(57)【要約】【課題】光学素子を用いて同軸にされた波長の異なる複数のレーザ光により複数のホログラムを波長多重記録するホログラム記録装置において、波長多重記録される複数のホログラムの大きさを揃える。【解決手段】複数のレーザ光源の各々から出射される波長の異なる複数のレーザ光を同軸で順次出力する光出力手段と、光出力手段から入射されたレーザ光からホログラムを記録する物体光と参照光とを生成する光学系と、波長の異なる複数のレーザ光から生成した物体光と参照光とを記録媒体に順次照射して複数のホログラムを波長多重記録する際に、波長の異なる複数のレーザ光の各々について物体光が記録媒体の表面に焦点を結ぶように、物体光の焦点位置と記録媒体との相対位置を調整する調整手段と、を備えたホログラム記録装置とする。【選択図】図５
2017129769.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のレーザ光源の各々から出射される波長の異なる複数のレーザ光を同軸で順次出力する光出力手段と、
前記光出力手段から入射されたレーザ光からホログラムを記録する物体光と参照光とを生成する光学系と、
前記波長の異なる複数のレーザ光から生成した前記物体光と前記参照光とを記録媒体に順次照射して複数のホログラムを波長多重記録する際に、前記波長の異なる複数のレーザ光の各々について前記物体光が前記記録媒体の表面に焦点を結ぶように、前記物体光の焦点位置と前記記録媒体との相対位置を調整する調整手段と、
を備えたホログラム記録装置。
【請求項２】
前記調整手段が、前記光学系に含まれる対物レンズであって前記物体光を記録媒体に照射する対物レンズを移動させる第１の移動機構を備え、前記第１の移動機構により前記対物レンズの光軸方向の位置を調整する、請求項１に記載のホログラム記録装置。 
【請求項３】
前記調整手段が、前記記録媒体を保持して移動させる第２の移動機構と、前記光学系に含まれる反射鏡であって前記参照光を記録媒体の方向に反射する反射鏡を移動させる第３の移動機構とを備え、前記第２の移動機構により前記記録媒体の光軸方向の位置を調整すると共に、前記第３の移動機構により前記参照光の反射方向を調整する、請求項１または請求項２に記載のホログラム記録装置。 
【請求項４】
前記調整手段が、前記光学系に含まれるリレーレンズであって対物レンズに平行光を入射するリレーレンズを移動させる第４の移動機構を備え、前記第４の移動機構により前記リレーレンズの光軸方向の位置を調整する、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のホログラム記録装置。
【請求項５】
前記複数のレーザ光源が、Ｂ色の波長で発振するレーザ光源、Ｒ色の波長で発振するレーザ光源、及びＧ色の波長で発振するレーザ光源である、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のホログラム記録装置。
【請求項６】
前記光出力手段が、第１方向から入射されたレーザ光を光軸方向に反射し、前記光軸方向に沿って入射されたレーザ光を透過して出力する第１光学素子と、第２方向から入射されたレーザ光を前記光軸方向に反射して前記第１光学素子に入射し、前記光軸方向に沿って入射されたレーザ光を透過して前記第１光学素子に入射する第２光学素子と、前記第１光学素子に前記第１方向からレーザ光を入射する第１レーザ光源と、前記第２光学素子に前記第２方向からレーザ光を入射する第２レーザ光源と、前記第２光学素子に前記光軸方向からレーザ光を入射する第３レーザ光源と、を含む、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のホログラム記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホログラム記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、１ステップ型の多色ホログラフィックステレオグラムを作製する装置において、１種類の所定波長のレーザビームを発生するレーザ光源と、前記レーザ光源からのレーザビームを遮光する第１の遮光手段と、前記第１の遮光手段からのレーザビームを２つに分岐する第１の光分岐手段と、前記第１の光分岐手段により分岐された一方のレーザビームを拡大して２次元の原画を照明する第１の光学系と、前記原画からの光を１方向拡散板に投影させ、感光材料が塗布された基材である感材に物体光として入射させる第２の光学系と、前記原画を次々に取り替えるように当該原画を供給するための原画供給手段と、前記感材を送るための感材送り手段と、前記第１の光分岐手段により分岐された他方のレーザビームを、前記感材の同一位置に対する入射角度がそれぞれ互いに異なるように調節する光調節手段と、前記光調節手段により調節されたレーザビームを１方向に拡大し、前記感材に参照光として入射させる第３の光学系と、１ステップ型の多色ホログラフィックステレオグラムを作製するように、前記第１の遮光手段、光調節手段、原画供給手段、および感材送り手段をそれぞれ制御すると共に、記録波長と再生波長との違いによる再生位置の変化を補正するように、前記１方向拡散板の配置位置を制御する制御手段と、を備えて成ることを特徴とする多色ホログラフィックステレオグラムの作製装置が開示されている。
