ホログラム作成装置および方法
【課題】 目標再生像に対する忠実度が高い再生像を再生することができるホログラムを容易に作成することができる装置および方法を提供する。
【解決手段】 感光材料３４の局所領域２５に要素ホログラムが一旦記録された後に、一定期間に亘り物体光および参照光のうち参照光のみが局所領域２５に入射して、このときに局所領域２５から発生する再生光による再生像がカメラ３７により撮像される。この撮像された再生像と目標再生像とが比較されて、この比較の結果に応じた修正画像が空間光変調素子１７に呈示され、この修正画像が呈示された空間光変調素子１７から出力された光が物体光として局所領域２５に入射するとともに、参照光も局所領域２５に入射して、これら物体光と参照光とが干渉して局所領域２５に要素ホログラムが追加記録される。
【解決手段】 感光材料３４の局所領域２５に要素ホログラムが一旦記録された後に、一定期間に亘り物体光および参照光のうち参照光のみが局所領域２５に入射して、このときに局所領域２５から発生する再生光による再生像がカメラ３７により撮像される。この撮像された再生像と目標再生像とが比較されて、この比較の結果に応じた修正画像が空間光変調素子１７に呈示され、この修正画像が呈示された空間光変調素子１７から出力された光が物体光として局所領域２５に入射するとともに、参照光も局所領域２５に入射して、これら物体光と参照光とが干渉して局所領域２５に要素ホログラムが追加記録される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多数の要素ホログラムを感光材料上に記録してホログラムを作成する装置および方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
多数の要素ホログラムを感光材料上に記録して作成されるホログラム（ホログラフィックステレオグラム）は、様々な方向から撮像した被写体の画像を呈示した普通写真または空間光変調素子によりレーザ光を空間的に変調し、この変調されたレーザ光を物体光として１枚のホログラム用の感光材料の局所領域に要素ホログラムを記録し、このような要素ホログラムを局所領域毎に記録して作成される。このようなホログラムには、１次元のものと２次元のものとがある。また、物体光と参照光とが互いに異なる側から感光材料に入射して要素ホログラムが記録されて作成されるリップマン型のホログラフィックステレオグラムは、再生時には、照明光が感光材料に入射する側と同一の側で再生像を観察することができるので、例えば壁掛け用として用いられる。
【０００３】
このようなホログラムの作成技術は、例えば特許文献１に開示されている。図５は、特許文献１に開示された従来のホログラム作成技術の説明図である。この図に示す装置では、レーザ光源１１１から出力されたレーザ光は、ハーフミラー１１２により２分岐される。その２分岐されたレーザ光の一方は、ミラー１１３およびレンズ系１１４を順次に経て空間光変調素子１１５に入射し、空間光変調素子１１５により空間的な変調を受けて、物体光としてレンズ１１６を経て感光材料１１７に入射する。また、ハーフミラー１１２により２分岐されたレーザ光の他方は、参照光としてミラー１１８を経て感光材料１１７に背後から入射する。
【０００４】
感光材料１１７に入射した物体光および参照光は互いに干渉して、感光材料１１７上の局所領域に要素ホログラムが記録される。そして、空間光変調素子１１５に提示される画像が変更されるとともに感光材料１１７が移動されて、感光材料１１７上の複数の局所領域それぞれに要素ホログラムが順次記録され、これにより、感光材料１１７上にリップマン型ホログラムが作成される。このようにして、０.３ｍｍ〜０.５ｍｍ間隔で要素ホログラムが感光材料１１７上にアレイ状に記録され、リップマン型ホログラフィックステレオグラムが作成される。また、再生時には、上記参照光の入射方向と同じ方向に照明光が入射することにより、感光材料１１７上の各要素ホログラムから再生光が発生し、照明光入射側で再生像を観察することができる。
【０００５】
このリップマン型ホログラムは、意図した目標再生像の諧調を忠実に再生できることが望ましい。しかし、物体光および参照光それぞれの光学系の特性や感光材料の非線形性により、実際に得られる再生像の諧調の忠実度は低いものとなる場合がある。
【０００６】
空間光変調素子を通過した物体光は、レンズにより集光されて感光材料へ入射する際に、空間光変調素子の画素の位置に対応した角度を持つ光線群となる。空間光変調素子の各画素に同じ透過率を与えたとき、各画素から感光材料へ入射する光線が等間隔の角度を持ち且つ一定の強度であることが望ましいが、実際にはレンズの特性により発散角度が大きいほど光線の強度が低くなることが普通である。また、空間光変調素子に入射するレーザ光が空間的に一様であることも保証されておらず、多くの場合、レーザビームがガウシアン強度分布を持つこと、すなわち、空間光変調素子の中心で光強度が強く周辺ほど光強度が弱くなることから、この点でも発散角度が大きいほど光線の強度が低くなることが普通である。
【０００７】
また、感光材料の非線形性により、多くの場合、物体光量と再生光量とが比例せず、物体光量が多い領域では、再生光量はそれにも増して多くなる傾向がある。逆に、物体光量が少ない領域では、再生光量はそれにも増して少なくなり、はなはだしい場合には再生光量が０となる傾向を示す場合がある。
【０００８】
このように、実際に得られる再生像において、目標再生像の諧調が忠実に再生されない場合には、ホログラム全体の再生像のコントラストが強調されたり、あるいは、濃淡が少なくコントラストが低い再生像となったりして、意図する再生像が得られない。特に、要素ホログラムを波長のレーザ光で追記して得られるフルカラーホログラムを目的とする場合には、意図するカラーバランスを得ることが困難であるという問題点があった。
【０００９】
非特許文献１および特許文献２には、このような問題点を解決することを意図した技術が提案されている。非特許文献１において提案されている技術（以下「従来技術１」という。）では、各画素の諧調が一様である画像が空間光変調素子に提示されて要素ホログラムが作成される。また、このような要素ホログラムが各諧調について作成される。そして、各諧調について作成された要素ホログラムの回折効率（再生光量）が測定され、これら諧調と再生光量との関係から、意図する再生像を得るのに必要な物体光の諧調が求められることで、望ましい再生像が得られるとする。一方、特許文献２において提案されている技術（以下「従来技術２」という。）では、干渉露光処理中、現像処理中またはこれらの処理の間で、記録された干渉縞に単色光でない光が照射され、その透過光あるいは回折光が検出、分光されて、ホログラムが評価される。
【特許文献１】特開平３−２４９６８６号公報
【特許文献２】特開平５−１００６１１号公報
【非特許文献１】重田博昭、他、「フルパララックス・ホログラフィック・ステレオグラムによるカラーコントロールの基礎検討」、３次元画像コンファレンス２００３、pp.６１−６４、２００３年７月１，２日
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記の従来技術１，２は以下のような問題点を有している。
【００１１】
先ず、従来技術１の第１の問題点は、感光材料の非線形性に対する補正として不充分であることである。その理由として、空間光変調素子に入射する光が一様であるという前提のもとでは、要素ホログラムが記録されるべき感光材料の局所領域に入射する光量は、空間光変調素子に表示される画像の輝度に比例するだけでなく、面積に比例するためである。従来技術１においては、色パッチの再生位置を感光材料の表面としているために、空間光変調素子に表示される画像輝度を一様としている。しかし、図１に示されるように例では、空間光変調素子に表示される画像輝度は一様ではない。
【００１２】
図１は、感光材料および再生像の説明図である。ここでは、四角柱の物体の再生像４０を再生すべく感光材料３４に記録された複数の要素ホログラムのうちの２つの要素ホログラム２５，４１について説明する。なお、この図１および後述する図２，図３において、同一の要素には同一の符号を付している。
【００１３】
要素ホログラム４１が記録されるべき感光材料３４上の局所領域を原点として物体を透視変換した画像を空間光変調素子に表示し、その画像における各画素の輝度値および座標位置に関係した入射角をもつ光線を該局所領域に記録したものが要素ホログラム４１である。要素ホログラム４１が再生すべき再生像４０の表面は要素ホログラム４１の位置に略一致し、要素ホログラム４１から発生する光線群の全ては再生像４０の表面の一部を構成する。したがって、再生像４０の面の輝度値が一様であるならば、これらの光線群の強度も一様である。そこで、これらの光線群を発生させる空間光変調素子に表示すべき画像４２も一様となる。画像４２において、その一様な範囲を図１ではハッチングで示す。
【００１４】
一方、要素ホログラム２５が再生すべき再生像４０の表面は、要素ホログラム２５の位置から離れている。要素ホログラム２５が発生する光線群は、再生像４０の表面のうち範囲４３のみを表示する。これらの光線群を発生させる空間光変調素子に表示すべき画像４４は、一部のみが輝度値を有するものとなる。
【００１５】
画像４４と画像４２を比較すると、両者は空間光変調素子に表示されている画像の面積が異なり、これは要素ホログラムに入射する光量が異なることを意味する。したがって、再生すべき３次元物体の位置によっては、従来技術１のように提示する画像の諧調情報から新たな諧調情報への補正のみでは、入射する光量の制御を正確に行い得ないことを意味する。特に物体表面の輝度値が一様ではなく、模様がある場合には、補正できなくなってしまう。
【００１６】
すなわち、要素ホログラムから発生する光線群の一部のみに物体が存在する場合や、物体に模様が存在する場合、空間光変調素子に表示すべき画像が空間光変調素子全面に亘って一様であることはありえず、要素ホログラムの位置および物体の位置に関係して、面積および位置を持った局在された画像となる。したがって、要素ホログラムに入射する物体光の光量は、要素ホログラムの位置に対応した面積および位置を持った局在された画像の諧調のみならず、その面積にも比例することになる。
【００１７】
次に、従来技術１の第２の問題点は、光学系の特性による不均一性まで補正するものではないことである。つまり、レンズ等の光学系の特性により、また、レーザビームがガウシアン強度分布を持つこと（すなわち、空間光変調素子の中心で光強度が強く周辺にいくほど光強度が弱くなること）により、発散角度が大きいほど光線の強度が低くなるが、このような不均一性まで補正するものではない。特に、複数波長のレーザ光を同一の光学系で光軸上に重ねて使用する場合に、各波長のレーザ光のビーム径が異なるだけでなく、ガウシアン強度分布も異なり、したがって、発散角度によって、各波長の物体光の光強度の比が異なり、カラーバランスが角度によって変化することになる。このような光学系の特性による不均一性まで補正可能ではない。
