JPH11511864A

JPH11511864A - 大型ディスプレイ複合ホログラムおよび方法

Info

Publication number: JPH11511864A
Application number: JP8532508A
Authority: JP
Inventors: ブッククレマー，ヘルマン−ステファン; ロッケンフェラー，ウヴェ
Original assignee: ロッキーリサーチ
Priority date: 1995-04-25
Filing date: 1996-03-19
Publication date: 1999-10-12
Also published as: AU5315896A; WO1996034322A1; EP0839342B1; EP0839342A1; EP0839342A4; CA2219128A1; US5734485A; HK1010590A1; DE69635804T2; DE69635804D1; US5973807A

Abstract

(57)【要約】複合ホログラムは、ディスプレイ用に配置された複数のホログラム・タイル（４８、５０）を含む。各前記ホログラム・タイルは、複数の異なる各未露光の写真乾板に、コヒーレント光源からの第１の参照波の共役複素数（Ｒ₁ ^*）を使用して、中間ホログラム（Ｈ₁）によって散乱された光および前記コヒーレント光源からの第２の参照波（Ｒ₂）を同時に当てることによって形成される。

Description

【発明の詳細な説明】大型ディスプレイ複合ホログラムおよび方法発明の背景ディスプレイ・ホログラムは、製品またはサービスなどを宣伝するディスプレイを含む商業用途にとってますます一般的なものになった。他のディスプレイ技法と比較したホログラムの主要な利点は、３次元シーンおよび移動シーンを表示できることである。しかしながら、大きい標識または掲示板用に使用されるような比較的広い表面領域上にディスプレイを表示するためにホログラムを使用することは、これまで実際的でなかった。そのようなサイズ、一般に数平方メートルのホログラムを製造する際の主要な問題は、元のホログラムの複数のコピーを経済的に作成する実際的な技法がないことである。本発明は、比較的大きいホログラムを作成するプロセス、および経済的かつ実際的なプロセスによってそのようなホログラムを再生し、コピーする方法を含む。本発明はまた、それにより大きいホログラムを表示する装置を含む。発明の概要本発明は、比較的安い費用でかつ実際的に大面積の標識および掲示板内で再生し、表示することができる複合３次元静止シーンおよび／または移動シーンのホログラムを作成する方法を含む。本発明はまた、小さい物体の多重平方メートル・サイズの拡大物を製造する方法を含む。さらに、そのような技法によれば、人工的につくり出した（例えば、コンピュータでつくり出した）大面積のシーンを表示することができる。本発明は、そのような複合移動シーンのホログラムを調製し、再生する方法、ならびにレインボー・ホログラムの照明と同じく照明用にインコヒーレント白色光を使用する大型複合ホログラム・ディスプレイ装置を含む。本発明はまた、反射型中間ホログラムまたは透過型中間ホログラムからマスタ反射ホログラムを製造する方法を含む。図面の簡単な説明第１図は、ホログラム・ディスプレイ用の移動３次元物体の撮影を示す図である。第２図は、撮影された物体の中間透過ホログラムＨ₁を調製する方法を概略的に示す図である。第３図は、中間ホログラムの正面図、第４図は、中間ホログラムを調製するときに使用される垂直スリット開口を有するマスクの正面図である。第５図は、中間ホログラムからマスタ透過ホログラムを調製する方法を概略的に示す図である。第６図は、第５図の技法を組み込んだ複合マスタ・ホログラムの個々の構成要素タイルを調製する本発明のステップを示す図である。第７図は、本発明に従って調製した複合マスタ・ホログラムからコピーしたタイルを使用した照明された掲示板を示す図である。第８図〜第１０図は、中間ホログラムおよび複合マスタ反射ホログラムを製造する方法、および反射ホログラム構成要素のコピーを組み込んだ掲示板を示す図である。詳細な説明本発明の複合ホログラムを製造する第１のステップは、現実または動画の物体を記録して、一組の連続画像または一連の連続画像をつくり出すステップを含む。１つのそのような方法は、従来の映画カメラおよび映画フィルムを使用して、静止被写体または移動被写体を撮影するステップを含む。フィルムおよびカメラまたはビデオ装置のサイズまたはタイプは重要でなく、また被写体の移動は必ずしも限定されない。しかしながら、被写体の移動または動作は静止した掲示板上に表示され、また移動の範囲は、通常、一般に掲示板面に対して一端から他端まで平行に動いている観測者から見えるので、映画フィルムの長さおよび被写体が必要とする移動の量は、おそらく、一般に観測者が標識または掲示板を通過するかまたは観測するのに要する時間に制限されることを理解されたい。さらに、もちろん、多くの宣伝ディスプレイ目的のために、宣伝において表示されることが望まれる製品またはその他の可視表示を含む被写体の制限された移動のみが同様に制限され、それに応じて撮影プロセスにおいて必要とされる時間およびフィルム露光の量が同様に決定されることも理解されたい。したがって、例えば、ホログラフィ・ディスプレイの範囲が、ボクシングの試合のボクサーまたはセグメントを示す場合、あるいは、例えば、ある人が、観察者または観測者が通過するのに要する時間中、ビールまたは清涼飲料のカンをあけ、それを容器に注ぎ、飲む場合、フィルムの長さ、すなわちその動作を撮影するのに必要とされる露出時間の長さが決定される。第１図に、ボクシングの試合１０を撮影するときにトラックまたはパスに沿って移動する映画カメラ１２が示されている。