(57)【要約】【課題】ホログラフィックステレオグラムを作成する際に、ホログラム記録媒体の同じ領域に複数の要素ホログラムを一度に多重記録する画像記録装置を提供する。【解決手段】レーザ光源から出射されたレーザ光を分岐する分岐手段と、画像を表示する表示装置と、表示領域を分割してホログラフィックステレオグラム作成用の複数の画像を表示し、分岐された一方のレーザ光が表示装置に表示された複数の画像の各々で変調されて複数の物体光となるように表示装置の表示を制御する表示制御手段と、複数の物体光をホログラム記録媒体上に重ね合わせて結像する光学系と、分岐された他方のレーザ光を参照光として複数の物体光と共にホログラム記録媒体に照射する照射手段と、を備える画像記録装置とする。【選択図】図３
2017062464.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射されたレーザ光を分岐する分岐手段と、
画像を表示する表示装置と、
前記表示装置の表示領域を分割してホログラフィックステレオグラム作成用の複数の画像を表示し、前記分岐手段で分岐された一方のレーザ光が前記表示装置に表示された複数の画像の各々で変調されて複数の物体光となるように、前記表示装置の表示を制御する表示制御手段と、
前記複数の物体光をホログラム記録媒体上に重ね合わせて結像する光学系と、
前記分岐手段で分岐された他方のレーザ光を参照光として前記複数の物体光と共に前記ホログラム記録媒体に照射する照射手段と、
を備える画像記録装置。
【請求項２】
前記複数の物体光は、光軸の角度が異なる、請求項１に記載の画像記録装置。
【請求項３】
前記複数の画像が、同じ画像である、請求項１又は請求項２に記載の画像記録装置。
【請求項４】
前記複数の画像が、水平方向及び垂直方向の一方に視差情報を有する複数の画像である、請求項１又は請求項２に記載の画像記録装置。
【請求項５】
前記複数の画像が、水平方向及び垂直方向に視差情報を有する複数の画像である、請求項１又は請求項２に記載の画像記録装置。
【請求項６】
前記光学系は、ホログラフィックステレオグラムが視差情報を有する方向に物体光を集光させる、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の画像記録装置。
【請求項７】
前記光学系は、前記表示装置の分割された表示領域の各々に対応するように配置された複数のレンズを備えたレンズアレイと、前記複数のレンズの各々を透過した複数の物体光を前記ホログラム記録媒体上に重ね合わせて結像する結像レンズと、を有する、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の画像記録装置。
【請求項８】
前記複数のレンズが、凹レンズである、請求項７に記載の画像記録装置。
【請求項９】
前記表示制御手段は、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を作成する場合に、垂直方向に視差情報を有する複数の画像を垂直方向に並べて前記表示装置に表示する、請求項１、２、４、６、７、及び８のいずれか１項に記載の画像記録装置。
【請求項１０】
前記光学系は、垂直方向に配列された複数のシリンドリカルレンズを備えたレンズアレイと、前記複数のシリンドリカルレンズの各々を透過した複数の物体光を前記ホログラム記録媒体上に重ね合わせて結像するシリンドリカルレンズと、を有する、請求項９に記載の画像記録装置。
【請求項１１】
前記表示制御手段は、水平方向及び垂直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を作成する場合に、水平方向及び垂直方向に視差情報を有する複数の画像を水平方向及び垂直方向に並べて前記表示装置に表示する、請求項１、２、５、７、及び８のいずれか１項に記載の画像記録装置。
【請求項１２】
前記光学系は、水平方向及び垂直方向に配列された複数の凸レンズを備えたレンズアレイと、前記複数の凸レンズの各々を透過した複数の物体光を前記ホログラム記録媒体上に重ね合わせて結像する凸レンズと、を有する、請求項１１に記載の画像記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、レーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射されたレーザ光を参照光と物体光とに分離する光分離手段と、前記光分離手段によって分離された参照光をホログラム記録媒体に照射する参照光照射手段と、画像を表示し、前記光分離手段によって分離された物体光を変調する空間光変調器と、前記空間光変調器によって変調された物体光を１次元方向に拡散する１次元拡散板と、前記空間光変調器と前記１ 次元拡散板の間にあって、前記空間光変調器によって変調された物体光を、前記１次元拡散板の前記１ 次元方向には前記１ 次元拡散板上に前記空間光変調器の表示画像を結像し、前記１ 次元方向と略直交する方向には前記ホログラム記録媒体上に前記物体光を集光する物体投影光学系と、を具備することを特徴とするホログラフィックステレオグラム作成装置が開示されている。
【０００３】
特許文献２には、ホログラフィックステレオグラムを記録する画像記録方法において、短冊状の要素ホログラムを露光する際に、光偏向素子をホログラム記録媒体に近接させて配し、上記光偏向素子を介することによって、物体光および参照光の一方を長手方向に偏向させて上記ホログラム記録媒体を露光し、上記光偏向素子の偏向角を異ならせて少なくとも２回以上の多重露光を行うことにより、上記要素ホログラム長手方向に複数の視差を持たせたことを特徴とする画像記録方法が開示されている。
【０００４】
特許文献３には、ホログラム用記録媒体に三次元画像情報を露光するホログラフィックステレオグラム露光装置において、視差方向に分割表示された複数の画像を透過した光を重ね合わせて投影してから集光して分割数に応じた画像を上記ホログラム用記録媒体上に投影する物体光光学系を備えることを特徴とするホログラフィックステレオグラム露光装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３３３８８０号公報
【特許文献２】特開２００９−１１６００７号公報
【特許文献３】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】
【０００６】
本発明の目的は、ホログラフィックステレオグラムを作成する際に、ホログラム記録媒体の同じ領域に複数の要素ホログラムを一度に多重記録する画像記録装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、レーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射されたレーザ光を分岐する分岐手段と、画像を表示する表示装置と、前記表示装置の表示領域を分割してホログラフィックステレオグラム作成用の複数の画像を表示し、前記分岐手段で分岐された一方のレーザ光が前記表示装置に表示された複数の画像の各々で変調されて複数の物体光となるように、前記表示装置の表示を制御する表示制御手段と、前記複数の物体光をホログラム記録媒体上に重ね合わせて結像する光学系と、前記分岐手段で分岐された他方のレーザ光を参照光として前記複数の物体光と共に前記ホログラム記録媒体に照射する照射手段と、を備える画像記録装置である。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、前記複数の物体光は、光軸の角度が異なる、請求項１に記載の画像記録装置である。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、前記複数の画像が、同じ画像である、請求項１又は請求項２に記載の画像記録装置である。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、前記複数の画像が、水平方向及び垂直方向の一方に視差情報を有する複数の画像である、請求項１又は請求項２に記載の画像記録装置である。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、前記複数の画像が、水平方向及び垂直方向に視差情報を有する複数の画像である、請求項１又は請求項２に記載の画像記録装置である。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、前記光学系は、ホログラフィックステレオグラムが視差情報を有する方向に物体光を集光させる、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の画像記録装置である。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、前記光学系は、前記表示装置の分割された表示領域の各々に対応するように配置された複数のレンズを備えたレンズアレイと、前記複数のレンズの各々を透過した複数の物体光を前記ホログラム記録媒体上に重ね合わせて結像する結像レンズと、を有する、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の画像記録装置である。
