）） 視野角θe＝2×tan^-1((Ｎ/2)Ｐ/f）

【００４３】しかし、拡散板や位相板を用いず、空間光
変調素子７と集光レンズ８のみで集光した場合、要素ホ
ログラムの大きさＤは、光源１の波長をλとするとき、
以下の式（２）で与えられる。

【００４４】（式（２）） 要素ホログラムの大きさＤ＝λｆ／Ｐ

【００４５】このことは要素ホログラムの大きさが３次
元再生像の横分解能を意味するので、要素ホログラムは
小さい方が望ましい。通常要素ホログラムから３０ｃｍ
の観察距離を取った場合、要素ホログラムは０．３ｍｍ
以下であれば、目の分解能以下となるため、３次元再生
像は違和感無く観測される。従って集光レンズに開口数
ＮＡの小さなものや、焦点距離の短いものを用いる場合
には、視野角を大きくし且つ要素ホログラムの大きさを
小さくするという両者を容易に満たすことになる。

【００４６】しかし、観測距離を２ｍ〜１０ｍなどと大
きくし、例えば壁一面の様な大きなホログラムを作成し
たい場合には、上記の要素ホログラムのサイズは過剰に
小さく、記録すべき要素ホログラムの数が多くなり過ぎ
てしまう。この場合には、式（２）より焦点距離を大き
くしたり、空間光変調素子の変調要素間隔の小さいもの
を選択する。

【００４７】ここで、空間光変調素子７が、レンズ８の
前側焦点位置よりもレンズ８側に配置されていた場合に
ついて考える。すなわち、レンズ８の焦点距離をｆ2、
空間光変調素子７とレンズ８との間の距離をａとする
と、ａ＜ｆ2の場合である。この場合、ホログラム１
２’の作成時において、空間光変調素子７から出射され
た光像は、レンズ８の通過によっても感光材料１２上に
は結像せず、レンズ８を通過した物体光は、上記前側焦
点位置よりも光源側の位置（この位置を虚像位置と呼ぶ
こととし、この位置をホログラム１２’（感光材料１
２）からの距離Ｌで表記することとする）に仮想的に置
かれた空間光変調素子像（虚像と呼ぶこととする）９か
らの発散光と等価なものとなっている。

【００４８】この時、虚像位置Ｌに観察視点１５が位置
するように空間光変調素子７とレンズ８の距離ａを決定
する。なお、このホログラム（１２’）に、共役参照光
を再生光として照射すると、再生光のホログラムによる
反射回折光が上記重畳された視差画像に相当し、これは
虚像位置Ｌ側から観察をすることができる。また再生さ
れる物体の３次元再生像の位置は、感光材料１２の波長
選択性の面から感光材料１２から離れるほどぼけてしま
うという性質があるため、感光材料１２の付近に存在す
るように視差画像を作成することが望ましい。

【００４９】なお、距離Ｌ、空間光変調素子７の虚像９
への変換時の拡大倍率Ｍ、空間光変調素子７の表示画像
について若干の説明をしておく。

【００５０】距離Ｌ及び拡大倍率Ｍは以下の式で与えら
れる。

【００５１】（式（３）） 距離Ｌ＝ｆ2×ａ／（ｆ2−ａ）＋ｆ2

【００５２】（式（４）） 拡大倍率Ｍ＝ｆ2／（ｆ2−ａ）

【００５３】ここで、空間光変調素子７の画素ピッチを
Ｐとすると、空間光変調素子の虚像の縦横の分解能はＭ
×Ｐとなり、Ｍ×Ｐ＜瞳径約３ｍｍを満足するようにす
ると、要素ホログラム１個から瞳１５に入射する光線の
数が複数となり、画素に欠落が生じても目立たず、視点
を変化させたとき、滑らか３次元再生像に対応して変化
するようになる。更に、しばしば空間光変調素子７の表
面からの散乱光が物体再生の背景にノイズとして現われ
ることが有るが、視点１５と空間光変調素子７の虚像が
略一致している場合には、物体再生像にこのノイズが影
響を与えることは抑制される。

【００５４】また、被写体としての３次元物体から、空
間光変調素子７に転送する２次元画像は、視点を要素ホ
ログラムの位置とした場合の透視変換により計算する。
すなわち、３次元物体をワールド座標系（ｘｗ，ｙｗ，
ｚｗ）で表現し、要素ホログラムの位置をワールド座標
系上（ｘ，ｙ，０）とすると、３次元物体の位置は、空
間光変調素子７上の座標（ｘｈ，ｙｈ）では、以下の式
で示すように変換されている。