また、特定の物体、被写体、動き、製品ディスプレイなどは本発明によっていずれの形でも制限されず、また図面に示されているものは説明のためのものに過ぎないことを理解されたい。さらに、カメラの移動も重要でなく、またカメラ１２をパスまたはトラックに沿って移動させる代わりに、カメラを固定し、代わりに被写体のみを移動させ、静止した映画カメラが所望のシーケンスを示すために移動する被写体または物体を記録することもできる。また、フィルム・ストリップは、撮影されたシーケンスの任意の部分に対してカメラが移動する場合も、移動しない場合も、静止した被写体でよい。また、静止した被写体および移動する被写体の移動カメラ撮影および静止カメラ撮影の組合せも使用できる。あるいは、フィルム・ストリップは、コンピュータ・アニメーションやその他の電子方法、光電子方法、化学方法またはビデオ方法など、他の技法を使用して製造することもできる。したがって、本発明の範囲は、現実または実際の物体または被写体のホログラフィ・ディスプレイに限定されず、また一連の連続画像をつくり出すかまたは得るのに適した任意の方法を使用することができる。さらに、現実の被写体および動画の被写体の組合せを移動するフィルムまたは静止したフィルム上で使用することもできる。連続画像を投影するときに記憶し、使用するフィルム・ストリップを調製することがより実際的であるか、または好ましいが、任意の適切な透過媒体または反射媒体、例えば液晶デバイスやその他の電子位相変調システムによる他の記憶手段も使用できる。第２図に、第１図に示される例において行われた撮影した動作の中間透過ホログラムを調製する方法が示されている。図面には、フィルムをスクリーン２８上に投影するプロジェクタ２０が示されている。特定のスクリーンは重要でない。ただし、フィルムのフレームに連続的に光を当てたときに、フィルムを通過する光およびプロジェクタのレンズからの光を十分に反射するか、または導くものでなければならない。さらに、スクリーンは、光源の偏光に影響を及ぼさない。中間ホログラムを調製するとき、コヒーレント光源が必要である。一般に、適切な光源は、単色性の高い、すなわちほとんど単一の波長の所要のコヒーレント光ビームまたは同期光ビームを発生することができるレーザ２２である。適切なレーザには、当業者なら理解できるように、一般にホログラムを調製するために使用されるヘリウムネオンやアルゴンなどのガス・レーザまたは固体レーザがある。レーザ２２からの光ビームは、まずビーム・スプリッタ２５に導かれ、それによりビームの一部は、レンズ２６へ導かれて、未露光の写真乾板３０上に投影され、他の部分は、プロジェクタ２０へ導かれ、それがプロジェクタ２０中に導かれたときにフィルムを照明する。未露光の写真乾板３０へ導かれた光の２つの成分は、単一のコヒーレント光源から来ることが重要である。第２図に示すように、レーザからの参照波Ｒ₁も、投影スクリーン２８から反射された物体波Ｏ₁も、未露光の写真乾板３０の同じ表面に導かれる。前述の光構成要素の選択および構成は、例示のためのものに過ぎず、異なるレンズおよびレンズの組合せ、集光ミラーなども使用でき、またガラス・レンズの代わりにホログラフィ光要素を使用することもできる。また、第３図を参照すると、中間ホログラムを調製する際の露光のときに、狭い垂直スリット３４を有するマスク３２を未露光の写真乾板表面の前に配置し、未露光の写真乾板表面の前でそれと平行に連続的に移動させる。映画フィルムの各個々のフレームの投影は、プロジェクタおよびスクリーンから投影される。また、第３図に示すように、スリット３４は非常に狭く、約０．１ないし１ｍｍが好ましい。特定のスリット幅の値は、使用する映画フレームの数、視野の水平寸法、開口サイズ、および人間の目の距離などいくつかのパラメータに依存する。スリットの高さ、したがって中間ホログラムの高さは特に重要でない。しかしながら、スリットの高さは、最終的な垂直観測範囲を決定する。スリットが高さ１０ｃｍの場合、観測者は、最大±５ｃｍの垂直（上および下）観測範囲を有することになる。一般に、約１ｍｍないし約５０ｃｍのスリット高さが適切である。未露光の写真乾板３０上へのフィルムの投影および露光の重要な特徴は、各フィルム・フレームがスリットを介して未露光の写真乾板または写真乾板の表面領域上に当たり、連続フレームが隣接する乾板または領域上に連続的に当たるようにマスク３２を同期移動させることである。第４図に、第３図に示される未露光の写真乾板３０から露光し、現像した写真乾板３１を示す。複数の隣接する画像３６は、中間ホログラムＨ₁を含むように現像されている。各ストリップ画像３６は、撮影した被写体の異なるフレームを表す。複数の現像済み乾板３１から構成される中間ホログラムの縁部間の全長は、主として、被写体の移動の所望のシーケンス全体およびカメラの移動が中間ホログラム内に入るように被写体の動作を撮影するために必要とされるフレームの数に依存する。言い換えれば、所望のシーケンスの開始点および終了点は、フィルム内に記憶され、中間ホログラムの端部または縁部の間で連続的に露光されなければならない。使用されるプロジェクタの特定のタイプは、従来の照明光源を取り外し、適切な集光構成要素およびフィルタ構成要素を有する適切なレーザ・ビーム・キャリヤ、すなわちファイバ・オプティクスと交換したものである。ビデオ装置が使用できる。例えば、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）液晶プロジェクタが適切である。液晶要素の偏光箔の代わりに、当業者が決定し、選択した高品質の箔および要素を使用する必要がある。また、投影用の光構成は、スケーリング、すなわち様々な投影サイズを使用することができなければならない。