JP2018060018A - ホログラム記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】再生光として白色光を用いて多重記録された複数色のホログラムを一度に再生する場合でも、各色を１種類の波長の光で記録した複数色のホログラムに比べて明るい再生像を得る。【解決手段】色毎に複数のピーク波長の光を含む複数色の光を、同軸で順次出力する光出力手段と、出力された複数色の光の各々から生成した物体光と参照光とをピーク波長毎に順次照射して、ホログラム記録媒体に複数色のホログラムを多重記録する記録手段と、を備えたホログラム記録装置とする。【選択図】図５

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、波長の異なる少なくとも二つ以上のレーザを用いて同一データを記録し、半導体レーザを再生用レーザとして用いてデータを再生することを特徴とするホログラフィック記録再生方法が開示されている。

特開２００５−０６２３４５号公報

特許文献１に記載された再生方法のように、ホログラムを記録した光と同じ波長の光で再生すると、ホログラムから明るい再生像が得られる。しかしながら、再生光として白色光を用いて、多重記録された複数色のホログラムを一度に再生すると、再生像が暗くなる。これは、再生光の波長スペクトルのうち、ホログラムを記録した波長を中心に選択されて再生される光だけが、再生像の明るさに寄与するためである。

本発明の目的は、再生光として白色光を用いて多重記録された複数色のホログラムを一度に再生する場合に、各色を１種類のピーク波長の光で記録した複数色のホログラムに比べて明るい再生像を得ることにある。

請求項１に記載の発明は、色毎に複数のピーク波長の光を含む複数色の光を、同軸で順次出力する光出力手段と、前記光出力手段から出力された前記複数色の光の各々から生成した物体光と参照光とをピーク波長毎に順次照射して、ホログラム記録媒体に複数色のホログラムを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に記載の発明は、前記複数色の光の各々が、コヒーレント光である、請求項１に記載のホログラム記録装置である。

請求項３に記載の発明は、前記複数色のホログラムを再生する白色光の光量分布に応じて、前記白色光の光量が少ない色の回折光の光量が増加するように前記複数色の光の強度及びピーク波長の少なくとも一方が定められた、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に記載の発明は、前記複数色の光が、ピーク波長が異なる複数のＲ色光、ピーク波長が異なる複数のＧ色光、及びピーク波長が異なる複数のＢ色光であり、前記記録手段が、１つのＲ色データに基づいて前記複数のＲ色光から複数のＲ色物体光を生成し、１つのＧ色データに基づいて前記複数のＧ色光から複数のＧ色物体光を生成し、１つのＢ色データに基づいて前記複数のＢ色光から複数のＢ色物体光を生成する、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のホログラム記録装置である。

請求項５に記載の発明は、前記光出力手段が、ピーク波長が異なる複数のＲ色レーザ光源、ピーク波長が異なる複数のＧ色レーザ光源、及びピーク波長が異なる複数のＢ色レーザ光源を備え、前記複数のＲ色レーザ光源、前記複数のＧ色レーザ光源、及び前記複数のＢ色レーザ光源の各々から出力されたレーザ光の各々を同軸にして順次出力する、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のホログラム記録装置である。

請求項６に記載の発明は、前記複数のＲ色レーザ光源の各々のピーク波長は、６２０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の範囲であり、前記複数のＧ色レーザ光源の各々のピーク波長は、５００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の範囲であり、前記複数のＢ色レーザ光源の各々のピーク波長は、４３０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲である、請求項５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、再生光として白色光を用いて多重記録された複数色のホログラムを一度に再生する場合に、各色を１種類の波長の光で記録した複数色のホログラムに比べて再生像が明るくなる。

請求項２に記載の発明によれば、高品質のホログラムが記録される。

請求項３に記載の発明によれば、再生光として用いる白色光の光量分布が変わっても、白色光を用いて多重記録された複数色のホログラムを一度に再生する場合に、各色を１種類の波長の光で記録した複数色のホログラムに比べて再生像が明るくなる。

