JP3447064B2 - Real-time holography device - Google Patents

Real-time holography device

Info

Publication number
JP3447064B2
JP3447064B2 JP19951291A JP19951291A JP3447064B2 JP 3447064 B2 JP3447064 B2 JP 3447064B2 JP 19951291 A JP19951291 A JP 19951291A JP 19951291 A JP19951291 A JP 19951291A JP 3447064 B2 JP3447064 B2 JP 3447064B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
liquid crystal
pixel arrangement
crystal element
type liquid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP19951291A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0572958A (en
Inventor
信幸 橋本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Citizen Watch Co Ltd
Original Assignee
Citizen Watch Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Citizen Watch Co Ltd filed Critical Citizen Watch Co Ltd
Priority to JP19951291A priority Critical patent/JP3447064B2/en
Publication of JPH0572958A publication Critical patent/JPH0572958A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3447064B2 publication Critical patent/JP3447064B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Holo Graphy (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は三次元像を実時間で再現
する実時間ホログラフィ装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a real-time holography device for reproducing a three-dimensional image in real time.

【0002】[0002]

【従来の技術】周知のように、写真技術を用いるホログ
ラフィでは、レーザ光のようなコヒーレント光から得ら
れる物体光および参照光が互いに干渉させられ、その干
渉縞が写真フィルム上に記録され、この写真フィルムを
現像したもの、すなわちホログラムに再び参照光を照射
することにより、かかる物体光が回折光として再現さ
れ、かくして三次元像が観察されることになる。勿論、
このような写真技術を用いるホログラフィでは、ホログ
ラムは写真フィルムの現像および定着によって得られる
ので、三次元像を実時間で再現することはできない。
As is well known, in holography using photographic technology, object light and reference light obtained from coherent light such as laser light interfere with each other, and their interference fringes are recorded on a photographic film. By irradiating the developed photographic film, that is, the hologram with the reference light again, such object light is reproduced as diffracted light, and thus a three-dimensional image is observed. Of course,
In holography using such photographic technology, a hologram is obtained by developing and fixing a photographic film, and therefore a three-dimensional image cannot be reproduced in real time.