投影スクリーンは、スペックルノイズが最小となり、かつ偏光状態のひずみが最小となるように選択しなければならない。中間ホログラムＨ₁は、適切なフレームまたはフィクスチャ内で水平方向に整列したより小さい未露光の写真乾板から構成される。したがって、市販の未露光の写真乾板を使用することを意図し、選択する。この場合も、これらの個々の乾板は、水平方向に端間で隣接して整列し、意図された動作シーケンスを示すために必要とされるフィルムの所望の長さを十分に露光することができるように適切な数が使用される。しかしながら、適切な未露光の乳剤表面を使用して、中間ホログラムを調製することもできる。未露光の写真乾板３０上の露光は、一般に、第１の乾板の左端または右端のところにビデオ・シーケンスまたはフィルム・シーケンスの第１の画像を投影することから始まる。スリット開口３４を有するマスク３２は、最後の写真乾板３０の他端に到達して、所望のシーケンスの最後の画像が記録されるまで、各連続画像ごとに水平方向に正確に１スリット幅だけ移動する。開口３４のスリット幅は、番号連続画像またはフレームによって分割されたホログラム・タイル・フィールドの全幅によって決定される。隣接する２つの露光したストリップの垂直中心線間の距離は、ホログラム面に隣接する点を見ている両方の目の中心点ビームのホログラム面中の浸透点の距離よりも長くなってはならない。この値は、物体の寸法の整数分の１、物体とホログラム面の間の距離、および観察者とホログラム・タイルの間の距離である。実際問題として、最小距離は、通常、目の解像度よりも小さくなく、かつ目の間の距離よりも大きくない。隣接するストリップ間の空間（デッド・スペース）も最小限に抑えられる。したがって、中間ホログラムＨ₁は、細長い乾板または隣接する乾板上に一連の垂直スリット・ホログラフィ画像３６から構成され、したがって第４図および第６図に示すように非常に長く、比較的狭くなる。中間ホログラムＨ₁を露光し、現像した後、マスタ・ホログラムＨ₂を調製する。第５図を参照すると、第２の未露光の写真乾板４０が現像済みの写真乾板３１から適切な距離のところに配置されている。２つの乾板間の距離、すなわち中間ホログラムＨ₁と第２の未露光の写真乾板４０の間の距離は重要でないが、ほぼまたは一般に最後の掲示板表面の観察者または観測者とディスプレイ表面との間の距離のところにあることが好ましい。しかしながら、これは、相当の寸法または距離が必要とされる場合には実際的でなく、中間ホログラムからマスタ・ホログラムを作成するために必要とされる露光は、幾分多く制限され、使用できる機能に依存する。未露光の写真乾板４０に中間ホログラムＨ₁を当てる場合、単一のコヒーレント光源を使用しなければならない。使用すべき１つの光ビームは、第２図に示される中間ホログラムＨ₁を調製するときに使用した参照波であったＲ₁の共役複素数Ｒ₁ ^*である。共役複素数Ｒ₁ ^*は、参照波Ｒ₁に逆伝搬し、第２図に示される未露光の写真乾板３０に対するレンズ２６の位置と同じように、中間ホログラムＨ₁に対する同じ位置に対応する点に集束する収束する波である。第５図に示すように、収束する参照波Ｒ₁ ^*の光は、中間ホログラムＨ₁から未露光の写真乾板４０まで回折する。同時に、同じレーザからの参照波Ｒ₂も、収束する波であり、写真乾板４０の同じ表面に当たる。Ｒ₂は点４５に集束する。この位置は、複合ホログラム掲示板を照明する白色光を位置決めするために重要な位置である。第６図において、未露光の写真乾板を含む複数のタイル４８の特定の構成は、本発明による複合マスタ・ホログラムを製造するときにフレームまたはフィクスチャ４６内に固定され、配置される。第５図に概略的に示される方法の関係において第６図を参照すると、市販の写真乾板であることが好ましい複数の個々のタイル４８は、フィクスチャ４６内のそれぞれの位置に固定される。タイル４８は、露光中に移動せず、かつすべて、それらのタイルのコピーが公共ディスプレイ用に観察され、観測されるように掲示板フレームのフィクスチャ内に配置される同じ平面内にあるように固定される。この場合も複数の水平方向に整列した乾板３１上に複数の垂直なスリット・ホログラム・コマ３６を含む中間ホログラムＨ₁ は、第５図に示される未露光の写真乾板４０に対する中間ホログラムＨ₁と同じように、複数の整列した未露光の写真乾板に対して配置される。第６図の概略図に示すように、ホログラムＨ₁全体は、Ｒ₁ ^*によって照明され、散乱した光は、Ｈ₂の表面全体、すなわちすべての未露光の乾板４８に当たる。また、第５図に示すように、参照波Ｒ₂は、Ｈ₂を照明し、点４５に集束する。しかしながら、Ｈ₂にＲ₂を当てる代替例において使用される異なる２つの方法または技法がある。第１の方法または実施形態では、Ｈ₂の表面全体がＲ₂によって照明され、したがってすべてのタイルは同時に露光される。図示の第２の実施形態では、開口を使用して、Ｒ₂が当たる領域を一度に単一のタイルに調整するかまたは制限し、各タイル上に配置されるかまたは固定されたカバー６４を持ち上げるかまたは取り外すことによって各未露光のタイルまたは乾板を個々にＲ₂に当て、同時に残りの各タイルを、Ｒ₂が当たるのを防ぐためにカバーまたはフタで覆う。図面では、タイル５０にＲ₂およびＲ₁ ^*が当たり、ただ１つのカバー６４が示されている。したがって、タイルには、Ｈ₁の複数のホログラムからの散乱光および１つのタイルのサイズに開口した参照波Ｒ₂によって生じた干渉が連続的に当たる。個々のタイルの連続露光は、すべてのタイルが露光されるまで継続する。マスタ・ホログラムＨ₂を製造するときに個々のタイルを露光する第２の方法または実施形態を使用する利点は、第１の実施形態に従ってすべてのＨ₂タイルを同時に露光するために必要とされるレーザ・パワーと比較して、Ｒ₂用のレーザ・パワーがかなり小さくて済むことである。