JPH07134539A - ホログラムの作成方法及びホログラフィックステレオグラム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 原画像２７上の原画列の一枚ずつをレーザ光
３０で照明してスクリーン２８上に投影し、透明板であ
るガラスブロック２１が直前に置かれた遮光スリット２
９の開口から、後方のホログラムフィルム２６上を参照
光１３で露光する。 【効果】 ホログラフィックステレオグラムをマスター
ホログラムとする２−ステップ法によるぼけの少ない大
型のホログラムを作成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、立体像を３次元物体と
して表示するホログラフィックステレオグラム作成方法
及びホログラフィックステレオグラム作成用のマスター
ホログラムに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、３次元画像処理技術の発達に伴
い、設計の分野では３次元ＣＡＤ（Computer Aided Des
ign)、医療の分野ではＸ線ＣＴ(Computerized Tomograp
hy) 及びＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging) 等のハ
ードコピー装置が広く使用されるようになってきてい
る。現在、上記画像のハードコピー装置においては、投
影像や断層像を２次元的に表示する方法が用いられてい
るが、立体像をそのまま３次元画像で表示する３次元コ
ンピュータグラフィック等の画像のほうが望ましい。こ
の立体像を表示する一例としてホログラフィックステレ
オグラムが知られている。

【０００３】このホログラフィックステレオグラムと
は、観察位置がある間隔で次々と異なった視差を持つ複
数枚の２次元画像である写真列を原画として用い、一枚
のホログラムに合成して立体像を表示するホログラムを
総称するものであり、架空物体を表示するのに優れてい
る。

【０００４】次に、上記ホログラフィックステレオグラ
ムの作成方法を説明する。

【０００５】先ず、原画を作成する。図３では、ホログ
ラムを作成する対象となる物体１１を真上から見てお
り、撮像装置１２を矢印方向、即ち物体１１の横方向に
移動させて上記物体１１を横方向の幾つかの点から撮影
する。これにより、上記物体１１の原画列が得られる。

【０００６】次に、図４に示すように、原画像２７上の
原画列の一枚ずつがレーザ光３０で照明されるとスクリ
ーン２８上に投影される。上記投影される物体１１の像
の大きさは、例えば元の物体１１の大きさと同じになる
ように投影する。上記スクリーン２８の後方には遮光ス
リット２９を置き、その遮光スリット２９のすぐ後方の
ホログラムフィルム２６上に、レーザ光である参照光１
３で上記遮光スリット２９上の垂直方向に長い短冊状の
開口の一部分から露光する。上記ホログラムフィルム２
６上に露光された一部分はホログラフィックステレオグ
ラムを合成するための要素ホログラムと呼ばれる。この
要素ホログラムの位置とこの要素ホログラムの元となっ
ている原画の撮影位置とは等しくなるようにしておく。
このように原画像２７の原画を要素ホログラムとしてホ
ログラムフィルム２６上に撮影することを繰り返すこと
によりホログラフィックステレオグラムが合成される。

【０００７】また、図３の撮像装置１２を横方向のみで
はなく、縦方向にも移動させて上記物体１１を幾つかの
点から撮影して原画列を得る場合もある。このときに
は、図４のホログラムフィルム２６上に、参照光１３で
四角形の開口を持つ遮光スリット２９から露光して要素
ホログラムを撮影する。そして、この要素ホログラムの
撮影を繰り返すことによりホログラフィックステレオグ
ラムを作成する。

【０００８】上述のように作成されたホログラフィック
ステレオグラムによるホログラムの像は、ホログラム作
成時の参照光の方向からのレーザ光で上記ホログラムを
照明することで再生される。

【０００９】尚、上述したホログラフィックステレオグ
ラムの作成方法は最も簡易な作成方法であり、この作成
方法以外にも様々なホログラフィックステレオグラムの
作成方法がある。