【００５５】（式（５）） ｘｈ＝ｆ2×（ｘｗ−ｘ）／ｚ

【００５６】（式（６）） ｙｈ＝ｆ2×（ｙｗ−ｙ）／ｚ

【００５７】詳説すれば、座標（ｘｈ，ｙｈ）に（ｘ
ｗ，ｙｗ，ｚｗ）の輝度情報や、色情報を転送し、空間
光変調素子７には計算された２次元画像が表示される。
この時、同じ（ｘｈ，ｙｈ）座標に複数の情報が重複す
る場合には、多くの場合、空間光変調素子７の虚像９を
観察者に近く配置するようにするため、ｚｗを比較し、
空間光変調素子７の虚像９に近いものを選択する。

【００５８】次に、空間光変調素子７が、レンズ８の前
側焦点位置よりも光源側に配置されていた場合について
考える。 （第２実施形態）

【００５９】図２は、空間光変調素子の像を実像化し、
その実像位置に視点を置く場合の光学系を備えたホログ
ラム作成装置の説明図である。この装置は第１実施形態
のものと同一であり、空間光変調素子７が、レンズ８の
前側焦点位置よりも光源側に配置されている点のみが異
なる。本例においても、上記と同一工程において、感光
材料１２からホログラム１２’が作成される。

【００６０】本例で説明されるａ＞ｆ2の場合、ホログ
ラム１２’の作成時において、空間光変調素子７から出
射された光像は、レンズ８の通過によってレンズ８の後
側焦点位置よりもレンズ８から離隔した位置（この位置
を実像位置と呼ぶこととし、この位置をホログラム１
２’（感光材料１２）からの距離Ｌ’で表記することと
する）上に、本来、結像する。すなわち、レンズ８から
出射される物体光は、実像位置Ｌ’に結像するはずの空
間光変調素子像（実像と呼ぶこととする）９’である。

【００６１】上記実施形態と同様に、レンズ８他の光学
系を取り外して、ホログラム１２’の再生光として、図
２における参照光と同一方向に入射する再生光を用いて
再生を行うと、要素ホログラムを照明する再生光は、物
体光と同じ波面を有するように変換され、空間光変調素
子像の再生が行われる。

【００６２】ホログラム１２’の作成時には、実像位置
Ｌ’に結像（集光）するはずの実像９’が各要素ホログ
ラムに記録されているので、再生光の照射によって、上
記実像位置Ｌ’に各要素ホログラムに対応した空間光変
調素子像の実像が再生する。要素ホログラムは視点に応
じて、ホログラム１２’上に複数記録されているので、
再生光照射時においては、これらの実像が重ね合わされ
て、上記実像位置Ｌ’に複数の視点から観察された視差
を有する画像（実像）が重畳して再生される。

【００６３】この時、実像位置Ｌ’に観察視点１５が位
置するように空間光変調素子７とレンズ８の距離ａを決
定する。このホログラム（１２’）に、参照光を再生光
として照射すると、再生光のホログラムによる反射回折
光が上記重畳された視差画像に相当し、これは実像位置
Ｌ’側から観察をすることができる。また再生される物
体の３次元再生像の位置は、感光材料１２の波長選択性
の面から感光材料１２から離れるほどぼけてしまうとい
う性質があるため、感光材料１２の付近に存在するよう
に視差画像を作成することが望ましい。

【００６４】なお、距離Ｌ’は以下の式で与えられ、倍
率、透視変換などについては、上記式（４）〜（６）で
与えられる。

【００６５】（式（７）） 距離Ｌ’＝ｆ2×ａ／（ａ−ｆ2）−ｆ2

【００６６】なお、ホログラムの作成時において、上記
空間光変調素子像を拡散スクリーン上に投影し、この拡
散スクリーンを、上記第１又は第２実施形態に記載の空
間光変調素子７と同一の位置に配置してもよい。このよ
うな場合については、格段の説明を必要としないものと
思われるが、一例として第１実施形態に拡散スクリーン
の使用例を適用したものについて以下に説明しておく。 （第３実施形態）

【００６７】図３は、空間光変調素子７の像を拡散スク
リーン’に投影し、この投影像を虚像化し、その虚像位
置に視点を置く場合の光学系を備えたホログラム作成装
置の説明図である。本実施形態に係る装置においては、
第１実施形態に係る空間光変調素子７の位置に拡散スク
リーン７’が配置されている。この装置は、ビームエキ
スパンダー５，６によって照明された空間光変調素子７
から出射される物体光が、拡散スクリーン７’上に結像
レンズＰＪを介して投影される構成としたものであり、
拡散スクリーン７’が第１実施形態に記載の空間光変調
素子７と同様に機能する。すなわち、本例では、第１実
施形態における空間光変調素子７を拡散スクリーン７’
に読み替える。

