JPH05150701A - White light reproducing hologram recorder - Google Patents

White light reproducing hologram recorder

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JPH05150701A
JPH05150701A JP3336137A JP33613791A JPH05150701A JP H05150701 A JPH05150701 A JP H05150701A JP 3336137 A JP3336137 A JP 3336137A JP 33613791 A JP33613791 A JP 33613791A JP H05150701 A JPH05150701 A JP H05150701A
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JP
Japan
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hologram
image
interference fringe
real image
recording
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Riichi Matsui
利一 松井
Tsutomu Saito
勉 斎藤
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To improve calculation efficiency and to improve the quality of white light reproducing three-dimensional images by providing a hologram calculating section and a scanning recording section which forms the hologram by recording interference fringe patterns on a recording medium while scanning the recording medium. CONSTITUTION:The recorder consists of a real image calculating section 12 for a three- dimensional object 11 desired to be displayed as the hologram, the hologram calculating section 17 for calculating the interference fringe pattern by superposing the real image as object light on reference light 18 and the scanning recording section 19 for recording the image on a photosensitive material or the like by using a laser beam. Further, the real image calculating section 12 consists of a diffracted image calculating section 13 for calculating the diffracted patterns of the three-dimensional object 11, a hologram calculation section 14 for calculating the interference fringe patterns by adding reference light 15 and a real image reproducing section 16 for reproducing the real image from the interference fringes. The reconstructed image is projected to the hologram surface of the hologram calculating section 17 and the interference fringe patterns are calculated by superposing this image on the reference light 18 and thereafter, the hologram hologram which can be basically reconstructed with white light is formed if the scanning and recording are executed by the laser scanning recording section 19.

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、白色光再生ホログラム
パターンを計算して走査記録する白色光再生ホログラム
記録装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a white light reproducing hologram recording apparatus for calculating, scanning and recording a white light reproducing hologram pattern.

【0002】[0002]

【従来の技術】コンピュータホログラムには、物体の回
折像を計算して作成するものと干渉縞を計算するものと
がある。前者はホログラム面を小さなセルに分割し、セ
ル内の代表点で物体からの回折光(複素振幅で表現され
る)を計算して、この値の振幅値と位相値に応じた開口
をセル内に設けることにより作られる。
2. Description of the Related Art Computer holograms include those created by calculating a diffraction image of an object and those created by calculating interference fringes. The former divides the hologram surface into small cells, calculates the diffracted light (represented by complex amplitude) from the object at a representative point in the cell, and creates an aperture in the cell according to the amplitude value and phase value of this value. It is made by providing.

【0003】図2は、この種のコンピュータホログラム
の一例であり、21はホログラム面をいくつかに分割し
てできた1つのセル、22はセル内の開口である。開口
22は、振幅値に応じてその高さWが決められ、位相φ
の値に応じて開口22の中心とセル21の中心との距離
Pが決められる。また、斜線部23は不透明になってい
る。この様なセル21が集まってコンピュータホログラ
ムを構成しており、コヒーレント光を照射すれば物体光
を再生することができる(A.W.Lohmann & D.P.Paris:
“Binary Fraunhofer holograms, generated by cmpute
r ”,Appl. Opt.,Vol.6, No.10, pp.1739-1748 (Oct. 1
967))。
FIG. 2 is an example of this type of computer hologram, in which 21 is a cell formed by dividing the hologram surface into several cells, and 22 is an opening in the cell. The height W of the opening 22 is determined according to the amplitude value, and the phase φ
The distance P between the center of the opening 22 and the center of the cell 21 is determined according to the value of. Moreover, the shaded portion 23 is opaque. Such cells 21 are gathered together to form a computer hologram, and object light can be reproduced by irradiating coherent light (AWLohmann & DPParis:
“Binary Fraunhofer holograms, generated by cmpute
r ”, Appl.Opt., Vol.6, No.10, pp.1739-1748 (Oct. 1
967)).

【0004】一方、後者の干渉縞を計算するタイプのコ
ンピュータホログラムは、光学的ホログラムと同様に、
物体の回折像と参照光を重ね、両者の干渉縞の強度に応
じてホログラムセルの透過率などを決めることにより作
られる。前者のタイプのコンピュータホログラムでは、
セル中の開口の中心と位相を計算した代表点の位置がず
れることが多く、光学的に作製されたホログラムから得
られる再生像に比べ画質が悪くなるのに対し、後者のタ
イプでは、位相情報は干渉縞の形で表現するので、位相
誤差が入らず画質の良い再生画像が得られる。
On the other hand, the latter type of computer hologram for calculating interference fringes, like the optical hologram,
It is created by overlapping the diffraction image of the object and the reference light and determining the transmittance of the hologram cell according to the intensity of the interference fringes of the two. In the former type of computer hologram,
The center of the aperture in the cell and the position of the representative point where the phase is calculated are often displaced, resulting in poor image quality compared to the reproduced image obtained from the optically produced hologram. Is expressed in the form of interference fringes, so that a reproduced image with good image quality can be obtained with no phase error.

【0005】これような従来タイプのコンピュータホロ
グラムは、コヒーレントな光束を干渉させて作る光学的
なホログラムと比べ、光学系や除震装置などが要らな
い、計算により任意の波面が得られるので実在しない物
体のホログラムも作れるなどの利点がある。しかし反
面、回折像の計算に多くの時間を必要とし、ホログラム
データの蓄積に莫大なメモリを要する為、3次元像の再
生が可能なホログラムや白色光再生ができるタイプのホ
ログラムを作るのは困難であり、しかも画質が悪いとい
う欠点、さらに再生するのにホログラムを縮小する手順
を必要とするなどの欠点がある。
Such a conventional type computer hologram does not exist as an optical hologram produced by interfering coherent light beams does not require an optical system or a seismic isolator, and an arbitrary wavefront can be obtained by calculation. It has the advantage that it can also create holograms of objects. On the other hand, however, it takes a lot of time to calculate the diffraction image and a huge memory is required to store the hologram data, so that it is difficult to make a hologram capable of reproducing a three-dimensional image or a type capable of reproducing white light. In addition, there is a drawback that the image quality is poor, and further that a procedure for reducing the hologram is required for reproduction.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
のコンピュータホログラムでは計算効率が低い(計算時
間がかかる、メモリ量が多い)、画質が悪い(位相誤差
がある、白色光の再生が不可能、3次元像の再生が困
難)、ホログラムを写真技術で縮小することが必要であ
るなどの問題点がある。
As described above, in the conventional computer hologram, the calculation efficiency is low (the calculation time is long, the memory amount is large), the image quality is poor (there is a phase error, the reproduction of white light is unsuccessful). Yes, it is difficult to reproduce a three-dimensional image), and it is necessary to reduce the hologram by photographic technology.

【0007】本発明は、設備が簡単であり、また実存物
体以外(CG画像からでも良い)の架空物体のホログラ
ムも作れる等のコンピュータホログラムの利点を生かし
ながら、計算時間の短縮、メモリ量の節約により計算効
率を高め、画像品質の優れた3次元の再生像や白色光に
よる再生像が得られる白色光再生ホログラムパターン記
録装置の提供を目的とする。
The present invention makes it possible to shorten the calculation time and save the amount of memory while making the most of the advantages of computer holograms, such as simple equipment and the ability to create holograms of fictitious objects other than existing objects (even from CG images). Therefore, it is an object of the present invention to provide a white light reproduction hologram pattern recording apparatus capable of improving calculation efficiency and obtaining a three-dimensional reproduction image having excellent image quality and a reproduction image by white light.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明は3次元物体の実像を計算で求め、さらにこ
の実像の実像波面と参照光の重ね合わせで生じる干渉縞
パターンを計算して、感光剤などを用いた記録媒体に走
査記録してホログラムにすることを基本的な特徴とす
る。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention calculates a real image of a three-dimensional object and further calculates an interference fringe pattern generated by superposition of the real image wavefront of this real image and reference light. The basic feature is that a hologram is formed by scanning and recording on a recording medium using a photosensitizer or the like.

