JP6960143B2 - ホログラム記録装置及びホログラム製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、ホログラム記録装置及びホログラム製造装置に関する。

ホログラムは、光の回折現象を利用して所望の光波分布を実現するものである。具体的には、ホログラムでは、物体からの光（物体光）と参照光とを干渉させて干渉縞をつくり、その干渉縞をホログラム記録媒体に記録する。従来のホログラムでは、実物体に光を照射して物体光を発生させるため、実物体や大口径のレンズが必要になるなどの様々な制約がある。例えば、口径３０ｃｍ、１００ｃｍ、２００ｃｍそれぞれのレンズと同等のホログラフィック光学素子（ＨＯＥ）を生成する場合、従来のホログラムでは、口径３０ｃｍ以上、１００ｃｍ以上、２００ｃｍ以上のレンズがそれぞれ必要となる。

昨今、デジタルデータを利用するＤＤＨＯＥ（Digitally Designed Holographic Optical Element）技術が提案されている。このＤＤＨＯＥ技術では、ホログラムデータを空間光変調器（ＳＬＭ：Spatial Light Modulator）に表示し、光を照射することで、物体光を発生させる。このホログラムデータは、計算機により計算可能なので、所望の物体光の光波分布を得ることができる。その結果、ＤＤＨＯＥ技術では、実物体や大口径のレンズが無くても、ＣＧ（Computer Graphics）データ等の波面情報さえあれば、波面プリンタで所望の光波分布を実現し、簡易にホログラムを生成できる。

ＤＤＨＯＥ技術では、ホログラムのサイズ及びホログラムからの光出射角度がＳＬＭの画素数に比例するため、ＳＬＭの画素数が問題となりつつある。しかしながら、例えば、ＳＬＭの画素数が１０００画素、ＳＬＭの画素間隔が２μｍ、レーザ光の波長が５３３ｎｍの場合、ホログラムのサイズが縦横２ｍｍ、ホログラムからの光出射角度が７．３°程度しか実現できず、実用には不十分である。

このため、ＤＤＨＯＥ技術では、「光波分布全体の一部をホログラム記録媒体に感光させる工程」と「表示するホログラムデータを変更し、かつ、ホログラム記録媒体を移動させる工程」とを順次繰り返し、光波分布全体を感光させてホログラムを生成する手法が提案されている（非特許文献１）。例えば、１０００画素のＳＬＭの場合、ホログラム記録媒体の位置をずらしながら、両工程を２５００回繰り返し行い、縦横１０ｃｍのホログラムを生成できる。

K. Wakunami et al, "Wavefront printer by using cell overlappingtechnique", 3D systems and applications(2015)

しかし、非特許文献１に記載の技術では、ホログラムからの光出射角度を大きくできない（つまり、視域を広くできない）という課題がある。仮に、１回の露光面積を狭くすればホログラムからの光出射角度を大きくできるが、小さい開口で物体を表示することと等価のため、物体がぼける原因となり、この手法の採用は困難である。

そこで、本発明は、広い視域で記録できるホログラム記録装置及びホログラム製造装置を提供することを課題とする。

前記した課題に鑑みて、本発明に係るホログラム記録装置は、レーザ光を発生させる光源と、予め生成したホログラムデータを前記レーザ光に反映させて各次数の物体光を発生させる空間光変調器と、前記空間光変調器が発生させた各次数の物体光を切り替えて、何れかの次数の前記物体光のみを通過させる切替手段と、ホログラム記録媒体を搭載し、任意の位置に移動させるステージとを備え、前記切替手段を通過した物体光と参照光との干渉縞を前記ホログラム記録媒体に記録するホログラム記録装置であって、前記切替手段は、前記各次数の物体光の通過領域に対応したシャッタを有し、切替制御手段と、空間光変調器制御手段とを備える構成とした。

かかるホログラム記録装置は、切替制御手段によって、前記各シャッタの開口を前記切替手段に指令することで、前記切替手段が通過させる物体光を、時分割で前記切替手段に切り替えさせる。そして、ホログラム記録装置は、空間光変調器制御手段によって、前記切替制御手段に同期して、前記切替手段が通過させる物体光の視域に対応したホログラムデータを、前記空間光変調器に表示させる。このように、ホログラム記録装置は、＋１次光だけでなく、各次数の物体光も利用することで、広い視域で記録することができる。

また、前記した課題に鑑みて、本発明に係るホログラム製造方法は、レーザ光を発生させる光源と、予め生成したホログラムデータを前記レーザ光に反映させて各次数の物体光を発生させる空間光変調器と、前記空間光変調器が発生させた各次数の物体光を切り替えて、何れかの次数の前記物体光のみを通過させる切替手段と、ホログラム記録媒体を搭載し、任意の位置に移動させるステージとを備えるホログラム記録装置を用いて、前記切替手段を通過した物体光と参照光との干渉縞を前記ホログラム記録媒体に記録させるホログラム製造方法であって、前記切替手段は、前記各次数の物体光の通過領域に対応したシャッタを有し、物体光切替工程と、ホログラムデータ表示工程とを備える手順とした。

かかるホログラム製造方法では、物体光切替工程において、切替制御手段が、前記各シャッタの開口を前記切替手段に指令することで、通過させる物体光を、時分割で前記切替手段に切り替えさせる。そして、ホログラム製造方法では、ホログラムデータ表示工程において、空間光変調器制御手段が、前記切替制御手段に同期して、前記物体光切替工程で通過させる物体光の視域に対応したホログラムデータを、前記空間光変調器に表示させる。このように、ホログラム製造方法では、＋１次光だけでなく、各次数の物体光も利用することで、広い視域で記録することができる。