【００１４】
請求項８に記載の発明は、前記複数のレンズが、凹レンズである、請求項７に記載の画像記録装置である。
【００１５】
請求項９に記載の発明は、前記表示制御手段は、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を作成する場合に、垂直方向に視差情報を有する複数の画像を垂直方向に並べて前記表示装置に表示する、請求項１、２、４、６、７、及び８のいずれか１項に記載の画像記録装置である。
【００１６】
請求項１０に記載の発明は、前記光学系は、垂直方向に配列された複数のシリンドリカルレンズを備えたレンズアレイと、前記複数のシリンドリカルレンズの各々を透過した複数の物体光を前記ホログラム記録媒体上に重ね合わせて結像するシリンドリカルレンズと、を有する、請求項９に記載の画像記録装置である。
【００１７】
請求項１１に記載の発明は、前記表示制御手段は、水平方向及び垂直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を作成する場合に、水平方向及び垂直方向に視差情報を有する複数の画像を水平方向及び垂直方向に並べて前記表示装置に表示する、請求項１、２、５、７、及び８のいずれか１項に記載の画像記録装置である。
【００１８】
請求項１２に記載の発明は、前記光学系は、水平方向及び垂直方向に配列された複数の凸レンズを備えたレンズアレイと、前記複数の凸レンズの各々を透過した複数の物体光を前記ホログラム記録媒体上に重ね合わせて結像する凸レンズと、を有する、請求項１１に記載の画像記録装置である。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１に記載の発明によれば、ホログラフィックステレオグラムを作成する際に、ホログラム記録媒体の同じ領域に複数の要素ホログラムが一度に多重記録される。
【００２０】
請求項２に記載の発明によれば、要素ホログラム毎に異なる角度情報が記録される。
【００２１】
請求項３に記載の発明によれば、１画像を表示する場合に比べて、複数の画像の配列方向に視野角が拡大する。
【００２２】
請求項４に記載の発明によれば、水平方向及び垂直方向のうち一方向に視差が付与される。
【００２３】
請求項５に記載の発明によれば、水平方向及び垂直方向の両方向に視差が付与される。
【００２４】
請求項６に記載の発明によれば、ホログラフィックステレオグラムが視差情報を有する方向に物体光が集光する。
【００２５】
請求項７に記載の発明によれば、複数の画像の各々に対応する複数の物体光が重ね合わされて結像される。
【００２６】
請求項８に記載の発明によれば、複数のレンズが凸レンズである場合に比べて、光学系が小型化する。
【００２７】
請求項９に記載の発明によれば、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を作成する際に、垂直方向にも視差が付与される。
【００２８】
請求項１０に記載の発明によれば、シリンドリカルレンズを用いるのでアレイ化が容易である。
【００２９】
請求項１１に記載の発明によれば、ドット状の要素ホログラムを順次記録する従来の作成装置に比べて、水平方向及び垂直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の作成速度が向上する。
【００３０】
請求項１２に記載の発明によれば、水平方向及び垂直方向に配列された複数の画像の各々に対応する複数の物体光が重ね合わされる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】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】第１の実施の形態に係る画像記録装置の構成の一例を示す構成図である。
【図４】画像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】第１の実施の形態に係る光学系の結像機能を示す模式図である。
【図６】（Ａ）〜（Ｃ）は第１の実施の形態において表示装置に表示される複数の画像の一例を示す模式図である。
【図７】（Ａ）〜（Ｃ）は第２の実施の形態において表示装置に表示される複数の画像の一例を示す模式図である。
【図８】第３の実施の形態に係る画像記録装置の構成の一例を示す構成図である。
【図９】第４の実施の形態に係る画像記録装置の構成の一例を示す構成図である。
【図１０】第４の実施の形態に係る光学系の変形例を示す構成図である。
【図１１】第５の実施の形態に係る画像記録装置の構成の一例を示す構成図である。
【図１２】第６の実施の形態において表示装置に表示される複数の画像の一例を示す模式図である。
【図１３】第６の実施の形態に係る画像記録装置の構成の一例を示す構成図である。
【図１４】第５の実施の形態において表示装置に表示される複数の画像の一例を示す模式図である。
【図１５】（Ａ）及び（Ｂ）は第７の実施の形態において表示装置２６に表示される複数の画像の一例を示す模式図である。
【図１６】（Ａ）及び（Ｂ）は第７の実施の形態に係る画像記録装置の部分構成の一例を示す構成図である。
【図１７】（Ａ）及び（Ｂ）は第８の実施の形態に係る画像記録装置の部分構成の一例を示す構成図である。
【図１８】（Ａ）及び（Ｂ）は第９の実施の形態に係る画像記録装置の部分構成の一例を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
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。
【００３３】
＜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。
【００３４】
図１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、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。
【００３５】
また、正面において、ななめ上方から被写体ＯＢを撮影した画像が原画像Ｂであり、ななめ下方から被写体ＯＢを撮影した画像が原画像Ｊである。また、ななめ左側において、ななめ上方から被写体ＯＢを撮影した画像が原画像Ａであり、ななめ下方から被写体ＯＢを撮影した画像が原画像Ｉである。また、ななめ右側において、ななめ上方から被写体ＯＢを撮影した画像が原画像Ｃであり、ななめ下方から被写体ＯＢを撮影した画像が原画像Ｋである。
【００３６】
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を順次撮影する。ここでは、被写体ＯＢの撮影により原画像Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈが取得されるものとする。
【００３７】
次に、これら複数の原画像ＤからＨを再構成して表示画像１、２、３、４、５を生成する。この例では、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。
【００３８】
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。
【００３９】
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は、垂直方向には視差情報を持たず、垂直方向の視野が狭い。従来、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に対し垂直方向の視差情報を付与する方法として、要素ホログラムを記録する際に、ホログラム記録媒体の手前に配置した光偏向素子の偏向角を異ならせて、異なる角度の物体光で複数回露光する方法が提案されていた。しかしながら、複数回露光するのでホログラフィックステレオグラムの作成に時間が掛かる。また、ホログラム記録媒体の直前で角度のみを変えているので、ホログラム記録媒体上に投影される要素ホログラムのサイズが変化してしまい、それを補正する複雑な画像処理を必要としていた。
