JPH11258971A - ホログラフィックステレオグラム作成装置 - Google Patents

ホログラフィックステレオグラム作成装置

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JPH11258971A
JPH11258971A JP10270217A JP27021798A JPH11258971A JP H11258971 A JPH11258971 A JP H11258971A JP 10270217 A JP10270217 A JP 10270217A JP 27021798 A JP27021798 A JP 27021798A JP H11258971 A JPH11258971 A JP H11258971A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光利用効率が高く、しかも画像均一性に優れ
たホログラフィックステレオグラムを作成することが可
能なホログラフィックステレオグラム作成装置を提供す
る。 【解決手段】 ホログラフィックステレオグラム作成装
置は、レーザ光源３１からのレーザ光を画像表示装置４
１に入射させ、この表示装置４１を透過した光を物体光
としてホログラム記録媒体３０に照射するとともに、表
示装置４１を透過する前のレーザ光の一部を参照光とし
てホログラム記録媒体３０に照射することで、ホログラ
ム記録媒体３０に要素ホログラムを順次形成する。この
ようなホログラフィックステレオグラム作成装置におい
て、表示装置４１へ向かうレーザ光の光路中に、表示装
置４１に入射する光の強度を均一化するライトインテグ
レータ６３を配する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、実写画像やコンピ
ュータ生成画像等を三次元認識することができるホログ
ラフィックステレオグラムを作成するホログラフィック
ステレオグラム作成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ホログラフィックステレオグラムは、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
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成される。
【０００３】例えば、水平方向のみに視差情報を持つホ
ログラフィックステレオグラムでは、図１４に示すよう
に、被写体１００を水平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〜１０１
ｅが、短冊状の要素ホログラムとしてホログラム記録媒
体１０２に順次記録される。
【０００４】このホログラフィックステレオグラムは、
これをある位置から片方の目で見た場合、各要素ホログ
ラムの一部分の画像情報の集合体である二次元画像が見
え、目の位置を水平方向に動かせば、各要素ホログラム
の別の部分の画像情報の集合体である二次元画像が見え
る。したがって、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には、左右の目の位置が水平
方向で異なるために、これらの目にそれぞれ写る二次元
画像は若干異なるものとなる。これにより、観察者は視
差を感じ、再生像が三次元画像として認識される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記ホログ
ラフィックステレオグラムを作成する際に、それぞれの
要素ホログラムは、干渉性の良いレーザ光源を分岐し、
一つは例えば液晶パネルのような画像表示手段により二
次元画像変調された投影像、すなわち物体光として、一
つは参照光として、感光材料を記録材料とするホログラ
ム記録媒体に集光し、前記感光材料の屈折率変化として
干渉縞を記録することにより形成される。
【０００６】このとき、高画質のホログラムを得るため
には、画像表示手段の近傍に拡散板を置くことが有効で
ある事が知られている。ここで、参考文献としては、
“遠藤、山口他、１９９２ 第２３回画像光学コンファ
レンス ｐ３１７〜”及び“Michael Klug et al. 1993
Proc SPIE # 1914 Practical Holography VII”が挙げ
られる。
【０００７】しかしながら、画像表示手段の近傍に拡散
板を配置しても、得られるホログラムには、無限遠に定
位した不均一なノイズが観察される。このノイズ低減の
ために前記拡散板を移動させてノイズを低減する試み
が、特願平８−１７２３８２号明細書中に提案されてい
る。しかし、移動機構が多いと対振動性の上で問題が生
じる。また、拡散板を用いると光利用効率が低下してし
まうという問題も生じる。
【０００８】本発明は、このような従来の実情に鑑みて
提案されたものであって、無限遠に定位するノイズを解
消することができ、高画質なホログラムを得ることが可
能であって、しかも、光利用効率が高く、安価な低出力
レーザを利用することができるホログラフィックステレ
オグラム作成装置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】本発明に係るホログラフ
ィックステレオグラム作成装置は、レーザ光を発するレ
