JP4192295B2 - ホログラフィックステレオグラムの作製装置及び作製方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、実写画像やコンピュータ生成画像等が立体的に観察できるように記録されたホログラフィックステレオグラムを作製するホログラフィックステレオグラムの作製装置及び作製方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ホログラフィックステレオグラムは、例えば、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。
【０００３】
例えば、横方向のみの視差情報を有するホログラフィックステレオグラムは、図８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１０２としてホログラム用記録媒体に順次記録されることにより作製される。なお、要素ホログラムとしてホログラム用記録媒体に記録される複数の原画は、実際に被写体１００を撮影したものでなくてもよく、例えば、コンピュータによって生成されたＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ）画像やＣＧ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｇｒａｐｈｉｃｓ）画像等からなるものであってもよい。
【０００４】
このホログラフィックステレオグラムは、被写体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、その左右の目に写る二次元画像は相互に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、この画像を立体的な画像として認識することとなる。
【０００５】
ところで、上記ホログラフィックステレオグラムの要素ホログラムは、以下のようにして、感光材料を記録材料とするホログラム用記録媒体に記録される。すなわち、要素ホログラムをホログラム用記録媒体に記録する際は、干渉性の良いレーザ光が分岐され、一つは例えば液晶パネル等の画像表示手段により二次元画像変調された投影像（物体光）としてホログラム用記録媒体の一方の面に照射される。そして、他の一つは参照光としてホログラム用記録媒体の他方の面に照射される。これにより、ホログラム用記録媒体の感光材料に屈折率もしくは透過率変化として干渉縞が形成され、要素ホログラムが記録される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、以上のように作製されたホログラフィックステレオグラムは、再生像が全体的に暗く明暗のコントラストが悪かったり、再生像にひずみやぼけが生じて不鮮明となったりする場合があった。
【０００７】
そこで、画像情報を含む上記物体光に対して様々な工夫を行い、再生像の画質の向上を図る試みがなされたが、十分に良好な再生像を得るに至っていない。
【０００８】
そこで、本発明は、より良好な再生像を得ることができるようにホログラフィックステレオグラムを作製するホログラフィックステレオグラムの作製装置及び作製方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、ホログラム用記録媒体に照射される参照光に対しても、その広がりを抑えたり平行度を向上させる等の工夫を行うことにより、ホログラフィックステレオグラムの再生像の画質を飛躍的に向上させることができることを見出すに至った。
【００１０】
本発明に係るホログラフィックステレオグラムの作製装置は、このような知見に基づいて創案されたものであって、ホログラム用記録媒体の一方の面に物体光を照射するとともに他方の面に参照光を照射することにより、視差画像列の各画像を要素ホログラムとしてホログラム用記録媒体に順次記録するホログラフィックステレオグラムの作製装置において、参照光の光路上に、要素ホログラムに対応した形状の開口部を有して参照光をホログラム用記録媒体に対して要素ホログラム記録領域の範囲に規制して照射させるマスクと、マスクとホログラム用記録媒体との間に位置して配設されてマスクを透過した参照光をホ ログラム用記録媒体の参照光が照射される面に平行光として投影するアフォーカル投影光学系とが配設されていることを特徴としている。
【００１１】
このホログラフィックステレオグラムの作製装置によれば、参照光が、その光路上に配設されたマスクの開口部を透過した部分のみをホログラム用記録媒体に照射される。ホログラフィックステレオグラムの作製装置によれば、マスクの開口部を要素ホログラムに対応した形状としたことにより、参照光が所望の要素ホログラムを記録する領域を越えて隣接する領域に照射されることはない。したがって、このホログラフィックステレオグラムの作製装置によれば、参照光が他の領域を露光してしまうことに起因する回折効率の低下等が抑制され、良好な画像を再生可能なホログラフィックステレオグラムを作製することができる。
【００１２】
ホログラフィックステレオグラムは、一般に平行光が照射されることにより再生像を表示するが、要素ホログラム記録時に参照光として非平行光を用いて作製されると平行光を照射して再生像を表示することにより再生像にひずみやぼけが生じる。本発明に係るホログラフィックステレオグラムの作製装置によれば、参照光をその光路上に上述したマスクを透過させて要素ホログラム記録領域の範囲に規制した後にアフォーカル投影光学系により平行光にしてホログラム用記録媒体の参照光が照射される面に投影されるので、上述した回折効率の低下抑制とともに再生像にひずみやぼけの発生を低減した良好な画像を再生可能なホログラフィックステレオグラムを作製することができる。
【００１３】
また、本発明に係るホログラフィックステレオグラムの作製方法は、上述した知見に基づいて創案されたものであり、ホログラム用記録媒体の一方の面に物体光を照射するとともに他方の面に参照光を照射することにより、視差画像列の各画像を要素ホログラムとしてホログラム用記録媒体に順次記録してホログラフィックステレオグラムを作製するに際し、参照光の光路上に配設したマスクに要素ホログラムに対応した形状で設けた開口部を透過した参照光を、マスクとホログラム用記録媒体との間に配設したアフォーカル投影光学系を介してホログラム用記録媒体の参照光が照射される面に平行光として投影することを特徴としている。
【００１４】
このホログラフィックステレオグラムの作製方法によれば、参照光を、その光路上に配設したマスクの開口部を透過した部分のみからホログラム用記録媒体に照射する。ホログラフィックステレオグラムの作製方法によれば、マスクの開口部を要素ホログラムに対応した形状に形成したので、参照光が所望の要素ホログラムを記録する領域を越えて隣接する領域に照射されることはない。したがって、このホログラフィックステレオグラムの作製方法によれば、参照光が他の領域を露光してしまうことに起因する回折効率の低下等が抑制され、良好な画像を再生可能なホログラフィックステレオグラムを作製することができる。
【００１５】
ホログラフィックステレオグラムは、一般に平行光が照射されることにより再生像を表示するが、要素ホログラム記録時に参照光として非平行光を用いて作製されると平行光を照射して再生像を表示することにより再生像にひずみやぼけが生じる。本発明に係るホログラフィックステレオグラムの作製方法によれば、参照光をその光路上に上述したマスクを透過させて要素ホログラム記録領域の範囲に規制した後にアフォーカル投影光学系により平行光にしてホログラム用記録媒体の参照光が照射される面に投影するので、上述した回折効率の低下抑制とともに再生像にひずみやぼけの発生を低減した良好な画像を再生可能なホログラフィックステレオグラムを作製することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお、本発明は以下の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更が可能であることは言うまでもない。
【００１７】
まず、本実施の形態に係るホログラフィックステレオグラム作製装置で使用される記録媒体について図１を参照して説明する。
【００１８】
図１に示すように、この記録媒体１０は、無色透明の樹脂フィルム等よりなる基体１１上に、ホログラフィック材料よりなるホログラム記録層１２が形成され、更に、ホログラム記録層１２上に、無色透明の樹脂フィルム等よりなる保護層１３が形成されている。
