JP3912694B2 - ホログラム記録方法 - Google Patents

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  • Holo Graphy (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホログラム記録方法に関し、特に、小型で薄い照明系により再生画質を維持したまま明るい再生像を得ることができるホログラムの記録方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来のホログラムは、基本的には、一つの点光源をホログラムから遠くに配置して再生していた。また、一つの照明光では光量が足りない場合、複数の照明光を用いて照明再生することもあった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
従来のホログラムの再生照明装置では、光源とホログラムを離す必要があり、これを一体化使用とすると装置が大型になり、分離して用いる場合でも光源をホログラムと別に設置する必要があり、また、移動する度にいちいち光源を最適な位置に設定し直す必要がある。このとき、光源とホログラムを近付けようとすると、ホログラムと光源の間の距離がホログラム面上の場所により大きく変化し、再生像の輝度むらとなってしまう。特に大面積のホログラムの場合、輝度を上げるには大光量の光源が必要であり、ハロゲンランプや白熱電球等が用いられる。これらは寸法が大きく(数cm程度)、消費電力が大きく、熱が発生して危険であるという欠点があった。
【0004】
本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の小型の点光源をホログラムの近傍に配置した照明系を採用し、同時にそれに適した透過型ホログラムを作成することにより、小型で薄い照明系により再生画質を維持したまま明るい再生像を得ることができるようにすることである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数の小型の点光源をホログラムの近傍に配置した照明系を採用し、同時にそれに適したホログラムを作成することにより、小型で薄い照明系により再生画質を維持したまま再生像を得ることに成功したものである。また、複数の点光源を用いることにより、再生像の高輝度化を実現できるようにしたものである。
【0010】
すなわち、本発明のホログラム記録方法は、ホログラム上で略重ならない複数の発散する照明光によりホログラムの別々の領域を照明して各領域から再生される像が相互に合成されて一つの再生像が再生される透過型ホログラムの記録方法において、感光材料の前に光源からの発散照明光のホログラム面での広がりに対応した大きさのマスクを設け、前記マスクを通して対応する感光材料の位置に収斂する参照光を照射する手段を設け、前記マスクと前記参照光を、前記感光材料と物体光に対して相対的に移動しながら順次記録することを特徴とする方法である。
【0011】
この場合、物体光は物体光用中間ホログラムから回折された光とすることができる。
【0012】
本発明の別のホログラム記録方法は、ホログラム上で略重ならない複数の発散する照明光によりホログラムの別々の領域を照明して各領域から再生される像が相互に合成されて一つの再生像が再生される透過型ホログラムの記録方法において、前記の複数の発散照明光の各発散点の位置に対応する複数の点に集光するような参照光用中間ホログラムからの再生光を参照光とし、物体光と干渉させることにより記録することを特徴とする方法である。
【0013】
この場合も、物体光は物体光用中間ホログラムから回折された光とすることができる。
【0014】
本発明においては、透過型ホログラムをホログラム上で略重ならない複数の発散する照明光により再生されるものとするので、小型で薄い照明系により再生画質を維持したまま再生像を得ることができ、同時に複数の光源を用いることにより、再生像の高輝度化が実現できる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の原理と実施例について図面を参照にして説明する。