【００６８】但し、空間光変調素子７が拡大投影されて
いるので、拡散スクリーンの投影像の虚像の分解能及び
空間光変調素子７の表示画像が異なる。

【００６９】すなわち、空間光変調素子７のピッチを
Ｐ、空間光変調素子７がスクリーン７’に投影される倍
率をＭＴとすると、虚像９の縦横の分解能はＭ×Ｐ×Ｍ
Ｔとなり、Ｍ×Ｐ×ＭＴ＜瞳径を満足する様にすると、
要素ホログラム１個から瞳に入射する光線の数が複数と
なり、画素に欠落が生じても目立たず、視点を変化させ
たとき、滑らかに３次元再生像対応して変化するように
なる。更に拡散スクリーンを使用した場合には、特に顕
著にスペックルと呼ばれる斑点模様が投影画像に重たん
し、物体再生の背景にノイズとして目立つが、視点１５
と拡散スクリーンの虚像が略一致している場合には、物
体再生像に影響を与えることはない。

【００７０】感光材料１２中に記録される要素ホログラ
ムは何を再生するかについて考察すると、拡散板や位相
板を用いない場合には空間光変調素子７の像であり、拡
散板や位相板を用いた場合には拡散板や位相板の像と、
空間光変調素子７の像の２種類が再生される。言い換え
ると、要素ホログラムが再生するものは、要素ホログラ
ムと空間光変調素子７のそれぞれの変調素子（画素）と
を結ぶ光線群であり、拡散板や位相板はそれらの光線の
延長上に結像することになる。

【００７１】従って拡散板や位相板の再生像の位置が３
次元再生像の背後や手前に近接する場合には３次元再生
像と重なったり、コントラスト悪化など悪影響を与える
ことになる。そこで、拡散板や位相板の再生像は、光線
の発生源である要素ホログラムの位置、若しくは観察者
の背後あるいは無限遠前方に位置させることが望まし
い。同時に空間光変調素子７も観察者の位置あるいは観
察者の背後に位置させる。

【００７２】更に拡散板や位相板を用いない場合の要素
ホログラムに何が書き込まれるかについて考察すると、
要素ホログラムの位置での光は、空間光変調素子７に表
示された画像のスペクトルと光源１の畳み込み積分とな
っている。光源１からの光束がスペイシャルフィルター
を通過した場合では、これはスペイシャルフィルターの
位置における点光源と見なせ、デルタ関数と考えられ
る。

【００７３】従って要素ホログラムの位置での光分布
は、画像のスペクトルとデルタ関数の畳み込み積分とな
り、これは画像のスペクトルそのものとなる。要素ホロ
グラムの感光材料１２のダイナミックレンジが不足する
場合とは、画像のスペクトルが広がらないような空間周
波数の低い成分が多い画像を記録する際に発生する。本
例では、画像のスペクトルが広がるように拡散スクリー
ン７’を設け、空間周波数の高い成分を多くしてある。

【００７４】また、表示すべき３次元物体から、空間光
変調素子７に転送する２次元画像は、視点を要素ホログ
ラムの位置とした透視変換により作成する。詳説すれ
ば、３次元物体の位置は、空間光変調素子７上の座標
（ｘｈ，ｙｈ）に以下の式で示すように変換する。

【００７５】（式（８）） ｘｈ＝−ｆ2×（ｘｗ−ｘ）／（ｚｗ×ＭＴ）

【００７６】（式（９） ｙｈ＝−ｆ2×（ｙｗ−ｙ）／（ｚｗ×ＭＴ）

【００７７】詳説すれば、上記実施形態と同様に、座標
（ｘｈ，ｙｈ）には（ｘｗ，ｙｗ，ｚｗ）の輝度情報
や、色情報が転送され、空間光変調素子７には計算され
た２次元画像が表示される。この時、同じ（ｘｈ，ｙ
ｈ）座標に複数の情報が重複する場合には、多くの場
合、拡散スクリーンの虚像の再生像を観察者に近く配置
するようにするため、ｚｗを比較し、拡散スクリーンの
虚像近いものを選択する。

【００７８】なお、一例として第２実施形態に拡散スク
リーンの使用例を適用したものについて以下に説明して
おく。 （第４実施形態）

【００７９】図４は、空間光変調素子７の像を拡散スク
リーン７’に投影し、この投影像を実像化し、その実像
位置に視点を置く場合の光学系を備えたホログラム作成
装置の説明図である。本実施形態に係る装置において
は、第２実施形態に係る空間光変調素子７の位置に拡散
スクリーン７’が配置されている。この装置は、ビーム
エキスパンダー５，６によって照明された空間光変調素
子７から出射される物体光が、拡散スクリーン７’上に
結像レンズＰＪを介して投影される構成としたものであ
り、拡散スクリーン７’が第２実施形態に記載の空間光
変調素子７と同様に機能する。これ以外の構成は、実像
の作成及び再生に関しても第２実施形態と同一である。
すなわち、本例では、第１実施形態における空間光変調
素子７を拡散スクリーン７’に読み替える。また、倍率
や透視変換等の関係は上記第３実施形態と同一である。

【００８０】次に、拡散面光源で空間光変調素子７を照
明し、要素ホログラムの光分布の均一化と大きさの可変
性を向上させ、空間光変調素子７の虚像の再生位置に観
測点を略一致させた実施形態について説明する。 （第５実施形態）