【0009】また、本発明は走査記録において1本また
は複数個の走査線の集合を1ブロックとし、1ブロック
に相当する部分の干渉縞パターンのみを計算して走査記
録を行なう手順を各ブロック毎に繰り返すか、または該
手順を複数のブロックで並列に実行することにより、干
渉縞パターン全体を走査記録することを特徴とする。こ
の場合、1ブロックの干渉縞パターンの計算と走査記録
とが並列に実行されることが好ましい。
Further, in the present invention, a set of one or a plurality of scanning lines is set as one block in the scan recording, and the procedure for performing the scan recording by calculating only the interference fringe pattern of the portion corresponding to one block is performed for each block. It is characterized in that the entire interference fringe pattern is scanned and recorded by repeating the above procedure or performing the procedure in parallel for a plurality of blocks. In this case, it is preferable that the calculation of the interference fringe pattern of one block and the scan recording be executed in parallel.

【0010】さらに、本発明は実像の計算に際して、3
次元物体の回折像パターンまたは回折像パターンと参照
光との干渉縞パターンあるいは干渉縞パターンの実像再
生可能部分の3つのパターンのうちの1つのパターンか
ら3次元物体の実像を計算することを特徴とする。この
場合、実像の再生に用いる干渉縞パターンまたは干渉縞
パターンの実像再生可能部の計算において、回折像の入
射角と参照光の入射角を等しくし、干渉縞パターンまた
は干渉縞パターンの実像再生可能部に必要なサンプル密
度を少なくすることが望ましい。
Furthermore, the present invention requires 3 in calculating the real image.
Characterized by calculating a real image of a three-dimensional object from one of three patterns of the diffraction pattern of the three-dimensional object or the interference pattern of the diffraction image pattern and the reference light or the real image of the interference fringe pattern To do. In this case, in the calculation of the interference fringe pattern or the real image reproducible part of the interference fringe pattern used to reproduce the real image, the incident angle of the diffraction image and the incident angle of the reference light are made equal, and the interference fringe pattern or the real image of the interference fringe pattern can be reproduced. It is desirable to reduce the sample density required for the part.

【0011】3次元物体の回折像パターンまたは回折像
の入射角とは、回折像パターンと参照光との干渉縞パタ
ーンまたは干渉縞パターンの実像再生可能部分の3つの
パターンのうちの1つのパターンから3次元物体の実像
を再生する時に、細いスリットを設け、このスリット部
分のデータのみから計算した再生実像を利用することが
望ましい。この場合、実像の再生に用いる干渉縞パター
ンまたは干渉縞パターンの実像再生可能部の計算に於い
て、回折像の入射角と参照光の入射角を等しくすれば、
干渉縞パターンまたは干渉縞パターンの実像再生可能部
に必要なサンプル密度を少なくすることができる。
The diffraction image pattern of the three-dimensional object or the incident angle of the diffraction image is defined as one of the three patterns of the interference fringe pattern of the diffraction image pattern and the reference light or the real image reproducible portion of the interference fringe pattern. When reproducing a real image of a three-dimensional object, it is desirable to provide a thin slit and use the reproduced real image calculated only from the data of this slit portion. In this case, in the calculation of the interference fringe pattern used for reproducing the real image or the real image reproducible portion of the interference fringe pattern, if the incident angle of the diffraction image and the incident angle of the reference light are equal,
The sample density required for the interference fringe pattern or the real image reproducible portion of the interference fringe pattern can be reduced.

【0012】また、実像再生時に用いるスリットの位置
からの一定角度(仰角)方向から来るスリットと平行な
3次元物体光(1ライン分の3次元物体光とする)がス
リット位置に生じさせる回折像パターンまたは回折像パ
ターンと参照光との干渉縞パターンあるいは干渉縞パタ
ーンの実像再生可能部分から計算した再生実像を利用し
て、1ブロック分の干渉縞パターンを走査記録すること
ができる。
Further, a three-dimensional object light (one line of three-dimensional object light) parallel to the slit coming from the position of the slit used for reproducing the real image from a certain angle (elevation angle) direction produces a diffraction image at the slit position. The interference fringe pattern of the pattern or the diffraction pattern and the reference light or the reproduced real image calculated from the real image reproducible portion of the interference fringe pattern can be used to scan and record the interference fringe pattern for one block.

【0013】スリット位置からの一定角度方向は離散化
され、離散化された角度方向から得られる各1ライン分
の3次元物体光と1ライン分の3次元物体光から計算さ
れる各1ブロック分の干渉縞パターンの位置関係がそれ
ぞれ対応していることが望ましい。
A fixed angle direction from the slit position is discretized, and each one line of three-dimensional object light obtained from the discretized angle direction and each one block of one block calculated from one line of three-dimensional object light. It is desirable that the positional relationships of the interference fringe patterns of 1) correspond to each other.

【0014】実像の再生に用いる干渉縞パターンまたは
干渉縞パターンの実像再生可能部分の計算において、ス
リットへの物体光の入射角と参照光の入射角を等しくす
ることが望ましい。
In the calculation of the interference fringe pattern used for reproducing the real image or the real image reproducible portion of the interference fringe pattern, it is desirable to make the incident angle of the object light and the reference light incident on the slit equal.

【0015】[0015]

【作用】物体の実像と参照光の重ね合わせで作るホログ
ラムは白色光で再生ができるタイプのホログラムであ
り、細く絞ったレーザ光を用いて走査記録を行えばホロ
グラムの直接記録が可能となり、再生時の縮小処理が省
ける。すなわち、再生時にホログラムを縮小する必要が
なく、白色光再生および3次元再生が可能なホログラム
を作ることができる。
[Function] A hologram created by superimposing a real image of an object and a reference beam is a type of hologram that can be reproduced with white light. If scanning recording is performed using a laser beam that is narrowed down, direct recording of the hologram is possible Time reduction processing can be omitted. That is, it is not necessary to reduce the hologram at the time of reproduction, and a hologram capable of reproducing white light and reproducing three-dimensionally can be produced.

【0016】また、実像再生では回折光と参照光の角度
を大きくとった解像度の高いホログラムでなく、比較的
解像度の低い回折像パターンかあるいは回折光と参照光
の角度を同じ方向にした干渉縞パターン(ホログラムパ
ターン)を利用することで計算時間の短縮、メモリの節
約が可能になる。
Further, in real image reproduction, a hologram with a relatively low resolution is used instead of a hologram with a high resolution in which the angle between the diffracted light and the reference light is large, or an interference fringe in which the angles of the diffracted light and the reference light are in the same direction. By using the pattern (hologram pattern), the calculation time can be shortened and the memory can be saved.

【0017】さらに、走査記録において1ラインあるい
は数ラインをまとめた1ブロックに相当する干渉縞パタ
ーンのみを計算し走査記録を行うことにより、メモリの
節約が可能になり、しかも1ラインまたは1ブロック分
の干渉縞パターンの計算と走査記録を並列実行すること
で、ホログラム作製の時間が短縮できる。
Further, by performing scanning recording by calculating only the interference fringe pattern corresponding to one block in which one line or several lines are put together in scanning recording, it becomes possible to save memory, and moreover, one line or one block can be saved. By executing the calculation of the interference fringe pattern and the scan recording in parallel, the hologram production time can be shortened.