図1は、本発明のホログラムとホログラム再生装置を説明するための図であり、透過型ホログラム1は、図2に示すように、多数の領域11 〜16 が例えば正方格子状(図2(a))、ハニカム状(図2(b))に並列配置されてなるものであり、各領域11 〜16 には1つの物体Oの像Iが後記の方法で記録されている。そして、各領域11 〜16 からの再生像は別々に再生されるが、それらが合成されて一つの再生像Iを構成するようになっている。各領域11 〜16 からの像再生は、ホログラム1上で略重ならない複数の発散する照明光31 〜36 によりそれぞれの領域11 〜16 を照明することにより行われる。この複数の発散照明光31 〜36 は、基板4上に領域11 〜16 の配置に合わせて配置された複数の点光源21 〜26 (図2)により発生される。なお、図1において、ホログラム1に対して所定の位置に複数の点光源21 〜26 を配置したもの全体が本発明によるホログラム再生装置10を構成している。
【0016】
図1のホログラム再生装置10の場合は、点光源21 〜26 からの発散照明光31 〜36 それぞれの間には何らの遮蔽物も配置されていないが、対応しない隣接する領域へ発散照明光31 〜36 が入射するのを防ぐために、図3に示すように、点光源21 〜26 及びそれらからの発散照明光31 〜36 の間を仕切る仕切り壁5を設けるようにしてもよい。
【0017】
また、用いる点光源21 〜26 としては、寸法がある程度小さくて照明光の照射方向が特定の方向に向かうものが望ましい。いわゆる豆電球とレンズの組み合わせ、LED(発光ダイオード)とレンズの組み合わせ、プラズマディスプレイパネルとレンズアレイの組み合わせ、半導体レーザー等が考えられる。
【0018】
特に、点光源としてLEDを用いれば、低消費電流、長寿命が実現でき、また、LEDはハロゲンランプ等と比べ発光波長幅が狭く、光源スポットのサイズが小さいので、ホログラムの再生像をシャープにすることができる。
【0019】
また、単色でなく複数の色、例えばR(赤色)、G(緑色)、B(青色)3色のカラーホログラム再生像を得るには、図4に示すように、透過型ホログラムとしてRで再生可能な透過型ホログラム1R、Gで再生可能な透過型ホログラム1G、Bで再生可能な透過型ホログラム1Bを用意し、3つの色の点光源2R1 ・・・、2G1 ・・・、2B1 ・・・の列のずれ量d1 、d2 に合わせてそれぞれのホログラムの領域1R1 ・・・、1G1 ・・・、1B1 ・・・をずらして重ね合わせ、各色の領域にそれぞれ対応する色の発散照明光3R1 ・・・、3G1 ・・・、3B1 ・・・が入射するようにすればよい。なお、ホログラム1R、1G、1Bを上記のように重ね合わせる代わりに、一層の感光材料中にそれらを多重記録してもよく、また、それらの部分領域1R1 ・・・、1G1 ・・・、1B1 ・・・を1枚のホログラム面にモザイク状に並べて構成することもできる。
【0020】
さて、以上のように複数の点光源からなる照明系で1枚の透過型ホログラムを照明する場合、通常の物体光と参照光の干渉により作成されたホログラムでは対応できない。本出願においては、以下の2つの記録方法を用いる。
【0021】
第1の方法は、後記の実施例1のように、感光材料の前に一つ点光源からの発散照明光のホログラム面での広がりに対応した大きさのマスクを設け、このマスクを通して対応する感光材料の位置に収斂する参照光を照射する手段を設け、このマスクと参照光を、感光材料と物体光に対して相対的に移動しながら順次記録する方法である。
【0022】
第2の方法は、後記の実施例2のように、各点光源の位置に対応する複数の点に集光するような中間ホログラムからの再生光を参照光とする方法である。
【0023】
以上の2つの方法において、物体光としては、物体像をホログラム面近傍に結像するようにすることがぼけを少なくする上で望ましい。レインボーホログラムのように、スリットを設け上下方向に視域を制限すればよりシャープな再生像が得られる。
【0024】
〔実施例1〕
まず、図5の光学配置により、物体光用中間ホログラム11’(図6)を記録する。そのためには、感光材料11としてアグファ社製ホログラム用銀塩乾板8E75HDを使用した。レーザー光としては、He−Neレーザーからの633nmの波長の光を用いた。このレーザーからの光を二分し、一方を照明光12として物体Oを斜め上方から照明し、それから散乱した物体光13を正面方向から感光材料11に入射させると同時に、二分した他方の光を参照光14として斜め下方から感光材料11の同じ面へ入射させ、両者を干渉させて図6の物体光用中間ホログラム11’を記録した。
【0025】