【００１９】
この記録媒体１０に３次元画像を記録する際は、後述するように、参照光が基体１１を透過してホログラム記録層１２に入射するとともに、物体光が保護層１３を透過してホログラム記録層１２に入射し、それらの干渉縞がホログラム記録層１２に記録される。したがって、基体１１及び保護層１３は、光散乱が少ないこと、複屈折が少ないこと、光透過率が高いこと等の光学特性が要求される。
【００２０】
一方、ホログラム記録層１２には、従来公知のホログラフィック材料が広く使用可能であるが、特に、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ものが好適である。そこで、本実施の形態では、ホログラム記録層１２を構成するホログラフィック材料として、デュポン社製の商品名「ＯＭＮＩ−ＤＥＸ」を用いた。このホログラフィック材料は、光重合型フォトポリマからなり、初期状態では、図２（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。このホログラフィック材料に対して、図２（Ｂ）に示すように、１０〜４００ｍＪ／ｃｍ2 程度のパワーの光Ｌａを照射すると、照射された光Ｌａのパワーに応じて、露光された部分のモノマＭが重合し、その結果、モノマＭの濃度が場所によって変化して、屈折率変調が生じる。この後、図２（Ｃ）に示すように、１０００ｍＪ／ｃｍ2 程度のパワーの紫外線Ｌｂを全面に照射することにより、モノマＭの重合が完了し、屈折率変調度が増強されるとともに、この屈折率変調が定着する。
【００２１】
次に、以上のような記録媒体１０に対して、ホログラフィックステレオグラムとして３次元画像を記録する、本実施の形態に係るホログラフィックステレオグラム作製装置について説明する。なお、ここでは、短冊状の複数の要素ホログラムを１つの記録媒体１０上に記録することにより、水平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作製するホログラフィックステレオグラム作製装置について説明するが、本発明はこの例に限定されるものではなく、例えば、ドット状の要素ホログラムを１つの記録媒体１０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を作製するホログラフィックステレオグラム作製装置に対しても適用可能であることは言うまでもない。
【００２２】
このホログラフィックステレオグラム作製装置は、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の作製装置であり、物体光と参照光との干渉縞が記録された記録媒体自体をホログラフィックステレオグラムとして出力する。
【００２３】
このホログラフィックステレオグラム作製装置は、図３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２１と、このシステム全体の制御を行う制御用コンピュータ２２と、ホログラフィックステレオグラム作製用の光学系を有する露光処理部２３とから構成されている。
【００２４】
上記データ処理部２１は、視差画像列撮影装置や視差画像列生成用コンピュータ等から視差画像列Ｄ１を読み込み、当該視差画像列Ｄ１に対して画像処理用コンピュータ２４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、例えば視点変換処理やキーストン歪み補正処理等を施し、所定の画像処理が施された画像データＤ２を、メモリ又はハードディスク等の記憶装置２５に記録する。
【００２５】
ここで、視差画像列撮影装置は、例えば、多眼式カメラによる同時撮影や移動式カメラによる連続撮影等によって、被写体を横方向の異なる複数の視点から撮影したものを視差画像列Ｄ１として画像処理用コンピュータ２４に供給する。また、視差画像列生成用コンピュータは、ＣＡＤやＣＧ等の手法を利用して、視差情報を含む複数の画像からなる視差画像列Ｄ１を作成し、当該視差画像列Ｄ１を画像処理用コンピュータ２４に供給する。
【００２６】
また、データ処理部２１は、ホログラフィックステレオグラムを作製する際に、記憶装置２５から１画像分毎に画像データを順番に読み出し、この画像データＤ３を制御用コンピュータ２２に送出する。
【００２７】
制御用コンピュータ２２は、露光処理部２３を制御して、データ処理部２１から供給された画像データＤ３に基づく画像を、露光処理部２３内にセットされた記録媒体１０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２２は、後述するように、露光処理部２３に設けられたシャッタ、表示装置及びプリンタヘッド部等の制御を行う。すなわち、制御用コンピュータ２２は、シャッタに制御信号Ｓ１を送出してシャッタの開閉を制御し、また、表示装置に画像データＤ４を供給して表示装置に当該画像データＤ４に基づく画像を表示させ、また、プリンタヘッド部に制御信号Ｓ２を送出してプリンタヘッド部による記録媒体１０の送り動作等を制御する。
【００２９】
上記露光処理部２３について、図４乃至図６を参照して詳細に説明する。ここで、図４（Ａ）は、露光処理部２３の全体の光学系を上方から見た図であり、図４（Ｂ）は、露光処理部２３の光学系の物体光用の部分を横方向から見た図である。また、図５は一般的なアフォーカル投影光学系を説明する図であり、図６はアフォーカル投影光学系を本実施の形態に係るホログラフィックステレオグラム作製装置の露光処理部２３に適用した例を説明する図である。なお、本発明を適用したホログラフィックステレオグラム作成装置において、露光処理部２３の光学系はここで挙げる例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、例えば、参照光の入射方向や、レンズの数、種類、組み合わせ等を適宜変更することが可能である。
【００３０】
図４（Ａ）に示すように、露光処理部２３は、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の光路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。
【００３１】
上記シャッタ３２は、制御用コンピュータ２２によって制御され、記録媒体１０を露光しないときには閉じられ、記録媒体１０を露光するときに開放される。なお、ここでは、シャッタ３２を用いてレーザ光のオンオフを切り換えるようにしているが、半導体レーザのように立ち上がり時に直ぐに安定なレーザ光が出射される光源をレーザ光源３１に使用するときには、レーザ光源自体をオンオフすることにより、シャッタ３２の代わりとしても良い。
【００３２】
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割するためのものであり、ハーフミラー３３を透過した光Ｌ３が物体光となり、ハーフミラー３３によって反射された光Ｌ４が参照光となる。
【００３３】
ハーフミラー３３を透過した光Ｌ３の光路上には、図４（Ａ）及び図４（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３４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３５と、物体光を平行光とするためのコリメータレンズ３６と、記録対象の画像を表示する表示装置３７と、物体光を記録媒体１０に投影するための投影レンズ３８と、物体光を記録媒体１０上に照射させるシリンドリカルレンズ３９とがこの順に配置されている。
【００３４】
そして、ハーフミラー３３を透過した光Ｌ３は、全反射ミラー３４によって反射された後、スペーシャルフィルタ３５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３６によって平行光とされ、その後、表示装置３７に入射する。ここで、表示装置３７は、例えば液晶パネル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２２から送られた画像データＤ４に基づく画像を表示する。そして、表示装置３７を透過した光は、表示装置３７に表示された画像に応じて変調された後、投影レンズ３８を介してシリンドリカルレンズ３９に入射する。
【００３５】
