(57)【要約】【課題】  表示すべき像の暗さに左右されない露光条件での要素ホログラムの記録を行うことができるホログラフィックステレオグラム記録装置を提供する。【解決手段】  ホログラフィックステレオグラム記録装置は、光を空間光変調して物体光を生成する空間光変調部と、物体光を記録媒体に集光する物体光光学系と、物体光と干渉する参照光を記録媒体における物体光の集光箇所に照射する参照光光学系と、を含み、参照光と物体光が交差した集光箇所に要素ホログラムを記録する。空間光変調部は、物体光光学系の光軸上に配置され且つ画像情報に応じた信号光を生成する信号光領域と信号光領域の外側に配置され且つ画像情報を含まない補助光を生成する調光領域とを有する空間光変調器を含む。【選択図】図７
2013195801.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像情報に応じてコヒーレント光を空間光変調して物体光を生成する空間光変調部と、前記物体光を記録媒体に集光する物体光光学系と、前記物体光と干渉する参照光を前記記録媒体における前記物体光の集光箇所に照射する参照光光学系と、を含み、前記参照光と前記物体光が交差した前記集光箇所に要素ホログラムを記録するホログラフィックステレオグラム記録装置であって、
前記空間光変調部は、前記物体光光学系の光軸上に配置され且つ前記画像情報に応じた信号光を生成する信号光領域と前記信号光領域の外側に配置され且つ前記画像情報を含まない補助光を生成する調光領域とを有する空間光変調器を含むことを特徴とするホログラフィックステレオグラム記録装置。
【請求項２】
前記調光領域が前記信号光領域の周縁に沿って配置されてい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記録装置。
【請求項３】
前記調光領域が前記信号光領域を囲む環状に配置されていることを特徴とする請求項２記載のホログラフィックステレオグラム記録装置。
【請求項４】
前記空間光変調部は、前記補助光の光量と前記信号光の光量の総和が略一定となるように前記空間光変調器を制御する調光領域生成部を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１に記載のホログラフィックステレオグラム記録装置。
【請求項５】
前記空間光変調部は、前記補助光の光量を前記信号光の光量とは関係なく一定の光量となるように制御する調光領域生成部を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１に記載のホログラフィックステレオグラム記録装置。
【請求項６】
前記空間光変調器において、前記補助光の光量を前記信号光の光量とは関係なく一定の光量となるように前記調光領域が透光材料で形成されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１に記載のホログラフィックステレオグラム記録装置。
【請求項７】
画像情報に応じてコヒーレント光を空間光変調して物体光を生成する空間光変調器と、前記物体光を記録媒体に集光する物体光光学系と、前記物体光と干渉する参照光を前記記録媒体における前記物体光の集光箇所に照射する参照光光学系と、を用いて前記参照光と前記物体光が交差した前記集光箇所に要素ホログラムを記録するホログラフィックステレオグラム記録方法であって、
前記空間光変調器の前記物体光光学系の光軸上に、前記画像情報に応じた信号光を生成する信号光領域を形成するステップと、
前記空間光変調器の前記信号光領域の外側に、前記画像情報を含まない補助光を生成する調光領域を形成するステップと、含むことを特徴とするホログラフィックステレオグラム記録方法。
【請求項８】
前記調光領域が前記信号光領域の周縁に沿って配置されて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ステレオグラム記録方法。
【請求項９】
前記調光領域が前記信号光領域を囲む環状に配置されていることを特徴とする請求項８記載のホログラフィックステレオグラム記録方法。
【請求項１０】
前記補助光の光量と前記信号光の光量の総和が略一定となるように前記空間光変調器を制御することを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１に記載のホログラフィックステレオグラム記録方法。
【請求項１１】