【０００３】
また、非特許文献１には、光源にＲＧＢ３色のパルスレーザを使用した３Ｄホログラフィ・プリンタが開示されている。この３Ｄホログラフィ・プリンタでは、ＲＧＢ３色の各々に対応した３つの光学系を備えており、色毎に光学系の調整が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１７５５７０号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】HANS BJELKHAGEN,DAVID BROTHERTON-RATCLIFFE "ULTRA-REALISTIC IMAGING ADVANCED TECHNIQUES IN ANALOGUE AND DIGITAL COLOUR HOLOGRAPHY"pp206-209,CRC Press,2013
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、光学素子を用いて同軸にされた波長の異なる複数のレーザ光により複数のホログラムを波長多重記録するホログラム記録装置において、波長多重記録される複数のホログラムの大きさを揃えることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、複数のレーザ光源の各々から出射される波長の異なる複数のレーザ光を同軸で順次出力する光出力手段と、前記光出力手段から入射されたレーザ光からホログラムを記録する物体光と参照光とを生成する光学系と、前記波長の異なる複数のレーザ光から生成した前記物体光と前記参照光とを記録媒体に順次照射して複数のホログラムを波長多重記録する際に、前記波長の異なる複数のレーザ光の各々について前記物体光が前記記録媒体の表面に焦点を結ぶように、前記物体光の焦点位置と前記記録媒体との相対位置を調整する調整手段と、を備えたホログラム記録装置である。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、前記調整手段が、前記光学系に含まれる対物レンズであって前記物体光を記録媒体に照射する対物レンズを移動させる第１の移動機構を備え、前記第１の移動機構により前記対物レンズの光軸方向の位置を調整する、請求項１に記載のホログラム記録装置である。 
【０００９】
請求項３に記載の発明は、前記調整手段が、前記記録媒体を保持して移動させる第２の移動機構と、前記光学系に含まれる反射鏡であって前記参照光を記録媒体の方向に反射する反射鏡を移動させる第３の移動機構とを備え、前記第２の移動機構により前記記録媒体の光軸方向の位置を調整すると共に、前記第３の移動機構により前記参照光の反射方向を調整する、請求項１または請求項２に記載のホログラム記録装置である。 
【００１０】
請求項４に記載の発明は、前記調整手段が、前記光学系に含まれるリレーレンズであって対物レンズに平行光を入射するリレーレンズを移動させる第４の移動機構を備え、前記第４の移動機構により前記リレーレンズの光軸方向の位置を調整する、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のホログラム記録装置である。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、前記複数のレーザ光源が、Ｂ色の波長で発振するレーザ光源、Ｒ色の波長で発振するレーザ光源、及びＧ色の波長で発振するレーザ光源である、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のホログラム記録装置である。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、前記光出力手段が、第１方向から入射されたレーザ光を光軸方向に反射し、前記光軸方向に沿って入射されたレーザ光を透過して出力する第１光学素子と、第２方向から入射されたレーザ光を前記光軸方向に反射して前記第１光学素子に入射し、前記光軸方向に沿って入射されたレーザ光を透過して前記第１光学素子に入射する第２光学素子と、前記第１光学素子に前記第１方向からレーザ光を入射する第１レーザ光源と、前記第２光学素子に前記第２方向からレーザ光を入射する第２レーザ光源と、前記第２光学素子に前記光軸方向からレーザ光を入射する第３レーザ光源と、を含む、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のホログラム記録装置である。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載の発明によれば、光学素子を用いて同軸にされた波長の異なる複数のレーザ光により複数のホログラムを波長多重記録するホログラム記録装置において、波長多重記録される複数のホログラムの大きさが揃えられる。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、波長の異なる複数のレーザ光の各々について物体光が記録媒体の表面に焦点を結ぶように、物体光の焦点位置が移動される。
【００１５】
請求項３に記載の発明によれば、前記波長の異なる複数のレーザ光の各々について物体光が記録媒体の表面に焦点を結ぶように、物体光の焦点位置に記録媒体が移動される。
