JP2017173379A

JP2017173379A - ホログラム記録装置

Info

Publication number: JP2017173379A
Application number: JP2016056163A
Authority: JP
Inventors: 滋年中村; Shigetoshi Nakamura; 三鍋　治郎; Jiro Mitsunabe; 治郎三鍋; 小笠原　康裕; Yasuhiro Ogasawara; 康裕小笠原
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2016-03-18
Filing date: 2016-03-18
Publication date: 2017-09-28
Also published as: CN107203120A; US9939782B2; US20170269549A1

Abstract

【課題】光学素子を用いて同軸にされた波長の異なる複数のレーザ光により複数のホログラムを波長多重記録する場合に、波長多重記録に要する時間を短縮する。【解決手段】光軸方向とは交差する方向から入射されたレーザ光を光軸方向に反射し、光軸方向に沿って入射されたレーザ光を透過する複数の光学素子を含み、これら複数の光学素子が光軸方向に沿うように配置された光学部材と、波長の異なる複数のレーザ光を出射する複数のレーザ光源であって、レーザ光源の記録媒体に対する露光時間が長いほど当該レーザ光源から出射されるレーザ光が光学素子を透過する回数が少なくなるように配置され、光学部材にレーザ光を入射する複数のレーザ光源と、を含む光出力手段を備えており、光出力手段から順次出力された同軸で波長の異なるレーザ光の各々を記録光として記録媒体に順次照射し、複数のホログラムを波長多重記録するホログラム記録装置とする。【選択図】図４

Description

本発明は、ホログラム記録装置に関する。

特許文献１には、レーザ光源を物体光と参照光に分割して干渉記録するホログラム作成方法であって、前記物体光をビーム径拡大手段で拡大し、ホログラム記録用画像を複数の画像表示領域で分割表示する空間光変調素子によりビーム径拡大された前記物体光にホログラム記録用情報を与え、ホログラム記録用情報を与えられた前記物体光を拡散スクリーン及び仕切り部材によって前記分割画像領域毎の拡散光とし、前記分割画像領域毎の拡散光を各分割領域に対応した複数のレンズからなるレンズアレイによりホログラム用記録媒体上で一定間隔を持つ物体光として照射し、前記参照光をホログラム用記録媒体の背面から照射して一定間隔を持つ前記物体光との干渉を記録し、前記ホログラム用記録媒体上の物体光の一定間隔を複数ピッチに分割してそのピッチに従って前記ホログラム用記録媒体との相対位置を移動して干渉状態の記録を繰り返すインターレース露光を実施するホログラム作成方法が開示されている。

特許文献１に記載のホログラム作成方法では、フルカラーデジタルホログラム記録のための記録装置にＲＧＢ３色のレーザ光源が用いられている。また、非特許文献１に記載のフルカラーアナログホログラム記録のための光学系でも３色のレーザ光源が使用されている。また、非特許文献２、非特許文献３に記載のフルカラーホログラフィック３Ｄプリンターでも３色のレーザ光源が使用されている。

特開２００８−１９７２４６号公報

Ultra-Realistic Imaging pp144, CRC-Press (2013)) Imaging Conference JAPAN 2014 論文集ｐｐ214 Proceedings of SPIE-IS&T Electronic Imaging, SPIE Vol. 5005(2003) pp126

光学素子を用いて同軸にされた波長の異なる複数のレーザ光により複数のホログラムを波長多重記録するホログラム記録装置においては、光学素子による光損失が生じ、ホログラムの記録に必要な記録時間が長くなる。本発明の目的は、光学素子を用いて複数のレーザ光を同軸にする場合に、複数のレーザ光源を他の順序で配置した場合に比べて、ホログラムの波長多重記録に要する時間を短縮することにある。

請求項１に記載された発明は、光軸方向とは交差する方向から入射されたレーザ光を光軸方向に反射し、前記光軸方向に沿って入射されたレーザ光を透過する複数の光学素子を有し、前記複数の光学素子が前記光軸方向に沿うように配置された光学部材と、波長の異なる複数のレーザ光を出射する複数のレーザ光源であって、レーザ光源の記録媒体に対する露光時間が長いほど当該レーザ光源から出射されるレーザ光が前記光学素子を透過する回数が少なくなるように配置され、前記光学部材にレーザ光を入射する複数のレーザ光源と、を含み、波長の異なる複数のレーザ光を同軸で順次出力する光出力手段と、前記光出力手段から順次出力された同軸で波長の異なるレーザ光の各々を記録光として前記記録媒体に順次照射し、複数のホログラムを波長多重記録する記録手段と、を備えたホログラム記録装置である。