【0003】アプライド・オプティックス(APPLIED OPT
ICS)、1972年5月、第11巻、No.5の第1261頁ないし第12
64頁には、アール・ジェイ・ドイル(R.J.Doyle) および
ダブリュ・イー・グレン(W.E.Glenn) の両氏によって提
案された実時間ホログラフィ装置が開示されている。こ
の実時間ホログラフィ装置では、物体光と参照光とによ
って得られる干渉縞を撮像手段で読み取ってビデオ信号
に変換し、このビデオ信号に基づいて干渉縞を透明なサ
ーモプラスチック記録体に直ちに記録する方式が採用さ
れている。詳述すると、サーモプラスチック記録体は透
明電極板にサーモプラスチックを塗布したものとして構
成され、そのサーモプラスチックの塗布面をビデオ信号
に基づいて電子ビームでもって走査して該塗布面にかか
る干渉縞に応じた電荷分布を形成すると共に該サーモプ
ラスチックを電気的に加熱する。その結果、サーモプラ
スチックには電荷分布に応じた静電力が作用し、このた
め該サーモプラスチックが変形してその表面には干渉縞
に対応した凹凸が形成され、かくしてサーモプラスチッ
ク記録体には干渉縞が位相形ホログラムとして記録され
ることになる。このような位相形ホログラムにコヒーレ
ント光を照射すれば、三次元像を直ちに再現することが
可能である。
APPLIED OPT
ICS), May 1972, Volume 11, No. 5, pages 1261 to 12
Page 64 discloses a real-time holographic device proposed by RJ Doyle and WEGlenn. In this real-time holographic device, the interference fringes obtained by the object light and the reference light are read by the image pickup means and converted into a video signal, and the interference fringes are immediately recorded on a transparent thermoplastic recording medium based on the video signal. Has been adopted. In detail, Thermo Plus chip click recording material is configured as one coated with thermoplastic transparent electrode plate, according to the coating surface by scanning with an electron beam based on the video signal to the coated surface of the thermoplastic interference A charge distribution corresponding to the stripes is formed and the thermoplastic is electrically heated. As a result, an electrostatic force corresponding to the charge distribution acts on the thermoplastic, which deforms the thermoplastic to form irregularities corresponding to the interference fringes on the surface thereof, and thus the thermoplastic fringes on the recording medium. Will be recorded as a phase hologram. By irradiating such a phase hologram with coherent light, it is possible to immediately reproduce a three-dimensional image.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うな従来の実時間ホログラフィ装置においては、サーモ
プラスチックの塗布面が干渉縞に対応した凹凸面として
変形されるまでには多少の時間が掛かるので、三次元像
の再現に対する即時性が劣り、厳密な意味では三次元像
を実時間で再現しているとは言い難い。また、動きのあ
る三次元像を連続的に再現するためには、複数のサーモ
プラスチック記録体を用意し、これらサーモプラスチッ
ク記録体に撮像手段で読み取られた干渉縞を逐次記録す
ると共にそのサーモプラスチック記録体を三次元像再現
位置に順次移動させることが必要となるので、その構成
全体はきわめて複雑なものとなる。更に、かかる従来の
実時間ホログラフィ装置の最大の問題点としては、実用
性に劣るという点が指摘されている。すなわち、サーモ
プラスチック記録体の劣化は早く、そこへの干渉縞の書
込み回数が数千回に限られるということである。したが
って、本発明の目的は、三次元像を実時間で再現する実
時間ホログラフィ装置であって、動きのある三次元像を
即時にしかも連続的に再現し得ると共にその再現を長期
に亘って維持し得る実時間ホログラフィ装置を提供する
ことである。
By the way, in the conventional real-time holography device as described above, it takes some time until the coated surface of the thermoplastic is transformed into the uneven surface corresponding to the interference fringes. However, it is difficult to say that a three-dimensional image is reproduced in real time in a strict sense, because the immediacy of reproducing the three-dimensional image is poor. Further, in order to continuously reproduce a moving three-dimensional image, a plurality of thermoplastic recording bodies are prepared, and the interference fringes read by the image pickup means are sequentially recorded on these thermoplastic recording bodies, and at the same time, the thermoplastics are recorded. Since it is necessary to sequentially move the recording body to the three-dimensional image reproduction position, the entire structure is extremely complicated. Further, it is pointed out that the practical problem is inferior as the biggest problem of the conventional real-time holography device. That is, the deterioration of the thermoplastic recording material is rapid, and the number of times of writing interference fringes on the recording material is limited to several thousand. Therefore, it is an object of the present invention to provide a real-time holography device for reproducing a three-dimensional image in real time, which can reproduce a moving three-dimensional image immediately and continuously and maintain the reproduction for a long time. It is to provide a real-time holography device capable of doing.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、物体光
と参照光とを干渉させて発生させた干渉縞を撮像してビ
デオ信号に変換する撮像手段と、この撮像手段によって
得られたビデオ信号に基づいて該干渉縞を再生する空間
光変調手段とを具備し、該空間光変調手段がマトリック
ス画素配置型液晶素子からなる実時間ホログラフィ装置
において、前記マトリックス画素配置型液晶素子により
回折された回折光を集光する集光レンズと、該集光レン
ズの略焦点位置に設置され、該集光レンズによって集光
された該回折光の0次光成分を除去する空間フィルタと
を具備し、前記空間フィルタは、前記マトリックス画素
配置型液晶素子に前記干渉縞を再生しない状態で、前記
集光レンズを通して該マトリックス画素配置型液晶素子
の画像情報を感光記録した感光材料を有することを特徴
とする実時間ホログラフィ装置が提供される。前記マト
リックス画素配置型液晶素子が位相形ホログラムを形成
する構成とすることができる。 また、前記物体光と前記
参照光とを干渉させる干渉角度は、X方向およびY方向
の該干渉角度をそれぞれ2θx および2θy とし、前記
マトリックス画素配置型液晶素子の該X方向および該Y
方向の解像力をそれぞれNx およびNy とし、該物体光
と該参照光との光源の光の波長をλとしたとき、θx
sin-1[(Nx /4)λ]およびθy =sin
-1[(Ny /4)λ]の2式によって与えられる構成と
することができる。
According to the present invention, there is provided an image pickup means for picking up an image of an interference fringe generated by causing an object light and a reference light to interfere with each other, and converting it into a video signal. In a real-time holography device comprising spatial light modulating means for reproducing the interference fringes based on a video signal, the spatial light modulating means being composed of a matrix pixel arrangement type liquid crystal element, and being diffracted by the matrix pixel arrangement type liquid crystal element. a condenser lens for the diffracted beam was focused were, installed in a substantially focal point of the condenser lens, comprising a spatial filter for removing 0-order light component of the diffraction light condensed by the condenser lens , The spatial filter is the matrix pixel
In a state where the interference fringes are not reproduced on the arrangement type liquid crystal element,
The matrix pixel arrangement type liquid crystal element through a condenser lens
Real time holography device is provided, which comprises closed the image information of the photosensitive recording photosensitive material. Said mat
Liquid crystal element with lix pixel arrangement forms a phase hologram
It can be configured to. The interference angles for causing the object light and the reference light to interfere with each other are 2θ x and 2θ y in the X direction and the Y direction, respectively, and the X direction and the Y direction of the matrix pixel arrangement type liquid crystal element are set.
If the resolving powers in the directions are N x and N y , respectively, and the wavelengths of the light of the light source of the object light and the reference light are λ, then θ x =
sin −1 [(N x / 4) λ] and θ y = sin
-1 [(N y / 4) λ] of the configuration given by expression 2
It is Ru can be.

【0006】[0006]

【作用】以上構成から明らかなように、本発明による
実時間ホログラフィ装置においては、空間変調手段と
してマトリックス画素配置型液晶素子が用いられるの
で、干渉縞の再生を即時にかつ逐次に行うことが可能で
ばかりでなく、長期間に亘る安定的な干渉縞の再生
が保証され得る。
[Action] As apparent from the above configuration, the real-time holography device according to the present invention, since a matrix pixel arrangement type liquid crystal element is used as the spatial light modulating means, immediately and sequentially performing that reproduction of the interference fringes not only is Ru is <br/> Ah possible regeneration of stable interference fringes for a long period of time can be guaranteed.

【0007】[0007]

【実施例】次に、添付図面を参照して、本発明による実
時間ホログラフィ装置の一実施例について説明する。先
ず、本発明による実時間ホログラフィ装置の理解のため
に、図1および図2を参照して、写真技術を用いるホロ
グラフィの原理について説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the real-time holography device according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. First, in order to understand the real-time holography device according to the present invention, the principle of holography using photographic technology will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