【００１８】
更に、従来技術１の第３の問題点は、複数波長間の補正に関して全ての場合についての補正データを用意しなくてはならないことである。未だメカニズムについては明確な説明がなされていないものの、よく知られている事象として、銀塩フィルムなどでは予め一様な光で露光しておくことで感度が増加することが知られている。このことは、単純に回折効率が露光量に比例するわけではないことを示している。
【００１９】
また、非特許文献１中の図７によると、特定の波長に対する補正が他の波長に対する補正に対して独立ではないことが示されている。すなわち、波長特定の波長に関してのみの補正データだけでは全波長について補正することができないことを示している。図７によれば、青の成分を減少させてその物体光強度を弱めた場合、緑と青の回折効率すなわち再生光量が増加している。
【００２０】
したがって、完全な補正を行うには、各波長および各諧調の全ての組み合わせについて計測し、この計測の結果から得られた必要な波長のデータを用いる必要がある。例えば、赤（ｒ）、緑（ｇ）および青（ｂ）それぞれの諧調数を２５６とした場合、表示すべき組み合わせの数は１６,７７７,２１６（＝２５６３）となる。（ｒ，ｇ，ｂ）の組み合わせのときに計測して、この計測の結果から得られた各色の諧調を（ｒ'，ｇ'，ｂ'）と表す。
ｒ'，ｇ'およびｂ'それぞれは、（ｒ，ｇ，ｂ）の関数として表される。ホログラムが再生すべき再生像における（ｒ'，ｇ'，ｂ'）が与えられた場合、ｒ'（ｒ,ｇ,ｂ），ｇ'（ｒ,ｇ,ｂ）およびｂ'（ｒ,ｇ,ｂ）から、（ｒ，ｇ，ｂ）の組み合わせを検索し、また、存在しない場合には近似により得られた（ｒ,ｇ,ｂ）を求め、そして、この（ｒ，ｇ，ｂ）を空間光変調素子に表示することで補正されることになる。以上示したように、必ずしも一意的に補正データが求められる保証はなく、また、複雑な検索および変換を行わなければならない欠点がある。
【００２１】
従来技術２の第１の問題点としては、ホログラム中に形成される回折格子の測定原理から、ビーム光で照射されるような狭い範囲の回折格子が評価され得るものの、広い面積におけるホログラムの評価は不可能である。広い面積におけるホログラムの評価は、狭い測定範囲の評価結果から推測することができるが、このような推測では不正確となる。すなわち、ホログラムを作成する範囲と測定する範囲とが一致しないため、光学系の特性による不均一性まで補正できないと言う欠点がある。
【００２２】
また、従来技術２の第２の問題点としては、単純な単色用の回折格子状のホログラムを対象とし、単色光でない光を照射し分光測定を行うため、複数波長の回折格子が記録されたホログラムに適用する場合、複数波長の成分が同一の分光測定位置に再生されることもあり得るために、記録すべき忠実な画像パターンが再生されたかどうかの検証には不適当である。
【００２３】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、目標再生像に対する忠実度が高い再生像を再生することができるホログラムを容易に作成することができる装置および方法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】
【００２４】
本発明に係るホログラム作成装置は、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記録して感光材料にホログラムを作成する装置であって、(1) 再生すべき目標再生像に応じた画像を空間光変調素子に呈示させ、この画像が呈示された空間光変調素子から出力された光を物体光として局所領域に入射させるとともに、参照光をも局所領域に入射させ、これら物体光と参照光とを干渉させて局所領域に要素ホログラムを記録する記録手段と、(2) 一定期間に亘り物体光および参照光のうち参照光のみを局所領域に入射させて、このときに局所領域から発生する再生光による再生像を撮像する撮像手段と、(3) 撮像手段により撮像された再生像と目標再生像とを比較する比較手段と、(4) 比較手段による比較の結果に応じた修正画像を空間光変調素子に呈示させ、この修正画像が呈示された空間光変調素子から出力された光を物体光として局所領域に入射させるとともに、参照光をも局所領域に入射させ、これら物体光と参照光とを干渉させて局所領域に要素ホログラムを追加記録する追加記録手段と、を備えることを特徴とする。
【００２５】
また、本発明に係るホログラム作成方法は、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記録して感光材料にホログラムを作成する方法であって、(1) 再生すべき目標再生像に応じた画像を空間光変調素子に呈示させ、この画像が呈示された空間光変調素子から出力された光を物体光として局所領域に入射させるとともに、参照光をも局所領域に入射させ、これら物体光と参照光とを干渉させて局所領域に要素ホログラムを記録する記録ステップと、(2) 記録ステップの後に一定期間に亘り物体光および参照光のうち参照光のみを局所領域に入射させ、このときに局所領域から発生する再生光による再生像を撮像する撮像ステップと、(3) 撮像ステップにおいて撮像された再生像と目標再生像とを比較する比較ステップと、(4) 比較ステップにおける比較の結果に応じた修正画像を空間光変調素子に呈示させ、この修正画像が呈示された空間光変調素子から出力された光を物体光として局所領域に入射させるとともに、参照光をも局所領域に入射させ、これら物体光と参照光とを干渉させて局所領域に要素ホログラムを追加記録する追加記録ステップと、を備えることを特徴とする。
【００２６】
本発明に係るホログラム作成装置およびホログラム作成方法は、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記録して感光材料にホログラムを作成するものであって、同一の技術的思想に基づくものである。本発明に係るホログラム作成装置（方法）では、記録手段により（記録ステップにおいて）、再生すべき目標再生像に応じた画像が空間光変調素子に呈示され、この画像が呈示された空間光変調素子から出力された光が物体光として局所領域に入射するとともに、参照光も局所領域に入射して、これら物体光と参照光とが干渉して局所領域に要素ホログラムが記録される。その後、撮像手段により（撮像ステップにおいて）、一定期間に亘り物体光および参照光のうち参照光のみが局所領域に入射して、このときに局所領域から発生する再生光による再生像が撮像される。比較手段により（比較ステップにおいて）、撮像手段により（撮像ステップにおいて）撮像された再生像と目標再生像とが比較される。そして、追加記録手段により（追加記録ステップにおいて）、比較手段による（比較ステップにおける）比較の結果に応じた修正画像が空間光変調素子に呈示され、この修正画像が呈示された空間光変調素子から出力された光が物体光として局所領域に入射するとともに、参照光も局所領域に入射して、これら物体光と参照光とが干渉して局所領域に要素ホログラムが追加記録される。
【００２７】
本発明に係るホログラム作成装置（方法）は、目標再生像が複数波長の光によるものであって、複数波長それぞれについて、記録手段が（記録ステップにおいて）局所領域に要素ホログラムを記録し、撮像手段（撮像ステップにおいて）が再生像を撮像し、比較手段（比較ステップにおいて）が再生像と目標再生像とを比較して、追加記録手段（追加記録ステップにおいて）が局所領域に要素ホログラムを追加記録するのが好適である。
【００２８】
本発明に係るホログラム作成装置は、撮像手段による再生像の撮像、比較手段による再生像と目標再生像との比較、および、追加記録手段による要素ホログラムの追加記録を、複数波長それぞれについて順次に繰り返し行うのが好適である。また、本発明に係るホログラム作成方法は、撮像ステップ、比較ステップおよび追加記録ステップを、複数波長それぞれについて順次に繰り返し行うのが好適である。
【００２９】
本発明に係るホログラム作成装置（方法）では、感光材料は、物体光および参照光の入射に因り干渉縞が形成されることにより該干渉縞に応じた空間的な位相変調を生じる体積位相型ホログラム記録材料であるのが好ましい。また、この体積位相型ホログラム記録材料は、有機溶媒に可溶な熱可塑性樹脂(Ａ)と、９,９'-ジアリールフルオレン骨格を有し且つラジカル重合可能な不飽和結合を少なくとも１つ含有する常温常圧で固体であるラジカル重合性化合物(Ｂ)と、可塑剤(Ｃ)と、光重合開始剤(Ｄ)とを含み、熱可塑性樹脂(Ａ)，ラジカル重合性化合物(Ｂ)および可塑剤(Ｃ)それぞれの重量百分率が「(A)：(B)：(C)＝１０〜８０：１０〜８０：１０〜８０」（ただし、これら各々の重量百分率の合計は１００未満）であるのが好ましい。さらに、ラジカル重合性化合物(Ｂ)の屈折率は、熱可塑性樹脂(Ａ)の屈折率と可塑剤(Ｃ)の屈折率との加重平均より大きいのが好ましい。
【００３０】
また、本発明に係るホログラムは、上記の本発明に係るホログラム作成方法により作成されたものである。このホログラムは、上記の装置または方法により容易に作成することができて、目標再生像に対する忠実度が高い再生像を再生することができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、目標再生像に対する忠実度が高い再生像を再生することができるホログラムを容易に作成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００３３】
図２は、本実施形態に係るホログラム作成装置の全体の斜視図である。図３は、本実施形態に係るホログラム作成装置における光学系の説明図である。なお、図２では感光材料３４の下にあって隠れている構成要素は図示されていない。本実施形態に係るホログラム作成装置は、感光材料３４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記録して感光材料３４にホログラムを作成する装置である。
【００３４】
本実施形態に係るホログラム作成装置は、可干渉光を出力する光源部として、３つのレーザ光源１〜３が設けられている。レーザ光源１は、赤色の波長λｒのレーザ光を出力するものであって、例えば、波長６３３ｎｍのレーザ光を出力するＨｅ-Ｎｅレーザ光源である。レーザ光源２は、緑色の波長λｇのレーザ光を出力するものであって、例えば、波長５３２ｎｍのレーザ光を出力するＮｄ:ＹＡＧレーザ光源である。また、レーザ光源３は、青色の波長λｂのレーザ光を出力するものであって、例えば、波長４４３ｎｍのレーザ光を出力するＨｅ-Ｃｄレーザ光源である。
【００３５】