次に、図6の光学配置により、目的とするホログラム1(図1)を記録した。感光材料15としてアグファ社製ホログラム用銀塩乾板8E75HDを使用した。レーザー光としては、上記と同じHe−Neレーザーからの633nmの波長の光を用いた。そして、図5の配置で記録した物体光用中間ホログラム11’の記録のときの参照光14とは反対方向に進む再生照明光18で物体光用中間ホログラム11’を裏面から照明し、表面側に回折光19を出させ、元の物体Oの位置に物体像O’を再生させた。そして、感光材料15をこの物体像O’の中心に配置した。また、感光材料15の入射側に、目的とするホログラム1の各領域11 〜16 の大きさと同じか、あるいは、一つの発散照明光31 〜36 のホログラム1面での広がりに対応した大きさの六角形の開口23を有するマスク16を、感光材料15の面に沿って移動可能に配置した。同時に、回折光19の光路外に放物面鏡17をマスク16と同じ方向に移動可能に配置し、再生照明光18と同じレーザーからの分岐光20を放物面鏡17にマスク16、放物面鏡17の移動方向に平行に入射させ、感光材料15より4cm奥(背後)の面上の点22に焦点を結ぶような収斂光を反射させ、これを参照光21とした。
【0026】
このような配置で、物体光である回折光19と参照光21を干渉させて一つの領域のホログラムの記録が済む毎に、マスク16と放物面鏡17を感光材料15の面に平行に開口23の寸法だけ順次移動し、同様に繰り返し記録することにより感光材料15の全面に露光した。
【0027】
このようにして作成したホログラム1を、図1に示すように、多数の赤色LED21 〜26 からなる照明系と組み合わせてホログラム再生装置10とした。用いたLEDはレンズ付きのもので、発光角が±15°のものである。
【0028】
この結果、ホログラム再生装置10の全体の厚みは50mmとなり、小型化された。
LED21 〜26 を点灯させてホログラム1を観察したところ、従来のレインボーホログラムと100Wハロゲンランプの組み合わせの場合に比べて明るく、かつ、シャープな再生像を得ることができた。同時に薄型であり、壁に掛けて観察することが可能であった。
【0029】
〔実施例2〕
図5の光学配置により、物体光用中間ホログラム11’(図8)を記録する。これは実施例1と同じである。
【0030】
次に、図7の光学配置により、参照光用中間ホログラム24’を記録した。感光材料24としてアグファ社製ホログラム用銀塩乾板8E75HDを使用した。レーザー光としては、He−Neレーザーからの633nmの波長の光を用いた。その光を二分し、一方を参照光28として感光材料24の正面方向から入射させると同時に、物体光25としては、ハニカム状に配置したマイクロレンズアレイ26に斜め上方からに上記レーザー光を二分した他方の平行光27を入射させて発生した複数の点光源からの光を用い、斜め上方からその物体光25を感光材料11の同じ面へ入射させ、両者を干渉させて図8の参照光用中間ホログラム24’を記録した。このマイクロレンズアレイ26の配置は、後で再生するときの点光源21 〜26 の位置に対応するもので、10mm間隔とした。
【0031】
次に、図8の光学配置により、目的とするホログラム1(図1)を記録した。感光材料15としてアグファ社製ホログラム用銀塩乾板8E75HDを使用した。レーザー光としては、上記と同じHe−Neレーザーからの633nmの波長の光を用いた。そして、図5の配置で記録した物体光用中間ホログラム11’の記録のときの参照光14とは反対方向に進む再生照明光18で物体光用中間ホログラム11’を裏面から照明し、表面側に回折光19を出させ、元の物体Oの位置に物体像O’を再生させた。この回折光19が目的とするホログラム1を記録する物体光となる。そして、感光材料15をこの物体像O’の中心に配置した。ここまでは実施例1と同じである。
【0032】
そして、参照光29としては、参照光用中間ホログラム24’からの再生光29を用いた。その再生には、参照光用中間ホログラム24’記録のときの参照光28とは反対方向に進む再生照明光30で参照光用中間ホログラム24’を裏面から照明し、表面側に回折光である参照光29を出させた。この光29は、参照光用中間ホログラム24’記録時にマイクロレンズアレイ26の焦点面に発生された複数の点光源の位置へ向かう複数の収斂光からなるものである。こような参照光29の各収斂光の収束点が感光材料15より4cm奥(背後)の面上の点31になるように配置した。このとき、参照光29の各収斂光は感光材料15の面上で略繋がる状態になる。
【0033】
このような物体光19と参照光29を干渉させて作成したホログラム1を、図1に示すように、多数の赤色LED21 〜26 からなる照明系と組み合わせてホログラム再生装置10とした。用いたLEDはレンズ付きのもので、発光角が±15°のものである。