もちろん、第２の方法は、各タイルを個々に連続的に露出させ、露光するのにより長い時間がかかる。最後のマスタ・ホログラムは、すべての個々の写真乾板４８を露光することによって製造され、水平方向に整列したタイルまたは乾板の水平行の複数の垂直層から構成される。図面、特に第６図に示される個々の構成要素乾板４８、ホログラムＨ₁、およびレンズ構成要素の相対的なサイズは説明のためのものであり、寸法が正確でない。第５図および第６図に関して説明したようにマスタ・ホログラム写真乾板を露光した後、それらを現像し、コピーする。各タイルは、共通のホログラム・サイズであり、従来のコピー材料を使用して従来のホログラム・コピー装置によってコピーすることができ、あるいはホログラム・コピー・サービスも使用できる。上述の方法に従って調製したホログラム・タイルは、厚い感光層を有する反射ホログラムと比較して、比較的薄い感光層を有する透過ホログラムであることを考えれば、それらは、通常、直接前面間方法によってコピーされる。この方法は、コピーすべきマスタ・ホログラムのタイルをコピー・タイルに隣接して配置し、コヒーレント単色光をマスタ・ホログラム・タイルに通過させ、次いでこれをコピー・ホログラム上に記憶するステップを含む。適切なコピー材料は、現像したときに透明になりかつ比較的安価である市販の写真乾板または感光材料を含む。コピーの後、標準の漂白技法を使用して、コピー内で高い輝度を達成することができる。各マスタ・ホログラムの複数のコピーを必要に応じて作成する。第７図には、上記で説明したように調製した第５図および第６図に示される各マスタ・ホログラムのコピー５４が固定されている複数のフレーム５２を含む掲示板６０が示されている。任意の適切なフレームワークおよび材料を使用して、各個々のコピー５４を固定することができ、それによりコピー・タイルは、大きい振動または運動がないように配置され、安定する。掲示板６０の構造は、ホログラフィ・コピー・タイルを保護するとともに、日光によるホログラム表面上の反射を最小限に抑えるために有用であるカバー５３を含んでいることが好ましい。カバーのサイズおよび形状は、適合するように形成し、修正することができる。また、掲示板ホログラム・タイルは、各タイルの前に取り付けられたガラスなど任意の適切な保護遮蔽を使用して、埃、湿気などを含む環境状況から保護することができる。また、ガラスは、観察すべきホログラムの色と干渉しなければ、彩色するか、または染色することができる。また、第７図に示すように、掲示板は、第５図に示されるマスタ・ホログラム・タイルを露光するときに使用した参照波Ｒ₂の焦点４５に対応する位置４５に配置されたインコヒーレント白色光５６を使用して照明される。光源５６は、透過ホログラム・コピーの反対側にあり、したがって観測者５５は、掲示板の前にホログラフィ画像５１を見る。観測者が掲示板の前で端から端まで移動すると、観測者が掲示板中の異なるホログラム・タイル・コピーを見たときにホログラム・ディスプレイも移動する。掲示板を照明するために必要とされる白色光５６の特定のワット数またはパワーは、当業者なら理解できる表示すべき掲示板の面積、周囲の光状況などを含む多数の要因に依存する。白色光源は、通常、高出力ハロゲン・バーナであるが、他の適切な光源も使用できる。第７図に示される透過ホログラム掲示板を照明する静止した光源または複数の光源を使用する他の代替例は、移動する光源を使用することを含む。そのような移動照明は、観察者が実質上静止している場合に特に有効である。さらに、個々の固定の光源は、可動光源のイリュージョンが生じるように連続的にオン、オフに切り替えることができる。上に図示し、説明した掲示板は、必要に応じて、マスタ・ホログラム・タイル（乾板）のコピーの複合物を組み込んでいるが、必要に応じて、元のマスタ・ホログラム・タイルを掲示板内で使用し、ディスプレイ用に照明することができる。上述のホログラム調製および表示プロセスは、様々な観測高さに適合する大面積ホログラム・シーンをつくり出し、表示するように修正することができる。したがって、例えば、第７図に示されるホログラフィ掲示板６０は、子供の高さのところで見えるシーン、または大人の高さのところで見える様々なシーンを表示するように製造することができ、また同じシーンを様々な観測高さに合わせて表示することもできる。そのようなディスプレイ・ホログラムを製造するためには、複数のフィルム・ストリップを使用して、それぞれ異なる中間ホログラムＨ₁ を製造する必要がある。この場合も、フィルム・ストリップは、同じ移動シーンまたは異なる移動シーンでよい。各中間ホログラムＨ₁は、前に説明し、第２図から第５図に示したように製造する。次いで、中間ホログラムを、垂直にスタック化し、すなわち行間に分離、開口またはスリットが生じないように縁部と縁部を突き合わせて互いの上に整列させ、次いで第５図および第６図に示すように同時に参照波Ｒ₁ ^*に当てる。上記で説明し、第２図から第７図に示したホログラム・プロセスは、製造およびコピーにあまり費用がかからず、また天候または周囲の状況にあまり敏感でないという利点があるためにたいていの用途にとって好ましい透過ホログラムを製造するプロセスである。しかしながら、掲示板を作成するためには、反射ホログラムを使用することが望ましい。そのような技法を第８図から第１０図に示す。第８図は、それにより反射ビームＲ₁が、スクリーン２８からの反射光がその上に当たる側に対してホログラム表面の反対側でミラー３８およびレンズ３９を介して反射される、厚い中間反射ホログラムＨ₁を調製する方法を示す。したがって、投影スクリーン２８からの物体波Ｏ₁は、参照波Ｒ₂が当たる側に対して未露光の反射ホログラム表面の反対側に当たる。異なる２つの技法を使用してホログラムを露光することができる。