ーザ光源と、ホログラム記録媒体の座標位置に対応して
画像を表示する表示手段と、ホログラム記録媒体に短冊
状又はドット状の要素ホログラムを順次作成する光学系
とを有する。そして、この光学系は、前記表示手段を透
過する前記レーザ光源からのレーザ光を物体光としてホ
ログラム記録媒体の前記座標位置に集光すると共に、前
記表示手段を透過する前のレーザ光の一部を参照光とし
てホログラム記録媒体に同時に照射し、前記ホログラム
記録媒体に短冊状又はドット状の要素ホログラムを順次
作成する光学系であって、前記表示手段へ向かう光路中
にあって前記表示手段を照明する光の強度を均一化する
ライトインテグレータを備える。
【００１０】本発明に係るホログラフィックステレオグ
ラム作成装置おいて、物体光は、表示手段を照明する際
に、ライトインテグレータにより光強度が均一化され
る。更に、ライトインテグレータにより拡散されること
で、若干の広がり角を持つこととなる。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作成装置で
は、ホログラム記録媒体の要素ホログラム形成部分を均
一に照明することができる。その結果、均一性が高く、
回折効率も高いホログラフィックステレオグラムを得る
ことができる。
【００１１】なお、前記ライトインテグレータとして
は、例えば、ロッド型ライトインテグレータや、フライ
アイ型ライトインテグレータや、レンチキュラレンズと
ロッド型ライトインテグレータとを組み合わせたもの
や、フライアイレンズとロッド型ライトインテグレータ
とを組み合わせたものなどが好適である。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明
は以下に挙げる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、任意に構成を変更することが
可能である。
【００１３】まず、ホログラフィックステレオグラムを
作成するホログラフィックステレオグラム作成システム
の一構成例について説明する。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成するホログラフィックステ
レオグラム作成システムを例に挙げる。ただし、本発明
は、ドット状の複数の要素ホログラムを１つの記録媒体
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成する
ホログラフィックステレオグラム作成システムに対して
も適用可能であることは言うまでもない。
【００１４】以下に説明するホログラフィックステレオ
グラム作成システムは、物体光と参照光との干渉縞が記
録されたホログラム記録媒体をそのままホログラフィッ
クステレオグラムとする、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を作成するシステムであり、
図１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１と、このシステム全体の制御を行う制御
用コンピュータ２と、ホログラフィックステレオグラム
作成用の光学系を有するホログラフィックステレオグラ
ムプリンタ装置３とから構成されている。
【００１５】データ処理部１は、多眼式カメラや移動式
カメラ等を備えた視差画像列撮影装置１３から供給され
る視差情報を含む複数の画像データＤ１や、画像データ
生成用コンピュータ１４によって生成された視差情報を
含む複数の画像データＤ２等に基づいて、視差画像列Ｄ
３を生成する。
【００１６】ここで、視差画像列撮影装置１３から供給
される視差情報を含む複数の画像データＤ１は、例え
ば、多眼式カメラによる同時撮影、又は移動式カメラに
よる連続撮影等によって、実物体を水平方向の異なる複
数の観察点から撮影することにより得られた複数画像分
の画像データである。
【００１７】また、画像データ生成用コンピュータ１４
によって生成された視差情報を含む複数の画像データＤ
２は、例えば、水平方向に順次視差を与えて作成された
複数のＣＡＤ（Computer Aided Design）画像やＣＧ（C
omputer Graphics）画像等の画像データである。
【００１８】そして、データ処理部１は、視差画像列Ｄ
３に対して画像処理用コンピュータ１１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を施す。
そして、所定の画像処理が施された画像データＤ４を、
メモリ又はハードディスク等の記憶装置１２に記録す
る。
【００１９】また、データ処理部１は、ホログラム記録
媒体に画像を記録する際に、記憶装置１２に記録された
画像データＤ４から、１画像分毎にデータを順番に読み
出し、この画像データＤ５を制御用コンピュータ２に送
出する。
【００２０】一方、制御用コンピュータ２は、ホログラ
フィックステレオグラムプリンタ装置３を駆動し、デー
タ処理部１から供給された画像データＤ５に基づく画像
を、ホログラフィックステレオグラムプリンタ装置３内
にセットされたホログラム記録媒体３０に、短冊状の要
素ホログラムとして順次記録する。
【００２１】このとき、制御用コンピュータ２は、ホロ
グラフィックステレオグラムプリンタ装置３に設けられ