【００８１】図５は、拡散面光源１７により空間光変調
素子７を照明する光学系を備えたホログラム作成装置の
説明図である。本実施形態において、第１実施形態との
相違点は、レーザ光源１からの光ビームをレンズ５で拡
大し、拡散板１６に照射することにより拡散板１６上に
拡散面光源１７として機能する新たな光源を発生させ、
拡散面光源１７から出射された拡散光をレンズ６によっ
て集光した後、これを空間光変調素子７上に照射し、空
間光変調素子７によって変調された拡散光、すなわち、
空間光変調素子像をレンズ８によって感光材料１２上に
集光・結像させた点である。

【００８２】レンズ６とレンズ８はタンデム接続されて
おり、これらの間に空間光変調素子７が介在している。
なお、感光材料１２の表面の位置は、後段側レンズ８の
後焦点面位置に限定されていない。その他の光学配置に
ついては第１実施例と同様である。

【００８３】最初にタンデムレンズ系６，８の特殊な場
合に相当するアフォーカル（Afocal）レンズ系６，８の
場合について考察する。アフォーカルレンズ系とは、平
行光束をレンズに入射させた場合には、平行光束が射出
する、非焦点光学系のことであり、ビームエキスパンダ
ー等に用いられている。

【００８４】アフォーカルレンズ系では、拡散面光源１
７がレンズ６の前側焦点面に配置され、レンズ６の後側
焦点面がレンズ８の前側焦点面に一致し、レンズ８の後
側焦点面に感光材料１２が位置している。前段側レンズ
６の焦点距離をｆ１，後段側レンズ８の焦点距離をｆ
２、光源結像倍率をＭｓとすると、Ｍｓは以下の式（１
０）で与えられる。

【００８５】（式（１０）） 光源結像倍率Ｍｓ＝ｆ２／ｆ１

【００８６】この場合、拡散面光源１７は感光材料１２
の表面に結像し、感光材料１２上の大きさは、レンズ瞳
による制限を無視すれば、拡散面光源１７の大きさにＭ
ｓを乗じたものとなる。

【００８７】従って、要素ホログラムの大きさは、式
（１０）で示される大きさまでは、マスク板１０の開口
１１によって大きさを設定することが出来る。また、距
離Ｌ及び拡大倍率Ｍ、及び３次元物体の位置は式（４）
〜式（６）で与えられる。

【００８８】一般的なタンデムレンズ系の場合には、ｆ
を２つのレンズ６，８の合成焦点距離、２つのレンズ
６，８の距離をｄ、２つ目のレンズ８から合成レンズ
６，８の後側焦点までの距離をＳ２とすると、拡散面光
源１７の結像位置とその結像倍率を、以下の式（１
１）、式（１２）とを用いて求めることができる。

【００８９】（式（１１）） 合成焦点距離f = f1×f2/(f1+f2-d)

【００９０】（式（１２）） 距離S2 = f2×(f1-d)/(f1+f2-d)

【００９１】ここで２つ目のレンズ８の位置を基準と
し、合成レンズ６，８までの距離ｄ’は、以下の式（１
３）で与えられる。なお、各要素間の距離は、その中心
からの距離とする。

【００９２】（式（１３）） 距離d' = f - S2

【００９３】また、合成レンズ６，８から拡散光源１７
までの距離をＡ、合成レンズ６，８から拡散光源１７の
結像点までの距離をＢ、２つめのレンズ８から拡散光源
１７までの距離をＡ”、２つ目のレンズ８から拡散光源
１７の結像点までの距離をＢ”とすると、距離Ａ，Ｂ
は、以下の式（１４）、式（１５）を満たす。

【００９４】（式（１４）） 距離Ａ = Ａ”-(ｆ-Ｓ２)

【００９５】（式（１５）） 距離Ｂ = f×Ａ/(Ａ-f) = f[Ａ”-(f-S2)]/(Ａ”-2×f+
S2)

【００９６】従って、拡散光源をＡ”の位置においたと
きの拡散光源の結像位置Ｂ”、この時の拡散光源の結像
倍率Ｍは、Ａ”とｆ、Ｓ２を用いて、以下の式（１
６）、（１７）で与えられる。

【００９７】（式（１６）） 結像位置Ｂ”=Ｂ-(f-S2)=f[Ａ”-(f-S2)]/(Ａ”-s×f+S
2) - (f-S2)

【００９８】（式（１７）） 結像倍率Ｍ = Ｂ/Ａ = f/(Ａ”−2×f+S2)