前記補助光の光量を前記信号光の光量とは関係なく一定の光量となるように前記空間光変調器を制御することを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１に記載のホログラフィックステレオグラム記録方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホログラフィックステレオグラムを記録媒体に記録するホログラフィックステレオグラム記録装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ホログラフィックステレオグラムは、例えば人間の左右の目の視点位置に対応して物体を撮影した視差画像などの物体の一部を様々な角度から見た微小平面画像の集まりである多視点要素画像を記録媒体上にて合成することにより、裸眼で観察可能な三次元像を記録する技術として知られている。ホログラフィックステレオグラム記録媒体は、多数の視点（観察位置）から撮影した複数の二次元画像をドット状又は短冊状の微小な要素ホログラムとして敷き詰めるように感光性記録材料の感光シートへ記録したものである。実際のホログラフィックステレオグラム記録は物体光光学系及び参照光光学系を用いて複数の要素ホログラムを記録媒体上に順次並べて記録することによって行われる（特許文献１、参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３５０３９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ホログラフィックステレオグラムの記録は、図１に示すように、物体光光学系の空間光変調器により変調された物体光が対物レンズにより記録媒体上に集光され、その集光点の同じ位置に参照光光学系により参照光が照射されることにより、記録媒体の一点に要素ホログラムが形成されて、行われる。ここで空間光変調器上のＡの位置に表示されたパターンは対物レンズにより記録媒体に対して斜め上方向から照射されることになる。同様にＢの位置に表示されたパターンは水平方向より、Ｃの位置に表示されたパターンは斜め下方向より記録媒体に照射される。
【０００５】
記録された記録媒体に対して参照光と同じ波長成分を含む照明を施すと、図２に示すように、記録された要素ホログラムから記録媒体の斜め下方向にはＡのパターン光が、水平方向にはＢのパターン光が、斜め上方向にはＣのパターン光が再生される。このとき、予め空間光変調器上のＡの位置には物体のある部分を斜め下θの角度から見た画像を、Ｂの位置には正面から見た画像を、Ｃの位置には斜め上θの角度から見た画像を表示しておけば、見る角度に応じてあたかも実際の物体をその角度から見たかのような画像を観察することができる。
【０００６】
記録された要素ホログラムは物体の一部分の情報を表すもので、要素ホログラムを記録媒体上に順次並べることにより、物体全体のホログラフィックステレオグラムが完成し、記録媒体上に１つの物体像が合成される。上述の通り、全ての要素ホログラムは見る角度に応じた画像を表示するものであるので、図３に示すように、両眼で観察した場合には右目と左目には視点の異なる画像が提供され、立体像として認識されることになる。
【０００７】
以上が、理想的なホログラムが記録されていることを前提としたホログラフィックステレオグラムの記録再生方法である。特許文献１に記載されているように、ホログラムの記録そのものが正しく行われなければ、記録時の物体光を再生できないため正しい像を再現することはできない。ホログラムを正しく記録するためには参照光と物体光の記録媒体への露光量を適切に設定することが必要である。トータルの露光量だけでなく、参照光と物体光の光量比率も重要なパラメータの１つである。つまりホログラムの記録という観点だけから見れば全ての要素ホログラムの記録において、参照光と物体光の光量が等しくなるのが理想的である。参照光は常に一定量の露光量とすることが可能であるが、物体光は記録する物体に応じて空間光変調器上の表示パターンが決められているため、物体光の光量をコントロールすることは不可能である。特に光量が問題となるのが暗い物体光で記録する場合である。例えば黒っぽい背景の手前に置かれた物体の記録を行う場合、背景部分の要素ホログラムの記録などでは如何なる方向から見ても黒い画像、すなわち暗い画像となる場合が考えられる。この暗い部分の記録では空間光変調器の表示領域の大半が非表示（黒）の状態となるため、物体光の光量が極端に少ない状態となってしまう。このままでは正しい要素ホログラムの記録を行うことができない問題がある。実際に、特許文献１では暗い部分の要素ホログラムの記録については触れられていない。
【０００８】
そこで本発明は、表示すべき像の暗さに左右されない露光条件での要素ホログラムの記録を行うことができるホログラフィックステレオグラム記録装置及び方法を提供することが課題の一例として挙げられる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によるホログラフィックステレオグラム記録装置は、画像情報に応じてコヒーレント光を空間光変調して物体光を生成する空間光変調部と、前記物体光を記録媒体に集光する物体光光学系と、前記物体光と干渉する参照光を前記記録媒体における前記物体光の集光箇所に照射する参照光光学系と、を含み、前記参照光と前記物体光が交差した前記集光箇所に要素ホログラムを記録するホログラフィックステレオグラム記録装置であって、