たシャッタ３２、表示装置４１及び記録媒体送り機構等
の制御を行う。すなわち、制御用コンピュータ２は、シ
ャッタ３２に制御信号Ｓ１を送出してシャッタ３２の開
閉を制御し、また、表示装置４１に画像データＤ５を供
給して表示装置４１に当該画像データＤ５に基づく画像
を表示させ、また、記録媒体送り機構に制御信号Ｓ２を
送出して記録媒体送り機構によるホログラム記録媒体３
０の送り動作を制御する。
【００２２】前記ホログラフィックステレオグラムプリ
ンタ装置３について、図２を参照して詳細に説明する。
なお、図２は、ホログラフィックステレオグラムプリン
タ装置３全体の光学系を上方から見た図である。
【００２３】ホログラフィックステレオグラムプリンタ
装置３は、図２に示すように、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の光軸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。ここで、レーザ光源３１に
は、例えば、波長が５３２ｎｍ、出力４００ｍＷのＹＡ
Ｇレーザを用いる。
【００２４】前記シャッタ３２は、制御用コンピュータ
２によって制御され、ホログラム記録媒体３０を露光し
ないときには閉じられ、ホログラム記録媒体３０を露光
するときに開放される。また、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
体光とに分離するためのものであり、ハーフミラー３３
によって反射された光Ｌ３が参照光となり、ハーフミラ
ー３３を透過した光Ｌ４が物体光となる。
【００２５】なお、前記光学系において、ハーフミラー
３３によって反射されホログラム記録媒体３０に入射す
る参照光の光路長と、ハーフミラー３３を透過しホログ
ラム記録媒体３０に入射する物体光の光路長との差は、
レーザ光源のコヒーレント長以下とする。これにより、
参照光と物体光との干渉性が高まり、鮮明な再生像が得
られるホログラフィックステレオグラムを作成すること
が可能となる。
【００２６】ハーフミラー３３によって反射された光Ｌ
３の光軸上には、参照光用の光学系として、シリンドリ
カルレンズ３４と、参照光を平行光とするためのコリメ
ータレンズ３５と、コリメータレンズ３５からの平行光
を反射する全反射ミラー３６とがこの順に配置されてい
る。
【００２７】一方、ハーフミラー３３を透過した光Ｌ４
の光軸上には、物体光用の光学系が配設されている。こ
の物体光用光学系は大きく分けて画像照明用光学系５０
と画像投影用光学系５１とから構成されている。
【００２８】画像投影用光学系５１については、図３に
示す。ここで、図３（Ａ）は光学系を上から、すなわち
視差方向（要素ホログラムの短軸方向）から見た図であ
り、図３（Ｂ）は光学系を横から、すなわち非視差方向
（要素ホログラムの長軸方向）から見た図である。
【００２９】図３（Ａ）に示すように、非視差方向には
投影レンズ４２，４４によって表示装置４１上の画像が
ホログラム記録媒体３０の面上に結像される。また、図
３（Ｂ）に示すように、視差方向にはシリンドリカルレ
ンズ４５によって光束全体がホログラム記録媒体３０上
に集光される。ここで、光路中に配置されているスリッ
ト４３は、要素ホログラムから参照光がはみ出して隣の
要素ホログラム形成部を露光してしまわないための役割
をしており、スリット４３とホログラム記録媒体３０の
ホログラム面は、投影レンズ４４とシリンドリカルレン
ズ４５によって結像関係になっている。なお、シリンド
リカルレンズ４５とホログラム記録媒体３０との間に
は、一次元拡散板４６が配されるが、この一次元拡散板
４６の役割等については後で説明する。
【００３０】画像照明用光学系５０は本発明において特
徴的なものである。この画像照明用光学系５０の第１の
実施の形態を図４に示す。光源から入射してきた入射ビ
ーム６１は、集光レンズ６２で集光され、ロッド型ライ
トインテグレータを構成するガラスロッド６３に入射す
る。その後、このビームは、ロッド型ライトインテグレ
ータであるガラスロッド６３の内部で多重反射し、ガラ
スロッド６３の端面６４に到達するときには、様々の方
向からの光が足し合わされて、光強度が均一化される。
次に、ガラスロッド６３の端面６４をレンズ６５とレン
ズ６６で表示装置４１上に拡大投影する。このときの投
影倍率Ａは、レンズ６５とレンズ６６の焦点距離の比で
与えられる。
【００３１】また、ガラスロッド６３内の多重反射によ
る偏光面の回転を補正するために、偏光板６７が光路中
に配置されている。
【００３２】このガラスロッド６３のようなロッド型ラ
イトインテグレータは、入射ビーム６１を広げて光強度
を均一化することができるが、さらに以下に述べるよう
に入射ビーム６１の平行度をコントロールすることもで
きるので、ホログラフィックステレオグラムの高品質化
にとって重要な役割を果たす。
【００３３】ここで、表示装置４１の照明光に要求され
る平行度は、図３から分かるように、スリット４３及び
レンズ４２の焦点距離で決まっている。すなわち、レン
ズ４２の焦点距離をｆ1、スリット４３のスリット幅を
ｗ、光平行度をθ2とすると ２×ｆ1×ｔａｎ（θ2／２）＝ｗ となる。
【００３４】また図４から分かるように、 θ1＝Ａ×θ2 である。