【0018】[0018]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。 (実施例1)図1は、本発明のホログラム記録装置の基
本的な実施例として示したイメージホログラム作製シス
テムのブロック図であり、ホログラムとして表示したい
3次元物体11と3次元物体の実像計算部12と実像を
物体光とし参照光18と重ね合わせ干渉縞パターンを計
算するホログラム計算部17と干渉縞パターンの強度に
合わせて細く絞ったレーザー光を使って感光剤などの記
録媒体に走査記録する走査記録部19とから成る。さら
に、実像計算部12は3次元物体の回折像パターンを計
算する回折像計算部13と参照光15を加えて渉縞パタ
ーンを計算するホログラム計算部14と干渉縞から実像
を再生する実像再生部16から成る。実像再生方法に
は、レンズの結像機構に基づいて計算する方法もある
が、この実施例ではホログラムからの実像再生法を利用
する方式の説明を行なう。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (Embodiment 1) FIG. 1 is a block diagram of an image hologram production system shown as a basic embodiment of a hologram recording apparatus of the present invention, in which a three-dimensional object 11 desired to be displayed as a hologram and a real image calculation unit of the three-dimensional object. 12 and real image are used as object light and superposed with reference light 18 to calculate interference fringe pattern Hologram calculator 17 and laser light that is narrowed down according to the intensity of the interference fringe pattern is used for scanning and recording on a recording medium such as a photosensitive agent. And a scan recording unit 19. Further, the real image calculation unit 12 includes a diffraction image calculation unit 13 that calculates a diffraction image pattern of a three-dimensional object, a hologram calculation unit 14 that calculates a fringe pattern by adding a reference beam 15, and a real image reproduction unit that reproduces a real image from interference fringes. It consists of 16. As a real image reproducing method, there is a method of calculating based on the image forming mechanism of the lens, but in this embodiment, a method of utilizing the real image reproducing method from the hologram will be described.

【0019】光学系で実像再生を行なう場合に用いるホ
ログラムは、3次元物体からの物体光と、平面波や球面
波などの参照光を重ねて干渉縞を作り、感光剤に露光さ
せてホログラムとする。この場合のホログラムは、レー
ザ光で再生した時に生じる虚像と実像を効果的に分離さ
せる為に、ホログラム面への物体光の入射角と参照光の
入射角の差を大きくして作る必要がある。その結果、ホ
ログラムパターンの解像度は非常に高くなる。この実像
再生のプロセスを計算で実現する場合、光学系でのプロ
セスをそのまま行なうと計算時間とメモリ量の点で効率
が非常に悪くなる。
The hologram used for reproducing a real image in an optical system is a hologram obtained by superimposing an object light from a three-dimensional object and a reference light such as a plane wave or a spherical wave to form an interference fringe, and exposing it to a photosensitive agent. .. In this case, the hologram needs to be made with a large difference between the incident angle of the object light and the incident angle of the reference light on the hologram surface in order to effectively separate the virtual image and the real image generated when reproduced by laser light. .. As a result, the resolution of the hologram pattern is very high. When the process of reproducing the real image is realized by calculation, if the process in the optical system is performed as it is, the efficiency becomes very poor in terms of calculation time and memory amount.

【0020】そこで、本実施例では解像度の低いホログ
ラムから実像再生を行ない、効率の向上を図った。即
ち、回折像計算部13で3次元物体の回折像パターンを
計算した後、ホログラム計算部14で回折像パターンと
同じ方向から参照光15を重ね合わせて計算できるホロ
グラムパターンの内、実像再生に関係する成分(実像成
分)のみを計算し、この実像成分から実像再生部16で
実像を再生する構成を取る。実像成分のパターンは複素
振幅で表現され、光学系のホログラムパターンより相当
の解像度低下が実現できているので、メモリ量が相当に
減り、計算時間も大幅に減少することになる。ホログラ
ム面での物体光をO(x,y)、参照光をR(x,y)
とすると、ホログラムパターンI(x,y)は I(x,y)=|O(x,y)+R(x,y)|2 =|O(x,y)|2 +|R(x,y)|2 +O(x,y)R(x,y)* +O(x,y)* R(x,y) (1) で表わされ、このうち第4項が実像再生成分である。*
は複素共役を意味する。考えられる他の実像再生法とし
て、干渉縞を計算する前の回折像パターン(複素振幅)
を用いて実像を再生することもでき、この場合にもメモ
リ量の削減、計算時間の短縮が実現できる。以上の回折
像パターンの計算法および実像再生計算法は既に定式化
されている(光学関係の参考書、文献に詳しく載ってい
る)。例えば、2次元画像を物体としてフレネルホログ
ラムを計算する場合を例にとると、次のようなアルゴリ
ズムでフレネル回折像データを求めることができる。
Therefore, in this embodiment, a real image is reproduced from a hologram having a low resolution to improve efficiency. That is, after the diffraction image calculation unit 13 calculates the diffraction image pattern of the three-dimensional object, the hologram calculation unit 14 calculates the reference light 15 in the same direction as that of the diffraction image pattern. Only the component (real image component) to be calculated is calculated, and the real image reproducing unit 16 reproduces the real image from this real image component. Since the pattern of the real image component is expressed by complex amplitude and the resolution is considerably reduced compared to the hologram pattern of the optical system, the memory amount is considerably reduced and the calculation time is also significantly reduced. The object light on the hologram surface is O (x, y), and the reference light is R (x, y).
Then, the hologram pattern I (x, y) is I (x, y) = | O (x, y) + R (x, y) | 2 = | O (x, y) | 2 + | R (x, y) | 2 + O (x, y) R (x, y) * + O (x, y) * R (x, y) (1), of which the fourth term is the real image reproduction component. *
Means complex conjugate. Another possible real image reconstruction method is the diffraction pattern (complex amplitude) before calculating the interference fringes.
It is also possible to reproduce a real image by using, and in this case as well, it is possible to reduce the memory amount and the calculation time. The above method of calculating the diffraction pattern and the method of reproducing the real image have already been formulated (detailed references in optics and literature). For example, taking a case where a Fresnel hologram is calculated using a two-dimensional image as an object, Fresnel diffraction image data can be obtained by the following algorithm.

【0021】(1) 2次元画像をサンプル値で表現する。
サンプル密度はホログラムを作るシステムの性能やホロ
グラムからの再生画像に要求される画質の程度にも影響
されるが、画質の良い再生像を得るには 8〜10本/mm 程
度あれば十分であろう。
(1) A two-dimensional image is represented by sample values.
The sample density depends on the performance of the system that creates the hologram and the degree of image quality required for the reproduced image from the hologram, but about 8 to 10 lines / mm is sufficient to obtain a reproduced image with good image quality. Let's do it.

【0022】(2) 各サンプル点から出た光がホログラム
面上に作るフレネル回折像パターン(2次元)を計算す
る。この計算は、点光源から出た光の波面を計算すると
考えても良いし、サンプル点の位置に微小開口があると
見なして、開口の後ろからサンプル値に相当する強さの
平面波を照射した時の微小開口からの光の波面を計算す
ると考えても良く、各サンプル点から2次元のフレネル
回折像が得られることになる。これらの計算には、フレ
ネル積分が用いられる(詳細は光学関係の参考書、文献
に載っている)。
(2) The Fresnel diffraction image pattern (two-dimensional) created on the hologram surface by the light emitted from each sample point is calculated. This calculation may be thought of as calculating the wavefront of the light emitted from the point light source, or assuming that there is a minute aperture at the position of the sample point, and irradiating a plane wave with an intensity equivalent to the sample value from behind the aperture. It may be considered that the wavefront of light from the minute aperture at the time is calculated, and a two-dimensional Fresnel diffraction image is obtained from each sample point. Fresnel integrals are used for these calculations (details can be found in optical reference books and literature).