そして、表示装置３７を透過した光は、シリンドリカルレンズ３９により横方向に集束され、この集束光が物体光として記録媒体１０に入射する。すなわち、この露光処理部２３では、表示装置３７からの投影光が短冊状の物体光として記録媒体１０に入射する。なお、反射型のホログラフィックステレオグラムを作製する場合には、図示を省略するが、例えば記録媒体１０の直前に一次元拡散板を配設し、シリンドリカルレンズ３９により横方向に収束された光を短冊状の要素ホログラムの長手方向に一次元的に拡散して記録媒体１０に照射させるようにしてもよい。これにより、作製されるホログラフィックステレオグラムは、縦方向の視野角が確保されることになる。
【００３６】
一方、ハーフミラー３３によって反射された光Ｌ４の光路上には、参照光用の光学系として、シリンドリカルレンズ４０と、参照光を平行光とするためのコリメータレンズ４１と、コリメータレンズ４１からの平行光を反射する全反射ミラー４２と、全反射ミラー４２により反射された光のうち不要な光を遮蔽するマスク４３と、マスク４３を透過した光を平行光として記録媒体１０に投影する投影光学系４４とが、この順に配置されている。
【００３７】
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４０によって拡散光とされ、次いで、コリメータレンズ４１によって平行光とされた後に、全反射ミラー４２によって反射される。全反射ミラー４２によって反射された光は、マスク４３に照射される。
【００３８】
マスク４３には、記録媒体１０に記録される要素ホログラムに対応した形状の開口部が形成されている。そして、マスク４３は、全反射ミラー４２によって反射された光のうち、この開口部を透過した光のみを投影光学系４４に入射させる。これにより、マスク４３は、所望の形状の要素ホログラムを記録するのに必要な光のみを透過して投影光学系４４に入射させ、不要な光を遮蔽することとなる。
【００３９】
本発明に係るホログラフィックステレオグラム作製装置は、このように、参照光の光路上にマスク４３を配設しているので、参照光が、記録媒体１０の所望の要素ホログラムが記録される領域を越えて隣接する領域に照射されることはない。したがって、このホログラフィックステレオグラム作製装置によれば、回折効率の低下等が抑制され、良好な画像を再生可能なホログラフィックステレオグラムを作製することができる。
【００４０】
投影光学系４４は、第１のシリンドリカルレンズ４４ａ及び第２のシリンドリカルレンズ４４ｂの２枚のシリンドリカルレンズより構成される。この投影光学系４４は、マスク４３を透過した光を結像倍率約１倍で記録媒体１０に投影可能なアフォーカル投影光学系として構成されることが望ましい。
【００４１】
アフォーカル投影光学系は、図５に示すように、互いに焦点距離の等しい第１のシリンドリカルレンズ４４ａと第２のシリンドリカルレンズ４４ｂとが以下のように配置されることにより構成される。すなわち、第１及び第２ののシリンドリカルレンズ４４ａ，４４ｂの焦点距離をＦとしたときに、マスク４３と第１のシリンドリカルレンズ４４ａとの間の距離がＦとなり、第２のシリンドリカルレンズ４４ｂと記録媒体１０との間の距離がＦとなり、且つ、第１のシリンドリカルレンズ４４ａと第２のシリンドリカルレンズ４４ｂとの間の距離が約２×Ｆとなるように、第１及び第２のシリンドリカルレンズ４４ａ，４４ｂを配置することにより、アフォーカル投影光学系が構成される。
【００４２】
このように、投影光学系４４をアフォーカル投影光学系として構成した場合、マスク４３の開口部の形状を所望の要素ホログラムの形状と等しい形状に設定しておけば、参照光は、要素ホログラムの形状と等しい形状で記録媒体１０に投影され、所望の要素ホログラムが記録される領域を越えて隣接する領域に照射されることはない。また、投影光学系４４をアフォーカル投影光学系として構成することにより、参照光を高い平行度を保った状態で記録媒体１０に照射することができる。したがって、参照光の光路上に以上のような投影光学系４４を配設したホログラフィックステレオグラム作製装置を用いることにより、ひずみやぼけのない良好な画像を再生可能なホログラフィックステレオグラムを作製することが可能となる。
【００４３】
ところで、実際にホログラフィックステレオグラムを作製する際は、記録媒体１０に対して所定の角度をもって斜めに参照光を照射するのが一般的である。これは、ホログラフィックステレオグラムから再生像を得る際には、当該ホログラフィックステレオグラムに対して斜めに光を照射させることが多く、この再生像を得る際に照射させる光の照射角度を参照光の照射角度と一致させたときに、最も良好な再生像が得られるので、ホログラフィックステレオグラム作製時には、参照光を、再生像を得る際に照射される光に合わせて、記録媒体１０に対して斜めに照射する方が望ましいからである。
【００４４】
このように、記録媒体１０に対して斜めに照射される参照光の光路上に、上述した投影光学系４４をそのまま配したのでは、焦点距離が異なるために、参照光の平行度を適切に保つことができない。したがって、この場合、投影光学系４４のレンズパラメータ等を、参照光の照射角度に合わせて適切な値に設定する必要がある。
【００４５】
そこで、ここでは、参照光を記録媒体１０に対して４５度の照射角度で照射するホログラフィックステレオグラム作製装置を例に、参照光の光路上に配設される投影光学系４４について、図６及び図７を参照して説明する。なお、図６（Ａ）は、投影光学系４４を横方向から見た図であり、図６（Ｂ）は、投影光学系４４を上方から見た図である。また、図７は投影光学系４４のレンズパラメータを示す図である。ここで、レンズ設計用ソフトウェアとしては、光学設計ソフトウェア：ＺＥＭＡＸ（商品名：Focus Software Inc社製）を用いている。
【００４６】
参照光を記録媒体１０に対して４５度の照射角度で照射するホログラフィックステレオグラム作製装置においては、第１のシリンドリカルレンズ４４ａのマスク４３側の面（以下、第１のレンズ面という。）をＳ１、第２のシリンドリカルレンズ４４ｂ側の面（以下、第２のレンズ面という。）をＳ２とし、第２のシリンドリカルレンズ４４ｂの第１のシリンドリカルレンズ４４ａ側の面（以下、第３のレンズ面という。）をＳ３、記録媒体１０側の面（以下、第４のレンズ面という。）をＳ４としたときに、第１乃至第４のレンズ面Ｓ１〜Ｓ４のパラメータが図７に示す値となるように投影光学系４４を設計するようにすれば、投影光学系４４を先に図５にて示した投影光学系４４と同様に、アフォーカル投影光学系として構成することができる。
【００４７】
すなわち、第１のシリンドリカルレンズ４４ａについては、第１のレンズ面Ｓ１を、曲率半径が５１．９ｍｍで焦点距離が１００ｍｍのシリンドリカル面とする。一方、第２のレンズ面Ｓ２を平面とする。そして、第１のレンズ面Ｓ１と第２のレンズ面Ｓ２との間の軸上距離が５ｍｍとなるように、ＢＫ７を用いて第１のシリンドリカルレンズ４４ａを成形する。そして、この第１のシリンドリカルレンズ４４ａを、第１の面Ｓ１とマスク４３との間の軸上距離が約８３．２ｍｍとなるように、参照光の光路上に光軸に対して４５度傾かせた状態で配置する。
【００４８】
また、第２のシリンドリカルレンズ４４ｂについては、第３の面Ｓ３を平面とする。一方、第４の面Ｓ４を、曲率半径が−５１．９ｍｍで焦点距離が１００ｍｍのシリンドリカル面とする。そして、第３のレンズ面Ｓ３と第４のレンズ面Ｓ４との間の軸上距離が５ｍｍとなるように、ＢＫ７を用いて第２のシリンドリカルレンズ４４ｂを成形する。そして、この第２のシリンドリカルレンズ４４ｂを、第４の面Ｓ４と記録媒体１０との間の軸上距離が約８３．２ｍｍとなるとともに、第３のレンズ面Ｓ３と第１のシリンドリカルレンズ４４ａの第２のレンズ面とＳ２の間の軸上距離が約１５５．３ｍｍとなるように、参照光の光路上に光軸に対して４５度傾かせた状態で配置する。
【００４９】
なお、図７中「ＣＯＯＲＤＢＲＫ」は、当該レンズ面が光軸に対して４５度傾いていることを示しており、「ＴＯＲＯＩＤＡＬ」は、当該レンズ面がシリンドリカルレンズを構成するレンズ面であることを示している。
【００５０】
以上のように投影光学系４４を構成することにより、参照光が記録媒体１０に対して４５度の照射角度で照射されるホログラフィックステレオグラム作製装置においても、投影光学系４４をアフォーカル投影光学系として構成することができ、参照光を高い平行度を保った状態で記録媒体１０に照射することができる。
【００５１】
