JPS5836344B2 - カラ−イメ−ジホログラムサイセイソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はカラーイメージホログラムの再生装置に関し、
特に再生された多色像の明るさを増大させることを目的
としたカラーイメージホログラムの再生装置に関する。

ホログラムを利用した画像の記録再生法の大きな欠点は
、ホログラムを照射する再生用光ビームのもつ全エネル
ギー中で画像の再生に寄与する光ビームのエネルギーが
占める割合（これはホログラムの回折効率とよばれてい
る）が小さく、再生像が暗いことである。

このためにホログラムを利用した画像の記録再生法の応
用分野が制限される結果となっている。

特に再生像を拡散性スクリーン上などに投影表示して大
勢の人が同時に観察できることが望まれる祝覚教育分野
への応用を考えると、ホログラムを利用した画像の記録
再生法は上述した欠点の故にその可能性が殆ど絶望視さ
れている。

ホログラムの回折効率を向上させる方法としては、ホロ
グラム情報を位相的に記録するいわゆる位相型ホログラ
ムを作製することが従来行なわれてきた。

例えばホログラム記録媒体としてハロゲン化銀写真乳剤
を用いる場合には、ゼラチンー銀から成るいわゆる吸収
型ホログラム（振幅型ホログラムとも呼ばれる）に漂白
処理を施して、ゼラチンー銀塩から成る位相型ホログラ
ムを造るのもその一例である。

しかしこのようにして得られるホログラムの回折効率は
、単に一点の情報を記録した単純格子様のホログラムに
おいてさエモ高々３０％程度であり、一般の被写体のよ
うに無限個の点の集合情報を記録したホログラムではこ
れより低下して数％になってしまうのが普通である。

さらに位相型ホログラムを得るための別の方法として、
重クロム酸ゼラチンとかフォトレジストとかニオブ酸リ
チウムなどを記録媒体として用いる方法がある。

しかし重クロム酸ゼラチンは使用前の材料自身の寿命が
短いことが実用性を決定的に制限しているし、フォトレ
ジストは感光波長域が２００〜５００ｍμの範囲に限ら
れていることが不便であり、二オブ酸リチウムは感度が
極めて低いことが大きな欠点である。

その他にも位相的記録材料に関する探索がなされている
が、未だ実用できるものは開発されていないのが現状で
ある。

このような現状で各種記録材料の実用性を考えてみると
ホログラムの回折効率には限界があると言わざるを得な
い。

従ってホログラムから得られる再生保の明るさを向上さ
せるには回折効率の向上以外の方法を考えることが必要
である。

また通常、ホログラムの再生過程においてはレーザー光
が用いられる。

しかし再生像を明るくする目的のために出力の大きいレ
ーザー光源を用いることは実用的でない。

何故なら出力の大きいレーザー光源は現状では装置が極
めて大型化し、また高価だからである。

特にカラー・ホログラムの再生に多色のレーザー光源を
用いて多色再生像を得ようとすれば、上記の欠点によっ
て実用性が極度に制限される結果となる。

以上述べたような現状から、カラーホログラム再生用の
光源装置として多色のレーザー光源に替えて、ハロゲン
・ランプ、水銀ランプ、キセノン・ランプのような小型
で安価な通常の白色光源を利用することが切に望まれて
きた。

白色光源を用いて多色の再生像を得ることのできるカラ
ーホログラムとしては、波長選択性のすぐれたりツプマ
ン型のカラーホログラムがあることは従来から知られて
いる。

しかしリツプマン型のカラーホログラムは干渉縞が記録
材料の面にほｇ平行に記録されているため、記録媒体と
して通常のハロゲン化銀写真乳剤を用いると現像・定着
処理後に乳剤が収縮して干渉縞の間隔変化を生じるので
、これが直ちに多色再生像の色シフトになるという欠点
のほか、回折効率が低いこと、簡単な複製が困難である
ことなどの欠点もあって実用的でない。