本発明にかかるホログラム記録装置及びホログラム製造方法によれば、＋１次光だけでなく、各次数の物体光も利用することで、広い視域で記録することができる。

本発明の第１，２実施形態にかかるホログラム記録装置の構成を示すブロック図である。 第１実施形態において、物体光の視域を説明する説明図である。 図１の空間フィルタの概念図である。 図１のホログラム記録装置の動作を示すタイミングチャートである。 第１実施形態において、ＳＬＭ及び空間フィルタの切り替えを説明する概念図であり、（ａ）は＋１次光を通過させる状態、（ｂ）は−１次光を通過させる状態、（ｃ）は＋２次光を通過させる状態、（ｄ）は−２次光を通過させる状態である。 第２実施形態において、妨害光の遮蔽を説明する説明図である。 第２実施形態における空間フィルタの概念図である。 第２実施形態に係るホログラム記録装置の動作を示すタイミングチャートである。 本発明の第３実施形態に係るホログラム記録装置の構成を示すブロック図である。 図９のホログラム記録装置の動作を示すタイミングチャートである。

以下、本発明の各実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各実施形態において、同一の手段及び同一の部材には同一の符号を付し、説明を省略した。

（第１実施形態）
［ホログラム記録装置の構成］
図１を参照し、本発明の第１実施形態に係るホログラム記録装置１の構成について説明する。

ホログラム記録装置１は、物体光と参照光との干渉縞をホログラム記録媒体９に記録するものである。
ホログラム記録媒体９は、物体光と参照光との干渉縞を記録する媒体である。例えば、ホログラム記録媒体９としては、ガラス又はプラスチックの基板にフォトポリマーと感光材とを積層させたものがあげられる。

図１に示すように、ホログラム記録装置１は、レーザ（光源）１０と、偏光板１１と、１／２波長板１２と、レンズ１３，１４と、偏光ビームスプリッタ１５と、１／２波長板１６と、偏光ビームスプリッタ１７と、ＳＬＭ（空間光変調器）１８と、レンズ１９と、空間フィルタ（切替手段）２０と、レンズ２１〜２３と、ミラー２４，２５と、空間フィルタ２６と、ステージ２７と、制御装置３０とを備える。

なお、図１では、水平方向をＸ軸方向と図示し、垂直方向をＹ軸方向と図示した。
また、本実施形態では、物体光の切り替え方向が水平方向であることとする。つまり、後記する空間フィルタ２０が水平方向で物体光を切り替えることとする。

レーザ１０は、レーザ光を発生させるレーザ光源である。このレーザ１０は、発生させるレーザ光の波長が特に制限されない。本実施形態では、レーザ１０が、波長５３２ｎｍの緑色レーザを発振する単色レーザ装置であることとする。

偏光板１１は、レーザ１０が発生させたレーザ光の偏光方向を調整するものである。
１／２波長板１２は、後記する偏光ビームスプリッタ１５で分岐される物体光及び参照光のバランスを調整するために、偏光板１１を通過したレーザ光の偏光方向を変えるものである。この１／２波長板１２を通過したレーザ光は、レンズ１３に出射される。

レンズ１３は、１／２波長板１２からのレーザ光のビーム径を拡大する凸レンズである。このレンズ１３は、その機能を満たすものであれば、単レンズ又は複合レンズであってもよい（後記するレンズ１４，１９，２１〜２３も同様）。
レンズ１４は、レンズ１３からのレーザ光を平行光に変換する凸レンズである。このレンズ１４で平行光に変換されたレーザ光は、偏光ビームスプリッタ１５に出射される。

偏光ビームスプリッタ１５は、レンズ１４からのレーザ光を、物体光と参照光とに分岐するものである。つまり、偏光ビームスプリッタ１５は、レンズ１４からのレーザ光を、互いに直交するＰ偏光とＳ偏光とに分岐する。本実施形態では、偏光ビームスプリッタ１５を透過したレーザ光を参照光とし、偏光ビームスプリッタ１５で反射されたレーザ光を物体光とする。

なお、図１では、レーザ光の光軸中心を破線で図示し、レーザ光の両端を実線で図示した。
また、図１では、参照光をブロック矢印Ｒで図示し、物体光をブロック矢印Ｏで図示した。

１／２波長板１６は、偏光ビームスプリッタ１５で反射されたレーザ光の偏光方向をπ／２だけ回転させるものである。
偏光ビームスプリッタ１７は、１／２波長板１６からの物体光をＳＬＭ１８に透過すると共に、ＳＬＭ１８からの物体光をレンズ１９に向けて反射するものである。つまり、偏光ビームスプリッタ１７は、ＳＬＭ１８で変調された物体光をレンズ１９に向けて反射する。

ＳＬＭ１８は、後記する制御装置３０からの指令に従って、予め生成したホログラムデータを、偏光ビームスプリッタ１７からのレーザ光（物体光）に反映させるものである。具体的には、ＳＬＭ１８は、制御装置３０に記憶されているホログラムデータを読み出して表示し、偏光ビームスプリッタ１７からの物体光をホログラムデータに従って変調し、ホログラムデータが反映された物体光を偏光ビームスプリッタ１７に反射する。例えば、ＳＬＭ１８の変調方式としては、振幅変調型、位相変調型、振幅・位相変調型をあげることができる。