【0008】図1に示すように、コヒーレント光源例え
ばガスレーザ管10から得られるコヒーレント光すなわ
ちレーザ光Lは拡大レンズ12によって拡大された後に
コリメートレンズ14によって平行光とされ、この平行
光はハーフミラー16によって2つに分割される。一方
の分割光は物体Oに進んで、その反射光が物体光L1
して写真フィルムFに向けられ、また他方の分割光はミ
ラー18によって反射させられて参照光L2 として写真
フィルムFに向けられる。物体光L1 および参照光L2
は写真フィルムFの記録面で互いに干渉させられ、その
干渉縞が写真フィルムFに潜像として記録される。写真
フィルムFを現像して定着すると、そこには干渉縞が顕
像として記録されたネガフィルムすなわちホログラムが
作成される。
As shown in FIG. 1, a coherent light source, for example, a laser light L obtained from a gas laser tube 10 is magnified by a magnifying lens 12 and then collimated by a collimating lens 14. The collimated light is collimated by a half mirror 16. It is divided into two by. One of the split lights travels to the object O, and its reflected light is directed to the photographic film F as the object light L 1 , and the other split light is reflected by the mirror 18 and directed to the photographic film F as the reference light L 2. To be Object light L 1 and reference light L 2
Interfere with each other on the recording surface of the photographic film F, and the interference fringes are recorded on the photographic film F as a latent image. When the photographic film F is developed and fixed, a negative film in which interference fringes are recorded as a visible image, that is, a hologram is formed.

【0009】図2を参照すると、かかるホログラムF
が再現光学系に配置された状態で示される。すなわち、
ガスレーザ管20から得られるレーザ光L′が拡大レン
ズ22によって拡大された後にコリメートレンズ24に
よって平行光とされ、この平行光はミラー26によって
反射させられて参照光としてホログラムF′に照射され
る。このとき参照光はホログラムF′を直進する0次回
折光L1 ′と、所定の回折角で回折される一次回折光L
2 ′とに分けられ、この後者の一次回折光L2′が図1
に示した物体光を再現したものとなり、これにより物体
Oの虚像O′が観察されることになる。この場合、物体
光L1 と参照光L2 との成す角度2θ(図1)は0次回
折光L1 ′と一次回折光L2 ′との間の角度に等しく、
虚像O′を明瞭に観察するためには物体光と参照光との
成す角度2θを大きくして0次回折光L1 ′を虚像O′
の観察視野から外すことが好ましい。
[0009] Referring to FIG. 2, such a hologram beam F '
Are shown arranged in the reproduction optical system. That is,
The laser beam L ′ obtained from the gas laser tube 20 is magnified by the magnifying lens 22 and then converted into parallel light by the collimator lens 24. This parallel light is reflected by the mirror 26 and is applied to the hologram F ′ as reference light. At this time, the reference light is the 0th-order diffracted light L 1 ′ that goes straight through the hologram F ′ and the 1st-order diffracted light L 1 diffracted at a predetermined diffraction angle.
'Is divided into a, this latter first-order diffracted light L 2' 2 in FIG. 1
The object light shown in (1) is reproduced, so that a virtual image O ′ of the object O is observed. In this case, the angle 2θ (FIG. 1) formed by the object light L 1 and the reference light L 2 is equal to the angle between the 0th-order diffracted light L 1 ′ and the 1st-order diffracted light L 2 ′,
In order to clearly observe the virtual image O ′, the angle 2θ formed by the object light and the reference light is increased and the 0th-order diffracted light L 1 ′ is converted into the virtual image O ′.
It is preferable to remove it from the observation field of view.

【0010】図3を参照すると、本発明による実時間ホ
ログラフィ装置の一実施例が概略的に示される。なお、
図3では、図1および図2に示した構成要素と同様なも
のについては同じ参照符号が用いられる。図1で説明し
たように、ガスレーザ管10から得られるレーザ光Lは
拡大レンズ12によって拡大された後にコリメートレン
ズ14によって平行光とされ、この平行光はハーフミラ
ー16によって2つに分割される。一方の分割光は物体
Oに進んで、その反射光が物体光L1 とされ、また他方
の分割光はミラー18によって反射させられて参照光L
2 とされる。物体光L1 は結像レンズ24およびハーフ
ミラー26を経て撮像手段例えばCCDカメラ28に向
かわせられ、このとき結像レンズ24により物体Oの実
像がCCDカメラ28の撮像面の近傍に結像される(な
お、CCDカメラ28自体の結像レンズは取り除かれ
る)。また、参照光L2 はハーフミラー26によって反
射させられた後にCCDカメラ28の撮像面に向かわせ
られる。図3では、物体光L1 および参照光L2 は共に
重なり合った状態でCCDカメラ28の撮像面に向かう
ように図示されているが、実際には図4に示すように、
物体光L1 および参照光L2 は微細な角度2θを成すよ
うにCCDカメラ28の撮像面に向かわせられ、その角
度2θは本実施例では例えば約0.3 ないし約0.4 度の角
度とされる。このような微細な角度でCCDカメラ28
の撮像面に入射させられた物体光L1 および参照光L2
は互いに干渉させられ、その干渉縞はCCDカメラ28
によってビデオ信号に変換させられる。なお、物体光L
1 および参照光L2 をかかる微細な角度で干渉させる理
由については後で詳しく説明する。
Referring to FIG. 3, an embodiment of a real-time holography device according to the present invention is shown schematically. In addition,
In FIG. 3, the same reference numerals are used for the same elements as those shown in FIGS. 1 and 2. As described with reference to FIG. 1, the laser light L obtained from the gas laser tube 10 is expanded by the magnifying lens 12 and then converted into parallel light by the collimator lens 14, and the parallel light is divided into two by the half mirror 16. One of the split lights travels to the object O, and the reflected light thereof becomes the object light L 1, and the other of the split lights is reflected by the mirror 18 to be the reference light L 1.
It is considered to be 2 . The object light L 1 is directed to an image pickup means, for example, a CCD camera 28 via an image formation lens 24 and a half mirror 26, and at this time, a real image of the object O is formed by the image formation lens 24 in the vicinity of the image pickup surface of the CCD camera 28. (Note that the imaging lens of the CCD camera 28 itself is removed). The reference light L 2 is reflected by the half mirror 26 and then directed toward the image pickup surface of the CCD camera 28. In FIG. 3, the object light L 1 and the reference light L 2 are illustrated as being directed toward the image pickup surface of the CCD camera 28 in a state of being overlapped with each other, but actually, as shown in FIG.
The object light L 1 and the reference light L 2 are directed toward the image pickup surface of the CCD camera 28 so as to form a fine angle 2θ, and the angle 2θ is set to, for example, about 0.3 to about 0.4 degree in this embodiment. With such a fine angle, the CCD camera 28
Object light L 1 and reference light L 2 incident on the imaging surface of
Are interfered with each other, and the interference fringes are reflected by the CCD camera 28.
Is converted into a video signal. The object light L
The reason why the 1 and the reference light L 2 interfere with each other at such a minute angle will be described in detail later.