【００９９】ここで空間光変調素子７に照射される光束
は拡散光であるので、スペックルと呼ばれる斑点模様が
空間光変調素子７の面上に重畳することになる。このス
ペックルの平均径が空間光変調素子７の変調要素（画
素）間隔Ｐより大きければ、要素ホログラムから再生さ
れる空間光変調素子７の虚像９にも斑点模様が重畳し、
その大きさが瞳径以上で有れば視点１５に光が入射せ
ず、視点１５から見て要素ホログラムが見えにくくな
る。従って空間光変調素子７上のスペックル径を可能な
限り細かくする必要がある。

【０１００】図６は拡散照明光の入射角条件について説
明するための説明図である。スペックルの平均径δ及び
最大入射角θｍは、レンズ６と空間光変調素子７の間隔
をＬＳとすると、以下の式（１８）、（１９）で与えら
れる。なお、最大入射角θｍは角度θの最大値であり、
角度θは空間光変調素子７からレンズ６の光軸と、空間
光変調素子７の端点からレンズ６の有効口径ＤＳに対し
て張る面との成す角度である。なお、レンズ６の瞳は、
第２の拡散面光源と見なすこともできる。

【０１０１】（式（１８）） スペックル平均径δ＝1.2×λ×LS/(DS-SLM#D) < P

【０１０２】（式（１９）） 最大入射角θｍ= tan^-1[(DS-SLM#D/2)/LS]

【０１０３】数値の一例を示すと、Ｐ＞δ＝２６μｍに
対し、ＬＳ＝１０ｃｍ、λ＝０．６μｍの場合、ＤＳ＞
２９．５４ｍｍ、またθｍ＝１．６７°となる。但し、
スペックル平均径δが一桁小さくなるように設定する
と、δ＝２．６μｍに対し、ＤＳ＞５４．３ｍｍ、θｍ
＝１６．２８°となる。

【０１０４】あるいは、干渉の考え方より、空間光変調
素子７の変調要素間隔（画素間隔）Ｐを有する２つの光
束の干渉を考えると、空間光変調素子７への入射角θ、
すなわち、１つ画素側から見た入射光の広がり角（半角
値）は以下の式（２０）で近似される。

【０１０５】（式（２０）） 入射角θ = sin^-1(λ/P)

【０１０６】この値の一例を示すと、Ｐ＝２６μｍ、λ
＝０．６μｍに対し、θ＝１．３２°となる。

【０１０７】図６においては、tanθは以下の式（２
１）で与えられる。

【０１０８】（式（２１）） tanθ = ((DS-SLM#D)/2)/LS

【０１０９】式（２０）及び式（２１）を満たすＤＳ
は、ＤＳ＝３１．２ｍｍとなり、式（１８）、式（１
９）の結果より緩和した値となっている。従って、最低
でも式（２０）の角度、望ましくはそれ以上の角度を張
る第２の拡散面光源を用意することが必要であり、すな
わち、前段側レンズ６の口径ＤＳを大きくすることによ
り、空間光変調素子７の端部に位置する画素にも、その
中心に位置する画素と同様に光束が入射する。したがっ
て、レンズ６の口径をＤＳ以上とし、更にこの口径内に
拡散光を入射させる。

【０１１０】図５においては、レンズ５により、レーザ
ビームを拡大しその発散角が小さくなるように制御して
いる。具体的にはレンズ５の焦点距離を短くし、通過す
るビームを発散させて拡散板に照射し、前段側レンズ６
の面に口径ＤＳ以上の第２の拡散面光源を発生させてい
る。

【０１１１】この拡散照明光で空間光変調素子７を照射
する場合において、従来のようにレンズ８の前焦点面に
空間光変調素子７を配置すると、スペックルの不均一性
により空間光変調素子７に均一に照明されず、斑点状に
照明されることもあり得る。この場合、ホログラムの再
生時において、空間光変調素子７の再生像にもこの斑点
状の模様が現れ、この模様が３次元再生物体像の背後に
ノイズとして観測される。

【０１１２】しかしながら、本例においては、空間光変
調素子７の位置を後段側の凸レンズ８に近づけることに
より空間光変調素子７の虚像が再生され、その再生像を
観測点に略一致させることができるので、ノイズが目立
つことを防ぐことが出来る。

【０１１３】実際に用いた値は以下の通りである。 （空間光変調素子７） 製造元：ＳＯＮＹ（株） 型番：ＬＣＸ０２３ＡＬ 画素間隔（ピッチ）：２６μｍ 画素数：１０２４×７６８ （拡散面光源１７） 直径：１．５ｃｍ （レンズ６） Ｆ値：Ｆ１．２ 焦点距離ｆ：５０ｍｍ 有効口径：３５．７ｍｍ

【０１１４】なお、レンズ６と空間光変調素子７の間隔
は６ｍｍ、スペックル平均径δは０．５μｍで作成し
た。要素ホログラムから、空間光変調素子７の再生像に
視点を置き、要素ホログラムを観測した時、要素ホログ
ラムが観測できなくなるようなことは無かった。