製造したホログラムＨ₁を、第４図および第６図に示した細長いホログラムと同じ細長いストリップにする場合、対向する垂直なスリット、すなわちマスクの各側に垂直なスリットを有するブリッジ・マスクまたはブリッジ形マスクを使用する。したがって、第８図を参照すると、ブリッジ・マスク４２は、マスクの対向する側に細長い垂直なスリット３４および３５を備えている。各スリットのサイズ、形状および位置は、実質上第３図に示し、説明したものと同じである。厚い中間ホログラムを製造するために、ブリッジ・マスク４２を未露光の厚いホログラムに沿って動かし、同時にプロジェクタ２０からの映画フィルムを投影し、実質上第２図に関して前に説明したようにスリット３４を介して投影スクリーン２８から導かれた物体波Ｏ₁を１つのホログラム表面に当てる。同時に、参照波Ｒ₁をスリット３５を介して反対側のホログラム表面に導く。この場合も、映画フィルムの連続フレームの連続露光は、実質上前に説明したものと同じである。厚い中間ホログラムＨ₁を製造すべき掲示板とほぼ同じサイズ（および形状）にする場合、中間ホログラム（および掲示板）のサイズと同じ垂直寸法、すなわち高さを有する大きいブリッジ形マスクを使用する。そのような拡大マスクはまた、ブリッジ・マスク構造の対向する各側に、それぞれ投影された物体波Ｏ₁および参照波Ｒ₁がそれを介して照射されるスリットを有する。反射ホログラムを調製するために使用される厚いホログラム材料は、乳剤深さが上述の比較的薄い透過ホログラムよりも実質上大きいものである。使用される材料と、薄い透過ホログラムおよび厚い反射ホログラムの調製とのそのような差は、当業者に周知であり、入手できるホログラム技術書および文献に記載されており、本明細書で詳細に説明する必要はない。厚いホログラムＨ₁を露光し、タイルまたは乾板を現像した後、第９図に示すように、マスタ・ホログラムＨ₂を調製する。コヒーレント光源からの共役複素数参照波Ｒ₁ ^*は、中間ホログラムＨ₁の表面７０から未露光の厚いホログラム乾板Ｈ₂の片側７２上に回折され、同じコヒーレント光源からの参照波Ｒ₂は、露光中の厚いホログラム乾板Ｈ₂の反対側７４上に導かれる。この場合も、参照波Ｒ₂ は、収束し、後でホログラムの掲示板コピーを照明する際に白色光照明光源用の位置として使用される焦点４１に集束する。したがって、第８図に示される中間反射ホログラムＨ₁の反対側の露光と同様に、第９図に示される反射マスタ・ホログラムＨ₂は、未露光のマスタ・ホログラム乳剤乾板材料の対向する各側を露光することによって調製する。それ以外の場合、透過ホログラム用の上述の複合マスタ・ホログラムを形成する中間ストリップ・ホログラムおよび複数のマスタ・ホログラム・タイルを調製するために使用される技法を使用して、反射マスタ・ホログラムを調製する。ただし、厚い反射ホログラム乾板のコピーを調製する場合、コピー乾板は、マスタ・ホログラム乾板と単色光源の間に配置する。反射ホログラムをコピーするために使用される材料は、上述の透過ホログラムのコピーを調製するために使用される在庫がある比較的安価なコピー材料ではないことを理解されたい。コピー、またはマスタ・ホログラム・タイルを現像した後、透過ホログラム・タイルまたはコピーを固定し、表示するために、それらを実質上上述のものと同じ適切なフレーム内に配置する。第１０図では、コピーであろうと、オリジナルであろうと、反射ホログラム・タイルを含む掲示板６２が配置され、第９図の焦点４１に対応する点４１のところの光源４２が備えられている。観測者５５は、ホログラムに関して照明光源４２と同じ側にあるホログラフィ画像５１を観測する。したがって、反射ホログラム掲示板内で、光源は、観測すべきホログラム表面と同じ側にあることを理解されたい。反射ホログラムは、あまり高価でない透過ホログラム・コピーよりも、製造およびコピーに費用がかかり、また環境条件に敏感であるが、それらは、幾分明るく、また視野が広いという利点を有する。さらに、透過ホログラム掲示板に関して上述したように、第１０図に示される反射ホログラムを照明する複数の光または移動する光を与えることができる。他の代替方法として、中間ホログラムを使用せずに、最終複合反射ホログラムを製造することも望ましい。これは、最終複合ホログラフィ・フレーム構造、すなわちフレーム構造内のＨ₂の複数の未露光のタイルに、物体から反射された散乱波と参照波Ｒ₂とによって生じた干渉を直接当て、散乱した物体波と参照波との干渉を直接記録することによって行われる。したがって、第８図に示される中間ホログラムＨ₁を形成する代わりに、複数の未露光の反射タイルを最終ホログラム・タイル・フレーム構造Ｈ₂内に配置し、これらのタイルに物体波と参照波との干渉を当てる。もちろん、得られた複合ホログラムは、元の物体と同じサイズの画像に制限され、移動するシーンまたは動画シーンはなく、観測者の高さの変化はない。また、ディスプレイ・ホログラムは、タイプ、すなわち反射型または透過型に関わらず、あるいは中間ホログラムから製造するか否かに関わらず、非ホログラム・ディスプレイ構成要素、部分または材料を組み込むことができる。例えば、掲示板などディスプレイでは、掲示板ディスプレイ領域のある部分に１つまたは複数のホログラムを使用し、掲示板ディスプレイ領域の他の部分に従来の非ホログラム・ディスプレイを使用することができる。この場合も、そのような組合せディスプレイ内で使用されるホログラムは、透過ホログラムまたは反射ホログラム、またはそのようなタイプのホログラムの組合せである。写真、石版、絵、図などのシーン、被写体または物体、ならびに様々なタイプの照明ディスプレイは、１つまたは複数の複合ホログラム・ディスプレイと組み合わせることができる従来の非ホログラフィ・ディスプレイの例である。