【0011】上述したように、本実施例では、物体Oの
実像がCCDカメラ28の撮像面の近傍に結像させら
れ、これはワンステップイメージ形ホログラムを作成す
る光学系として知られており、この場合には三次元像の
再生の際には白色光を用いることが可能である。勿論、
結像レンズ24を用いなくてもホログラムの記録は可能
であり、これはフレネルホログラムを作成する光学系と
してより一般的なものであり、この場合にもCCDカメ
ラ28自体の結像レンズは取り除かれる。なお、本実施
例では、CCDカメラ28として、日立電子株式会社か
ら入手可能なKV-26/26L が用いられ、その撮像面積は1/
2 インチであり、その画素数は768(H)×490(V)であり、
その画素ピッチは11.4μm ×13.3μm である。
As described above, in this embodiment, the real image of the object O is formed in the vicinity of the image pickup surface of the CCD camera 28, which is known as an optical system for forming a one-step image type hologram. In this case, it is possible to use white light when reproducing the three-dimensional image. Of course,
It is possible to record a hologram without using the imaging lens 24, which is more common as an optical system for creating a Fresnel hologram, and in this case also, the imaging lens of the CCD camera 28 itself is removed. . In this embodiment, as the CCD camera 28, KV-26 / 26L available from Hitachi Electronics Co., Ltd. is used, and its imaging area is 1 /
2 inches, the number of pixels is 768 (H) × 490 (V),
The pixel pitch is 11.4 μm × 13.3 μm.

【0012】物体光L1 参照光L2 との干渉縞はCC
Dカメラ28から得られたビデオ信号に基づいて空間光
変調手段すなわちマトリックス画素配置型液晶素子30
によって実時間で再生させられる。なお、本実施例で用
いられたマトリックス画素配置型液晶素子30はMIM(Me
tal-Insulated-Metal)-TN タイプであり、そのパネルサ
イズは0.96インチであり、その画素数は648(H)×240(V)
であり、各画素サイズは30μm(V)×60μm(H)である。図
5を参照すると、CCDカメラ28から得られたビデオ
信号に基づいてマトリックス画素配置型液晶素子30上
に干渉縞を再生するためのブロック図が概略的に示され
る。同ブロック図において、符号32はビデオ信号に含
まれる垂直同期信号および水平同期信号に基づいて種々
の制御信号を出力する制御信号発生回路を示し、符号3
4はビデオ信号を16階調の濃淡画像データに変換する4
ビット構成のA/D変換器を示し、符号36はマトリッ
クス画素配置型液晶素子30の信号電極駆動回路を示
し、符号38はマトリックス画素配置型液晶素子30の
走査電極駆動回路を示す。ビデオ信号がCCDカメラ2
8から出力されると、水平同期信号に基づいてサンプリ
ングクロック信号S1が制御信号発生回路32からA/
D変換器34に対して出力され、これにより4ビットの
濃淡画像データがA/D変換器34から得られ、これら
4ビットの濃淡画像データの数はマトリックス画素配置
型液晶素子30の水平方向の画素数648 に対応する。次
いで、4ビットの画像データは制御信号発生回路32か
らのシフトクロック信号S2によって信号電極駆動回路
36の4ビット構成のシフトレジスタ36aに書き込ま
れ、これら画像データは4ビット構成のラインメモリ3
6bにパラレルに移される。制御信号発生回路32から
ラッチクロック信号S3がラインメモリ36bに出力さ
れると、ラインメモリ36bからは4ビットの濃淡画像
データに応じた時間長さのパルス電圧がマトリックス画
素配置型液晶素子30の縦列電極(図5において)に対
して出力される。一方、走査電極駆動回路38のゲート
回路38aに対して制御信号発生回路32から信号電圧
S4が出力され、また走査電極駆動回路38のシフトレ
ジスタ38bに対して制御信号発生回路32から走査ス
タート信号S5およびシフトクロック信号6が出力さ
れ、これにより走査スタート信号S5の立上がりパルス
が順次シフトレジスタ38bに沿って移動させられてゲ
ート回路38aの個々のゲート回路素子が開かれる。か
くして、マトリックス画素配置型液晶素子30の横列電
極(図5において)に対して駆動電圧が順次出力され、
これにより該横列電極の各々には4ビットの濃淡画像デ
ータに応じた電圧が印加されて、物体光L1 参照光L
2 との干渉縞がマトリックス画素配置型液晶素子30上
に再生されることになる。なお、ビデオ信号に基づいて
マトリックス画素配置型液晶素子に画像を再生すること
自体は液晶テレビにおいて既に周知のことである。
The interference fringes between the object light L 1 and the reference light L 2 are CC
Based on the video signal obtained from the D camera 28, the spatial light modulating means, that is, the matrix pixel arrangement type liquid crystal element 30.
Played in real time by. The matrix pixel arrangement type liquid crystal element 30 used in this embodiment is MIM (Me
tal-Insulated-Metal) -TN type, its panel size is 0.96 inch, and its pixel number is 648 (H) × 240 (V).
And each pixel size is 30 μm (V) × 60 μm (H). Referring to FIG. 5, a block diagram for reproducing interference fringes on the matrix pixel arrangement type liquid crystal device 30 based on a video signal obtained from the CCD camera 28 is schematically shown. In the block diagram, reference numeral 32 denotes a control signal generation circuits for outputting various control signals based on the vertical and horizontal synchronizing signals included in the video signal, reference numeral 3
4 is for converting the video signal into 16-level grayscale image data 4
Reference numeral 36 denotes a signal electrode drive circuit of the matrix pixel arrangement type liquid crystal element 30, and reference numeral 38 denotes a scan electrode drive circuit of the matrix pixel arrangement type liquid crystal element 30. Video signal is CCD camera 2
8 is output from the control signal generating circuit 32 based on the horizontal synchronizing signal,
It is output to the D converter 34, whereby 4-bit grayscale image data is obtained from the A / D converter 34, and the number of these 4-bit grayscale image data is in the horizontal direction of the matrix pixel arrangement type liquid crystal element 30. Corresponds to 648 pixels. Next, the 4-bit image data is written into the 4-bit shift register 36a of the signal electrode drive circuit 36 by the shift clock signal S2 from the control signal generating circuit 32, and these image data are written into the 4-bit line memory 3.
6b is moved in parallel. When the latch clock signal S3 is output from the control signal generation circuit 32 to the line memory 36b, a pulse voltage having a time length corresponding to the 4-bit grayscale image data is output from the line memory 36b in the vertical direction of the matrix pixel arrangement type liquid crystal element 30. Output to the electrodes (in FIG. 5). On the other hand, the signal voltage S4 is output from the control signal generating circuit 32 to the gate circuit 38a of the scan electrode driving circuit 38, and the scan start signal S5 is output from the control signal generating circuit 32 to the shift register 38b of the scan electrode driving circuit 38. And the shift clock signal 6 is output, whereby the rising pulse of the scan start signal S5 is sequentially moved along the shift register 38b to open the individual gate circuit elements of the gate circuit 38a. Thus, the driving voltage is sequentially output to the row electrodes (in FIG. 5) of the matrix pixel arrangement type liquid crystal element 30,
As a result, a voltage corresponding to 4-bit grayscale image data is applied to each of the row electrodes, and the object light L 1 and the reference light L
The interference fringe with 2 is reproduced on the matrix pixel arrangement type liquid crystal element 30. It is already well known in liquid crystal televisions to reproduce an image on a matrix pixel arrangement type liquid crystal element based on a video signal.