【００４０】
本実施の形態の画像記録装置では、表示装置の表示領域を分割して複数の画像を表示する。複数の画像は、同じ視差画像でもよく、異なる視差画像でもよい。そして、表示された複数の画像の各々を透過した複数の物体光を、光学系によりホログラム記録媒体上に重ね合わせて結像する。これにより、ホログラフィックステレオグラムを作成する際に、ホログラム記録媒体の同じ領域に複数の要素ホログラムが一度に多重記録される。また、本実施の形態の光学系（以下、「重ね合わせ結像光学系」という場合がある。）によれば、ホログラム記録媒体に入射する角度によって表示画像のサイズを変化させないため、重ね合わせのための複雑な画像処理を不要とする。なお、画像記録装置の具体的な構成や表示画像については以下で説明する。
【００４１】
＜第１の実施の形態＞
（画像記録装置）
要素ホログラムを順次記録してホログラフィックステレオグラムを作成する画像記録装置について説明する。図３は第１の実施の形態に係る画像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有するホログラフィックステレオグラムを作成する画像記録装置について説明する。図３は画像記録装置を上から見た図である。
【００４２】
図３に示すように、画像記録装置には、レーザ光源１０が設けられている。レーザ光源１０からは、レーザ発振によりコヒーレントなレーザ光が出射される。例えば、本実施の形態では、レーザ光源１０として、波長５３２ｎｍのレーザ光を出射する、光出力１Ｗの緑色固体レーザを用いている。
【００４３】
レーザ光源１０の光出射側には、レーザ光を遮断するためのシャッター１２が光路から退避可能に配置されている。シャッター１２の光透過側には、空間フィルタ１４、レンズ１６、及びミラー１８が、シャッター１２側から光路に沿って記載した順序で配置されている。空間フィルタ１４とレンズ１６とは、シャッター１２を退避させて通過した光を平行光化して、ミラー１８に照射する。ミラー１８は、平行光化された光の光路を偏光ビームスプリッタ２２の方向に変更する。
【００４４】
ミラー１８の光反射側には、１／２波長板２０、及び偏光ビームスプリッタ２２が、ミラー１８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２０は、入射された光の偏光面を回転させて信号光と参照光との強度比を調整する。１／２波長板２０を透過した光は、偏光ビームスプリッタ２２に入射する。
【００４５】
偏光ビームスプリッタ２２は、Ｐ偏光を透過し且つＳ偏光を反射する反射面２２ａを備え、レーザ光を物体光用の光と参照光用の光の２つの光に分岐させる。偏光ビームスプリッタ２２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２２で反射された光が参照光用の光（Ｓ偏光）となる。
【００４６】
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２２の光透過側には、ミラー２４が配置されている。ミラー２４は、透過した光の光路をホログラム記録媒体３４の方向に変更する。ミラー２４とホログラム記録媒体３４との間には、透過型の表示装置２６、レンズアレイ２８、レンズ３０、及びレンズ３２が、ミラー２４側から光路に沿って記載した順序で配置されている。
【００４７】
表示装置２６は、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２６としては、例えば、電気信号によって画素毎の駆動制御を行う空間光変調器を用いるのが好適である。本実施の形態では、透過型の液晶空間光変調器を用いて、その表示領域に画像を表示する。物体光用の光が表示装置２６で変調されることで、ホログラム記録に用いる物体光が生成される。なお、物体光の偏光方向と参照光の偏光方向とは、ホログラム記録媒体内で物体光と参照光とによる干渉縞が記録されればよく、他の偏光方向の組合せを用いてもよい。
【００４８】
本実施の形態では、表示装置２６の表示領域を垂直方向に分割して複数の画像を表示する。図示した例では、表示装置２６の表示領域が垂直方向に３分割されている。３分割された表示領域の各々に１つの画像が表示され、表示装置２６の表示領域には垂直方向に並ぶ３つの画像が表示されている。なお、表示画像については後述する（図６参照）。
【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３４は、図示しない保持部材に保持されており、表示装置２６に１回に表示される表示画像に応じて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】
レンズアレイ２８は、複数のシリンドリカル凸レンズを備えている。複数のシリンドリカル凸レンズの各々は、その凸面が表示装置２６に対向すると共に、長さ方向が水平方向となるように配列されている。複数のシリンドリカル凸レンズは、表示装置２６の分割された表示領域の各々に対応するように、垂直方向に並べて配置されている。
【００５１】
レンズ３０は、シリンドリカルレンズである。レンズ３０は、その凸面がレンズ３２に対向すると共に、長さ方向が水平方向となるように配置されている。レンズ３０は、レンズアレイ２８を透過した物体光を、ホログラム記録媒体３４上に重ね合わせて結像する結像レンズとして機能する。
【００５２】
レンズ３２も、シリンドリカルレンズである。レンズ３２は、その凸面がレンズ３０に対向すると共に、長さ方向が垂直方向となるように配置されている。レンズ３２は、レンズアレイ２８、レンズ３０を透過した物体光を水平方向に集光する集光レンズとして機能する。物体光が水平方向に集光される様子は、側面図を併記して図示する。
【００５３】
図５は第１の実施の形態に係る光学系の結像機能を示す模式図である。レンズ３０の焦点距離ｆ１、レンズアレイ２８の各シリンドリカル凸レンズの焦点距離ｆ２の各々は、レンズアレイ２８の各シリンドリカル凸レンズの焦点位置に表示装置２６を配置した場合に、ホログラム記録媒体３４の表面が表示装置２６に表示された画像の結像面となるように設定されている。なお、レンズ３２の焦点距離ｆ３は、ホログラム記録媒体３４の表面が集光面となるように設定されている。
【００５４】
表示装置２６は、表示領域を垂直方向に分割して複数の画像を表示する。複数の画像の各々を透過した複数の物体光は、レンズアレイ２８の対応するシリンドリカル凸レンズを透過する。レンズアレイ２８を透過した複数の物体光は、垂直方向において、レンズ３０によりホログラム記録媒体３４上に重ね合わせて結像される。即ち、結像される複数の物体光は、光軸の角度が垂直方向で異なっている。また、レンズ３０を透過した複数の物体光は、レンズ３２により水平方向に集光される。こうして結像及び集光された物体光は、ホログラム記録媒体３４に照射される。
【００５５】
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２２の光反射側には、ミラー３６が配置されている。ミラー３６は、参照光用の光（以下、「参照光」という。）の光路をホログラム記録媒体３４の方向に変更する。ミラー３６とホログラム記録媒体３４との間には、スリット３８が配置されている。
【００５６】
スリット３８は、参照光を矩形形状に整形して、ホログラム記録媒体３４に照射する。本実施の形態では、参照光は、ホログラム記録媒体３４に対し、物体光とは異なる側から照射される。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３４内で交差するように照射される。
【００５７】
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。例えば、物体光を矩形形状に整形するスリット、物体光を水平方向及び垂直方向の少なくとも一方に拡散させる拡散板等を、光路に配置してもよい。
【００５８】