さらに、ディスプレイのある部分は、動きを表示するかまたは投影し、すなわち移動画像を表示し、他の部分は、静止した物体またはシーンにすることができる。複合ホログラム・ディスプレイの少なくとも一部は、移動する物体または画像などの動きを含むことが好ましい。上述のように、ホログラムを製造するために現像し、投影したフィルム・ストリップの撮影について説明し、図面に示したが、本発明はそのように限定されるものではなく、当業者に周知の連続画像を生成し、記録し、投影するコンピュータでつくり出したシーンおよび物体など他の技法を代わりに使用することができる。本明細書に記載の様々なステップおよび技法の任意の２つ以上の様々な組合せまたはシーケンスを使用して、本発明の複合ホログラムを製造することもできる。さらに、ホログラフィ画像を表示する他の技法によって調製され、それぞれホログラフィ画像および複合ホログラムの異なるセグメントまたは部分を含む２つ以上のホログラム・タイルの複合ホログラムは、本発明の範囲内に入る。したがって、本発明の範囲は、ホログラフィ・ディスプレイを含むタイルの少なくとも一部に対して、液晶ディスプレイ、またはその他の電子光変調器、すなわち空間光変調器「ＳＬＭ」を使用することを含む。さらに、ディスプレイ構成要素、すなわち表示すべき図形、被写体または印またはその他の情報をどのようにして得るかに関わらず、複合ホログラフィ・シーンを、掲示板セグメントまたはタイルを含むホログラフィ位相変調層に変換する処理装置を使用する。また、そのような処理装置は、撮影手段であろうと、コンピュータでつくり出した人工的なシーンなど他の手段であろうと、観察すべき可視構成要素を得るために使用される方法に関わらず、掲示板セグメントまたはディスプレイ・タイルを形成するために必要なビデオ信号をＳＬＭに与える。したがって、本発明の複合ホログラムは、観察すべき材料の組合せを含む。例えば、複合物のある部分は撮影された構成要素であり、他の部分は液晶ホログラムである。そのような組み合わせた複合ホログラムの具体的な例は、移動するピクチャ・ホログラム・ディスプレイ、固定のまた移動しない写真ホログラム・ディスプレイ、１つまたは複数の非ホログラフィ・ディスプレイを有する液晶ホログラム、および反射ホログラムまたは透過ホログラムと組み合わせたものを含む。また、ホログラムは、実時間画像投影ホログラムが好ましく、したがって観察者には実時間画像で見える。本発明において使用すべきタイプのホログラフィ液晶ディスプレイは、本明細書では、画像自体ではなく、シーンの回折パターンが表示されるので、現在周知の液晶ディスプレイと異なっている。さらに、本発明のホログラフィ・ディスプレイ、ならびに本発明の複合ホログラムは、タイル、すなわち記録され、観察される材料の様々なセグメントを含む。さらに、適切な光源は、使用すべきＳＬＭの特定のタイプに応じて、インコヒーレント白色光電球から、部分コヒーレント光源、単色またはマルチカラー・レーザまであり、必要に応じて選択することができる。ＳＬＭの単一要素、すなわち「ピクセル」は、干渉する光波をつくり出すために同時に切り替わらなければならない。高解像度液晶ホログラムを達成するために、ピクセル・サイズｓおよびピクセル距離ｄを小さくする。ｓおよびｄの好ましい最大値は、約５０ミクロン（μｍ）である。さらに、ｄを３０μｍ未満まで、好ましくは１０μｍ未満まで小さくすれば、改善された効果および結果が得られる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ

Claims

【特許請求の範囲】１．（ａ）物体の連続画像を記録するステップと、（ｂ）複数の未露光の第１の写真乾板を水平方向に整列させるステップ、および第１のコヒーレント光源からの第１の光ビームを使用して、記録された画像を投影スクリーン上に連続的に投影し、同時に細長い垂直なスリット開口を有するマスクを前記複数の第１の写真乾板に沿って水平方向に移動させることによって、水平方向に整列した第１の写真乾板に、スリット開口を介して投影スクリーン上に投影された連続画像を連続的に当て、細長いスリットを介して投影スクリーンから導かれた個々の連続画像を、連続する水平な第１の写真乾板上に連続的に当て、それと同時に発散する第１の参照波Ｒ₁を含む前記第１のコヒーレント光源からの第２のビームを、細長いスリットを介して前記第１の写真乾板に当てるステップ、および露光した第１の写真乾板を現像して、複数の第１のホログラム・タイルを形成するステップ、および前記複数の第１のホログラム・タイルを順番に水平方向に配置して、前記中間ホログラムを形成するステップを含む、中間ホログラムを形成するステップと、（ｃ）それぞれ複数の第２のホログラム・タイルの異なるタイルを固定する複数のフレーム要素を有する少なくとも１つの水平行を有するフレームを備えるステップ、およびそれぞれ前記フレーム内の異なるフレーム要素内に複数の未露光の第２の写真乾板を固定するステップ、および前記中間ホログラムから回折された前記第１の参照波Ｒ₁の共役複素数を含む第２のコヒーレント光源からの波Ｒ₁ ^*を各前記第２の写真乾板上に導き、それと同時に前記第２のコヒーレント光源からの収束する第２の参照波Ｒ₂を各前記第２の写真乾板上に導くことにより前記第２の写真乾板に前記中間ホログラムを当てることによってマスタ・ホログラムの複数のセグメントを形成するステップ、および前記露光した第２の写真乾板を現像して、マスタ・ホログラムの前記セグメントを含む第２のホログラム・タイルを形成するステップを含む、マスタ・ホログラムのセグメントを形成するステップとを含む、ホログラムを形成する方法。２．各第２のホログラム・タイルを、前記フレーム内で、ステップ（ｃ）で各前記第２のタイルをその露光中に配置したのと同じ相対位置に固定するステップを含む、請求の範囲第１項に記載の方法によって形成された前記第２のホログラム・タイルの複合物を含むマスタ・ホログラムを形成する方法。