【0023】(3) 最後に、各サンプル点からのフレネル
回折像パターンを全て加え合わせれば、2次元物体に対
するフレネル回折像パターンが得られる。
(3) Finally, if all Fresnel diffraction image patterns from each sample point are added together, a Fresnel diffraction image pattern for a two-dimensional object can be obtained.

【0024】3次元物体に対するフレネル回折像パター
ンも、2次元物体の場合と同様にして3次元空間でサン
プル値表現(3次元格子の各点にサンプル値を割り当て
る)するか、3次元物体表面をサンプル値表現し、各サ
ンプル点からのフレネル回折像パターンを加え合わせれ
ば良い。この時、陰面消去を行うことも可能である。回
折像計算部13は、上記手法のフレネル変換を行えば良
く、ホログラムの実像成分から実像を計算するときも、
この実像成分のフレネル変換を行えば良い(物体光と参
照光の入射角が異なる場合には、参照光とは反対方向の
再生光を実像成分に掛け合わせた信号をフレネル変換す
れば良い)。回折像パターンから実像再生する場合に
は、回折像パターンの位相を反転してからフレネル変換
を行うようにする。
The Fresnel diffraction pattern for a three-dimensional object is also expressed as a sample value in the three-dimensional space (a sample value is assigned to each point of the three-dimensional lattice) in the same manner as in the case of the two-dimensional object, or the surface of the three-dimensional object is It is sufficient to express the sample value and add the Fresnel diffraction pattern from each sample point. At this time, the hidden surface can be erased. The diffraction image calculation unit 13 may perform the Fresnel transform of the above method, and when calculating the real image from the real image component of the hologram,
Fresnel conversion of this real image component may be performed (if the incident angles of the object light and the reference light are different, the signal obtained by multiplying the real image component by the reproduction light in the opposite direction to the reference light may be Fresnel converted). When reproducing a real image from a diffraction image pattern, Fresnel conversion is performed after inverting the phase of the diffraction image pattern.

【0025】このようにして再生された実像をホログラ
ム計算部17のホログラム面に投影し、参照光18と重
ね合わせて干渉縞パターンを計算した後、レーザ走査記
録部19で走査記録を行なえば、基本的には白色光再生
が可能なイメージホログラムを作ることができる。
The real image reproduced in this way is projected on the hologram surface of the hologram calculation section 17, the interference fringe pattern is calculated by superimposing it on the reference beam 18, and then the laser scanning recording section 19 performs scanning recording. Basically, it is possible to make an image hologram capable of reproducing white light.

【0026】ホログラム計算部14,17に於いて、干
渉縞パターンを計算する上で考慮すべきことが2つあ
る。第一点は、3種類の信号(物体、回折像、干渉縞)
それぞれを表現するのに必要なサンプル密度がそれぞれ
異なることである。例えば、物体の表現には8〜10本
/mm程度のサンプル密度で十分であるが、回折像パター
ンでは数十本〜百本/mm程度、また干渉縞パターンでは
少なくても数百本/mm以上(場合によっては千本/mm以
上)が必要と見られ、サンプル密度はかなり異なる。最
終的には、干渉縞パターンの密度での計算値が必要であ
るが、この密度で全て計算すると膨大なメモリ量が必要
となり都合が悪い。
In the hologram calculators 14 and 17, there are two points to be considered in calculating the interference fringe pattern. The first point is three types of signals (object, diffraction image, interference fringe)
The different sample densities needed to represent each are different. For example, a sample density of about 8 to 10 lines / mm is sufficient for expressing an object, but several tens to 100 lines / mm for a diffraction pattern, and at least several hundred lines / mm for an interference fringe pattern. It seems that the above (1,000 lines / mm or more in some cases) is necessary, and the sample densities are considerably different. In the end, a calculated value with the density of the interference fringe pattern is required, but if all the calculations are performed with this density, a huge amount of memory is required, which is not convenient.

【0027】第二点は、回折像パターンの計算にかなり
時間がかかることである。この様な状況において、最も
計算時間を短く、必要とするメモリ量を少なくするに
は、回折像パターンのサンプル密度をできるだけ少なく
して計算し、この回折像パターンのサンプル値を補間
(線密度変換)して干渉縞パターンのサンプル密度まで
高めて干渉縞パターンを計算すれば、時間のかかる回折
像パターンの計算量すなわち計算時間が減り、メモリ量
も少なくて済む。
The second point is that it takes a considerable time to calculate the diffraction pattern. In such a situation, in order to minimize the calculation time and reduce the required memory amount, the sample density of the diffraction pattern is calculated as small as possible, and the sample value of this diffraction pattern is interpolated (linear density conversion Then, if the interference fringe pattern is calculated by increasing the sample density of the interference fringe pattern, the calculation amount of the time-consuming diffraction image pattern, that is, the calculation time is reduced, and the memory amount is also small.

【0028】そこで本実施例のホログラム装置では、回
折像パターンを数十本/mm程度のサンプル密度で計算し
ておき、干渉縞パターンを計算するときに、2ライン分
の回折像パターンのサンプル点からサンプル点間のデー
タを補間することにより必要な密度まで高めてやり、参
照光と重ね合わせて最終的な干渉縞パターンを求めて走
査記録する。これにより、サンプル点密度の高い干渉縞
パターンを記憶すること無く、計算時間の短縮とメモリ
の節約が可能なシステムを実現することができることに
なる。
Therefore, in the hologram apparatus of this embodiment, the diffraction pattern is calculated at a sample density of about several tens of lines / mm, and when the interference fringe pattern is calculated, the sample points of the diffraction pattern for two lines are calculated. To interpolate the data between the sample points to increase the required density, and superimpose it on the reference light to obtain the final interference fringe pattern for scanning and recording. As a result, it is possible to realize a system capable of reducing the calculation time and saving the memory without storing the interference fringe pattern having a high sample point density.

【0029】次に、回折像パターンのサンプル値補間に
ついて説明する。補間処理は回折像データの標本化密度
と最終的に記録する干渉像データの標本化密度を合わせ
るための処理で、一般的な画像処理で行われる線密度変
換処理と基本的に同じ処理である。ここでは2ライン分
のラインメモリを持ち主走査・副走査ともに電子的な処
理により2次元補間処理を行う場合を考える。
Next, the sample value interpolation of the diffraction pattern will be described. The interpolation process is a process for matching the sampling density of the diffraction image data with the sampling density of the interference image data to be finally recorded, and is basically the same as the linear density conversion process performed in general image processing. .. Here, consider a case in which a line memory for two lines is provided and two-dimensional interpolation processing is performed by electronic processing for both main scanning and sub-scanning.