以上のように構成されたホログラフィックステレオグラム作製装置によれば、ハーフミラー３３を透過した物体光が、記録媒体１０の保護層１３を透過してホログラム記録層１２に入射するとともに、ハーフミラー３３により反射された参照光が、記録媒体１０の基体１１を透過してホログラム記録層１２に入射する。すなわち、記録媒体１０の一方の主面に、物体光が記録媒体１０に対して光路がほぼ垂直となるように入射すると共に、記録媒体１０の他方の面に、参照光が記録媒体１０に対して所定の入射角度にて入射する。これにより、物体光と参照光とが記録媒体１０のホログラム記録層１２上において干渉し、当該干渉によって生じる干渉縞が、記録媒体１０のホログラム記録層１２に屈折率の変化として記録される。
【００５２】
記録媒体１０は、制御用コンピュータ２２の制御のもとに動作するプリンタヘッド部５０に所定の状態でセットされている。プリンタヘッド部５０は、記録媒体１０に１つの画像が１つの要素ホログラムとして記録される毎に、制御用コンピュータ２２からの制御信号Ｓ２に基づいて、記録媒体１０を１要素ホログラム分だけ間欠送りする。これにより、データ処理部２１で処理された画像データＤ２に基づく画像が、要素ホログラムとして、記録媒体１０に横方向に連続するように順次記録される。
【００５３】
そして、このように複数の要素ホログラムが記録された記録媒体１０は、その後、プリンタヘッド部５０において紫外線が照射される。これにより、記録媒体１０のホログラム記録層１２のモノマＭの重合が完了する。さらに、この紫外線が照射された記録媒体１０は、記録画像が定着するように加熱処理が施され、カッター等によって切断される。これにより、独立した１枚のホログラフィックステレオグラムが作製される。
【００５４】
本発明に係るホログラフィックステレオグラム作製装置においては、参照光の光路上に、要素ホログラムの形状に対応した開口部を有するマスク４３が配設されているので、参照光が、記録媒体１０の所望の要素ホログラムが記録される領域を越えて隣接する領域に照射されるといった不都合が生じない。したがって、このホログラフィックステレオグラム作製装置によれば、回折効率の低下等を抑制して、良好な画像を再生可能なホログラフィックステレオグラムを作製することができる。
【００５５】
また、このホログラフィックステレオグラム作製装置において、参照光の光路上には、参照光を平行光として記録媒体１０に投影する投影光学系４４が配設されているので、ひずみやぼけのない良好な画像を再生可能なホログラフィックステレオグラムを作製することが可能となる。
【００５６】
なお、上述した実施の形態においては、参照光の光路上にコリメータレンズ４１を配設し、マスク４３に照射される参照光を平行光とした例について説明したが本発明はかかる実施の形態に限定され無いことは勿論である。本発明に係るホログラフィックステレオグラム作製装置は、マスク４３に照射される参照光が非平行光であっても、投影光学系４４を構成する第１及び第２ののシリンドリカルレンズ４４ａ、４４ｂの焦点距離や配置等を適切に設定することにより、参照光を平行光として記録媒体１０に投影させることができる。
【００５７】
また、上述した実施の形態においては、反射型のホログラフィックステレオグラムを例に説明したが、本発明はかかる実施の形態に限定され無いことは勿論である。本発明に係るホログラフィックステレオグラム作製装置は、例えば、透過型のホログラフィックステレオグラムやエッジリット型のホログラフィックステレオグラム等にも適用可能である。
【００５８】
また、上述した実施の形態においては、単色のホログラフィックステレオグラムを例に説明したが、カラーのホログラフィックステレオグラムに対しても本発明は全く同様に適用することが可能である。カラーのホログラフィックステレオグラムを作成するときは、例えば、記録用の光として光の３原色となる３つの光を使用するようにすればよい。
【００５９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明に係るホログラフィックステレオグラムの作製装置は、参照光の光路上に、ホログラム用記録媒体と近接位置して要素ホログラムに対応した形状の開口部を有するマスクと、マスクとホログラム用記録媒体との間に位置してマスクを透過した参照光をホログラム用記録媒体の参照光が照射される面に平行光として投影する投影光学系とを配設したので、記録媒体に対して参照光の照射される範囲を厳密に所望の要素ホログラムが形成される箇所にのみ制限するとともに均一に照射することが可能となる。したがって、本発明に係るホログラフィックステレオグラムの作製装置によれば、回折効率の低下抑制とともに再生像にひずみやぼけの発生を低減した良好な画像を再生可能なホログラフィックステレオグラムを作製することができる。
【００６０】
また、本発明に係るホログラフィックステレオグラムの作製方法は、参照光の光路上にホログラム用記録媒体に近接位置して配設したマスクの要素ホログラムに対応した形状に形成した開口部を透過させた参照光を、マスクとホログラム用記録媒体との間に配設した投影光学系を介してホログラム用記録媒体の参照光が照射される面に平行光として投影するので、記録媒体に対して参照光の照射される範囲を厳密に所望の要素ホログラムが形成される箇所にのみ制限するとともに均一に照射することが可能となる。したがって、本発明に係るホログラフィックステレオグラムの作製方法によれば、回折効率の低下抑制とともに再生像にひずみやぼけの発生を低減した良好な画像を再生可能なホログラフィックス テレオグラムを作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ホログラム用記録媒体の一例を示す要部断面図である。
【図２】 ホログラフィック材料の感光プロセスを説明する図であり、（Ａ）はモノマがマトリクスポリマに均一に分散している状態を示し、（Ｂ）は所定のパワーの光が照射された状態を示し、（Ｃ）は全面に紫外線が照射された状態を示している。
【図３】 ホログラフィックステレオグラム作製装置の一構成例を示す模式図である。
【図４】 露光処理部の光学系の一構成例を示す模式図である。
【図５】 一般的なアフォーカル投影光学系を説明する模式図である。
【図６】 本実施の形態に係るホログラフィックステレオグラム作製装置の参照光の光路上に配設したアフォーカル投影光学系の一構成例を示す図であり、（Ａ）は同アフォーカル投影光学系を横方向から見た図であり、（Ｂ）は同アフォーカル投影光学系を上方から見た図である。
【図７】 上記アフォーカル投影光学系のレンズパラメータを示す図である。
【図８】 ホログラフィックステレオグラムの作製方法を示す模式図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０ 記録媒体、２１ データ処理部、２２ 制御用コンピュータ、２３ 露光処理部、３１ レーザ光源、３３ ハーフミラー、４０ シリンドリカルレンズ、４１ コリメータレンズ、４２ 全反射ミラー、４３ マスク、４４ 投影光学系、４４ａ 第１のシリンドリカルレンズ、４４ｂ 第２のシリンドリカルレンズ
【発明の属する技術分野】
本発明は、実写画像やコンピュータ生成画像等が立体的に観察できるように記録されたホログラフィックステレオグラムを作製するホログラフィックステレオグラムの作製装置及び作製方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ホログラフィックステレオグラムは、例えば、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。
【０００３】
例えば、横方向のみの視差情報を有するホログラフィックステレオグラムは、図８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１０２としてホログラム用記録媒体に順次記録されることにより作製される。なお、要素ホログラムとしてホログラム用記録媒体に記録される複数の原画は、実際に被写体１００を撮影したものでなくてもよく、例えば、コンピュータによって生成されたＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ）画像やＣＧ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｇｒａｐｈｉｃｓ）画像等からなるものであってもよい。
【０００４】