３．前記固定された複数の第２のホログラム・タイルによって形成されたマスタ・ホログラムを大強度インコヒーレント光源を用いて照明するステップを含む、請求の範囲第２項に記載の方法。４．前記マスタ・ホログラムのセグメントが、各前記未露光の第２の写真乾板をその露光を防ぐために被覆し、各前記未露光の第２の写真乾板を連続的に露出させ、各前記乾板に同時に前記波Ｒ₁およびＲ₂を連続的に当てることによって連続的に形成される、請求の範囲第１項に記載の方法。５．前記波Ｒ₂が、実質上各写真乾板の領域のみを照明するように制限され、かつ前記波Ｒ₂が、連続的に露出した各写真乾板を露光するためにそれに連続的に導かれる、請求の範囲第４項に記載の方法。６．前記第２の参照波Ｒ₂が、前記第２の写真乾板の表面の平面上の点「ｐ」に集束する、請求の範囲第１項に記載の方法。７．前記第２の参照波Ｒ₂が、前記第２の写真乾板の表面の平面上の点「ｐ」に集束する、請求の範囲第４項に記載の方法。８．前記第２の参照波Ｒ₂が、前記第２の写真乾板の表面の平面上の点「ｐ」に集束する、請求の範囲第５項に記載の方法。９．前記第２の参照波Ｒ₂が、マスタ・ホログラムまたはそのコピーを照明するために使用される固定の光源の位置に対応する点「ｐ」に集束する、請求の範囲第６項に記載の方法。１０．前記第２の参照波Ｒ₂が、マスタ・ホログラムまたはそのコピーを照明するために使用される固定の光源の位置に対応する点「ｐ」に集束する、請求の範囲第７項に記載の方法。１１．前記第２の参照波Ｒ₂が、マスタ・ホログラムまたはそのコピーを照明するために使用される固定の光源の位置に対応する点「ｐ」に集束する、請求の範囲第８項に記載の方法。１２．請求の範囲第９項に記載の方法を繰り返して、複数の第２のホログラム・タイルを形成するステップ、および各前記第２のホログラム・タイルを、フレーム内で、前記マスタ・ホログラムの前記セグメントを形成するときに各前記第２のタイルを連続的に露光したのと同じ相対位置に固定するステップを含む、マスタ・ホログラムを形成する方法。１３．請求の範囲第１０項に記載の方法を繰り返して、複数の第２のホログラム・タイルを形成するステップ、および各前記第２のホログラム・タイルを、フレーム内で、前記マスタ・ホログラムの前記セグメントを形成するときに各前記第２のタイルを連続的に露光したのと同じ相対位置に固定するステップを含む、マスタ・ホログラムを形成する方法。１４．請求の範囲第１１項に記載の方法を繰り返して、複数の第２のホログラム・タイルを形成するステップ、および各前記第２のホログラム・タイルを、フレーム内で、前記マスタ・ホログラムの前記セグメントを形成するときに各前記第２のタイルを連続的に露光したのと同じ相対位置に固定するステップを含む、マスタ・ホログラムを形成する方法。１５．各前記露光した第２の写真乾板を現像して、複合マスタ・ホログラムを形成するステップを含む、請求の範囲第１項に記載の方法。１６．各前記露光した第２の写真乾板を現像して、複合マスタ・ホログラムを形成するステップを含む、請求の範囲第９項に記載の方法。１７．前記未露光の第１の写真乾板が、それぞれ対向する第１および第２の表面を有する厚い乾板を含み、前記中間ホログラムが、対向する第１の細長い垂直なスリット開口および第２の細長い垂直なスリット開口を有し、前記第１の開口が前記乾板の第１の表面と前記投影スクリーンの間に配置され、前記第２の開口が前記乾板の表面と前記第２のビームの間に配置されたマスクを備え、前記マスクを移動させ、それにより前記第１の表面および第２の表面にそれぞれ前記連続投影画像および前記第１の参照波Ｒ₁を同時に当てることによって形成される、請求の範囲第１項に記載の方法。１８．各前記露光した第２の写真乾板を現像して、複合マスタ・ホログラムを形成するステップを含む、請求の範囲第１７項に記載の方法。１９．記録された画像の複数のフィルム・ストリップを得るステップ、各前記フィルム・ストリップから、ステップ（ｂ）に従って中間ホログラムを形成し、それにより複数の中間ホログラムを形成するステップ、前記複数の中間ホログラムを垂直方向にスタック化し、ステップ（ｃ）に従って前記Ｒ₁ ^*を前記複数の中間ホログラムに同時に導き、そこから回折された光を前記第２の写真乾板に当てることによってマスタ・ホログラムのセグメントを形成するステップを含む、請求の範囲第１項に記載の方法。２０．前記フィルム・ストリップが異なり、それによりそこから形成された前記複数の中間ホログラムが異なる、請求の範囲第１９項に記載の方法。２１．前記異なる中間ホログラムが、異なる観測者高さに対応する異なる高さのところでスタック化される、請求の範囲第２０項に記載の方法。２２．各第２のホログラム・タイルを、前記フレーム内で、ステップ（ｃ）で各前記第２のタイルを配置したのと同じ相対位置に固定するステップを含む、請求の範囲第１９項に従って形成した前記マスタ・ホログラム・セグメントの複合物を含むマスタ・ホログラムを形成する方法。２３．前記フィルム・ストリップが異なり、それによりそこから形成された前記複数の中間ホログラムが異なる、請求の範囲第２２項に記載の方法。２４．前記異なる中間ホログラムが、異なる観測者高さに対応する異なる高さのところでスタック化される、請求の範囲第２３項に記載の方法。２５．請求の範囲第２２項に記載の方法に従って形成した複合マスタ・ホログラム。２６．請求の範囲第２４項に記載の方法に従って形成した複合マスタ・ホログラム。２７．