JP3709648B2

JP3709648B2 - 画像再生方法及び画像再生装置

Info

Publication number: JP3709648B2
Application number: JP05654097A
Authority: JP
Inventors: 明白倉; 信宏木原; 茂幸馬場
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1997-03-11
Filing date: 1997-03-11
Publication date: 2005-10-26
Anticipated expiration: 2017-03-11
Also published as: JPH10254338A; US6018403A; EP0864947A3; EP0864947A2

Description

【発明に属する技術分野】
本発明は、エッジリット方式のホログラフィックステレオグラムから画像を再生する画像再生装置に関する。
【０００１】
【従来の技術】
ホログラフィックステレオグラムは、被写体を異なる観察点から順次撮影することにより得られた多数の画像を原画として、これらを１枚のホログラム用記録媒体に短冊状又はドット状の要素ホログラムとして順次記録することにより作製される。
【０００２】
例えば、横方向のみに視差情報を持つホログラフィックステレオグラムでは、図１４に示すように、被写体１００を横方向の異なる観察点から順次撮影することにより得られた複数の原画１０１ａ〜１０１ｅが、短冊状の要素ホログラムとしてホログラム用記録媒体１０２に順次記録される。
【０００３】
このホログラフィックステレオグラムでは、横方向の異なる観察点から順次撮影することにより得られた画像情報が、短冊状の要素ホログラムとして横方向に順次記録されているので、このホログラフィックステレオグラムを観察者が両目で見たとき、その左右の目にそれぞれ写る２次元画像は若干異なるものとなる。これにより、観察者は視差を感じることとなり、３次元画像が再生されることとなる。
【０００４】
ところで、通常のホログラムにおいて、３次元画像を再生するための照明光源と、ホログラムとは空間的に離れている。このため、通常のホログラムでは、再生のために広い空間を必要とし、また、最適な条件で再生するにはホログラムと照明光源との位置関係を決められた条件にセットしなければならない。これは、複数の要素ホログラムからなるホログラフィックステレオグラムにおいても同様である。
【０００５】
これに対して、照明光源とホログラムが一体化していれば、照明のための空間が不要になって小型化を図ることができ、しかも、ホログラムと照明光源の位置関係が常に一定となるので、常に最適な条件で再生を行うことができる。そして、これを実現するものとして、透明な光導入用ブロックに記録媒体を貼り付けて記録再生を行うエッジリット方式のホログラムが注目を集めている。
【０００６】
エッジリット方式によって、記録媒体を透過した光により３次元画像が再生される透過型ホログラムを作成する際は、図１５に示すように、適当な厚さのガラス又はプラスチック等の透明材料からなる光導入用ブロック１１０の一方の面１１０ａにホログラム用の記録媒体１１１を貼り付ける。このとき、通常、記録媒体１１１は、光の全反射を防ぐために、インデックスマッチング液１１２を介して光導入用ブロック１１０に貼り付けられる。そして、光導入用ブロック１１０の他方の面１１０ｂから、被写体１１３からの物体光１１４を記録媒体１１１に向けて照射するとともに、光導入用ブロック１１０の端面１１０ｃから参照光１１５を記録媒体１１１に向けて照射する。これにより、透過型エッジリットホログラムが作成される。
【０００７】
そして、このように作成された透過型エッジリットホログラムを再生する際は、図１６に示すように、光導入用ブロック１２０の一方の面１２０ａにホログラム１２１をインデックスマッチング液１２２を介して貼り付けた上で、光導入用ブロック１２０の端面１２０ｂから再生用照明光１２３をホログラム１２１に向けて照射する。このとき、ホログラム１２１を透過する光は、ホログラム１２１によって回折される。そして、この回折光１２４によって再生像１２５が生じ、当該再生像１２５が観察者１２６によって観察されることとなる。
【０００８】
また、エッジリット方式によって、記録媒体を反射した光により３次元画像が再生される反射型ホログラムを作成する際は、透過型エッジリットホログラムを作成する際と同様、図１７に示すように、光導入用ブロック１３０の一方の面１３０ａに、インデックスマッチング液１３１を介して、記録媒体１３２を貼り付ける。そして、反射型のときには、記録媒体１３２を貼り付けた側から、被写体１３３からの物体光１３４を記録媒体１３２に向けて照射するとともに、光導入用ブロック１３０の端面１３０ｂから参照光１３５を記録媒体１３２に向けて照射する。これにより、反射型エッジリットホログラムが作成される。
【０００９】
そして、このように作成された反射型エッジリットホログラムを再生する際は、図１８に示すように、光導入用ブロック１４０の一方の面１４０ａにホログラム１４１をインデックスマッチング液１４２を介して貼り付けた上で、光導入用ブロック１４０の端面１４０ｂから再生用照明光１４３をホログラム１４１に向けて照射する。このとき、ホログラム１４１によって反射される光は、ホログラム１４１によって回折される。そして、この回折光１４４によって再生像１４５が生じ、当該再生像１４５が観察者１４６によって観察されることとなる。
【００１０】