本発明は白色光源を使用して非拡散性の多色物体の情報
を記録した前述の如き欠点のないカラーイメージホログ
ラムを再生する装置の改良に関するものである。

即ち本発明は非拡散性のカラーイメージホログラムを白
色光で照明し、その１次回折光のうちからスペクトル選
択手段で所望のスペクトルのみを通過させ、通過した光
を拡散性スクリーンに導いてその上にカラーイメージを
再生するホログラム再生装置において、得られる多色再
生像の明るさを向上させるために、スペクトル選択手段
が多色物体のもつ空間周波数バンド巾に対応する巾をも
ち物体の真の色情報のスペクトルのみを通過させる素通
しの開口部分の他、この開口部分に隣接して回折角の大
きい側に赤光透過の色フィルターを、回折角の小さい側
に青光透過の色フィルターをそれぞれ設けた開口部分を
有することを特徴とするものである。

本発明において白色光を発生させる光源装置としては、
可視波長域において複数本の輝線スペクトルを放射する
光源装置、可視波長域の任意の部分域において連続的ス
ペクトルを放射する光源装置、あるいは複数本のレーザ
ー波長を含む多色レーザー光源装置のいずれをも使用で
きる。

また本発明において非拡散性のカラーイメージホログラ
ムとは、実質上拡散性がないと見なせる透過型の多色物
体（たとえば通常のカラースライドフイルムなど）を非
拡散性のレーザー光で照明し、その物体の像をホログラ
ム記録材料面上に形成して記録したカラーホログラムを
意味する。

さらにまた本発明において拡散性スクリーンとは、その
スクリーン上に投影された画像を観測できる眼の位置が
一ケ所に固定されることのない程度の拡散性を有したス
クリーンを意味し、透過型のスクリーンも反射型のスク
リーンも含まれる。

以下、図面に従って本発明を詳細に説明する。

第１図は本発明で用いられる非拡散性のカラーイメージ
ホログラムを記録する一例を説明するための光学系の斜
視図である。

光源装置１は多色のレーザー光源装置である。

カラーホログラムを記録する場合には通常３本または４
本の波長の異なるレーザー光を用いるのであるが、これ
らの波長は可視波長域の中から加色法によって得られる
再生像の色再現をよくするように選ばれる。

例えばクリプトンレーザー装置から得られる波長４７６
．２７７Ｌμ、５２０．８ｍμ、及び６４７．１ｍμの
光でもよいし、あるいはアルゴン・レーザー装置から得
られる波長４８８．０ｍμ、及び５ １ ４．５ ｍμ
の光とヘリウムーネオンレーザー装置から得られる波長
６３２．８ｍμの光を組み合わせてもよい。

以下の説明では便宜上カラー・ホログラムを記録するに
用いるレーザー波長の本数を３本とし、青（Ｂ）、緑ｔ
Ｇ）、及び赤四のレーザー光の波長をそれぞれλＢ，λ
Ｇ、及びλＲと表わすことにする。

これら３本のレーザー波長λＢ，λＧ、及びλＲによっ
て干渉縞を多重に記録するのであるが、通常はホログラ
ム記録材料の分光感度と多色レーザー光源装置から得ら
れる各波長の出力によって決められる適正露光時間を与
えるように、これらのレーザー光源装置を用いて各波長
ごとに順次記録材料に露光を与えるのが便利である。

先ず、レーザー光源装置１から得られる波長λＢのレー
ザービーム２は、半透明鏡３によって２つの光ビーム４
，１５に分割される。

半透明鏡３によって反射された光ビーム４は反射鏡５で
反射され、レンズ系６，７によってビーム径の拡大され
た平行光ビーム８となり、非拡散性の透過型多色物体９
を照明する。

多色物体９０波長λＢに関する情報は、焦点距離ｆ１
をもつレンズ１０によってフーリエ変換されて、Ｕ −
Ｖ平面にフーリエ変換像１１をつくる。

このフーリエ変換像１１を焦点距離ｆ２をもつレンズ１
２によって再度フーリエ変換すれば、Ｘ−ｙ平面には多
色物体９の像１３が形成され、この面に置いたホログラ
ム記録材料１４に垂直に入射させて物体光とする。

方半透明鏡３を透過した光ビーム１５は反射鏡１６で反
射され、レンズ系１７，１８によってビーム径の拡大さ
れた平行光ビームとなり、ホログラム記録材料１４０法
線に対してαの角度で入射させて参照光とする。

これら物体光と参照光の干渉縞をホログラム記録材料１
４に記録すれば、多色物体９０波長λＢに関する情報が
ホログラフィックに記録される。

次に、この光学系的配置を保ったまま、レーザー光源装
置１から得られる光の波長を順次λＧ，λＲに変え、同
一のホログラム記録材料１４上に３つの干渉縞を多重記
録すれば非拡散性のカラーイメージホログラムが記録さ
れる。