請求項２に記載された発明は、前記露光時間が、前記光学素子を透過することによる光損失が発生しない場合に、加法混合により白色ホログラム（白色のホログラム）を得るために必要な露光時間である、請求項１に記載のホログラム記録装置である。

請求項３に記載された発明は、前記光出力手段が、第１方向から入射されたレーザ光を光軸方向に反射し、前記光軸方向に沿って入射されたレーザ光を透過して出力する第１光学素子と、第２方向から入射されたレーザ光を前記光軸方向に反射して前記第１光学素子に入射し、前記光軸方向に沿って入射されたレーザ光を透過して前記第１光学素子に入射する第２光学素子と、前記第１光学素子に前記第１方向からレーザ光を入射する第１レーザ光源と、前記第２光学素子に前記第２方向からレーザ光を入射する第２レーザ光源と、前記第２光学素子に前記光軸方向からレーザ光を入射する第３レーザ光源と、を含み、第１レーザ光源、第２レーザ光源、第３レーザ光源の順に当該レーザ光源による露光時間が長くなる、請求項１または請求項２に記載のホログラム記録装置である。

請求項４に記載された発明は、前記第１レーザ光源がＢ色の波長で発振するレーザ光源であり、前記第２レーザ光源がＲ色の波長で発振するレーザ光源であり、前記第３レーザ光源がＧ色の波長で発振するレーザ光源である、請求項３に記載のホログラム記録装置である。

請求項１に記載の発明によれば、光学素子を用いて複数のレーザ光を同軸にする場合に、複数のレーザ光源を他の順序で配置した場合に比べて、ホログラムの波長多重記録に要する時間が短くなる。

請求項２に記載の発明によれば、レーザ光源の特性と記録媒体の波長感度特性に応じて露光時間が設定される。

請求項３に記載の発明によれば、第１レーザ光源は光学素子を透過せず、波長の異なる３種類のレーザ光源を他の順序で配置した場合に比べて、ホログラムの波長多重記録に要する時間が短くなる。

請求項４に記載の発明によれば、ＲＧＢ３色のレーザ光源を他の順序で配置した場合に比べて、フルカラーのホログラムの波長多重記録に要する時間が短くなる。

（Ａ）及び（Ｂ）は原画像の一例を示す模式図である。ホログラフィックステレオグラムの原理を説明するための模式図である。ホログラム記録装置の構成の一例を示す構成図である。ホログラム記録装置の電気的構成の一例を示す構成図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。

＜ホログラフィックステレオグラムの原理＞
まず、ホログラフィックステレオグラムの原理について説明する。
三次元画像を表示する表示方式の１つに、ホログラフィックステレオグラムがある。ホログラフィックステレオグラムは、少しずつ視点を変えて被写体を撮影した二次元画像を原画像として取得し、取得した複数の原画像を再構成して表示装置に表示する複数の表示画像を生成し、生成した複数の表示画像を１つのホログラム記録媒体に複数の要素ホログラムとして順次記録することにより作成される。なお、以下では、原画像と表示画像を「視差画像」と総称する。

図１（Ａ）は原画像の一例を示す模式図である。この例では、四角錐を被写体ＯＢとして、水平方向に少しずつ視点を変えながら被写体ＯＢを撮影している。被写体ＯＢを正面から撮影した画像が原画像Ｆである。また、水平方向において、ななめ左側から被写体ＯＢを撮影した画像が原画像Ｅであり、更に左周りに回転した位置から被写体ＯＢを撮影した画像が原画像Ｄである。また、水平方向において、ななめ右側から被写体ＯＢを撮影した画像が原画像Ｇであり、更に右周りに回転した位置から被写体ＯＢを撮影した画像が原画像Ｈである。図１（Ｂ）に示すように、フルカラーのホログラフィックステレオグラムの場合、原画像Ｄ、原画像Ｅ、原画像Ｆ、及び原画像Ｇの各々について、Ｒ色の原画像、Ｇ色の原画像、及びＢ色の原画像が生成される。

図２はホログラフィックステレオグラムの原理を説明するための模式図である。例えば、水平方向に視差情報を有するホログラフィックステレオグラムでは、図２に示すように、水平方向に少しずつ視点を変えて被写体ＯＢを順次撮影し、原画像Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈが取得されるものとする。また、原画像ＤからＨの各々について色分解されて、Ｒ色、Ｇ色、及びＢ色の原画像が生成されるものとする。