次に、画像記録装置の電気的構成について説明する。図４は画像記録装置の電気的構成の一例を示すブロック図である。画像記録装置は、装置全体を制御する制御装置４０を備えている。制御装置４０は、コンピュータで構成されており、ＣＰＵ（中央処理装置;  Central Processing Unit）、各種プログラムを記憶したＲＯＭ（Read Only Memory）、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（Random Access Memory）、各種情報を記憶する不揮発性メモリ等を備えている。
【００５９】
レーザ光源１０は、駆動装置４２を介して制御装置４０に接続されている。駆動装置４２は、制御装置４０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４４を介して制御装置４０に接続されている。駆動装置４４は、制御装置４０からの指示に基づいてシャッター１２を開閉駆動する。
【００６０】
また、表示装置２６も、パターン発生器４６を介して制御装置４０に接続されている。パターン発生器４６は、制御装置４０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２６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。即ち、表示装置２６は、パターン発生器４６を介して制御装置４０により表示制御されている。なお、１／２波長板２０の回転駆動や図示しない移動装置の駆動等も、図示しない駆動装置が制御装置４０からの指示に基づいて行う。
【００６１】
（複数の要素ホログラムの一括記録）
次に、ホログラム記録処理について説明する。
まず、駆動装置４２を駆動し、シャッター１２を光路から退避させてレーザ光が通過するようにする。レーザ光源１０からレーザ光を照射すると共に、制御装置４０からパターン発生器４６に画像情報を供給して、予め定めたタイミングで表示装置２６に複数の画像を表示し、ホログラム記録媒体３４へのホログラム記録処理を実行する。
【００６２】
ここで、表示装置２６に表示する複数の画像について説明する。
図６（Ａ）〜（Ｃ）は第１の実施の形態において表示装置２６に表示される複数の画像の一例を示す模式図である。図６（Ａ）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、３つの原画像Ｅ、Ｆ、Ｇを取得する。次に、図６（Ｂ）に示すように、３つの原画像Ｅ、Ｆ、Ｇを再構成して表示画像１、２、３を生成する。図２を用いて説明した通り、原画像を水平方向に３分割して左側からｎ番目の画素列をＥ→Ｆ→Ｇの順番で並べた画像を表示画像ｎとする。
【００６３】
例えば、原画像Ｅから得られた画素列をＥＨ１、ＥＨ２、ＥＨ３とし、原画像Ｆから得られた画素列をＦＨ１、ＦＨ２、ＦＨ３とし、原画像Ｇから得られた画素列をＧＨ１、ＧＨ２、ＧＨ３とする。表示画像１には画素列ＥＨ１、ＦＨ１、ＧＨ１が配列され、表示画像２には画素列ＥＨ２、ＦＨ２、ＧＨ２が配列され、表示画像３には画素列ＥＨ３、ＦＨ３、ＧＨ３が配列される。
【００６４】
第１の実施の形態では、表示装置２６に表示する複数の画像を、同じ表示画像とする。表示装置２６の表示領域は垂直方向に複数に分割されて、分割された各領域に同じ表示画像が表示される。即ち、同じ表示画像が垂直方向に複数個並ぶように表示される。最初の表示画像を複数個表示して、表示された複数画像分の要素ホログラムを一度に記録する。その後に、ホログラム記録媒体３４を移動させて、次の表示画像を複数個表示して、表示された複数画像分の要素ホログラムを一度に記録する。
【００６５】
例えば、図６（Ｃ）に示すように、表示領域を垂直方向に３分割して表示画像１を３つ表示して一度に記録する。次に、ホログラム記録媒体３４を移動させて、表示画像２を３つ表示して一度に記録する。更に、ホログラム記録媒体３４を移動させて、表示画像３を３つ表示して一度に記録する。このように、記録と移動を繰り返す。
【００６６】
ここで、ホログラム記録処理の説明に戻る。レーザ光源１０から出射されたレーザ光は、空間フィルタ１４とレンズ１６とにより平行光化され、ミラー１８で反射されて、１／２波長板２０に入射する。１／２波長板２０で偏光面が回転されたレーザ光は、偏光ビームスプリッタ２２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。
【００６７】
偏光ビームスプリッタ２２を透過したＰ偏光は、ミラー２４で反射され、表示装置２６で画像情報に応じて変調されて物体光となる。本実施の形態では、表示装置２６には同じ表示画像が垂直方向に複数個並ぶように表示される。複数の表示画像の各々を透過した複数の物体光は、レンズアレイ２８の対応するシリンドリカル凸レンズを透過し、レンズ３０によりホログラム記録媒体３４上に重ね合わせて結像され、レンズ３２により水平方向に集光されて、ホログラム記録媒体３４に照射される。
【００６８】
一方、偏光ビームスプリッタ２２で反射されたＳ偏光（参照光）は、ミラー３６で反射され、スリット３８で矩形形状に整形されて、物体光とは異なる側からホログラム記録媒体３４に照射される。
【００６９】
本実施の形態では、表示装置２６には、同じ表示画像が垂直方向に複数個並ぶように表示される。垂直方向に並ぶ複数の表示画像を透過した光は、表示画像の表示位置に応じて光軸の角度が垂直方向で異なる複数の物体光となる。複数の表示画像に応じた複数の物体光と参照光とがホログラム記録媒体３４に同時に照射されて、複数の物体光と参照光との干渉により複数画像分の要素ホログラムが一度に記録される。
【００７０】
複数画像分の要素ホログラムは、ホログラム記録媒体３４の同じ領域に多重記録される。多重記録された複数画像分の要素ホログラムは、ホログラム記録媒体３４から拡がるように再生される。このため、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を作成する際に、垂直方向の視野が拡大する。
【００７１】
また、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。本実施の形態では、多重記録される複数の要素ホログラムの各々は短冊状である。ホログラム記録媒体３４を水平方向に移動させると共に表示装置２６に表示する画像を切り替えることで、多重記録された短冊状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３４に順次記録される。このようにして記録されたすべての要素ホログラムに、参照光と同一方向又は参照光と対向する方向から、記録に用いたレーザ光の波長と同じ波長成分を含む光を照射することで、観察方向に応じて異なる原画像を再生することができる。
【００７２】
＜第２の実施の形態＞
第２の実施の形態では、表示装置２６に表示する複数の画像を、垂直方向に取得角度が異なる複数の表示画像とする。これら複数の表示画像の各々は、水平方向に視差情報を有する複数の原画像を再構成して得られる。そして、複数の表示画像は、垂直方向に並ぶように表示される。表示装置２６に表示する画像を変更する以外は、第１の実施の形態と同じ構成であるため、同じ構成については説明を省略し、相違点のみ説明する。
【００７３】
図７（Ａ）〜（Ｃ）は第２の実施の形態において表示装置２６に表示される複数の画像の一例を示す模式図である。図７（Ａ）に示すように、第１の実施の形態で、垂直方向に取得角度が等しい３つの原画像Ｅ、Ｆ、Ｇを再構成して表示画像１、２、３を生成したのと同様の手法で、垂直方向に取得角度が等しい３つの原画像Ａ、Ｂ、Ｃを再構成して表示画像４、５、６を生成し、垂直方向に取得角度が等しい３つの原画像Ｉ、Ｊ、Ｋを再構成して表示画像７、８、９を生成する。
【００７４】
この例では、図７（Ｃ）に示すように、表示装置２６の表示領域を垂直方向に３分割して、垂直方向に取得角度が異なる複数の表示画像４、１、７を、垂直方向に並べて表示する。複数の表示画像４、１、７の各々は、上記の通り、水平方向に視差情報を有する複数の原画像を再構成して得られる視差画像である。このとき、各表示画像からホログラム記録媒体３４に入射する物体光の光軸の角度と、原画像を取得した垂直方向の取得角度とを対応させる。
【００７５】
例えば、図７（Ｂ）に示すように、水平方向のななめ左側において、ななめ上方から被写体ＯＢを撮影した画像が原画像Ａであり、水平方向から被写体ＯＢを撮影した画像が原画像Ｅであり、ななめ下方から被写体ＯＢを撮影した画像が原画像Ｉである。原画像Ａ、Ｅ、Ｉは、原画像を取得したとき垂直方向の取得角度が異なっている。
【００７６】
