(57)【要約】      （修正有）【課題】ホログラフィック立体ハードコピーでのホログラム撮影時に生じる感光材料の移動回数、移動後に発生する振動が収まるまで一定時間の待機回数を減らす。【解決手段】平行光を規則正しい配列を有する空間変調素子１７により変調させ、レンズによって集光することによって、高い強度を持つ高次の回折光を発生させる。該高次回折光を物体光として用い、空間フィルタ１８により高次回折光の結像領域を透過し、感光材料１４上の局所領域に入射する。感光材料１４の裏面より参照光を入射、物体光と干渉させ、要素ホログラムを露光する。その後、空間フィルタ１８の開口の位置を移動させ、他の高次回折光を物体光として用い、それに伴い、参照光の位置も変えることにより、感光材料１４を移動させることなく、次の要素ホログラムを露光することが可能となる。【選択図】図１
2007256343.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光材料上の複数の局所領域それぞれにおいて、物体光と参照光とを干渉させて要素ホログラムを形成して３次元像を表示するハードコピーを作製する方法であって、
光源から出力された可干渉光を２分岐する工程と、
２分岐された一方の可干渉光を、規則正しい配列を有している素子により空間的に変調し、この変調された可干渉光の高次の回折光を物体光として出力する工程と、
物体光を位置可変の空間フィルタを用いて、前記感光材料上の局所領域に入射させる工程と、
２分岐された他方の可干渉光を参照光として、前記物体光が入射する側の反対側から前記感光材料上の局所領域に前記物体光の移動に追随して入射させる工程と、
を備えたことを特徴とするホログラフィック立体ハードコピー作製方法。
【請求項２】
前記物体光として用いる回折光として０次光を用いないでハードコピーを作製することを特徴とする請求項１記載のホログラフィック立体ハードコピー作製方法。
【請求項３】
前記参照光光学系に、参照光を前記感光材料上の局所領域に入射させるための位置可変の空間フィルタを備えたことを特徴とする請求項１または２記載のホログラフィック立体ハードコピー作製方法。
【請求項４】
前記位置可変の空間フィルタとして液晶パネルを用いることを特徴とする請求項３記載のホログラフィック立体ハードコピー作製方法。
【請求項５】
感光材料上の複数の局所領域それぞれにおいて、物体光と参照光とを干渉させて要素ホログラムを形成して３次元像を表示するハードコピーを作製する装置であって、
可干渉光を出力する光源と、
前記光源から出力された可干渉光を２分岐する光分岐手段と、
前記光分岐手段により、２分岐された一方の可干渉光を規則正しい配列を有している素子により空間的に変調し、この変調された可干渉光の高次の回折光を物体光として出力する物体光発生手段と、
前記物体光発生手段から出力された物体光を前記感光材料上の局所領域に入射させるための位置可変の空間フィルタを備えた物体光光学系と、
前記光分岐手段により２分岐された他方の可干渉光を参照光として、前記物体光が入射する側の反対側から、前記感光材料上の局所領域に前記物体光の移動に追随して入射させる参照光光学系と、
を備えたことを特徴とするホログラフィック立体ハードコピー作製装置。
【請求項６】
前記物体光として用いる回折光として０次光を用いないでハードコピーを作製することを特徴とする請求項５記載のホログラフィック立体ハードコピー作製装置。
【請求項７】
前記参照光光学系に、参照光を前記感光材料上の局所領域に入射させるための位置可変の空間フィルタを備えたことを特徴とする請求項５または６記載のホログラフィック立体ハードコピー作製装置。
【請求項８】
前記位置可変の空間フィルタとして液晶パネルを用いることを特徴とする請求項７記載のホログラフィック立体ハードコピー作製装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホログラムを利用したホログラフィック立体ハードコピーの作製方法および作製装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、３次元画像処理技術は幅広く用いられてきており、例えば医療の分野では、Ｘ線ＣＴ(Computed Tomography)、ＭＲＩ(Magnetic Resonance Imaging) 等によって、人体の３次元情報を収集し、診断や手術の計画等に役立てている。また、建築、製品の設計等には、３次元ＣＡＤシステムが使われている。
【０００３】
現在、これらの３次元画像処理システムの出力であるハードコピーとしては、２次元の断層像、投影像等の写真が用いられている。しかしながら、より効率よく、わかり易いものとして、平面的なもので立体を表現するハードコピーが望まれている。
【０００４】
また、コンピュ−タで処理、生成した３次元物体を立体的に表示できるハードコピーとしては、ホログラフィック・ステレオグラム（以下、ＨＳという）が最も優れている。このＨＳは、物体を様々な角度からみた平面画像を１枚のホログラムに合成するものであり、架空の物体の立体的な記録、表示に適している。
【０００５】
