JPS624681B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明はフーリエ変換型のホログラム記録の
画質改善に用いられる位相板に関する。

（従来の技術） アナログ画像のホログラム記録の画質改善用と
して従来より、ランダム位相板とサンプリングメ
ツシユを用いたもの、位相板面に対して選ばれた
所定角度の範囲内でランダムは傾きの部分面を有
する位相板を用いたもの、位相板をマトリクス状
に分割し、その隣接位相レベルに一定の位相差を
有するように制約条件を付けた擬似ランダム拡散
板を用いたものなどがある。

しかし、従来の位相板はいずれも、位相差をつ
けるための各単位をマトリクス状に配列し、各単
位内の位相量もしくは位相量の変化を各単位毎に
ランダムに配列するものであつた。一般にホログ
ラムの記録再生系での不完全性から発生するノイ
ズは、位相板の構成パターンの影響（変調）を受
ける。そこで上記のようにマトリクス状に配列し
た場合には、ノイズもマトリクス状のノイズとな
つて現われる。又、記録再生が完全であつてもホ
ログラムサイズは有限であるので、位相板を使用
したホログラムの再生像には残留ノイズが生ずる
がこのノイズも、位相板の構成パターンから決ま
るのでマトリクス状に分割した場合にはやはりマ
トリクス状のノイズとなる。

一般にこのノイズの周波数は観測系の分解能よ
り小さく選ばれる。しかし観測系が人間の目のよ
うなものではこのノイズはあまり問題とならない
が、TVカメラなどで撮像しモニターでデイスプ
レイするときには、このノイズは走査線との間で
モアレを起し大変見ぐるしいものとなる。

又、上記のようにマトリクス状に位相板を分割
して、なんらかの方法で、位相板全体をランダム
にする場合には、位相値もしくは位相変化値を、
各マトリクス要素ごとに変化させざるを得ない。
この場合、ホログラムの再生でピントが少しずれ
ると、再生像では光の位相変化が光の振巾変化に
変換される。このとき同位相もしくは同位相変化
の所は、同程度の光強度となり、分割された周波
数よりも低い周波数のノイズとなる。このような
ノイズは再生像面上でマダラ模様状になり、大変
見ぐるしいものとなる。

（発明が解決しようとする問題点） このように従来の技術においては、再生時にノ
イズが発生し見ぐるしかつた。

そこで、この発明は、上記従来の技術の欠点を
なくするためになされたもので、再生時における
ノイズが除去されたホログラム記録用ランダム位
相板を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） この発明は、位相差が与えられるべき各単位の
位置を、例えば従来のように格子状のように一定
パターンに従つて設けるのではなく、この各単位
の位置を位相板上に非マトリクス状で、ランダム
にし、かつ、この単位の全てに連続的に変化する
位相差を同一量与えることを特徴とする。

（作用） この発明では、位相差が与えられるべき単位の
位置をランダムに配置しているので、ホログラム
の再生像をTVカメラで撮像したときのモアレノ
イズがなくなる。更に、各単位に、同一の位相
差、特に、連続的に変化する位相差を与えること
によつて再生系がピントずれしたときの低周波ノ
イズをなくすることができる。

（実施例） 以下本発明の一実施例に係るホログラム記録ラ
ンダム位相板を図面を参照して説明する。

第１図は、本実施例の位相板１の全体図であ
り、その一部２を拡大したものが第２図である。
この場合円３でかこまれた内部が他よりも位相量
が多い部分である。なお、これら円のそれぞれを
「単位」と呼ぶことにする。第３図は第２図の一
部４を拡大した図である。第３図でＡ−A′の線
上での断面を示したものが第４図である。図のよ
うに位相量の変化そのものは各部全て同程度に
し、位置のみをランダムに配置する。位置のラン
ダムの程度に接近した凸部同志がつながらない程
度にする。又、凸部と他の部分の面積は等しくす
る。

第５図は凸部と他の部分との面積比をパラメー
タとして位相差を変化させたときのホログラム面
での光のピーク値をプロツトしたものである。こ
のグラフで示されるように面積比を１：１とした
とき、位相差を適当な値φ_０にすれば相対光強度
のピーク値は最小となる。なおこの相対光強度の
最少ピーク値をもたらす位相差φ_０は、第４図に
示される位相量が変化すると、これに従い変化す
る。