表示画像４を透過した物体光の光軸の角度は、原画像Ａを取得した垂直方向の取得角度に対応している。また、表示画像１を透過した物体光の光軸の角度は、原画像Ｅを取得した垂直方向の取得角度に対応し、表示画像７を透過した物体光の光軸の角度は、原画像Ｉを取得した垂直方向の取得角度に対応している。
【００７７】
第２の実施の形態では、表示装置２６には、垂直方向に取得角度が異なる複数の表示画像が、垂直方向に複数個並ぶように表示される。垂直方向に並ぶ複数の表示画像を透過した光は、視差に対応して光軸の角度が垂直方向で異なる複数の物体光となる。これら複数の物体光と参照光とがホログラム記録媒体３４に同時に照射されて、複数の物体光と参照光との干渉により複数画像分の要素ホログラムが一度に記録される。
【００７８】
複数画像分の要素ホログラムは、ホログラム記録媒体３４の同じ領域に多重記録される。多重記録された複数画像分の要素ホログラムからは、観察角度に応じて異なる視差を有する画像が再生される。換言すれば、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に、垂直方向の視差情報が付与される。即ち、水平方向及び垂直方向の両方に視差情報を有するホログラフィックステレオグラムが作成される。
【００７９】
また、従来の画像記録装置では、水平方向及び垂直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を作成する際に、水平方向及び垂直方向に集光させて、画素毎に微小な要素ホログラムを記録していた。これに対し、第２の実施の形態に係る画像記録装置によれば、垂直方向の視差は重ね合わせ結像光学系により付与され、短冊状の要素ホログラムの長手方向に相当する複数画像分の視差情報が一度に記録されるので、従来の画像記録装置に比べて、要素ホログラムの記録速度が大幅に向上する。
【００８０】
例えば、短冊状の要素ホログラムが長手方向の１００画素分の画像情報を有すると仮定すると、画素毎に記録する従来の画像記録装置に比べてホログラフィックステレオグラムの記録速度が１００倍に向上する。
【００８１】
＜第３の実施の形態＞
第３の実施の形態では、図３にレンズ３０及びレンズ３２として図示する２つのシリンドリカルレンズを１つの凸レンズで共通化する以外は、第１の実施の形態と同じ構成であるため、同じ構成については説明を省略し、相違点のみ説明する。
【００８２】
図８は第３の実施の形態に係る画像記録装置の構成の一例を示す構成図である。図８に示すように、第３の実施の形態では、ミラー２４とホログラム記録媒体３４との間には、透過型の表示装置２６、レンズアレイ２８、及びレンズ５２が、ミラー２４側から光路に沿って記載した順序で配置されている。
【００８３】
レンズ５２は、凸レンズである。レンズ５２は、レンズアレイ２８を透過した物体光を、ホログラム記録媒体３４上に重ね合わせて結像する結像レンズとして機能すると共に、レンズアレイ２８を透過した物体光を水平方向に集光する集光レンズとして機能する。物体光が水平方向に集光される様子は、側面図を併記して図示する。
【００８４】
レンズ５２の焦点距離ｆ１、レンズアレイ２８の各シリンドリカル凸レンズの焦点距離ｆ２の各々は、レンズアレイ２８の各シリンドリカル凸レンズの焦点位置に表示装置２６を配置した場合に、ホログラム記録媒体３４の表面が表示装置２６に表示された画像の結像面となるように設定されている。また、レンズ５２の焦点距離ｆ１は、ホログラム記録媒体３４の表面が集光面となるように設定されている。
【００８５】
表示装置２６は、表示領域を垂直方向に分割して複数の画像を表示する。複数の画像の各々を透過した複数の物体光は、レンズアレイ２８の対応するシリンドリカル凸レンズを透過する。レンズアレイ２８を透過した複数の物体光は、レンズ５２によって結像及び集光されて、ホログラム記録媒体３４に照射される。２つのシリンドリカルレンズを１つの凸レンズで置き換えることにより、第１の実施の形態に比べて光学系が簡素化される。
【００８６】
＜第４の実施の形態＞
第４の実施の形態では、図３にレンズアレイ２８として図示する、複数のシリンドリカル凸レンズを備えるレンズアレイを、複数のシリンドリカル凹レンズを備えるレンズアレイに変更する以外は、第１の実施の形態と同じ構成であるため、同じ構成については説明を省略し、相違点のみ説明する。
【００８７】
図９は第４の実施の形態に係る画像記録装置の構成の一例を示す構成図である。図９に示すように、第４の実施の形態では、ミラー２４とホログラム記録媒体３４との間には、透過型の表示装置２６、レンズアレイ５４、レンズ３０、及びレンズ３２が、ミラー２４側から光路に沿って記載した順序で配置されている。
【００８８】
レンズアレイ５４は、複数のシリンドリカル凹レンズを備えている。複数のシリンドリカル凹レンズの各々は、その凹面が表示装置２６に対向すると共に、長さ方向が水平方向となるように配置されている。複数のシリンドリカル凹レンズは、表示装置２６の分割された表示領域の各々に対応するように、垂直方向に並べて配置されている。
【００８９】
レンズ３０の焦点距離ｆ１、レンズアレイ５４の各シリンドリカル凹レンズの焦点距離ｆ２は、レンズ３０の焦点位置に表示装置２６を配置した場合に、ホログラム記録媒体３４の表面が表示装置２６に表示された画像の結像面となるように設定されている。また、レンズ３２の焦点距離ｆ３は、ホログラム記録媒体３４の表面が集光面となるように設定されている。
【００９０】
表示装置２６は、表示領域を垂直方向に分割して複数の画像を表示する。複数の画像の各々を透過した複数の物体光は、レンズアレイ５４の対応するシリンドリカル凹レンズを透過する。レンズアレイ５４を透過した複数の物体光は、レンズ３０とレンズ３２とにより結像及び集光されて、ホログラム記録媒体３４に照射される。
【００９１】
図３に示す複数のシリンドリカル凸レンズを備えるレンズアレイ２８を、図９に示すように、複数のシリンドリカル凹レンズを備えるレンズアレイ５４で置き換えることにより、レンズ３０の焦点位置に表示装置２６が配置されるようになり、第１の実施の形態に比べて光学系が小型化される。
【００９２】
図１０は第４の実施の形態に係る光学系の変形例を示す構成図である。図１０に示すように、第３の実施の形態と同様に、図９にレンズ３０及びレンズ３２として図示する２つのシリンドリカルレンズを１つの凸レンズ５６で共通化して、光学系を簡素化してもよい。
【００９３】
＜第５の実施の形態＞
第５の実施の形態では、表示装置２６は表示領域を垂直方向だけでなく水平方向にも分割して複数の表示画像を表示し、垂直方向に並んで表示される複数の表示画像に応じて多重記録される短冊状の要素ホログラムが、水平方向に複数本並ぶようにホログラム記録媒体３４に一度に記録する。
【００９４】
図１１は第５の実施の形態に係る画像記録装置の構成の一例を示す構成図である。光学系を変更する以外は、第１の実施の形態と同じ構成であるため、同じ構成については説明を省略し、相違点のみ説明する。図１１に示すように、ミラー２４とホログラム記録媒体３４との間には、透過型の表示装置２６、レンズアレイ２８、レンズアレイ５８、レンズ６０、レンズ３０、及びレンズ３２が、ミラー２４側から光路に沿って記載した順序で配置されている。
【００９５】
レンズアレイ２８は、複数のシリンドリカル凸レンズを備えている。複数のシリンドリカル凸レンズの各々は、その凸面が表示装置２６に対向すると共に、長さ方向が水平方向となるように配列されている。複数のシリンドリカル凸レンズは、表示装置２６の垂直方向に分割された表示領域の各々に対応するように、垂直方向に並べて配置されている。
【００９６】
レンズアレイ５８は、複数のシリンドリカル凹レンズを備えている。複数のシリンドリカル凹レンズの各々は、その凹面がレンズアレイ２８に対向すると共に、長さ方向が垂直方向となるように配置されている。複数のシリンドリカル凹レンズは、表示装置２６の水平方向に分割された表示領域の各々に対応するように、水平方向に並べて配置されている。
【００９７】
レンズ６０は、シリンドリカルレンズである。レンズ６０は、その凸面がレンズ３０に対向すると共に、長さ方向が垂直方向となるように配置されている。レンズ６０は、レンズアレイ２８及びレンズアレイ５８を透過した物体光を、レンズ３２の手前で水平方向において重ね合わせて結像する結像レンズとして機能する。
【００９８】