このホログラフィックステレオグラムは、被写体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、その左右の目に写る二次元画像は相互に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、この画像を立体的な画像として認識することとなる。
【０００５】
ところで、上記ホログラフィックステレオグラムの要素ホログラムは、以下のようにして、感光材料を記録材料とするホログラム用記録媒体に記録される。すなわち、要素ホログラムをホログラム用記録媒体に記録する際は、干渉性の良いレーザ光が分岐され、一つは例えば液晶パネル等の画像表示手段により二次元画像変調された投影像（物体光）としてホログラム用記録媒体の一方の面に照射される。そして、他の一つは参照光としてホログラム用記録媒体の他方の面に照射される。これにより、ホログラム用記録媒体の感光材料に屈折率もしくは透過率変化として干渉縞が形成され、要素ホログラムが記録される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、以上のように作製されたホログラフィックステレオグラムは、再生像が全体的に暗く明暗のコントラストが悪かったり、再生像にひずみやぼけが生じて不鮮明となったりする場合があった。
【０００７】
そこで、画像情報を含む上記物体光に対して様々な工夫を行い、再生像の画質の向上を図る試みがなされたが、十分に良好な再生像を得るに至っていない。
【０００８】
そこで、本発明は、より良好な再生像を得ることができるようにホログラフィックステレオグラムを作製するホログラフィックステレオグラムの作製装置及び作製方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、ホログラム用記録媒体に照射される参照光に対しても、その広がりを抑えたり平行度を向上させる等の工夫を行うことにより、ホログラフィックステレオグラムの再生像の画質を飛躍的に向上させることができることを見出すに至った。
【００１０】
本発明に係るホログラフィックステレオグラムの作製装置は、このような知見に基づいて創案されたものであって、ホログラム用記録媒体の一方の面に物体光を照射するとともに他方の面に参照光を照射することにより、視差画像列の各画像を要素ホログラムとしてホログラム用記録媒体に順次記録するホログラフィックステレオグラムの作製装置において、参照光の光路上に、要素ホログラムに対応した形状の開口部を有して参照光をホログラム用記録媒体に対して要素ホログラム記録領域の範囲に規制して照射させるマスクと、マスクとホログラム用記録媒体との間に位置して配設されてマスクを透過した参照光をホ ログラム用記録媒体の参照光が照射される面に平行光として投影するアフォーカル投影光学系とが配設されていることを特徴としている。
【００１１】
このホログラフィックステレオグラムの作製装置によれば、参照光が、その光路上に配設されたマスクの開口部を透過した部分のみをホログラム用記録媒体に照射される。ホログラフィックステレオグラムの作製装置によれば、マスクの開口部を要素ホログラムに対応した形状としたことにより、参照光が所望の要素ホログラムを記録する領域を越えて隣接する領域に照射されることはない。したがって、このホログラフィックステレオグラムの作製装置によれば、参照光が他の領域を露光してしまうことに起因する回折効率の低下等が抑制され、良好な画像を再生可能なホログラフィックステレオグラムを作製することができる。
【００１２】
ホログラフィックステレオグラムは、一般に平行光が照射されることにより再生像を表示するが、要素ホログラム記録時に参照光として非平行光を用いて作製されると平行光を照射して再生像を表示することにより再生像にひずみやぼけが生じる。本発明に係るホログラフィックステレオグラムの作製装置によれば、参照光をその光路上に上述したマスクを透過させて要素ホログラム記録領域の範囲に規制した後にアフォーカル投影光学系により平行光にしてホログラム用記録媒体の参照光が照射される面に投影されるので、上述した回折効率の低下抑制とともに再生像にひずみやぼけの発生を低減した良好な画像を再生可能なホログラフィックステレオグラムを作製することができる。
【００１３】
また、本発明に係るホログラフィックステレオグラムの作製方法は、上述した知見に基づいて創案されたものであり、ホログラム用記録媒体の一方の面に物体光を照射するとともに他方の面に参照光を照射することにより、視差画像列の各画像を要素ホログラムとしてホログラム用記録媒体に順次記録してホログラフィックステレオグラムを作製するに際し、参照光の光路上に配設したマスクに要素ホログラムに対応した形状で設けた開口部を透過した参照光を、マスクとホログラム用記録媒体との間に配設したアフォーカル投影光学系を介してホログラム用記録媒体の参照光が照射される面に平行光として投影することを特徴としている。
【００１４】
このホログラフィックステレオグラムの作製方法によれば、参照光を、その光路上に配設したマスクの開口部を透過した部分のみからホログラム用記録媒体に照射する。ホログラフィックステレオグラムの作製方法によれば、マスクの開口部を要素ホログラムに対応した形状に形成したので、参照光が所望の要素ホログラムを記録する領域を越えて隣接する領域に照射されることはない。したがって、このホログラフィックステレオグラムの作製方法によれば、参照光が他の領域を露光してしまうことに起因する回折効率の低下等が抑制され、良好な画像を再生可能なホログラフィックステレオグラムを作製することができる。
【００１５】
ホログラフィックステレオグラムは、一般に平行光が照射されることにより再生像を表示するが、要素ホログラム記録時に参照光として非平行光を用いて作製されると平行光を照射して再生像を表示することにより再生像にひずみやぼけが生じる。本発明に係るホログラフィックステレオグラムの作製方法によれば、参照光をその光路上に上述したマスクを透過させて要素ホログラム記録領域の範囲に規制した後にアフォーカル投影光学系により平行光にしてホログラム用記録媒体の参照光が照射される面に投影するので、上述した回折効率の低下抑制とともに再生像にひずみやぼけの発生を低減した良好な画像を再生可能なホログラフィックステレオグラムを作製することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお、本発明は以下の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更が可能であることは言うまでもない。
【００１７】
まず、本実施の形態に係るホログラフィックステレオグラム作製装置で使用される記録媒体について図１を参照して説明する。
【００１８】
図１に示すように、この記録媒体１０は、無色透明の樹脂フィルム等よりなる基体１１上に、ホログラフィック材料よりなるホログラム記録層１２が形成され、更に、ホログラム記録層１２上に、無色透明の樹脂フィルム等よりなる保護層１３が形成されている。
【００１９】
この記録媒体１０に３次元画像を記録する際は、後述するように、参照光が基体１１を透過してホログラム記録層１２に入射するとともに、物体光が保護層１３を透過してホログラム記録層１２に入射し、それらの干渉縞がホログラム記録層１２に記録される。したがって、基体１１及び保護層１３は、光散乱が少ないこと、複屈折が少ないこと、光透過率が高いこと等の光学特性が要求される。
【００２０】
一方、ホログラム記録層１２には、従来公知のホログラフィック材料が広く使用可能であるが、特に、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ものが好適である。そこで、本実施の形態では、ホログラム記録層１２を構成するホログラフィック材料として、デュポン社製の商品名「ＯＭＮＩ−ＤＥＸ」を用いた。このホログラフィック材料は、光重合型フォトポリマからなり、初期状態では、図２（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。このホログラフィック材料に対して、図２（Ｂ）に示すように、１０〜４００ｍＪ／ｃｍ2 程度のパワーの光Ｌａを照射すると、照射された光Ｌａのパワーに応じて、露光された部分のモノマＭが重合し、その結果、モノマＭの濃度が場所によって変化して、屈折率変調が生じる。この後、図２（Ｃ）に示すように、１０００ｍＪ／ｃｍ2 程度のパワーの紫外線Ｌｂを全面に照射することにより、モノマＭの重合が完了し、屈折率変調度が増強されるとともに、この屈折率変調が定着する。