次に、これら複数の原画像ＤからＨを色毎に再構成して表示画像１、２、３、４、５を生成する。フルカラーのホログラフィックステレオグラムの場合、原画像ＤからＨのＲ色の原画像からＲ色の表示画像１Ｒ、２Ｒ、３Ｒ．４Ｒ、５Ｒが生成され、原画像ＤからＨのＧ色の原画像からＧ色の表示画像１Ｇ、２Ｇ、３Ｇ、４Ｇ、５Ｇが生成され、原画像ＤからＨのＢ色の原画像からＢ色の表示画像１Ｂ、２Ｂ、３Ｂ、４Ｂ、５Ｂが生成される。
なお、ＲＧＢを区別する必要が無い場合は、表示画像１、２、３、４、５と総称する。

この例では、各原画像を水平方向に５分割して左側からｎ番目（ｎは１から５の整数）の画素列をＤ→Ｈの順番で並べた画像を表示画像ｎとしている。そして、ホログラム記録媒体に対し、表示画像１から５を短冊状の要素ホログラムＨ１、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ４，Ｈ５として順次記録する。

フルカラーのホログラフィックステレオグラムの場合、１つの要素ホログラムには、Ｒ色、Ｇ色、及びＢ色の表示画像が、Ｒ色、Ｇ色、及びＢ色に応じた異なる波長のレーザ光によって波長多重記録されている。例えば、Ｒ色の表示画像１Ｒを記録するホログラム、Ｇ色の表示画像１Ｇを記録するホログラム、及びＢ色の表示画像１Ｂを記録するホログラムを順次重ねて記録したものが要素ホログラムＨ１となる。なお、Ｒ色、Ｇ色、及びＢ色の露光順序は、記載した順序には限定されない。

原画像ＤからＨの画像面は、要素ホログラムＨ１からＨ５で構成されるホログラム記録媒体面に対応している。また、表示画像１から５の集光角度は、観察者がホログラム記録媒体を観察する観察角度に対応している。即ち、表示画像の各画素列の角度依存情報が記録されるのである。したがって、要素ホログラムＨ１からＨ５が再生されることで、ホログラム全体（即ち、原画像ＤからＨ）が再生されることになり、被写体ＯＢの三次元画像が観察者に認識される。フルカラーのホログラフィックステレオグラムの場合は、フルカラーの三次元画像が観察者に認識される。

本実施の形態では、フルカラーのホログラフィックステレオグラムを作製する際に、ＲＧＢ３色のレーザ光源から出力される３色のレーザ光の光軸を、ダイクロイックミラー等の光学素子を用いて重ね合わせて同軸にする。これにより、共通の光学系、共通の空間光変調器（ＳＬＭ）を使用して、ＲＧＢ３色のレーザ光によってＲＧＢ３色に対応した３つのホログラムを波長多重記録して要素ホログラムを記録することができる。

ＲＧＢ３色のレーザ光源を用いる場合には、レーザ光源毎に、加法混合により白色ホログラム（白色のホログラム）を得るために必要な露光時間が、発振波長や出力強度などのレーザ光源の特性と使用する記録媒体の波長感度特性に応じて算出される。ここで「露光時間」とは、ホログラムを記録する際に記録媒体にレーザ光が照射される時間を意味する。また、算出された露光時間を「必要露光時間」と称する。なお、「必要露光時間」は光学素子による光損失が生じないものとして算出されている。

しかしながら、光軸合わせに用いられる光学素子は、反射率は略１００％と高いが、透過率が反射率に比べて低い場合もある。例えば、市販のダイクロイックミラーを用いると、透過率が約９０％まで低下する。このため、レーザ光が光学素子を透過すると光損失が発生し、実際の露光時間は、算出された必要露光時間よりも長くなる。そこで、本実施の形態では、予めＲＧＢ各色のレーザ光源について必要露光時間を求めておいて、必要露光時間が長いレーザ光源ほど、当該レーザ光源から出射されるレーザ光が光学素子を透過する回数が減るように配置している。

これにより、ＲＧＢ３色のホログラムが多重記録された要素ホログラムを記録する際の光損失が低減される。その結果、ＲＧＢ３色のレーザ光源を他の順序で配置した場合に比べて、ＲＧＢ３色のレーザ光による総露光時間が短くなる。ここで「総露光時間」とは、ＲＧＢ各色のレーザ光源について、計測または光損失を考慮して算出された「実露光時間」の総和である。

＜ホログラム記録装置＞
次に、ホログラフィックステレオグラムを作製する装置（以下、単に「ホログラム記録装置」という。）について説明する。図３はホログラム記録装置の構成の一例を示す構成図である。本実施の形態では、水平方向に視差情報を持つホログラフィックステレオグラムを作製するホログラム記録装置について説明する。図３はホログラム記録装置を上から見た図である。