【００３５】ここで、レーザ光のようなコヒーレント光
を用いる光学系にロッド型ライトインテグレータを適用
したときに生じる問題点と、その問題の解決方法につい
て説明する。
【００３６】図４に示したように、ロッド型ライトイン
テグレータを構成するガラスロッド６３にレーザ光を集
光して入射して多重反射を起こした場合、光出射口とな
る端面６４に到達する光は、図５に示すように、あたか
も多くの点光源から光が来た場合に生じる波面と等価に
なる。これは、図６に示すような多重スリットにおける
干渉縞と同じような干渉縞を生じ、この結果、光出射口
となる端面６４に、 Ｉ≒｛ｓｉｎ（πＮＷＹ／Ｌλ）／ｓｉｎ（πＷＹ／Ｌ
λ）｝2 で表される強度分布を持つ干渉縞が生じる。なお、図７
に示すように、Ｌはガラスロッド６３の長さ、Ｗはガラ
スロッド６３の厚みである。また、Ｎはガラスロッド６
３の内部における光の反射回数、λはガラスロッド６３
に入射するレーザ光の波長、Ｙはガラスロッド６３の端
面６４における位置を示している。また、ここでは、ガ
ラスロッド６３の内部で反射した光、すなわち仮想点光
源Ｓからの光の光軸と、ガラスロッド６３に入射する光
の光軸とのなす角度θは、十分小さいものと仮定してい
る。
【００３７】そして、ガラスロッド６３の屈折率を考慮
すると、ガラスロッド６３の端面６４に生じる干渉縞の
間隔ｄは、 ｄ＝λ×Ｌ／（ｎ×Ｗ） となる。ただし、ｎはガラスロッド６３の屈折率であ
り、通常、１．５程度である。
【００３８】ガラスロッド６３の端面６４に生じたこの
干渉縞は、図４に示すように、レンズ６５，６６によっ
て表示装置４１に投影される。したがって、例えば表示
装置４１として液晶パネルを用いた場合に、ロッド型ラ
イトインテグレータを構成するガラスロッド６３によっ
て生じた上記干渉縞と、液晶パネルに表示される画像を
構成する画素との間で、モアレパターンが生じる可能性
がある。このモアレパターンは、液晶画素間隔と干渉縞
間隔が近いと、より顕著に現れやすい。
【００３９】このようなモアレパターンの発生を回避す
る方法には、干渉縞間隔を十分狭くする方法と、視差方
向には光強度の均一化を行わない方法とがある。以下、
それぞれの方法について説明する。
【００４０】まず、モアレパターン対策の第１の方法と
して、干渉縞間隔を十分狭くする方法について説明す
る。
【００４１】本発明者が実験を行ったところ、干渉縞間
隔が、表示装置４１に表示される画像の画素ピッチに対
して１／２程度以下であれば、実用上十分な程度にモア
レパターンが目立たなくなり、更には１／３程度以下で
あれば、モアレパターンが殆ど目立たなくなることが確
認された。
【００４２】したがって、ガラスロッド６３の端面６４
に生じる干渉縞の間隔をｄ、表示装置４１に表示される
画像の画素ピッチをＰとし、ガラスロッド６３の端面６
４の表示装置４１への投影倍率をＡとすれば、 ｄ×Ａ＜Ｐ／２ を満足するようにすれば良く、より好ましくは、 ｄ×Ａ＜Ｐ／３ を満足するようにすれば良い。
【００４３】ここで、干渉縞の間隔ｄは、上述したよう
に、 ｄ＝λ×Ｌ／（ｎ×Ｗ） で表される。したがって、干渉縞間隔を十分狭くして、
モアレパターンを目立たなくするには、 λ×Ｌ×Ａ／（ｎ×Ｗ）＜Ｐ／２ を満足するようにすれば良く、より好ましくは、 λ×Ｌ×Ａ／（ｎ×Ｗ）＜Ｐ／３を満足するようにすれ
ば良い。
【００４４】例えば、表示装置４１として画素ピッチＰ
が約３０μｍの液晶パネルを用いる場合、Ｗ＝８．４ｍ
ｍ、Ａ＝２、λ＝５３２ｎｍ、ｎ＝１．５であるとする
と、ガラスロッド６３の長さＬをおよそ１７ｃｍ以下、
より好ましくはおよそ１２ｃｍ以下とすれば良い。
【００４５】すなわち、上記条件において、ガラスロッ
ド６３の長さＬを約１７ｃｍ以下とすれば、表示装置４
１に投影される干渉縞の間隔ｄ×Ａが、表示装置４１に
表示される画像の画素ピッチの１／２程度以下となり、
実用上十分な程度にモアレパターンが目立たなくなる。
【００４６】更に、上記条件において、ガラスロッド６
３の長さＬを約１２ｃｍ以下とすれば、表示装置４１に
投影される干渉縞の間隔ｄ×Ａが、表示装置４１に表示
される画像の画素ピッチの１／３程度以下となり、モア
レパターンが殆ど目立たなくなる。
【００４７】以上のように、ガラスロッド６３によって
生じる干渉縞間隔を十分狭くすることで、モアレパター
ンを目立たなくすることができ、モアレパターンの悪影
響を受けることなく、高画質のホログラフィックステレ
オグラムを作成することが可能となる。
【００４８】しかしながら、干渉縞間隔を十分狭くする
方法は、光学系によっては使えない場合がある。ここ
で、画像照明用光学系５０と画像投影用光学系５１とを
まとめて図８に示す。なお、図８並びに後掲する図９乃
至図１２では、偏光板６７や一次元拡散板４６について
は図示を省略している。
【００４９】図８から分かるように、ガラスロッド６３
の前段に配置される集光レンズ６２の焦点と、スリット
面と、ホログラム面とは、全て共役な面である。したが
って、ガラスロッド６３の内部で多重反射して生じた仮
想点光源も、スリット面及びホログラム面上に結像す
る。したがって、光学系のパラメータによっては、仮想
像点間隔を十分拡げることができず、上述したように干
渉縞間隔を十分狭くしてモアレパターンを目立たなくす
る方法は、光学系によっては使えない場合がある。