光路遮断機４は、レーザ光源１のレーザ光出射端の直後の光路上に設けられており、レーザ光の通過および遮断の制御を行う。光路遮断機５は、レーザ光源２のレーザ光出射端の直後の光路上に設けられており、レーザ光の通過および遮断の制御を行う。また、光路遮断機６は、レーザ光源３のレーザ光出射端の直後の光路上に設けられており、レーザ光の通過および遮断の制御を行う。これら光路遮断機４〜６それぞれにおけるレーザ光の通過および遮断は、コンピュータ３９から送られてくる制御信号に基づいて為される。光路遮断機４〜６それぞれは、例えば電磁シャッタや超音波偏向器などである。
【００３６】
ミラー７およびダイクロイックミラー８，９は、レーザ光源１〜３それぞれから出力されて到達したレーザ光を入力して、これらを同一光路上に出力する。すなわち、ダイクロイックミラー８は、レーザ光源３から出力され光路遮断機６を通過してミラー７により反射された波長λｂのレーザ光を透過させるとともに、レーザ光源２から出力されて光路遮断機５を通過した波長λｇのレーザ光を反射させて、これら波長λｇのレーザ光および波長λｂのレーザ光をダイクロイックミラー９へ出力する。ダイクロイックミラー９は、ダイクロイックミラー８から到達した波長λｂのレーザ光および波長λｇのレーザ光を透過させるとともに、レーザ光源１から出力されて光路遮断機４を通過した波長λｒのレーザ光を反射させて、これら波長λｒ，λｇおよびλｂの各レーザ光をハーフミラー１０へ出力する。ハーフミラー１０は、ダイクロイックミラー９から到達したレーザ光を２分岐して、その２分岐した一方のレーザ光をミラー２６へ出力し、他方のレーザ光を光路遮断機１１へ出力する。
【００３７】
ミラー２６以降の感光材料３４へ到る光学系は、参照光の光学系である。レンズ２７およびレンズ２８は、アフォーカル光学系を構成しており、ハーフミラー１０からミラー２６を経て到達したレーザ光を入力し、ビーム径を拡大して該レーザ光をマスク板２９へ出力する。マスク板２９は、要素ホログラムが記録される局所領域の形状に応じて矩形の開口３０を有しており、レンズ２７，２８によりビーム径が拡大されたレーザ光を入力して、その入力したレーザ光のうち開口３０に入射した横断面部分を出力する。レンズ３１およびレンズ３２は、アフォーカル光学系を構成しており、両者の間にミラー３３が設けられている。レンズ３１，３２は、マスク板２９の開口３０を通過したレーザ光を入力し、そのレーザ光を参照光として感光材料３４上の局所領域２５へ入射させる。すなわち、レンズ３１，３２は、マスク板２９の開口３０を感光材料３４上の局所領域２５に結像する。ミラー３３は、局所領域２５への参照光の入射角を与える。
【００３８】
光路遮断機１１以降の感光材料３４へ到る光学系は、物体光の光学系である。光路遮断機１１は、ハーフミラー１０から出力されるレーザ光の光路上に設けられており、該レーザ光の通過および遮断の制御を行う。この光路遮断機１１におけるレーザ光の通過および遮断は、コンピュータ３９から送られてくる制御信号に基づいて為される。光路遮断機１１は、例えば電磁シャッタや超音波偏向器などである。レンズ１２およびレンズ１３は、アフォーカル光学系を構成しており、光路遮断機１１から到達したレーザ光を入力し、ビーム径を拡大して該レーザ光を拡散板１４へ出力する。
【００３９】
拡散板１４は、レンズ１２，１３によりビーム径が拡大されたレーザ光を入力して、２次光源面１５を形成する。レンズ１６は、その前焦点面に拡散板１４が位置するように配置され、この拡散板１４上の２次光源面１５から発した光を空間光変調素子１７へ入射させる。空間光変調素子１７は、コンピュータ３９から送られてくる画像データに基づいて画像を呈示し、レンズ１６から入力した光に対して該画像に応じた空間的な強度変調を与えて、その光を物体光として出力する。
【００４０】
拡散板１４上に形成された２次光源面１５は、レンズ１６の作用により空間光変調素子１７より遠方で且つ拡大された面光源となる。この面光源１５から空間光変調素子１７上に発生するスペックルの平均径が空間光変調素子１７の画素ピッチ以下となるように、レンズ１２，１３によるビーム径の拡大率が設定され、２次光源面１５の直径が決定される。これは、スペックルの斑点模様の暗部が画素ピッチより大きい場合、その画素の情報が要素ホログラムに記録されなくなることを防ぐためである。望ましくは、画素ピッチよりスペックルの平均径が充分小さくなるように、２次光源面１５の直径を大きくすることが好ましい。
【００４１】
レンズ１８は、空間光変調素子１７から出力された物体光を集光してマスク板１９へ出力する。マスク板１９は、要素ホログラムが記録される局所領域の形状に応じて矩形の開口２０を有しており、レンズ１６により集光された物体光を入力して、その入力した物体光のうち開口２０に入射した横断面部分を出力する。レンズ２１およびレンズ２４は、アフォーカル光学系を構成しており、両者の間の光路上にミラー２２が設けられている。レンズ２１，２４は、マスク板１９の開口２０を通過した物体光を入力し、その物体光を感光材料３４上の局所領域２５へ入射させる。すなわち、レンズ２１，２４は、マスク板１９の開口２０を感光材料３４上の局所領域２５に結像する。
【００４２】
マスク板１９はレンズ２１の前焦点面より光源側に位置する。これにより、感光材料３４上の局所領域２５は、レンズ２４の後焦点面より光源側に位置することとなる。これは、ホログラム再生時における視域拡大に関係する。すなわち、局所領域２５への物体光の最大入射角は、局所領域２５へ入射する物体光が平行光である場合には、レンズ２４の焦点距離および口径（すなわち開口数ＮＡ）のみで視域が決定されるが、局所領域２５がレンズ２４の後焦点面より光源側に位置することにより、大きい入射角度で物体光が局所領域２５に入射して、視域が拡大することになる。
【００４３】
これに際しては、空間光変調素子１７が面光源１５で照射されていることが重要となる。
空間光変調素子１７はレンズ１８の前焦点面よりレンズ１８に近い位置に配置され、レンズ１８，２１による空間光変調素子１７の像２３は、レンズ２４の前焦点面よりレンズ２４に近い位置に結像される。図１をも用いて説明すると、要素ホログラム２５の位置を視点として空間光変調素子１７の像２３を観察すると、この像２３は、レンズ２４の前焦点面よりレンズ２４に近い位置に在るため、レンズ２４の虫眼鏡の作用により遠方に拡大虚像３８として観察される。そして、要素ホログラム２５の位置がレンズ２４の後焦点面よりレンズ２４に近いため、レンズ２４の開口数ＮＡで決定される最大入射角より大きな入射角が得られる。この状況を成立させるには、空間光変調素子１７の各画素からの透過光が或る程度の出射角を持つこと、すなわち、空間光変調素子１７への入射光が或る程度の入射角を持つこと、が必要である。この目的も含めて光源として大きさのある２次光源面１５が形成されている。
【００４４】
要素ホログラムに照明光を照射して再生光を発生させる場合に、参照光の入射方向と同じ方向に照明光を入射させて照射したときには、空間光変調素子１７の像３８は、感光材料３４への照明光入射側と反対の側（すなわち、観察者にとって感光材料３４の裏側）に再生される。したがって、再生される光線の太さについて考察すると、空間光変調素子１７の画素の大きさと要素ホログラム２５の大きさと比較すると通常は要素ホログラム２５の方が大きいために、空間光変調素子１７の画素から要素ホログラム２５に拡がりながら再生され、さらに要素ホログラム２５から観察者まで拡がりが拡大することになる。再生される３次元像の分解能はこの光線の太さによって決定されるために、光線の太さが拡大する状況は好ましくない。
【００４５】
そこで、照明光を参照光の共役光とする。この照明光の元では、要素ホログラム２５からの再生光は、空間光変調素子１７の実像を形成する。観察者は、照明光の側に位置し、空間光変調素子１７の画素の大きさと要素ホログラム２５の大きさとを比較すると通常は要素ホログラム２５の方が大きいために、要素ホログラム２５から実像の空間光変調素子１７の画素に狭くなりながら再生される。さらに観察者の瞳がこの空間光変調素子１７の実像に位置する条件が追加され、観察者の瞳上に複数の画素が再生される場合には、観察者の目の焦点調節機能が有効に働くことも期待され、より自然な３次元再生像を観察することができることになる。
【００４６】
以上説明したように、マスク板１９をレンズ２１の前焦点面より光源側に配置すること、空間光変調素子１７をレンズ１８の前焦点面よりレンズ１８側に配置すること、参照光の共役光を照明光として要素ホログラム２５を再生することによりレンズ２４の開口数ＮＡで制限される視野角以上の視野角を得ること、および、観察者の瞳が空間光変調素子１７の実像の位置となるように空間光変調素子１７の位置をレンズ１８の前焦点面よりレンズ１８側に配置することで、より自然な三次元再生像を観察することが可能となる。
【００４７】
感光材料３４は、物体光および参照光の入射に因り干渉縞が形成されることにより該干渉縞に応じた空間的な位相変調を生じる体積位相型ホログラム記録材料である。より具体的には、屈折率変調型フォトポリマであって、可干渉光の干渉によって生じる干渉縞を照射する記録工程のみにより、露光された部位の屈折率と未露光部位の屈折率との差（好ましくは０.００１以上の差）が生じるものをいい、記録工程以外に屈折率の差を増幅させるための湿式現像処理または光や熱等による乾式現像処理が不要であるものをいう。このような感光材料３４として用いられる屈折率変調型フォトポリマの典型的な例は、光で重合を開始するラジカル重合性化合物とその光開始剤系およびバインダーポリマを含む組成物である。
【００４８】
より好適なフォトポリマの具体的な例は、干渉縞の明暗の強度分布を屈折率の変化として記録するのに使用される体積位相型ホログラム記録材料用組成物であって、有機溶媒に可溶な熱可塑性樹脂(Ａ)と、９,９'-ジアリールフルオレン骨格を有し且つラジカル重合可能な不飽和結合を少なくとも１つ含有する常温常圧で固体であるラジカル重合性化合物(Ｂ)と、可塑剤(Ｃ)と、光重合開始剤(Ｄ)とを含む。熱可塑性樹脂(Ａ)，ラジカル重合性化合物(Ｂ)および可塑剤(Ｃ)の重量百分率は、「(A)：(B)：(C)＝１０〜８０：１０〜８０：１０〜８０」であるのが好ましく（ただし、これら各々の重量百分率の合計は１００未満）、また、ラジカル重合性化合物(Ｂ)の屈折率は、熱可塑性樹脂(Ａ)の屈折率と可塑剤(Ｃ)の屈折率との加重平均より大きいのが好ましい。
【００４９】
用いられる熱可塑性樹脂(Ａ)の具体例としては、ポリビニルアセテート、ポリビニルブチラート、ポリビニルホルマール、ポリビニルカルバゾール、ポリアクリル酸、ポリメタクリロニトリル、ポリアクリロニトリル、ポリ-１,２-ジクロロエチレン、エチレン-酢酸ビニル共重合体、ポリメチルメタクリレート、シンジオタクチック型ポリメチルメタクリレート、ポリ-α-ビニルナフタレート、ポリカーボネート、セルロースアセテート、セルローストリアセテート、セルロースアセテートブチラート、ポリスチレン、ポリ-α-メチルスチレン、ポリ-O-メチルスチレン、ポリ-ｐ-メチルスチレン、ポリ-ｐ-フェニルスチレン、ポリ-ｐ-クロロスチレン、ポリ-２,５-ジクロロスチレン、ポリアリレート、ポリサルホン、ポリエーテルサルホンが挙げられ、これらの例から選ばれる１種または２種以上の組み合わせが好適である。また、これらの樹脂の好適な分子量は１０,０００〜１,０００,０００である。