請求項４に記載の発明によれば、ＲＧＢ各色のデータが複数波長で確実に記録される。

請求項５に記載の発明によれば、ＲＧＢ各色につき複数のピーク波長を有する複数のレーザ光が同軸にされて照射され、複数色のホログラムが多重記録される。

請求項６に記載の発明は、ＲＧＢ各色のレーザ光の波長領域を分けることで、混色が防止される。

（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。 本発明の実施の形態に係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。 図３に示す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。 （Ａ）は再生に用いる白色光の波長スペクトルの一例を表す模式図である。（Ｂ）及び（Ｃ）は要素ホログラムを再生した場合の回折光強度の分布の一例を表す模式図である。 （Ａ）は再生に用いる白色光の光量分布の一例を表すグラフである。（Ｂ）及び（Ｄ）は要素ホログラムの波長毎の回折効率の一例を表すグラフである。（Ｃ）及び（Ｅ）は要素ホログラムを再生した場合の回折光の光量分布の一例を表すグラフである。

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、ＲＧＢ３色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（赤色）の原画像、Ｇ色（緑色）の原画像、及びＢ色（青色）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。ＲＧＢ３色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Ｈ_１、Ｈ_２、Ｈ_３、Ｈ_４、Ｈ_５として順次記録する。

ＲＧＢ３色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、同じ領域に順次重ねて記録したものが要素ホログラムＨ_１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Ｈ_１からＨ_５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Ｈ_１からＨ_５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。ＲＧＢ３色のホログラフィックステレオグラムの場合は、ＲＧＢ３色の三次元画像が観察者に認識される。

本実施の形態では、ＲＧＢ３色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色に対応したホログラムを波長多重記録して要素ホログラムが記録される。

また、本実施の形態では、ＲＧＢ各色の表示画像が異なる複数の波長のレーザ光で波長多重記録される。例えば、Ｒ色の表示画像１Ｒは、ピーク波長λ_Ｒ１とピーク波長λ_Ｒ２のＲ色のレーザ光により、２つのＲ色ホログラムとして記録される。Ｇ色の表示画像１Ｇは、ピーク波長λ_Ｇ１とピーク波長λ_Ｇ２のＧ色のレーザ光により、２つのＧ色ホログラムとして記録される。Ｂ色の表示画像１Ｂは、ピーク波長λ_Ｂ１とピーク波長λ_Ｂ２のＢ色のレーザ光により、２つのＢ色ホログラムとして記録される。これら６つのホログラムを、同じ領域に順次重ねて記録したものが要素ホログラムＨ_１となる。

＜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は本発明の実施の形態に係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。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、光出力手段として複数のレーザ光源１０を順次切り替えて波長の異なる複数のレーザ光を同軸で順次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が「光出力手段」の一例であり、ホログラム記録装置のレーザ光出力部１００以外の構成が「記録手段」の一例である。なお、レーザ光出力部１００の構成については後述する。

レーザ光出力部１００の光照射側には、１／２波長板１９、空間フィルタ２０、レンズ２２、及び偏光ビームスプリッタ２４が、レーザ光出力部１００側から光路に沿って記載した順序で配置されている。１／２波長板１９は、入射された光の偏光面を回転させて物体光と参照光との強度比を調整する。空間フィルタ２０とレンズ２２は、１／２波長板１９を透過した光を平行光化して、偏光ビームスプリッタ２４に入射させる。

偏光ビームスプリッタ２４は、Ｐ偏光を透過し且つＳ偏光を反射する反射面２４ａ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２４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２４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２４の光透過側には、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２４側から光路に沿って記載した順序で配置されている。スリット２６は、物体光用の光（Ｐ偏光）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、互いに独立して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、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、レンズ４２、及び集光レンズ４４が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、紙面と直交する方向が「水平方向」に相当し、紙面に平行な方向が「垂直方向」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。

ミラー３６で反射された物体光は、レンズ４０及びレンズ４２によりリレーされ、集光レンズ４４により水平方向に集光されて、ホログラム記録媒体４６に照射される。なお、物体光が水平方向に集光される様子は、点線内に側面図を併記して図示する。

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２４の光反射側には、ミラー４８、スリット５０、レンズ５２、アパーチャ５４ａを有する遮光板５４、レンズ５６、及びミラー５８が、偏光ビームスプリッタ２４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は、参照光用の光（以下、「参照光」という。）の光路をミラー５８の方向に変更する。