図３に示すように、ホログラム記録装置には、複数のレーザ光源１０を順次切り替えて波長の異なるレーザ光を同軸で出力するレーザ光出力部１００が設けられている。レーザ光出力部１００は、第１レーザ光源１０_１、第２レーザ光源１０_２、第３レーザ光源１０_３と、各レーザ光源に対応して配置されたシャッター１２_１、シャッター１２_２、シャッター１２_３と、第１レーザ光源１０_１に対応して配置された第１光学素子１４と、第２レーザ光源１０_２に対応して配置された第２光学素子１６と、第３レーザ光源１０_３に対応して配置されたミラー１８と、を備えている。

第１レーザ光源１０_１、第２レーザ光源１０_２、及び第３レーザ光源１０_３は、発振波長、出力強度が互いに異なるレーザ光源である。例えば、半導体励起固体レーザ等を用いてもよい。なお、区別する必要がない場合は、レーザ光源１０と総称する。

シャッター１２_１、シャッター１２_２、シャッター１２_３は、対応するレーザ光源１０の光出射側に、レーザ光の光路に挿入または光路から退避するように配置されている。閉状態で光路に挿入されてレーザ光を遮断し、開状態で光路から退避されてレーザ光を通過させる。後述する通り、ＲＧＢ３色のレーザ光は時分割で順次出射される。レーザ光を出射するレーザ光源１０に対応するシャッター１２だけが、開状態でレーザ光を通過させる。なお、区別する必要がない場合は、シャッター１２と総称する。

第１光学素子１４及び第２光学素子１６の各々は、光軸方向に沿って入射されたレーザ光を透過し、光軸方向と交差する方向から入射されたレーザ光を光軸方向に反射して、２方向から入射されたレーザ光の光軸を合わせる光学素子である。この光軸合わせ用の光学素子としては、ダイクロイックミラー、偏光ビームスプリッタ等を用いてもよい。

第１光学素子１４は、第１方向から入射されたレーザ光を光軸方向に反射し、光軸方向に沿って入射されたレーザ光を透過して出力する。第２光学素子１６は、第２方向から入射されたレーザ光を光軸方向に反射して第１光学素子１４に入射し、光軸方向に沿って入射されたレーザ光を透過して第１光学素子１４に入射する。

本実施の形態では、第１レーザ光源１０_１が第１方向から第１光学素子１４にレーザ光を入射する。第２レーザ光源１０_２が第２方向から第２光学素子１６にレーザ光を入射する。第３レーザ光源１０_３が光軸方向から第２光学素子１６にレーザ光を入射する。

第３レーザ光源１０_３から出射されたレーザ光は、ミラー１８で光軸方向に反射されて光軸方向から第２光学素子１６に入射する。そして、第２光学素子１６及び第１光学素子１４を透過して、レーザ光出力部１００から出力される。

第２レーザ光源１０_２から出射されたレーザ光は、第２光学素子１６で光軸方向に反射され、第３レーザ光源１０_３から出射されたレーザ光と同軸とされて、光軸方向から第１光学素子１４に入射する。そして、第１光学素子１４を透過して、レーザ光出力部１００から出力される。

第１レーザ光源１０_１から出射されたレーザ光は、第１光学素子１４で光軸方向に反射され、第３レーザ光源１０_３から出射されたレーザ光及び第２レーザ光源１０_２から出射されたレーザ光と同軸とされ、レーザ光出力部１００から出力される。

第１レーザ光源１０_１から出射されたレーザ光が光学素子を透過する回数は０回であり、第２レーザ光源１０_２から出射されたレーザ光が光学素子を透過する回数は１回であり、第３レーザ光源１０_３から出射されたレーザ光が光学素子を透過する回数は２回である。即ち、第１レーザ光源１０_１から出射されたレーザ光は、光学素子を透過しない。

一方、本実施の形態で使用する、波長４７３ｎｍ（ナノメートル）のＢ色のレーザ光を出射する出力５０ｍＷ（ミリワット）のＢ色のレーザ光源は、必要露光時間が１４０ｍｓ（ミリ秒）である。また、波長６４０ｎｍのＲ色のレーザ光を出射する出力１５０ｍＷのＲ色のレーザ光源は、必要露光時間は４４ｍｓである。また、波長５３２ｎｍのＧ色のレーザ光を出射する出力３００ｍＷのＧ色のレーザ光源は、必要露光時間は１０ｍｓである。なお、レーザ光源の特性は例示であって、レーザ光源はこれらに限定されるものではない。