【００１６】
請求項４に記載の発明によれば、波長の異なる複数のレーザ光の各々について物体光が記録媒体の表面に焦点を結ぶように、物体光の焦点位置が移動される。
【００１７】
請求項５に記載の発明によれば、ＲＧＢ３色のレーザ光によりフルカラーのホログラムの波長多重記録する場合に、波長多重記録されるＲＧＢ３色のホログラムの大きさが揃えられる。
【００１８】
請求項６に記載の発明によれば、２つの光学素子を用いて３種類のレーザ光が同軸にされる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】（Ａ）及び（Ｂ）は原画像の一例を示す模式図である。
【図２】ホログラフィックステレオグラムの原理を説明するための模式図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係るホログラム記録装置の構成の一例を示す構成図である。
【図４】図３に示すホログラム記録装置の電気的構成の一例を示すブロック図である。
【図５】（Ａ）及び（Ｂ）は対物レンズの位置調整を説明するための模式図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係るホログラム記録装置の構成の一例を示す構成図である。
【図７】記録媒体の位置調整を説明するための模式図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態に係るホログラム記録装置の構成の一例を示す構成図である。
【図９】（Ａ）〜（Ｃ）はリレーレンズの位置調整を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。
【００２１】
＜ホログラフィックステレオグラムの原理＞
まず、ホログラフィックステレオグラムの原理について説明する。
三次元画像を表示する表示方式の１つに、ホログラフィックステレオグラムがある。ホログラフィックステレオグラムは、少しずつ視点を変えて被写体を撮影した二次元画像を原画像として取得し、取得した複数の原画像を再構成して表示装置に表示する複数の表示画像を生成し、生成した複数の表示画像を１つのホログラム記録媒体に複数の要素ホログラムとして順次記録することにより作成される。なお、以下では、原画像と表示画像を「視差画像」と総称する。
【００２２】
図１（Ａ）は原画像の一例を示す模式図である。この例では、四角錐を被写体ＯＢとして、水平方向に少しずつ視点を変えながら被写体ＯＢを撮影している。被写体ＯＢを正面から撮影した画像が原画像Ｆである。また、水平方向において、ななめ左側から被写体ＯＢを撮影した画像が原画像Ｅであり、更に左周りに回転した位置から被写体ＯＢを撮影した画像が原画像Ｄである。また、水平方向において、ななめ右側から被写体ＯＢを撮影した画像が原画像Ｇであり、更に右周りに回転した位置から被写体ＯＢを撮影した画像が原画像Ｈである。図１（Ｂ）に示すように、フルカラーのホログラフィックステレオグラムの場合、原画像Ｄ、原画像Ｅ、原画像Ｆ、及び原画像Ｇの各々について、Ｒ色（赤色）の原画像、Ｇ色（緑色）の原画像、及びＢ色（青色）の原画像が生成される。
【００２３】
図２はホログラフィックステレオグラムの原理を説明するための模式図である。例えば、水平方向に視差情報を有するホログラフィックステレオグラムでは、図２に示すように、水平方向に少しずつ視点を変えて被写体ＯＢを順次撮影し、原画像Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈが取得されるものとする。また、原画像ＤからＨの各々について色分解されて、Ｒ色、Ｇ色、及びＢ色の原画像が生成されるものとする。
【００２４】
次に、これら複数の原画像ＤからＨを色毎に再構成して表示画像１、２、３、４、５を生成する。フルカラーのホログラフィックステレオグラムの場合、原画像ＤからＨのＲ色の原画像からＲ色の表示画像１Ｒ、２Ｒ、３Ｒ、４Ｒ、５Ｒが生成され、原画像ＤからＨのＧ色の原画像からＧ色の表示画像１Ｇ、２Ｇ、３Ｇ、４Ｇ、５Ｇが生成され、原画像ＤからＨのＢ色の原画像からＢ色の表示画像１Ｂ、２Ｂ、３Ｂ、４Ｂ、５Ｂが生成される。
なお、ＲＧＢを区別する必要が無い場合は、表示画像１、２、３、４、５と総称する。
【００２５】
この例では、各原画像を水平方向に５分割して左側からｎ番目（ｎは１から５の整数）の画素列をＤ→Ｈの順番で並べた画像を表示画像ｎとしている。そして、ホログラム記録媒体に対し、表示画像１から５を短冊状の要素ホログラムＨ１、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ４、Ｈ５として順次記録する。
【００２６】
フルカラーのホログラフィックステレオグラムの場合、１つの要素ホログラムには、Ｒ色、Ｇ色、及びＢ色の表示画像が、Ｒ色、Ｇ色、及びＢ色に応じた異なる波長のレーザ光によって波長多重記録されている。例えば、Ｒ色の表示画像１Ｒを記録するホログラム、Ｇ色の表示画像１Ｇを記録するホログラム、及びＢ色の表示画像１Ｂを記録するホログラムを、同じ領域に順次重ねて記録したものが要素ホログラムＨ１となる。なお、Ｒ色、Ｇ色、及びＢ色の露光順序は、記載した順序には限定されない。
【００２７】