ここで、ＳＬＭ１８は、規則的に画素が配列された構造を有するので、０次光、±１次光、±２次光などの高次光を発生させてしまう。図２に示すように、太線で図示した０次光が正面に出射される。ここで、０次光は、±１次光や±２次光のように一定範囲に広がらず、一方向の光線となる。また、＋１次光が、正面からやや左方向の一定範囲に出射される。また、＋２次光が、＋１次光の左外側の一定範囲に出射される。そして、−１次光が、正面からやや右方向の一定範囲に出射される。さらに、−２次光が、−１次光の右外側の一定範囲に出射される。従って、出射する±１次光や±２次光の視域（出射範囲）に対応したホログラムデータを物体光に反映すれば、ホログラムを再生したときに±１次光や±２次光の視域を連続させることができる。

なお、各図において、０、＋１、−１、＋２、−２といった数値は、物体光の次数を表す。
また、本実施形態では、±１次光及び±２次光を利用することとし、単なる反射光である０次光、及び、３次光以上を利用しないこととする。

レンズ１９は、偏光ビームスプリッタ１７で反射された物体光を空間フィルタ２０に集光する凸レンズである。このレンズ１９を通過した光は、空間フィルタ２０に出射される。

空間フィルタ（ＳＦ：Spatial Filter）２０は、制御装置３０からの指令に従って、ＳＬＭ１８が発生させた各次数の物体光を切り替えて、何れかの次数の物体光のみを通過させるものである。例えば、空間フィルタ２０としては、液晶パネル等の光学式シャッタ、又は、半径方向で異なる位置にスリットを設けた回転円盤等の機械式シャッタをあげることができる。

ここで、空間フィルタ２０は、図３に示すように、物体光の切り替え方向（Ｘ軸方向）にシャッタ２０_Ａ〜２０_Ｄを有する。シャッタ２０_Ａが＋１次光の通過領域に対応し、シャッタ２０_Ｂが−１次光の通過領域に対応する。また、シャッタ２０_Ｃが＋２次光の通過領域に対応し、シャッタ２０_Ｄが−２次光の通過領域に対応する。そして、空間フィルタ２０は、制御装置３０からの指令に従って、シャッタ２０_Ａ〜２０_Ｄを開閉する。

なお、０次光は、シャッタ２０_Ａ，２０_Ｂの境界線上（太線で図示）の一点に入射する。従って、空間フィルタ２０は、シャッタ２０_Ａ，２０_Ｂの境界線上で０次光を常に遮蔽することとする。

レンズ２１は、空間フィルタ２０を通過した物体光を平行光に変換する凸レンズである。
レンズ２２は、レンズ２１からの物体光をレンズ２３に集光する凸レンズである。
レンズ２３は、レンズ２２からの物体光をホログラム記録媒体９に出射する凸レンズである。

ミラー２４は、偏光ビームスプリッタ１５を透過した参照光をミラー２５に反射するものである。
ミラー２５は、ミラー２４からの参照光を空間フィルタ２６に反射するものである。
空間フィルタ２６は、偏光ビームスプリッタ１５を透過した参照光の外周部を遮断するフィルタである。

ステージ２７は、ホログラム記録媒体９を搭載し、任意の位置に移動させるものである。例えば、ステージ２７は、要素セル単位で記録する場合、搭載したホログラム記録媒体９を２軸方向に移動させてもよい。このとき、ステージ２７は、要素セル同士が重ならないようにホログラム記録媒体９を移動させてもよく（タイリング）。また、ステージ２７は、要素セル同士が重なるようにホログラム記録媒体９を移動させてもよい（オーバーラップ）。

以上の構成により、レーザ１０が出射したレーザ光は、１／２波長板１２により偏光方向が調整される。そして、このレーザ光は、偏光ビームスプリッタ１５により、物体光と参照光とに分岐される。

物体光は、１／２波長板１６を透過し、ＳＬＭ１８に入射する。そして、ＳＬＭ１８に入射した物体光は、ＳＬＭ１８に表示されたホログラムデータが反映され、空間フィルタ２０に入射する。さらに、空間フィルタ２０に入射した物体光は、ホログラム記録媒体９に出射される。

また、参照光は、ミラー２４，２５で反射され、空間フィルタ２６によって物体光と同一ビーム径まで絞られる。そして、参照光は、ホログラム記録媒体９に出射される。このように、物体光及び参照光が共にホログラム記録媒体９に照射され、物体光及び参照光の干渉縞が記録される。

［制御装置の構成］
次に、制御装置３０の構成について説明する。
制御装置３０は、ＳＬＭ１８及び空間フィルタ２０を制御するものであり、記憶手段３１と、ＳＦ制御手段（切替制御手段）３３と、ＳＬＭ制御手段（空間光変調器制御手段）３５とを備える。

記憶手段３１は、予め生成したホログラムデータを記憶するメモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記憶装置である。記憶手段３１が記憶するホログラムデータは、ＳＬＭ１８によって参照される。

ここで、ホログラムデータとは、物体の光波分布を表す複素振幅データとＳＬＭ１８に入射するレーザ光との干渉縞を予め計算しておいたデータである。
本実施形態では、ホログラムデータは、ＳＬＭ１８が発生させる±１次光及び±２次光の４視域に対応している。従って、±１次光及び±２次光の視域毎に計４個のホログラムデータを生成し、記憶手段３１に予め記憶させておく。