このようなエッジリット方式のホログラムでは、再生用照明光の光源と光導入用ブロックを一体化することにより、再生用の光学系を小型化することができ、しかも、常に最適な条件で再生を行うことができる。また、エッジリット方式のホログラムは、再生用照明光の入射角度が大きくなるため、光導入用ブロックの外部から入射した光によって像が再生されるようなことがないという特徴を有している。このため、エッジリット方式のホログラムは、ヘッドアップディスプレイ装置のように、太陽等からの光によって像が再生されると好ましくないような分野において利用が進んでいる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、エッジリット方式のホログラムは、数々の利点を有している。そこで、本発明者は、エッジリット方式のホログラフィックステレオグラムへの適用を試みた。エッジリット方式をホログラフィックステレオグラムに適用する際は、各要素ホログラムをエッジリット方式で記録再生するようにすれば良く、基本的な原理は通常のホログラムと同様である。
【００１２】
しかしながら、エッジリット方式のホログラフィックステレオグラムを、図１６又は図１７に示したように光導入用ブロックに貼り付けて再生した場合、視野角が非常に制限されてしまい、例えば物体の真後ろを再生するようなことは不可能である。すなわち、エッジリット方式のホログラフィックステレオグラムでは、視野角が非常に制限されてしまうという問題があった。
【００１３】
なお、エッジリット方式のホログラムではなく、再生用照明光を直接照射するタイプのホログラムにおいては、物体の真後ろまで再生できるようなホログラムとして、マルチプレックス円筒ホログラムというものがある。マルチプレックス円筒ホログラムでは、ホログラムを丸めて円筒形状として、その内側から再生用照明光を照射して、画像を再生する。このようなマルチプレックス円筒ホログラムは、円筒の中央に閉じ込めたような再生像が得られるため、ディスプレイ効果に優れているという利点がある。
【００１４】
しかしながら、マルチプレックス円筒ホログラムでは、再生用照明光の照射角度を急角度にすることができないので、円筒形に丸めたホログラムの内側に光源を配する必要があり、このため、画像再生装置が大型化してしまうという問題がある。また、マルチプレックス円筒ホログラムでは、円筒形に丸めたホログラムの内側に光源を配する必要があるためにホログラムを丸める際の径を大きくとる必要があるが、ホログラムの径が大きくなると、ホログラム面と再生像の位置とが大きく離れてしまう。このため、マルチプレックス円筒ホログラムには、必然的に画像にボケが生じやすいという欠点がある。
【００１５】
本発明は、ホログラフィックステレオグラムから画像を再生する画像再生装置として、画像のボケが少なく、視野角の広い画像を簡単に再生することが可能であり、しかも小型化を図ることが可能な装置を提供することを目的としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る画像再生装置は、エッジリット方式でホログラフィックステレオグラムから画像を再生する画像再生装置であって、再生用照明光を照射する光源と、略円柱状に形成された光導入用ブロックと、上記光導入ブロックの円形の周面に配設されたホログラフィックステレオグラムと、上記光導入ブロックの端面に対向して配設され、上記光源からの再生用照明光を上記光導入ブロックに導く光学素子を備え、上記光学素子を介して上記光導入ブロック内に導入された上記再生用照明光を、上記光導入ブロックを介して上記光導入ブロックの周面に配設したホログラフィックスステレオグラムに空気との界面で全反射するような角度で照射し、上記再生用照明光が上記ホログラフィックステレオグラムを透過する際に回折される光によって画像を再生する。
【００１７】
以上のような本発明に係る画像再生装置では、略円柱状に形成された光導入用ブロックの周面にホログラフィックステレオグラムを配し、当該ホログラフィックステレオグラムに対して光導入用ブロックを介して再生用照明光を照射するようにしているので、視野角の広い画像を再生することができる。なお、本発明を適用することにより、視野角は３６０度全周にまで広げることも可能であり、小さな円柱体の中に立体像を閉じ込めたようなディスプレイ効果を出すこともできる。
【００１８】
しかも、本発明では、光導入用ブロックを用いているので、再生用照明光の照射角度を急角度にすることができる。したがって、コンパクトな装置で実現できる。しかも、ホログラム面と再生像の位置とを近くすることができるので、ボケの少ない画像を再生することが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２０】
まず、再生の対象となるホログラフィックステレオグラムを作成するホログラフィックステレオグラム作成システムの一構成例について説明する。なお、以下の説明では、短冊状の複数の要素ホログラムを１つの記録媒体上に記録することにより、横方向の視差情報を持たせたホログラフィックステレオグラムを例に挙げる。ただし、本発明は、ドット状の複数の要素ホログラムを１つの記録媒体上に記録することにより、横方向及び縦方向の視差情報を持たせたホログラフィックステレオグラムに対しても適用可能であることは言うまでもない。
【００２１】
このホログラフィックステレオグラム作成システムは、物体光と参照光との干渉縞が記録されたホログラム用記録媒体をそのままホログラフィックステレオグラムとする、いわゆるワンステップホログラフィックステレオグラムを、エッジリット方式で作成するシステムであり、図１に示すように、記録対象の画像データの処理を行うデータ処理部１と、このシステム全体の制御を行う制御用コンピュータ２と、ホログラフィックステレオグラム作成用の光学系を有するホログラフィックステレオグラムプリンタ装置３とから構成されている。
【００２２】
データ処理部１は、多眼式カメラや移動式カメラ等を備えた視差画像列撮影装置１３から供給される視差情報を含む複数の画像データＤ１や、画像データ生成用コンピュータ１４によって生成された視差情報を含む複数の画像データＤ２等に基づいて、視差画像列Ｄ３を生成する。
【００２３】
ここで、視差画像列撮影装置１３から供給される視差情報を含む複数の画像データＤ１は、例えば、多眼式カメラによる同時撮影、又は移動式カメラによる連続撮影等によって、実物体を横方向の異なる複数の観察点から撮影することにより得られた複数画像分の画像データである。