原画像ＤからＨの画像面は、要素ホログラムＨ１からＨ５で構成されるホログラム記録媒体面に対応している。また、表示画像１から５の集光角度は、観察者がホログラム記録媒体を観察する観察角度に対応している。即ち、表示画像の各画素列の角度依存情報が記録されるのである。したがって、要素ホログラムＨ１からＨ５が再生されることで、ホログラム全体（即ち、原画像ＤからＨ）が再生されることになり、被写体ＯＢの三次元画像が観察者に認識される。フルカラーのホログラフィックステレオグラムの場合は、フルカラーの三次元画像が観察者に認識される。
【００２８】
本実施の形態では、フルカラーのホログラフィックステレオグラムを作製する際に、ＲＧＢ３色のレーザ光源から出力される３色のレーザ光の光軸を、ダイクロイックミラー等の光学素子を用いて重ね合わせて同軸にする。これにより、共通の光学系、共通の空間光変調器（ＳＬＭ）を使用して、ＲＧＢ３色のレーザ光によってＲＧＢ３色に対応した３つのホログラムを波長多重記録して要素ホログラムを記録することができる。
【００２９】
しかしながら、共通の光学系、共通の空間光変調器を使用すると、ＲＧＢ３色のレーザ光について物体光の焦点位置が異なり、波長多重記録されるＲＧＢ３色に対応した３つのホログラムの大きさが異なる場合がある。そこで、本実施の形態では、ＲＧＢ３色のレーザ光の各々について、物体光が記録媒体の表面に焦点を結ぶように、物体光の焦点位置と記録媒体との位置関係を調整する。
【００３０】
＜第１の実施の形態＞
（ホログラム記録装置）
次に、ホログラフィックステレオグラムを作製する装置（以下、単に「ホログラム記録装置」という。）について説明する。図３は本発明の第１の実施の形態に係るホログラム記録装置の構成の一例を示す構成図である。本実施の形態では、水平方向に視差情報を持つホログラフィックステレオグラムを作製するホログラム記録装置について説明する。図３はホログラム記録装置を上から見た図である。
【００３１】
図３に示すように、ホログラム記録装置には、光出力手段として複数のレーザ光源１０を順次切り替えて波長の異なる複数のレーザ光を同軸で順次出力するレーザ光出力部１００が設けられている。レーザ光出力部１００は、第１レーザ光源１０１、第２レーザ光源１０２、第３レーザ光源１０３と、各レーザ光源に対応して配置されたシャッター１２１、シャッター１２２、シャッター１２３と、第１レーザ光源１０１に対応して配置された第１光学素子１４と、第２レーザ光源１０２に対応して配置された第２光学素子１６と、第３レーザ光源１０３に対応して配置されたミラー１８と、を備えている。
【００３２】
第１レーザ光源１０１、第２レーザ光源１０２、及び第３レーザ光源１０３は、発振波長が互いに異なるレーザ光源である。例えば、半導体励起固体レーザ等を用いてもよい。なお、区別する必要がない場合は、レーザ光源１０と総称する。
【００３３】
シャッター１２１、シャッター１２２、シャッター１２３は、対応するレーザ光源１０の光出射側に、レーザ光の光路に挿入または光路から退避するように配置されている。閉状態で光路に挿入されてレーザ光を遮断し、開状態で光路から退避されてレーザ光を通過させる。後述する通り、ＲＧＢ３色のレーザ光は時分割で順次出射される。レーザ光を出射するレーザ光源１０に対応するシャッター１２だけが、開状態でレーザ光を通過させる。なお、区別する必要がない場合は、シャッター１２と総称する。
【００３４】
第１光学素子１４及び第２光学素子１６の各々は、光軸方向に沿って入射されたレーザ光を透過し、光軸方向と交差する方向から入射されたレーザ光を光軸方向に反射して、２方向から入射されたレーザ光の光軸を合わせる光学素子である。この光軸合わせ用の光学素子としては、ダイクロイックミラー、偏光ビームスプリッタ等を用いてもよい。
【００３５】
第１光学素子１４は、第１方向から入射されたレーザ光を光軸方向に反射し、光軸方向に沿って入射されたレーザ光を透過して出力する。第２光学素子１６は、第２方向から入射されたレーザ光を光軸方向に反射して第１光学素子１４に入射し、光軸方向に沿って入射されたレーザ光を透過して第１光学素子１４に入射する。
【００３６】
本実施の形態では、第１レーザ光源１０１が第１方向から第１光学素子１４にレーザ光を入射する。第２レーザ光源１０２が第２方向から第２光学素子１６にレーザ光を入射する。第３レーザ光源１０３が光軸方向から第２光学素子１６にレーザ光を入射する。
【００３７】
第３レーザ光源１０３から出射されたレーザ光は、ミラー１８で光軸方向に反射されて光軸方向から第２光学素子１６に入射する。そして、第２光学素子１６及び第１光学素子１４を透過して、レーザ光出力部１００から出力される。
【００３８】
第２レーザ光源１０２から出射されたレーザ光は、第２光学素子１６で光軸方向に反射され、第３レーザ光源１０３から出射されたレーザ光と同軸とされて、光軸方向から第１光学素子１４に入射する。そして、第１光学素子１４を透過して、レーザ光出力部１００から出力される。
【００３９】
第１レーザ光源１０１から出射されたレーザ光は、第１光学素子１４で光軸方向に反射され、第３レーザ光源１０３から出射されたレーザ光及び第２レーザ光源１０２から出射されたレーザ光と同軸とされ、レーザ光出力部１００から出力される。
【００４０】