スリット５０は、参照光を矩形形状に整形し、レンズ５２に入射させる。入射された参照光は、レンズ５２及びレンズ５６によりリレーされ且つ拡大されて、ミラー５８に照射される。また、入射された参照光は、レンズ５２とレンズ５６との間の焦点位置に配置されたアパーチャ５４ａを通過する。

ミラー５８は、レンズ５６の透過光を反射して、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。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。

（レーザ光出力部）
ここで、レーザ光出力部１００の詳細な構成について説明する。
本実施の形態では、レーザ光出力部１００は、レーザ光源１０_１、レーザ光源１０_２、レーザ光源１０_３、レーザ光源１０_４、レーザ光源１０_５、及びレーザ光源１０_６と、６つのレーザ光源を備えている。６つのレーザ光源１０_１〜１０_６は、発振波長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、ここでは、発振波長は「ピーク波長」と同義である。また、区別する必要がない場合は、レーザ光源１０と総称する。

レーザ光源１０_１及びレーザ光源１０_２は、Ｂ色のレーザ光を出射するＢ色レーザ光源である。レーザ光源１０_１の発振波長は４７３ｎｍであり、レーザ光源１０_２の発振波長は４８８ｎｍである。レーザ光源１０_３及びレーザ光源１０_４は、Ｒ色のレーザ光を出射するＲ色レーザ光源である。レーザ光源１０_３の発振波長は６３３ｎｍであり、レーザ光源１０_４の発振波長は６４０ｎｍである。レーザ光源１０_５及びレーザ光源１０_６は、Ｇ色のレーザ光を出射するＧ色レーザ光源である。レーザ光源１０_５の発振波長は５１５ｎｍであり、レーザ光源１０_６の発振波長は５３２ｎｍである。

なお、各色レーザ光源の個数、各色レーザ光源の発振波長、及びレーザ光源１０_１〜１０_６へのＲＧＢ色の割り当ては例示であって、レーザ光出力部１００の構成はこれに限定されるものではない。例えば、各色レーザ光源の発振波長は一例であり、他の発振波長のレーザ光源を用いてもよい。

レーザ光出力部１００は、レーザ光源１０の外に、各レーザ光源１０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、シャッター１２_４、シャッター１２_５、及びシャッター１２_６を備えている。シャッター１２_１〜１２_６の各々は、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。

レーザ光出力部１００は、レーザ光源１０及びシャッター１２の外に、レーザ光源１０_１に対応して配置された光学素子１３と、レーザ光源１０_２に対応して配置された光学素子１４と、レーザ光源１０_３に対応して配置された光学素子１５と、レーザ光源１０_４に対応して配置された光学素子１６と、レーザ光源１０_５に対応して配置された光学素子１７と、レーザ光源１０_６に対応して配置されたミラー１８と、を備えている。

光学素子１３、光学素子１４、光学素子１５、光学素子１６、及び光学素子１７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。

本実施の形態では、レーザ光源１０_１から出射されたレーザ光は、光学素子１３に入射し、光学素子１３で光軸方向に反射され、他のレーザ光と同軸とされてレーザ光出力部１００から出力される。

また、レーザ光源１０_２から出射されたレーザ光は、光学素子１４に入射し、光学素子１４で光軸方向に反射されて光軸方向から光学素子１３に入射する。そして、光学素子１３を透過して、他のレーザ光と同軸とされてレーザ光出力部１００から出力される。

また、レーザ光源１０_３から出射されたレーザ光は、光学素子１５に入射し、光学素子１５で光軸方向に反射されて光軸方向から光学素子１４に入射する。そして、光学素子１４及び光学素子１３を透過して、他のレーザ光と同軸とされてレーザ光出力部１００から出力される。

また、レーザ光源１０_４から出射されたレーザ光は、光学素子１６に入射し、光学素子１６で光軸方向に反射されて光軸方向から光学素子１５に入射する。そして、光学素子１５、光学素子１４及び光学素子１３を透過して、他のレーザ光と同軸とされてレーザ光出力部１００から出力される。

また、レーザ光源１０_５から出射されたレーザ光は、光学素子１７に入射し、光学素子１７で光軸方向に反射されて光軸方向から光学素子１６に入射する。そして、光学素子１６、光学素子１５、光学素子１４及び光学素子１３を透過して、他のレーザ光と同軸とされてレーザ光出力部１００から出力される。