【0013】ところで、物体光L1 と参照光L2 との干
渉縞の基本ピッチPはその間の角度2θによって決ま
り、以下の式で示される。 2・SIN(θ)=Nλ N=P-1 ここでλはレーザ光の波長であり、Nは空間周波数であ
る。上式から明らかなように、物体光L1 と参照光L2
との間の角度2θが大きくなると、基本ピッチPは小さ
くなり、これとは逆に物体光L1 と参照光L2 との間の
角度2θが小さくなると、基本ピッチPは大きくなる。
例えば、物体光L1 と参照光L2 との間の角度2θが30
度の場合には、Pは約1.2 μm となり、この場合には物
体光L1 と参照光L2 との干渉縞をマトリックス画素配
置型液晶素子30上で再生することは不可能である。と
いうのは、マトリックス画素配置型液晶素子30の画素
サイズは上述したように30μm(V)×60μm(H)であるから
である。しかしならが、物体光L1 と参照光L2 との間
の角度2θを約0.3 ないし約0.4 度とすると、Pは約10
0 μm 程度となり、この場合にはマトリックス画素配置
型液晶素子30上で物体光L1 と参照光L2との干渉縞
を再生させることは可能である。一般に、物体光L1
参照光L2 との間の角度2θはマトリックス画素配置型
液晶素子30の解像力に基づいて決められるべきであ
り、X方向(水平方向)およびY方向(垂直方向)の解
像力をそれぞれNx (lp/mm) およびNy (lp/mm) とした
とき、最適角度2θx および2θy は以下の式で表せら
れる。 θx =SIN-1〔(Nx /4)λ〕 θy =SIN-1〔(Ny /4)λ〕 λ:レーザ光の波長 本実施例で用いられたマトリックス画素配置型液晶素子
30においては、水平方向の画素密度は約33/mm(Nx
33/2) であり、また垂直方向の画素密度は約17/mm ( N
y =17/2) であり、これに基づいて物体光L1 と参照光
2 との間の角度2θを求めると、その角度2θは約0.
3 ないし約0.4 度の範囲内となる。この場合、θの値が
かかる範囲内よりも大きくなると、再現三次元像の画質
が低下し、θの値がかかる範囲内よりも小さくなると、
再現三次元像の画質はさほど低下することはないが、0
次回折光と一次回折光との分離が難しなる。なお、今後
更に高画素密度のマトリックス画素配置型液晶素子が開
発された場合には、物体光L 1 と参照光L2 との間の角
度2θは上記の範囲よりも大きく設定することも可能で
ある。
By the way, the object light L1And reference light L2Dried with
The basic pitch P of the fringes is determined by the angle 2θ between them.
Is expressed by the following formula. 2 · SIN (θ) = Nλ N = P-1 Where λ is the wavelength of the laser light and N is the spatial frequency.
It As is clear from the above equation, the object light L1And reference light L2
When the angle 2θ between and becomes large, the basic pitch P becomes small.
Object light L on the contrary1And reference light L2Between
As the angle 2θ becomes smaller, the basic pitch P becomes larger.
For example, the object light L1And reference light L2Angle 2θ between and is 30
In the case of degrees, P is about 1.2 μm.
Body light L1And reference light L2The interference fringes with
It is impossible to reproduce on the stationary liquid crystal element 30. When
It means the pixels of the matrix pixel arrangement type liquid crystal element 30.
Since the size is 30 μm (V) × 60 μm (H) as described above
Is. However, the object light L1And reference light L2Between
If the angle 2θ of is about 0.3 to about 0.4 degrees, P is about 10
Approximately 0 μm, in this case matrix pixel arrangement
Object light L on the liquid crystal element 301And reference light L2Interference fringes with
It is possible to reproduce. Generally, the object light L1When
Reference light L2Angle 2θ between and is a matrix pixel arrangement type
It should be determined based on the resolution of the liquid crystal element 30.
Solution in X direction (horizontal direction) and Y direction (vertical direction)
Image power is Nx(lp / mm) and Ny(lp / mm)
When the optimum angle 2θxAnd 2θyCan be expressed by the following formula
Be done. θx= SIN-1[(Nx/ 4) λ] θy= SIN-1[(Ny/ 4) λ] λ: wavelength of laser light Matrix pixel arrangement type liquid crystal element used in this embodiment
30, the pixel density in the horizontal direction is about 33 / mm (Nx=
33/2) and the vertical pixel density is about 17 / mm (N
y= 17/2), and based on this, the object light L1And reference light
L2The angle 2θ between and is about 0.
It is in the range of 3 to about 0.4 degrees. In this case, the value of θ is
If it is larger than this range, the image quality of the reproduced three-dimensional image
Decreases and the value of θ becomes smaller than the range,
The image quality of the reproduced three-dimensional image does not deteriorate so much, but 0
It becomes difficult to separate the first-order diffracted light and the first-order diffracted light. In the future
A matrix pixel arrangement type liquid crystal device with higher pixel density was opened.
If emitted, the object light L 1And reference light L2Corner between
It is possible to set the degree 2θ larger than the above range.
is there.