【００１０】ここで、上記ホログラフィックステレオグ
ラムの面の直後に両目をおいて再生された像を見る場合
を考える。上記ホログラフィックステレオグラムを構成
する各要素ホログラムから再生された像は平面画像であ
るが、左右それぞれの目で見ることにより、左右の視差
を持つ画像を見ることになる。この結果、観察者には、
前後に膨らんだ（奥行きを持った）立体像として見え
る。観察者からの観察点を上記ホログラフィックステレ
オグラムに沿って水平方向に移動させると、上記立体像
の見える方向が移動して自然な立体像が観察できる。

【００１１】また、上記ホログラフィックステレオグラ
ムの面から離れて再生された像を見る場合には、左右そ
れぞれの目により水平方向に複数の原画像を短冊状に繋
ぎ合わせて一つの像を観察することになる。像は観察点
の位置に応じた水平方向視差を伴うので、やはり立体像
として観察される。

【００１２】次に、元になるマスターホログラムから実
像を再生し、その実像を別のホログラムに記録する方法
である２−ステップ法について説明する。

【００１３】先ず、例えば、ホログラムの最も簡易な作
成方法を用いて、マスターホログラムを作成する。図５
に示すように、物体１１を照明光１７で照明し、上記物
体１１から反射される物体光１６を参照光１３で干渉す
ることによりホログラム乾板１５上にホログラムが撮影
される。これをマスターホログラムとする。この工程を
１ステップ目とする。

【００１４】次に、マスターホログラムが撮影された図
５のホログラム乾板１５を、図６に示すマスターホログ
ラム乾板２４とし、このマスターホログラム乾板２４に
図５の参照光１３と共役な再生光１８を照明する。これ
により、回折光１９が生じ、実像２０が空間上に再生さ
れる。上記再生された実像２０を２−ステップホログラ
ム乾板１０上に記録したものが２−ステップ目のホログ
ラムである。この工程が２ステップ目であり、このよう
にしてホログラムを得る方法を２−ステップ法という。
このように、２−ステップ法は２段階の工程により再生
光で像を再生し、ホログラム乾板の奥に写っていた物体
の像をホログラム乾板上に置く場合等に用いられる。

【００１５】また、ホログラムは、物体光と参照光とが
ホログラムの感光材料に対して入射する方向によって２
つに分類される。

【００１６】具体的には、図７に示すように、ホログラ
ム乾板１５上の感光材料１４に対して物体１１からの物
体光１６と参照光１３とが同じ方向から入射するものを
フレネルタイプと呼ぶ。また、図８に示すように、ホロ
グラム乾板１５上の感光材料１４に対して物体１１から
の物体光１６と参照光１３とが逆の方向から入射するも
のをリップマンタイプと呼ぶ。

【００１７】上記２つのタイプのホログラムは、参照光
を空気中から感光材料へ直接に当てているが、参照光の
入射角を鋭角にするためにガラスブロックを介して参照
光を照射する方法として、J. Upatnieks & E. Leith "C
ompact Holographic Sight",SPIE Proceeding Vol. 88
3,Jan.'88,pp.171 et.seq.に記載されているようなエッ
ジリットタイプがある。具体的には、図９に示すよう
に、感光材料１４を備えるホログラム乾板１５の前面に
ガラスブロック２１を置き、物体１１からの物体光１６
と上記ガラスブロック２１により入射角が鋭角になった
参照光１３とを上記感光材料１４に入射して像を作成す
る方法である。