【００２４】
また、画像データ生成用コンピュータ１４によって生成された視差情報を含む複数の画像データＤ２は、例えば、横方向に順次視差を与えて作成された複数のＣＡＤ（Computer Aided Design）画像やＣＧ（Computer Graphics）画像等の画像データである。
【００２５】
そして、データ処理部１は、視差画像列Ｄ３に対して画像処理用コンピュータ１１によってホログラフィックステレオグラム用の所定の画像処理を施す。そして、所定の画像処理が施された画像データＤ４を、メモリ又はハードディスク等の記憶装置１２に記録する。
【００２６】また、データ処理部１は、ホログラム用記録媒体に画像を記録する際に、記憶装置１２に記録された画像データＤ４から、１画像分毎にデータを順番に読み出し、この画像データＤ５を制御用コンピュータ２に送出する。
【００２７】
一方、制御用コンピュータ２は、ホログラフィックステレオグラムプリンタ装置３を駆動し、データ処理部１から供給された画像データＤ５に基づく画像を、ホログラフィックステレオグラムプリンタ装置３にセットされたホログラム用記録媒体３０に、短冊状の要素ホログラムとして順次記録する。
【００２８】
このとき、制御用コンピュータ２は、後述するように、ホログラフィックステレオグラムプリンタ装置３に設けられたシャッタ３２、表示装置４１及び記録媒体送り機構等の制御を行う。すなわち、制御用コンピュータ２は、シャッタ３２に制御信号Ｓ１を送出してシャッタ３２の開閉を制御し、また、表示装置４１に画像データＤ５を供給して表示装置４１に当該画像データＤ５に基づく画像を表示させ、また、記録媒体送り機構に制御信号Ｓ２を送出して記録媒体送り機構によるホログラム用記録媒体３０の送り動作を制御する。
【００２９】
上記ホログラフィックステレオグラムプリンタ装置３について、図２を参照して詳細に説明する。なお、図２（Ａ）は、ホログラフィックステレオグラムプリンタ装置３全体の光学系を上方から見た図であり、図２（Ｂ）は、ホログラフィックステレオグラムプリンタ装置３の光学系の物体光用の部分を横方向から見た図である。
【００３０】
ホログラフィックステレオグラムプリンタ装置３は、図２（Ａ）に示すように、所定の波長のレーザ光を出射するレーザ光源３１と、レーザ光源３１からのレーザ光Ｌ１の光軸上に配されたシャッタ３２及びハーフミラー３３とを備えている。ここで、レーザ光源３１には、例えば、波長が約５３２ｎｍのレーザ光を出射するものを用いる。
【００３１】
上記シャッタ３２は、制御用コンピュータ２によって制御され、ホログラム用記録媒体３０を露光しないときには閉じられ、ホログラム用記録媒体３０を露光するときに開放される。また、ハーフミラー３３は、シャッタ３２を通過してきたレーザ光Ｌ２を、参照光と物体光とに分離するためのものであり、ハーフミラー３３によって反射された光Ｌ３が参照光となり、ハーフミラー３３を透過した光Ｌ４が物体光となる。
【００３２】
ハーフミラー３３によって反射された光Ｌ３の光軸上には、参照光用の光学系として、シリンドリカルレンズ３４と、参照光を平行光とするためのコリメータレンズ３５と、コリメータレンズ３５からの平行光を反射する全反射ミラー３６とがこの順に配置されている。
【００３３】
そして、ハーフミラー３３によって反射された光は、先ず、シリンドリカルレンズ３４によって発散光とされる。次に、コリメータレンズ３５によって平行光とされる。その後、全反射ミラー３６によって反射され、ホログラム用記録媒体３０に入射する。ここで、ホログラム用記録媒体３０は、エッジリット方式によって要素ホログラムが記録されるように、透明なガラスからなる光導入用ブロック３７にマッチング液を介して接するように配されている。そして、参照光は、光導入用ブロック３７が配された側からホログラム用記録媒体３０に入射する。
【００３４】
すなわち、参照光は、光導入用ブロック３７の端部３７ａから光導入用ブロック３７内に入射し、光導入用ブロック３７にマッチング液を介して接するように配されたホログラム用記録媒体３０に対して、大きな入射角にて入射する。具体的には、参照光の光軸と、後述する物体光の光軸とがなす角度θは、例えば、約１０５°となるようにする。
【００３５】
一方、ハーフミラー３３を透過した光Ｌ４の光軸上には、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、物体光用の光学系として、ハーフミラー３３からの透過光を反射する全反射ミラー３８と、凸レンズとピンホールを組み合わせたスペーシャルフィルタ３９と、物体光を平行光とするためのコリメータレンズ４０と、記録対象の画像を表示する表示装置４１と、表示装置４１を透過してきた光を拡散させる拡散板４２と、物体光をホログラム用記録媒体３０上に集光させるシリンドリカルレンズ４３とがこの順に配置されており、更に、短冊状の開口部が形成されたマスク４４が、ホログラム用記録媒体３０の直前に配置されている。
【００３６】
そして、ハーフミラー３３を透過した光Ｌ４は、全反射ミラー３８によって反射された後、スペーシャルフィルタ３９によって点光源からの拡散光とされる。次に、コリメータレンズ４０によって平行光とされ、その後、表示装置４１に入射する。ここで、表示装置４１は、例えば液晶ディスプレイからなる透過型の画像表示装置であり、制御用コンピュータ２によって制御され、制御用コンピュータ２から送られた画像データＤ５に基づく画像を表示する。そして、表示装置４１を透過した光は、表示装置４１に表示された画像に応じて変調され、拡散板４２によって拡散された後、シリンドリカルレンズ４３に入射する。ここで、拡散板４２は、表示装置４１からの透過光を若干拡散させることにより、作成されるホログラフィックステレオグラムの画質の向上に寄与する。
【００３７】