【００５０】
９,９'-ジアリールフルオレン骨格を有し且つラジカル重合可能な不飽和結合を少なくとも１つ含有する常温常圧で固体であるラジカル重合性化合物(Ｂ)として好適な化合物の具体例としては、９,９-ビス[４-(３-アクリロイルオキシ-２-ヒドロキシ)プロポキシフェニル]フルオレン、９,９-ビス(４-メタクリロイルオキシフェニル)フルオレン、９,９-ビス(４-アクリロイルオキシフェニル)フルオレン、９,９-ビス[４-(２-メタクリロイルオキシエトキシ)フェニル]フルオレン、９,９-ビス[４-(２-アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]フルオレン、９,９-ビス{４-[２-(３-アクリロイルオキシ-２-ヒドロキシ-プロポキシ)-エトキシ]フェニル}フルオレン、９,９-ビス[４-(３-アクリロイルオキシ-２-ヒドロキシ)プロポキシ-３-メチルフェニル]フルオレンなどが挙げられる。
【００５１】
可塑剤(Ｃ)としては、ジメチルフタレート、ジエチルフタレート、ジオクチルフタレートに代表されるフタル酸エステル類； ジメチルアジペート、ジブチルアジペート、ジメチルセバケート、ジエチルセバケート、ジブチルセバケート、ジエチルサクシネートに代表される脂肪族二塩基酸エステル類； トリメチルホスフェート、トリエチルホスフェート、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェートに代表される正リン酸エステル類； グリセリルトリアセテート、２-エチルヘキシルアセテートに代表される酢酸エステル類； トリフェニルホスファイト、ジブチルハイドロジエンホスファイトに代表される亜リン酸エステル類などの不活性化合物が例示される。
【００５２】
光重合開始剤（Ｄ）としては、Ｈｅ-Ｎｅ（波長６３３ｎｍ）、Ｎｄ:ＹＡＧ（波長５３２ｎｍ）、Ａｒ（波長５１５ｎｍ，４８８ｎｍ）、Ｈｅ-Ｃｄ（波長４４２ｎｍ）等のレーザ光を吸収してラジカルを発生するものが好適に用いられる。このような光重合開始剤としては、例えば、カルボニル化合物、アミン化合物、アリールアミノ酢酸化合物、有機錫化合物、アルキルアリールホウ素塩、オニウム塩類、鉄アレーン錯体、トリハロゲノメチル置換トリアジン化合物、有機過酸化物、ビスイミダゾール誘導体、チタノセン化合物、および、これらの開始剤と光増感色素の組み合わせ等が好ましく使用される。上記カルボニル化合物としては、例えば、ベンジル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾフェノン、ジエトキシアセトフェノン等が例示できる。
【００５３】
光増感色素としては、ミヒラケトン、アクリジンイエロー、メロシアニン、メチレンブルー、カンファーキノン、エオシン、脱カルボキシル化ローズベンガル等が好適に使用される。光増感色素は、可視領域の光に吸収を示すものであればよく、上記以外に、例えば、シアニン誘導体、メロシアニン誘導体、フタロシアニン誘導体、キサンテン誘導体、チオキサンテン誘導体、アクリジン誘導体、ポルフィリン誘導体、クマリン誘導体、ベーススチリル誘導体、ケトクマリン誘導体、キノロン誘導体、スチルベン誘導体、オキサジン誘導体、チアジン系色素等も使用可能であり、更には「色素ハンドブック」（大河原信他編、講談社、 １９８６ 年）、「機能性色素の化学」（大河原信他編、シーエムシー、１９８３年）、「特殊機能材料」（池森忠三郎他編、シーエムシー、１９８６年）に記載される光増感色素も用いることができる。これらは単独で用いても２以上の組み合わせで用いてもよい。
【００５４】
感光材料３４としての屈折率変調型フォトポリマはフィルム状であることが好ましく、その厚みは５μｍ〜５００μｍである。フォトポリマは、比較的薄くて傷つきやすいので、ガラスや石英あるいは樹脂からなる基材上にコーティングされているのが好ましい。基材上にコーティングされたフォトポリマに、さらにガラスや石英あるいは樹脂からなるカバー層を設けてあるのが好ましい。基材やカバー層は、透明であるか光を反射しないように着色を施したものが用いられる。透明な素材としては、ガラス、石英、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリオレフィン、脂環式ポリポレフィンなどの透明樹脂を用いることができる。
【００５５】
感光材料３４の具体的な一例は以下のとおりである。熱可塑性樹脂(Ａ)として、酢酸ビニル（和光純薬社製、「酢酸ビニルポリマーメタノール溶液」、重合度１４００〜１６００、ポリマの屈折率：１.４６）を加熱してメタノールを除去して残ったポリマ成分４.２ｇを用いる。９,９-ジアリールフルオレン骨格を有し且つ常温常圧で固体であるラジカル重合性化合物(Ｂ)として、９,９-ビス（４-ヒドロキシフェニル）フルオレンのグリシジルエーテルのアクリル酸付加物（新日鐵化学社製、「ＡＳＦ４００」、単体の屈折率：１.６３）１.６ｇを用いる。可塑剤(Ｃ)として、ジエチルセバケート（和光純薬社製、「ＳＤＥ」、屈折率：１.４３）４.２ｇを用いる。開始剤(Ｄ)として、３,３',４,４'-テトラ（tert-ブチルパーオキシカルボニル）ベンゾフェノン（日本油脂社製、「ＢＴＴＢ-２５」）１.５ｇを用いる。増感色素として、シアニン系色素（日本感光色素社製、ＮＫ１５３８）０.０１ｇを用いる。また、溶媒としてアセトン１１ｇを用いる。そして、これらを常温で混合し、記録材料用組成物を調整する。この組成物を厚み５０μｍのＰＥＴ基板の片面に塗布して乾燥させ、乾燥後の組成物の厚みを３０μｍとする。加熱処理を施すことにより組成物から溶媒を除去して記録層となし、ＰＥＴ基板および記録層からなる２層構造の記録媒体を作成する。この記録媒体の記録層に厚み５０μｍのＰＥＴフィルムを被せて３層構造のホログラム記録用感光フィルムを作成する。
【００５６】
このような感光材料３４が用いられることにより、現像処理が行われなくても、物体光および参照光が入射して干渉縞が形成されるだけで要素ホログラムが局所領域２５に記録される。したがって、波長λｒ，λｇおよびλｂそれぞれについて要素ホログラムを局所領域２５に記録した後に、局所領域２５への物体光の入射を光路遮断機１１により遮断するとともに、光路遮断機４〜６により波長λｒ，λｇおよびλｂのうちの何れかの波長の光を局所領域２５に入射させることで、この入射した光の波長についての再生像３８を得ることができる。カメラ３７は、この再生像３８を撮像する。コンピュータ３９は、このカメラ３７により撮像された再生像を入力して、この再生像と目標再生像とを比較して、この比較の結果に応じた修正画像を空間光変調素子１７に呈示させる。そして、この修正画像が呈示された空間光変調素子１７から出力された光を新たに物体光として局所領域２５に入射させるとともに、参照光をも局所領域２５に入射させて、これら物体光と参照光とを干渉させて局所領域２５に要素ホログラムを追加記録することができる。
【００５７】
すなわち、本実施形態に係るホログラム作成装置は、再生すべき目標再生像に応じた画像を空間光変調素子１７に呈示させ、この画像が呈示された空間光変調素子１７から出力された光を物体光として局所領域２５に入射させるとともに、参照光をも局所領域２５に入射させ、これら物体光と参照光とを干渉させて局所領域２５に要素ホログラムを記録するものであって、この為の記録手段として光源１〜３から感光材料３４へ到るまでの物体光および参照光の光路上にある構成要素等を備える。
【００５８】
加えて、本実施形態に係るホログラム作成装置は、一定期間に亘り物体光および参照光のうち参照光のみを局所領域２５に入射させて、このときに局所領域２５から発生する再生光による再生像を撮像するものであって、この為の撮像手段として、光路遮断機４〜６，１１、カメラ３７およびコンピュータ３９等を備える。また、このホログラム作成装置は、この撮像された再生像と目標再生像とを比較するものであって、その為の比較手段としてコンピュータ３９を備える。さらに、このホログラム作成装置は、この比較結果に応じた修正画像を空間光変調素子１７に呈示させ、この修正画像が呈示された空間光変調素子１７から出力された光を物体光として局所領域２５に入射させるとともに、参照光をも局所領域２５に入射させ、これら物体光と参照光とを干渉させて局所領域２５に要素ホログラムを追加記録するものであって、追加記録手段として光源１〜３から感光材料３４へ到るまでの物体光および参照光の光路上にある構成要素等を備える。
【００５９】
また、本実施形態に係るホログラム作成装置は、感光材料３４上の複数の局所領域それぞれに要素ホログラムを記録するために、感光材料３４の面に平行な第１方向に感光材料３４を移動させるための第１移動機構としてローラ３５，３６を備えるとともに、感光材料３４の面に平行であって上記第１方向に垂直な第２方向に感光材料３４とともに第１移動機構を移動させるための第２移動機構（不図示）として例えばリニアステージを備えている。これら第１移動機構および第２移動機構は、コンピュータ３９から送られてくる制御信号に基づいて、局所領域２５の大きさに応じた距離だけ移動する。
【００６０】
コンピュータ３９は、感光材料３４が再生すべき３次元の目標再生像と、要素ホログラムを記録しようとしている局所領域２５との間の相対位置関係を計算し、この計算結果に基づいて、空間光変調素子１７に呈示させるべき画像を以下のようにして求める。すなわち、再生すべき目標再生像が感光材料３４の参照光入射側に存在する場合には、レンズ２４による空間光変調素子１７の拡大虚像３８に対して要素ホログラム２５の中心位置を中心点として対称な新たな投影スクリーンを仮定し、この投影スクリーンに対する３次元再生物体透視変換画像を、観察者を原点の位置に置いた隠面消去を実行しつつ計算する。また、再生すべき目標再生像が感光材料３４の参照光入射側と反対側にも存在する場合には、空間光変調素子１７のレンズ２４による拡大虚像３８を投影スクリーンとしかつ要素ホログラム２５の位置を原点とする３次元再生物体透視変換画像を、観察者を拡大虚像３８の位置に置いた隠面消去を実行しつつ計算する。
【００６１】