【0014】図3に示すように、マトリックス画素配置
型液晶素子30は再現光学系に配置される。すなわち、
ガスレーザ管20から得られるレーザ光L′が拡大レン
ズ22によって拡大された後にコリメートレンズ24に
よって平行光とされ、この平行光が参照光L2 ′として
マトリックス画素配置型液晶素子30に入射させられ
る。上述したように、物体光L1 と参照光L2 は約0.3
ないし約0.4 度の角度で干渉させられるので、参照光L
2 ′の入射角度はマトリックス画素配置型液晶素子30
の表示面に対してほぼ垂直となる。マトリックス画素配
置型液晶素子30を透過した光は集光レンズ40によっ
て集光され、その集光箇所に空間フィルタ42が配置さ
れ、かくして物体Oが三次元像として観察され得ること
になる。空間フィルタ42は0次回折光を排除するため
に設けられるものである。すなわち、物体光L1 と参照
光L2 は約0.3 ないし約0.4 度の角度で干渉させられる
ために0次回折光が不可避的に観察視野内に入って来る
ので、この0次回折光を遮るために空間フィルタ42が
配置される訳である。空間フィルタ42の作成例につい
て述べると、空間フィルタ42の設置箇所に写真フィル
ムを置いてレーザ光L′を照明して、その写真フィルム
を現像することによって得られる。なお、このときマト
リックス画素配置型液晶素子30には干渉縞を再生して
いない状態としておく。このようにして得られた空間フ
ィルタ42が図6に示され、同図から明らかなように、
0次回折光が集光レンズ40によって集光される集光箇
所Cが黒点として現像されるので、この空間フィルタ4
2を図3に示ように集光レンズ40の焦点に配置すれ
ば、0次回折光が遮られて物体Oの三次元像が明瞭に観
察され得る。なお、図6に示すように集光箇所C以外に
も多数の黒点が規則的に現れるが、それら黒点は集光箇
所Cがマトリックス画素配置型液晶素子30の電極板配
列によって回折されたものである。
As shown in FIG. 3, the matrix pixel arrangement type liquid crystal element 30 is arranged in a reproducing optical system. That is,
The laser beam L ′ obtained from the gas laser tube 20 is magnified by the magnifying lens 22 and then converted into parallel light by the collimator lens 24, and this parallel light is made incident on the matrix pixel arrangement type liquid crystal element 30 as reference light L 2 ′. As described above, the object light L 1 and the reference light L 2 are about 0.3
Or the reference beam L
The angle of incidence matrix pixel arrangement type 2 'liquid crystal element 30
Is almost perpendicular to the display surface of. The light transmitted through the matrix pixel arrangement type liquid crystal element 30 is condensed by the condensing lens 40, and the spatial filter 42 is arranged at the condensing position, and thus the object O can be observed as a three-dimensional image. The spatial filter 42 is provided to eliminate the 0th-order diffracted light. That is, since the 0-order diffracted light to the object beam L 1 and the reference light L 2 to be made to interfere at an angle of about 0.3 to about 0.4 degrees comes into the inevitable observation field, in order to block the zero-order diffracted light it is mean that spatial filter 42 is disposed. An example of producing the spatial filter 42 will be described. The spatial filter 42 is obtained by placing a photographic film at the installation location of the spatial filter 42, illuminating the laser beam L ', and developing the photographic film. At this time, the interference fringes are not reproduced in the matrix pixel arrangement type liquid crystal element 30. The spatial filter 42 thus obtained is shown in FIG. 6, and as is apparent from FIG.
Since the condensing point C where the 0th-order diffracted light is condensed by the condensing lens 40 is developed as a black spot, the spatial filter 4
By arranging the 2 at the focal point of the condenser lens 40 as it is shown in Fig 3, 0 3D image of the diffracted light is blocked by the object O can be clearly observed. As shown in FIG. 6, a large number of black spots regularly appear in addition to the condensing spot C, but these black spots are those where the condensing spot C is diffracted by the electrode plate array of the matrix pixel arrangement type liquid crystal element 30. is there.