【０１１５】次に、実像再生の場合において、拡散面光
源で空間光変調素子を照明し、要素ホログラムの光分布
の均一化と大きさの可変性を向上させて、空間光変調素
子の実像位置に観測点を略一致させた実施形態について
説明する。 （第６実施形態）

【０１１６】図７は、拡散面光源により空間光変調素子
を照明する光学系を備えたホログラム作成装置の説明図
である本実施形態において、第２実施形態との相違は、
レーザ光源１からのビームをレンズ５で拡大し拡散板１
６に照射し、拡散面光源１７を新たな光源とした後、タ
ンデムに配置されたレンズ６と８により感光材料１２上
に結像させてあること、及び感光材料面がレンズ８の後
焦点面に限定されないことである。その他の光学配置に
ついては第２実施例と同様である。

【０１１７】その他、第５実施形態と同様、アフォーカ
ルレンズ系においては、距離Ｌ’は式（７）、拡大倍率
Ｍ及び３次元物体の位置は式（４）〜式（６）、光源結
像倍率は（１０）式と同様である。また一般的なタンデ
ムレンズ系においては、式（１１）、式（１２）から拡
散面光源の結像位置とその倍率を求めることも同様であ
る。更にレンズ５により、レーザビームを拡大しその発
散角を制御することで対応していることも同様である。

【０１１８】以上、説明したように、上述のホログラム
作成方法によれば、空間光変調素子７そのものの再生像
にノイズが存在したり空間光変調素子７の投影像の再生
像にノイズが存在しても、ノイズ自体が略観察位置に定
位するため、ノイズとして目立たず、タンデムレンズ系
を用いていることから、感光材料１２の配置位置や結像
倍率に対する自由度を持ち、空間光変調素子７の分解
能、波長、集光素子８の焦点距離で決定されてしまう集
光点における光分布の大きさを大きい範囲へも可変とす
ることが可能で、空間光変調素子７に提示される画像の
種類に拘わらず、充分に光分布が広げられ、感光材料１
２のダイナミックレンジを越えることを抑制することが
できる。

【０１１９】なお、上記表示面７，７’に表示される視
差画像は、時系列に１つずつであったが、これらは空間
的に分割された複数の視差画像を同時に表示し、視点に
対応して記録面１２上に設けられた複数の開口上にそれ
ぞれ投影してもよく、この場合には、個々の視差画像の
記録面１２上での干渉が抑制されるように、複数の開口
間に遮光壁を設ける。

【０１２０】以上のホログラム作成方法を纏めると、第
１乃至第６実施形態に係るホログラム作成方法において
は、複数の視点から実際に観察された又は仮想的に観察
された画像を表示面７，７’上に時系列に１つずつ又は
同時に表示し、表示面７、７’上に表示された画像を物
体光とし、該物体光をレンズ８で集光し前記視点に対応
した位置に設けられた開口１１を介して記録面１２上に
照射すると共に、記録面１２上に参照光を照射すること
によって、物体光と参照光との干渉光を記録面１２に記
録してホログラム１２’を作成するホログラム作成方法
において、表示面７，７’とレンズ８との間隔は、物体
光のレンズ８による実像又は虚像位置９，９’（Ｌ，
Ｌ’）がホログラム１２’の観察位置となるように設定
されることを特徴とする。

【０１２１】この場合、読み出し用の参照光又は共役参
照光をホログラム１２’に照射することにより、空間光
変調素子７そのものの再生像、若しくは空間光変調素子
７に提示された画像が拡散スクリーン７’に投影された
投影像の再生像が再生されるが、これらの像は観察位置
Ｌ，Ｌ’に定位するため、空間光変調素子７’そのもの
の再生像にノイズが存在したり空間光変調素子７’の投
影像の再生像にノイズが存在しても、ノイズ自体が観察
位置に定位するため、ノイズとして目立たず、実質的に
はノイズが低減されたこととなる。

【０１２２】なお、上記位置を上記観察位置に設定する
とは、これを実質的に設定することであり、実質的とは
ホログラム１２’から観察位置までの距離の±５％以内
に設定することとする。

【０１２３】また、表示面７，７’は、空間光変調素子
７又は空間光変調素子７に表示された画像が投影される
拡散スクリーン７’である。

【０１２４】ここで、表示面が空間光変調素子７である
場合には、この空間光変調素子７は入射する光束を画素
毎に変調するものである。変調とは、強度又は偏光方位
の変調である。

【０１２５】第５及び第６実施形態においては、空間光
変調素子７に与えられる前記光束は、レーザ光源１から
出射されたレーザ光の径を拡大光学系５によって拡大し
て拡散板１６に照射し、この照射に応じて拡散板１６か
ら出射された拡散光であることが好ましい。

【０１２６】この場合には、拡散板１６によって空間光
変調素子７を一様に照明して最終的に記録面１２上に投
影される空間光変調素子像の局所的なムラ或いはスペッ
クルを低減することができると共に、拡大光学系５を用
いることにより拡散板１６から出射される光束の発散角
を抑制し、空間光変調素子７への光束の入射効率を高め
ることができる。なお、拡散板１６は拡散スクリーン
７’と同等のものから構成される。