そして、コンピュータ３９は、この３次元再生物体透視変換画像を赤(λｒ)、緑(λｇ)および青(λｂ)に３色に色分解し、最初に、赤の成分の画像を空間光変調素子１７に提示し、予め設定された露光時間だけ光路遮断機４および光路遮断機１１を開放して局所領域２５上に要素ホログラムを記録する。次に、緑の成分の画像を空間光変調素子１７に提示し、予め設定された露光時間だけ光路遮断機５および光路遮断機１１を開放して局所領域２５上に要素ホログラムを追加記録する。さらに、青の成分の画像を空間光変調素子１７に提示し、予め設定された露光時間だけ光路遮断機６および光路遮断機１１を開放して局所領域２５上に要素ホログラムを追加記録する。
【００６２】
そして、第１移動機構（ローラ３５，３６）または第２移動機構を局所領域２５の大きさだけ移動させ、以上の露光動作を繰り返す。予め設定されている範囲に要素ホログラムを記録し終えると、感光材料３４へのホログラムの記録が終了する。なお、以上に説明した動作は、単に３波長それぞれについての要素ホログラムを記録する記録手段の動作であるが、本実施形態に係るホログラム作成装置では、この記録手段に加えて撮像手段，比較手段および追加記録手段が以下のように動作する。
【００６３】
次に、本実施形態に係るホログラム作成装置の動作について説明するとともに、本実施形態に係るホログラム作成方法について説明する。図４は、本実施形態に係るホログラム作成装置の動作の説明図である。この図には、上から順に、赤，緑および青それぞれについての目標再生像、赤，緑および青それぞれについてカメラ３７により撮像された再生像、赤，緑および青それぞれについて空間光変調素子１７に呈示される画像、光路遮断機４の開閉状態、光路遮断機５の開閉状態、光路遮断機６の開閉状態、光路遮断機１１の開閉状態、それぞれが示されている。
【００６４】
（ステップＳ１） コンピュータ３９は、現在の位置にある局所領域２５に記録すべき各波長についての透視変換画像RR，RG，RBを作成する。
【００６５】
（ステップＳ２） コンピュータ３９は、透視変換画像RRを空間光変調素子１７に表示させ、光路遮断機４および光路遮断機１１をTWR0時間だけ開放させて、この開放期間に赤成分の要素ホログラムを局所領域２５に記録させる。
【００６６】
（ステップＳ３） コンピュータ３９は、透視変換画像RGを空間光変調素子１７に表示させ、光路遮断機５および光路遮断機１１をTWG0時間だけ開放させて、この開放期間に緑成分の要素ホログラムを局所領域２５に記録させる。
【００６７】
（ステップＳ４） コンピュータ３９は、透視変換画像RBを空間光変調素子１７に表示させ、光路遮断機６および光路遮断機１１をTWB0時間だけ開放させて、この開放期間に青成分の要素ホログラムを局所領域２５に記録させる。
【００６８】
（ステップＳ５） コンピュータ３９は、光路遮断機４をTR時間だけ開放させて、この開放期間にカメラ３７により撮像された赤成分の再生像CR1を取得する。再生像CR1が予め決められた値以下の場合には、以下の手順はスキップされる。
【００６９】
（ステップＳ６） コンピュータ３９は、光路遮断機５をTR時間だけ開放させて、この開放期間にカメラ３７により撮像された緑成分の再生像CG1を取得する。再生像CG1が予め決められた値以下の場合には、以下の手順はスキップされる。
【００７０】
（ステップＳ７） コンピュータ３９は、光路遮断機６をTR時間だけ開放させて、この開放期間にカメラ３７により撮像された青成分の再生像CB1を取得する。再生像CB1が予め決められた値以下の場合には、以下の手順はスキップされる。
【００７１】
（ステップＳ８） コンピュータ３９は、記録すべき透視変換画像RRから、予め実験にて決定された定数αrを赤成分の透視変換画像の再生像CR1に乗じた画像を差分し、これにより得られた修正画像（RR−αｒCR1）を空間光変調素子１７に表示させ、光路遮断機４および光路遮断機１１をTWR1時間だけ開放して、この開放期間に赤成分の要素ホログラムを局所領域２５に追加記録させる。
【００７２】
（ステップＳ９） コンピュータ３９は、記録すべき透視変換画像RGから、予め実験にて決定された定数αgを緑成分の透視変換画像の再生像CG1に乗じた画像を差分し、これにより得られた修正画像（RG−αｇCG1）を空間光変調素子１７に表示させ、光路遮断機５および光路遮断機１１をTWG1時間だけ開放して、この開放期間に緑成分の要素ホログラムを局所領域２５に追加記録させる。
【００７３】
（ステップＳ１０） コンピュータ３９は、記録すべき透視変換画像RBから、予め実験にて決定された定数αbを青成分の透視変換画像の再生像CB1に乗じた画像を差分し、これにより得られた修正画像（RB−αｂCB1）を空間光変調素子１７に表示させ、光路遮断機６および光路遮断機１１をTWB1時間だけ開放して、この開放期間に青成分の要素ホログラムを局所領域２５に追加記録させる。
【００７４】
以下、撮像された再生像と目標再生像との差が所定の閾値以下となるまで、ステップＳ５〜Ｓ１０が繰り返される。なお、上記ステップＳ２〜Ｓ４は、本実施形態に係るホログラム作成方法における記録ステップに相当する。上記ステップＳ５〜Ｓ７は、本実施形態に係るホログラム作成方法における撮像ステップに相当する。また、上記ステップＳ８〜Ｓ１０は、本実施形態に係るホログラム作成方法における比較ステップおよび追加記録ステップに相当する。
【００７５】
また、上記の動作に際して以下の手法を併用することが好適である。すなわち、カメラ３７により撮像される再生像CR1、CG1，CB1にはレーザ光再生時に特有のスペックルノイズが存在するため、適度な低域通過フィルタを併用することが好適である。追加記録により効果的に回折効率を向上させるため、および、不要な露光による散乱成分の発生防止のため、参照光と物体光との強度比が等しいことが望ましい。そこで、カメラ３７により撮像された再生像CR1，CG1，CB1を空間光変調素子１７上で飽和しない程度にαｒ，αｇ，αｂ倍し、露光時間TWR，TWG，TWBをそれぞれ１/αｒ，１/αｇ，１/αｂ倍することが好適である。また、追加記録を波長毎に行わず、各波長成分を順次に繰り返して行うことが必要である。これは、他の波長成分の追加記録によって現在の追加記録の状況に発生する変化を最小とするためである。
【００７６】
以上のように、本実施形態に係るホログラム作成装置および方法では、局所領域２５に要素ホログラムが一旦記録された後に、一定期間に亘り物体光および参照光のうち参照光のみが局所領域２５に入射して、このときに局所領域２５から発生する再生光による再生像が撮像される。そして、この撮像された再生像と目標再生像とが比較されて、この比較の結果に応じた修正画像が空間光変調素子１７に呈示され、この修正画像が呈示された空間光変調素子１７から出力された光が物体光として局所領域２５に入射するとともに、参照光も局所領域２５に入射して、これら物体光と参照光とが干渉して局所領域２５に要素ホログラムが追加記録される。したがって、本実施形態に係るホログラム作成装置および方法では、目標再生像に対する忠実度が高い再生像を再生することができるホログラムを容易に作成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】感光材料および再生像の説明図である。
【図２】本実施形態に係るホログラム作成装置の全体の斜視図である。
【図３】本実施形態に係るホログラム作成装置における光学系の説明図である。
【図４】本実施形態に係るホログラム作成装置の動作の説明図である。
【図５】従来のホログラム作成技術の説明図である。
【符号の説明】
【００７８】
１〜３…レーザ光源、４〜６…光路遮断機、７…ミラー、８，９…ダイクロイックミラー、１０…ハーフミラー、１１…光路遮断機、１２，１３…レンズ、１４…拡散板、１６…レンズ、１７…空間光変調素子、１８…レンズ、１９…マスク板、２０…開口、２１…レンズ、２２…ミラー、２３…空間光変調素子の像、２４…レンズ、２５…局所領域、２６…ミラー、２７，２８…レンズ、２９…マスク板、３０…開口、３１，３２…レンズ、３３…ミラー、３４…感光材料、３５，３６…ローラ、３７…カメラ、３８…拡大虚像、３９…コンピュータ、４０…再生像。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多数の要素ホログラムを感光材料上に記録してホログラムを作成する装置および方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
多数の要素ホログラムを感光材料上に記録して作成されるホログラム（ホログラフィックステレオグラム）は、様々な方向から撮像した被写体の画像を呈示した普通写真または空間光変調素子によりレーザ光を空間的に変調し、この変調されたレーザ光を物体光として１枚のホログラム用の感光材料の局所領域に要素ホログラムを記録し、このような要素ホログラムを局所領域毎に記録して作成される。このようなホログラムには、１次元のものと２次元のものとがある。また、物体光と参照光とが互いに異なる側から感光材料に入射して要素ホログラムが記録されて作成されるリップマン型のホログラフィックステレオグラムは、再生時には、照明光が感光材料に入射する側と同一の側で再生像を観察することができるので、例えば壁掛け用として用いられる。
【０００３】
このようなホログラムの作成技術は、例えば特許文献１に開示されている。図５は、特許文献１に開示された従来のホログラム作成技術の説明図である。この図に示す装置では、レーザ光源１１１から出力されたレーザ光は、ハーフミラー１１２により２分岐される。その２分岐されたレーザ光の一方は、ミラー１１３およびレンズ系１１４を順次に経て空間光変調素子１１５に入射し、空間光変調素子１１５により空間的な変調を受けて、物体光としてレンズ１１６を経て感光材料１１７に入射する。また、ハーフミラー１１２により２分岐されたレーザ光の他方は、参照光としてミラー１１８を経て感光材料１１７に背後から入射する。
【０００４】
感光材料１１７に入射した物体光および参照光は互いに干渉して、感光材料１１７上の局所領域に要素ホログラムが記録される。そして、空間光変調素子１１５に提示される画像が変更されるとともに感光材料１１７が移動されて、感光材料１１７上の複数の局所領域それぞれに要素ホログラムが順次記録され、これにより、感光材料１１７上にリップマン型ホログラムが作成される。このようにして、０.３ｍｍ〜０.５ｍｍ間隔で要素ホログラムが感光材料１１７上にアレイ状に記録され、リップマン型ホログラフィックステレオグラムが作成される。また、再生時には、上記参照光の入射方向と同じ方向に照明光が入射することにより、感光材料１１７上の各要素ホログラムから再生光が発生し、照明光入射側で再生像を観察することができる。
【０００５】
このリップマン型ホログラムは、意図した目標再生像の諧調を忠実に再生できることが望ましい。しかし、物体光および参照光それぞれの光学系の特性や感光材料の非線形性により、実際に得られる再生像の諧調の忠実度は低いものとなる場合がある。
【０００６】