また、レーザ光源１０_６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光学素子１７に入射する。そして、光学素子１７、光学素子１６、光学素子１５、光学素子１４及び光学素子１３を透過して、他のレーザ光と同軸とされてレーザ光出力部１００から出力される。

レーザ光出力部１００は、以上の構成により、６つのレーザ光源１０_１〜１０_６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。ＲＧＢ各色について２種類、合計６種類のピーク波長のレーザ光によって、ＲＧＢ３色に対応した６つのホログラムが多重記録されて要素ホログラムが記録される。なお、ホログラムの記録処理の詳細については後述する。

（電気的構成）
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は図３に示す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６０を備えている。制御装置６０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６２を介して制御装置６０に接続されている。駆動装置６２は、制御装置６０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６４を介して制御装置６０に接続されている。駆動装置６４は、制御装置６０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６６を介して制御装置６０に接続されている。パターン発生器６６は、制御装置６０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。

＜ホログラム記録処理＞
（各色複数波長による多重記録）
次に、ＲＧＢ３色の要素ホログラムの多重記録処理について説明する。
本実施の形態では、ＲＧＢ３色の要素ホログラムを、ＲＧＢ各色について複数のピーク波長のレーザ光で多重記録している。

図５（Ａ）は再生に用いる白色光の波長スペクトルの一例を表す模式図である。縦軸は白色光強度を表し、横軸は再生波長を表す。図５（Ｂ）はＲＧＢ各色が単一のピーク波長で多重記録された要素ホログラムを再生した場合の回折光強度の分布の一例を表す模式図である。図５（Ｃ）はＲＧＢ各色が複数のピーク波長で多重記録された要素ホログラムを再生した場合の回折光強度の分布の一例を表す模式図である。図５（Ｂ）及び（Ｃ）について、縦軸は回折光強度を表し、横軸は再生波長を表す。

比較のために、波長６４０ｎｍ（λ_Ｒ１）、波長５３２ｎｍ（λ_Ｇ１）、及び波長４７３ｎｍ（λ_Ｂ１）と、ＲＧＢ各色を単一のピーク波長のレーザ光で要素ホログラムを多重記録している。図５（Ａ）に示す波長スペクトルの白色光を再生光として用いて、ＲＧＢ各色が１種類のピーク波長のレーザ光で多重記録された要素ホログラムを再生すると、図５（Ｂ）に示すように、波長６４０ｎｍ（λ_Ｒ１）、波長５３２ｎｍ（λ_Ｇ１）、及び波長４７３ｎｍ（λ_Ｂ１）の各ピーク波長を中心とする回折光しか得られない。したがって、記録に用いたＲＧＢ３色のレーザ光の各々を再生光とする場合に比べて再生像が暗くなる。

本実施の形態では、ＲＧＢ各色について複数のピーク波長のレーザ光で要素ホログラムを多重記録している。図示した例では、１つのＲ色データに基づいて、波長６４０ｎｍ（λ_Ｒ１）及び波長６３３ｎｍ（λ_Ｒ２）の各々にピークを有する２種類のＲ色のレーザ光により、２つのＲ色ホログラムが記録されている。また、１つのＧ色データに基づいて、波長５３２ｎｍ（λ_Ｇ１）及び波長５１５ｎｍ（λ_Ｇ２）の各々にピークを有する２種類のＧ色のレーザ光により、２つのＧ色ホログラムが記録されている。また、１つのＢ色データに基づいて、波長４７３ｎｍ（λ_Ｂ１）及び波長４８８ｎｍ（λ_Ｂ２）の各々にピークを有する２種類のＢ色のレーザ光により、２つのＢ色ホログラムが記録されている。

図５（Ａ）に示す波長スペクトルの白色光を再生光として用いて、ＲＧＢ各色が複数のピーク波長のレーザ光で多重記録された要素ホログラムを再生すると、図５（Ｃ）に示すように、波長６４０ｎｍ（λ_Ｒ１）、波長６３３ｎｍ（λ_Ｒ２）、波長５３２ｎｍ（λ_Ｇ１）、波長５１５ｎｍ（λ_Ｇ２）、波長４７３ｎｍ（λ_Ｂ１）、及び波長４８８ｎｍ（λ_Ｂ２）の各ピーク波長を中心とする回折光が得られる。したがって、ＲＧＢ各色について単一のピーク波長で多重記録された要素ホログラムを再生した場合に比べて、再生像が明るくなる。