【００５０】つぎに、モアレパターン対策の第２の方法
として、ホログラフィックステレオグラムの視差方向に
は光強度の均一化を行わないことで、モアレパターンの
発生を回避する方法について説明する。この方法は、光
学系のパラメータによることなく適用可能である。した
がって、干渉縞間隔を十分狭くしてモアレパターンを目
立たなくする方法が適用できないような光学系の場合に
は、この方法を適用するようにすれば良い。
【００５１】ホログラフィックステレオグラムの視差方
向には光強度の均一化を行わず、非視差方向のみ光強度
の均一化を行うことで、モアレパターンの発生を回避す
る場合の画像照明用光学系５０の一例を図９に示す。
【００５２】上述した第１の方法では、ガラスロッド６
３に光を導入する際に、ガラスロッド６３の前段に配置
される集光レンズ６２として、通常の回転対称なレンズ
を用いていた。これに対して、本方法では、図９に示す
ように、ガラスロッド６３の前段に配置される集光レン
ズ６２として、入射光を非視差方向についてだけ集光す
るシリンドリカルレンズを用いる。
【００５３】このように、ガラスロッド６３の前段に配
置される集光レンズ６２として、入射光を非視差方向に
ついてだけ集光するシリンドリカルレンズを用いた場
合、非視差方向に関しては、ガラスロッド６３の内部で
多重反射が起こり光強度の均一化が行われるが、視差方
向に関しては、多重反射が起きず光強度の均一化が行わ
れない。そして、このような構成とした場合、視差方向
に関しては多重反射が起きないので、ガラスロッド６３
の内部での多重反射に起因して干渉縞が生じるようなこ
とはない。したがって、モアレパターンの発生を回避す
ることができる。
【００５４】なお、本方法を適用してモアレパターンの
発生を回避した場合、視差方向に関しては光強度の均一
化を行わないので、作成したホログラフィックステレオ
グラムを視差方向に角度を付けて観察すると若干明るさ
が変化する場合があり得る。しかしながら、通常、この
方向に関しては、明るさのムラはさほど気にならないの
で、均一化を行わないことによる問題は少ない。
【００５５】つぎに、画像照明用光学系５０の第２の実
施の形態について、図１０乃至図１２を参照して説明す
る。
【００５６】第２の実施の形態として挙げる画像照明用
光学系５０では、図１０に示すように、ガラスロッド６
３の前段に配置されるレンズとして、図４に示した第１
の実施の形態における集光レンズ６２に代えて、レンチ
キュラレンズ７０を用いる。すなわち、ガラスロッド６
３とレンチキュラレンズ７０とを組み合わせて、ライト
インテグレータを構成する。このとき、レンチキュラレ
ンズ７０は、非視差方向に屈折力を有するように配置す
る。これにより、非視差方向の光強度の均一化が達成さ
れる。
【００５７】このように、ガラスロッド６３の前段に配
置されるレンズとしてレンチキュラレンズ７０を用いた
場合には、上記第１の実施の形態で説明したような仮想
点光源による干渉縞が目立ち難いという利点がある。
【００５８】また、ガラスロッド６３の前段に配置され
るレンズとしてレンチキュラレンズを用いる場合には、
図１１に示すように、一対のレンチキュラレンズ７０
ａ，７０ｂを、集光方向が互いに直交するように配置す
るようにしてもよい。すなわち、図１１（Ａ）に示すよ
うに非視差方向に屈折力を有するレンチキュラレンズ７
０ｂと、図１１（Ｂ）に示すように視差方向に屈折力を
有するレンチキュラレンズ７０ａとを組み合わせて、ガ
ラスロッド６３の前段に配置するようにしてもよい。
【００５９】このように一対のレンチキュラレンズ７０
ａ，７０ｂを用いることで、非視差方向の光強度の均一
化と、視差方向の光強度の均一化との両方を行うことが
可能となる。しかも、ガラスロッド６３の前段に配置さ
れるレンズとしてレンチキュラレンズを用いた場合に
は、上記第１の実施の形態で説明したような仮想点光源
による干渉縞が目立ち難いという利点があるので、一対
のレンチキュラレンズ７０ａ，７０ｂを用いて、非視差
方向の光強度の均一化と、視差方向の光強度の均一化と
の両方を行うようにしても、干渉縞は殆ど発生せず、モ
アレパターンの発生を回避できる。
【００６０】なお、図１１に示したように、一対のレン
チキュラレンズ７０ａ，７０ｂを用いる場合、各レンチ
キュラレンズの屈折力は、光学系によって決まる最適な
値となるように、それぞれ独立に設定することが好まし
い。すなわち、レンチキュラレンズ７０ａの屈折力（視
差方向の屈折力、すなわち要素ホログラムの短軸方向の
屈折力）と、レンチキュラレンズ７０ｂの屈折力（非視
差方向の屈折力、すなわち要素ホログラムの長軸方向の
屈折力）とを異なるものとして、それぞれの屈折力を光
学系によって決まる最適な値とすることが好ましい。
【００６１】以上のような画像照明用光学系５０の第２
の実施の形態を適用したホログラフィックステレオグラ
ムプリンタ装置の物体光部分の光学系の具体的な例を図
１２に示す。なお、図１２（Ａ）は、物体光用の光学系
を上から、すなわち視差方向（要素ホログラムの短軸方
向）から見た図であり、図１２（Ｂ）は、物体光用の光
学系を横から、すなわち非視差方向（要素ホログラムの
長軸方向）から見た図である。また、図１２では、光学
系のパラメータの具体的な数値例も図示している。
【００６２】このような光学系では、図１２（Ａ）に示