空間光変調素子を通過した物体光は、レンズにより集光されて感光材料へ入射する際に、空間光変調素子の画素の位置に対応した角度を持つ光線群となる。空間光変調素子の各画素に同じ透過率を与えたとき、各画素から感光材料へ入射する光線が等間隔の角度を持ち且つ一定の強度であることが望ましいが、実際にはレンズの特性により発散角度が大きいほど光線の強度が低くなることが普通である。また、空間光変調素子に入射するレーザ光が空間的に一様であることも保証されておらず、多くの場合、レーザビームがガウシアン強度分布を持つこと、すなわち、空間光変調素子の中心で光強度が強く周辺ほど光強度が弱くなることから、この点でも発散角度が大きいほど光線の強度が低くなることが普通である。
【０００７】
また、感光材料の非線形性により、多くの場合、物体光量と再生光量とが比例せず、物体光量が多い領域では、再生光量はそれにも増して多くなる傾向がある。逆に、物体光量が少ない領域では、再生光量はそれにも増して少なくなり、はなはだしい場合には再生光量が０となる傾向を示す場合がある。
【０００８】
このように、実際に得られる再生像において、目標再生像の諧調が忠実に再生されない場合には、ホログラム全体の再生像のコントラストが強調されたり、あるいは、濃淡が少なくコントラストが低い再生像となったりして、意図する再生像が得られない。特に、要素ホログラムを波長のレーザ光で追記して得られるフルカラーホログラムを目的とする場合には、意図するカラーバランスを得ることが困難であるという問題点があった。
【０００９】
非特許文献１および特許文献２には、このような問題点を解決することを意図した技術が提案されている。非特許文献１において提案されている技術（以下「従来技術１」という。）では、各画素の諧調が一様である画像が空間光変調素子に提示されて要素ホログラムが作成される。また、このような要素ホログラムが各諧調について作成される。そして、各諧調について作成された要素ホログラムの回折効率（再生光量）が測定され、これら諧調と再生光量との関係から、意図する再生像を得るのに必要な物体光の諧調が求められることで、望ましい再生像が得られるとする。一方、特許文献２において提案されている技術（以下「従来技術２」という。）では、干渉露光処理中、現像処理中またはこれらの処理の間で、記録された干渉縞に単色光でない光が照射され、その透過光あるいは回折光が検出、分光されて、ホログラムが評価される。
【特許文献１】特開平３−２４９６８６号公報
【特許文献２】特開平５−１００６１１号公報
【非特許文献１】重田博昭、他、「フルパララックス・ホログラフィック・ステレオグラムによるカラーコントロールの基礎検討」、３次元画像コンファレンス２００３、pp.６１−６４、２００３年７月１，２日
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記の従来技術１，２は以下のような問題点を有している。
【００１１】
先ず、従来技術１の第１の問題点は、感光材料の非線形性に対する補正として不充分であることである。その理由として、空間光変調素子に入射する光が一様であるという前提のもとでは、要素ホログラムが記録されるべき感光材料の局所領域に入射する光量は、空間光変調素子に表示される画像の輝度に比例するだけでなく、面積に比例するためである。従来技術１においては、色パッチの再生位置を感光材料の表面としているために、空間光変調素子に表示される画像輝度を一様としている。しかし、図１に示されるように例では、空間光変調素子に表示される画像輝度は一様ではない。
【００１２】
図１は、感光材料および再生像の説明図である。ここでは、四角柱の物体の再生像４０を再生すべく感光材料３４に記録された複数の要素ホログラムのうちの２つの要素ホログラム２５，４１について説明する。なお、この図１および後述する図２，図３において、同一の要素には同一の符号を付している。
【００１３】
要素ホログラム４１が記録されるべき感光材料３４上の局所領域を原点として物体を透視変換した画像を空間光変調素子に表示し、その画像における各画素の輝度値および座標位置に関係した入射角をもつ光線を該局所領域に記録したものが要素ホログラム４１である。要素ホログラム４１が再生すべき再生像４０の表面は要素ホログラム４１の位置に略一致し、要素ホログラム４１から発生する光線群の全ては再生像４０の表面の一部を構成する。したがって、再生像４０の面の輝度値が一様であるならば、これらの光線群の強度も一様である。そこで、これらの光線群を発生させる空間光変調素子に表示すべき画像４２も一様となる。画像４２において、その一様な範囲を図１ではハッチングで示す。
【００１４】
一方、要素ホログラム２５が再生すべき再生像４０の表面は、要素ホログラム２５の位置から離れている。要素ホログラム２５が発生する光線群は、再生像４０の表面のうち範囲４３のみを表示する。これらの光線群を発生させる空間光変調素子に表示すべき画像４４は、一部のみが輝度値を有するものとなる。
【００１５】
画像４４と画像４２を比較すると、両者は空間光変調素子に表示されている画像の面積が異なり、これは要素ホログラムに入射する光量が異なることを意味する。したがって、再生すべき３次元物体の位置によっては、従来技術１のように提示する画像の諧調情報から新たな諧調情報への補正のみでは、入射する光量の制御を正確に行い得ないことを意味する。特に物体表面の輝度値が一様ではなく、模様がある場合には、補正できなくなってしまう。
【００１６】
すなわち、要素ホログラムから発生する光線群の一部のみに物体が存在する場合や、物体に模様が存在する場合、空間光変調素子に表示すべき画像が空間光変調素子全面に亘って一様であることはありえず、要素ホログラムの位置および物体の位置に関係して、面積および位置を持った局在された画像となる。したがって、要素ホログラムに入射する物体光の光量は、要素ホログラムの位置に対応した面積および位置を持った局在された画像の諧調のみならず、その面積にも比例することになる。
【００１７】
次に、従来技術１の第２の問題点は、光学系の特性による不均一性まで補正するものではないことである。つまり、レンズ等の光学系の特性により、また、レーザビームがガウシアン強度分布を持つこと（すなわち、空間光変調素子の中心で光強度が強く周辺にいくほど光強度が弱くなること）により、発散角度が大きいほど光線の強度が低くなるが、このような不均一性まで補正するものではない。特に、複数波長のレーザ光を同一の光学系で光軸上に重ねて使用する場合に、各波長のレーザ光のビーム径が異なるだけでなく、ガウシアン強度分布も異なり、したがって、発散角度によって、各波長の物体光の光強度の比が異なり、カラーバランスが角度によって変化することになる。このような光学系の特性による不均一性まで補正可能ではない。
【００１８】
更に、従来技術１の第３の問題点は、複数波長間の補正に関して全ての場合についての補正データを用意しなくてはならないことである。未だメカニズムについては明確な説明がなされていないものの、よく知られている事象として、銀塩フィルムなどでは予め一様な光で露光しておくことで感度が増加することが知られている。このことは、単純に回折効率が露光量に比例するわけではないことを示している。
【００１９】
また、非特許文献１中の図７によると、特定の波長に対する補正が他の波長に対する補正に対して独立ではないことが示されている。すなわち、波長特定の波長に関してのみの補正データだけでは全波長について補正することができないことを示している。図７によれば、青の成分を減少させてその物体光強度を弱めた場合、緑と青の回折効率すなわち再生光量が増加している。
【００２０】
したがって、完全な補正を行うには、各波長および各諧調の全ての組み合わせについて計測し、この計測の結果から得られた必要な波長のデータを用いる必要がある。例えば、赤（ｒ）、緑（ｇ）および青（ｂ）それぞれの諧調数を２５６とした場合、表示すべき組み合わせの数は１６,７７７,２１６（＝２５６３）となる。（ｒ，ｇ，ｂ）の組み合わせのときに計測して、この計測の結果から得られた各色の諧調を（ｒ'，ｇ'，ｂ'）と表す。
ｒ'，ｇ'およびｂ'それぞれは、（ｒ，ｇ，ｂ）の関数として表される。ホログラムが再生すべき再生像における（ｒ'，ｇ'，ｂ'）が与えられた場合、ｒ'（ｒ,ｇ,ｂ），ｇ'（ｒ,ｇ,ｂ）およびｂ'（ｒ,ｇ,ｂ）から、（ｒ，ｇ，ｂ）の組み合わせを検索し、また、存在しない場合には近似により得られた（ｒ,ｇ,ｂ）を求め、そして、この（ｒ，ｇ，ｂ）を空間光変調素子に表示することで補正されることになる。以上示したように、必ずしも一意的に補正データが求められる保証はなく、また、複雑な検索および変換を行わなければならない欠点がある。
【００２１】
従来技術２の第１の問題点としては、ホログラム中に形成される回折格子の測定原理から、ビーム光で照射されるような狭い範囲の回折格子が評価され得るものの、広い面積におけるホログラムの評価は不可能である。広い面積におけるホログラムの評価は、狭い測定範囲の評価結果から推測することができるが、このような推測では不正確となる。すなわち、ホログラムを作成する範囲と測定する範囲とが一致しないため、光学系の特性による不均一性まで補正できないと言う欠点がある。
【００２２】
また、従来技術２の第２の問題点としては、単純な単色用の回折格子状のホログラムを対象とし、単色光でない光を照射し分光測定を行うため、複数波長の回折格子が記録されたホログラムに適用する場合、複数波長の成分が同一の分光測定位置に再生されることもあり得るために、記録すべき忠実な画像パターンが再生されたかどうかの検証には不適当である。
【００２３】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、目標再生像に対する忠実度が高い再生像を再生することができるホログラムを容易に作成することができる装置および方法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】
【００２４】
本発明に係るホログラム作成装置は、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記録して感光材料にホログラムを作成する装置であって、(1) 再生すべき目標再生像に応じた画像を空間光変調素子に呈示させ、この画像が呈示された空間光変調素子から出力された光を物体光として局所領域に入射させるとともに、参照光をも局所領域に入射させ、これら物体光と参照光とを干渉させて局所領域に要素ホログラムを記録する記録手段と、(2) 一定期間に亘り物体光および参照光のうち参照光のみを局所領域に入射させて、このときに局所領域から発生する再生光による再生像を撮像する撮像手段と、(3) 撮像手段により撮像された再生像と目標再生像とを比較する比較手段と、(4) 比較手段による比較の結果に応じた修正画像を空間光変調素子に呈示させ、この修正画像が呈示された空間光変調素子から出力された光を物体光として局所領域に入射させるとともに、参照光をも局所領域に入射させ、これら物体光と参照光とを干渉させて局所領域に要素ホログラムを追加記録する追加記録手段と、を備えることを特徴とする。