本実施の形態では、第１レーザ光源１０１を、発振波長４７３ｎｍ（ナノメートル）でＢ色のレーザ光を出射するＢ色のレーザ光源とする。また、第２レーザ光源１０２を、発振波長６４０ｎｍでＲ色のレーザ光を出射するＲ色のレーザ光源とする。また、第３レーザ光源１０３を、発振波長５３２ｎｍでＧ色のレーザ光を出射するＧ色のレーザ光源とする。なお、レーザ光源の発振波長は例示であって、レーザ光源はこれらに限定されるものではない。また、第１レーザ光源１０１、第２レーザ光源１０２、及び第３レーザ光源１０３の各々に対するＲＧＢ色の割り当ても例示であって、他の割り当てにしてもよい。
【００４１】
レーザ光出力部１００は、以上の構成により、第１レーザ光源１０１、第２レーザ光源１０２、及び第３レーザ光源１０３を順次切り替えて、ＲＧＢ３色のレーザ光を時分割で順次出射する。なお、レーザ光源１０の切り替えはシャッター１２の開閉により行われる。ＲＧＢ３色のレーザ光によってＲＧＢ３色に対応した３つのホログラムが波長多重記録されて要素ホログラムが記録される。
【００４２】
レーザ光出力部１００の光照射側には、１／２波長板１９、空間フィルタ２０、レンズ２２、及び偏光ビームスプリッタ２４が、レーザ光出力部１００側から光路に沿って記載した順序で配置されている。１／２波長板１９は、入射された光の偏光面を回転させて物体光と参照光との強度比を調整する。空間フィルタ２０とレンズ２２は、１／２波長板１９を透過した光を平行光化して、偏光ビームスプリッタ２４に入射させる。
【００４３】
偏光ビームスプリッタ２４は、Ｐ偏光を透過し且つＳ偏光を反射する反射面２４ａを備え、レーザ光を物体光用の光と参照光用の光の２つの光に分離する。偏光ビームスプリッタ２４を透過した光が物体光用の光（Ｐ偏光）となり、偏光ビームスプリッタ２４で反射された光が参照光用の光（Ｓ偏光）となる。
【００４４】
まず、物体光を生成する光学系について説明する。偏光ビームスプリッタ２４の光透過側には、スリット２６及び偏光ビームスプリッタ２８が、偏光ビームスプリッタ２４側から光路に沿って記載した順序で配置されている。スリット２６は、物体光用の光（Ｐ偏光）を矩形形状に整形し、偏光ビームスプリッタ２８に入射させる。偏光ビームスプリッタ２８は、Ｐ偏光を透過し且つＳ偏光を反射する反射面２８ａを備えている。
【００４５】
偏光ビームスプリッタ２８の光透過側には、反射型の表示装置３０が配置されている。表示装置３０は、互いに独立して駆動される複数の画素を備えており、画素毎に入射光の振幅、位相、及び偏光方向の少なくとも１つを変調することにより、画像情報に応じた画像を表示する。表示装置３０としては、例えば、空間光変調器を用いてもよい。本実施の形態では、反射型の液晶空間光変調器（ＬＣＯＳ：Liquid Crystal On Silicon）を用いて、その表示領域に画像を表示する。
【００４６】
物体光用の光が表示装置３０で変調され且つ反射されることで、ホログラム記録に用いる物体光が生成される。表示装置３０で反射された物体光は、Ｐ偏光からＳ偏光に変換されて、偏光ビームスプリッタ２８に再度入射する。物体光（Ｓ偏光）は、偏光ビームスプリッタ２８の反射面２８ａで反射される。
【００４７】
偏光ビームスプリッタ２８の光反射側には、レンズ３２、レンズ３４、及びミラー３６が、偏光ビームスプリッタ２８側から光路に沿って記載した順序で配置されている。偏光ビームスプリッタ２８で反射された物体光は、レンズ３２及びレンズ３４によりリレーされて、ミラー３６に照射される。ミラー３６は、物体光の光路をホログラム記録媒体４６の方向に変更する。
【００４８】
ミラー３６とホログラム記録媒体４６との間には、レンズ４０、レンズ４２、及び集光レンズ４４が光路に沿って記載した順序で配置されている。集光レンズ４４には、入射した光を一次元方向（水平方向）にのみ集光するシリンドリカルレンズ等が用いられる。本実施の形態では、集光レンズ４４は、物体光がホログラム記録媒体４６の表面に焦点を結ぶように、移動機構７０により矢印で示す光軸方向に移動される。ここで「光軸方向」とは光軸に沿った方向である。また、ホログラム記録媒体４６に対向する集光レンズ４４が「対物レンズ」に相当する。
【００４９】
ここでは、紙面と直交する方向が「水平方向」に相当し、紙面に平行な方向が「垂直方向」に相当する。短冊状の要素ホログラムは、長さ方向が「垂直方向」、幅方向が「水平方向」となるように記録される。なお、ホログラム記録媒体４６は、図示しない保持部材に保持されており、要素ホログラムを記録する毎に、図示しない移動装置により水平方向に移動する。
【００５０】
ミラー３６で反射された物体光は、レンズ４０及びレンズ４２によりリレーされ、集光レンズ４４により水平方向にのみ集光されて、ホログラム記録媒体４６に照射される。なお、物体光が水平方向にのみ集光される様子は、点線内に側面図を併記して図示する。
【００５１】
次に、参照光を生成する光学系について説明する。偏光ビームスプリッタ２４の光反射側には、ミラー４８、スリット５０、レンズ５２、アパーチャ５４ａを有する遮光板５４、レンズ５６、及びミラー５８が、偏光ビームスプリッタ２４側から光路に沿って記載した順序で配置されている。ミラー４８は、参照光用の光（以下、「参照光」という。）の光路をミラー５８の方向に変更する。
【００５２】