すように、レーザ光がレンチキュラレンズ７０ｂを通過
することによって、光束は非視差方向に広がり角を持つ
こととなる。
【００６３】レーザ光がレンチキュラレンズ７０ｂを通
過することよって生じる、非視差方向の広がり角は、視
差方向の広がり角に比べて自由度が大きく、かなり大き
な広がり角を持たせてもよい。実際に本発明者が実験を
行ったところ、非視差方向に関しては、レンチキュラレ
ンズ７０ｂによる広がり角を２０°以上とした方が、全
体として均一性が向上するという結果が得られた。
【００６４】そこで、例えば、このレンチキュラレンズ
７０ｂとして、レンズピッチが２００μｍで、広がり角
が４０°のものを用いる。これにより、非視差方向につ
いて光強度の均一化が達成され、画質に優れたホログラ
フィックステレオグラムを作成することができる。
【００６５】また、図１２（Ｂ）に示すように、レーザ
光がレンチキュラレンズ７０ａを通過することによっ
て、光束は視差方向にも広がり角を持つこととなる。
【００６６】レーザ光がレンチキュラレンズ７０ａを通
過することよって生じる、視差方向の広がり角は、ホロ
グラム記録媒体３０に形成する要素ホログラムの幅と、
この光学系のパラメータとにより決めることができる。
【００６７】例えば、ホログラム記録媒体３０に形成す
る要素ホログラムの幅を０．２ｍｍにするとする。この
とき、投影レンズ４４の焦点距離ｆが８０ｍｍ、シリン
ドリカルレンズ４５の焦点距離ｆが８．４ｍｍであると
すると、スリット４３のスリット幅は、０．２×８０／
８．４≒１．９０５ｍｍとする必要がある。
【００６８】そして、投影レンズ４２の焦点距離ｆが８
０ｍｍであるとすると、スリット４３のスリット部分に
光を均一に拡散させるためには、表示装置４１に入射す
る照明光が、tan-1(1.905/80)≒1.364°の広がり角を持
つ必要がある。ここで、ガラスロッド６３の端面６４の
表示装置４１への投影倍率Ａ＝１０である。したがっ
て、レンチキュラレンズ７０ａによる視差方向の広がり
角は、理論的には約１３．６４°とすることが好ましい
こととなる。
【００６９】このように算出される理論値よりも、レン
チキュラレンズ７０ａによる視差方向の広がり角が大き
すぎると、スリット４３でけられる光が増え、光利用効
率が悪くなる。逆に、理論値よりも広がり角が小さすぎ
ると、要素ホログラムの形成部分に均一に光が当たらな
いようになってしまうので、ホログラフィックステレオ
グラムの画質が低下してしまう。したがって、レンチキ
ュラレンズ７０ａには、視差方向の広がり角が出来るだ
け上記理論値に近いものを用いた方が好ましい。
【００７０】しかしながら、実際には収差の影響等もあ
るので、厳密に理論値通りである必要はない。実際に本
発明者が、上記条件において、レンチキュラレンズ７０
ａとして、レンズピッチが２００μｍ、焦点距離が約１
ｍｍのものを使用して、ホログラフィックステレオグラ
ムを作成したところ、十分な光利用効率と、十分な画質
とを両立できることが確認できた。
【００７１】なお、上記の例では、ガラスロッド６３の
前段に一対のレンチキュラレンズ７０ａ，７０ｂを配置
したが、これらのレンチキュラレンズ７０ａ，７０ｂに
代えて、フライアイレンズをガラスロッド６３の前段に
配置するようにしてもよい。すなわち、フライアイレン
ズとガラスロッド６３とを組み合わせてライトインテグ
レータを構成するようにしてもよい。
【００７２】フライアイレンズとガラスロッド６３とを
組み合わせてライトインテグレータを構成した場合も、
一対のレンチキュラレンズ７０ａ，７０ｂを用いた場合
と同様、非視差方向の光強度の均一化と、視差方向の光
強度の均一化との両方を行うことが可能となる。
【００７３】ただし、フライアイレンズとガラスロッド
６３とを組み合わせてライトインテグレータを構成する
場合にも、フライアイレンズは、要素ホログラムの長軸
方向における屈折力と、要素ホログラムの短軸方向にお
ける屈折力とを異なるものとして、それぞれの方向にお
ける屈折力を、光学系によって決まる最適な値とするこ
とが好ましい。
【００７４】なお、レンチキュラレンズとガラスロッド
を組み合わせてライトインテグレータを構成する場合
や、フライアイレンズとガラスロッドを組み合わせてラ
イトインテグレータを構成する場合にも、ガラスロッド
の後段には偏光板を配置した方が好ましい。レンチキュ
ラレンズやフライアイレンズを用いる場合にも、ガラス
ロッドの後段に偏光板を配置することにより、ガラスロ
ッドの内部での多重反射による偏光面の回転を補正し
て、光束の偏光面を揃えることができる。
【００７５】以上のような画像照明用光学系５０及び画
像投影用光学系５１は、本発明において特徴的な光学系
であり、このような画像照明用光学系５０及び画像投影
用光学系５１を通過することにより光強度の面内分布が
均一化された光は、その後、ホログラム記録媒体３０に
到達し、ホログラム記録媒体３０を露光する。このホロ
グラム記録媒体３０の露光について、再び図３を用いて
説明する。
【００７６】反射型のホログラフィックステレオグラム
を作成する場合には、ホログラム記録媒体３０の直前に
一次拡散板を配するのが一般的であり、本例でもホログ
ラム記録媒体３０の直前に一次元拡散板４６が配置され
ている。この一次元拡散板４６は、集光された物体光を