なお、波長６４０ｎｍ（λ_Ｒ１）、波長６３３ｎｍ（λ_Ｒ２）、波長５３２ｎｍ（λ_Ｇ１）、波長５１５ｎｍ（λ_Ｇ２）、波長４７３ｎｍ（λ_Ｂ１）、及び波長４８８ｎｍ（λ_Ｂ２）の各波長は一例であり、コヒーレントなレーザ光が得られるならば、他の波長を選択してもよい。例えば、Ｒ色のレーザ光のピーク波長は６２０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の範囲から選択される。また、Ｇ色のレーザ光のピーク波長は、５００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の範囲から選択される。また、Ｇ色のレーザ光のピーク波長は、４３０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲から選択される。ＲＧＢ３色の波長領域を分けることで、混色が防止される。

（ホログラムの記録処理）
次に、ホログラム記録処理について具体的に説明する。本実施の形態では、Ｇ色（λ_Ｇ２）→Ｇ色（λ_Ｇ１）→Ｒ色（λ_Ｒ２）→Ｒ色（λ_Ｒ１）→Ｂ色（λ_Ｂ２）→Ｂ色（λ_Ｂ１）の順にレーザ光を出射して、ＲＧＢ各色につき２種類のピーク波長、合計６種類のピーク波長のレーザ光によって６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。即ち、レーザ光源１０_５→レーザ光源１０_６→レーザ光源１０_３→レーザ光源１０_４→レーザ光源１０_２→レーザ光源１０_１の順にレーザ光が透過される。

−Ｇ色成分の記録−
駆動装置６２によりレーザ光源１０_１〜１０_６の各々を点灯させる。まず、駆動装置６４によりシャッター１２_５を開状態にしてピーク波長λ_Ｇ２のＧ色のレーザ光が通過するようにする。レーザ光源１０_５からピーク波長λ_Ｇ２のＧ色のレーザ光を照射すると共に、制御装置６０からパターン発生器６６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。なお、以下では、ピーク波長λのレーザ光は「波長λのレーザ光」と略称する。

即ち、レーザ光源１０_５から出射された波長λ_Ｇ２のＧ色のレーザ光は、光学素子１７で反射され光学素子１３〜１６を透過して、レーザ光出力部１００から出力される。レーザ光出力部１００から出力された波長λ_Ｇ２のＧ色のレーザ光は、１／２波長板１９に入射して、１／２波長板１９により偏光面が回転され、空間フィルタ２０とレンズ２２とにより平行光化されて、偏光ビームスプリッタ２４に入射し、物体光用の光（Ｐ偏光）と参照光用の光（Ｓ偏光）とに分岐される。

偏光ビームスプリッタ２４を透過した波長λ_Ｇ２の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２４で反射された波長λ_Ｇ２の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。波長λ_Ｇ２のＧ色のレーザ光から生成された物体光と参照光とが、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色成分の１つが記録される。

次に、駆動装置６４によりシャッター１２_５を閉状態にし、シャッター１２_６を開状態にして波長λ_Ｇ１のＧ色のレーザ光が通過するようにする。レーザ光源１０_６から波長λ_Ｇ１のＧ色のレーザ光を照射すると共に、表示装置３０にＧ色の表示画像を表示したままで、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、レーザ光源１０_６から出射された波長λ_Ｇ１のＧ色のレーザ光は、ミラー１８で反射され光学素子１３〜１７を透過して、レーザ光出力部１００から出力される。レーザ光出力部１００から出力された波長λ_Ｇ１のＧ色のレーザ光は、１／２波長板１９に入射して、１／２波長板１９により偏光面が回転され、空間フィルタ２０とレンズ２２とにより平行光化されて、偏光ビームスプリッタ２４に入射し、物体光用の光（Ｐ偏光）と参照光用の光（Ｓ偏光）とに分岐される。