スリット５０は、参照光を矩形形状に整形し、レンズ５２に入射させる。入射された参照光は、レンズ５２及びレンズ５６によりリレーされ且つ拡大されて、ミラー５８に照射される。また、入射された参照光は、レンズ５２とレンズ５６との間の焦点位置に配置されたアパーチャ５４ａを通過する。
【００５３】
ミラー５８は、レンズ５６の透過光を反射して、参照光の光路をホログラム記録媒体４６の方向に変更する。本実施の形態では、参照光は、ホログラム記録媒体４６に対し、物体光とは異なる側から照射される。参照光を物体光とは異なる側から照射することで反射型ホログラムが記録される。また、参照光は、参照光の光軸と物体光の光軸とがホログラム記録媒体４６内で交差するように照射される。なお、上記の光学系は一例であり、レンズやミラー等の各部品は設計に応じて省略又は追加してもよい。
【００５４】
（ホログラム記録装置の電気的構成）
次に、ホログラム記録装置の電気的構成について説明する。図４は図３に示すホログラム記録装置の電気的構成の一例を示すブロック図である。ホログラム記録装置は、装置全体を制御する制御装置６０を備えている。制御装置６０は、コンピュータで構成されており、ＣＰＵ、各種プログラムを記憶したＲＯＭ、プログラムの実行時にワークエリアとして使用されるＲＡＭ、各種情報を記憶する不揮発性メモリ等を備えている。
【００５５】
レーザ光源１０は、駆動装置６２を介して制御装置６０に接続されている。駆動装置６２は、制御装置６０からの指示に基づいてレーザ光源１０を点灯駆動する。また、シャッター１２も、駆動装置６４を介して制御装置６０に接続されている。駆動装置６４は、制御装置６０からの指示に基づいてシャッター１２を開閉駆動する。
【００５６】
また、表示装置３０も、パターン発生器６６を介して制御装置６０に接続されている。パターン発生器６６は、制御装置６０から供給された画像情報に応じてパターンを発生させる。表示装置３０の複数の画素の各々がパターンに応じて入射光を変調し、画像情報に応じた画像が表示される。
【００５７】
本実施の形態では、集光レンズ４４を移動させる移動機構７０も、駆動装置６８を介して制御装置６０に接続されている。駆動装置６８は、制御装置６０からの指示に基づいて移動機構７０を駆動する。
【００５８】
次に、ホログラム記録処理について説明する。本実施の形態では、Ｇ色→Ｒ色→Ｂ色の順にレーザ光を出射して、ＲＧＢ３色のレーザ光によってＲＧＢ３色に対応した３つのホログラムを波長多重記録して要素ホログラムを記録するものとする。また、シャッター１２は、開状態とされるまでは閉状態である。
【００５９】
駆動装置６２により第１レーザ光源１０１、第２レーザ光源１０２、及び第３レーザ光源１０３の各々を点灯させる。まず、駆動装置６４によりシャッター１２３を開状態にしてＧ色のレーザ光が通過するようにする。第３レーザ光源１０３からＧ色のレーザ光を照射すると共に、制御装置６０からパターン発生器６６にＧ色の画像情報を供給して、予め定めたタイミングで表示装置３０にＧ色の表示画像を表示し、ホログラム記録媒体４６にＧ色の表示画像をホログラムとして記録する。
【００６０】
即ち、第３レーザ光源１０３から出射されたＧ色のレーザ光は、ミラー１８で反射され第２光学素子１６及び第１光学素子１４を透過して、レーザ光出力部１００から出力される。レーザ光出力部１００から出力されたＧ色のレーザ光は、１／２波長板１９に入射して、１／２波長板１９により偏光面が回転され、空間フィルタ２０とレンズ２２とにより平行光化されて、偏光ビームスプリッタ２４に入射し、物体光用の光（Ｐ偏光）と参照光用の光（Ｓ偏光）とに分岐される。
【００６１】
偏光ビームスプリッタ２４を透過したＧ色のレーザ光（Ｐ偏光）は、物体光を生成する光学系を通過し、表示装置３０に表示されたＧ色の表示画像に応じて変調された物体光となる。一方、偏光ビームスプリッタ２４で反射されたＧ色のレーザ光（Ｓ偏光）は、参照光を生成する光学系を通過して参照光となる。Ｇ色のレーザ光から生成された物体光と参照光とが、ホログラム記録媒体４６に同時に照射される。物体光と参照光の干渉により、要素ホログラムのＧ色成分が記録される。
【００６２】
次に、駆動装置６４によりシャッター１２３を閉状態にし、シャッター１２２を開状態にしてＲ色のレーザ光が通過するようにする。第２レーザ光源１０２からＲ色のレーザ光を照射すると共に、制御装置６０からパターン発生器６６にＲ色の画像情報を供給して、予め定めたタイミングで表示装置３０にＲ色の表示画像を表示し、ホログラム記録媒体４６にＲ色の表示画像をホログラムとして記録する。
【００６３】
第２レーザ光源１０２から出射されたＲ色のレーザ光は、第２光学素子１６で反射されてＧ色のレーザ光と同軸とされ、第１光学素子１４を透過して、レーザ光出力部１００から出力される。それ以外はＧ色の場合と同様にして、Ｒ色のレーザ光から物体光と参照光とを生成する。Ｒ色のレーザ光から生成された物体光と参照光とが、ホログラム記録媒体４６に同時に照射されて、物体光と参照光の干渉により要素ホログラムのＲ色成分が記録される。
【００６４】
次に、駆動装置６４によりシャッター１２２を閉状態にし、シャッター１２１を開状態にしてＢ色のレーザ光が通過するようにする。第１レーザ光源１０１からＢ色のレーザ光を照射すると共に、制御装置６０からパターン発生器６６にＢ色の画像情報を供給して、予め定めたタイミングで表示装置３０にＢ色の表示画像を表示し、ホログラム記録媒体４６にＢ色の表示画像をホログラムとして記録する。