短冊状の要素ホログラムの長手方向に一次元的に拡散す
るもので、垂直方向（縦方向）の視野角を確保するため
のものである。
【００７７】この一次元拡散板４６は、固定状態とする
ことも可能であるが、ホログラム面上に定位するノイズ
を解消するために、各要素ホログラムの露光毎に移動さ
せるようにしてもよい。一次元拡散板４６を移動させる
場合には、ホログラフィックステレオグラムの視差方向
に生じるスジを解消するために、短冊状の要素ホログラ
ムの長軸方向に移動させるのが好ましい。
【００７８】表示装置４１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２
によって制御され、制御用コンピュータ２から送られた
データＤ５に基づく画像を表示する。なお、実際に本発
明者がホログラフィックステレオグラムを作成する際に
は、この表示装置４１として、画素数４８０×１０６
８、大きさ１６．８ｍｍ×２９．９ｍｍの白黒液晶パネ
ルを用いた。
【００７９】そして、この表示装置４１に表示された画
像が、画像投影用光学系５１により、ホログラム記録媒
体３０上に投影される。そして、この投影光（すなわち
物体光）と参照光とが同時にホログラム記録媒体３０に
照射されることで、これらの光の干渉縞が短冊状の要素
ホログラムとして、ホログラム記録媒体に記録される。
【００８０】そして、このような短冊状の要素ホログラ
ムの記録を、視差画像列を構成する各画像について順次
行う。このとき、視差画像列を構成する各画像に対応し
た各要素ホログラムが視差方向に並ぶように、１要素ホ
ログラムの露光完了毎に、ホログラム記録媒体３０を記
録媒体送り機構により１要素ホログラム分ずつ移動させ
ていく。これにより、ホログラム記録媒体３０に要素ホ
ログラムを順次形成されてなるホログラフィックステレ
オグラムが作成される。
【００８１】以上、本発明を適用した具体的な実施の形
態について説明してきたが、本発明は以上の例に限定さ
れるものではなく、種々の変形が可能である。
【００８２】例えば、以上の説明では、水平方向の視差
のみを持つホログラフィックステレオグラム、すなわち
短冊状の要素ホログラムを持つホログラフィックステレ
オグラムについて説明してきたが、矩形又は円形のドッ
ト状の要素ホログラムを持ち、縦横両方の視差を持つホ
ログラフィックステレオグラムについても、本発明を適
用することができる。
【００８３】また、以上の説明では、反射型ホログラフ
ィックステレオグラムを例に説明してきたが、透過型ホ
ログラフィックステレオグラムやエッジリット型ホログ
ラフィックステレオグラムに対しても、同様に本発明を
適用することができる。
【００８４】また、以上の説明ではガラスロッド６３に
ビームを集光するためのレンズ（レンズ６２、レンチキ
ュラレンズ７０、レンチキュラレンズ７０ａ，７０ｂ）
は、固定しておくものとして説明を行ってきたが、一次
元拡散板４６と同様に、要素ホログラム露光ごとに移動
させるようにしてもよい。ガラスロッド６３にビームを
集光するためのレンズを要素ホログラム露光ごとに移動
させることで、ホログラフィックステレオグラムを作成
したときに無限遠に定位するノイズを低減させることが
できる。
【００８５】また、以上の説明では、ライトインテグレ
ータとして、ガラスロッドを用いた例を挙げたが、他の
ライトインテグレータを用いても、同様の効果が得られ
ることは明らかである。
【００８６】他のライトインテグレータとしては、例え
ば、フライアイレンズを用いたライトインテグレータが
挙げられる。フライアイレンズを用いたライトインテグ
レータは、半導体露光装置であるステッパーなどの光強
度均一化などによく用いられているものであり、例えば
図１３のような構成を持つ。すなわち、入射ビーム８０
を、先ず、フライアイレンズ８１に入射させ、その後、
そのフライアイレンズ８１の像を別のフライアイレンズ
８２で結像する。その際、フライアイレンズ８１とフラ
イアイレンズ８２との定数を変えておくことで、図１３
に示すようにフライアイレンズ８１の複数のレンズの像
を被照明物体８３の上に重ねて投影させることができ
る。このようにビームを重ね合わせることで、入射ビー
ム８０の不均一性を解消でき、光強度の均一化が行え
る。このフライアイ型ライトインテグレータも、ロッド
型ライトインテグレータと同様に本発明に適用すること
ができる。
【００８７】また、以上の説明では、レーザを１つのみ
使い、単色のホログラフィックステレオグラムを作成す
る場合について説明を行ったが、３原色のレーザを用い
てカラーのホログラフィックステレオグラムを作成する
場合にも、同様に本発明を適用できる。本発明を適用し
た場合、光利用効率を高めることができるので、小型の
レーザを３本使って現実的なカラーホログラムプリンタ
を作成することができる。
【００８８】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
るホログラフィックステレオグラム作成装置では、ディ
フューザ等を用いることなく、物体光平行度を最適にコ
ントロールすることが可能であり、その結果、スリット
等で無駄となる光を最小限にとどめることが可能であ
る。
【００８９】また、本発明に係るホログラフィックステ
レオグラムの作成装置では、従来用いられてきた、対物