【0030】図3は、2ライン分の回折像パターンと2
次元補間処理方法手順を説明した例である。白丸で示し
たのが回折像パターンのi番目とi+1番目のサンプル
点であり、黒三角と黒四角が補間したデータである。補
間する場合、まずi番目のラインのサンプル点を利用し
て主走査方向の補間点(黒四角で表示)を決定(3点補
間の例)し、その値を計算することにより干渉縞パター
ンの計算に必要な1ライン分の回折像データを構成す
る。この1ライン分の回折像データから1走査線分の干
渉縞データを計算し、走査記録を行った後、または走査
記録を行いながら次の走査線に相当する回折像パターン
を計算する。次の走査線に相当する回折像データは、i
番目の回折像ラインとi+1番目の回折像ラインのサン
プル点(白丸)の位置に於いて2つのライン間の副走査
方向で補間点(黒三角で表示)を決定し(3点補間の
例)、既に走査記録を行ったi番目の回折像ラインに最
も近い補間点の値を計算する。そして、主走査方向の補
間点(黒四角で表示)を決定し(3点補間の例)、その
サンプル値を計算して行けば、次の走査線分の回折像デ
ータが得られる。この手順をi+1番目の回折像ライン
まで続ければ、i番目とi+1番目に挟まれた部分の2
次元補間が完了する。この処理はすべての回折像ライン
に関して繰り返される。この説明での補間処理は基本的
には1次元補間であり、単純な線形補間やラグランジェ
補間、スプライン補間などの従来の補間処理が利用でき
るが、これらの方法に限らずデータを補間する処理であ
ればなんでも良いことはいうまでもない。
FIG. 3 shows a diffraction image pattern for 2 lines and 2 lines.
It is the example which explained the procedure of the dimensional interpolation processing method. The white circles are the i-th and i + 1-th sample points of the diffraction pattern, and the black triangles and black squares are the interpolated data. In the case of interpolation, first, the sampling point of the i-th line is used to determine the interpolation point (displayed by a black square) in the main scanning direction (example of 3-point interpolation), and the value is calculated to calculate the interference fringe pattern. One line of diffraction image data required for calculation is constructed. The interference fringe data for one scanning line is calculated from the diffraction image data for this one line, and after performing the scan recording, or while performing the scan recording, the diffraction image pattern corresponding to the next scanning line is calculated. The diffraction image data corresponding to the next scanning line is i
Interpolation points (displayed by black triangles) are determined in the sub-scanning direction between two lines at the sample points (white circles) of the 1st diffraction image line and the (i + 1) th diffraction image line (example of 3-point interpolation). , The value of the interpolation point closest to the i-th diffraction image line that has already been scanned and recorded is calculated. Then, an interpolation point (displayed by a black square) in the main scanning direction is determined (example of three-point interpolation), and a sample value thereof is calculated to obtain diffraction image data for the next scanning line. If this procedure is continued up to the i + 1st diffraction image line, 2 of the part sandwiched between the ith and i + 1th
Dimensional interpolation is completed. This process is repeated for all diffraction image lines. The interpolation process in this description is basically one-dimensional interpolation, and conventional interpolation processes such as simple linear interpolation, Lagrange interpolation, and spline interpolation can be used, but the process of interpolating data is not limited to these methods. It goes without saying that anything is fine.

【0031】さらに、この説明では2ラインを使って補
間処理を行う例を述べたが、もっと多くのラインを利用
することも可能である。
Furthermore, in this description, an example in which the interpolation processing is performed using two lines has been described, but it is also possible to use more lines.

【0032】補間された回折像データと参照光(平面波
または球面波)との重ね合わせにより得られる干渉縞パ
ターンの計算法は、次の様になる。回折像パターンの2
ライン分のデータを用いた補間処理により得られる1走
査線毎(回折像パターンの1ラインではなく、走査記録
する干渉縞パターンの1ラインを意味する)の解像度の
高い回折像データと、平面波または球面波の参照光18
のデータとを各々のサンプル点で独立に加え合わせ、そ
の絶対値を二乗する。具体的な計算法は、補間回折像デ
ータと参照光データの実数部どうし、虚数部どうしをそ
れぞれ掛け合わせ、それぞれの乗算結果を加えることで
干渉縞パターンが得られる。この干渉縞パターンの振幅
は負の方向にも振れているので、干渉縞パターンの振幅
値を調整する為に適当な定数を干渉縞データに掛け合わ
せた後、さらにバイアス定数を加えて干渉縞パターンが
正の振幅値のみを持つようにする。これは、記録媒体に
走査記録する時、正の値しか記録できないからである。
The calculation method of the interference fringe pattern obtained by superimposing the interpolated diffraction image data and the reference light (plane wave or spherical wave) is as follows. 2 of diffraction pattern
Diffraction image data with high resolution for each scanning line (not one line of the diffraction image pattern, but one line of the interference fringe pattern to be scan-recorded) obtained by the interpolation processing using the data for the line, and the plane wave or Reference light of spherical wave 18
The data of and are added independently at each sample point, and the absolute value thereof is squared. As a specific calculation method, the interference fringe pattern is obtained by multiplying the real part and the imaginary part of the interpolated diffraction image data and the reference light data, and adding the respective multiplication results. Since the amplitude of this interference fringe pattern also fluctuates in the negative direction, after multiplying the interference fringe data with an appropriate constant to adjust the amplitude value of the interference fringe pattern, the bias constant is further added to the interference fringe pattern. Have only positive amplitude values. This is because only positive values can be recorded when performing scan recording on the recording medium.

【0033】以上のようにして、1走査線分の干渉縞パ
ターンが計算できる。次の走査線の干渉縞パターンもこ
の走査線位置に相当する補間回折像データから同様の処
理を繰り返すことで計算できる。
As described above, the interference fringe pattern for one scanning line can be calculated. The interference fringe pattern of the next scanning line can also be calculated by repeating the same processing from the interpolated diffraction image data corresponding to this scanning line position.

【0034】ホログラム計算部17から得られた1走査
線分の干渉縞データは、レーザ走査記録部19によって
記録媒体に記録される。この時、記録材料の露光特性や
記録光源の変調特性の階調性を補正し、最終的に作成さ
れる干渉縞パターンの階調特性の歪に起因するノイズ発
生を押さえる為に、階調補正処理を行なうことが望まし
い。従来の光学的な干渉法では、記録材料そのものの特
性に依存していて階調性のコントロールは難しかった
が、本発明による階調補正処理はコントロールが容易で
あり、高画質化に対して大きなメリットがある。
The interference fringe data for one scanning line obtained from the hologram calculation section 17 is recorded on the recording medium by the laser scanning recording section 19. At this time, in order to correct the gradation of the exposure characteristics of the recording material and the modulation characteristics of the recording light source, and to suppress the noise generation due to the distortion of the gradation characteristics of the interference fringe pattern that is finally created, gradation correction is performed. It is desirable to perform processing. In the conventional optical interference method, it was difficult to control the gradation property because it depended on the characteristics of the recording material itself, but the gradation correction processing according to the present invention is easy to control, and it is great for improving image quality. There are merits.

【0035】階調補正が施された補正干渉像データは、
走査記録部19により記録材料に書き込まれる。干渉縞
タイプのホログラムを作成するには、1000本/mm
から3000本/mmの走査線密度が要求される場合も
ある。ここでは、回転ドラムタイプの走査系と記録速度
を高めるためマルチビーム化した走査記録部19の構成
を図4に示す。
The corrected interference image data subjected to gradation correction is
It is written on the recording material by the scanning recording unit 19. To create an interference fringe type hologram, 1000 lines / mm
To 3000 lines / mm may be required. Here, FIG. 4 shows a configuration of a rotary drum type scanning system and a scanning recording unit 19 in which multiple beams are formed to increase the recording speed.