【００６５】
第１レーザ光源１０１から出射されたＢ色のレーザ光は、第２光学素子１６で反射されてＧ色、Ｒ色のレーザ光と同軸とされ、レーザ光出力部１００から出力される。それ以外はＧ色の場合と同様にして、Ｂ色のレーザ光から物体光と参照光とを生成する。Ｂ色のレーザ光から生成された物体光と参照光とが、ホログラム記録媒体４６に同時に照射されて、物体光と参照光の干渉により要素ホログラムのＢ色成分が記録される。
【００６６】
以上の通り、Ｒ色、Ｇ色、及びＢ色の表示画像に対応する複数のホログラムが、Ｒ色、Ｇ色、及びＢ色のレーザ光によって波長多重記録される。これにより、フルカラーのホログラフィックステレオグラムの要素ホログラムが記録される。また、ホログラム記録媒体４６を水平方向に移動させることで、複数の要素ホログラムが水平方向に並ぶようにホログラム記録媒体４６に順次記録される。
【００６７】
（対物レンズの位置調整）
次に、対物レンズの位置調整について説明する。図５（Ａ）及び（Ｂ）は対物レンズの位置調整を説明するための模式図である。本実施の形態では、上記の通り、第１レーザ光源１０１から出射されるＢ色のレーザ光、第２レーザ光源１０２から出射されるＲ色のレーザ光、及び第３レーザ光源１０３から出射されるＧ色のレーザ光を同軸として、共通の光学系、共通の空間光変調器（ＳＬＭ）を使用している。
【００６８】
しかしながら、図５（Ａ）に示すように、共通の光学系、共通の空間光変調器を使用すると、ＲＧＢ３色のレーザ光についてレンズの屈折率が異なり、物体光の焦点位置が異なる場合がある。この結果、波長多重記録されるＲＧＢ３色に対応した３つのホログラムの大きさが異なる場合がある。例えば、図示したように、Ｂ色やＲ色の物体光による水平方向の露光幅が、Ｇ色の物体光による水平方向の露光幅に比べて拡がってしまう。
【００６９】
そこで、本実施の形態では、図５（Ｂ）に示すように、ＲＧＢ３色のレーザ光の各々について、物体光がホログラム記録媒体４６の表面に焦点を結ぶように、対物レンズである集光レンズ４４の位置を調整する。移動機構７０により集光レンズ４４を矢印で示す光軸方向に移動することにより、物体光の焦点位置を移動させる。
【００７０】
例えば、対物レンズの位置を調整しないと、Ｂ色の物体光はホログラム記録媒体４６の手前で焦点を結ぶので、集光レンズ４４をホログラム記録媒体４６に近づけて、Ｂ色の物体光がホログラム記録媒体４６の表面で焦点を結ぶようにする。また、対物レンズの位置を調整しないと、Ｒ色の物体光はホログラム記録媒体４６を通り過ぎた位置で焦点を結ぶので、集光レンズ４４をホログラム記録媒体４６から遠ざけて、Ｒ色の物体光がホログラム記録媒体４６の表面で焦点を結ぶようにする。
【００７１】
本実施の形態では、対物レンズである集光レンズ４４の位置を調整することにより、ＲＧＢ３色のレーザ光の各々について、物体光がホログラム記録媒体４６の表面に焦点を結ぶようになるので、波長多重記録されるＲＧＢ３色のホログラムの大きさが揃えられる。
【００７２】
＜第２の実施の形態＞
第１の実施の形態では対物レンズの位置を調整したが、第２の実施の形態では記録媒体の位置を調整する。図６は本発明の第２の実施の形態に係るホログラム記録装置の構成の一例を示す構成図である。
【００７３】
図６に示すように、集光レンズ４４を移動させる移動機構７０に代えて、ホログラム記録媒体４６を保持して移動させる移動機構７２と、参照光をホログラム記録媒体４６の方向に反射するミラー５８を直線移動させる移動機構７４とを配置した以外は、第１の実施の形態に係るホログラム記録装置と同様の構成であるため、同じ符号を付して説明を省略する。
【００７４】
また、図示は省略するが、本実施の形態では、移動機構７２及び移動機構７４の各々は、図示しない駆動装置を介して制御装置６０に接続されており、図示しない駆動装置は、制御装置６０からの指示に基づいて移動機構７２及び移動機構７４の各々を駆動する。
【００７５】
（記録媒体の位置調整）
次に、記録媒体の位置調整について説明する。図７は記録媒体の位置調整を説明するための模式図である。図７に示すように、本実施の形態では、ＲＧＢ３色のレーザ光の各々について、物体光がホログラム記録媒体４６の表面に焦点を結ぶように、ホログラム記録媒体４６の位置を調整する。移動機構７２によりホログラム記録媒体４６を矢印で示す光軸方向に移動することにより、物体光の焦点位置に記録媒体を移動させる。なお、ホログラム記録媒体４６は、図示しない保持装置に保持されて図示しない移動装置により水平方向に移動されるが、この図示しない移動装置により光軸方向に移動させてもよい。
【００７６】
例えば、記録媒体の位置を調整しないと、Ｂ色の物体光はホログラム記録媒体４６の手前で焦点を結ぶので、ホログラム記録媒体４６を集光レンズ４４に近づけて、Ｂ色の物体光がホログラム記録媒体４６の表面で焦点を結ぶようにする。また、記録媒体の位置を調整しないと、Ｒ色の物体光はホログラム記録媒体４６を通り過ぎた位置で焦点を結ぶので、ホログラム記録媒体４６を集光レンズ４４から遠ざけて、Ｒ色の物体光がホログラム記録媒体４６の表面で焦点を結ぶようにする。
【００７７】
また、ホログラム記録媒体４６の位置が変更されるので、参照光が照射される方向も同時に変更することが好ましい。そこで、本実施の形態では、参照光がホログラム記録媒体４６の方向に反射されるように、移動機構７４によりミラー５８を矢印で示す通り直線移動する。