そして、表示装置４１を透過した光は、シリンドリカルレンズ４３により横方向に集束され、この集束光のうち、マスク４４の短冊状の開口部を透過した光が、物体光としてホログラム用記録媒体３０に入射する。すなわち、このホログラフィックステレオグラムプリンタ装置３では、表示装置４１からの投影光が短冊状の物体光としてホログラム用記録媒体３０に入射する。ここで、物体光は、光導入用ブロック３７が配されていない側から、ホログラム用記録媒体３０の面に対して光軸がほぼ垂直となるように、ホログラム用記録媒体３０に入射する。
【００３８】
なお、上記光学系において、ハーフミラー３３によって反射され、光導入用ブロック３７を介してホログラム用記録媒体３０に入射する参照光の光路長と、ハーフミラー３３を透過し、表示装置４１を介してホログラム用記録媒体３０に入射する物体光の光路長とは、ほぼ同じ長さとする。これにより、参照光と物体光との干渉性が高まり、より明るい再生像が得られるホログラフィックステレオグラムを作成することが可能となる。
【００３９】
また、上記ホログラフィックステレオグラムプリンタ装置３では、光導入用ブロック３７とホログラム用記録媒体３０とのインデックスマッチングのために、光導入用ブロック３７とホログラム用記録媒体３０との間にインデックスマッチング液を滴下する機構を設けることが好ましい。具体的には、例えば、ホログラム用記録媒体３０と接するように、インデックスマッチング液を浸透させたスポンジを、光導入用ブロック３７とホログラム用記録媒体３０とが接する部分の近傍に配する。これにより、ホログラム用記録媒体３０が送られる毎に、光導入用ブロック３７とホログラム用記録媒体３０との間に、スポンジからインデックスマッチング液が供給され、光導入用ブロック３７とホログラム用記録媒体３０とのインデックスマッチングが図られることとなる。
【００４０】
ところで、透過型のホログラフィックステレオグラムを作成する際には、ホログラム用記録媒体の一方の面に物体光と参照光の両方を入射させる。したがって、エッジリット方式で透過型のホログラフィックステレオグラムを作成する際には、参照光が、物体光を入射する側から光導入用ブロックを介してホログラム用記録媒体に入射するようにしなければならず、そのため、物体光集光用のシリンドリカルレンズとホログラム用記録媒体との間に光導入用ブロックを配置することとなる。しかしながら、空間的な制約のため、シリンドリカルレンズとホログラム用記録媒体との間に光導入用ブロックを配置することは、非常に困難である。
【００４１】
これに対して、上記ホログラフィックステレオグラムプリンタ装置３のように、エッジリット方式のホログラフィックステレオグラムを反射型で作成する際には、ホログラム用記録媒体３０の一方の面に物体光が入射するようにするとともに、ホログラム用記録媒体３０の他方の面に参照光を入射するようにすればよい。したがって、上記ホログラフィックステレオグラムプリンタ装置３では、ホログラム用記録媒体３０を介して、一方の側に物体光を集束するためのシリンドリカルレンズ４３を配し、他方の側に光導入用ブロック３７を配すれば良く、空間的な制約を受けることなく、光学系を非常に容易に構成することができる。
【００４２】
このようなホログラフィックステレオグラムプリンタ装置３において、ホログラム用記録媒体３０には、反射光によって画像が再生されるホログラフィックステレオグラムが記録されるだけでなく、透過光によって画像が再生されるホログラフィックステレオグラムも同時に記録される。すなわち、図３に示すように、参照光Ｌａがホログラム用記録媒体３０と空気との界面にて全反射し、その全反射した光Ｌｃと物体光Ｌｂとの干渉縞がホログラム用記録媒体３０に記録されるので、透過光によって画像を再生できるホログラフィックステレオグラムもホログラム用記録媒体３０に記録される。
【００４３】
また、このホログラフィックステレオグラムプリンタ装置３は、制御用コンピュータ２の制御のもとに、ホログラム用記録媒体３０を１要素ホログラム分だけ間欠送りし得る記録媒体送り機構５０を備えている。この記録媒体送り機構５０は、後述するように、制御用コンピュータ２からの制御信号に基づいて、フィルム状のホログラム用記録媒体３０を間欠送りし得るようになっている。そして、このホログラフィックステレオグラムプリンタ装置３でホログラフィックステレオグラムを作成する際は、記録媒体送り機構５０に所定の状態でセットされたホログラム用記録媒体３０に対して、視差画像列の各画像データに基づく画像を短冊状の要素ホログラムとして順次記録する。
【００４４】
ここで、上記ホログラフィックステレオグラム作成システムにおいて使用されるホログラム用記録媒体３０について、図４及び図５を参照して、詳細に説明する。
【００４５】
このホログラム用記録媒体３０は、図４に示すように、テープ状に形成されたフィルムベース材３０ａの上に光重合型フォトポリマからなるフォトポリマ層３０ｂが形成されるとともに、当該フォトポリマ層３０ｂの上にカバーシート３０ｃが被着されることにより形成された、いわゆるフィルム塗布タイプの記録媒体である。具体的には、感光部となるフォトポリマ層３０ｂには、例えば、デュポン株式会社製の商品名「ＯＭＮＩ−ＤＥＸ」を使用し、その膜厚を約２０μｍとする。なお、「ＯＭＮＩ−ＤＥＸ」の屈折率は１．５前後である。
【００４６】
光重合型フォトポリマは、初期状態では、図５（Ａ）に示すように、モノマＭがマトリクスポリマに均一に分散している。これに対して、図５（Ｂ）に示すように、１０〜４００ｍＪ／ｃｍ^２程度のパワーの光ＬＡを照射すると、露光部においてモノマＭが重合する。そして、ポリマ化するにつれて周囲からモノマＭが移動してモノマＭの濃度が場所によって変化し、これにより、屈折率変調が生じる。この後、図５（Ｃ）に示すように、１０００ｍＪ／ｃｍ^２程度のパワーの紫外線又は可視光ＬＢを全面に照射することにより、モノマＭの重合が完了する。このように、光重合型フォトポリマは、入射された光に応じて屈折率が変化するので、参照光と物体光との干渉によって生じる干渉縞を、屈折率の変化として記録することができる。
【００４７】