前記空間光変調部は、前記物体光光学系の光軸上に配置され且つ前記画像情報に応じた信号光を生成する信号光領域と前記信号光領域の外側に配置され且つ前記画像情報を含まない補助光を生成する調光領域とを有する空間光変調器を含むことを特徴とする。
【００１０】
さらに、本発明によるホログラフィックステレオグラム記録方法は、画像情報に応じてコヒーレント光を空間光変調して物体光を生成する空間光変調器と、前記物体光を記録媒体に集光する物体光光学系と、前記物体光と干渉する参照光を前記記録媒体における前記物体光の集光箇所に照射する参照光光学系と、を用いて前記参照光と前記物体光が交差した前記集光箇所に要素ホログラムを記録するホログラフィックステレオグラム記録方法であって、
前記空間光変調器の前記物体光光学系の光軸上に、前記画像情報に応じた信号光を生成する信号光領域を形成するステップと、
前記空間光変調器の前記信号光領域の外側に、前記画像情報を含まない補助光を生成する調光領域を形成するステップと、含むことを特徴とする。
【００１１】
上記の本発明の構成によれば、表示すべき像の暗さに左右されない露光条件での要素ホログラムの記録を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】従来のホログラフィックステレオグラム記録を示す模式図である。
【図２】従来のホログラフィックステレオグラム再生を示す模式図である。
【図３】従来のホログラフィックステレオグラム再生を示す模式図である。
【図４】本発明の実施形態のホログラフィックステレオグラム記録装置の構成を示す模式図である。
【図５】本発明の実施形態のホログラフィックステレオグラム記録装置における参照光の光路を示す模式図である。
【図６】本発明の実施形態のホログラフィックステレオグラム記録装置における物体光の光路を示す模式図である。
【図７】本発明の実施形態のホログラフィックステレオグラム記録装置における空間光変調器、対物レンズ、記録媒体、参照光及び物体光の関係を示す概略斜視図である。
【図８】本発明の実施形態のホログラフィックステレオグラム記録を示す模式図である。
【図９】本発明の実施形態のホログラフィックステレオグラム再生を示す模式図である。
【図１０】本発明の実施形態のホログラフィックステレオグラム記録装置の記録動作を説明するためのフローチャートである。
【図１１】本発明の実施形態のホログラフィックステレオグラム記録装置における空間光変調器に表示される信号光領域の表示パターンの画像情報を示す正面図である。
【図１２】本発明の実施形態のホログラフィックステレオグラム記録装置における空間光変調器に表示される画像情報とは無関係の調光領域の表示パターンを示す正面図である。
【図１３】本発明の更なる実施形態のホログラフィックステレオグラム記録装置における空間光変調器に表示される画像情報とは無関係の調光領域の表示パターンを示す正面図である。
【図１４】本発明の他の実施形態のホログラフィックステレオグラム記録装置における空間光変調器、対物レンズ、記録媒体、参照光及び物体光の関係を示す概略斜視図である。
【図１５】本発明の更なる他の実施形態のホログラフィックステレオグラム記録装置における空間光変調器、対物レンズ、記録媒体、参照光及び物体光の関係を示す概略斜視図である。
【図１６】本発明の他の実施形態のホログラフィックステレオグラム記録装置の構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、ホログラフィックステレオグラム記録装置の一例として、記録媒体上に微小な要素ホログラム列を順次記録することにより、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記録装置を、図面を参照しつつ説明する。
【００１４】
図４は、本発明の実施形態のホログラフィックステレオグラム記録装置の全体構造を示す概略模式図であり、図５は参照光の光路を説明する模式図であり、図６は物体光の光路を説明する模式図である。図７はかかるホログラフィックステレオグラム記録装置における記録媒体と参照光及び物体光との関係を示す概略斜視図である。
【００１５】
図４に示すように、ホログラフィックステレオグラム記録装置は、レーザ光光源２１、コリメータレンズ２２、シャッター２３、１／２波長板２４、偏光ビームスプリッタ２５、アパーチャ２６、縮小光学系２７、ミラー２８、ミラー２９、記録媒体３３、媒体移動機構３５、媒体位置制御部３６、メインコントローラ５１、露光制御部５２、シャッター開閉機構５３、画像生成部ＩＳ、調光領域生成部ＤＲＳ、表示器ドライバＤＤ、ミラー６１、ビーム拡散板６２、空間光変調器６４、リレーレンズ６５，６６、ナイキストフィルタ６７及び対物レンズ６８を有する。
【００１６】