【００７８】
本実施の形態では、ホログラム記録媒体４６の位置を調整することにより、ＲＧＢ３色のレーザ光の各々について、物体光がホログラム記録媒体４６の表面に焦点を結ぶようになるので、波長多重記録されるＲＧＢ３色のホログラムの大きさが揃えられる。
【００７９】
＜第３の実施の形態＞
第１の実施の形態では対物レンズの位置を調整したが、第２の実施の形態では対物レンズに平行光を入射するリレーレンズの位置を調整する。図８は本発明の第３の実施の形態に係るホログラム記録装置の構成の一例を示す構成図である。
【００８０】
図８に示すように、集光レンズ４４を移動させる移動機構７０に代えて、集光レンズ４４に平行光を入射するレンズ４２を移動させる移動機構７６を配置した以外は、第１の実施の形態に係るホログラム記録装置と同様の構成であるため、同じ符号を付して説明を省略する。
【００８１】
また、図示は省略するが、本実施の形態では、移動機構７６は、図示しない駆動装置を介して制御装置６０に接続されており、図示しない駆動装置は、制御装置６０からの指示に基づいて移動機構７６の各々を駆動する。
【００８２】
（リレーレンズの位置調整）
次に、リレーレンズの位置調整について説明する。図９（Ａ）〜（Ｃ）はリレーレンズの位置調整を説明するための模式図である。図９（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、本実施の形態では、ＲＧＢ３色のレーザ光の各々について、物体光がホログラム記録媒体４６の表面に焦点を結ぶように、リレーレンズであるレンズ４２の位置を調整する。移動機構７６によりレンズ４２を矢印で示す光軸方向に移動することにより、物体光の焦点位置を移動させる。
【００８３】
例えば、リレーレンズの位置を調整しないと、Ｂ色の物体光はホログラム記録媒体４６の手前で焦点を結ぶので、レンズ４２をホログラム記録媒体４６に近づけて、Ｂ色の物体光がホログラム記録媒体４６の表面で焦点を結ぶようにする。また、対物レンズの位置を調整しないと、Ｒ色の物体光はホログラム記録媒体４６を通り過ぎた位置で焦点を結ぶので、レンズ４２をホログラム記録媒体４６から遠ざけて、Ｒ色の物体光がホログラム記録媒体４６の表面で焦点を結ぶようにする。
【００８４】
本実施の形態では、リレーレンズであるレンズ４２の位置を調整することにより、ＲＧＢ３色のレーザ光の各々について、物体光がホログラム記録媒体４６の表面に焦点を結ぶようになるので、波長多重記録されるＲＧＢ３色のホログラムの大きさが揃えられる。
【００８５】
＜変形例＞
なお、上記実施の形態で説明したホログラム記録装置の構成は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内においてその構成を変更してもよいことは言うまでもない。例えば、ホログラム記録装置の構成を一部変更して、水平方向及び垂直方向に視差情報を有するパララックス型のホログラフィックステレオグラムの作製にも適用することができる。
【００８６】
また、上記の実施の形態では、対物レンズの位置、記録媒体の位置、リレーレンズの位置を別々に調整しているが、ＲＧＢ３色のレーザ光の各々について物体光がホログラム記録媒体４６の表面に焦点を結ぶようにできればよく、対物レンズの位置、記録媒体の位置、及びリレーレンズの位置から選択された２以上の位置を調整するようにしてもよい。
【００８７】
また、上記の実施の形態では、対物レンズやリレーレンズを移動させて物体光の焦点位置を調整しているが、移動を伴わない焦点可変光学系を用いて、物体光の焦点位置を調整してもよい。このような焦点可変光学系としては、レンズの曲率を変えられる電気式焦点可変レンズ等が挙げられる。
【符号の説明】
【００８８】
１０   レーザ光源
１２   シャッター
１４   光学素子
１６   光学素子
１８   ミラー
１９   １／２波長板
２０   空間フィルタ
２２   レンズ
２４   偏光ビームスプリッタ
２４ａ 反射面
２６   スリット
２８   偏光ビームスプリッタ
２８ａ 反射面
３０   表示装置
３２   レンズ
３４   レンズ
３６   ミラー
４０   レンズ
４２   レンズ
４４   集光レンズ
４６   ホログラム記録媒体
４８   ミラー
５０   スリット
５２   レンズ
５４   遮光板
５４ａ アパーチャ
５６   レンズ
５８   ミラー
６０   制御装置
６２   駆動装置
６４   駆動装置
６６   パターン発生器
６８   駆動装置
７０   移動機構
７２   移動機構
７４   移動機構
７６   移動機構
１００ レーザ光出力部
【図１】
2017129769.tif 000003
【図２】
2017129769.tif 000004
【図３】
2017129769.tif 000005
【図４】
2017129769.tif 000006
【図５】
2017129769.tif 000007
【図６】
2017129769.tif 000008
【図７】
2017129769.tif 000009
【図８】
2017129769.tif 000010
【図９】
2017129769.tif 000011