偏光ビームスプリッタ２４を透過した波長λ_Ｇ１の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２４で反射された波長λ_Ｇ１の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。波長λ_Ｇ１のＧ色のレーザ光から生成された物体光と参照光とが、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、要素ホログラムのもう１つのＧ色成分が記録される。なお、本実施の形態では、波長λ_Ｇ２、波長λ_Ｇ１に対してＧ色の表示画像は同一であり、波長λ_Ｇ２、波長λ_Ｇ１のレーザ光を同時に出射して、レーザ光の照射時間が重複してもよい。

−Ｒ色成分の記録−
次に、駆動装置６４によりシャッター１２_６を閉状態にし、シャッター１２_３を開状態にして波長λ_Ｒ２のＲ色のレーザ光が通過するようにする。レーザ光源１０_３から波長λ_Ｒ２のＲ色のレーザ光を照射すると共に、制御装置６０からパターン発生器６６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。

レーザ光源１０_３から出射された波長λ_Ｒ２のＲ色のレーザ光は、光学素子１５で反射されてＧ色のレーザ光と同軸とされ、光学素子１３、１４を透過して、レーザ光出力部１００から出力される。それ以外はＧ色の場合と同様にして、波長λ_Ｒ２のＲ色のレーザ光から物体光と参照光とを生成する。波長λ_Ｒ２のＲ色のレーザ光から生成された物体光と参照光とが、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色成分の１つが記録される。

次に、駆動装置６４によりシャッター１２_３を閉状態にし、シャッター１２_４を開状態にして波長λ_Ｒ１のＲ色のレーザ光が通過するようにする。レーザ光源１０_３から波長λ_Ｒ１のＲ色のレーザ光を照射すると共に、表示装置３０にＲ色の表示画像を表示したままで、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。

レーザ光源１０_４から出射された波長λ_Ｒ１のＲ色のレーザ光は、光学素子１６で反射されてＧ色のレーザ光と同軸とされ、光学素子１３〜１５を透過して、レーザ光出力部１００から出力される。それ以外はＧ色の場合と同様にして、波長λ_Ｒ１のＲ色のレーザ光から物体光と参照光とを生成する。波長λ_Ｒ１のＲ色のレーザ光から生成された物体光と参照光とが、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もう１つのＲ色成分が記録される。なお、本実施の形態では、波長λ_Ｒ２、波長λ_Ｒ１に対してＲ色の表示画像は同一であり、波長λ_Ｒ２、波長λ_Ｒ１のレーザ光を同時に出射して、レーザ光の照射時間が重複してもよい。

−Ｂ色成分の記録−
次に、駆動装置６４によりシャッター１２_４を閉状態にし、シャッター１２_２を開状態にして波長λ_Ｂ２のＢ色のレーザ光が通過するようにする。レーザ光源１０_２から波長λ_Ｂ２のＢ色のレーザ光を照射すると共に、制御装置６０からパターン発生器６６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。

レーザ光源１０_２から出射された波長λ_Ｂ２のＢ色のレーザ光は、光学素子１４で反射されてＧ色やＲ色のレーザ光と同軸とされ、光学素子１３を透過して、レーザ光出力部１００から出力される。それ以外はＧ色の場合と同様にして、波長λ_Ｂ２のＢ色のレーザ光から物体光と参照光とを生成する。波長λ_Ｂ２のＢ色のレーザ光から生成された物体光と参照光とが、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色成分の１つが記録される。

次に、駆動装置６４によりシャッター１２_２を閉状態にし、シャッター１２_１を開状態にして波長λ_Ｂ１のＢ色のレーザ光が通過するようにする。レーザ光源１０_１から波長λ_Ｂ１のＢ色のレーザ光を照射すると共に、表示装置３０にＲ色の表示画像を表示したままで、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。

レーザ光源１０_１から出射された波長λ_Ｂ１のＢ色のレーザ光は、光学素子１３で反射されてＧ色やＲ色のレーザ光と同軸とされて、レーザ光出力部１００から出力される。それ以外はＧ色の場合と同様にして、波長λ_Ｂ１のＢ色のレーザ光から物体光と参照光とを生成する。波長λ_Ｂ１のＢ色のレーザ光から生成された物体光と参照光とが、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もう１つのＢ色成分が記録される。なお、本実施の形態では、波長λ_Ｂ２、波長λ_Ｂ１に対してＢ色の表示画像は同一であり、波長λ_Ｂ２、波長λ_Ｂ１のレーザ光を同時に出射して、レーザ光の照射時間が重複してもよい。