【０１２７】また、この場合の開口１１は、レンズ８か
ら出射された光束の一部のみが通過する。

【０１２８】また、上記ホログラム作成方法によれば、
空間光変調素子７の分解能、波長、集光素子の焦点距離
で決定されてしまう集光点における光分布の大きさを大
きい範囲へも可変とすることが可能となる。

【０１２９】この拡散光は、空間光変調素子７を通過し
て最終的には記録面１２上に到達するが、上記ホログラ
ム作成方法においては、拡散光を記録面１２上に結像さ
せる結像光学系６，８を備えており、この結像光学系は
上記レンズ８を含むこととしてもよい。

【０１３０】結像光学系６，８は対向配置された２つの
レンズ６，８を含み、これら２つのレンズ間に空間光変
調素子７が配置されている場合には、２つのレンズ６，
８によって空間光変調素子像が倍率変換されて記録面１
２上に投影される。特に、拡大光学系５及び拡散板１６
によって、空間光変調素子７への入射光束の一様性及び
効率が向上すると共に、発散角が小さくなっているの
で、この発散した光が入射される前段側のレンズ６の口
径を最大限利用して空間光変調素子７を均一に照明し、
倍率変換を行っても、最終的に投影される記録面１２上
の空間光変調素子像の照度の均一性を保持することがで
きる。

【０１３１】結像光学系６，８によって、拡散面光源１
７の結像位置に要素ホログラムを作成すると、記録面１
２上の要素ホログラムに対し、拡散面光源１７と空間光
変調素子７のスペクトルの畳み込み積分した光分布が書
き込まれることになるので、充分に光分布が広げられ、
空間光変調素子７に提示される画像の種類に関わらず、
感光材料１２のダイナミックレンジ内に収まるように物
体光の光分布を設定することができる。

【０１３２】なお、拡散光源面１７の結像光学系６，８
は２つの凸レンズ６，８をタンデムに配置したレンズ系
である。前段側の凸レンズ６の後焦点面に空間光変調素
子７を配置し、空間光変調素子７を後段側の凸レンズ８
の前焦点面を配置する場合、これはアフォーカルレンズ
系と異なり、空間光変調素子７と２つの凸レンズ６，８
の配置に自由度が発生する。従って、拡散面光源１７の
結像位置すなわち感光材料１２の配置位置や結像倍率に
対する自由度も発生する。

【０１３３】また、拡散板１６から出射される光束の波
長をλ、上記２つのレンズのうちの拡散板１６側のレン
ズ６の口径をＤＳ、このレンズ６と空間光変調素子７と
の間の距離をＬＳ、このレンズ６の光軸と該レンズ６の
径方向端部と空間光変調素子７の端部を結ぶ線分との成
す角度をθ、空間光変調素子７の画素の間隔をＰとした
場合、θがｓｉｎ^-1（λ／Ｐ）以上になるように、ＤＳ
及びＬＳが設定されることが好ましく、この場合には、
拡散板１６から出力された光束、前段側のレンズ６から
出力された光束の殆どを空間光変調素子７に入射させる
ことができ、空間光変調素子７に入射する光束の面内均
一性を向上させ、以って、再生画像に含まれるノイズを
低減させることができる。

【０１３４】すなわち、タンデムレンズ系６，８の拡散
面光源１７に近い凸レンズ６の口径と凸レンズ６と空間
光変調素子７との距離の関係を、空間光変調素子７の任
意の位置において、少なくとも上記θの角度以上を保つ
様に凸レンズ６の口径ＤＳと、凸レンズ６と空間光変調
素子７の間隔ＬＳとが設定配置されている。

【０１３５】この場合には、空間光変調素子７上で発生
する拡散面光源１７による干渉縞の間隔が略空間光変調
素子の変調要素間隔より小さくなるため、空間光変調素
子７に提示される画像の画素に光が照射されず欠陥画素
となる確率が低くなる。

【０１３６】このホログラム作成方法における拡散面光
源１７の面積は、凸レンズ６の口径ＬＳ内全てに拡散光
を入射させるだけに足る面積を発生させる拡大光学系５
を有する。この場合には、空間光変調素子７上で発生す
る拡散面光源１７による干渉縞の間隔が略空間光変調素
子７の変調要素（画素）間隔より小さくなるに足る口径
の第２の拡散面光源を作り出す効果が発生する。