レンズ３０の焦点距離ｆ１、レンズアレイ２８の各シリンドリカル凸レンズの焦点距離ｆ２の各々は、レンズアレイ２８の各シリンドリカル凸レンズの焦点位置に表示装置２６を配置した場合に、ホログラム記録媒体３４の表面が表示装置２６に表示された画像の結像面となるように設定されている。
【００９９】
また、レンズ６０の焦点距離ｆ４、レンズアレイ５８の各シリンドリカル凹レンズの焦点距離ｆ５の各々は、レンズ６０の焦点位置に表示装置２６を配置した場合に、レンズ３２の手前で、レンズ６０を透過した複数の物体光が、水平方向において重ね合わせて結像されるように設定されている。また、レンズ３２の焦点距離ｆ３は、ホログラム記録媒体３４の表面が、レンズ３２の手前で水平方向において重ね合わせて結像された画像のフーリエ変換面となるように設定されている。
【０１００】
ここで、表示装置２６に表示する複数の画像について説明する。
図７（Ａ)は、第５の実施の形態において表示装置２６に表示される複数の画像の一例を示す模式図でもある。図１２に示すように、水平方向及び垂直方向に少しずつ視点を変えて被写体ＯＢを順次撮影し、９つの原画像Ａ、Ｅ、Ｉ、Ｂ、Ｆ、Ｊ、Ｃ、Ｇ、Ｋを取得する。これらを図７（Ａ）に示すように、垂直方向に取得角度が等しい３つの原画像Ｅ、Ｆ、Ｇを再構成して表示画像１、２、３を生成し、垂直方向に取得角度が等しい３つの原画像Ａ、Ｂ、Ｃを再構成して表示画像４、５、６を生成し、垂直方向に取得角度が等しい３つの原画像Ｉ、Ｊ、Ｋを再構成して表示画像７、８、９を生成する。生成した複数の表示画像１から９を、視差に応じて水平方向及び垂直方向に沿って並べて表示する。
【０１０１】
第５の実施の形態では、表示装置２６の表示領域を水平方向に３分割すると共に垂直方向にも３分割して９つの分割領域とし、各分割領域に表示画像１から９を割り当てて表示する。水平方向に３分割した画像列について、１列目には３つの表示画像４、１、７を垂直方向に並べて表示し、２列目には３つの表示画像５、２、８を垂直方向に並べて表示し、３列目には３つの表示画像６、３、９を垂直方向に並べて表示する。
【０１０２】
なお、同じ画像行に表示される複数の表示画像は、垂直方向に取得角度が等しく、水平方向に視差情報を有している。１行目に並ぶ３つの表示画像１、２、３は垂直方向に取得角度が等しく水平方向に視差情報を有し、２行目に並ぶ３つの表示画像４、５、６は垂直方向に取得角度が等しく水平方向に視差情報を有し、３行目に並ぶ３つの表示画像７、８、９は垂直方向に取得角度が等しく水平方向に視差情報を有する。
【０１０３】
表示装置２６に表示された複数の表示画像の各々を透過した複数の物体光は、レンズアレイ２８の対応するシリンドリカル凸レンズを透過し、レンズアレイ５８の対応するシリンドリカル凹レンズを透過する。レンズアレイ２８及びレンズアレイ５８を透過した複数の物体光は、垂直方向において、レンズ３０によりホログラム記録媒体３４上に重ね合わせて結像される。即ち、結像される複数の物体光は、光軸の角度が垂直方向で異なっている。
【０１０４】
また、レンズアレイ２８及びレンズアレイ５８を透過した複数の物体光は、水平方向において、レンズ６０によりレンズ３２の手前で重ね合わせて結像される。即ち、結像される複数の物体光は、光軸の角度が水平方向で異なっている。さらに、水平方向において重ね合わせて結像された複数の物体光は、レンズ３２により水平方向に集光される。このとき、複数の物体光は、光軸の角度が水平方向で異なるため、レンズ３２により画像列毎に水平方向の異なる位置に集光される。このように、結像及び集光された物体光は、ホログラム記録媒体３４に照射される。
【０１０５】
第５の実施の形態では、表示装置２６には、互いに異なる複数の表示画像が水平方向及び垂直方向に複数個並ぶように表示される。複数の表示画像は、垂直方向に取得角度が異なり、水平方向に視差情報を有している。表示された複数の表示画像を透過した光は、視差に対応して光軸の角度が垂直方向で異なる複数の物体光が、水平方向に複数隣接した複数の物体光となる。これら複数の物体光と参照光とがホログラム記録媒体３４に同時に照射されて、複数の物体光と参照光との干渉により複数画像分の要素ホログラムが一度に記録される。
【０１０６】
表示装置２６の表示領域の同じ画像列に表示される複数画像分の要素ホログラムは、ホログラム記録媒体３４の同じ領域に多重記録される。多重記録される複数の要素ホログラムの各々は短冊状である。多重記録される複数の要素ホログラムは、画像列毎に、ホログラム記録媒体３４の水平方向に異なる位置に記録される。
【０１０７】
多重記録される複数の要素ホログラムは、長さ方向を垂直方向とする短冊状であり、複数本の短冊が水平方向に並ぶように一度に記録される。ホログラム記録媒体３４を水平方向に移動させると共に表示装置２６に表示する画像を切り替えることで、異なる複数本の短冊（多重記録される複数の要素ホログラム）が、ホログラム記録媒体３４に順次記録される。本実施の形態では３本ずつ記録されるのである。
【０１０８】
ホログラム記録媒体３４に記録された複数画像分の要素ホログラムからは、観察角度に応じて異なる視差を有する画像が再生される。即ち、水平方向及び垂直方向の両方に視差情報を有するホログラフィックステレオグラムが作成される。また、複数画像分の視差情報が一度に記録されるので、画素毎に要素ホログラムを記録する従来の画像記録装置に比べて、要素ホログラムの記録速度が大幅に向上する。
【０１０９】
なお、図７（Ａ）に示す例は、１回分の表示画像である。複数回分の表示画像を得るためには、原画像を短冊状に分割する数を増やすことで可能となる。例えば、水平方向及び垂直方向に少しずつ視点を変えて被写体ＯＢを順次撮影して、３×３個の原画像を取得する。３行３列の原画像群は、同じ行内では垂直方向の取得角度が等しい。１行目の原画像群を水平方向の視差に基づいて再構成した表示画像群１を取得し、２行目の原画像群から水平方向の視差に基づいて再構成した表示画像群２を取得し、３行目の原画像群から水平方向の視差に基づいて再構成した表示画像群３を取得する。このとき、同じ行の３個の原画像を短冊状のｎ個に分割し、それぞれ同じ分割位置から抜き出した３個の短冊状画像からｎ個の表示画像群を構成し、合計３×ｎ個の表示画像群を取得することができる。ここでｎは２以上の整数である。
【０１１０】
このようにして、３×３個の原画像群から、３×ｎ個の表示画像群が取得されたものとして説明する。図１４に示すように、例えば、表示装置２６の表示領域を水平方向に３分割すると共に垂直方向にも３分割して９つの分割領域とし、垂直方向に３分割した各画像行にそれぞれ表示画像群１から表示画像群３を割り当てる。そして、水平方向に３分割した各画像列には、（３ｋ＋１）列目、（３ｋ＋２）列目、（３ｋ＋３）列目の表示画像を表示する。ここでｋは０以上の整数であり、０から順に増加する。但し、（３ｋ＋３）≦ｎである。
【０１１１】
例えば、１回目は、１列目、２列目、３列目の表示画像を表示し、２回目は４列目、５列目、６列目の表示画像を表示し、ｋ回目は、（３ｋ＋１）列目、（３ｋ＋２）列目、（３ｋ＋３）列目の表示画像を表示する。
【０１１２】
＜第６の実施の形態＞
第６の実施の形態では、表示装置２６は表示領域を水平方向及び垂直方向に分割して複数の原画像を表示して、表示される複数の原画像に応じて多重記録された矩形状の要素ホログラムを、ホログラム記録媒体３４に一度に記録する。
【０１１３】
図１３は第６の実施の形態に係る画像記録装置の構成の一例を示す構成図である。光学系を変更する以外は、第１の実施の形態と同じ構成であるため、同じ構成については説明を省略し、相違点のみ説明する。図１３に示すように、ミラー２４とホログラム記録媒体３４との間には、透過型の表示装置２６、レンズアレイ６２、レンズ６４が、ミラー２４側から光路に沿って記載した順序で配置されている。
【０１１４】
レンズアレイ６２は、複数の凸レンズを備えている。複数の凸レンズの各々は、その凸面が表示装置２６に対向するように配置されている。複数の凸レンズは、表示装置２６の表示領域を水平方向及び垂直方向に分割して表示される複数の画像に対応するように配置されている。
【０１１５】
レンズ６４は、凸レンズである。レンズ６４は、その凸面がホログラム記録媒体３４に対向するように配置されている。レンズ６４は、レンズアレイ６２を透過した複数の物体光を、ホログラム記録媒体３４上に重ね合わせて結像する結像レンズとして機能する。
【０１１６】
レンズ６４の焦点距離ｆ１、レンズアレイ６２の各凸レンズの焦点距離ｆ２の各々は、レンズアレイ６２の各凸レンズの焦点位置に表示装置２６を配置した場合に、ホログラム記録媒体３４の表面が表示装置２６に表示された画像の結像面となるように設定されている。