本実施の形態では、必要露光時間が長いレーザ光源ほど、当該レーザ光源から出射されるレーザ光が光学素子を透過する回数が少なくなるようにする。したがって、光学素子を通過する回数が０回の第１レーザ光源１０_１を、必要露光時間が１４０ｍｓのＢ色のレーザ光源とする。また、光学素子を通過する回数が１回の第２レーザ光源１０_２を、必要露光時間が４４ｍｓのＲ色のレーザ光源とする。また、光学素子を通過する回数が２回の第３レーザ光源１０_３を、必要露光時間が１０ｍｓのＧ色のレーザ光源とする。

レーザ光出力部１００は、以上の構成により、第１レーザ光源１０_１、第２レーザ光源１０_２、及び第３レーザ光源１０_３を順次切り替えて、ＲＧＢ３色のレーザ光を時分割で順次出射する。なお、レーザ光源１０の切り替えはシャッター１２の開閉により行われる。ＲＧＢ３色のレーザ光によってＲＧＢ３色に対応した３つのホログラムが波長多重記録されて要素ホログラムが記録される。

レーザ光出力部１００の光出射側には、偏光ビームスプリッタ２０が配置されている。偏光ビームスプリッタ２０は、例えばＰ偏光を透過し且つＳ偏光を反射する反射面２０ａを備え、レーザ光を物体光用の光と参照光用の光の２つの光に分離する。偏光ビームスプリッタ２０を透過した光が物体光用の光（Ｐ偏光）となり、偏光ビームスプリッタ２０で反射された光が参照光用の光（Ｓ偏光）となる。

まず、物体光を生成する光学系について説明する。偏光ビームスプリッタ２０の光透過側には、空間フィルタ２２、レンズ２４、スリット２６、及び偏光ビームスプリッタ２８が、偏光ビームスプリッタ２０側から光路に沿って記載した順序で配置されている。空間フィルタ２２とレンズ２４は、偏光ビームスプリッタ２０を透過した光を平行光化する。スリット２６は、平行光化された光を矩形形状に整形し、偏光ビームスプリッタ２８に入射させる。偏光ビームスプリッタ２８は、Ｐ偏光を透過し且つＳ偏光を反射する反射面２８ａを備えている。

偏光ビームスプリッタ２８の光透過側には、反射型の表示装置３０が配置されている。表示装置３０は、独立に駆動される複数の画素を備えており、画素毎に入射光の振幅、位相、及び偏光方向の少なくとも１つを変調することにより、画像情報に応じた画像を表示する。表示装置３０としては、例えば、空間光変調器を用いてもよい。本実施の形態では、反射型の液晶空間光変調器（ＬＣＯＳ：Liquid Crystal On Silicon）を用いて、その表示領域に画像を表示する。

物体光用の光が表示装置３０で変調され且つ反射されることで、ホログラム記録に用いる物体光が生成される。表示装置３０で反射された物体光は、Ｐ偏光からＳ偏光に変換されて、偏光ビームスプリッタ２８に再度入射する。物体光（Ｓ偏光）は、偏光ビームスプリッタ２８の反射面２８ａで反射される。

偏光ビームスプリッタ２８の光反射側には、レンズ３２、レンズ３４、拡散部材３５及びミラー３６が、偏光ビームスプリッタ２８側から光路に沿って記載した順序で配置されている。偏光ビームスプリッタ２８で反射された物体光は、レンズ３２及びレンズ３４によりリレーされ、拡散部材３５で拡散されて、ミラー３６に照射される。ミラー３６は、物体光の光路をホログラム記録媒体４６の方向に変更する。

ミラー３６とホログラム記録媒体４６との間には、レンズ４０、アパーチャ４１ａを有する遮光板４１、レンズ４２、及び集光レンズ４４が、ミラー３６側から光路に沿って記載した順序で配置されている。集光レンズ４４には、入射した光を一次元方向（水平方向）にのみ集光するシリンドリカルレンズ等が用いられる。

ここでは、紙面に平行な方向が「水平方向」に相当する。短冊状の要素ホログラムは、長さ方向が「垂直方向」、幅方向が「水平方向」となるように記録される。なお、ホログラム記録媒体４６は、図示しない保持部材に保持されており、要素ホログラムを記録する毎に、図示しない移動装置により水平方向に移動する。

拡散部材３５は、透過する物体光を光の回折原理により水平方向に比べて垂直方向に大きく拡散する。拡散部材３５を透過した物体光は、ミラー３６で反射され、レンズ４０及びレンズ４２によりリレーされ、集光レンズ４４により水平方向にのみ集光されて、ホログラム記録媒体４６に照射される。