メインコントローラ５１は、シャッター２３を駆動する露光制御部５２、媒体移動機構３５を駆動する媒体位置制御部３６、空間光変調器６４を駆動する画像生成部ＩＳ、を駆動するためにこれらに接続されている。
【００１７】
光源２１のコヒーレント光から参照光を生成する参照光光学系は、偏光ビームスプリッタ２５、アパーチャ２６、縮小光学系２７、ミラー２８及びミラー２９を含む。光源２１のコヒーレント光から画像情報に応じてコヒーレント光を変調した物体光を生成する物体光光学系は、偏光ビームスプリッタ２５、ミラー６１、ビーム拡散板６２、空間光変調器６４、リレーレンズ６５，６６、ナイキストフィルタ６７及び対物レンズ６８を含む。
【００１８】
媒体移動機構３５は、参照光及び物体光の光路の交差する記録位置に記録媒体３３の所定位置を一致させ支持する支持部に含まれる。
【００１９】
次に、図５に示すように、偏光ビームスプリッタ２５及びミラー６１の間に遮光板をおいてレーザ光を遮断して、ホログラフィックステレオグラム記録装置における参照光の光路を説明する。光源２１から発せられたレーザ光がコリメータレンズ２２で平行光とされてシャッター２３の開口及び１／２波長板２４を透過する。偏光ビームスプリッタ２５は、透過したレーザ光ビームを参照光用の光ビームに分岐する。参照光用の光ビームは、適切な大きさを持つ矩形のアパーチャ２６を介して、縮小光学系２７に供給される。縮小光学系２７は細い矩形ビーム断面の平行光（参照光）へと変換する。その後、参照光は、ミラー２８及びミラー２９を介して、記録媒体３３の物体光の集光点（記録位置）へ、物体光の入射面とは反対面側より照射される。アパーチャにより参照光のスポットは記録媒体３３の感光シート面上での物体光のスポットと同じ大きさとなるようになされる。
【００２０】
次に、図６に示すように、偏光ビームスプリッタ２５及びアパーチャ２６の間に遮光板をおいてレーザ光を遮断して、ホログラフィックステレオグラム記録装置における物体光の光路を説明する。偏光ビームスプリッタ２５は、光源２１からから出射されコリメータレンズ２２で平行光とされてシャッター２３の開口及び１／２波長板２４を透過したレーザ光を、物体光用の光ビームに分ける。ここで、図示しないエキスパンダレンズを用いて、物体光用のビーム光を適切な平行ビーム径に変換してもよい。ミラー６１は、平行光とされた物体光ビームを、ビーム拡散板６２を介して空間光変調器６４へそれら主面の法線方向から入射させる。
【００２１】
通常、要素ホログラムは一辺の長さが数百ミクロン程度の正方形の形状であり、この要素ホログラムの内部を均一に露光するのが好ましいとされる。ところが対物レンズにより集光されるビームスポットの大きさはこの要素ホログラムサイズよりもずっと小さなものとなる。例えば、レーザ光の波長を０．５３２ミクロン、対物レンズ６８のＮＡを０．５とすると、集光点でのビームスポットの直径は１．３ミクロン程度となる。微小な集光点のみにパワーが集中するのを避けるために空間光変調器６４表示面上にビーム拡散板６２が配置される。
【００２２】
空間光変調器６４は、通常、入射光を選択的に透過することができるアドレス可能な画素（ピクセル）の領域又は二次元アレイからなる。空間光変調器６４はメインコントローラ５１により制御される。メインコントローラ５１の制御に応じて、画像生成部ＩＳ、調光領域生成部ＤＲＳ及び表示器ドライバＤＤは、予め計算された視差画像合成に基づく画像パターンを空間光変調器６４に表示させる。メインコントローラ５１、画像生成部ＩＳ、調光領域生成部ＤＲＳ及び表示器ドライバＤＤは、空間光変調部に含まれる。なお、ここでの画像パターンは複数の視差画像から合成されるもので、画像パターン信号に基づいて空間光変調器の表示部に表示しても画像は認識できない。空間光変調器６４は、例えば、アクティブマトリクス駆動回路が形成され透過型液晶デバイスを含むが、例えば、所定の画素数、例えば、ＶＧＡタイプ（６４０×４８０画素）やＸＧＡタイプ（１０２４×７６８画素）の画素配列を有する。
【００２３】
図６に示すように、空間光変調器６４は、表示された画像パターンに応じて透過光を空間光変調して物体光を生成し、物体光をリレーレンズ６５、ナイキストフィルタ６７及びリレーレンズ６６の結像光学系を介して対物レンズ６８へ入射させる。対物レンズ６８は物体光を記録媒体３３の主面上の所定位置に球面波として集光する。
【００２４】