例えば、ホログラムデータは、点光源からの計算やインテグラル立体映像（要素画像群）からの計算といった、一般的な計算機合成ホログラム（ＣＧＨ：Computer Generated Hologram）で求めることができる。点光源から計算する場合、物体を点光源の集合として扱い、個々の点光源で発生した光が伝搬してホログラム面での光波分布を個々に求め、求めた全ての光波分布を加算することで、複素振幅データを生成する。そして、計算機合成ホログラムでは、複素振幅データと参照光データとで干渉現象を計算した結果（干渉縞）を、ホログラムデータとして生成する。

ＳＦ制御手段３３は、空間フィルタ２０が通過させる物体光を、時分割で空間フィルタ２０に切り替えさせるものである。
ＳＬＭ制御手段３５は、ＳＦ制御手段３３に同期して、空間フィルタ２０が通過させる物体光の視域に対応したホログラムデータを、ＳＬＭ１８に表示させるものである。

＜ＳＬＭ及び空間フィルタの同期制御＞
図３〜図５を参照し、ＳＬＭ１８及び空間フィルタ２０の同期制御について説明する（適宜図１参照）。
図４に示すように、この同期制御は、ＳＦ制御手段３３が実行する物体光切替工程Ｓ１、及び、ＳＬＭ制御手段３５が実行するホログラムデータ表示工程Ｓ２で構成されている。

図４の「タイミング信号Ｔ_＋１〜Ｔ_−２は、シャッタ２０_Ａ〜２０_Ｄが開閉するタイミングを表している。ここで、タイミング信号Ｔ_＋１〜Ｔ_−２がＬｏｗ（Ｌ）の時間区間において、シャッタ２０_Ａ〜２０_Ｄが開く。一方、タイミング信号Ｔ_＋１〜Ｔ_−２がＨｉ（Ｈ）の時間区間において、シャッタ２０_Ａ〜２０_Ｄが閉じる。
また、図４の「ホログラムデータ」は、ＳＬＭ１８が表示するホログラムデータに対応する物体光の次数を表している。例えば、「＋１」が＋１次光、「−１」が−１次光を表す。
また、図５では、空間フィルタ２０を通過する物体光を実線で図示し、空間フィルタ２０で遮蔽される物体光を破線で図示した。

まず、ＳＦ制御手段３３は、図４に示すように、タイミング信号Ｔ_＋１がＬｏｗ（Ｌ）の時間区間において、シャッタ２０_Ａの開口を空間フィルタ２０に指令する。また、ＳＬＭ制御手段３５は、タイミング信号Ｔ_＋１がＬｏｗ（Ｌ）の時間区間において、＋１次光の視域に対応したホログラムデータの表示をＳＬＭ１８に指令する。

すると、ＳＬＭ１８は、図５（ａ）に示すように、＋１次光の視域に対応したホログラムデータを表示する。さらに、空間フィルタ２０は、＋１次光に対応したシャッタ２０_Ａを開く。なお、０次光、−１次光、±２次光にも＋１次光の視域に対応したホログラムデータが反映されているが、空間フィルタ２０で遮蔽されることになる。
これにより、ホログラム記録装置１は、ホログラムデータが反映された＋１次光をホログラム記録媒体９に出射できる。

次に、ＳＦ制御手段３３は、図４に示すように、タイミング信号Ｔ_−１がＬｏｗ（Ｌ）の時間区間において、シャッタ２０_Ｂの開口を空間フィルタ２０に指令する。また、ＳＬＭ制御手段３５は、タイミング信号Ｔ_−１がＬｏｗ（Ｌ）の時間区間において、−１次光の視域に対応したホログラムデータの表示をＳＬＭ１８に指令する。

すると、ＳＬＭ１８は、図５（ｂ）に示すように、−１次光の視域に対応したホログラムデータを表示する。さらに、空間フィルタ２０は、−１次光に対応したシャッタ２０_Ｂを開く。
これにより、ホログラム記録装置１は、ホログラムデータが反映された−１次光をホログラム記録媒体９に出射できる。

次に、ＳＦ制御手段３３は、図４に示すように、タイミング信号Ｔ_＋２がＬｏｗ（Ｌ）の時間区間において、シャッタ２０_Ｃの開口を空間フィルタ２０に指令する。また、ＳＬＭ制御手段３５は、タイミング信号Ｔ_＋２がＬｏｗ（Ｌ）の時間区間において、＋２次光の視域に対応したホログラムデータの表示をＳＬＭ１８に指令する。

すると、ＳＬＭ１８は、図５（ｃ）に示すように、＋２次光の視域に対応したホログラムデータを表示する。さらに、空間フィルタ２０は、＋２次光に対応したシャッタ２０_Ｃを開く。
これにより、ホログラム記録装置１は、ホログラムデータが反映された＋２次光をホログラム記録媒体９に出射できる。

最後に、ＳＦ制御手段３３は、図４に示すように、タイミング信号Ｔ_−２がＬｏｗ（Ｌ）の時間区間において、シャッタ２０_Ｄの開口を空間フィルタ２０に指令する。また、ＳＬＭ制御手段３５は、タイミング信号Ｔ_−２がＬｏｗ（Ｌ）の時間区間において、−２次光の視域に対応したホログラムデータの表示をＳＬＭ１８に指令する。

すると、ＳＬＭ１８は、図５（ｄ）に示すように、−２次光の視域に対応したホログラムデータを表示する。さらに、空間フィルタ２０は、−２次光に対応したシャッタ２０_Ｄを開く。
これにより、ホログラム記録装置１は、ホログラムデータが反映された−２次光をホログラム記録媒体９に出射できる。