【0036】図4において、記録材料はドラム100に
装着される。ドラム100はドラム回転駆動用モータ1
01により一定速度で回転される。この回転方向Xが主
走査方向に相当する。ドラム100の回転状態は、その
回転軸に取り付けられたロータリーエンコーダ102に
よりモニタされ、回転に相当したクロックが分周回路1
04、さらにクロック制御回路105に送られ、記録デ
ータの書込みタイミングにフィードバックされる。
In FIG. 4, the recording material is mounted on the drum 100. The drum 100 is a drum rotation driving motor 1
01 rotates at a constant speed. This rotation direction X corresponds to the main scanning direction. The rotation state of the drum 100 is monitored by the rotary encoder 102 attached to the rotation shaft, and the clock corresponding to the rotation is divided by the frequency dividing circuit 1.
04, further sent to the clock control circuit 105, and fed back to the write timing of the recording data.

【0037】一方、副走査は記録光源を移動することで
行う。記録光源ユニット106には3個のLD(半導体
レーザ)107,108,109が間隔を置いて取り付
けられて、各々の光ビームは集束レンズ110,11
1,112で記録面上のスポットサイズがほぼ波長オー
ダになるように絞られる。LD107〜109の間隔は
副走査方向Yの記録幅を3等分した値で、基本的に走査
線ピッチの正数倍を満足するように調整されるが、最終
的にはスポットピッチがこの条件を満たせば良い。 記
録光源ユニット106は、ボールネジ113とこのボー
ルネジ113を回転させる光源駆動用モータ114によ
り副走査方向Yに移動走査される。これにより、副走査
方向Yの全記録幅の1/3の移動距離で走査が終了す
る。
On the other hand, the sub-scanning is performed by moving the recording light source. Three LDs (semiconductor lasers) 107, 108, and 109 are attached to the recording light source unit 106 at intervals, and the respective light beams are focused lenses 110 and 11.
At 1,112, the spot size on the recording surface is narrowed down so that it is on the order of wavelength. The interval between the LDs 107 to 109 is a value obtained by dividing the recording width in the sub-scanning direction Y into three equal parts, and is basically adjusted so as to satisfy a positive multiple of the scanning line pitch. Should be satisfied. The recording light source unit 106 is moved and scanned in the sub-scanning direction Y by a ball screw 113 and a light source driving motor 114 that rotates the ball screw 113. As a result, the scanning ends at the moving distance of ⅓ of the total recording width in the sub-scanning direction Y.

【0038】主走査に対応するドラム回転駆動用モータ
101と、副走査に対応する光源駆動用モータ114
は、各々モータ駆動回路115,116によって駆動さ
れる。この駆動制御は、制御回路117からの制御信号
と、クロック制御回路104からのクロックで同期の取
れた制御が成される。
A drum rotation driving motor 101 for main scanning and a light source driving motor 114 for sub scanning.
Are driven by motor drive circuits 115 and 116, respectively. This drive control is controlled in synchronization with the control signal from the control circuit 117 and the clock from the clock control circuit 104.

【0039】記録する補正干渉像データは、バッファ回
路118に3チャンネル並列に入力される。バッファ回
路118に取り込まれた記録データは、各々走査の駆動
のタイミングに合わせてデジタル・アナログ変換器11
9に送られる。このデジタルアナログ変換器119で3
チャンネル並列にアナログ信号に変換された記録データ
信号が光源アレイ駆動回路120に供給されることによ
って、各LD107〜109の光強度変調が行われ、マ
ルチビーム走査と相まって2次元の干渉像パターンが階
調記録される。記録制御部121は、上位制御部からの
指示を受けてマルチビーム走査記録全体の制御を行う。
The corrected interference image data to be recorded is input to the buffer circuit 118 in three channels in parallel. The print data fetched by the buffer circuit 118 is adjusted by the digital-analog converter 11 at each scanning driving timing.
Sent to 9. 3 with this digital-analog converter 119
By supplying the recording data signal converted into the analog signal in the channel parallel to the light source array driving circuit 120, the light intensity modulation of each of the LDs 107 to 109 is performed and the two-dimensional interference image pattern is combined with the multi-beam scanning. Recorded. The recording controller 121 controls the entire multi-beam scanning recording in response to an instruction from the host controller.

【0040】このようにしてホログラムの記録が終了す
る。書き込まれた記録材料は、必要に応じて現像・定着
などの処理が施され、最終的なホログラムが完成する。
この記録材料の処理は使われる記録材料によってその構
成が異なるが、ホログラム記録装置を構成する上では、
現像・定着などの処理を行う記録材料処理は必要としな
い方が良い。例えば、光化学変化を用いたフォトクロミ
ック,光により屈折率の変化をもたらすLiNbO3
どの電気光学材料や、光黒化と屈折率が変化するアモル
ファス半導体等を用いると、記録材料処理は必要ない。
比較的簡単なドライプロセスで対応できる記録材料とし
ては、静電記録法と熱現像で扱うサーモプラスチック,
紫外線と熱で扱うフォトポリマー(モノマー,開始剤,
増感色素を含む高分子マトリックスタイプ)等がある。
従来からよく用いられている銀塩感光材料,重クロム酸
ゼラチン,フォトレジストなどはウエットプロセスを必
要とするが、装置的・システム的に取り込むことができ
れば本発明の趣旨からして何等問題ない。
Thus, the recording of the hologram is completed. The written recording material is subjected to processing such as development and fixing as necessary, and a final hologram is completed.
Although the structure of this processing of the recording material differs depending on the recording material used, in configuring the hologram recording device,
It is better not to require recording material processing such as development and fixing. For example, if a photochromic material using photochemical change, an electro-optical material such as LiNbO 3 that causes a change in refractive index by light, or an amorphous semiconductor whose light blackening and refractive index change is used, no recording material treatment is required.
Recording materials that can be handled by a relatively simple dry process include thermo-plastics that are used in electrostatic recording and thermal development.
Photopolymer treated with UV and heat (monomer, initiator,
Polymer matrix type including sensitizing dye) and the like.
Conventionally used silver salt photosensitive materials, dichromated gelatin, photoresists and the like require a wet process, but if they can be incorporated in terms of equipment and system, there is no problem from the point of the present invention.

【0041】(実施例2)図5は、本発明をレインボウ
ホログラムに適用した実施例であり、実像計算部12に
おいて回折像計算部13の前段に回折光の方角指定部3
1を挿入している点が実施例1と異なる。このタイプの
ホログラムは、細いスリット部分の干渉縞から実像が再
生されるので、一方向しか視差を持たないが、実施例1
のイメージホログラムよりもボケが少なく画質が良いの
が特徴である。
(Embodiment 2) FIG. 5 is an embodiment in which the present invention is applied to a rainbow hologram. In the real image calculation unit 12, the direction designation unit 3 of the diffracted light is provided before the diffraction image calculation unit 13.
1 is different from that of the first embodiment. This type of hologram has a parallax only in one direction because the real image is reproduced from the interference fringes of the thin slit portion, but the first embodiment has a parallax.
It is characterized by less blurring and better image quality than the image hologram.