【００２１】
次に、以上のような記録媒体１０に対して、ホログラフィックステレオグラムとして３次元画像を記録する、本実施の形態に係るホログラフィックステレオグラム作製装置について説明する。なお、ここでは、短冊状の複数の要素ホログラムを１つの記録媒体１０上に記録することにより、水平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作製するホログラフィックステレオグラム作製装置について説明するが、本発明はこの例に限定されるものではなく、例えば、ドット状の要素ホログラムを１つの記録媒体１０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を作製するホログラフィックステレオグラム作製装置に対しても適用可能であることは言うまでもない。
【００２２】
このホログラフィックステレオグラム作製装置は、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の作製装置であり、物体光と参照光との干渉縞が記録された記録媒体自体をホログラフィックステレオグラムとして出力する。
【００２３】
このホログラフィックステレオグラム作製装置は、図３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２１と、このシステム全体の制御を行う制御用コンピュータ２２と、ホログラフィックステレオグラム作製用の光学系を有する露光処理部２３とから構成されている。
【００２４】
上記データ処理部２１は、視差画像列撮影装置や視差画像列生成用コンピュータ等から視差画像列Ｄ１を読み込み、当該視差画像列Ｄ１に対して画像処理用コンピュータ２４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、例えば視点変換処理やキーストン歪み補正処理等を施し、所定の画像処理が施された画像データＤ２を、メモリ又はハードディスク等の記憶装置２５に記録する。
【００２５】
ここで、視差画像列撮影装置は、例えば、多眼式カメラによる同時撮影や移動式カメラによる連続撮影等によって、被写体を横方向の異なる複数の視点から撮影したものを視差画像列Ｄ１として画像処理用コンピュータ２４に供給する。また、視差画像列生成用コンピュータは、ＣＡＤやＣＧ等の手法を利用して、視差情報を含む複数の画像からなる視差画像列Ｄ１を作成し、当該視差画像列Ｄ１を画像処理用コンピュータ２４に供給する。
【００２６】
また、データ処理部２１は、ホログラフィックステレオグラムを作製する際に、記憶装置２５から１画像分毎に画像データを順番に読み出し、この画像データＤ３を制御用コンピュータ２２に送出する。
【００２７】
制御用コンピュータ２２は、露光処理部２３を制御して、データ処理部２１から供給された画像データＤ３に基づく画像を、露光処理部２３内にセットされた記録媒体１０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２２は、後述するように、露光処理部２３に設けられたシャッタ、表示装置及びプリンタヘッド部等の制御を行う。すなわち、制御用コンピュータ２２は、シャッタに制御信号Ｓ１を送出してシャッタの開閉を制御し、また、表示装置に画像データＤ４を供給して表示装置に当該画像データＤ４に基づく画像を表示させ、また、プリンタヘッド部に制御信号Ｓ２を送出してプリンタヘッド部による記録媒体１０の送り動作等を制御する。
【００２９】
上記露光処理部２３について、図４乃至図６を参照して詳細に説明する。ここで、図４（Ａ）は、露光処理部２３の全体の光学系を上方から見た図であり、図４（Ｂ）は、露光処理部２３の光学系の物体光用の部分を横方向から見た図である。また、図５は一般的なアフォーカル投影光学系を説明する図であり、図６はアフォーカル投影光学系を本実施の形態に係るホログラフィックステレオグラム作製装置の露光処理部２３に適用した例を説明する図である。なお、本発明を適用したホログラフィックステレオグラム作成装置において、露光処理部２３の光学系はここで挙げる例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、例えば、参照光の入射方向や、レンズの数、種類、組み合わせ等を適宜変更することが可能である。
【００３０】
図４（Ａ）に示すように、露光処理部２３は、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の光路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。
【００３１】
上記シャッタ３２は、制御用コンピュータ２２によって制御され、記録媒体１０を露光しないときには閉じられ、記録媒体１０を露光するときに開放される。なお、ここでは、シャッタ３２を用いてレーザ光のオンオフを切り換えるようにしているが、半導体レーザのように立ち上がり時に直ぐに安定なレーザ光が出射される光源をレーザ光源３１に使用するときには、レーザ光源自体をオンオフすることにより、シャッタ３２の代わりとしても良い。
【００３２】
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割するためのものであり、ハーフミラー３３を透過した光Ｌ３が物体光となり、ハーフミラー３３によって反射された光Ｌ４が参照光となる。
【００３３】
ハーフミラー３３を透過した光Ｌ３の光路上には、図４（Ａ）及び図４（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３４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３５と、物体光を平行光とするためのコリメータレンズ３６と、記録対象の画像を表示する表示装置３７と、物体光を記録媒体１０に投影するための投影レンズ３８と、物体光を記録媒体１０上に照射させるシリンドリカルレンズ３９とがこの順に配置されている。
【００３４】
そして、ハーフミラー３３を透過した光Ｌ３は、全反射ミラー３４によって反射された後、スペーシャルフィルタ３５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３６によって平行光とされ、その後、表示装置３７に入射する。ここで、表示装置３７は、例えば液晶パネル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２２から送られた画像データＤ４に基づく画像を表示する。そして、表示装置３７を透過した光は、表示装置３７に表示された画像に応じて変調された後、投影レンズ３８を介してシリンドリカルレンズ３９に入射する。
【００３５】
そして、表示装置３７を透過した光は、シリンドリカルレンズ３９により横方向に集束され、この集束光が物体光として記録媒体１０に入射する。すなわち、この露光処理部２３では、表示装置３７からの投影光が短冊状の物体光として記録媒体１０に入射する。なお、反射型のホログラフィックステレオグラムを作製する場合には、図示を省略するが、例えば記録媒体１０の直前に一次元拡散板を配設し、シリンドリカルレンズ３９により横方向に収束された光を短冊状の要素ホログラムの長手方向に一次元的に拡散して記録媒体１０に照射させるようにしてもよい。これにより、作製されるホログラフィックステレオグラムは、縦方向の視野角が確保されることになる。
【００３６】
一方、ハーフミラー３３によって反射された光Ｌ４の光路上には、参照光用の光学系として、シリンドリカルレンズ４０と、参照光を平行光とするためのコリメータレンズ４１と、コリメータレンズ４１からの平行光を反射する全反射ミラー４２と、全反射ミラー４２により反射された光のうち不要な光を遮蔽するマスク４３と、マスク４３を透過した光を平行光として記録媒体１０に投影する投影光学系４４とが、この順に配置されている。
【００３７】
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４０によって拡散光とされ、次いで、コリメータレンズ４１によって平行光とされた後に、全反射ミラー４２によって反射される。全反射ミラー４２によって反射された光は、マスク４３に照射される。
【００３８】