以上のように、ホログラム記録装置１は、ＳＦ制御手段３３が物体光切替工程Ｓ１を実行し、ＳＬＭ制御手段３５がホログラムデータ表示工程Ｓ２を実行し、＋１次光、−１次光、＋２次光、−２次光の順に時分割で切り替える。このようにして、ホログラム記録装置１は、±１次光及び±２次光を順次、物体光として、ホログラム記録媒体９に出射する。そして、ホログラム記録装置１は、この物体光と参照光との干渉縞をホログラム記録媒体９に記録する。

＜露光量の調整＞
物体光は、次数が高くなるほど光強度が低下するので、±１次光よりも±２次光の方が、単位時間当たりの露光量も低下する。また、視域間で立体像の明るさが異なると立体像が見にくくなるので、±１次光及び±２次光の露光量が均一であることが好ましい。

そこで、ＳＦ制御手段３３は、各次数の物体光の露光量が均一になるように、物体光の次数毎に露光時間を予め設定する。図５では、露光時間として、タイミング信号Ｔ_±２がＬｏｗ（Ｌ）となる時間区間を、タイミング信号Ｔ_±１がＬｏｗ（Ｌ）となる時間区間よりも長く設定している。そして、ＳＦ制御手段３３は、これらタイミング信号Ｔ_±１，Ｔ_±２に基づいて、空間フィルタ２０に指令することで、±１次光及び±２次光の露光量を均一にしている。

［作用・効果］
以上のように、ホログラム記録装置１は、物体光（±１次光及び±２次光）と参照光との干渉縞をホログラム記録媒体９に記録することができる。従って、ホログラム記録装置１で記録されたホログラムを再生すると、±１次光及び±２次光の視域が連続しているので、視域を広くすることができる。

さらに、ホログラム記録装置１は、±１次光及び±２次光の露光量が均一になるように、ホログラムデータをホログラム記録媒体９に記録することができる。従って、ホログラム記録装置１が記録したホログラムを再生すると、視域間で立体像の明るさが均一となるので、立体像が見やすくなり、立体像の品質を向上させることができる。

（第２実施形態）
［ホログラム記録装置の構成］
図１を参照し、本発明の第２実施形態に係るホログラム記録装置１Ｂについて、第１実施形態と異なる点を説明する。
ホログラム記録装置１Ｂは、ＳＬＭ１８Ｂが振幅変調型である点が、第１実施形態と異なる。

まず、ホログラム記録装置１Ｂの構成について説明する。
図１に示すように、ホログラム記録装置１Ｂは、レーザ１０と、偏光板１１と、１／２波長板１２と、レンズ１３，１４と、偏光ビームスプリッタ１５と、１／２波長板１６と、偏光ビームスプリッタ１７と、ＳＬＭ（空間光変調器）１８Ｂと、レンズ１９と、空間フィルタ（切替手段）２０Ｂと、レンズ２１〜２３と、ミラー２４，２５と、空間フィルタ２６と、ステージ２７と、制御装置３０Ｂとを備える。
なお、ＳＬＭ１８Ｂ、空間フィルタ２０Ｂ及び制御装置３０Ｂ以外の各手段は、第１実施形態と同様のため、説明を省略する。

ＳＬＭ１８Ｂは、振幅変調型のため、図６に示すように、各次数の物体光αと共に、物体光αの切り替え方向に直交する垂直方向で妨害光（透過光β、共役光γ）を発生させてしまう。

そこで、ホログラム記録装置１Ｂは、複素共役による像を除去するために、空間フィルタ２０Ｂで妨害光を遮蔽する。この場合、ホログラム記録装置１Ｂは、ホログラム記録媒体９への物体光の入射角度（つまり、視域）を半減させてしまうので、その半減した視域を補うこととする。

空間フィルタ２０Ｂは、図７に示すように、水平方向に４等分、垂直方向に２等分したシャッタ２０_ＡＵ〜２０_ＤＤを有する。
ここで、シャッタ２０_ＡＵが＋１次光の通過領域の上側（上半分）に対応し、シャッタ２０_ＡＤが＋１次光の通過領域の下側（下半分）に対応する。また、シャッタ２０_ＢＵが−１次光の通過領域の上側に対応し、シャッタ２０_ＢＤが−１次光の通過領域の下側に対応する。また、シャッタ２０_ＣＵが＋２次光の通過領域の上側に対応し、シャッタ２０_ＣＤが＋２次光の通過領域の下側に対応する。また、シャッタ２０_ＤＵが−２次光の通過領域の上側に対応し、シャッタ２０_ＤＤが−２次光の通過領域の下側に対応する。

例えば、空間フィルタ２０Ｂが、図６の物体光α（＋１次光）を通過させる場合を考える。この場合、空間フィルタ２０Ｂは、＋１次光の通過領域に対応したシャッタ１１５_Ｕ，１１５_Ｄのうち、上側のシャッタ１１５_Ｕを開き、下側のシャッタ１１５_Ｄを閉じて透過光β及び共役光γを遮蔽する。
また、空間フィルタ２０Ｂは、シャッタ２０_ＡＵ，２０_ＡＤ，２０_ＢＵ，２０_ＢＤの境界線上（太線で図示）で０次光を常に遮蔽する。