【0034】
この結果、ホログラム再生装置10の全体の厚みは50mmとなり、小型化された。
LED21 〜26 を点灯させてホログラム1を観察したところ、従来のレインボーホログラムと100Wハロゲンランプの組み合わせの場合に比べて明るく、かつ、シャープな再生像を得ることができた。同時に薄型であり、壁に掛けて観察することが可能であった。
【0035】
以上、本発明の透過型ホログラム、ホログラム再生装置及びホログラム記録方法の原理と実施例を説明してきたが、本発明はこれらに限定されず種々の変形が可能である。
【0036】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によると、透過型ホログラムをホログラム上で略重ならない複数の発散する照明光により再生されるものとするので、小型で薄い照明系により再生画質を維持したまま再生像を得ることができ、同時に複数の光源を用いることにより、再生像の高輝度化が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の透過型ホログラムとホログラム再生装置を説明するための断面図である。
【図2】透過型ホログラムのホログラム領域と点光源の配置を示す平面図である。
【図3】ホログラム再生装置の変形例を説明するための部分断面図である。
【図4】透過型カラーホログラムとそのホログラム再生装置を説明するための断面図である。
【図5】実施例1、2における物体光用中間ホログラムを記録するための光学配置を示す図である。
【図6】実施例1のホログラム記録系の光学配置を示す図である。
【図7】実施例2の参照光用中間ホログラムを記録するための光学配置を示す図である。
【図8】実施例2のホログラム記録系の光学配置を示す図である。
【符号の説明】
O…物体
O’…物体像
I…再生像
1…透過型ホログラム
1 〜16 …ホログラム領域
1 〜26 …点光源
1 〜36 …発散する照明光
4…基板
5…仕切り壁
10…ホログラム再生装置
1R…Rで再生可能な透過型ホログラム
1G…Gで再生可能な透過型ホログラム
1B…Bで再生可能な透過型ホログラム
1R1 ・・・…Rで再生可能な透過型ホログラムのホログラムの領域
1G1 ・・・…Gで再生可能な透過型ホログラムのホログラムの領域
1B1 ・・・…Bで再生可能な透過型ホログラムのホログラムの領域
2R1 ・・・…R点光源
2G1 ・・・…G点光源
2B1 ・・・…B点光源
3R1 ・・・…R発散照明光
3G1 ・・・…G発散照明光
3B1 ・・・…B発散照明光
11…感光材料
11’…物体光用中間ホログラム
12…照明光
13…物体光
14…参照光
15…感光材料
16…マスク
17…放物面鏡
18…再生照明光
19…回折光(物体光)
20…分岐光
21…参照光
22…収束点
23…開口
24…感光材料
24’…参照光用中間ホログラム
25…物体光
26…マイクロレンズアレイ
27…平行光
28…参照光
29…参照光(再生光)
30…再生照明光
31…収束点

Claims (4)

  1. ホログラム上で略重ならない複数の発散する照明光によりホログラムの別々の領域を照明して各領域から再生される像が相互に合成されて一つの再生像が再生される透過型ホログラムの記録方法において、感光材料の前に光源からの発散照明光のホログラム面での広がりに対応した大きさのマスクを設け、前記マスクを通して対応する感光材料の位置に収斂する参照光を照射する手段を設け、前記マスクと前記参照光を、前記感光材料と物体光に対して相対的に移動しながら順次記録することを特徴とするホログラム記録方法。
  2. 前記物体光が物体光用中間ホログラムから回折された光であることを特徴とする請求項記載のホログラム記録方法。
  3. ホログラム上で略重ならない複数の発散する照明光によりホログラムの別々の領域を照明して各領域から再生される像が相互に合成されて一つの再生像が再生される透過型ホログラムの記録方法において、前記の複数の発散照明光の各発散点の位置に対応する複数の点に集光するような参照光用中間ホログラムからの再生光を参照光とし、物体光と干渉させることにより記録することを特徴とするホログラム記録方法。
  4. 前記物体光が物体光用中間ホログラムから回折された光であることを特徴とする請求項記載のホログラム記録方法。
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