【００１８】このエッジリット法には、再生光の入射角
を特定の角度にすることで０次回折光をガラスブロック
内に閉じ込めることができる特徴がある。ここで、図１
０を用いてエッジリット法における再生光の回折光の状
態を説明する。図１０の再生光１８がガラスブロック２
１に入射されたときに、ホログラム乾板１５上で回折さ
れた再生光１８は１次回折光として実像２０を再生し、
回折されなかった再生光１８は０次回折光となる。通
常、この０次回折光は光線２２の方向に出力される。し
かし、再生光１８の入射角によっては、再生光１８の０
次回折光はガラスブロック２１と空気境界面で全反射を
生じ、光線２３の方向に出力するので、ガラスブロック
２１内に閉じ込めることができる。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】一般に、ホログラムを
白色光で再生した場合の再生される実像のぼけは、実像
の像点の位置からホログラム面までの距離に比例するこ
とが知られている。しかし、物体をホログラムに撮影す
る場合には、実像の像点からホログラム面までの距離を
ゼロにすることはできない。そこで、実像の像点からホ
ログラム面までの距離を減少させるために２−ステップ
法を用いることが考えられる。

【００２０】具体的には、図５を用いて説明したように
マスターホログラムを作成し、次に、図１１に示すよう
に、上記参照光１３とは逆方法の再生光１８をマスター
ホログラム乾板２４に入射する（これを共役光再生とい
う）。この入射された再生光１８はマスターホログラム
乾板２４上で回折され、この回折された回折光１９によ
り空中に実像２０が再生される。また、上記回折光１９
が２−ステップ用参照光２５で干渉されることにより、
上記実像２０が２−ステップホログラム乾板１０に記録
される。このとき、上記再生光１８の０次回折光３１は
実像２０に重なることはないので、上記２−ステップホ
ログラム乾板１０には２−ステップ目のホログラムを作
成することができる。しかし、この２−ステップ法を用
いても物体の厚み分だけ実像のぼけは生じる。

【００２１】そこで、２−ステップ法においてマスター
ホログラムにホログラフィックステレオグラムを用いる
場合を考える。ホログラフィックステレオグラムはスク
リーン上に投影された平面像を多数合成することにより
立体的に見えるわけであり、再生される実像の像点はス
クリーン面上にある。従って、２−ステップ法におい
て、マスターホログラムにホログラフィックステレオグ
ラムを使用し、このホログラフックステレオグラムから
実像を再生して生じるスクリーン面を２−ステップ法の
２ステップ目に使用される２−ステップホログラム乾板
面に一致するようにして、２ステップ目のホログラムを
作成すれば、再生される実像のぼけはさらに少なくな
る。

【００２２】具体的には、先ず、１ステップ目におい
て、図４に示すように、ホログラムを多数の要素ホログ
ラムに分けて記録し、ホログラフィックステレオグラム
であるマスターホログラムを作成する。次に、２ステッ
プ目において、図１２に示すように、ホログラフィック
ステレオグラムであるマスターホログラム乾板２４に再
生光１８を入射する。このときに再生される実像は、図
１１において再生される実像２０とは異なり、平面上に
生じる。即ち、スクリーンの像が生じるわけである。

【００２３】しかし、このときには、再生光１８の０次
回折光３１が再生される実像と重なることになる。即
ち、２−ステップホログラム乾板１０上には不必要な光
（０次回折光３１）が入射されるので、２−ステップ目
のホログラムを作成することはできなくなる。

【００２４】但し、１ステップ目において、図４の参照
光１３の入射角を予め鋭角にしておけば、２ステップ目
において２−ステップホログラムを作成することはでき
る。しかし、ホログラムが大型化するにつれて、上記参
照光１３の入射角も鋭角にしていかなければならない。
また、上記参照光１３の入射角があまりに鋭角である場
合には、ホログラムフィルム２６上での上記参照光１３
の表面反射が大きくなる。よって、この方法を用いるこ
とは、光の利用効率の点から好ましくない。

【００２５】そこで、本発明は上述の実情に鑑み、２−
ステップ法によりホログラムを作成するときに、きれい
な２−ステップホログラムを作成するためのホログラム
作成方法及びホログラフィックステレオグラムを提供す
るものである。