マスク４３には、記録媒体１０に記録される要素ホログラムに対応した形状の開口部が形成されている。そして、マスク４３は、全反射ミラー４２によって反射された光のうち、この開口部を透過した光のみを投影光学系４４に入射させる。これにより、マスク４３は、所望の形状の要素ホログラムを記録するのに必要な光のみを透過して投影光学系４４に入射させ、不要な光を遮蔽することとなる。
【００３９】
本発明に係るホログラフィックステレオグラム作製装置は、このように、参照光の光路上にマスク４３を配設しているので、参照光が、記録媒体１０の所望の要素ホログラムが記録される領域を越えて隣接する領域に照射されることはない。したがって、このホログラフィックステレオグラム作製装置によれば、回折効率の低下等が抑制され、良好な画像を再生可能なホログラフィックステレオグラムを作製することができる。
【００４０】
投影光学系４４は、第１のシリンドリカルレンズ４４ａ及び第２のシリンドリカルレンズ４４ｂの２枚のシリンドリカルレンズより構成される。この投影光学系４４は、マスク４３を透過した光を結像倍率約１倍で記録媒体１０に投影可能なアフォーカル投影光学系として構成されることが望ましい。
【００４１】
アフォーカル投影光学系は、図５に示すように、互いに焦点距離の等しい第１のシリンドリカルレンズ４４ａと第２のシリンドリカルレンズ４４ｂとが以下のように配置されることにより構成される。すなわち、第１及び第２ののシリンドリカルレンズ４４ａ，４４ｂの焦点距離をＦとしたときに、マスク４３と第１のシリンドリカルレンズ４４ａとの間の距離がＦとなり、第２のシリンドリカルレンズ４４ｂと記録媒体１０との間の距離がＦとなり、且つ、第１のシリンドリカルレンズ４４ａと第２のシリンドリカルレンズ４４ｂとの間の距離が約２×Ｆとなるように、第１及び第２のシリンドリカルレンズ４４ａ，４４ｂを配置することにより、アフォーカル投影光学系が構成される。
【００４２】
このように、投影光学系４４をアフォーカル投影光学系として構成した場合、マスク４３の開口部の形状を所望の要素ホログラムの形状と等しい形状に設定しておけば、参照光は、要素ホログラムの形状と等しい形状で記録媒体１０に投影され、所望の要素ホログラムが記録される領域を越えて隣接する領域に照射されることはない。また、投影光学系４４をアフォーカル投影光学系として構成することにより、参照光を高い平行度を保った状態で記録媒体１０に照射することができる。したがって、参照光の光路上に以上のような投影光学系４４を配設したホログラフィックステレオグラム作製装置を用いることにより、ひずみやぼけのない良好な画像を再生可能なホログラフィックステレオグラムを作製することが可能となる。
【００４３】
ところで、実際にホログラフィックステレオグラムを作製する際は、記録媒体１０に対して所定の角度をもって斜めに参照光を照射するのが一般的である。これは、ホログラフィックステレオグラムから再生像を得る際には、当該ホログラフィックステレオグラムに対して斜めに光を照射させることが多く、この再生像を得る際に照射させる光の照射角度を参照光の照射角度と一致させたときに、最も良好な再生像が得られるので、ホログラフィックステレオグラム作製時には、参照光を、再生像を得る際に照射される光に合わせて、記録媒体１０に対して斜めに照射する方が望ましいからである。
【００４４】
このように、記録媒体１０に対して斜めに照射される参照光の光路上に、上述した投影光学系４４をそのまま配したのでは、焦点距離が異なるために、参照光の平行度を適切に保つことができない。したがって、この場合、投影光学系４４のレンズパラメータ等を、参照光の照射角度に合わせて適切な値に設定する必要がある。
【００４５】
そこで、ここでは、参照光を記録媒体１０に対して４５度の照射角度で照射するホログラフィックステレオグラム作製装置を例に、参照光の光路上に配設される投影光学系４４について、図６及び図７を参照して説明する。なお、図６（Ａ）は、投影光学系４４を横方向から見た図であり、図６（Ｂ）は、投影光学系４４を上方から見た図である。また、図７は投影光学系４４のレンズパラメータを示す図である。ここで、レンズ設計用ソフトウェアとしては、光学設計ソフトウェア：ＺＥＭＡＸ（商品名：Focus Software Inc社製）を用いている。
【００４６】
参照光を記録媒体１０に対して４５度の照射角度で照射するホログラフィックステレオグラム作製装置においては、第１のシリンドリカルレンズ４４ａのマスク４３側の面（以下、第１のレンズ面という。）をＳ１、第２のシリンドリカルレンズ４４ｂ側の面（以下、第２のレンズ面という。）をＳ２とし、第２のシリンドリカルレンズ４４ｂの第１のシリンドリカルレンズ４４ａ側の面（以下、第３のレンズ面という。）をＳ３、記録媒体１０側の面（以下、第４のレンズ面という。）をＳ４としたときに、第１乃至第４のレンズ面Ｓ１〜Ｓ４のパラメータが図７に示す値となるように投影光学系４４を設計するようにすれば、投影光学系４４を先に図５にて示した投影光学系４４と同様に、アフォーカル投影光学系として構成することができる。
【００４７】
すなわち、第１のシリンドリカルレンズ４４ａについては、第１のレンズ面Ｓ１を、曲率半径が５１．９ｍｍで焦点距離が１００ｍｍのシリンドリカル面とする。一方、第２のレンズ面Ｓ２を平面とする。そして、第１のレンズ面Ｓ１と第２のレンズ面Ｓ２との間の軸上距離が５ｍｍとなるように、ＢＫ７を用いて第１のシリンドリカルレンズ４４ａを成形する。そして、この第１のシリンドリカルレンズ４４ａを、第１の面Ｓ１とマスク４３との間の軸上距離が約８３．２ｍｍとなるように、参照光の光路上に光軸に対して４５度傾かせた状態で配置する。
【００４８】
また、第２のシリンドリカルレンズ４４ｂについては、第３の面Ｓ３を平面とする。一方、第４の面Ｓ４を、曲率半径が−５１．９ｍｍで焦点距離が１００ｍｍのシリンドリカル面とする。そして、第３のレンズ面Ｓ３と第４のレンズ面Ｓ４との間の軸上距離が５ｍｍとなるように、ＢＫ７を用いて第２のシリンドリカルレンズ４４ｂを成形する。そして、この第２のシリンドリカルレンズ４４ｂを、第４の面Ｓ４と記録媒体１０との間の軸上距離が約８３．２ｍｍとなるとともに、第３のレンズ面Ｓ３と第１のシリンドリカルレンズ４４ａの第２のレンズ面とＳ２の間の軸上距離が約１５５．３ｍｍとなるように、参照光の光路上に光軸に対して４５度傾かせた状態で配置する。
【００４９】
なお、図７中「ＣＯＯＲＤＢＲＫ」は、当該レンズ面が光軸に対して４５度傾いていることを示しており、「ＴＯＲＯＩＤＡＬ」は、当該レンズ面がシリンドリカルレンズを構成するレンズ面であることを示している。
【００５０】
以上のように投影光学系４４を構成することにより、参照光が記録媒体１０に対して４５度の照射角度で照射されるホログラフィックステレオグラム作製装置においても、投影光学系４４をアフォーカル投影光学系として構成することができ、参照光を高い平行度を保った状態で記録媒体１０に照射することができる。
【００５１】
以上のように構成されたホログラフィックステレオグラム作製装置によれば、ハーフミラー３３を透過した物体光が、記録媒体１０の保護層１３を透過してホログラム記録層１２に入射するとともに、ハーフミラー３３により反射された参照光が、記録媒体１０の基体１１を透過してホログラム記録層１２に入射する。すなわち、記録媒体１０の一方の主面に、物体光が記録媒体１０に対して光路がほぼ垂直となるように入射すると共に、記録媒体１０の他方の面に、参照光が記録媒体１０に対して所定の入射角度にて入射する。これにより、物体光と参照光とが記録媒体１０のホログラム記録層１２上において干渉し、当該干渉によって生じる干渉縞が、記録媒体１０のホログラム記録層１２に屈折率の変化として記録される。
【００５２】
記録媒体１０は、制御用コンピュータ２２の制御のもとに動作するプリンタヘッド部５０に所定の状態でセットされている。プリンタヘッド部５０は、記録媒体１０に１つの画像が１つの要素ホログラムとして記録される毎に、制御用コンピュータ２２からの制御信号Ｓ２に基づいて、記録媒体１０を１要素ホログラム分だけ間欠送りする。これにより、データ処理部２１で処理された画像データＤ２に基づく画像が、要素ホログラムとして、記録媒体１０に横方向に連続するように順次記録される。
【００５３】
そして、このように複数の要素ホログラムが記録された記録媒体１０は、その後、プリンタヘッド部５０において紫外線が照射される。これにより、記録媒体１０のホログラム記録層１２のモノマＭの重合が完了する。さらに、この紫外線が照射された記録媒体１０は、記録画像が定着するように加熱処理が施され、カッター等によって切断される。これにより、独立した１枚のホログラフィックステレオグラムが作製される。