［制御装置の構成］
図１に戻り、制御装置３０Ｂの構成について説明する。
制御装置３０Ｂは、ＳＬＭ１８Ｂ及び空間フィルタ２０Ｂを制御するものであり、記憶手段３１Ｂと、ＳＦ制御手段（切替制御手段）３３Ｂと、ＳＬＭ制御手段（空間光変調器制御手段）３５Ｂとを備える。

記憶手段３１Ｂは、±１次光及び±２次光の上側及び下側に対応した計８個のホログラムデータを予め記憶するものである。このホログラムデータは、各次数の物体光及び妨害光の遮蔽領域毎に生成し、記憶手段３１Ｂに予め記憶させておく。
なお、ホログラムデータの生成方法は、第１実施形態と同様のため、説明を省略する。

ＳＦ制御手段３３Ｂは、さらに、妨害光の遮蔽領域を時分割で空間フィルタ２０Ｂに切り替えさせるものである。
ＳＬＭ制御手段３５Ｂは、ＳＦ制御手段３３Ｂに同期して、ホログラムデータを表示するものである。

＜ＳＬＭ及び空間フィルタの同期制御＞
図８を参照し、ＳＬＭ１８Ｂ及び空間フィルタ２０Ｂの同期制御について説明する。
図８に示すように、この同期制御は、ＳＦ制御手段３３Ｂが実行する物体光切替工程Ｓ１Ｂ、及び、ＳＬＭ制御手段３５Ｂが実行するホログラムデータ表示工程Ｓ２Ｂで構成されている。

図８の「タイミング信号Ｔ_＋１Ｕ〜Ｔ_−２Ｄ」は、シャッタ２０_ＡＵ〜２０_ＤＤが開閉するタイミングを表している。また、図８の「ホログラムデータ」は、ＳＬＭ１８Ｂが表示するホログラムデータに対応する物体光の次数及び妨害光の遮蔽領域（上側、下側）を表している。例えば、「＋１Ｕ」が＋１次光上側、「＋１Ｄ」が＋１次光下側を表す。

まず、ＳＦ制御手段３３Ｂは、図８に示すように、タイミング信号Ｔ_＋１ＵがＬｏｗ（Ｌ）の時間区間において、シャッタ２０_ＡＵの開口を空間フィルタ２０Ｂに指令する。また、ＳＬＭ制御手段３５Ｂは、タイミング信号Ｔ_＋１ＵがＬｏｗ（Ｌ）の時間区間において、＋１次光上側の視域に対応したホログラムデータの表示をＳＬＭ１８Ｂに指令する。

すると、ＳＬＭ１８Ｂは、＋１次光上側の視域に対応したホログラムデータを表示する。さらに、空間フィルタ２０Ｂは、＋１次光上側に対応したシャッタ２０_ＡＵを開く。
これにより、ホログラム記録装置１Ｂは、ホログラムデータが反映された＋１次光上側をホログラム記録媒体９に出射できる。

次に、ＳＦ制御手段３３Ｂは、図８に示すように、タイミング信号Ｔ_＋１ＤがＬｏｗ（Ｌ）の時間区間において、シャッタ２０_ＡＤの開口を空間フィルタ２０Ｂに指令する。また、ＳＬＭ制御手段３５Ｂは、タイミング信号Ｔ_＋１ＤがＬｏｗ（Ｌ）の時間区間において、＋１次光下側の視域に対応したホログラムデータの表示をＳＬＭ１８Ｂに指令する。

すると、ＳＬＭ１８Ｂは、＋１次光下側の視域に対応したホログラムデータを表示する。さらに、空間フィルタ２０Ｂは、＋１次光下側に対応したシャッタ２０_ＡＤを開く。
これにより、ホログラム記録装置１Ｂは、ホログラムデータが反映された＋１次光下側をホログラム記録媒体９に出射できる。
なお、−１次光及び±２次光については、＋１次光と同様の処理のため、説明を省略する。

以上のように、ホログラム記録装置１Ｂは、ＳＦ制御手段３３Ｂが物体光切替工程Ｓ１Ｂを実行し、ＳＬＭ制御手段３５がホログラムデータ表示工程Ｓ２Ｂを実行し、＋１次光上側、＋１次光下側、−１次光上側、−１次光下側、＋２次光上側、＋２次光下側、−２次光上側、−２次光下側の順に時分割で切り替える。このようにして、ホログラム記録装置１Ｂは、±１次光及び±２次光の上側及び下側を順次、物体光として、ホログラム記録媒体９に出射する。そして、ホログラム記録装置１は、この物体光と参照光との干渉縞をホログラム記録媒体９に記録する。

＜露光量の調整＞
また、ホログラム記録装置１Ｂは、第１実施形態と同様、露光量を調整できる。すなわち、図８では、タイミング信号Ｔ_±２Ｕ，Ｔ_±２ＤがＬｏｗ（Ｌ）となる時間区間を、タイミング信号Ｔ_±１Ｕ，Ｔ_±１ＤがＬｏｗ（Ｌ）となる時間区間よりも長く設定している。そして、ＳＦ制御手段３３Ｂは、これらタイミング信号Ｔ_＋１Ｕ〜Ｔ_−２Ｄに従って、空間フィルタ２０Ｂに指令することで、±１次光の上側及び下側と、±２次光の上側及び下側との露光量を均一にしている。

［作用・効果］
以上のように、ホログラム記録装置１Ｂは、ＳＬＭ１８Ｂが振幅変調型の場合でも、第１実施形態と同様、視域を広くすると共に、立体像の品質を向上させることができる。
さらに、ホログラム記録装置１Ｂは、振幅変調型のＳＬＭ１８Ｂで視域が半減する事態を防ぐことができる。