未露光の写真乾板を、請求の範囲第１項に記載の方法によって形成した各前記第２のホログラム・タイルに隣接して固定するステップ、各前記第２のホログラム・タイルの画像を、コヒーレント光ビームを使用してそれを露光することによって異なる未露光の写真乾板上にコピーするステップ、および露光した写真乾板を現像して、複合ホログラム・タイルを形成するステップを含む、請求の範囲第１５項に従って調製した複合マスタ・ホログラムのコピーを製造する方法。２８．請求の範囲第２７項に記載の方法によって形成した各複合ホログラム・タイル・コピーを、前記コピーを固定するフレーム部材内に固定するステップ、各前記複合ホログラム・タイル・コピーを、前記フレーム内で、請求の範囲第１項に記載の方法に従って前記マスタ・ホログラムの前記セグメントを形成するときに各対応する第２のホログラム・タイルを配置したのと同じ相対位置に固定し、それにより前記複合ホログラムを形成するステップ、および前記複合ホログラムをインコヒーレント光源を用いて照明するステップを含む、マスタ・ホログラムのセグメントのコピーを含む複合ホログラムを表示する方法。２９．前記複合ホログラムの前記照明中に、前記インコヒーレント光源を移動するステップを含む、請求の範囲第２８項に記載の方法。３０．複合ホログラムが複数のインコヒーレント・ランプを用いて照明される、請求の範囲第２８項に記載の方法。３１．前記複数のインコヒーレント・ランプの１つまたは複数のインコヒーレント・ランプが、前記表示中に選択的にオン、オフされるか、または暗くされる、請求の範囲第３０項に記載の方法。３２．前記ランプが、それによって投影された連続画像に対応する前記複合ホログラムを連続的に照明するために連続的にオン、オフされる、請求の範囲第３１項に記載の方法。３３．前記インコヒーレント光源が前記点「ｐ」のところに配置される、請求の範囲第３１項に記載の方法。３４．（ａ）複数のホログラム・タイルを縁部と縁部を突き合わせて固定する複数のタイル・サポートを含むフレーム部材と、（ｂ）前記タイル・サポート内に固定され、複合ホログラムを形成する複数のホログラム・タイルと、（ｃ）前記複合ホログラムを照明する大強度インコヒーレント光源とを含むホログラム表示装置。３５．前記光源が表示中に移動可能である、請求の範囲第３４項に記載のホログラム表示装置。３６．前記インコヒーレント光源が複数の大強度ランプを含む、請求の範囲第３４項に記載のホログラム表示装置。３７．前記複数の大強度ランプが、前記複合ホログラムの各部を連続的に照明するように配置される、請求の範囲第３６項に記載の装置。３８．（ａ）複数のホログラム・タイルを縁部と縁部をつき合わせて実質上平坦な複合ホログラムの形で固定する複数のタイル・サポートを含むフレーム部材と、（ｂ）それぞれ前記複数のタイル・サポートの異なる１つのタイル・サポート内に固定され、請求の範囲第１９項に記載の方法によって形成した複合ホログラム・タイル・コピーを含む複数のホログラム・タイルと、（ｃ）前記複合ホログラムを照明する１つまたは複数の大強度インコヒーレント光源とを含む、複合ホログラム・ディスプレイ・アセンブリ。３９．前記複合ホログラムを表示するように配置され、それぞれコヒーレント光源からの第１の参照波の共役複素数を使用して、複数の異なる各未露光の写真乾板に、中間ホログラムによって散乱された光および前記コヒーレント光源からの第２の参照波を当てることによって形成した複数のホログラム・タイルを含む複合ホログラム。４０．前記中間ホログラムが、複数の異なる各写真乾板に、フィルム・ストリップを通過したかまたはそこから反射されたコヒーレント光源からの第１の光ビームおよび前記コヒーレント光源からの第２の光ビームを同時に当てることによって形成した複数の現像済みの中間写真乾板を含む、請求の範囲第３９項に記載の複合ホログラム。４１．透過ホログラムを含む、請求の範囲第３９項に記載の複合ホログラム。４２．反射ホログラムを含む、請求の範囲第３９項に記載の複合ホログラム。４３．結合した反射ホログラムおよび透過ホログラムを含む、請求の範囲第３９項に記載の複合ホログラム。４４．１つまたは複数の非ホログラフィ・ディスプレイと結合した請求の範囲第３９項に記載の１つまたは複数の複合ホログラムを含むディスプレイ。４５．ホログラフィ画像を表示するように配置された複数の異なるホログラム・タイルを含み、各前記ホログラム・タイルが前記ホログラフィ画像の異なるセグメントまたは部分を含む複合ホログラム。４６．前記ホログラム・タイルの少なくとも一部が反射ホログラムを含む、請求の範囲第４５項に記載の複合ホログラム。４７．前記ホログラム・タイルの少なくとも一部が透過ホログラムを含む、請求の範囲第４５項に記載の複合ホログラム。４８．結合した反射ホログラムおよび透過ホログラムを含む、請求の範囲第４５項に記載の複合ホログラム。４９．１つまたは複数の非ホログラフィ・ディスプレイと結合した請求の範囲第４５項に記載の１つまたは複数の複合ホログラムを含むディスプレイ。５０．前記ホログラム・タイルの少なくとも一部が液晶ホログラムを含む、請求の範囲第４５項に記載の複合ホログラム。５１．ディスプレイが移動する画像のディスプレイを含む、請求の範囲第５０項に記載の複合ホログラム。５２．１つまたは複数の非ホログラフィ・ディスプレイと結合した請求の範囲第４５項に記載の１つまたは複数の複合ホログラムを含むディスプレイ。５３．結合した液晶ホログラムおよび少なくとも１つの反射ホログラムまたは透過ホログラムを含む請求の範囲第４５項に記載の複合ホログラム。５４．前記液晶ホログラムが５０μｍの最大ピクセル距離に等しい解像度を有する、請求の範囲第５０項に記載の複合ホログラム。５５．実時間画像投影を含む、請求の範囲第５０項に記載の複合ホログラム。５６．前記ピクセル距離が１０μｍ未満である、請求の範囲第５５項に記載の複合ホログラム。５７．前記液晶ホログラムが５０μｍの最大ピクセル・サイズおよび５０μｍの最大ピクセル距離を有する、請求の範囲第５３項に記載の複合ホログラム。