【０１１７】
本実施の形態では、図１２に示すように、表示装置２６の表示領域には、互いに異なる複数の原画像が、水平方向及び垂直方向に複数個並ぶように表示される。例えば、表示装置２６の表示領域を水平方向に３分割すると共に垂直方向にも３分割して９つの分割領域とし、各分割領域に上記の９つの原画像Ａ、Ｅ、Ｉ、Ｂ、Ｆ、Ｊ、Ｃ、Ｇ、Ｋを表示する。取得した複数の原画像ＡからＫは、１列目に原画像Ａ、Ｅ、Ｉ、２列目に原画像Ｂ、Ｆ、Ｊ、３列目に原画像Ｃ、Ｇ、Ｋというように、視差に応じて水平方向及び垂直方向に並べて表示される。
【０１１８】
表示装置２６に表示された複数の原画像の各々を透過した複数の物体光は、レンズアレイ６２の対応するレンズを透過する。レンズアレイ６２を透過した複数の物体光は、レンズ６４によりホログラム記録媒体３４上に重ね合わせて結像される。即ち、結像される複数の物体光は、視差に対応して光軸の角度が水平方向及び垂直方向で異なっている。
【０１１９】
互いに異なる複数の原画像に応じた複数の物体光と参照光とがホログラム記録媒体３４に同時に照射されて、複数の物体光と参照光との干渉により複数画像分の要素ホログラムが一度に記録される。表示装置２６の表示領域に表示される複数画像分の要素ホログラムは、ホログラム記録媒体３４の同じ領域に多重記録される。
【０１２０】
第６の実施の形態では、表示装置２６には、互いに異なる複数の原画像が、水平方向及び垂直方向に複数個並ぶように表示される。表示された複数の原画像は、水平方向及び垂直方向に視差を有している。表示された複数の原画像を透過した光は、視差に対応して光軸の角度が水平方向及び垂直方向で異なる複数の物体光となる。これら複数の物体光と参照光との干渉により複数画像分の要素ホログラムが一度に記録される。
【０１２１】
複数画像分の要素ホログラムは、ホログラム記録媒体３４の同じ領域に多重記録される。多重記録された複数の要素ホログラムからは、観察角度に応じて異なる原画像が再生される。即ち、水平方向及び垂直方向の両方に視差情報を有するホログラフィックステレオグラムが作成される。本実施の形態では、複数の原画像に対応する複数の要素ホログラムを多重記録して、水平方向及び垂直方向の両方に視差情報を有するホログラフィックステレオグラムが作成される。したがって、原画像を再構成して表示画像を生成する必要がなく、画像処理が簡素になる。
【０１２２】
また、多重記録される複数の要素ホログラムの各々は、水平方向に集光されていないので矩形状である。ホログラム記録媒体３４を水平方向に移動させると共に表示装置２６に表示する画像を切り替えることで、多重記録された矩形状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３４に順次記録される。
【０１２３】
更に、複数画像分の視差情報が一度に記録されるので、画素毎に要素ホログラムを記録する従来の画像記録装置に比べて、要素ホログラムの記録速度が向上する。例えば、矩形状の要素ホログラムが１００×１００画素に相当する場合、ホログラフィックステレオグラムの記録速度が１００００倍に向上する。
【０１２４】
なお、第５の実施の形態と同様に、図１２に示す例は、１回分の表示画像である。複数回分の表示画像を得るためには、例えば、水平方向及び垂直方向に少しずつ視点を変えて被写体ＯＢを順次撮影して、３×ｎ個の原画像を取得する。ここでｎは２以上の整数である。そして、水平方向に３分割した各画像列には、（３ｋ＋１）列目、（３ｋ＋２）列目、（３ｋ＋３）列目の表示画像を表示する。ここでｋは０以上の整数であり、０から順に増加する。但し、（３ｋ＋３）≦ｎである。
【０１２５】
＜第７の実施の形態＞
第７の実施の形態では、表示装置２６は表示領域を水平方向に分割し、分割された表示領域に複数の画像を表示して、表示される複数の画像に応じて多重記録された矩形状の要素ホログラムを、ホログラム記録媒体３４に一度に記録する。
【０１２６】
図１５（Ａ）及び（Ｂ）は第７の実施の形態において表示装置２６に表示される複数の画像の一例を示す模式図である。図１５（Ａ）に示すように、水平方向に並ぶ複数の原画像は同じ画像でもよい。例えば、原画像Ｆを３つ表示して一度に記録する。また、図１５（Ｂ）に示すように、水平方向に並ぶ複数の原画像は、水平方向に取得角度が異なる表示画像でもよい。複数の原画像は、水平方向に視差情報を有している。例えば、原画像Ｅ、Ｆ、Ｇを表示して一度に記録する。
【０１２７】
図１６（Ａ）及び（Ｂ）は第７の実施の形態に係る画像記録装置の部分構成の一例を示す構成図である。図１６（Ａ）及び（Ｂ）は物体光を生成する光学系の構成を示す。図１６（Ａ）は光学系を上から見た場合の平面図であり、図１６（Ｂ）は光学系の側面図である。物体光を生成する光学系は、透過型の表示装置２６とホログラム記録媒体３４とを含む。表示装置２６とホログラム記録媒体３４との間には、レンズアレイ７０、レンズ７２、レンズ７４、及びレンズ７６が、表示装置２６側から光路に沿って記載した順序で配置されている。
【０１２８】
本実施の形態では、表示装置２６の表示領域を水平方向に分割して複数の画像を表示する。図示した例では、表示装置２６の表示領域が水平方向に３分割されている。３分割された表示領域の各々に１つの画像が表示され、表示装置２６の表示領域には水平方向に並ぶ３つの画像が表示されている（図１５（Ａ）及び（Ｂ）を参照）。
【０１２９】
レンズアレイ７０は、複数のシリンドリカル凸レンズを備えている。複数のシリンドリカル凸レンズの各々は、その凸面が表示装置２６に対向すると共に、長さ方向が垂直方向となるように配列されている。複数のシリンドリカル凸レンズは、表示装置２６の分割された表示領域の各々に対応するように、水平方向に並べて配置されている。
【０１３０】
レンズ７２、レンズ７４、及びレンズ７６の各々は、シリンドリカルレンズである。レンズ７２は、その凸面がレンズアレイ７０に対向すると共に、長さ方向が水平方向となるように配置されている。レンズ７４は、その凸面がレンズ７２に対向すると共に、長さ方向が垂直方向となるように配置されている。レンズ７６は、その凸面がレンズ７４に対向すると共に、長さ方向が水平方向となるように配置されている。
【０１３１】
レンズアレイ７０、レンズ７２、レンズ７４、及びレンズ７６の各々は、表示装置２６を透過した複数の物体光を、ホログラム記録媒体３４上に重ね合わせて結像する結像レンズとして機能する。レンズ７２及びレンズ７６により垂直方向に物体光を結像させ、レンズアレイ７０及びレンズ７４により水平方向に物体光を結像させる。
【０１３２】
レンズ７４の焦点距離ｆ１、レンズアレイ７０の各シリンドリカル凸レンズの焦点距離ｆ２の各々は、レンズアレイ７０の各シリンドリカル凸レンズの焦点位置に表示装置２６を配置した場合に、ホログラム記録媒体３４の表面が表示装置２６に表示された画像の結像面となるように設定されている。また、レンズ７２の焦点距離ｆ３、レンズ７６の焦点距離ｆ４の各々は、レンズ７２の焦点位置に表示装置２６を配置した場合に、ホログラム記録媒体３４の表面が表示装置２６に表示された画像の結像面となるように設定されている。
【０１３３】
表示装置２６は、表示領域を水平方向に分割して複数の画像を表示する。複数の画像の各々を透過した複数の物体光は、レンズアレイ７０、レンズ７２、レンズ７４、及びレンズ７６によりホログラム記録媒体３４上に重ね合わせて結像される。即ち、結像される複数の物体光は、光軸の角度が水平方向で異なっている。これにより、表示装置２６に表示される複数画像分の要素ホログラムが、ホログラム記録媒体３４の同じ領域に多重記録される。
【０１３４】
第７の実施の形態では、水平方向において光軸の角度が異なる複数の物体光を記録するので、垂直方向において光軸の角度が異なる複数の物体光を記録する場合に比べて、要素ホログラムの垂直方向のサイズが大きくなる。要素ホログラムのサイズが大きくなると記録速度が速くなる。
【０１３５】
なお、第３の実施の形態と同様に、図１６にレンズ７４及びレンズ７６として図示する２つのシリンドリカルレンズを１つの凸レンズで共通化してもよい。
【０１３６】
＜第８の実施の形態＞
第８の実施の形態では、第７の実施の形態と同様に、表示装置２６は表示領域を水平方向に分割し、分割された表示領域に複数の表示画像を表示して、表示される複数の表示画像に応じて多重記録された矩形状の要素ホログラムを、ホログラム記録媒体３４に一度に記録する。
【０１３７】