【0015】マトリックス画素配置型液晶素子30の液
晶表示面の両側に偏光板を配置して干渉縞を再生した際
には、マトリックス画素配置型液晶素子30は振幅形ホ
ログラムとして機能することになるが、液晶分子の屈折
率がその配列向きによって変化する場合には、該偏光板
を除いてマトリックス画素配置型液晶素子30を位相形
ホログラムとして機能させることが好ましい。というの
は、後者の場合の方が一層明るい三次元像を再現するこ
とができるからである。上述の実施例では、マトリック
ス画素配置型液晶素子30は透過形ホログラムとして機
能するように構成されているが、マトリックス画素配置
型液晶素子30の液晶表示面の片側にミラーを配置して
反射形ホログラムとして機能させることも可能である。
また、上述の実施例では、干渉縞の読取りにCCDカメ
ラが用いられたが、その他の撮像手段を用いてもよいこ
とは言うまでもない。更に、上述の実施例では、コヒー
レント光源としてガスレーザ管が用いられたが、近年進
歩の著しい可視半導体レーザを使用し得ることは言うま
でもない。
When polarizing plates are arranged on both sides of the liquid crystal display surface of the matrix pixel arrangement type liquid crystal element 30 to reproduce the interference fringes, the matrix pixel arrangement type liquid crystal element 30 functions as an amplitude hologram. When the refractive index of the liquid crystal molecules changes depending on the orientation of the liquid crystal molecules, it is preferable that the matrix pixel arrangement type liquid crystal element 30 is made to function as a phase hologram except for the polarizing plate. This is because the latter case can reproduce a brighter three-dimensional image. In the above-described embodiment, the matrix pixel arrangement type liquid crystal element 30 is configured to function as a transmission hologram, but a mirror is arranged on one side of the liquid crystal display surface of the matrix pixel arrangement type liquid crystal element 30 to form a reflection hologram. It is also possible to function as.
Further, in the above-mentioned embodiment, the CCD camera is used for reading the interference fringes, but it goes without saying that other image pickup means may be used. Further, although the gas laser tube is used as the coherent light source in the above-mentioned embodiments, it goes without saying that a visible semiconductor laser, which has made remarkable progress in recent years, can be used.

【0016】[0016]

【発明の効果】以上の記載から明らかなように、本実施
例によれば、マトリックス画素配置型液晶素子の使用に
より、干渉縞の再生を即時にかつ逐次に行うことが可能
であるので、動きのある三次元像を実質的に実時間でか
つ連続的に再現することが可能となる。また、液晶テレ
ビ等で証明されているように、マトリックス画素配置型
液晶素子の寿命は長く、このため長期間に亘る三次元像
の再現が安定的に保証され得る。
As apparent from the above description, according to the present invention, according to this embodiment, by use of a matrix pixel arrangement type liquid crystal element, since the playback of the interference fringes immediately and can be performed sequentially, It becomes possible to continuously reproduce a moving three-dimensional image in substantially real time. In addition, as has been proved in liquid crystal televisions and the like, the life of the matrix pixel arrangement type liquid crystal element is long, so that the reproduction of a three-dimensional image over a long period can be stably guaranteed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】写真技術を用いるホログラムの作成を説明する
概略図である。
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating the creation of a hologram using photographic technology.

【図2】図1で得られたホログラムでの三次元像の再現
を説明する概略図である。
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating reproduction of a three-dimensional image on the hologram obtained in FIG.

【図3】本発明による実時間ホログラフィ装置を示す概
略図である。
FIG. 3 is a schematic diagram showing a real-time holography device according to the present invention.

【図4】図3の一部を拡大して示す拡大図である。FIG. 4 is an enlarged view showing a part of FIG. 3 in an enlarged manner.

【図5】図3のCCDカメラで読み取った干渉縞をマト
リックス画素配置型液晶素子上に再生する制御回路のブ
ロック図である。
5 is a block diagram of a control circuit for reproducing interference fringes read by the CCD camera of FIG. 3 on a matrix pixel arrangement type liquid crystal element.

【図6】空間フィルタを示す平面図である。FIG. 6 is a plan view showing a spatial filter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…ガスレーザ管 12…拡大レンズ 14…コリメートレンズ 16…ハーフミラー 18…ミラー 20…ガスレーザ管 22…拡大レンズ 24…コリメートレンズ 26…ハーフミラー 28…CCDカメラ 30…マトリックス画素配置型液晶素子 32…制御信号発生回路 34…A/D変換器 36…信号電極駆動回路 38…走査電極駆動回路 40…集光レンズ 42…空間フィルタ10 ... gas laser tube 12 ... magnifying lens 14 ... co Increment Torenzu 16 ... half mirror 18 ... mirror 20 ... gas laser tube 22 ... magnifying lens 24 ... co Increment Torenzu 26 ... half mirror 28 ... CCD camera 30 ... matrix pixel arrangement type liquid crystal device 32 Control signal generation circuit 34 A / D converter 36 Signal electrode drive circuit 38 Scan electrode drive circuit 40 Condenser lens 42 Spatial filter