次に、参照光を生成する光学系について説明する。偏光ビームスプリッタ２０の光反射側には、ミラー４８、ミラー５０、ミラー５２、空間フィルタ５４、レンズ５６、ミラー５８、及びスリット６０が、偏光ビームスプリッタ２０側から光路に沿って記載した順序で配置されている。ミラー４８、ミラー５０、及びミラー５２は、参照光用の光（以下、「参照光」という。）の光路を、空間フィルタ５４の方向に変更する。

空間フィルタ５４とレンズ５６は、ミラー５２で反射された光を拡大して平行光化し、平行光化された参照光をミラー５８に照射する。ミラー５８は、平行光化された参照光を反射して、参照光の光路をホログラム記録媒体４６の方向に変更する。スリット６０は、参照光を矩形形状に整形する。スリット６０を通過した参照光がホログラム記録媒体４６に照射される。

本実施の形態では、参照光は、ホログラム記録媒体４６に対し、物体光とは異なる側から照射される。参照光を物体光とは異なる側から照射することで反射型ホログラムが記録される。また、参照光は、参照光の光軸と物体光の光軸とがホログラム記録媒体４６内で交差するように照射される。なお、上記の光学系は一例であり、レンズやミラー等の各部品は設計に応じて省略又は追加してもよい。

次に、ホログラム記録装置の電気的構成について説明する。図４はホログラム記録装置の電気的構成の一例を示すブロック図である。ホログラム記録装置は、装置全体を制御する制御装置７０を備えている。制御装置７０は、コンピュータで構成されており、ＣＰＵ、各種プログラムを記憶したＲＯＭ、プログラムの実行時にワークエリアとして使用されるＲＡＭ、各種情報を記憶する不揮発性メモリ等を備えている。

レーザ光源１０は、駆動装置７２を介して制御装置７０に接続されている。駆動装置７２は、制御装置７０からの指示に基づいてレーザ光源１０を点灯駆動する。また、シャッター１２も、駆動装置７４を介して制御装置７０に接続されている。駆動装置７４は、制御装置７０からの指示に基づいてシャッター１２を開閉駆動する。

また、表示装置３０も、パターン発生器７６を介して制御装置７０に接続されている。パターン発生器７６は、制御装置７０から供給された画像情報に応じてパターンを発生させる。表示装置３０の複数の画素の各々がパターンに応じて入射光を変調し、画像情報に応じた画像が表示される。なお、図示しない移動装置の駆動等も、図示しない駆動装置が制御装置７０からの指示に基づいて行う。

次に、ホログラム記録処理について説明する。本実施の形態では、Ｇ色→Ｒ色→Ｂ色の順にレーザ光を出射して、ＲＧＢ３色のレーザ光によってＲＧＢ３色に対応した３つのホログラムを波長多重記録して要素ホログラムを記録するものとする。また、シャッター１２は、開状態とされるまでは閉状態である。

駆動装置７２により第１レーザ光源１０_１、第２レーザ光源１０_２、及び第３レーザ光源１０_３の各々を点灯させる。まず、駆動装置７４によりシャッター１２_３を開状態にしてＧ色のレーザ光が通過するようにする。第３レーザ光源１０_３からＧ色のレーザ光を照射すると共に、制御装置７０からパターン発生器７６にＧ色の画像情報を供給して、予め定めたタイミングで表示装置３０にＧ色の表示画像を表示し、ホログラム記録媒体４６にＧ色の表示画像をホログラムとして記録する。

即ち、第３レーザ光源１０_３から出射されたＧ色のレーザ光は、ミラー１８で反射され第２光学素子１６及び第１光学素子１４を透過して、偏光ビームスプリッタ２０に入射する。偏光ビームスプリッタ２０を透過したＧ色のレーザ光（Ｐ偏光）は、物体光を生成する光学系を通過し、表示装置３０に表示されたＧ色の表示画像に応じて変調された物体光となる。一方、偏光ビームスプリッタ２０で反射されたＧ色のレーザ光（Ｓ偏光）は、参照光を生成する光学系を通過して参照光となる。Ｇ色のレーザ光から生成された物体光と参照光とが、必要露光時間１０ｍｓの間、ホログラム記録媒体４６に同時に照射される。物体光と参照光の干渉により、要素ホログラムのＧ色成分が記録される。