結像光学系は２つのリレーレンズ６５，６６を用いた４ｆ光学系などが用いられる。また、２つのリレーレンズ６５，６６の間に配置された矩形の開口部を持つナイキストフィルタ６７は、空間光変調器６４による不要な回折光を除去すると共に、記録される要素ホログラムの大きさも制限する。すなわち、集光点におけるビームスポットの形状を横方向に拡がりのあるものとすると共に、ビームの横方向に拡がり過ぎることを制限するために、記録媒体３３面と共役の関係にある位置にナイキストフィルタ６７が配置される。空間光変調器６４表示面の近傍物体光による記録媒体３３の面上でスポットの大きさ（面積）は、リレーレンズ６６と対物レンズ６８の焦点距離比で決まる光学倍率にナイキストフィルタ６７のサイズを乗じた大きさとなるので、適切な要素ホログラムサイズとなるようにナイキストフィルタ６７の大きさが決定される。このビーム拡散板６２とナイキストフィルタ６７の働きにより、物体光は記録媒体３３の面上で正確に要素ホログラムの大きさとなり、均一な強度分布を持つビームスポットとすることが可能になる。なお、ビーム拡散板６２は空間光変調器６４表示面上又はその結像面上（ＰＬ１面）に配置されることが望ましいとされるが、物体光の光路中の他の場所に配置されていても構わない。
【００２５】
空間光変調器６４の表示パターンは結像光学系により対物レンズ６８の直前の結像面ＰＬ１に一旦結像される。結像面ＰＬ１の位置が対物レンズ６８の焦点距離ｆｏに等しくなるように対物レンズ６８は配置される。反対側の対物レンズ６８の焦点距離ｆｏに等しくなる位置に記録媒体３３は配置される。
【００２６】
記録媒体３３は例えば、図示しないが感光材からなる感光シートがガラス基板とＰＥＴフィルムに挟まれた構造となっている。物体光はガラス基板側から入射され、感光シートの界面近傍に集光する。参照光はＰＥＴフィルム側より入射される。レーザ光は空間光変調器６４に入射する前にビーム拡散板６２を通過しているため、感光シートの界面上でのビームプロファイルはピーク強度が落ち、横方向に拡がりを持つ形状となる。ピーク強度が落ちることにより、１つの要素ホログラム内で均一な記録が行えると共に、感光シートの感度を有効に利用することが可能となる。
【００２７】
記録媒体３３の集光点での横方向の拡がりについてはナイキストフィルタ６７（図４）により制限され、図７に示すように、所定の大きさを持つ矩形領域のみに物体光が照射されることになる。参照光及び物体光の光路の交差する記録媒体領域に要素ホログラムが記録される。
【００２８】
図７に示すように、複数の要素ホログラムは、記録媒体の平面方向に繰り返しラスタスキャンして記録される。複数の要素ホログラムを隙間無く整列させるために、記録媒体３３における参照光及び物体光の光路の交差する記録位置を、ＸＹ軸方向に要素ホログラムの一辺の長さと同じだけ相対的に移動させて記録する。記録媒体の移動が完了して記録媒体の振動が収まると、次の要素ホログラムの記録となる。そして、この動作を繰り返すことにより記録媒体に要素ホログラム行列が形成される。要素ホログラム同士がオーバーラップしたり、要素ホログラム間に隙間があるように記録しても良い。このように、複数の要素ホログラムを記録媒体のＸＹ平面方向に繰り返しラスタスキャン記録することにより、全体として１つの三次元画像が再生されるホログラフィックステレオグラムが得られる。
【００２９】
全ての要素ホログラムの記録において、参照光と物体光の光量が等しくなることが理想的である。先に分岐された参照光は常に一定量の露光量とすることが可能であるが、物体光は記録する物体に応じて空間光変調器上の表示パターンが決められているため、物体光の光量をコントロールすることは不可能である。そこで、本実施例のホログラフィックステレオグラム記録方法では、物体光光学系において、表示画像に応じた空間光変調を施された信号光と、その外周側にあり、表示画像とは無関係な空間光変調を施された補助光の両方を物体光として使用する。
【００３０】
例えば、ホログラフィックステレオグラム記録装置において、図７に示すように、空間光変調器６４は、物体光光学系の光軸上に配置され且つ画像情報を表示して該画像情報に応じた信号光を生成する信号光領域ＩＲと該信号光領域の外側に配置され且つ画像情報を含まない補助光を生成する調光領域ＤＲとを有するように、構成される。本実施例では、図７に示すように、空間光変調器６４上の信号光領域ＩＲの外側に調光領域ＤＲを設け、信号光領域ＩＲにより変調された信号光と調光領域ＤＲにより変調された補助光の両方を物体光として使用する。
【００３１】
図８に示すように、物体光光学系の空間光変調器６４により変調された物体光（信号光と補助光）が対物レンズ６８により記録媒体３３上に集光され、同時に、その集光点の同じ位置に参照光光学系により参照光が照射され、同点に要素ホログラムが形成される。ここで空間光変調器６４の調光領域ＤＲに表示されたパターンは対物レンズ６８により記録媒体３３に対して斜め上下方向及び左右方向から照射されることになる。中央の信号光領域ＩＲに表示された画像パターンは光軸を含む位置の記録媒体３３に照射される。
【００３２】