【０１３７】また、空間光変調素子の分解能、波長、集
光素子の焦点距離で決定されてしまう集光点における光
分布の大きさを大きい範囲へ可変とすることが可能とな
るという効果、及び要素ホログラムに対し、拡散光源と
空間光変調素子７のスペクトルの畳み込み積分した光分
布が書き込まれることになるので、充分に光分布が広げ
られ、空間光変調素子７に提示される画像の種類に関わ
らず、感光材料１２のダイナミックレンジを越えてしま
うことが無いという効果に加え、空間光変調素子７その
ものの再生像や、空間光変調素子７の投影像の再生像に
ノイズが存在してもノイズ自体が略観察位置に定位する
ためノイズとして目立たないという効果を併せ持つこと
が可能となる。

【０１３８】

【発明の効果】以上、説明したように、上述のホログラ
ム作成方法によれば、再生画像において観察されるノイ
ズを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態に係るホログラムの作成に用いる
光学系を備えたホログラム作成装置の説明図である。

【図２】第２実施形態に係るホログラムの作成に用いる
光学系を備えたホログラム作成装置の説明図である。

【図３】第３実施形態に係るホログラムの作成に用いる
光学系を備えたホログラム作成装置の説明図である。

【図４】第４実施形態に係るホログラムの作成に用いる
光学系を備えたホログラム作成装置の説明図である。

【図５】第５実施形態に係るホログラムの作成に用いる
光学系を備えたホログラム作成装置の説明図である。

【図６】拡散照明光の入射角条件について説明するため
の説明図である。

【図７】第６実施形態に係るホログラムの作成に用いる
光学系を備えたホログラム作成装置の説明図である。

【図８】従来技術に係る２次元ホログラム作成装置の構
成図である。

【符号の説明】

１…要素ホログラム、２…ハーフミラー、３，４…平面
反射鏡群、５…レンズ、６…レンズ、７’…拡散スクリ
ーン、７…空間光変調素子（表示面）、８…レンズ、９
…虚像、９’…実像、１０…マスク板、５，６…ビーム
エキスパンダー、１１…開口、１２…感光材料（記録
面）、１５…観察視点、１６…拡散板、１７…拡散光
源、３４…ビームエキスパンダ、１０３…レーザ光源、
１０４…ビームスプリッタ、１１１…ホログラム、Ｆ…
空間光変調素子、Ｌ…虚像位置、Ｌ’…実像位置、ＰＪ
…結像レンズ。

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） 2H088 EA37 EA48 HA24 HA28 MA20 2K008 AA04 AA08 DD13 DD15 EE07 FF03 FF21 HH01 HH06 HH18 HH23 HH25 HH26

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の視点から実際に観察された又は仮
   想的に観察された画像を表示面上に時系列に１つずつ又
   は同時に表示し、前記表示面上に表示された画像を物体
   光とし、該物体光をレンズで集光し前記視点に対応した
   位置に設けられた開口を介して記録面上に照射すると共
   に、前記記録面上に参照光を照射することによって、前
   記物体光と前記参照光との干渉光を前記記録面に記録し
   てホログラムを作成するホログラム作成方法において、
   前記表示面と前記レンズとの間隔は、前記物体光の前記
   レンズによる実像又は虚像位置が前記ホログラムの観察
   位置となるように設定されることを特徴とするホログラ
   ム作成方法。
2. 【請求項２】 前記表示面は、空間光変調素子又は前記
   空間光変調素子に表示された画像が投影される拡散スク
   リーンであることを特徴とする請求項１に記載のホログ
   ラム作成方法。
3. 【請求項３】 前記表示面は空間光変調素子であり、こ
   の空間光変調素子は入射する光束を画素毎に変調するこ
   とを特徴とする請求項１に記載のホログラム作成方法。
4. 【請求項４】 前記空間光変調素子に与えられる前記光
   束は、レーザ光源から出射されたレーザ光の径を拡大光
   学系によって拡大して拡散板に照射し、この照射に応じ
   て前記拡散板から出射された拡散光であることを特徴と
   する請求項３に記載のホログラム作成方法。
5. 【請求項５】 前記拡散光を前記記録面上に結像させる
   結像光学系を備えることを特徴とする請求項４に記載の
   ホログラム作成方法。
6. 【請求項６】 前記結像光学系は前記レンズを含むこと
   を特徴とする請求項５に記載のホログラム作成方法。
7. 【請求項７】 前記結像光学系は対向配置された２つの
   レンズを含み、これら２つのレンズ間に前記空間光変調
   素子は配置されていることを特徴とする請求項６に記載
   のホログラム作成方法。
8. 【請求項８】 前記拡散板から出射される光束の波長を
   λ、前記２つのレンズのうちの前記拡散板側のレンズの
   口径をＤＳ、このレンズと前記空間光変調素子との間の
   距離をＬＳ、このレンズの光軸と、該レンズの径方向端
   部と前記空間光変調素子の端部を結ぶ線分との成す角度
   をθ、前記空間光変調素子の前記画素の間隔をＰとした
   場合、θがｓｉｎ^-1（λ／Ｐ）以上になるように、ＤＳ
   及びＬＳが設定されることを特徴とする請求項７に記載
   のホログラム作成方法。