第６図はホログラムサイズが有限の場合の位相
板の位相量と再生画像の画質のＳ／Ｎをプロツト
したものである。位相差が小さい場合にはホログ
ラム面で光の集中が起り、回析効率の低いホログ
ラムしか得られず、Ｓ／Ｎは上がらない。また位
相差の大きい場合にもホログラム面での光の集中
が起り、回析効率の低いホログラムとなり、Ｓ／
Ｎが下がり、さらにホログラムサイズが有限なた
めに帯域制限され、それによるノイズが増すため
にＳ／Ｎは低下する。したがつて最大Ｓ／Ｎを与
える最適位相量が存在するがこの最適位相量は、
ホログラムサイズ記録用レンズ集点距離、入力画
像の帯域などによつて変化するため、実際には実
験的に決定される。

次に本発明の位相板を作製する場合の一例を説
明する。第７図は拡散光を用いた作製法を示すも
ので、まず計算機より発生させた乱数データを利
用してパターンジエネレータにより、第７図ａに
示すような白黒パターンマスク７０を作成してお
く。（実際には円パターンはむつかしいので、六
角形パターンを作成してもよい。）ここでパター
ンサイズとパターン間隔を調節してこの白黒パタ
ーンの白と黒の面積比は１：１にする。このパタ
ーンマスクを第７図のｂに示す光学系に設置す
る。第７図ｂにおいて７１は拡散板で、平行光を
拡散光に変換するが、光源として拡散光源を用い
るならばこの拡散板７１は特に必要ではない。拡
散光は焦点距離ｆのレンズ７２を介して感光乳剤
が塗布された乾板もしくはフイルム等の感光体７
３に導びかれ、この感光体７３から距離εの所に
上記パターンマスク７０が置かれる。この光学系
の特徴はマスク７０と感光体７３の間にわずかな
すき間εを設ける点にある。このようにすること
により、白黒のマスクの像から拡散光のまわり込
みによつて、連続的に変化した光量分布の像が得
られる。こうして得られた像により露光された感
光体７３を現像、漂白処理することによつて本発
明のランダム位相板が作られる。

次に本発明の位相板の一使用例を第８図に示
す。第８図は本発明によるランダム位相板を用い
てホログラム記録を行う場合の光学系を示すもの
である。レーザ光源８０からの光はビームスプリ
ツタ８１を通して一方はミラー８２、レンズ８
３、ピンホール８４を介して被写体８５に導かれ
る。被写体８５を通過した光は、その直後に置か
れた、本発明のランダム位相板１によつて、入力
画像を位相的にコーデイングする。位相的にコー
テイングする理由としては、ホログラム面での光
の急峻性をなくし、ホログラム記録を可能にする
ことと、冗長性の多いホログラムにし、ホログラ
ム面のキズや再生光学系のキズ、ホコリに強くす
ることにある。

このようにしてコーテイングされた光をレンズ
８６を介して物体光として、ホログラム記録媒体
８７に加える。またビームスプリツタ８１の他方
の光は反射鏡８８、レンズ８９，９０を介して参
照光としてホログラム記録媒体８７に導かれる。
そして上記物体光と参照光によりホログラム記録
が実行される。

次に本発明の位相板のもつ効果について述べ
る。ホログラム記録における位相板の役割は、先
にも述べたように、 (1) ホログラム面での光の急峻性をなくして寛容
度の狭い写真感材でのホログラム記録を可能に
すること。

(2) 冗長性の多いホログラム記録にし、ホログラ
ム面のキズ、ホコリおよび記録、再生光学のキ
ズ、ホコリの影響を受けにくくすることであ
る。

このような目的のためにだけであれば、従来技
術の位相板のように像面をマトリクス状に分割
し、各分割された領域内の位相量もしくは位相量
の変化をランダムに配列するものでもその目的は
達せられる。もちろん本発明の位相板も従来の位
相板と同様に(1)、(2)の効果はある。

しかしながら、実際のホログラム記録再生過程
では、取り除くことが極めてむづかしいノイズ源
が多く存在する。その主なものはホログラム面で
の散乱に起因するノイズであり、また光学系およ
びホログラム面に存在するホコリ、キズ、汚れ等
による光の回析光に起因するノイズである。さら
に非線形記録にともなうノイズである。これに加
えて、ホログラム面積は有限であるので、ホログ
ラム面でのけられによるノイズも必ず生ずる。こ
れらのノイズは、位相板でコーテイングされてい
る場合には位相板の構成パターンの変調を受け
る。したがつて位相板をマトリクス状の分割すれ
ば、そのノイズもマトリクス状になる。