第２図は上述した方法によって記録された非拡散性のカ
ラーイメージホログラムから明るい多色再生像を得るた
めの本発明の再生装置の斜視図である。

・・ロゲン・ランプなどの白色光源装置２０から発せら
れた白色光ビームをコンデンサーレンズ２１およびコリ
メーターレンズ２２により平行な光ヒーム２３に変換し
、前述の如く作或したホログラム板１４を作成の際の参
照光とは逆の方向から照明すれば、非拡散性のカラーイ
メージホログラム（以下単にホログラムという）１４か
らは多色物体９の所望の（多色の）色情報を含む１次回
折光ビーム２４が生じる。

但し白色光ビーム２３は、少なくともホログラム１４の
記録に使用した３本のレーザー波長λＢ，λＧ、及びλ
Ｒと同じ波長の光を含んでいなげればならない。

例えばこの実施例では白色光ビーム２３は波長λ１から
λ２まで（但しλ１≦λＢくλＧ〈λＲ≦λ２）の波長
の光を連続的に含んでいるものと仮定する。

ホログラム１４がこのような波長領域をもつ白色光で照
明されると、１次回折光ビーム２４の中には所望の色情
報のほかいわゆるカラークロストーク像の原因となる成
分も含まれている。

これに対して次のような手段が従来より提案されている
。

即ち、ホログラム１４の背後に焦点距離ｆ３の投影レン
ズ２５を置き、１次回折光ビーム２４を集光すれば、投
影レンズ２５の後側焦点面（Ｕ■平面）には１次回折光
ビーム２４のスペクトルが現われる。

第３図はこの１次回折光スペクトルの位置をＵ−Ｖ平面
上で例示的に描いたものである。

第３図において、ホログラム１４中に波長λＢ，λＧ、
及びλＲのレーザー光で記録されている干渉縞から回折
された回折光スペクトルをそれぞれＰＢ，ＰＧ，ＰＲと
示してある。

これらの３つのスペクトルＰＢ ，ＰＧ，ＰＲは実際は
すべてＵ軸上に現われるのであるが便宜的に分離して描
かれている。

スペクトルＰＢの中の波長λＢのもの、スペクトルＰＧ
の中のλＧのもの、スペクトルＰＲ中の波長λＲのもの
はそれぞれ多色物体の青、緑、赤の情報を含む真のスペ
クトルで、これらは同一の位置（実際にはＵ＝Ｖ＝００
位置）に現われる。

またこれら真のスペクトルは物体のもっている空間周波
数バンド幅（フーリエ変換像の幅）に対応した有限の幅
Ｗをもっている。

従って真の多色再生像を得るためにはこれらのスペクト
ルのみを通過させ、その他のカラー・クロストーク像と
なるスペクトルを遮断するスペクトル選択手段が必要で
ある。

この目的のため、従来は第２図のＵ−Ｖ面に第４図ａに
示すような、幅が略Ｗのスリット状開口部２７′を有す
る空間フィルター２６’を前記１次回折光スペクトル面
に設け、投影レンズ２５によるホログラム板１４０投影
面に置いた拡散スクリーン２８上に真の多色像２９を得
ていた。

しかしこの従来法による欠点は、カラー・クロストーク
像の遮断を重視するあまり、スペクトル選択手段として
の空間フィルター２６′のスリット状開口部２７′の幅
を、物体のもうている空間周波数のバンド幅に対応した
有限の幅Ｗに略等しくした結果、スペクトル選択手段を
通過する光量が少なくなって再生像があまり明るくなら
ないことであった。

本発明の特徴は１次回折光スペクトル面（ＵＶ面）に設
けるスペクトル選択手段２６を、第４図ｂに示すような
構造にすることである。

即ち中央部には幅が略Ｗに等しい素通しのスリット状開
口部２７をもち（これは第４図ａに示した従来法と同じ
）、さらにその左側（回折角の大きい側）と右側（回折
角の小さい側）とにそれぞれ赤光透過性の色フィルター
ＦＲと青光透過性の色フィルターＦＢを略々Ｗの幅で設
けるのである。