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 物体光と参照光とを干渉させて発生させ
た干渉縞を撮像してビデオ信号に変換する撮像手段と、
この撮像手段によって得られたビデオ信号に基づいて該
干渉縞を再生する空間光変調手段とを具備し、該空間光
変調手段がマトリックス画素配置型液晶素子からなる実
時間ホログラフィ装置において、 前記マトリックス画素配置型液晶素子により回折された
回折光を集光する集光レンズと、該集光レンズの略焦点
位置に設置され、該集光レンズによって集光された該回
折光の0次光成分を除去する空間フィルタとを具備し、 前記空間フィルタは、前記マトリックス画素配置型液晶
素子に前記干渉縞を再生しない状態で、前記集光レンズ
を通して該マトリックス画素配置型液晶素子の画像情報
を感光記録した感光材料を有 することを特徴とする実
時間ホログラフィ装置。
1. An image pickup means for picking up an image of an interference fringe generated by causing an object light and a reference light to interfere with each other and converting the imaged interference fringe into a video signal.
A real-time holography device comprising a spatial light modulating means for reproducing the interference fringes based on a video signal obtained by the imaging means, wherein the spatial light modulating means comprises a matrix pixel arrangement type liquid crystal element, A condenser lens for condensing the diffracted light diffracted by the disposition type liquid crystal element, and a zero-order light component of the diffracted light condensed by the condenser lens, which is installed at a substantially focal position of the condenser lens. And a spatial filter , wherein the spatial filter is the matrix pixel arrangement type liquid crystal.
The condenser lens without reproducing the interference fringes on the element
Through the matrix pixel arrangement type liquid crystal element image information
To have a photosensitive recording photosensitive material, real-time holography device according to claim.
【請求項2】 前記マトリックス画素配置型液晶素子が
位相形ホログラムを形成する請求項1に記載の実時間ホ
ログラフィ装置。
2. The matrix pixel arrangement type liquid crystal element
The real-time holography device according to claim 1, which forms a phase hologram .
【請求項3】 前記物体光と前記参照光とを干渉させる
干渉角度は、X方向およびY方向の該干渉角度をそれぞ
れ2θ x および2θ y とし、前記マトリックス画素配置
型液晶素子の該X方向および該Y方向の解像力をそれぞ
れN x およびN y とし、該物体光と該参照光との光源の
光の波長をλとしたとき、 θ x =sin -1 [(N x /4)λ]および θ y =sin -1 [(N y /4)λ] の2式によって与えられ る請求項1又は2に記載の実時
間ホログラフィ装置。
3. The object light and the reference light are caused to interfere with each other.
The interference angle is the interference angle in the X direction and the interference angle in the Y direction, respectively.
Re and 2 [Theta] x and 2 [Theta] y, said matrix pixel arrangement
The resolving power of the liquid crystal element in the X direction and the Y direction, respectively.
Let N x and N y be the light sources of the object light and the reference light.
When the wavelength of the light was λ, θ x = sin -1 [ (N x / 4) λ] and θ y = sin -1 [(N y / 4) λ] of claim 1 that is given by the expression 2 Or the real-time holography device according to 2.
JP19951291A 1991-08-08 1991-08-08 Real-time holography device Expired - Lifetime JP3447064B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP19951291A JP3447064B2 (en) 1991-08-08 1991-08-08 Real-time holography device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP19951291A JP3447064B2 (en) 1991-08-08 1991-08-08 Real-time holography device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0572958A JPH0572958A (en) 1993-03-26
JP3447064B2 true JP3447064B2 (en) 2003-09-16

Family

ID=16409054

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP19951291A Expired - Lifetime JP3447064B2 (en) 1991-08-08 1991-08-08 Real-time holography device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3447064B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE519851C2 (en) 2001-06-11 2003-04-15 Saab Ab Device and method for displaying image on the retina
JP2013104964A (en) * 2011-11-11 2013-05-30 Toshiba Corp Holographic display device

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0572958A (en) 1993-03-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5515183A (en) Real-time holography system
US4104489A (en) Holographic memory with fringe stabilizing compensation for recording medium motion
US5682214A (en) Optical apparatus for controlling the wavefront of a coherent light
US4224480A (en) Holographic playback system using a charge storage sensor and binary decoding
US4012108A (en) Hologram memory apparatus
US6061154A (en) System and method for steering focal plane data to access data locations in a holographic memory
JPWO2004013706A1 (en) Hologram recording / reproducing method and hologram recording / reproducing apparatus
JP2000285457A (en) Volume holographic memory optical information recording/reproducing device
JP4342311B2 (en) Waveguide multilayer holographic data storage
US6301028B1 (en) Holographic memory and optical information recording and reproducing apparatus using the same
KR20080112569A (en) Holographic recording/reproducing apparatus employing variable size aperture
JPWO2007043451A1 (en) Hologram recording / reproducing system
JP4059977B2 (en) 3D holographic data storage system
JP2006154163A (en) Hologram recording device, hologram reproducing apparatus, hologram recording method, and hologram reproducing method
JP2000155950A (en) Volume horographic memory and optical information recording/reproducing apparatus utilizing the same
JP4214601B2 (en) Hologram recording / reproducing apparatus and hologram recording / reproducing method
JP3447064B2 (en) Real-time holography device
US6181665B1 (en) Volume holographic data storage system
JP4130296B2 (en) Apparatus used in holographic memory system and method for mapping periodic phase structure to input data plane
JP2801257B2 (en) Light beam scanning device
JPH04223208A (en) Real-time deformation/shape analysis method and device
JP4283337B2 (en) Information recording apparatus and information reproducing apparatus
US5844701A (en) System and method using linear translation to access data locations in a holographic memory
KR100397479B1 (en) holographic memory device using an angle multiplexing
JPH11202745A (en) Hologram device

Legal Events

Date Code Title Description
S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100704

Year of fee payment: 7