次に、駆動装置７４によりシャッター１２_３を閉状態にし、シャッター１２_２を開状態にしてＲ色のレーザ光が通過するようにする。第２レーザ光源１０_２からＲ色のレーザ光を照射すると共に、制御装置７０からパターン発生器７６にＲ色の画像情報を供給して、予め定めたタイミングで表示装置３０にＲ色の表示画像を表示し、ホログラム記録媒体４６にＲ色の表示画像をホログラムとして記録する。

第２レーザ光源１０_２から出射されたＲ色のレーザ光は、第２光学素子１６で反射されてＧ色のレーザ光と同軸とされ、第１光学素子１４を透過して偏光ビームスプリッタ２０に入射する。それ以外はＧ色の場合と同様にして、Ｒ色のレーザ光から生成された物体光と参照光とを生成する。Ｒ色のレーザ光から生成された物体光と参照光とが、必要露光時間４４ｍｓの間、ホログラム記録媒体４６に同時に照射されて、物体光と参照光の干渉により要素ホログラムのＲ色成分が記録される。

次に、駆動装置７４によりシャッター１２_２を閉状態にし、シャッター１２_１を開状態にしてＢ色のレーザ光が通過するようにする。第１レーザ光源１０_１からＢ色のレーザ光を照射すると共に、制御装置７０からパターン発生器７６にＢ色の画像情報を供給して、予め定めたタイミングで表示装置３０にＢ色の表示画像を表示し、ホログラム記録媒体４６にＢ色の表示画像をホログラムとして記録する。

第１レーザ光源１０_１から出射されたＢ色のレーザ光は、第２光学素子１６で反射されてＧ色、Ｒ色のレーザ光と同軸とされ、偏光ビームスプリッタ２０に入射する。それ以外はＧ色の場合と同様にして、Ｂ色のレーザ光から生成された物体光と参照光とを生成する。Ｂ色のレーザ光から生成された物体光と参照光とが、必要露光時間１４０ｍｓの間、ホログラム記録媒体４６に同時に照射されて、物体光と参照光の干渉により要素ホログラムのＢ色成分が記録される。

以上の通り、Ｒ色、Ｇ色、及びＢ色の表示画像に対応する複数のホログラムが、Ｒ色、Ｇ色、及びＢ色のレーザ光によって波長多重記録される。これにより、フルカラーのホログラフィックステレオグラムの要素ホログラムが記録される。また、ホログラム記録媒体４６を水平方向に移動させることで、複数の要素ホログラムが水平方向に並ぶようにホログラム記録媒体４６に順次記録される。

＜総露光時間の短縮＞
次に、総露光時間の短縮について検証する。
本実施の形態では、必要露光時間が長いレーザ光源ほど、当該レーザ光源から出射されるレーザ光が光学素子を透過する回数が減るように、第１レーザ光源１０_１を必要露光時間が１４０ｍｓのＢ色のレーザ光源とし、第２レーザ光源１０_２を必要露光時間が４４ｍｓのＲ色のレーザ光源とし、第３レーザ光源１０_３を必要露光時間が１０ｍｓのＧ色のレーザ光源とした。この場合に総露光時間が短縮されているか否かを検証する。

比較のためにＲＧＢ３色のレーザ光源を種々の順序で配列した結果を表１に示す。レーザ配置は、ＲＧＢ３色のレーザ光源を、第１レーザ光源１０_１、第２レーザ光源１０_２、及び第３レーザ光源１０_３の何れに割り当てたかを示すものである。出力強度は、光学素子を透過した後の出力強度である。この例では、光学素子の透過率は、各色のレーザ光に対して９０％である。また、上記の例示と同様に、Ｒ色のレーザ光源の出力は１５０ｍＷ、必要露光時間は４４ｍｓである。Ｇ色のレーザ光源の出力は３００ｍＷ、必要露光時間は１０ｍｓである。Ｂ色のレーザ光源の出力は５０ｍＷ、必要露光時間は１４０ｍｓである。

表１に示すように、本実施の形態と同様に、ＲＧＢ３色のレーザ光源を、必要露光時間が長いレーザ光源ほど、当該レーザ光源から出射されるレーザ光が光学素子を透過する回数が減るように配置すると、他の順序で配置した場合に比べて、総露光時間が０．１９４秒と最も短くなることが分かる。これは、光学素子を透過した後の出力強度が低下しても、実露光時間が必要露光時間よりも長くならないためである。

一方、第１レーザ光源１０_１をＢ色のレーザ光源とし、第２レーザ光源１０_２をＧ色のレーザ光源とし、第３レーザ光源１０_３をＲ色のレーザ光源とすると、本実施の形態の順序で配置した場合に比べて、Ｇ色、Ｒ色の出力強度が低下した結果、各々の実露光時間も長くなり、総露光時間が０．１９８秒と微増することが分かる。