（第３実施形態）
図９を参照し、本発明の第３実施形態に係るホログラム記録装置１Ｃについて、第１実施形態と異なる点を説明する。
ホログラム記録装置１Ｃは、３色のカラーレーザを用いる点が、第１実施形態と異なる。

［ホログラム記録装置の構成］
まず、ホログラム記録装置１Ｃの構成について説明する。
図９に示すように、ホログラム記録装置１Ｃは、光源ユニット１００（１００_Ｒ，１００_Ｇ，１００_Ｂ）と、偏光ビームスプリッタ１５と、１／２波長板１６と、偏光ビームスプリッタ１７と、ＳＬＭ１８と、レンズ１９と、空間フィルタ２０と、レンズ２１〜２３と、ミラー２４，２５と、空間フィルタ２６と、ステージ２７と、ミラー２９，４０と、光路変更手段４１と、制御装置３０Ｃとを備える。

緑色光源ユニット１００_Ｇは、緑色レーザ光を発生させる光源ユニットであり、レーザ（光源）１０_Ｇと、偏光板１１_Ｇと、１／２波長板１２_Ｇと、レンズ１３_Ｇ，１４_Ｇと、光シャッタ２８_Ｇとを備える。

光シャッタ２８_Ｇは、後記する制御装置３０Ｃからの指令に従って、緑色光源ユニット１００_Ｇが発生させたレーザ光を通過又は遮蔽するものである。例えば、光シャッタ２８_Ｇとしては、光学式シャッタや機械式シャッタをあげることができる。
なお、光シャッタ２８_Ｇ以外の各手段は、第１実施形態と同様のため、説明を省略する。

赤色光源ユニット１００_Ｒは、赤色レーザ光を発生させる光源ユニットであり、レーザ（光源）１０_Ｒと、偏光板１１_Ｒと、１／２波長板１２_Ｒと、レンズ１３_Ｒ，１４_Ｒと、光シャッタ２８_Ｒとを備える。
レーザ１０_Ｒは、赤色レーザ光を発生させるレーザ光源である。例えば、レーザ１０_Ｒは、波長６６０ｎｍの赤色レーザ光を発生させる。
なお、レーザ１０_Ｒ以外の各手段は、緑色光源ユニット１００_Ｇと同様のため、これ以上の説明を省略する。

青色光源ユニット１００_Ｂは、青色レーザ光を発生させる光源ユニットであり、レーザ（光源）１０_Ｂと、偏光板１１_Ｂと、１／２波長板１２_Ｂと、レンズ１３_Ｂ，１４_Ｂと、光シャッタ２８_Ｂとを備える。
レーザ１０_Ｂは、青色レーザ光を発生させるレーザ光源である。例えば、レーザ１０_Ｂは、波長４７５ｎｍの青色レーザ光を発生させる。
なお、レーザ１０_Ｂ以外の各手段は、緑色光源ユニット１００_Ｇと同様のため、これ以上の説明を省略する。

ミラー２９は、赤色光源ユニット１００_Ｒからの赤色レーザ光を、光路変更手段４１に向けて反射するものである。
ミラー４０は、青色光源ユニット１００_Ｂからの青色レーザ光を、光路変更手段４１に向けて反射するものである。

光路変更手段４１は、緑色光源ユニット１００_Ｇからの緑色レーザ光、赤色光源ユニット１００_Ｒからの赤色レーザ光、及び、青色光源ユニット１００_Ｂからの青色レーザ光を、偏光ビームスプリッタ１５に出射するものである。例えば、光路変更手段４１としては、回折格子やプリズムを組み合わせたものがあげられる。

［制御装置の構成］
次に、制御装置３０Ｃの構成について説明する。
制御装置３０Ｃは、光源ユニット１００、ＳＬＭ１８及び空間フィルタ２０を制御するものであり、記憶手段３１と、ＳＦ制御手段３３と、ＳＬＭ制御手段３５と、光源制御手段３７とを備える。
なお、光源制御手段３７以外の各手段は、第１実施形態と同様のため、説明を省略する。

光源制御手段３７は、ＳＦ制御手段３３及びＳＬＭ制御手段３５に同期して、赤色レーザ光、緑色レーザ光及び青色レーザ光の切り替えを、光源ユニット１００に指令するものである。

＜光源ユニット、ＳＬＭ及び空間フィルタの同期制御＞
図１０を参照し、光源ユニット１００、ＳＬＭ１８及び空間フィルタ２０の同期制御について説明する（適宜図９参照）。
図１０では、レーザ光は、光シャッタ２８_Ｒ，２８_Ｇ，２８_Ｂが開口し、赤色レーザ光（Ｒ）、緑色レーザ光（Ｇ）及び青色レーザ光（Ｂ）が出射するタイミングを表している。

図１０に示すように、光源制御手段３７は、予め設定した照射時間の間、光シャッタ２８_Ｒの開口を赤色光源ユニット１００_Ｒに指令する。すると、赤色光源ユニット１００_Ｒは、赤色レーザ光を出射する。
赤色レーザ光が照射されている間、制御装置３０Ｃは、第１実施形態と同様、＋１次光、−１次光、＋２次光、−２次光の順に時分割で切り替えて、赤色レーザ光で記録を行う。