この場合、図９に示すように、記録された記録媒体に対して参照光と同じ波長成分を含む照明を施すと、記録された要素ホログラムから記録媒体３３の斜め上下方向及び左右方向には調光領域ＤＲに表示したパターン光（補助光）が、光軸だった水平方向には空間光変調器中央の信号光領域ＩＲに表示された画像パターン光（信号光）が再生される。このとき、図９に示すように、観測者の視域の中では信号光領域ＩＲに記録された像のみが観察され、調光領域ＤＲに表示したパターンを確認することはできない。逆に視域の外（非視域）からは調光領域ＤＲに表示したパターンのみが観察され、信号光領域のパターン像は確認できない。視域の範囲内で像を見る場合に限って言えば、調光領域ＤＲに表示されたパターンは再生される像に何らの影響も与えない。
【００３３】
本実施例における信号光と補助光（信号光領域ＩＲ及び調光領域ＤＲ）を利用して、例えば、補助光の光量と信号光の光量の総和が略一定になるように制御すれば、表示される画像には影響を与えることなく、補助光の存在により信号光の光量を補うので、表示すべき像の暗さに左右されない露光条件での要素ホログラムの記録を行うことができる。
【００３４】
次に、ホログラフィックステレオグラム記録装置の動作、要素ホログラム書き込み記録動作について図１０に示すフローチャートに基づいて説明する。
【００３５】
まず、記録開始に先立ち図４に示す１／２波長板２４を適切な角度に調整し物体光と参照光の光量比率を設定する。この光量比率は感光シートの特性、ビーム拡散板の透過率、空間光変調器の効率、光学部品の透過率などより予め計算されたものである。
【００３６】
記録媒体を所定の位置例えば最初の要素ホログラム書き込み位置へと移動し、図４に示すメインコントローラ５１の指令に応じて所定の順番例えば１番目に記録する要素ホログラムの画像パターンを画像生成部ＩＳが生成する（ステップＳ１）。画像パターン生成は元の三次元画像の視差画像から、対象の要素ホログラム位置に表示すべき微小な視差画像を表し、逐次計算を行うか、又は予め計算されメインコントローラ５１の記憶部などに保存した画像データを使用して行われる。そして、画像生成部ＩＳの指令に応じて調光領域生成部ＤＲＳは、この表示パターンに応じた調光領域用のパターンの生成を行う。画像生成部ＩＳ及び調光領域生成部ＤＲＳは、これらの表示パターンデータ及び調光領域用パターンデータを表示器ドライバＤＤに転送することで空間光変調器６４に二次元パターン（信号光領域ＩＲ及び調光領域ＤＲ）が表示される（ステップＳ２）。
【００３７】
次に、図４に示すメインコントローラ５１から指令に応じて露光制御部５２により要素ホログラムの書き込み操作を行う。空間光変調器６４の表示とシャッターの開閉はメインコントローラ５１で制御され、両者のタイミングが適切に同期するように処理が行われる。ここでは露光記録に必要な露光エネルギー量、露光時間及び露光パターンとなるようにメインコントローラ５１が適切なシャッター２３の開閉タイミングをシャッター開閉機構５３に指示することにより所定時間で露光が行われる。ここで、シャッター２３を開ける（ステップＳ３）ことにより、信号光を生成する信号光領域ＩＲを形成する信号光領域形成ステップと信号光領域ＩＲの外側に画像情報を含まない補助光を生成する調光領域ＤＲを形成する調光領域形成ステップとが同時に実行される。露光制御部５２はシャッター２３がノ−マルクローズシャッターであれば電圧を印可し続ける指令を送る。
【００３８】
次に、メインコントローラ５１は露光時間が規定値か否か判断し（ステップＳ４）、否であればステップＳ３に戻り、満たされていればシャッターを閉じる（ステップＳ５）。
【００３９】
次に、メインコントローラ５１は各要素ホログラムの露光が完了したら、露光回数が規定値か否か判断し（ステップＳ６）、否であればステップＳ２に戻り、満たされていれば空間光変調器６４の記録パターン表示を停止する（ステップＳ７）。
【００４０】
次に、メインコントローラ５１は１つの要素ホログラムの露光が完了したら、次の記録位置へと記録媒体を移動させる指令を送る。通常は要素ホログラムが隙間無く整列するように、要素ホログラムの一辺の長さと同じだけ移動させるが、要素ホログラム同士がオーバーラップしたり、要素ホログラム間に隙間があるように記録しても良い。記録媒体の移動が完了して記録媒体の振動が収まると、次の要素ホログラムの記録となる。以下、この要素ホログラムの露光動作を繰り返すことにより記録媒体上に要素ホログラム列が形成され、ホログラフィックステレオグラムができあがる。
【００４１】
次に、メインコントローラ５１は要素ホログラムが最終記録位置か否か判断し（ステップＳ８）、否であれば次の記録位置へと記録媒体を移送させる指令を送り（ステップＳ９）、ステップＳ１に戻り、指令に応じて次の２番目に記録する要素ホログラムの画像パターンを画像生成部ＩＳに生成させる。メインコントローラ５１はステップＳ１〜Ｓ８を繰り返し実行して、最終記録位置に達したことが満たされていれば動作を終了する。
【００４２】