このような光重合型フォトポリマを用いたホログラム用記録媒体３０は、露光後に特別な現像処理を施す必要が無い。したがって、光重合型フォトポリマを感光部に用いたホログラム用記録媒体３０を使用するホログラフィックステレオグラムプリンタ装置３では、構成を簡略化することができる。
【００４８】
次に、上記記録媒体送り機構５０について、図６を参照して詳細に説明する。ここで、図６は、上記ホログラフィックステレオグラムプリンタ装置３の記録媒体送り機構５０の部分を拡大した図である。
【００４９】
図６に示すように、記録媒体送り機構５０は、ローラ５１と、間欠送り用ローラ５２とを備えており、ホログラム用記録媒体３０は、ローラ５１に巻き付けられた状態でフィルムカートリッジ５３内に収納されている。そして、この記録媒体送り機構５０は、所定位置に装填されたフィルムカートリッジ５３内のローラ５１を所定のトルクをもって回転自在に軸支するとともに、当該フィルムカートリッジ５３から引き出されたホログラム用記録媒体３０を、ローラ５１と間欠送り用ローラ５２とで保持し得るようになされている。このとき、記録媒体送り機構５０は、ホログラム用記録媒体３０の面が、ローラ５１と間欠送り用ローラ５２との間において物体光に対してほぼ垂直となるように、ホログラム用記録媒体３０を保持する。また、ローラ５１及び間欠送り用ローラ５２は、トーションコイルばねにより互いに離反する方向に付勢されており、これにより、ローラ５１と間欠送り用ローラ５２との間に掛け渡されるようにローディングされたホログラム用記録媒体３０に対して、所定のテンションが付与される。
【００５０】
上記記録媒体送り機構５０の間欠送り用ローラ５２は、図示しないステッピングモータに接続されており、当該ステッピングモータからの回転力に基づいて、図中矢印Ａ１で示す方向に自在に回転し得るようになされている。このステッピングモータは、制御用コンピュータ２から供給される制御信号Ｓ２に基づいて、１画像分の露光終了毎に１要素ホログラムに対応した所定角度だけ、間欠送り用ローラ５２を順次回転させる。これにより、ホログラム用記録媒体３０は、１画像分の露光毎に１要素ホログラム分だけ送られることとなる。
【００５１】
また、ホログラム用記録媒体３０の進路のうち間欠送り用ローラ５２の後段には、当該進路に沿って紫外線ランプ５４が配設されている。この紫外線ランプ５４は、露光されたホログラム用記録媒体３０のモノマＭの重合を完了させるためのものであり、間欠送り用ローラ５２によって送られてきたホログラム用記録媒体３０に対して、所定パワーの紫外線ＵＶを照射し得るようになされている。
【００５２】
さらに、ホログラム用記録媒体３０の進路のうち紫外線ランプ５４の後段には、回転自在に軸支されたヒートローラ５５と、一対の排出用送りローラ５６，５７と、カッター５８とが順次配設されている。
【００５３】
ここで、排出用送りローラ５６，５７は、ホログラム用記録媒体３０のカバーシート３０ｃ側がヒートローラ５５の周側面に約半周にわたって密着した状態に巻きつくように、ホログラム用記録媒体３０を送るようになされている。この排出用送りローラ５６，５７は、図示しないステッピングモータに接続されており、当該ステッピングモータからの回転力に基づいて回転し得るようになされている。このステッピングモータは、制御用コンピュータ２から供給される制御信号Ｓ２に基づいて、１画像分の露光終了毎に１要素ホログラムに対応した所定角度だけ、間欠送り用ローラ５２の回転と同期して、排出用送りローラ５６，５７を順次回転させる。これにより、ホログラム用記録媒体３０は、間欠送り用ローラ５２と排出用送りローラ５６，５７との間において弛むことなく、確実にヒートローラ５５の周側面に密着した状態で送られることとなる。
【００５４】
上記ヒートローラ５５は、内部にヒータ等の発熱手段を備えており、この発熱手段により、その周側面が約１２０℃程度の温度を保ち得るようになされている。そして、このヒートローラ５５は、送られてきたホログラム用記録媒体３０のフォトポリマ層３０ｂをカバーシート３０ｃを介して加熱することにより、フォトポリマ層３０ｂの屈折率変調度を増加させ、ホログラム用記録媒体３０に記録画像を定着させる。このため、ヒートローラ５５は、その周側面にホログラム用記録媒体３０が当接し始めてから離れるまでに記録画像が定着し得る程度の時間がかかるようにその外径が選定されている。
【００５５】
また、カッター５８は、図示しないカッター駆動機構を備えており、このカッター駆動機構を駆動することにより、送られてきたホログラム用記録媒体３０を切断し得るようになされている。このカッター駆動機構は、制御用コンピュータ２から供給される制御信号Ｓ２に基づいて、ホログラム用記録媒体３０に視差画像列の各画像データに基づく各画像が全て記録された後、当該ホログラム用記録媒体３０の画像が記録された全ての部分がカッター５８よりも外部に排出された段階で、カッター５８を駆動させる。これにより、画像データが記録された部分が他の部分から切り離され、１枚のホログラフィックステレオグラムとして外部に排出される。
【００５６】
次に、以上のような構成を有するホログラフィックステレオグラム作成システムでホログラフィックステレオグラムを作成する際の動作について説明する。ホログラフィックステレオグラムを作成する際、制御用コンピュータ２は、データ処理部１から供給された画像データＤ５に基づいて表示装置４１を駆動して、表示装置４１に画像を表示させる。その後、制御用コンピュータ２は、シャッタ３２に制御信号Ｓ１を送出して所定時間だけシャッタ３２を開放させ、ホログラム用記録媒体３０を露光する。このとき、レーザ光源３１から出射されシャッタ３２を透過したレーザ光Ｌ２のうち、ハーフミラー３３によって反射された光Ｌ３が、参照光として、光導入用ブロック３７を介してホログラム用記録媒体３０に入射する。また、ハーフミラー３３を透過した光Ｌ４が、表示装置４１に表示された画像が投影された投影光となり、当該投影光が物体光としてホログラム用記録媒体３０に入射する。これにより、表示装置４１に表示された１画像が、ホログラム用記録媒体３０に短冊状の要素ホログラムとして記録される。