【００２６】

【課題を解決するための手段】本発明に係るホログラム
作成方法は、３次元物体を異なる多くの視点から撮影し
て複数の原画列を得る工程と、上記撮影された複数の原
画列に光線を照射して像を投影し、この投影された像に
ガラスブロック等の透明板を介した参照光を照射して上
記像をホログラム乾板に記録することにより、２−ステ
ップ法のマスターホログラムとなるホログラムを作成す
る工程と、上記マスターホログラムに対して透明板を介
した再生光を照射することにより実像を再生する工程
と、上記再生された実像の近傍位置にホログラム乾板を
配置し、このホログラム乾板に参照光を照射して上記実
像を記録することによりホログラムを作成する工程とか
ら成ることにより上述した課題を解決する。

【００２７】また、上記マスターホログラムはホログラ
フィックステレオグラムであることを特徴とする。

【００２８】さらに、本発明に係るホログラフィックス
テレオグラムは、３次元物体を異なる多くの視点から撮
影した視差情報を持つ画像列それぞれに対して光線を照
射してホログラム乾板に像を投影し、ガラスブロック等
の透明板を介した参照光で分割して露光することにより
上述した課題を解決する。

【００２９】

【作用】本発明においては、２−ステップ法において、
マスターホログラムとしてエッジリットタイプのホログ
ラフィックステレオグラムを用いて実像を再生し、２−
ステップホログラムを作成する。

【００３０】

【実施例】以下、本発明の好ましい実施例について、図
面を参照しながら説明する。

【００３１】図１は、２−ステップ法の１ステップ目に
おいて、ホログラフィックステレオグラムであるマスタ
ーホログラムを作成するときの構成を示す。このとき、
ホログラフィックステレオグラムをエッジリットタイプ
にして、マスターホログラムを作成する。具体的には、
原画像２７上の原画列の一枚ずつをレーザ光３０で照明
し、スクリーン２８上に投影する。上記スクリーン２８
の後方には遮光スリット２９を置き、その遮光スリット
２９のすぐ後方のホログラムフィルム２６上に、レーザ
光である参照光１３で上記遮光スリット２９上の垂直方
向に長い短冊状又は四角形の開口の一部分に露光する。
このときに、参照光１３をエッジリットタイプにするた
め、透明板であるガラスブロック２１を用いる。これに
より、上記参照光１３はガラスブロック２１で回折さ
れ、参照光１３の入射角度は鋭角になる。このようにし
て、上記原画像２７の原画を要素ホログラムとしてホロ
グラムフィルム２６上に撮影することを繰り返すことに
より、エッジリットタイプのホログラフィックステレオ
グラムを合成する。このホログラフィックステレオグラ
ムをマスターホログラムとする。

【００３２】図２には、２−ステップ法の２ステップ目
において、エッジリットタイプのホログラフィックステ
レオグラムをマスターホログラムとして用いたときの構
成を示す。マスターホログラムはエッジリット法により
作成されているので、マスターホログラム乾板２４の前
面に再生用透明板である再生用ガラスブロック３２を置
き、再生光１８の入射角を鋭角にする。上記再生光１８
はマスターホログラム乾板２４上で回折され、実像２０
が再生される。このとき、上記再生光１８の０次回折光
３１は全反射されて上記再生用ガラスブロック３２内に
閉じ込められるので、再生される実像２０と重なること
はない。よって、２−ステップ用参照光２５で再生光１
８の回折光を干渉することにより、２−ステップホログ
ラム乾板１０上に実像２０を記録することができる。

【００３３】尚、上記２−ステップ法において用いられ
る透明板としては、上記ガラスブロックの代わりに、例
えば透明のプラスチックを用いてもよい。

【００３４】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明に係るホログラム作成方法では、３次元物体を異なる
多くの視点から撮影して複数の原画列を得る工程と、上
記撮影された複数の原画列に光線を照射して像を投影
し、この投影された像に透明板を介した参照光を照射し
て上記像をホログラム乾板に記録することにより、２−
ステップ法のマスターホログラムとなるホログラムを作
成する工程と、上記マスターホログラムに対して透明板
を介した再生光を照射することにより実像を再生する工
程と、上記再生された実像の近傍位置にホログラム乾板
を配置し、このホログラム乾板に参照光を照射して上記
実像を記録することによりホログラムを作成する工程と
から成ることにより、ぼけの少ない大型のホログラムを
作成することが容易になる。