本実施例における信号光と補助光（信号光領域ＩＲ及び調光領域ＤＲ）の利用によれば、表示される画像には影響を与えることなく、表示すべき像の暗さに左右されない露光条件での要素ホログラムの記録を行うことができる。具体的な信号光領域ＩＲ及び調光領域ＤＲの設定例について説明する。例えば図１１に示す３種類の信号光領域ＩＲの表示パターン（画像情報）が空間光変調器に表示される場合ついて考える。ここで１２×１２ピクセルの空間光変調器を想定し、中央の信号光領域ＩＲには８×８ピクセルを用い、外側の調光領域ＤＲには２ピクセル幅の環状形状を与える。そしてピクセルの光透過状態（単に白という）を白色でピクセルの遮光状態（単に黒という）を黒色で示す。また、総ピクセル数に対する光透過状態ピクセル数の百分率を白比率という。なお、空間光変調器のピクセル数は１２×１２ピクセルに限るものではない。図１１（ａ）は極端に白の多いパターン、図１１（ｂ）は白と黒が概ね半々のパターン、図１１（ｃ）は極端に黒の多いパターンである。これら画像情報のパターンを物体光としてホログラムの記録を行う場合、図１１（ｃ）のパターンの記録がうまく行えないことが懸念される。また記録媒体の特性によっては図１１（ａ）又は（ｂ）のどちらかは最適な記録とならないケースも考えられる。これらの現象は一定光量の参照光に対して物体光の光量が大きく変化していることに起因している。
【００４３】
そこで信号光領域ＩＲの図１１（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）の画像情報のパターンそれぞれの外側に、図１２（ａ’）、（ｂ’）及び（ｃ’）に示す調光領域ＤＲをそれぞれ付加する。図１１（ａ）には黒が多い図１２（ａ’）のパターンを、図１１（ｂ）には白と黒が略同数の図１２（ｂ’）のパターンを、図１１（ｃ）には白の多い図１２（ｃ’）のパターンをそれぞれ用いる。図１１の画像情報に光量について相補的な図１２のパターンを付加することにより、信号光と補助光の総光量（物体光）は集光点にて概ね均一となり、どのパターンに対しても均一な記録条件が達成できる。
【００４４】
調光領域ＤＲのパターンの組み合わせはいろいろな方法が考えられる。以下に３つの例を挙げる。
【００４５】
第１組み合わせ例は、信号光領域ＩＲと調光領域ＤＲの白の数が同じになるようにする方法である。例えば信号光領域ＩＲの白の数が２０個ならば調光領域ＤＲの白の数を８０個に、信号光領域ＩＲの白の数が５０個ならば調光領域ＤＲの白の数を５０個に、信号光領域ＩＲの白の数が９０個ならば調光領域ＤＲの白の数を１０個に、という具合に、信号光領域ＩＲと調光領域ＤＲの白の数の総和が一定数（この例の場合１００個）となるように調光領域ＤＲのパターンを決める。
【００４６】
第２組み合わせ例は、信号光領域ＩＲの白比率が所定の範囲内にあるときに、対応する白比率の調光領域ＤＲを用いる方法である。例えば、範囲を３分割して、信号光領域ＩＲの白比率が０〜２５％のときは、白比率が８０％であるパターンを調光領域ＤＲとして用い、信号光領域ＩＲの白比率が２５〜７５％のときは、白比率が５０％であるパターンを調光領域ＤＲとして用い、信号光領域ＩＲの白比率が７５〜１００％のときは、白比率が２０％であるパターンを調光領域ＤＲとして用いる。なお、信号光領域ＩＲの白比率範囲の分割数は３分割に限るものではない。
【００４７】
第３組み合わせ例は、信号光領域ＩＲの白比率が所定の範囲内にあるときに、対応する調光領域ＤＲパターンを用いる方法である。例えば信号光領域ＩＲの白比率が０〜２５％のときは、図１２（ａ’）に示すパターンを調光領域ＤＲとして用い、信号光領域ＩＲの白比率が２５〜７５％のときは、図１２（ｂ’）に示すパターンを調光領域ＤＲとして用い、信号光領域ＩＲの白比率が７５〜１００％のときは、図１２（ｃ’）に示すパターンを調光領域ＤＲとして用いる。なお、信号光領域ＩＲの白比率範囲の分割数は３分割に限るものではない。
【００４８】
上記の実施例では、信号光の光量に応じて補助光の光量を変化させるようにしたが、更なる実施例では、信号光の光量によらず、補助光の光量が略均一になるようにしても良い。
【００４９】
例えば、信号光領域ＩＲの図１１（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）の画像情報のパターンに対して、図１３（ａ’’）、（ｂ’’）及び（ｃ’’）に示すように、常に白比率（６７／８０＝８４％）が略均一なパターンを調光領域ＤＲに使うことで実現できる。また全ての調光領域ＤＲを完全に同じパターン（例えば全白）とすることでも同様の効果が得られる。
【００５０】
想定しうる様々な露光条件の中で最も懸念されるのは物体光が光量０（又は限りなく零に近い状態）となることである。ホログラムの記録は物体光と参照光の干渉させることで行うものであり、物体光が光量０となるのは避けなければならない事態である。更なる実施例ではこの物体光が光量０となる事態を避けることが可能であり、一定の効果が期待できる。
【００５１】
また図１２までの実施例では信号光の光量に応じて調光領域ＤＲのパターンを計算する必要があったが、図１３に示す更なる実施例では信号光の光量とは関係なく特定のパターン（一定の光量）を付加すれば良く、計算処理の負荷を低減できる効果もある。