【００２５】
また、本発明に係るホログラム作成方法は、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記録して感光材料にホログラムを作成する方法であって、(1) 再生すべき目標再生像に応じた画像を空間光変調素子に呈示させ、この画像が呈示された空間光変調素子から出力された光を物体光として局所領域に入射させるとともに、参照光をも局所領域に入射させ、これら物体光と参照光とを干渉させて局所領域に要素ホログラムを記録する記録ステップと、(2) 記録ステップの後に一定期間に亘り物体光および参照光のうち参照光のみを局所領域に入射させ、このときに局所領域から発生する再生光による再生像を撮像する撮像ステップと、(3) 撮像ステップにおいて撮像された再生像と目標再生像とを比較する比較ステップと、(4) 比較ステップにおける比較の結果に応じた修正画像を空間光変調素子に呈示させ、この修正画像が呈示された空間光変調素子から出力された光を物体光として局所領域に入射させるとともに、参照光をも局所領域に入射させ、これら物体光と参照光とを干渉させて局所領域に要素ホログラムを追加記録する追加記録ステップと、を備えることを特徴とする。
【００２６】
本発明に係るホログラム作成装置およびホログラム作成方法は、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記録して感光材料にホログラムを作成するものであって、同一の技術的思想に基づくものである。本発明に係るホログラム作成装置（方法）では、記録手段により（記録ステップにおいて）、再生すべき目標再生像に応じた画像が空間光変調素子に呈示され、この画像が呈示された空間光変調素子から出力された光が物体光として局所領域に入射するとともに、参照光も局所領域に入射して、これら物体光と参照光とが干渉して局所領域に要素ホログラムが記録される。その後、撮像手段により（撮像ステップにおいて）、一定期間に亘り物体光および参照光のうち参照光のみが局所領域に入射して、このときに局所領域から発生する再生光による再生像が撮像される。比較手段により（比較ステップにおいて）、撮像手段により（撮像ステップにおいて）撮像された再生像と目標再生像とが比較される。そして、追加記録手段により（追加記録ステップにおいて）、比較手段による（比較ステップにおける）比較の結果に応じた修正画像が空間光変調素子に呈示され、この修正画像が呈示された空間光変調素子から出力された光が物体光として局所領域に入射するとともに、参照光も局所領域に入射して、これら物体光と参照光とが干渉して局所領域に要素ホログラムが追加記録される。
【００２７】
本発明に係るホログラム作成装置（方法）は、目標再生像が複数波長の光によるものであって、複数波長それぞれについて、記録手段が（記録ステップにおいて）局所領域に要素ホログラムを記録し、撮像手段（撮像ステップにおいて）が再生像を撮像し、比較手段（比較ステップにおいて）が再生像と目標再生像とを比較して、追加記録手段（追加記録ステップにおいて）が局所領域に要素ホログラムを追加記録するのが好適である。
【００２８】
本発明に係るホログラム作成装置は、撮像手段による再生像の撮像、比較手段による再生像と目標再生像との比較、および、追加記録手段による要素ホログラムの追加記録を、複数波長それぞれについて順次に繰り返し行うのが好適である。また、本発明に係るホログラム作成方法は、撮像ステップ、比較ステップおよび追加記録ステップを、複数波長それぞれについて順次に繰り返し行うのが好適である。
【００２９】
本発明に係るホログラム作成装置（方法）では、感光材料は、物体光および参照光の入射に因り干渉縞が形成されることにより該干渉縞に応じた空間的な位相変調を生じる体積位相型ホログラム記録材料であるのが好ましい。また、この体積位相型ホログラム記録材料は、有機溶媒に可溶な熱可塑性樹脂(Ａ)と、９,９'-ジアリールフルオレン骨格を有し且つラジカル重合可能な不飽和結合を少なくとも１つ含有する常温常圧で固体であるラジカル重合性化合物(Ｂ)と、可塑剤(Ｃ)と、光重合開始剤(Ｄ)とを含み、熱可塑性樹脂(Ａ)，ラジカル重合性化合物(Ｂ)および可塑剤(Ｃ)それぞれの重量百分率が「(A)：(B)：(C)＝１０〜８０：１０〜８０：１０〜８０」（ただし、これら各々の重量百分率の合計は１００未満）であるのが好ましい。さらに、ラジカル重合性化合物(Ｂ)の屈折率は、熱可塑性樹脂(Ａ)の屈折率と可塑剤(Ｃ)の屈折率との加重平均より大きいのが好ましい。
【００３０】
また、本発明に係るホログラムは、上記の本発明に係るホログラム作成方法により作成されたものである。このホログラムは、上記の装置または方法により容易に作成することができて、目標再生像に対する忠実度が高い再生像を再生することができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、目標再生像に対する忠実度が高い再生像を再生することができるホログラムを容易に作成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００３３】
図２は、本実施形態に係るホログラム作成装置の全体の斜視図である。図３は、本実施形態に係るホログラム作成装置における光学系の説明図である。なお、図２では感光材料３４の下にあって隠れている構成要素は図示されていない。本実施形態に係るホログラム作成装置は、感光材料３４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記録して感光材料３４にホログラムを作成する装置である。
【００３４】
本実施形態に係るホログラム作成装置は、可干渉光を出力する光源部として、３つのレーザ光源１〜３が設けられている。レーザ光源１は、赤色の波長λｒのレーザ光を出力するものであって、例えば、波長６３３ｎｍのレーザ光を出力するＨｅ-Ｎｅレーザ光源である。レーザ光源２は、緑色の波長λｇのレーザ光を出力するものであって、例えば、波長５３２ｎｍのレーザ光を出力するＮｄ:ＹＡＧレーザ光源である。また、レーザ光源３は、青色の波長λｂのレーザ光を出力するものであって、例えば、波長４４３ｎｍのレーザ光を出力するＨｅ-Ｃｄレーザ光源である。
【００３５】
光路遮断機４は、レーザ光源１のレーザ光出射端の直後の光路上に設けられており、レーザ光の通過および遮断の制御を行う。光路遮断機５は、レーザ光源２のレーザ光出射端の直後の光路上に設けられており、レーザ光の通過および遮断の制御を行う。また、光路遮断機６は、レーザ光源３のレーザ光出射端の直後の光路上に設けられており、レーザ光の通過および遮断の制御を行う。これら光路遮断機４〜６それぞれにおけるレーザ光の通過および遮断は、コンピュータ３９から送られてくる制御信号に基づいて為される。光路遮断機４〜６それぞれは、例えば電磁シャッタや超音波偏向器などである。
【００３６】
ミラー７およびダイクロイックミラー８，９は、レーザ光源１〜３それぞれから出力されて到達したレーザ光を入力して、これらを同一光路上に出力する。すなわち、ダイクロイックミラー８は、レーザ光源３から出力され光路遮断機６を通過してミラー７により反射された波長λｂのレーザ光を透過させるとともに、レーザ光源２から出力されて光路遮断機５を通過した波長λｇのレーザ光を反射させて、これら波長λｇのレーザ光および波長λｂのレーザ光をダイクロイックミラー９へ出力する。ダイクロイックミラー９は、ダイクロイックミラー８から到達した波長λｂのレーザ光および波長λｇのレーザ光を透過させるとともに、レーザ光源１から出力されて光路遮断機４を通過した波長λｒのレーザ光を反射させて、これら波長λｒ，λｇおよびλｂの各レーザ光をハーフミラー１０へ出力する。ハーフミラー１０は、ダイクロイックミラー９から到達したレーザ光を２分岐して、その２分岐した一方のレーザ光をミラー２６へ出力し、他方のレーザ光を光路遮断機１１へ出力する。
【００３７】
ミラー２６以降の感光材料３４へ到る光学系は、参照光の光学系である。レンズ２７およびレンズ２８は、アフォーカル光学系を構成しており、ハーフミラー１０からミラー２６を経て到達したレーザ光を入力し、ビーム径を拡大して該レーザ光をマスク板２９へ出力する。マスク板２９は、要素ホログラムが記録される局所領域の形状に応じて矩形の開口３０を有しており、レンズ２７，２８によりビーム径が拡大されたレーザ光を入力して、その入力したレーザ光のうち開口３０に入射した横断面部分を出力する。レンズ３１およびレンズ３２は、アフォーカル光学系を構成しており、両者の間にミラー３３が設けられている。レンズ３１，３２は、マスク板２９の開口３０を通過したレーザ光を入力し、そのレーザ光を参照光として感光材料３４上の局所領域２５へ入射させる。すなわち、レンズ３１，３２は、マスク板２９の開口３０を感光材料３４上の局所領域２５に結像する。ミラー３３は、局所領域２５への参照光の入射角を与える。
【００３８】
光路遮断機１１以降の感光材料３４へ到る光学系は、物体光の光学系である。光路遮断機１１は、ハーフミラー１０から出力されるレーザ光の光路上に設けられており、該レーザ光の通過および遮断の制御を行う。この光路遮断機１１におけるレーザ光の通過および遮断は、コンピュータ３９から送られてくる制御信号に基づいて為される。光路遮断機１１は、例えば電磁シャッタや超音波偏向器などである。レンズ１２およびレンズ１３は、アフォーカル光学系を構成しており、光路遮断機１１から到達したレーザ光を入力し、ビーム径を拡大して該レーザ光を拡散板１４へ出力する。
【００３９】
拡散板１４は、レンズ１２，１３によりビーム径が拡大されたレーザ光を入力して、２次光源面１５を形成する。レンズ１６は、その前焦点面に拡散板１４が位置するように配置され、この拡散板１４上の２次光源面１５から発した光を空間光変調素子１７へ入射させる。空間光変調素子１７は、コンピュータ３９から送られてくる画像データに基づいて画像を呈示し、レンズ１６から入力した光に対して該画像に応じた空間的な強度変調を与えて、その光を物体光として出力する。
【００４０】
拡散板１４上に形成された２次光源面１５は、レンズ１６の作用により空間光変調素子１７より遠方で且つ拡大された面光源となる。この面光源１５から空間光変調素子１７上に発生するスペックルの平均径が空間光変調素子１７の画素ピッチ以下となるように、レンズ１２，１３によるビーム径の拡大率が設定され、２次光源面１５の直径が決定される。これは、スペックルの斑点模様の暗部が画素ピッチより大きい場合、その画素の情報が要素ホログラムに記録されなくなることを防ぐためである。望ましくは、画素ピッチよりスペックルの平均径が充分小さくなるように、２次光源面１５の直径を大きくすることが好ましい。
【００４１】