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、ＲＧＢ３色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。

（明度の増加）
次に、ＲＧＢ各色を複数のピーク波長で多重記録した場合の「明度の増加」について説明する。図６（Ａ）は再生に用いる白色光の波長スペクトルの一例を表すグラフである。縦軸は再生光量を表し、単位は任意単位（a.u.）である。横軸は波長を表し、単位はｎｍである。

ＲＧＢ各色が単一のピーク波長で多重記録された要素ホログラム１と、ＲＧＢ各色が複数のピーク波長で多重記録された要素ホログラム２とについて、再生像の明度を比較した。要素ホログラム１は、６４０ｎｍ、５３２ｎｍ、及び４７３ｎｍと、ＲＧＢ各色が単一波長のレーザ光で多重記録されている。要素ホログラム２は、６４０ｎｍ、６３３ｎｍ、５３２ｎｍ、５１５ｎｍ、４７３ｎｍ、及び４８８ｎｍと、ＲＧＢ各色が２種類の波長のレーザ光で多重記録されている。

図６（Ｂ）は要素ホログラム１の波長毎の回折効率の一例を表すグラフである。縦軸は回折効率を表し、横軸は波長を表す。波長の単位はｎｍである。回折効率は、記録に用いた各波長での最大値が１になるように規格化されている。図６（Ｃ）は要素ホログラム１を再生した場合の回折光の光量分布の一例を表すグラフである。縦軸は回折光量を表し、横軸は波長を表す。波長の単位はｎｍである。回折光量は、最大値が１になるように規格化されている。

図６（Ｂ）に示すように、要素ホログラム１の波長６４０ｎｍ、５３２ｎｍ、及び４７３ｎｍの各々での回折効率は１である。図６（Ｂ）に示す回折効率を有する要素ホログラム１を、図６（Ａ）に示す波長スペクトルの白色光を用いて再生すると、図６（Ｃ）に示す光量分布の回折光が得られる。図６（Ｃ）に示すように、波長６４０ｎｍ、５３２ｎｍ、及び４７３ｎｍの各ピーク波長を中心とする回折光が得られる。なお、白色光の光量が低下する波長４７３ｎｍを中心とする回折光の光量は、他の波長の回折光の光量より少ない。

要素ホログラム１を再生した場合の３波長分の回折光（再生像）について、再生光の波長スペクトルと回折光の波長スペクトルとを用いて、ＣＩＥ１９７６（Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊）色空間の明度を表すＬ^＊値を求めた。Ｌ^＊値は、４０．５３である。なお、ＣＩＥ１９７６（Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊）色空間の各値の求め方は、「ＪＩＳ Ｚ ８７８１」に規定されている。

本実施の形態では、三刺激値（Ｘ,Ｙ,Ｚ）と、特定の白色刺激の三刺激値（Ｘｎ,Ｙｎ,Ｚｎ）とは下記式（１）〜（６）に基づいて求められる。Ｐ_１（λ）は「再生光の波長スペクトル」を表し、Ｐ_２（λ）は「回折光の波長スペクトル」を表す。また、ｘ（λ）、ｙ（λ）、及びｚ（λ）の各々は、「ＪＩＳ Ｚ ８７８１」に規定されたＣＩＥ等色関数を表す。

一方、図６（Ｄ）は要素ホログラム２の波長毎の回折効率の一例を表すグラフである。縦軸及び横軸は、図６（Ｂ）と同じである。図６（Ｅ）は要素ホログラム２を再生した場合の回折光の光量分布の一例を表すグラフである。縦軸及び横軸は、図６（Ｃ）と同じである。

図６（Ｄ）に示すように、要素ホログラム２のピーク波長６４０ｎｍ、６３３ｎｍ、５３２ｎｍ、５１５ｎｍ、４７３ｎｍ、及び４８８ｎｍの各々での回折効率は１である。図６（Ｄ）に示す回折効率を有する要素ホログラム２を、図６（Ａ）に示す光量分布の白色光を用いて再生すると、図６（Ｅ）に示す光量分布の回折光が得られる。図６（Ｅ）に示すように、波長６４０ｎｍ、６３３ｎｍ、５３２ｎｍ、５１５ｎｍ、４７３ｎｍ、及び４８８ｎｍの各ピーク波長を中心とする回折光が得られる。なお、白色光の光量が低下する波長４７３ｎｍ及び４８８ｎｍの回折光の光量は、他の波長の回折光の光量より少ない。