図１７（Ａ）及び（Ｂ）は第８の実施の形態に係る画像記録装置の部分構成の一例を示す構成図である。図１７（Ａ）及び（Ｂ）には物体光を生成する光学系の構成を示す。図１７（Ａ）は平面図であり、図１７（Ｂ）は側面図である。表示装置２６とホログラム記録媒体３４との間には、レンズ８０、レンズアレイ８２、レンズ８４、及びレンズ８６が、表示装置２６側から光路に沿って記載した順序で配置されている。
【０１３８】
レンズアレイ８２は、複数のシリンドリカル凹レンズを備えている。複数のシリンドリカル凹レンズの各々は、その凹面がレンズ８０に対向すると共に、長さ方向が垂直方向となるように配列されている。複数のシリンドリカル凹レンズは、表示装置２６の分割された表示領域の各々に対応するように、水平方向に並べて配置されている。
【０１３９】
レンズ８０、レンズ８４、及びレンズ８６の各々は、シリンドリカルレンズである。レンズ８０は、その凸面が表示装置２６に対向すると共に、長さ方向が水平方向となるように配置されている。レンズ８４は、その凸面がレンズアレイ８２に対向すると共に、長さ方向が垂直方向となるように配置されている。レンズ８６は、その凸面がレンズ８４に対向すると共に、長さ方向が水平方向となるように配置されている。
【０１４０】
レンズ８０、レンズアレイ８２、レンズ８４、及びレンズ８６の各々は、表示装置２６を透過した複数の物体光を、ホログラム記録媒体３４上に重ね合わせて結像する結像レンズとして機能する。レンズ８０及びレンズ８６により垂直方向に物体光を結像させ、レンズアレイ８２及びレンズ８４により水平方向に物体光を結像させる。
【０１４１】
レンズ８４の焦点距離ｆ１は、レンズアレイ７０の各シリンドリカル凹レンズの焦点位置に表示装置２６を配置した場合に、ホログラム記録媒体３４の表面が表示装置２６に表示された画像の結像面となるように設定されている。また、レンズ８０の焦点距離ｆ３、レンズ８６の焦点距離ｆ４の各々は、レンズ８０の焦点位置に表示装置２６を配置した場合に、ホログラム記録媒体３４の表面が表示装置２６に表示された画像の結像面となるように設定されている。
【０１４２】
表示装置２６は、表示領域を水平方向に分割して複数の画像を表示する。複数の画像の各々を透過した複数の物体光は、レンズ８０、レンズアレイ８２、レンズ８４、及びレンズ８６によりホログラム記録媒体３４上に重ね合わせて結像される。即ち、結像される複数の物体光は、光軸の角度が水平方向で異なっている。これにより、表示装置２６に表示される複数画像分の要素ホログラムが、ホログラム記録媒体３４の同じ領域に多重記録される。
【０１４３】
第８の実施の形態では、第７の実施の形態と同様に、水平方向において光軸の角度が異なる複数の物体光を記録するので、垂直方向において光軸の角度が異なる複数の物体光を記録する場合に比べて、要素ホログラムの垂直方向のサイズが大きくなる。また、レンズ８４の焦点位置に表示装置２６を配置すればよく、第７の実施の形態に比べて、光学系が小型化する。
【０１４４】
＜第９の実施の形態＞
第１０の実施の形態では、第７及び第８の実施の形態と同様に、表示装置２６は表示領域を水平方向に分割し、分割された表示領域に複数の表示画像を表示して、表示される複数の表示画像に応じて多重記録された矩形状の要素ホログラムを、ホログラム記録媒体３４に一度に記録する。
【０１４５】
図１８（Ａ）及び（Ｂ）は第８の実施の形態に係る画像記録装置の部分構成の一例を示す構成図である。図１８（Ａ）及び（Ｂ）には物体光を生成する光学系の構成を示す。図１８（Ａ）は平面図であり、図１８（Ｂ）は側面図である。表示装置２６とホログラム記録媒体３４との間には、レンズアレイ９５、レンズ９６、レンズ９７、及び拡散板９８が、表示装置２６側から光路に沿って記載した順序で配置されている。
【０１４６】
レンズアレイ９５は、複数のシリンドリカル凸レンズを備えている。複数のシリンドリカル凸レンズの各々は、その凸面が表示装置２６に対向すると共に、長さ方向が垂直方向となるように配列されている。複数のシリンドリカル凸レンズは、表示装置２６の分割された表示領域の各々に対応するように、水平方向に並べて配置されている。
【０１４７】
レンズ９６及びレンズ９７の各々は、シリンドリカルレンズである。レンズ９６は、その凸面がレンズアレイ９５に対向すると共に、長さ方向が水平方向となるように配置されている。レンズ９７は、その凸面がレンズ９６に対向すると共に、長さ方向が垂直方向となるように配置されている。
【０１４８】
レンズアレイ９５、レンズ９６、及びレンズ９７の各々は、表示装置２６を透過した複数の物体光を、ホログラム記録媒体３４上に重ね合わせて結像する結像レンズとして機能する。レンズ９６により垂直方向に物体光を結像させ、レンズアレイ９５及びレンズ９７により水平方向に物体光を結像させる。拡散板９８は、一次元拡散板であり、垂直方向に物体光を拡散する。これにより、垂直方向の視野角が向上する効果が得られる。
【０１４９】
レンズ９７の焦点距離ｆ１、レンズアレイ９５の各シリンドリカル凸レンズの焦点距離ｆ２の各々は、レンズアレイ９５の各シリンドリカル凸レンズの焦点位置に表示装置２６を配置した場合に、ホログラム記録媒体３４の表面が表示装置２６に表示された画像の結像面となるように設定されている。また、レンズ９６の焦点距離ｆ３は、レンズ９６の焦点距離の２倍（２ｆ３）の位置に表示装置２６を配置した場合に、ホログラム記録媒体３４の表面が表示装置２６に表示された画像の結像面となるように設定されている。
【０１５０】
表示装置２６は、表示領域を水平方向に分割して複数の画像を表示する。複数の画像の各々を透過した複数の物体光は、レンズアレイ９５、レンズ９６、及びレンズ９７によりホログラム記録媒体３４上に重ね合わせて結像される。即ち、結像される複数の物体光は、光軸の角度が水平方向で異なっている。これにより、表示装置２６に表示される複数画像分の要素ホログラムが、ホログラム記録媒体３４の同じ領域に多重記録される。
【０１５１】
第９の実施の形態では、第７及び第８の実施の形態と同様に、水平方向において光軸の角度が異なる複数の物体光を記録するので、垂直方向において光軸の角度が異なる複数の物体光を記録する場合に比べて、要素ホログラムの垂直方向のサイズが大きくなる。また、拡散板を挿入することにより、垂直方向の視野角が向上する効果が得られる。
【０１５２】
なお、上記の実施の形態で説明した画像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。
【０１５３】
例えば、上記の実施の形態では、透過型の表示装置を用いた例について説明しているが、反射型の表示装置を用いてもよい。また、波長５３２ｎｍのレーザ光を用いて緑色単色ホログラムを記録する場合について説明したが、波長の異なる３色のレーザ光を用いて、連続又は並行して記録することでフルカラーのホログラフィックステレオグラムを作成してもよい。
【０１５４】
更に、上記実施の形態では、ホログラム記録媒体３４を水平方向に移動させながら記録しているが、ホログラム記録媒体３４を水平方向及び垂直方向に移動させて、多重記録された要素ホログラムが水平方向及び垂直方向に並ぶようにホログラム記録媒体３４に順次記録してもよい。
【符号の説明】
【０１５５】
１０ レーザ光源
１２ シャッター
１４ 空間フィルタ
１６ レンズ
１８ ミラー
２０ １／２波長板
２２ 偏光ビームスプリッタ
２４ ミラー
２６ 表示装置
２８ レンズアレイ
３０ レンズ
３２ レンズ
３４ ホログラム記録媒体
３６ ミラー
３８ スリット
４０ 制御装置
４２ 駆動装置
４４ 駆動装置
４６ パターン発生器
５２ レンズ
５４ レンズアレイ
５６ 凸レンズ
５８ レンズアレイ
６０ レンズ
６２ レンズアレイ
６４ レンズ
ＯＢ 被写体
【図１】
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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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【図１７】
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【図１８】
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【図２】
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