【００５７】
そして、ホログラム用記録媒体３０への１画像の記録が終了すると、次いで、制御用コンピュータ２は、間欠送り用ローラ５２に接続されたステッピングモータと、排出用送りローラ５６，５７に接続されたステッピングモータとに制御信号Ｓ２を送出してこれらを駆動し、これにより、ホログラム用記録媒体３０を１要素ホログラム分だけ送らせる。
【００５８】
次いで、制御用コンピュータ２は、データ処理部１から供給される次の画像データＤ５に基づいて表示装置４１を駆動して、次の画像を表示装置４１に表示させる。この後、上述と同様の動作を順次繰り返すことにより、データ処理部１から供給される各画像データＤ５に基づく各画像が、ホログラム用記録媒体３０に短冊状の要素ホログラムとして順次記録される。
【００５９】
すなわち、このホログラフィックステレオグラム作成システムでは、記憶装置１２に記録された画像データに基づく画像が表示装置４１に順次表示されるとともに、各画像毎にシャッタ３２が開放され、各画像がそれぞれ短冊状の要素ホログラムとしてホログラム用記録媒体３０に順次記録される。このとき、ホログラム用記録媒体３０は、１画像毎に１要素ホログラム分だけ送られるので、各要素ホログラムは、横方向に連続して並ぶこととなる。これにより、横方向の視差情報を含む複数の画像が、横方向に連続した複数の要素ホログラムとしてホログラム用記録媒体３０に記録され、横方向の視差を有するホログラフィックステレオグラムが得られる。
【００６０】
この後、以上のように要素ホログラムが記録されたホログラム用記録媒体３０には、紫外線ランプ５４から紫外線ＵＶが照射される。これにより、モノマＭの重合が完了する。次いで、ホログラム用記録媒体３０は、ヒートローラ５５により加熱され、これにより、記録画像の定着がなされる。
【００６１】
そして、画像が記録された部分が全て外部に送り出されると、制御用コンピュータ２は、カッター駆動機構に制御信号Ｓ２を供給して、カッター駆動機構を駆動する。これにより、ホログラム用記録媒体３０のうち、画像が記録された部分がカッター５８によって切り離され、１枚のホログラフィックステレオグラムとして外部に排出される。
【００６２】
以上の工程により、横方向の視差を有するエッジリット方式の反射型ホログラフィックステレオグラムが完成する。
【００６３】
次に、以上にように作成されたホログラフィックステレオグラムから、画像を再生する方法について説明する。
【００６４】
従来の再生方法では、上述のように作成されたエッジリット方式の反射型ホログラフィックステレオグラムは、反射型で３次元画像の再生が行われる。すなわち、従来の再生方法では、図７に示すように、インデックスマッチング液６０を介して光導入用ブロック６１にホログラフィックステレオグラム６２を貼り付けた上で、再生用照明光６３を光導入用ブロック６１の端部６１ａからホログラフィックステレオグラム６２に向けて入射する。ここで、ホログラフィックステレオグラム６２は、光導入用ブロック６１の面のうち、観察者６４から遠い方の面６１ｂに貼り付ける。
【００６５】
このとき、ホログラフィックステレオグラム６２から反射モードで回折してきた回折光６５によって生じる再生像６６が、観察者６４によって観察されることとなる。このように３次元画像を再生したとき、再生像６６は、観察者６４から見て光導入用ブロック６１よりも奥に物体があるように再生される。
【００６６】
これに対して、本例では、上述のように作成されたエッジリット方式の反射型ホログラフィックステレオグラムからの像を、透過型で再生する。すなわち、図８に示すように、インデックスマッチング液７０を介して光導入用ブロック７１にホログラフィックステレオグラム７２を貼り付けた上で、再生用照明光７３を光導入用ブロック７１の端部７１ａからホログラフィックステレオグラム７２に向けて入射する。ここで、ホログラフィックステレオグラム７２は、光導入用ブロック７１の面のうち、観察者７４に近い方の面７１ｃに貼り付ける。
【００６７】
このとき、ホログラフィックステレオグラム７２から透過モードで回折してきた回折光７５によって生じる再生像７６が、観察者７４によって観察されることとなる。これは、図３を参照して説明したように、記録時に参照光はホログラム用記録媒体３０と空気との界面にて全反射するため、反射モードで再生されるホログラフィックステレオグラムの他、透過モードで再生できるホログラフィックステレオグラムも形成されていることによる。
【００６８】
以上のように透過モードで画像を再生するようにするとともに、更に、曲面を有する光導入ブロックを用いて画像を再生するようにする。なお、従来の再生方法では、ホログラフィックステレオグラムが貼り付けられる面は平面であったため、視野角が制限されてしまい、例えば物体の真後ろまで表示するというようなことは不可能であった。これに対して、本例では、光導入用ブロックとして曲面を有するものを使用し、その曲面上にホログラフィックステレオグラムを配するようにすることにより、視野角を大幅に拡げることが可能となっている。
【００６９】
上述した再生方法を実現する画像再生装置の一例を、図９を参照して説明する。なお、以下に説明する画像再生装置では、円筒形に丸めたホログラフィックステレオグラムの中心近傍に像を再生する。したがって、ホログラフィックステレオグラムには、円筒形に丸めたときに、その中心に再生像が浮かび上がるものを使用する。すなわち、ホログラフィックステレオグラムを作成する際に、図１に示したデータ処理部１の画像処理用コンピュータ１１によって、円筒形に丸めたホログラフィックステレオグラムの中心に再生像が位置するように、ホログラム用記録媒体３０に記録する画像データＤ５に対して、予め画像処理を施しておく。
【００７０】