これらの色フィルターＦＲとＦＢは第５図に示すような
分光透過特性を有することが望ましい。

この結果、スペクトル選択手段２６の中央のスリット状
開口部２７を通過する真のスペクトルのほか、青光透過
フィルターＦＢを透過するＰＢの部分スペクトルＰＢ’
（第３図）と赤光透過フィルターＦＲを透過するＰＲの
部分スペクトルＰ Ｒ’ （第３図）とが多色再生像２
９に重なる。

これらのスペクトノレＰＢ／，ＲＲ’は共に本来カラー
・クロストーク像を与えるのであるが、実質上これらの
スペクトルを所望の多色再生像に重ねても像の色再現は
さほど劣化されることなく、むしろ像の明るさを増す効
果が著しいことが実験の結果判明した。

特に本発明で用いるホログラムはイメージホログラムで
あるため、カラークロストーク像の倍率と位置とが真の
多色像と全く一致しており、再生像の解像度を低下させ
ることは全くない。

尚、以上の説明では簡単のため再生用の白色光ビーム２
３が完全に平行ビームである場合を述べてきたのである
が、実際の白色光源は完全な点光源ではなく有限の大き
さをもっているので、再生用白色光ビーム２２は完全な
千行光ビームではない。

その場合Ｕ−Ｖ平面に生ずる１次回折光スペクトルの真
の情報を有するスペクトルの幅が物体の空間周波数バン
ド幅に対応した幅Ｗよりも大きく拡がるが（この幅をＶ
とする）、スペクトル選択手段を素通しのスリット状開
口部２７，２７’の幅をＷ′と考えれば、従来の方法（
第４図ａに示したような空間フィルターを使用する）に
比べて本発明の方法（第４図ｂに示した如きスペクトル
選択手段を使用する）は前述した通りの効果をもつ。

また本発明に使用するスペクトル選択手段のように素通
しのスリット状開口部の両端に青光透過性フィルターと
赤光透過性フィルターとを取り付けずに、単に素通しの
開口部の幅を大きくすると第３図に示したような別のカ
ラークロストーク像のスペクトルＰＢ“ ｐ Ｑ／／
， Ｐ Ｒ／／も多色再生像に重なり、再生像が白っぽ
くなって色再現性が極度に落ちてしまう。

従って本発明は、換言すれば、真の多色再生像に色再現
をあまり劣化させない程度に一部のカラークロストーク
像を重ねることにより、再生像の明るさを増すものであ
り、実用上の効果は著しい。

尚、上記実施例の説明においてはカラーホログラムの記
録波長を３本と仮定したが、これは３本に限られること
なく任意の本数のレーザー波長に対して本発明を適用で
きることはいうまでもない。

このようにして本発明によれば、従来と同等の再生像を
得るには安価で小型の光源を使用でき、また同程度の明
るさの光源を使用するとカラーホログラムを従来よりも
一段と明るく再生することができる。

この再生像の明るさを利用してカラーホログラムからの
再生像を大勢で同時に観察できるほど大きく投影できる
。

また本発明によれば、レーザー光源を用いないのでスペ
ックルパターンのない再生像を得ることができ、従って
再生像の画質が向上すると共に観察者の眼が疲労しない
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明で用いられるカラーイメージホログラム
を記録する光学系の斜視図、第２図は本発明のカラーイ
メージホログラム再生装置の光学系の斜視図、第３図は
カラーイメージホログラム再生装置における１次回折光
スペクトルを示す図、第４図は従来の装置及び本発明の
装置で用いられるスペクトル選択手段の正面図、第５図
は本発明に使用する色フィルターの好ましい分光透過特
性を示す図である。 １４・・・・・・カラーイメージホログラム、２０・・
・・・・白色光源、２６・・・・・・スペクトル選択手
段、２８・・・・・・拡散性スクリーン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 非拡散性のカラーイメージホログラムを白色光で照
   明し、その１次回折光のうちからスペクトル選択手段で
   所望スペクトルのみを通過させ、通過した光を拡散性ス
   クリーンに導いてその上にカラーイメージを再成するホ
   ログラム再生装置において、スペクトル選択手段が多色
   物体のもつ空間周波数バンド巾に対応する巾をもち物体
   の真の色情報のスペクトルのみを通過させる素通しの開
   口部分の他、この開口部分に隣接して回折角の大きい側
   に赤光透過のフィルターを、回折角の小さい側に青光透
   過のフィルターをそれぞれ設けた開口部分を有すること
   を特徴とするカラーイメージホログラム再生装置。