しかしながら、３次元物体のハードコピーとしての条件を満たすＨＳの方法は、現在まで報告されていない。このため、従来の方法では、上下方向の視差を記録することができず、観察位置によって、再生像に歪みを生じてしまう。また、２ステップで合成する方法では、自動的にホログラムを記録することができない。
【０００６】
一方、自動的に合成する方法としては、マルチプレックス・ホログラム、Alcove Hologram 等が提案されているが、これらは、上下方向の視差情報を記録することができないだけでなく、円筒型、半円筒型で、観察に際して再生装置を必要とするため、一般的なハードコピーには向かない。
【０００７】
そこで、最近では、種々のホログラフィック立体ハードコピー作製方法が提案されてきている（例えば特許文献１、２、非特許文献１等参照）。
例えば特許文献１の方法は、図３に光学系を示すように、計算機で作成した画像パタ−ンを液晶パネル１７のような空間変調素子に表示し、その透過光をレンズ１２を介してホログラム面（感光材料）１４に物体光（収束する球面波）として局所領域１９に集光し、さらにこの局所領域（同一点）１９に反対方向から参照光（平面波）を入射させ、参照光との干渉縞パタ−ンをドット状の要素ホログラムとして、ホログラム面１４に記録する。そして、感光材料１４を縦、横方向に僅かずつ移動させて順次露光を行ない、ホログラム全面にドット状のホログラム要素を露光することにより、ホログラフィック立体ハードコピーを作製する方法である。
【０００８】
この方法により作製されたホログラフィック立体ハードコピーは、平面型で、１ステップで合成でき、上下方向の視差情報も記録されるため、正確に立体像を記録、表示することができる。また、この方法では、基材表面にドット状のホログラム要素を順次記録していくため、従来のドットプリンタと似たような方式で記録することができる。従って、３次元データのハードコピー機としての、３−Ｄプリンタを実現するには最適である。
すなわち、一つの光学系で立体的なハードコピーを作製することができ、ホログラフィック立体ハードコピーを自動的に作製することができる。
【特許文献１】特開平３−２４９６８６号公報
【特許文献２】特許第３３２４３２８号公報
【非特許文献１】平成１６年度立体映像表示に関する調査研究報告書  平成１７年３月  Ｐ３０−３１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述のような方法を実現するための光学系では、振動を拾い易く、振動に対する対策が必要となる。そのため、感光材料上の局所領域にホログラム要素を露光するため、感光材料を縦、横方向に移動させるたびに、振動が収まるまで一定時間の待機が必要となり、従って、ＨＳの作製には多量の時間が要してしまう。
【００１０】
そこで本発明は、待機回数を減らし、ＨＳの作製を、極めて短時間で行うことができるホログラフィック立体ハードコピー作製方法および作製装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述の目的を達成するため、本発明のホログラフィック立体ハードコピー作製方法は、感光材料上の複数の局所領域それぞれにおいて、物体光と参照光とを干渉させて要素ホログラムを形成して３次元像を表示するハードコピーを作製する方法であって、光源から出力された可干渉光を２分岐する工程と、２分岐された一方の可干渉光を、規則正しい配列を有している素子により空間的に変調し、この変調された可干渉光の高次の回折光を物体光として出力する工程と、物体光を位置可変の空間フィルタを用いて、前記感光材料上の局所領域に入射させる工程と、２分岐された他方の可干渉光を参照光として、前記物体光が入射する側の反対側から前記感光材料上の局所領域に前記物体光の移動に追随して入射させる工程とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
また本発明のホログラフィック立体ハードコピー作製装置は、感光材料上の複数の局所領域それぞれにおいて、物体光と参照光とを干渉させて要素ホログラムを形成して３次元像を表示するハードコピーを作製する装置であって、可干渉光を出力する光源と、前記光源から出力された可干渉光を２分岐する光分岐手段と、前記光分岐手段により、２分岐された一方の可干渉光を規則正しい配列を有している素子により空間的に変調し、この変調された可干渉光の高次の回折光を物体光として出力する物体光発生手段と、前記物体光発生手段から出力された物体光を前記感光材料上の局所領域に入射させるための位置可変の空間フィルタを備えた物体光光学系と、前記光分岐手段により２分岐された他方の可干渉光を参照光として、前記物体光が入射する側の反対側から、前記感光材料上の局所領域に前記物体光の移動に追随して入射させる参照光光学系とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、以上の構成において、さらに前記物体光として用いる回折光として０次光を用いないでハードコピーを作製する。また、前記参照光光学系に、参照光を前記感光材料上の局所領域に入射させるための位置可変の空間フィルタを設ける。さらに、前記位置可変の空間フィルタとして液晶パネルを用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のホログラフィック立体ハードコピー作製方法および作製装置によれば、ホログラム要素を露光するため、感光材料を縦、横方向に移動させるたびに行わなければならなかった振動が収まるまでの一定時間の待機回数を少なくすることが可能となり、ＨＳの作製時間を極めて短時間で行うことが可能となる。