【００５４】
本発明に係るホログラフィックステレオグラム作製装置においては、参照光の光路上に、要素ホログラムの形状に対応した開口部を有するマスク４３が配設されているので、参照光が、記録媒体１０の所望の要素ホログラムが記録される領域を越えて隣接する領域に照射されるといった不都合が生じない。したがって、このホログラフィックステレオグラム作製装置によれば、回折効率の低下等を抑制して、良好な画像を再生可能なホログラフィックステレオグラムを作製することができる。
【００５５】
また、このホログラフィックステレオグラム作製装置において、参照光の光路上には、参照光を平行光として記録媒体１０に投影する投影光学系４４が配設されているので、ひずみやぼけのない良好な画像を再生可能なホログラフィックステレオグラムを作製することが可能となる。
【００５６】
なお、上述した実施の形態においては、参照光の光路上にコリメータレンズ４１を配設し、マスク４３に照射される参照光を平行光とした例について説明したが本発明はかかる実施の形態に限定され無いことは勿論である。本発明に係るホログラフィックステレオグラム作製装置は、マスク４３に照射される参照光が非平行光であっても、投影光学系４４を構成する第１及び第２ののシリンドリカルレンズ４４ａ、４４ｂの焦点距離や配置等を適切に設定することにより、参照光を平行光として記録媒体１０に投影させることができる。
【００５７】
また、上述した実施の形態においては、反射型のホログラフィックステレオグラムを例に説明したが、本発明はかかる実施の形態に限定され無いことは勿論である。本発明に係るホログラフィックステレオグラム作製装置は、例えば、透過型のホログラフィックステレオグラムやエッジリット型のホログラフィックステレオグラム等にも適用可能である。
【００５８】
また、上述した実施の形態においては、単色のホログラフィックステレオグラムを例に説明したが、カラーのホログラフィックステレオグラムに対しても本発明は全く同様に適用することが可能である。カラーのホログラフィックステレオグラムを作成するときは、例えば、記録用の光として光の３原色となる３つの光を使用するようにすればよい。
【００５９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明に係るホログラフィックステレオグラムの作製装置は、参照光の光路上に、ホログラム用記録媒体と近接位置して要素ホログラムに対応した形状の開口部を有するマスクと、マスクとホログラム用記録媒体との間に位置してマスクを透過した参照光をホログラム用記録媒体の参照光が照射される面に平行光として投影する投影光学系とを配設したので、記録媒体に対して参照光の照射される範囲を厳密に所望の要素ホログラムが形成される箇所にのみ制限するとともに均一に照射することが可能となる。したがって、本発明に係るホログラフィックステレオグラムの作製装置によれば、回折効率の低下抑制とともに再生像にひずみやぼけの発生を低減した良好な画像を再生可能なホログラフィックステレオグラムを作製することができる。
【００６０】
また、本発明に係るホログラフィックステレオグラムの作製方法は、参照光の光路上にホログラム用記録媒体に近接位置して配設したマスクの要素ホログラムに対応した形状に形成した開口部を透過させた参照光を、マスクとホログラム用記録媒体との間に配設した投影光学系を介してホログラム用記録媒体の参照光が照射される面に平行光として投影するので、記録媒体に対して参照光の照射される範囲を厳密に所望の要素ホログラムが形成される箇所にのみ制限するとともに均一に照射することが可能となる。したがって、本発明に係るホログラフィックステレオグラムの作製方法によれば、回折効率の低下抑制とともに再生像にひずみやぼけの発生を低減した良好な画像を再生可能なホログラフィックス テレオグラムを作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ホログラム用記録媒体の一例を示す要部断面図である。
【図２】 ホログラフィック材料の感光プロセスを説明する図であり、（Ａ）はモノマがマトリクスポリマに均一に分散している状態を示し、（Ｂ）は所定のパワーの光が照射された状態を示し、（Ｃ）は全面に紫外線が照射された状態を示している。
【図３】 ホログラフィックステレオグラム作製装置の一構成例を示す模式図である。
【図４】 露光処理部の光学系の一構成例を示す模式図である。
【図５】 一般的なアフォーカル投影光学系を説明する模式図である。
【図６】 本実施の形態に係るホログラフィックステレオグラム作製装置の参照光の光路上に配設したアフォーカル投影光学系の一構成例を示す図であり、（Ａ）は同アフォーカル投影光学系を横方向から見た図であり、（Ｂ）は同アフォーカル投影光学系を上方から見た図である。
【図７】 上記アフォーカル投影光学系のレンズパラメータを示す図である。
【図８】 ホログラフィックステレオグラムの作製方法を示す模式図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０ 記録媒体、２１ データ処理部、２２ 制御用コンピュータ、２３ 露光処理部、３１ レーザ光源、３３ ハーフミラー、４０ シリンドリカルレンズ、４１ コリメータレンズ、４２ 全反射ミラー、４３ マスク、４４ 投影光学系、４４ａ 第１のシリンドリカルレンズ、４４ｂ 第２のシリンドリカルレンズ
Claims (6)
- ホログラム用記録媒体の一方の面に物体光を照射するとともに他方の面に参照光を照射することにより、視差画像列の各画像を要素ホログラムとして上記ホログラム用記録媒体に順次記録するホログラフィックステレオグラムの作製装置において、
上記参照光の光路上に、
上記要素ホログラムに対応した形状の開口部を有し、上記参照光を上記ホログラム用記録媒体に対して要素ホログラム記録領域の範囲に規制して照射させるマスクと、
上記マスクと上記ホログラム用記録媒体との間に位置して配設され、上記マスクを透過した上記参照光を上記ホログラム用記録媒体の上記参照光が照射される面に平行光として投影するアフォーカル投影光学系とが配設されていること
を特徴とするホログラフィックステレオグラムの作製装置。 - 上記マスクの開口部は矩形状とされており、上記ホログラム用記録媒体に短冊状の要素ホログラムを順次記録すること
を特徴とする請求項１記載のホログラフィックステレオグラムの作製装置。 - 上記参照光の光学系が、光源からの出射光を分岐した一方の分岐光の光路上に沿って配置してなる、上記分岐光を発散光化するシリンドリカルレンズと、発散光を平行光化するコリメータレンズと、平行光を反射して上記ホログラム用記録媒体の他方の面側に反射させる全反射ミラーと、上記マスクと、上記アフォーカル投影光学系とから構成される
ことを特徴とする請求項１記載のホログラフィックステレオグラムの作製装置。 - ホログラム用記録媒体の一方の面に物体光を照射するとともに他方の面に参照光を照射することにより、視差画像列の各画像を要素ホログラムとして上記ホログラム用記録媒体に順次記録してホログラフィックステレオグラムを作製するホログラフィックステレオグラムの作製方法において、
上記参照光の光路上に配設したマスクの上記要素ホログラムに対応した形状で形成した開口部を透過させた上記参照光を、上記マスクと上記ホログラム用記録媒体との間に配設したアフォーカル投影光学系を介して上記ホログラム用記録媒体の上記参照光が照射される面に平行光として投影すること
を特徴とするホログラフィックステレオグラムの作製方法。 - 上記マスクの開口部を矩形状とし、上記ホログラム用記録媒体に短冊状の要素ホログラムを順次記録すること
を特徴とする請求項４記載のホログラフィックステレオグラムの作製方法。 - 上記ホログラム用記録媒体に対して上記参照光を、光源からの出射光を分岐した一方の分岐光の光路上に沿って配置してなる、上記分岐光を発散光化するシリンドリカルレンズと、発散光を平行光化するコリメータレンズと、平行光を反射して上記ホログラム用記録媒体の他方の面側に反射させる全反射ミラーと、上記マスクと、上記アフォーカル投影光学系とから構成される光学系を介して照射すること
を特徴とする請求項４記載のホログラフィックステレオグラムの作製方法。
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