【0042】光学的手法でレインボウホログラムを作る
には、一度通常の方法でホログラムを作り、このホログ
ラムに細いスリットを設け、スリット部分から実像再生
を行なった後、もう一度再生実像をホログラム化する方
法が一般的である。この手順に従って計算を行なうと、
計算時間とメモリ量に関して極端に効率が悪いことは明
白である。そこで、この実施例では最終的に得られるホ
ログラムが基本的に一方向にしか視差が存在しないこと
を利用して、計算の効率化を行なう。即ち、実像計算部
12に於いて回折光の方角指定部31により実像再生に
利用するホログラムも一方向の視差のみを持つホログラ
ムにし、かつ1ライン毎に計算して行けば良い。2次元
平面を物体とした時の具体的計算法を以下に説明する。
In order to form a rainbow hologram by an optical method, a hologram is once formed by an ordinary method, a thin slit is provided in this hologram, a real image is reproduced from the slit portion, and then the reproduced real image is made into a hologram again. It is common. According to this procedure,
It is clear that it is extremely inefficient in terms of computation time and memory. Therefore, in this embodiment, the efficiency of calculation is improved by utilizing the fact that the finally obtained hologram basically has a parallax only in one direction. That is, the hologram used for reproducing the real image by the direction designating unit 31 of the diffracted light in the real image calculation unit 12 may be a hologram having only one direction of parallax, and may be calculated for each line. A specific calculation method when a two-dimensional plane is used as an object will be described below.

【0043】(1) スリットの位置から一定角度(仰
角)、かつスリットに平行な光線をスリットから放射し
た時に2次元物体平面と交わる1ライン(スリットと平
行)を決定する。
(1) Determine a line (parallel to the slit) that intersects with the two-dimensional object plane when a ray parallel to the slit is emitted from the slit at a constant angle (elevation angle).

【0044】(2) 2次元物体平面の1ライン分がスリッ
ト位置に生じさせる回折像パターンまたは干渉縞パター
ンあるいは干渉縞パターンの実像再生可能部分を計算す
る。この計算は1ライン分のみなので、光学的手法の場
合の様に、物体全体からスリット位置に到達する回折光
の和として回折像パターンを計算するよりも、本方法の
方が小さい解像度で回折像パターンの計算が許される。
また、干渉縞の計算に用いる参照光の方向を1ライン分
の物体光と同じ方向にすれば、干渉縞パターンの計算も
小さい解像度で済むので、少ない計算時間、少ないメモ
リ量で計算できる。
(2) A diffracted image pattern, an interference fringe pattern, or a real image reproducible portion of the interference fringe pattern which one line of the two-dimensional object plane causes at the slit position is calculated. Since this calculation is only for one line, this method has a smaller resolution than the method of calculating the diffraction pattern as the sum of the diffracted light reaching the slit position from the entire object, as in the case of the optical method. Calculation of patterns is allowed.
Further, if the direction of the reference light used for the calculation of the interference fringes is set to be the same as the direction of the object light for one line, the calculation of the interference fringe pattern can be performed with a small resolution, so that the calculation time and the memory amount can be reduced.

【0045】(3) スリット部分の回折像パターンまたは
干渉縞パターンあるいは干渉縞の実像再生可能部分か
ら、1ライン分の実像を再生する。
(3) A real image for one line is reproduced from the diffraction image pattern or the interference fringe pattern of the slit portion or the real image reproducible portion of the interference fringe.

【0046】(4) 1ライン分の再生実像を補間処理し、
干渉縞パターンに必要な解像度までサンプル密度を高め
た後、参照光を重ね合わせ、干渉縞パターンを計算し、
レーザー走査記録を行なう。参照光としては通常平面波
が良く用いられる。このとき得られる走査線の数は、参
照光の平面波の入射角に依存する。例えば、平面波の入
射角を上下方向(スリットに平行)にすると、上下方向
に干渉縞ができるため、多くの走査線の記録が必要にな
る。すなわち、1ライン分の幅に相当する物体画像は、
同じ幅の中に数多くの走査線を生じさせる。一方、平面
波の入射角を左右方向(スリットに垂直)にすると、1
本の走査線で1ライン分の幅を埋めることができる。
(4) Interpolation of the reproduced real image for one line,
After increasing the sample density to the resolution required for the interference fringe pattern, superimposing the reference light, calculating the interference fringe pattern,
Perform laser scanning recording. A plane wave is often used as the reference light. The number of scanning lines obtained at this time depends on the incident angle of the plane wave of the reference light. For example, when the incident angle of the plane wave is set in the vertical direction (parallel to the slit), interference fringes are formed in the vertical direction, so that it is necessary to record many scanning lines. That is, the object image corresponding to the width of one line is
Produces many scan lines in the same width. On the other hand, if the incident angle of the plane wave is in the left-right direction (perpendicular to the slit), 1
One scan line can fill the width of one line.

【0047】(5) スリット位置からの一定角度(仰角)
の値を変えて、(1) 〜(4) までの計算を繰り返し、レイ
ンボウホログラムを完成させる。仰角の値の変え方は、
角度を等間隔離散化しても良いし、角度の大きい部分と
小さい部分とで離散化角度を変えた不等間隔離散化でも
良い。あるいは、角度で離散化するのではなく、1ライ
ン分の物体画像の幅を一定にするように仰角を決定して
も良い。離散化の密度は8〜10本/mm程度あれば十分
である。
(5) Constant angle from the slit position (elevation angle)
Change the value of and repeat the calculation from (1) to (4) to complete the rainbow hologram. How to change the elevation value,
The angles may be discretized at equal intervals, or may be discretized at unequal intervals in which the discretization angles are changed between a portion having a large angle and a portion having a small angle. Alternatively, the elevation angle may be determined so that the width of the object image for one line is constant, instead of discretizing by angle. It is sufficient that the density of discretization is about 8 to 10 lines / mm.

【0048】以上の説明は、物体として2次元画像を例
にしたが、3次元物体の場合も全く同様にして計算でき
る。
In the above description, a two-dimensional image is taken as an example of an object, but a three-dimensional object can be calculated in the same manner.

【0049】(実施例3)図6は、本発明をホログラフ
ィクステレオグラムに適用した実施例であり、実像再生
部30の前段に視差画像計算部30が挿入され、さらに
実像計算部12に視差画像切替え部32と実像加算部3
3が追加されている。まず最初に3次元物体を観察する
角度をいろいろ変え、各角度での2次元画像(視差画像
とする)を視差画像計算部30で計算しておく。これ
は、ちょうど角度を変えて写真を撮ったのと同じことで
ある。次に、実施例2と同様にスリット位置からの仰角
方向に相当する第一番目の視差画像の1ライン分から、
スリット位置での回折像パターンまたは干渉縞パターン
あるいは干渉縞パターンの実像再生可能部分を計算し、
実像の再生を行なう。この時の計算法は全て実施例2と
同じである。次に、第二番目の視差画像を用いて同じ様
に実像を再生し、第一番目の実像に加える。この処理を
全ての視差画像に対して行なえば、3次元物体の実像が
得られる。
(Embodiment 3) FIG. 6 is an embodiment in which the present invention is applied to a holographic stereogram, in which a parallax image calculation unit 30 is inserted before the real image reproduction unit 30, and the parallax image calculation unit 12 further includes a parallax image. Image switching unit 32 and real image addition unit 3
3 has been added. First, various angles for observing the three-dimensional object are changed, and the two-dimensional image (parallax image) at each angle is calculated by the parallax image calculation unit 30. This is the same as taking a picture at a different angle. Next, similarly to the second embodiment, from one line of the first parallax image corresponding to the elevation angle direction from the slit position,
Calculate the diffraction image pattern or interference fringe pattern at the slit position or the real image reproducible part of the interference fringe pattern,
Reproduce the real image. The calculation method at this time is the same as that of the second embodiment. Next, a real image is reproduced in the same manner using the second parallax image and added to the first real image. If this process is performed on all parallax images, a real image of a three-dimensional object can be obtained.