【００３５】また、上記マスターホログラムはホログラ
フィックステレオグラムであることにより、ホログラフ
ィックステレオグラムをマスターホログラムとする２−
ステップ法によるぼけの少ない大型のホログラムを作成
することができる。

【００３６】さらに、本発明に係るホログラフィックス
テレオグラムは、３次元物体を異なる多くの視点から撮
影した視差情報を持つ画像列それぞれに対して光線を照
射してホログラム乾板に像を投影し、透明板を介した参
照光で分割して露光することにより、ホログラフィック
ステレオグラムをマスターホログラムとする２−ステッ
プ法によるぼけの少ない大型のホログラムを作成するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】２−ステップ法の１ステップ目においてエッジ
リット法によりホログラフィックステレオグラムを作成
するときの構成を示す図である。

【図２】２−ステップ法の２ステップ目においてエッジ
リットタイプのマスターホログラムを用いて像を再生す
るときの構成を示す図である。

【図３】被写体の横方向からの撮像を具体的に示す図で
ある。

【図４】原画列から像を再生するときの具体的な構成を
示す図である。

【図５】ホログラム乾板上の像を再生するときの状態を
示す図である。

【図６】ホログラム乾板上の像を再生するときの第２の
状態を示す図である。

【図７】ホログラム乾板への参照光の入射方向を示す図
である。

【図８】ホログラム乾板への参照光の第２の入射方向を
示す図である。

【図９】ホログラム乾板への参照光の入射方向をガラス
ブロックにより変化させたときの状態を示す図である。

【図１０】再生光がガラスブロックに入射したときの０
次回折光の方向を示す図である。

【図１１】２−ステップ法によりマスターホログラム乾
板上の像を再生するときの状態を示す図である。

【図１２】２−ステップ法の２ステップ目においてホロ
グラフィックステレオグラムであるマスターホログラム
乾板上の像を再生するときの状態を示す図である。

【符号の説明】

１０・・・・・・・２−ステップホログラム乾板 １３・・・・・・・参照光 １８・・・・・・・再生光 ２０・・・・・・・実像 ２１・・・・・・・ガラスブロック ２４・・・・・・・マスターホログラム乾板 ２５・・・・・・・２−ステップ用参照光 ２６・・・・・・・ホログラムフィルム ２７・・・・・・・原画像 ２８・・・・・・・スクリーン ２９・・・・・・・遮光スリット ３０・・・・・・・レーザ光 ３１・・・・・・・０次回折光 ３２・・・・・・・再生用ガラスブロック

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ３次元物体を異なる多くの視点から撮影
   して複数の原画列を得る工程と、 上記撮影された複数の原画列に光線を照射して像を投影
   し、この投影された像に透明板を介した参照光を照射し
   て上記像をホログラム乾板に記録することにより、２−
   ステップ法のマスターホログラムとなるホログラムを作
   成する工程と、 上記マスターホログラムに対して透明板を介した再生光
   を照射することにより実像を再生する工程と、 上記再生された実像の近傍位置にホログラム乾板を配置
   し、このホログラム乾板に参照光を照射して上記実像を
   記録することによりホログラムを作成する工程とから成
   ることを特徴とするホログラムの作成方法。
2. 【請求項２】 上記マスターホログラムはホログラフィ
   ックステレオグラムであることを特徴とする請求項１記
   載のホログラムの作成方法。
3. 【請求項３】 ３次元物体を異なる多くの視点から撮影
   した視差情報を持つ画像列それぞれに対して光線を照射
   してホログラム乾板に像を投影し、透明板を介した参照
   光で分割して露光することによりホログラム乾板に実像
   を記録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。