このノイズそのものはあまりコントラストの強
いノイズではなく、又一般に位相板の分割を小さ
くしてこのノイズの周波数を観測系の分解能より
高い所へもつてゆくようにすることによりある程
度は解決できる。しかしTVカメラなどの走査系
を含むもので撮像し、モニターに表示する場合こ
のノイズがマトリクス状になつているとこのノイ
ズと走査線との間でモアレ縞が発生し大変見ぐる
しくなる。ところが本発明のように位相板の分割
された各単位の位置がランダムな場合にはこのノ
イズもランダムな位置に発生するので走査線との
モアレは発生しない。

次に、再生系のピントがずれた場合や、前記し
たノイズが大きくなつた場合（たとえばホログラ
ムに大きなキズがある場合）には、再生像面で、
位相コーテイングされた光の位相変化が光の大き
な振巾変化をも伴なうようになる。このとき同位
相もしくは同位相変化の所は同程度の影響をうけ
同程度の光強度となる。

したがつて、もし、位相板の分割をマトリクス
状にして、各部要素の位相量もしくは位相量変化
をランダムに配列した場合には、同程度の位相量
の所は同程度の光強度となるため、位相板全体を
見たときマダラ模様のノイズとなる。このノイズ
の空間周波数は一般に分割した周波数よりも低く
なり再生像面は大変見ぐるしいものとなる。とこ
ろが本発明の位相板のように各分割された要素内
の位相変化が全て等しい場合には、位相の変化が
光の振巾を伴つた場合でも、位相板全体が同程度
の光強度となり、従来のようなマダラ模様のノイ
ズとならない。したがつて全体が少し暗くなつた
り明るくなるだけで画像そのものはあまり変化し
ない。

以上詳しく述べるように、本発明によるランダ
ム位相板は、位相差をつけるところの単位を位相
板中にランダムに配置せしめ、各単位内での位相
差を連続的に変化させ、しかも前記各単位の総面
積とその他の部分の総面積が等しくなるように構
成し、かつ各単位の位相変化量を全ての単位につ
いて等しくしているので、従来の位相板に比べホ
ログラム記録用の位相板として極めて有効なもの
とすることができる。

以上に示した実施例では位相板を与えるための
単位は全て凸形状のものとして説明したが、これ
は凹形状のものでもかまわないことは言うまでも
なく、この凹形状のものでも全く同様の効果を有
する。また前述したように各単位の形状な円であ
る必要はなく、作成に容易な形状にすればよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば再生時
の種々のノイズが除去でき、良好な再生画像が得
られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の位相板の全体図、第２図は第
１図の部分拡大図、第３図は第２図の部分拡大
図、第４図は第３図のＡ−A′断面における位相
変化量を示す図、第５図はホログラム面の光のピ
ーク値と位相板の位相量との関係を示す図、第６
図はホログラム再生像のＳ／Ｎと位相板の位相量
との関係を示す図、第７図ａは本発明の位相板を
作成するときのマスクの形状を示す図、第７図ｂ
はａで示したマスクを使つて本発明の位相板を作
成するための光学系を示す図、第８図は本発明の
位相板を用いてホログラム記録する場合の光学系
を示す図である。 １……位相板、３……位相差を与える部分（単
位）、７０……マスク、７１……拡散板、７３…
…感光体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 位相差をつけるところの単位の位置を非マト
   リクス状に、かつ、ランダムに設定し、各単位内
   でつけられる位相差を連続的に変化させ、しかも
   前記単位の総面積とその他の部分の総面積が等し
   く、かつ前記単位における位相変化量が全ての前
   記単位においてほぼ等しくなるように構成して成
   ることを特徴とするホログラム記録用ランダム位
   相板。 ２ 前記各単位は他の部分より位相差の大きい凸
   形状であることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載のホログラム記録用ランダム位相板。 ３ 前記各単位は他の部分より位相差の小さい凹
   形状であることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載のホログラム記録用ランダム位相板。