また、高次の回折光に対し高い強度を示す０次の回折光を物体光として用いないことにより、均一なホログラム要素を作製することが可能となる。また、参照光を前記感光材料上の局所領域に入射させるための機構として、位置可変の空間フィルタを備えることにより、物体光と同様に、容易に局所領域を移動させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図１及び図２を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の実施の形態によるホログラフィック立体ハードコピー作製装置の概要を示す全体構成図であり、図２は図１に示すホログラフィック立体ハードコピー作製装置の物体光側の詳細を示す構成図である。なお、図３と共通の構成要素については同一符号を付している。
【００１６】
本実施の形態に係るホログラフィック立体ハードコピー作製装置は、感光材料１４上に複数の要素ホログラムを露光してＨＳを作製する装置であり、レーザー光源１１、レンズ１２、ミラー１３、ビームスプリッター１５、ランダム位相板１６、液晶パネル１７、１８等を有して構成されている。
本装置において、レーザー光源１１から出力された可干渉光を、ビームスプリッター１５により２つに分岐し、一方をレンズ１２により広げて平行光に変換する。その後、ランダム位相板１６を通過させた後、液晶パネル１７により平行光を空間変調して、レンズ１２により集光する。
その後、空間フィルタとしての液晶パネル１８に０．１ｍｍから１ｍｍ程度の開口を表示し可干渉光を通過させ、物体光として感光材料１４上に結像させる。
また、２つに分岐したもう一方を参照光として物体光と感光材料１４上の局所領域１９で干渉させ、要素ホログラムを露光する。
【００１７】
このとき、空間変調素子としての液晶パネル１７とレンズ１２、空間フィルタとしての液晶パネル１８との間隔はそれぞれレンズ１２の焦点距離となっている。そのため、液晶パネル１８上には液晶パネル１７のフラウンホーファー回折像が発生する。
【００１８】
液晶パネル１７の画素ピッチが０．３ｍｍの場合、０次回折光（結像領域２０）に対して１次回折像は２．５ｍｍ離れた位置に発生する。そこで、この１次回折像の結像領域２１に、空間フィルタの開口を配置することにより、感光材料１４を移動させることなく、次の要素ホログラムを露光することが可能となる。
そして、このような工程を繰り返すことによって、感光材料１４を移動させることなく、多数の要素ホログラムを露光し、短時間でＨＳを作製することが可能となる。
【００１９】
また、このとき参照側も液晶パネルを空間フィルタ１８として用いることにより、物体光を集光している局所領域１９との位置あわせが容易になる。
【００２０】
以上のように、本例のホログラフィック立体ハードコピー作製方法および作製装置において、規則正しい配列を有している空間変調素子に可干渉光を入射させることにより、空間変調素子を透過した回折光は０次光だけでなく、空間変調素子の周期的な構造により±１次光や±２次光といった高次の回折光にも高い強度を示す。この高次の回折光は０次光と同じ強度分布の形状、位相分布を有している。そのため、物体光として用いることが可能となる。
【００２１】
そして、回折光を位置可変の空間フィルタにより選択し、参照光と干渉させて要素ホログラムを露光することにより、用いる回折光の数だけ感光材料を移動させることなく要素ホログラムを露光することが可能となる。
【００２２】
この結果、本形態のホログラフィック立体ハードコピー作製方法および装置では、感光材料を縦、横方向に移動させることなく、局所領域を移動させることが可能となる。そのため、感光材料を移動させるたびに発生してしまう振動が収まるまで一定時間の待機回数を減らすことが可能となり、ＨＳの作製を、極めて短時間で行うことを可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態によるホログラフィック立体ハードコピー作製装置の概要を示す全体構成図である。
【図２】図１に示すホログラフィック立体ハードコピー作製装置の物体光側を説明する詳細な構成図である。
【図３】従来の１ステップ・リップマンＨＳの光学系を示す構成図である。
【符号の説明】
【００２４】
１１……光源、１２……レンズ、１３……ミラー、１４……感光材料、１５……ビームスプリッター、１６……ランダム位相板、１７……液晶パネル（空間変調素子）、１８……液晶パネル（空間フィルタ）、１９……局所領域、２０……０次回折光の結像領域、２１……１次回折光の結像領域。
【図１】
2007256343.tif 000003
【図２】
2007256343.tif 000004
【図３】
2007256343.tif 000005