また、第１レーザ光源１０_１をＧ色のレーザ光源とし、第２レーザ光源１０_２をＲ色のレーザ光源とし、第３レーザ光源１０_３をＢ色のレーザ光源とすると、本実施の形態の順序で配置した場合に比べて、Ｂ色、Ｒ色の出力強度が低下した結果、各々の実露光時間も長くなり、総露光時間が０．２２５秒まで増加することが分かる。

即ち、本実施の形態の順序で配置すると、ＲＧＢ３色のレーザ光源を、必要露光時間が長いレーザ光源ほど、当該レーザ光源から出射されるレーザ光が光学素子を透過する回数が増えるように、本実施の形態とが逆の順序で配置した場合に比べて、総露光時間を１４％短縮できることが分かる。

なお、上記の例では、Ｒ色のレーザ光源の出力（１５０ｍＷ）、Ｇ色のレーザ光源の出力（３００ｍＷ）、Ｂ色のレーザ光源の出力（５０ｍＷ）で、Ｇ色＞Ｒ色＞Ｂ色の順でレーザ光源の出力が大きい。しかしながら、上記の例は一例であり、記録装置に使用するレーザ光源の出力は、一概にＧ色＞Ｒ色＞Ｂ色であるとは限らない。レーザ光源の選択によっては他の配置もあり得る。但し、一般に、出力の大きなレーザは、Ｂ色の方が高価である。このため、Ｂ色のレーザ光源を低出力とした方が、低コスト化が図られる。

なお、上記実施の形態で説明したホログラム記録装置の構成は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内においてその構成を変更してもよいことは言うまでもない。

１０レーザ光源
１２シャッター
１４光学素子
１６光学素子
１８ミラー
２０偏光ビームスプリッタ
２０ａ反射面
２２空間フィルタ
２４レンズ
２６スリット
２８偏光ビームスプリッタ
２８ａ反射面
３０表示装置
３２レンズ
３４レンズ
３５拡散部材
３６ミラー
４０レンズ
４１遮光板
４１ａアパーチャ
４２レンズ
４４集光レンズ
４６ホログラム記録媒体
４８ミラー
５０ミラー
５２ミラー
５４空間フィルタ
５６レンズ
５８ミラー
６０スリット
７０制御装置
７２駆動装置
７４駆動装置
７６パターン発生器
１００レーザ光出力部

Claims

光軸方向とは交差する方向から入射されたレーザ光を光軸方向に反射し、前記光軸方向に沿って入射されたレーザ光を透過する複数の光学素子を有し、前記複数の光学素子が前記光軸方向に沿うように配置された光学部材と、波長の異なる複数のレーザ光を出射する複数のレーザ光源であって、レーザ光源の記録媒体に対する露光時間が長いほど当該レーザ光源から出射されるレーザ光が前記光学素子を透過する回数が少なくなるように配置され、前記光学部材にレーザ光を入射する複数のレーザ光源と、を含み、波長の異なる複数のレーザ光を同軸で順次出力する光出力手段と、
前記光出力手段から順次出力された同軸で波長の異なるレーザ光の各々を記録光として前記記録媒体に順次照射し、複数のホログラムを波長多重記録する記録手段と、
を備えたホログラム記録装置。
前記露光時間が、前記光学素子を透過することによる光損失が発生しない場合に、加法混合により白色ホログラムを得るために必要な露光時間である、請求項１に記載のホログラム記録装置。
前記光出力手段が、第１方向から入射されたレーザ光を光軸方向に反射し、前記光軸方向に沿って入射されたレーザ光を透過して出力する第１光学素子と、第２方向から入射されたレーザ光を前記光軸方向に反射して前記第１光学素子に入射し、前記光軸方向に沿って入射されたレーザ光を透過して前記第１光学素子に入射する第２光学素子と、前記第１光学素子に前記第１方向からレーザ光を入射する第１レーザ光源と、前記第２光学素子に前記第２方向からレーザ光を入射する第２レーザ光源と、前記第２光学素子に前記光軸方向からレーザ光を入射する第３レーザ光源と、を含み、第１レーザ光源、第２レーザ光源、第３レーザ光源の順に当該レーザ光源による露光時間が長くなる、請求項１または請求項２に記載のホログラム記録装置。
前記第１レーザ光源がＢ色の波長で発振するレーザ光源であり、前記第２レーザ光源がＲ色の波長で発振するレーザ光源であり、前記第３レーザ光源がＧ色の波長で発振するレーザ光源である、請求項３に記載のホログラム記録装置。