【００５２】
また、他の実施形態においては、図１４に示すように空間光変調器６４とは別部材、レーザ光を通す透明樹脂やガラスなど透光材料で補助光生成用の調光領域ＤＲ２を形成することもできる。この調光領域ＤＲ２は空間光変調器と一体として形成されるが、調光領域ＤＲ２は空間光変調器６４周囲に設けても良い。図１４に示す実施例でも信号光の光量とは関係なく調光領域ＤＲ２の面積（一定の光量）を設定すれば良く、計算処理の負荷を低減できる効果もある。
【００５３】
さらに、上記の実施形態では、補助光生成用の調光領域を、信号光領域ＩＲの周縁に沿ってこれを囲む環状として形成したが、これには限定されず、更なる他の実施形態においては、図１５に示すように空間光変調器６４の信号光領域ＩＲを水平方向（Ｙ方向）にわたって設け、補助光生成用の調光領域ＤＲ３が信号光領域ＩＲを挟むように設けることもできる。この調光領域ＤＲ３の設定により観察者の左右の目に調光領域ＤＲ３によるパターンが到達することを減少させることができる。
【００５４】
上記の実施例では、信号光領域ＩＲ及び調光領域ＤＲ共に矩形の領域としているが、もちろん円形など他の形状でも構わない。また信号光領域ＩＲのすぐ外側に調光領域ＤＲを設ける必要はなく、信号光領域ＩＲの外側に何も表示しないバッファ領域を設け、さらにその外側に調光領域ＤＲを設けるようにしても良い。
【００５５】
上記の実施例では、空間光変調器は液晶のように透過した光に対して空間光変調を施す透過型空間光変調器を使用しているが、もちろんＤＭＤ（Digital Mirror Device）やＬＣＯＳ（Liquid Crystal on Silicon）のように反射した光に対して空間光変調を施す反射型空間光変調器を用いても良い。
【００５６】
上記の実施例では、図４〜７に示すように物体光の入射する記録媒体の主面とは反対面側より参照光を照射しているが、図１６に示すように物体光の入射する記録媒体３３の主面と同一面側より参照光を照射させるように図４に示す参照光光学系のミラー２８，２９の配置を変更しても良い。図４に示すように参照光と物体光を記録媒体に対して対向させて記録したホログラムは反射型ホログラムと呼ばれ、図１６に示すように参照光と物体光を同一面側より照射して記録されたホログラムは透過型ホログラムと呼ばれる。いずれの場合においても参照光は感光シート面上での信号光と同じ大きさとなるようにされる。このように物体光と参照光が同一の微小領域に同時に照射されることにより、記録媒体面上に要素ホログラムの記録がされる。
【００５７】
本実施例のように、ホログラフィックステレオグラムの光学系において、物体光の空間光変調器上に調光領域の類を設けた従来例は無かった。ホログラムの記録において物体光と参照光の比率を適切な範囲内に制御することは必須であり、物体光が極端に小さくなる状況では正しい記録が行えないという事も従来より知られている事実である。しかしながらホログラフィックメモリーにおいてはこの点は特に問題とはならない。なぜならホログラフィックメモリーにおけるホログラムの再生では、再生光をデコードすることにより記録した情報を再現するからである。つまりどんな情報の記録であれ適切な変調方式を用いることで、物体光の光量をある範囲内に制限することは容易であり、適切な露光条件から外れることはなかったのである。一方でホログラフィックステレオグラムは再生光を直接目で見る事が記録の目的である。露光条件を確保するためとはいえ、むやみに物体光に対して情報を付加することはできない。つまり露光条件を確保しながら任意の情報を記録できるようにするという課題は、ホログラフィックステレオグラム特有の課題と言える。
【００５８】
本実施例では信号光領域における物体の表示とは無関係の調光領域を設けてあり、調光領域を通過又は反射する補助光も物体光として利用する。本実施例の調光領域に適切な表示を行うことにより物体光の光量を適切な範囲に制御することが可能となる。さらに、本実施例によれば、多視点要素画像は記録する画像によっては極端に暗い画像、あるいは完全な全黒画像となることがあるが、それを物体光の一部としてホログラム記録を行うので、正しいホログラムの記録が達成できる。
【符号の説明】
【００５９】
２１  光源
２２  コリメータレンズ
２３  シャッター
２４  １／２波長板
２５  偏光ビームスプリッタ
２６  アパーチャ
２７  縮小光学系
３３  記録媒体
３５  媒体移動機構
３６  媒体位置制御部
５１  メインコントローラ
６２  ビーム拡散板
６４  空間光変調器
６５，６６  リレーレンズ
６７  ナイキストフィルタ
６８  対物レンズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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