この画像再生装置は、エッジリット方式の画像再生装置であり、図９に示すように、ホログラフィックステレオグラム８０が貼り付けられる円柱形の光導入用ブロック８１と、光導入用ブロック８１の端面８１ａから再生用照明光８２を照射する光源８３とを備えている。ここで、再生対象のホログラフィックステレオグラム８０は、上述のように、ホログラム用記録媒体３０の一方の面に物体光を入射するとともに、ホログラム用記録媒体３０の他方の面に参照光を入射することにより、多数の視差画像の情報が記録されたエッジリット方式のホログラフィックステレオグラムである。
【００７１】
上記光導入用ブロック８１は、再生用照明光８２をホログラフィックステレオグラム８０に導入するためのものであり、透明なガラスやアクリル等からなる円柱形状のブロックである。そして、再生対象のホログラフィックステレオグラム８０は、光導入用ブロック８１の側面にインデックスマッチング液等を介して貼り付けられる。
【００７２】
なお、光導入用ブロック８１の形状は、再生用照明光８２が所定の角度でホログラフィックステレオグラム８０に入射するようになされていれば良く、完全な円柱形状である必要はなく、例えば、一部が円柱形状の部分を有しているような形状や、或いは円筒形状等であってもよい。すなわち、記録時にホログラム用記録媒体３０に入射した参照光の入射角度と、ホログラフィックステレオグラム８０に対する再生用照明光８２の入射角度とが一致するようになされていれば、光導入用ブロック８１はどのような形状であってもよい。
【００７３】
一方、光源８３は、ホログラフィックステレオグラム８０に対して再生用照明光８２を照射するように配されている。ここで、光源８３としては、発光ダイオードが好適である。これは、発光ダイオードは、発光効率が非常に高いため、電池等でも充分に実用的な時間使用することができるからである。そして、光源８３に発光ダイオードを使用することにより、駆動電源を電池等から取るようにすることが可能となり、これにより、小型化や低価格化を図ることが可能となる。
【００７４】
以上のような構成を有する画像再生装置では、再生用照明光８２の光源８３と光導入用ブロック８１を一体化することにより、光学系を簡略化することができ、小型化を図ることができる。しかも、再生用照明光８２の光源８３と光導入用ブロック８１を一体化することにより、ホログラフィックステレオグラム８０に対する再生用照明光８２の入射角度を常に最適な角度とすることができ、常に高画質な再生像８５を得ることができる。ここで、光源８３は、光導入用ブロック８１の中心軸上であって、その端面のいずれかの側に配置するようにする。これにより、どの方向から見ても最適な条件で、観察者８４には再生像８５が観察されることとなる。
【００７５】
なお、ホログラフィックステレオグラム８０を作成する際に使用したレーザ光の波長が約５３２ｎｍ、参照光の光軸と物体光の光軸とのなす角度θが約１０５°であり、また、ホログラム用記録媒体３０の感光部の膜厚が約２０μｍ、その屈折率が１．５前後であるとき、ホログラフィックステレオグラム８０の波長選択幅は約５０ｎｍとなる。そこで、このような条件でホログラフィックステレオグラム８０を作成したときには、光源８３には、例えば、中心波長が約５２５ｎｍで、その波長幅が約５０ｎｍの光を発する発光ダイオードを使用する。
【００７６】
以上のような画像再生装置を用いて、ホログラフィックステレオグラム８０から３次元の画像を再生する際は、光導入用ブロック８１の側面にインデックスマッチング液等を介してホログラフィックステレオグラム８０を貼り付ける。そして、このホログラフィックステレオグラム８０に対して再生用照明光８２を光源８３から光導入用ブロック８１を介して照射する。このとき、再生用照明光８２がホログラフィックステレオグラム８０を透過する際に回折される回折光８６によって、再生像８５が浮かび上がる。そして、この再生像８５は、物体が比較的に手前にあるように再生され、非常に立体的な像となる。
【００７７】
ところで、反射型でホログラフィックステレオグラムを再生する場合には、比較的に波長選択性が高いので、通常は、白色光を再生用照明としても再生像を得ることができる。これに対して、透過型でホログラフィックステレオグラムを再生する場合は、反射型でホログラフィックステレオグラムを再生する場合に比べて波長選択性が弱まるので、白色光による再生は難しい。したがって、透過型でホログラフィックステレオグラムを再生する場合は、再生用照明光の光源に、色純度の高いものを使用することが好ましい。そこで、上述の例では、再生用照明光８２の光源８３として、色純度の高い光を発する発光ダイオードを用いている。これにより、波長選択性の弱さが補われ、鮮明な再生像８５を得ることができる。また、発光ダイオードは、点光源に近いために光源の広がりによる再生像８５のボケを防ぐことができるという利点や、発光効率が非常に高く、殆ど熱を発しないという利点等もある。
【００７８】
ただし、再生用照明光８２の光源８３は、発光ダイオードに限られるものではなく、半導体レーザー等のように色純度の高い光を発するものであれば同様にボケの少ない鮮明な再生像８５を得ることができる。また、波長選択フィルターや狭帯域反射ミラー等を用いて色純度を高めた光を再生用照明光８２として用いるようにしてもよい。
【００７９】
なお、画像再生装置は、図１０に示すように、光導入用ブロック８１とホログラフィックステレオグラム８０との間に、再生用照明光８２を透過させつつ面に垂直な光を通さない光フィルタであるルーバーフィルム８７ａを配するようにしてもよい。このルーバーフィルム８７ａは、図１１に示すように、物理的なブラインドとなる多数のルーバー８７ｂが平行に所定の間隔で形成されてなり、各ルーバー８７ｂは、面に対して再生用照明光８２の入射角度程度の傾きを持つように形成されている。したがって、ルーバーフィルム８７ａは、面に対して垂直に入射してくる光を通さない性質を持っている。このようなルーバーフィルム８７ａを、空気等を介することなく光学的に接触するように光導入用ブロック８１とホログラフィックステレオグラム８０との間に配しておけば、ホログラフィックステレオグラム８０の面に対して垂直方向からホログラフィックステレオグラム８０を観察するときに、円筒状に丸められたホログラフィックステレオグラム８０の後ろ側の部分から再生される不要な像が見えなくなる。しかも、ルーバー８７ｂの色を黒色等のように光を吸収しやすい色にしておけば、再生像８５の背景が暗くなり、再生像８５のコントラストを上げることができる。