レンズとピンホールによるビーム拡大も不要なので、こ
の点においても光利用効率が向上する。
【００９０】さらに、本発明に係るホログラフィック作
成装置は、画像表示手段を均一に照明することが可能で
あり、また、拡散板を用いないので画像中のノイズが大
幅に低減される。
【００９１】したがって、本発明に係るホログラフィッ
クの作成装置では、安価な低出力レーザを用いても、高
品質のホログラッフィックステレオグラムを得ることが
可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ホログラフィックステレオグラム作成システム
の一構成例を示す図である。
【図２】ホログラフィックステレオグラムプリンタ装置
の光学系の一例を示す図である。
【図３】画像投影用光学系の一例を示す図である。
【図４】画像照明用光学系の一例を示す図である。
【図５】ガラスロッド内での多重反射の様子を示す図で
ある。
【図６】多重スリットによる干渉縞発生の原理を示す図
である。
【図７】ガラスロッド、並びにガラスロッド内での多重
反射によって生じる仮想点光源を示す図である。
【図８】画像照明用光学系及び画像投影用光学系の一例
を示す図である。
【図９】非視差方向のみ光強度の均一化を行うことでモ
アレパターンの発生を回避する場合の画像照明用光学系
の一例を示す図である。
【図１０】ガラスロッドの前段に配置されるレンズとし
てレンチキュラレンズを用いた画像照明用光学系の一例
を示す図である。
【図１１】ガラスロッドの前段に配置されるレンズとし
て一対のレンチキュラレンズを用いた画像照明用光学系
の一例を示す図である。
【図１２】ガラスロッドの前段に配置されるレンズとし
て一対のレンチキュラレンズを用いた物体光用光学系の
具体例を示す図である。
【図１３】フライアイ型ライトインテグレータの構成を
示す図である。
【図１４】ホログラフィックステレオグラムの作成方法
を示す模式図である。
【符号の説明】
１ データ処理部、 ２ 制御用コンピュータ、 ３
ホログラフィックステレオグラムプリンタ装置、 ３０
ホログラム記録媒体、 ３１ レーザ光源、４１ 表
示装置、 ６３ ガラスロッド（ロッド型ライトインテ
グレータ）

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 レーザ光を発するレーザ光源と、 ホログラム記録媒体の座標位置に対応して画像を表示す
    る表示手段と、 前記表示手段を透過する前記レーザ光源からのレーザ光
    を物体光としてホログラム記録媒体の前記座標位置に集
    光すると共に、前記表示手段を透過する前のレーザ光の
    一部を参照光としてホログラム記録媒体に同時に照射
    し、前記ホログラム記録媒体に短冊状又はドット状の要
    素ホログラムを順次作成する光学系であって、前記表示
    手段へ向かう光路中にあって前記表示手段を照明する光
    の強度を均一化するライトインテグレータを備える光学
    系とを有することを特徴とするホログラフィックステレ
    オグラム作成装置。
  2. 【請求項２】 前記ライトインテグレータは、ロッド型
    又はフライアイ型であ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作成装置。
  3. 【請求項３】 前記ライトインテグレータは、ロッド型
    ライトインテグレータであり、 前記ライトインテグレータの厚みをＷ、長さをＬ、屈折
    率をｎとし、 前記ライトインテグレータにより強度が均一化される光
    の波長をλとし、 前記表示手段に表示される画像の画素ピッチをＰとし、 前記ライトインテグレータの光出射面の前記表示手段へ
    の投影倍率をＡとしたとき、 これらの関係が下記式（１）を満足していること λ×Ｌ×Ａ／（ｎ×Ｗ）＜Ｐ／２ ・・・（１） 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
    グラム作成装置。
  4. 【請求項４】 前記ライトインテグレータは、レンチキ
    ュラレンズとロッド型ライトインテグレータとが組み合
    わされてな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作成装置。
  5. 【請求項５】 前記ライトインテグレータは、フライア
    イレンズとロッド型ライトインテグレータとが組み合わ
    されてな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作成装置。
  6. 【請求項６】 前記光学系は、前記ホログラム記録媒体
    に短冊状の要素ホログラムを作成する光学系であり、 前記ライトインテグレータは、入射された光を集光又は
    発散させる光学素子を備えており、当該光学素子は、前
    記要素ホログラムの長軸方向における屈折力と、前記要
    素ホログラムの短軸方向における屈折力とが異なること
    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
    グラム作成装置。
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