【0050】図6の例では、実像加算部33において再
生実像の段階で加え合わせを行ったが、回折像パターン
または干渉縞パターンあるいは干渉縞パターンの実像再
生可能部分の一部分を視差画像の順序通りに繋ぎ合わ
せ、1ライン相当分の回折像パターンまたは干渉縞パタ
ーンあるいは干渉縞パターンの実像再生可能部分に再構
成した後、実像再生しても構わない。
In the example of FIG. 6, the addition is performed in the stage of the reproduced real image in the real image adder 33. However, a part of the diffraction image pattern or the interference fringe pattern or the real image reproducible portion of the interference fringe pattern is arranged in the order of the parallax image. It is also possible to reconstruct a real image after reconstructing into a diffraction image pattern or an interference fringe pattern corresponding to one line or a real image reproducible portion of the interference fringe pattern.

【0051】最後に、参照光を加えて干渉縞パターンを
計算し、1ライン分の走査記録すれば良い。この手順
は、回折光方角指定部31により回折光の方向(仰角)
を変えて繰り返えされる。
Finally, the reference fringes may be added to calculate the interference fringe pattern, and scanning recording for one line may be performed. This procedure is performed by the diffracted light direction designating unit 31 in the direction of diffracted light (elevation angle).
Is repeated and repeated.

【0052】以上の実施例において、スリットは1本に
限られず、複数本にすれば水平方向のみに限らず垂直方
向にも視差が発生するので、3次元物体の見え方により
近付けることができる。また、ホログラムをカラー化す
るには、実施例1〜3の計算手順を赤、青、緑の3種類
の波長を使って行い、3色信号が記録できる記録媒体に
それぞれの干渉縞パターンを重ね合わせて走査記録すれ
ば良い。
In the above embodiments, the number of slits is not limited to one, and if a plurality of slits are used, parallax occurs not only in the horizontal direction but also in the vertical direction, so that the appearance of a three-dimensional object can be made closer. Further, in order to colorize the hologram, the calculation procedure of Examples 1 to 3 is performed using three kinds of wavelengths of red, blue and green, and the interference fringe patterns are superposed on a recording medium capable of recording three color signals. It may be scanned and recorded together.

【0053】[0053]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、複
雑な光学系を必要とせず、架空物体のホログラムも作れ
る等の従来のコンピュータホログラムの特徴を生かしな
がら、計算時間の短縮、メモリ量の節約による計算効率
の向上を図り、画像品質の優れた3次元物体の白色光再
生が可能なホログラムを作成することができる。
As described above, according to the present invention, the calculation time can be shortened and the amount of memory can be reduced while utilizing the characteristics of the conventional computer hologram such that a hologram of an imaginary object can be created without requiring a complicated optical system. It is possible to improve the calculation efficiency by saving the cost and create a hologram capable of reproducing white light of a three-dimensional object having excellent image quality.

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

【図1】 本発明のホログラム記録装置をイメージホロ
グラムに適用した実施例を示すブロック図
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment in which a hologram recording device of the present invention is applied to an image hologram.

【図2】 従来のコンピュータホログラムのパターンに
おけるセルと開口の関係を説明するための図
FIG. 2 is a diagram for explaining the relationship between cells and openings in a conventional computer hologram pattern.

【図3】 同実施例における補間処理の説明図FIG. 3 is an explanatory diagram of interpolation processing in the embodiment.

【図4】 同実施例における走査記録装置の構成例を示
す図
FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of a scanning recording apparatus in the embodiment.

【図5】 本発明のホログラム記録装置をレインボウホ
ログラムに適用した実施例を示すブロック図
FIG. 5 is a block diagram showing an embodiment in which the hologram recording device of the present invention is applied to a rainbow hologram.

【図6】 本発明のホログラム記録装置をホログラフィ
クステレオグラムに適用した実施例を示すブロック図
FIG. 6 is a block diagram showing an embodiment in which the hologram recording device of the present invention is applied to a holographic stereogram.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…3次元物体 12…実像計
算部 13…回折像計算部 14…ホログ
ラム計算部 15…参照光 16…実像再
生部 17…ホログラム計算部 18…参照光 19…レーザ走査記録装置 21…セル 22…開口 23…不透明
部 30…視差画像の計算部 31…回折光
の方角指定部 32…視差画像切替え部 33…実像の
加算部 106…記録光源ユニット 107〜10
9…半導体レーザ 110〜112…集束レンズ 113…ボー
ルネジ
11 ... Three-dimensional object 12 ... Real image calculation unit 13 ... Diffraction image calculation unit 14 ... Hologram calculation unit 15 ... Reference light 16 ... Real image reproduction unit 17 ... Hologram calculation unit 18 ... Reference light 19 ... Laser scanning recording device 21 ... Cell 22 ... Aperture 23 ... Opaque part 30 ... Parallax image calculation part 31 ... Diffracted light direction designating part 32 ... Parallax image switching part 33 ... Real image adding part 106 ... Recording light source unit 107-10
9 ... Semiconductor laser 110-112 ... Focusing lens 113 ... Ball screw

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】3次元物体の実像を計算する実像計算手段
と、 この手段により計算された実像を物体光とし、この物体
光と参照光との間の干渉縞パターンを計算する干渉縞パ
ターン計算手段と、 この手段により計算された干渉縞パターンを記録媒体に
走査記録する走査記録手段とを備えたことを特徴とする
白色光再生ホログラム記録装置。
1. A real image calculation means for calculating a real image of a three-dimensional object, and an interference fringe pattern calculation for calculating an interference fringe pattern between the object light and the reference light, using the real image calculated by this means as object light. A white light reproducing hologram recording apparatus comprising: a recording medium; and a scanning recording device that scans and records an interference fringe pattern calculated by this device on a recording medium.
【請求項2】前記走査記録手段は、走査記録の1本また
は複数個の走査線の集合を1ブロックとし、1ブロック
に相当する部分の干渉縞パターンのみを計算して走査記
録を行なう手順を各ブロック毎に繰り返すか、または該
手順を複数のブロックで並列に実行することにより、干
渉縞パターン全体を走査記録することを特徴とする請求
項1記載の白色光再生ホログラム記録装置。
2. The scanning recording means sets a set of one or a plurality of scanning lines for scanning recording as one block, and calculates only an interference fringe pattern of a portion corresponding to one block to perform scanning recording. 2. The white light reproduction hologram recording apparatus according to claim 1, wherein the entire interference fringe pattern is scanned and recorded by repeating each block or performing the procedure in parallel for a plurality of blocks.
【請求項3】前記実像計算手段は、前記3次元物体の回
折像パターンまたは回折像パターンと参照光との干渉縞
パターンあるいは干渉縞パターンの実像再生可能部分の
3つのパターンのうちの1つのパターンから3次元物体
の実像を計算することを特徴とする請求項1記載の白色
光再生ホログラム記録装置。
3. The real image calculation means is one of three patterns of a diffraction image pattern of the three-dimensional object or an interference fringe pattern between the diffraction pattern and a reference light or a real image reproducible portion of the interference fringe pattern. The white light reproducing hologram recording apparatus according to claim 1, wherein a real image of the three-dimensional object is calculated from the above.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007507725A (en) * 2003-09-11 2007-03-29 ブライト・ヴュー・テクノロジーズ,インコーポレイテッド System and method for forming optical microstructures using a cylindrical platform and a raster scanned radiation beam
CN109350010A (en) * 2018-11-19 2019-02-19 郑州轻工业学院 A kind of holography endoscopic optical coherent chromatography imaging device and imaging method

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