【００８０】
そして、本発明に係る画像再生装置では、さらに、図１２に示すように、光源８３からの再生用照明光８２を光導入用ブロック８１に導く光学素子８９を備える。このような光学素子８９としては、例えば、図１３に示すように、全体の形状が略円柱状であり、その上面部分に円錐形の凹部が形成されてなるプリズムが好適である。そして、光源８３からの再生用照明光８２を平行光とした上で光学素子８９に入射させ、この光学素子８９を透過した光を光導入用ブロック８１に入射させる。
【００８１】
このとき、再生用照明光８２の波長λが５３２ｎｍであり、光導入用ブロック８１及び光学素子８９が屈折率ｎ＝１．４９５のアクリル樹脂からなるものとすると、図１５に示すように、ホログラフィックステレオグラム８０に対する再生用照明光８２の入射角度αを８０度としたいときには、光学素子８９の円錐状の凹部の頂部分の角度βを１２８度とすれば良い。また、ホログラフィックステレオグラム８０に対する再生用照明光８２の入射角度αを７５度としたいときには、光学素子８９の円錐状の凹部の頂部分の角度βを１１２度とすれば良い。また、ホログラフィックステレオグラム８０に対する再生用照明光８２の入射角度αを７０度としたいときには、光学素子８９の円錐状の凹部の頂部分の角度βを１０３度とすれば良い。また、ホログラフィックステレオグラム８０に対する再生用照明光の入射角度αを６５度としたいときには、光学素子８９の円錐状の凹部の頂部分の角度βを９８度とすれば良い。
【００８２】
このような光学素子８９を用いることにより、ホログラフィックステレオグラム８０に再生用照明光８２を、非常に効率的に照射することが可能となる。逆に、このような光学素子８９が無いと、一般に光源８３から出た光は中心に強度ピークをもって拡散するため、画像の再生に使われない中央部分に光が多く入射することとなり、非常に効率が悪くなってしまう。
【００８３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明では、略円柱状の光導入用ブロックの周面に配されたホログラフィックステレオグラムに、光導入用ブロックを介して再生用照明光を照射し、当該再生用照明光がホログラフィックステレオグラムを透過する際に回折される光によって画像を再生するようにしているので、非常に視野角が広く立体的でディスプレイ効果に優れた画像を再生できる。
【００８４】
しかも、本発明では、エッジリット方式を採用しているので、マルチプレックス円筒ホログラムのようなものに比較して、ホログラフィックステレオグラムの径を小さくできるため、ホログラム面と再生像との距離を短くできる。したがって、本発明によれば、ボケの少ない画像を再生できるとともに、画像再生装置の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ホログラフィックステレオグラム作成システムの一構成例を示す模式図である。
【図２】ホログラフィックステレオグラムプリンタ装置の光学系の一例を示す模式図である。
【図３】エッジリット方式による透過型ホログラフィックステレオグラムの形成の様子を示す模式図である。
【図４】ホログラム用記録媒体の一例を示す断面図である。
【図５】光重合型フォトポリマの感光プロセスを示す模式図である。
【図６】記録媒体送り機構の一構成例を示す模式図である。
【図７】ホログラフィックステレオグラムを反射型で再生する様子を示す模式図である。
【図８】ホログラフィックステレオグラムを透過型で再生する様子を示す模式図である。
【図９】本発明に先行する画像再生装置の一構成例を示す模式図である。
【図１０】本発明に先行する画像再生装置の他の構成例を模式的に示す断面図である。
【図１１】図１０に示した画像再生装置の要部を拡大して示す断面図である。
【図１２】本発明を適用した画像再生装置を示す模式図である。
【図１３】光学素子によって再生用照明光をホログラフィックステレオグラムに導く様子を示す模式図である。
【図１４】ホログラフィックステレオグラムの作成方法を示す模式図である。
【図１５】透過型エッジリットホログラムの作成方法を示す模式図である。
【図１６】従来の透過型エッジリットホログラムの再生方法を示す模式図である。
【図１７】反射型エッジリットホログラムの作成方法を示す模式図である。
【図１８】従来の反射型エッジリットホログラムの再生方法を示す模式図である。
【符号の説明】
８０ホログラフィックステレオグラム、８１光導入用ブロック、８２再生用照明光、８３光源、８４観察者、８５再生像、８６回折光

Claims

エッジリット方式でホログラフィックステレオグラムから画像を再生する画像再生装置であって、
再生用照明光を照射する光源と、
略円柱状に形成された光導入用ブロックと、
上記光導入ブロックの円形の周面に配設されたホログラフィックステレオグラムと、
上記光導入ブロックの端面に対向して配設され、上記光源からの再生用照明光を上記光導入ブロックに導く光学素子を備え、
上記光学素子を介して上記光導入ブロック内に導入された上記再生用照明光を、上記光導入ブロックを介して上記光導入ブロックの周面に配設したホログラフィックスステレオグラムに空気との界面で全反射するような角度で照射し、上記再生用照明光が上記ホログラフィックステレオグラムを透過する際に回折される光によって画像を再生することを特徴とする画像再生装置。
上記光学素子は、全体の形状が略円柱状であり、上記光導入ブロックと対向する上端面部分に円錐形の凹部が形成されたプリズムであることを特徴とする請求項１記載の画像再生装置。
上記光導入ブロックと上記ホログラフィックステレオグラムとの間に、上記再生用照明光を透過させつつ面に垂直な光を通さない光フィルタが配設されていることを特徴とする請求項１記載の画像再生装置。