次に、光源制御手段３７は、照射時間の間、光シャッタ２８_Ｇの開口を緑色光源ユニット１００_Ｇに指令する。すると、緑色光源ユニット１００_Ｇは、緑色レーザ光を出射する。
緑色レーザ光が照射されている間、制御装置３０Ｃは、第１実施形態と同様、＋１次光、−１次光、＋２次光、−２次光の順に時分割で切り替えて、緑色レーザ光で記録を行う。

次に、光源制御手段３７は、照射時間の間、光シャッタ２８_Ｂの開口を青色光源ユニット１００_Ｂに指令する。すると、青色光源ユニット１００_Ｂは、青色レーザ光を出射する。
青色レーザ光が照射されている間、制御装置３０Ｃは、第１実施形態と同様、＋１次光、−１次光、＋２次光、−２次光の順に時分割で切り替えて、青色レーザ光で記録を行う。
なお、本実施形態では、各レーザ光の照射時間を同一で設定したが、異なる照射時間を設定してもよい。

［作用・効果］
以上のように、ホログラム記録装置１Ｃは、カラーレーザを用いる場合であっても、第１実施形態と同様、視域を広くすると共に、立体像の品質を向上させることができる。

（変形例）
以上、本発明の各実施形態を詳述してきたが、本発明は前記した実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

前記した第１実施形態では、＋１次光、−１次光、＋２次光、−２次光の順で切り替えることとして説明したが、本発明では、切り替え順が特に限定されない。例えば、本発明では、＋２光、＋１次光、−１次光、−２次光の順で切り替えてもよい。
前記した第３実施形態では、赤色、緑色、青色の順でレーザ光の照射順を切り替えることとして説明したが、本発明では、レーザ光の照射順が特に制限されない。例えば、本発明では、緑色、青色、赤色の順でレーザ光を照射してもよい。

前記した各実施形態では、ホログラム記録装置における光学系の構成例を説明したが、本発明は、その構成例に限定されない。
前記した各実施形態では、±１次光及び±２次光を切り替えることとして説明したが、本発明は、これに限定されない。例えば、本発明は、±１次光のみを切り替えてもよく、±３次光以上も切り替えてもよい。

１，１Ｂ，１Ｃ ホログラム記録装置
１０，１０_Ｒ，１０_Ｇ，１０_Ｂ レーザ（光源）
１８，１８Ｂ ＳＬＭ（空間光変調器）
２０，２０Ｂ 空間フィルタ（切替手段）
３０，３０Ｂ，３０Ｃ 制御装置
３１，３１Ｂ 記憶手段
３３，３３Ｂ ＳＦ制御手段（切替制御手段）
３５，３５Ｂ ＳＬＭ制御手段（空間光変調器制御手段）
３７ 光源制御手段

Claims (4)

1. レーザ光を発生させる光源と、予め生成したホログラムデータを前記レーザ光に反映させて各次数の物体光を発生させる空間光変調器と、前記空間光変調器が発生させた各次数の物体光を切り替えて、何れかの次数の前記物体光のみを通過させる切替手段と、ホログラム記録媒体を搭載し、任意の位置に移動させるステージとを備え、前記切替手段を通過した物体光と参照光との干渉縞を前記ホログラム記録媒体に記録するホログラム記録装置であって、
   前記切替手段は、前記各次数の物体光の通過領域に対応したシャッタを有し、
   前記各シャッタの開口を前記切替手段に指令することで、前記切替手段が通過させる物体光を、時分割で前記切替手段に切り替えさせる切替制御手段と、
   前記切替制御手段に同期して、前記切替手段が通過させる物体光の視域に対応したホログラムデータを、前記空間光変調器に表示させる空間光変調器制御手段と、
   を備えることを特徴とするホログラム記録装置。
2. 前記切替制御手段は、前記各次数の物体光の露光量が均一になるように、前記物体光の次数毎に露光時間が予め設定され、設定された前記露光時間に基づいて、通過させる前記物体光を時分割で前記切替手段に切り替えさせることを特徴とする請求項１に記載のホログラム記録装置。
3. 前記空間光変調器は、前記各次数の物体光と共に、前記物体光の切り替え方向と直交する方向で妨害光を発生させる振幅変調型であり、
   前記切替手段は、前記物体光を通過させる領域のうち、前記直交する方向の所定範囲を前記妨害光の遮蔽領域として有し、
   前記切替制御手段は、さらに、前記妨害光の遮蔽領域を時分割で前記切替手段に切り替えさせることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のホログラム記録装置。
4. レーザ光を発生させる光源と、予め生成したホログラムデータを前記レーザ光に反映させて各次数の物体光を発生させる空間光変調器と、前記空間光変調器が発生させた各次数の物体光を切り替えて、何れかの次数の前記物体光のみを通過させる切替手段と、ホログラム記録媒体を搭載し、任意の位置に移動させるステージとを備えるホログラム記録装置を用いて、前記切替手段を通過した物体光と参照光との干渉縞を前記ホログラム記録媒体に記録させるホログラム製造方法であって、
   前記切替手段は、前記各次数の物体光の通過領域に対応したシャッタを有し、
   切替制御手段が、前記各シャッタの開口を前記切替手段に指令することで、通過させる物体光を、時分割で前記切替手段に切り替えさせる物体光切替工程と、
   空間光変調器制御手段が、前記切替制御手段に同期して、前記物体光切替工程で通過させる物体光の視域に対応したホログラムデータを、前記空間光変調器に表示させるホログラムデータ表示工程と、
   を備えることを特徴とするホログラム製造方法。

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