要素ホログラム１に対応する図６（Ｃ）と、要素ホログラム２に対応する図６（Ｅ）とを比べると、要素ホログラム２に対応する図６（Ｅ）の方が、回折光の光量が全体として増加している。要素ホログラム２を再生した場合の回折光（再生像）についても、ＣＩＥ１９７６（Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊）色空間の明度を表すＬ^＊値を求めた。Ｌ^＊値は、５２．２２であり、要素ホログラム２の再生像は、要素ホログラム１の再生像に比べて明るいことが分かる。

＜変形例＞
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。例えば、ホログラム記録装置の構成を一部変更して、水平方向及び垂直方向に視差情報を有するパララックス型のホログラフィックステレオグラムの作製にも適用してもよい。

また、上記実施の形態では、再生に用いる白色光の光量は、記録に使用する波長領域で略一定である。しかしながら、白色光源の種類によって「波長スペクトル」は種々である。再生に用いる白色光の光量分布に応じて、白色光の光量が少ない色の回折光の光量が増加するように、ピーク波長毎にホログラムの回折効率を変更することで再生像が明るくなる。なお、ホログラムの回折効率は、記録光の光強度を変更する等により変更される。また、再生に用いる白色光の光量分布に応じて、記録光のピーク波長を変更してもよい。

１０ レーザ光源
１２ シャッター
１３〜１７ 光学素子
１８ ミラー
１９ １／２波長板
２０ 空間フィルタ
２２ レンズ
２４ 偏光ビームスプリッタ
２４ａ 反射面
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
３６ ミラー
４０ レンズ
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 スリット
５２ レンズ
５４ 遮光板
５４ａ アパーチャ
５６ レンズ
５８ ミラー
６０ 制御装置
６２ 駆動装置
６４ 駆動装置
６６ パターン発生器
１００ レーザ光出力部

Claims (6)

1. 色毎に複数のピーク波長の光を含む複数色の光を、同軸で順次出力する光出力手段と、
   前記光出力手段から出力された前記複数色の光の各々から生成した物体光と参照光とをピーク波長毎に順次照射して、ホログラム記録媒体に複数色のホログラムを多重記録する記録手段と、
   を備えたホログラム記録装置。
2. 前記複数色の光の各々が、コヒーレント光である、
   請求項１に記載のホログラム記録装置。
3. 前記複数色のホログラムを再生する白色光の光量分布に応じて、前記白色光の光量が少ない色の回折光の光量が増加するように前記複数色の光の強度及びピーク波長の少なくとも一方が定められた、
   請求項１または請求項２に記載のホログラム記録装置。
4. 前記複数色の光が、ピーク波長が異なる複数のＲ色光、ピーク波長が異なる複数のＧ色光、及びピーク波長が異なる複数のＢ色光であり、
   前記記録手段が、１つのＲ色データに基づいて前記複数のＲ色光から複数のＲ色物体光を生成し、１つのＧ色データに基づいて前記複数のＧ色光から複数のＧ色物体光を生成し、１つのＢ色データに基づいて前記複数のＢ色光から複数のＢ色物体光を生成する、
   請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のホログラム記録装置。
5. 前記光出力手段が、ピーク波長が異なる複数のＲ色レーザ光源、ピーク波長が異なる複数のＧ色レーザ光源、及びピーク波長が異なる複数のＢ色レーザ光源を備え、前記複数のＲ色レーザ光源、前記複数のＧ色レーザ光源、及び前記複数のＢ色レーザ光源の各々から出力されたレーザ光の各々を同軸にして順次出力する、
   請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のホログラム記録装置。
6. 前記複数のＲ色レーザ光源の各々のピーク波長は、６２０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の範囲であり、前記複数のＧ色レーザ光源の各々のピーク波長は、５００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の範囲であり、前記複数のＢ色レーザ光源の各々のピーク波長は、４３０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲である、
   請求項５に記載のホログラム記録装置。