レンズ１８は、空間光変調素子１７から出力された物体光を集光してマスク板１９へ出力する。マスク板１９は、要素ホログラムが記録される局所領域の形状に応じて矩形の開口２０を有しており、レンズ１６により集光された物体光を入力して、その入力した物体光のうち開口２０に入射した横断面部分を出力する。レンズ２１およびレンズ２４は、アフォーカル光学系を構成しており、両者の間の光路上にミラー２２が設けられている。レンズ２１，２４は、マスク板１９の開口２０を通過した物体光を入力し、その物体光を感光材料３４上の局所領域２５へ入射させる。すなわち、レンズ２１，２４は、マスク板１９の開口２０を感光材料３４上の局所領域２５に結像する。
【００４２】
マスク板１９はレンズ２１の前焦点面より光源側に位置する。これにより、感光材料３４上の局所領域２５は、レンズ２４の後焦点面より光源側に位置することとなる。これは、ホログラム再生時における視域拡大に関係する。すなわち、局所領域２５への物体光の最大入射角は、局所領域２５へ入射する物体光が平行光である場合には、レンズ２４の焦点距離および口径（すなわち開口数ＮＡ）のみで視域が決定されるが、局所領域２５がレンズ２４の後焦点面より光源側に位置することにより、大きい入射角度で物体光が局所領域２５に入射して、視域が拡大することになる。
【００４３】
これに際しては、空間光変調素子１７が面光源１５で照射されていることが重要となる。
空間光変調素子１７はレンズ１８の前焦点面よりレンズ１８に近い位置に配置され、レンズ１８，２１による空間光変調素子１７の像２３は、レンズ２４の前焦点面よりレンズ２４に近い位置に結像される。図１をも用いて説明すると、要素ホログラム２５の位置を視点として空間光変調素子１７の像２３を観察すると、この像２３は、レンズ２４の前焦点面よりレンズ２４に近い位置に在るため、レンズ２４の虫眼鏡の作用により遠方に拡大虚像３８として観察される。そして、要素ホログラム２５の位置がレンズ２４の後焦点面よりレンズ２４に近いため、レンズ２４の開口数ＮＡで決定される最大入射角より大きな入射角が得られる。この状況を成立させるには、空間光変調素子１７の各画素からの透過光が或る程度の出射角を持つこと、すなわち、空間光変調素子１７への入射光が或る程度の入射角を持つこと、が必要である。この目的も含めて光源として大きさのある２次光源面１５が形成されている。
【００４４】
要素ホログラムに照明光を照射して再生光を発生させる場合に、参照光の入射方向と同じ方向に照明光を入射させて照射したときには、空間光変調素子１７の像３８は、感光材料３４への照明光入射側と反対の側（すなわち、観察者にとって感光材料３４の裏側）に再生される。したがって、再生される光線の太さについて考察すると、空間光変調素子１７の画素の大きさと要素ホログラム２５の大きさと比較すると通常は要素ホログラム２５の方が大きいために、空間光変調素子１７の画素から要素ホログラム２５に拡がりながら再生され、さらに要素ホログラム２５から観察者まで拡がりが拡大することになる。再生される３次元像の分解能はこの光線の太さによって決定されるために、光線の太さが拡大する状況は好ましくない。
【００４５】
そこで、照明光を参照光の共役光とする。この照明光の元では、要素ホログラム２５からの再生光は、空間光変調素子１７の実像を形成する。観察者は、照明光の側に位置し、空間光変調素子１７の画素の大きさと要素ホログラム２５の大きさとを比較すると通常は要素ホログラム２５の方が大きいために、要素ホログラム２５から実像の空間光変調素子１７の画素に狭くなりながら再生される。さらに観察者の瞳がこの空間光変調素子１７の実像に位置する条件が追加され、観察者の瞳上に複数の画素が再生される場合には、観察者の目の焦点調節機能が有効に働くことも期待され、より自然な３次元再生像を観察することができることになる。
【００４６】
以上説明したように、マスク板１９をレンズ２１の前焦点面より光源側に配置すること、空間光変調素子１７をレンズ１８の前焦点面よりレンズ１８側に配置すること、参照光の共役光を照明光として要素ホログラム２５を再生することによりレンズ２４の開口数ＮＡで制限される視野角以上の視野角を得ること、および、観察者の瞳が空間光変調素子１７の実像の位置となるように空間光変調素子１７の位置をレンズ１８の前焦点面よりレンズ１８側に配置することで、より自然な三次元再生像を観察することが可能となる。
【００４７】
感光材料３４は、物体光および参照光の入射に因り干渉縞が形成されることにより該干渉縞に応じた空間的な位相変調を生じる体積位相型ホログラム記録材料である。より具体的には、屈折率変調型フォトポリマであって、可干渉光の干渉によって生じる干渉縞を照射する記録工程のみにより、露光された部位の屈折率と未露光部位の屈折率との差（好ましくは０.００１以上の差）が生じるものをいい、記録工程以外に屈折率の差を増幅させるための湿式現像処理または光や熱等による乾式現像処理が不要であるものをいう。このような感光材料３４として用いられる屈折率変調型フォトポリマの典型的な例は、光で重合を開始するラジカル重合性化合物とその光開始剤系およびバインダーポリマを含む組成物である。
【００４８】
より好適なフォトポリマの具体的な例は、干渉縞の明暗の強度分布を屈折率の変化として記録するのに使用される体積位相型ホログラム記録材料用組成物であって、有機溶媒に可溶な熱可塑性樹脂(Ａ)と、９,９'-ジアリールフルオレン骨格を有し且つラジカル重合可能な不飽和結合を少なくとも１つ含有する常温常圧で固体であるラジカル重合性化合物(Ｂ)と、可塑剤(Ｃ)と、光重合開始剤(Ｄ)とを含む。熱可塑性樹脂(Ａ)，ラジカル重合性化合物(Ｂ)および可塑剤(Ｃ)の重量百分率は、「(A)：(B)：(C)＝１０〜８０：１０〜８０：１０〜８０」であるのが好ましく（ただし、これら各々の重量百分率の合計は１００未満）、また、ラジカル重合性化合物(Ｂ)の屈折率は、熱可塑性樹脂(Ａ)の屈折率と可塑剤(Ｃ)の屈折率との加重平均より大きいのが好ましい。
【００４９】
用いられる熱可塑性樹脂(Ａ)の具体例としては、ポリビニルアセテート、ポリビニルブチラート、ポリビニルホルマール、ポリビニルカルバゾール、ポリアクリル酸、ポリメタクリロニトリル、ポリアクリロニトリル、ポリ-１,２-ジクロロエチレン、エチレン-酢酸ビニル共重合体、ポリメチルメタクリレート、シンジオタクチック型ポリメチルメタクリレート、ポリ-α-ビニルナフタレート、ポリカーボネート、セルロースアセテート、セルローストリアセテート、セルロースアセテートブチラート、ポリスチレン、ポリ-α-メチルスチレン、ポリ-O-メチルスチレン、ポリ-ｐ-メチルスチレン、ポリ-ｐ-フェニルスチレン、ポリ-ｐ-クロロスチレン、ポリ-２,５-ジクロロスチレン、ポリアリレート、ポリサルホン、ポリエーテルサルホンが挙げられ、これらの例から選ばれる１種または２種以上の組み合わせが好適である。また、これらの樹脂の好適な分子量は１０,０００〜１,０００,０００である。
【００５０】
９,９'-ジアリールフルオレン骨格を有し且つラジカル重合可能な不飽和結合を少なくとも１つ含有する常温常圧で固体であるラジカル重合性化合物(Ｂ)として好適な化合物の具体例としては、９,９-ビス[４-(３-アクリロイルオキシ-２-ヒドロキシ)プロポキシフェニル]フルオレン、９,９-ビス(４-メタクリロイルオキシフェニル)フルオレン、９,９-ビス(４-アクリロイルオキシフェニル)フルオレン、９,９-ビス[４-(２-メタクリロイルオキシエトキシ)フェニル]フルオレン、９,９-ビス[４-(２-アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]フルオレン、９,９-ビス{４-[２-(３-アクリロイルオキシ-２-ヒドロキシ-プロポキシ)-エトキシ]フェニル}フルオレン、９,９-ビス[４-(３-アクリロイルオキシ-２-ヒドロキシ)プロポキシ-３-メチルフェニル]フルオレンなどが挙げられる。
【００５１】
可塑剤(Ｃ)としては、ジメチルフタレート、ジエチルフタレート、ジオクチルフタレートに代表されるフタル酸エステル類； ジメチルアジペート、ジブチルアジペート、ジメチルセバケート、ジエチルセバケート、ジブチルセバケート、ジエチルサクシネートに代表される脂肪族二塩基酸エステル類； トリメチルホスフェート、トリエチルホスフェート、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェートに代表される正リン酸エステル類； グリセリルトリアセテート、２-エチルヘキシルアセテートに代表される酢酸エステル類； トリフェニルホスファイト、ジブチルハイドロジエンホスファイトに代表される亜リン酸エステル類などの不活性化合物が例示される。
【００５２】
光重合開始剤（Ｄ）としては、Ｈｅ-Ｎｅ（波長６３３ｎｍ）、Ｎｄ:ＹＡＧ（波長５３２ｎｍ）、Ａｒ（波長５１５ｎｍ，４８８ｎｍ）、Ｈｅ-Ｃｄ（波長４４２ｎｍ）等のレーザ光を吸収してラジカルを発生するものが好適に用いられる。このような光重合開始剤としては、例えば、カルボニル化合物、アミン化合物、アリールアミノ酢酸化合物、有機錫化合物、アルキルアリールホウ素塩、オニウム塩類、鉄アレーン錯体、トリハロゲノメチル置換トリアジン化合物、有機過酸化物、ビスイミダゾール誘導体、チタノセン化合物、および、これらの開始剤と光増感色素の組み合わせ等が好ましく使用される。上記カルボニル化合物としては、例えば、ベンジル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾフェノン、ジエトキシアセトフェノン等が例示できる。
【００５３】
光増感色素としては、ミヒラケトン、アクリジンイエロー、メロシアニン、メチレンブルー、カンファーキノン、エオシン、脱カルボキシル化ローズベンガル等が好適に使用される。光増感色素は、可視領域の光に吸収を示すものであればよく、上記以外に、例えば、シアニン誘導体、メロシアニン誘導体、フタロシアニン誘導体、キサンテン誘導体、チオキサンテン誘導体、アクリジン誘導体、ポルフィリン誘導体、クマリン誘導体、ベーススチリル誘導体、ケトクマリン誘導体、キノロン誘導体、スチルベン誘導体、オキサジン誘導体、チアジン系色素等も使用可能であり、更には「色素ハンドブック」（大河原信他編、講談社、 １９８６ 年）、「機能性色素の化学」（大河原信他編、シーエムシー、１９８３年）、「特殊機能材料」（池森忠三郎他編、シーエムシー、１９８６年）に記載される光増感色素も用いることができる。これらは単独で用いても２以上の組み合わせで用いてもよい。
【００５４】
感光材料３４としての屈折率変調型フォトポリマはフィルム状であることが好ましく、その厚みは５μｍ〜５００μｍである。フォトポリマは、比較的薄くて傷つきやすいので、ガラスや石英あるいは樹脂からなる基材上にコーティングされているのが好ましい。基材上にコーティングされたフォトポリマに、さらにガラスや石英あるいは樹脂からなるカバー層を設けてあるのが好ましい。基材やカバー層は、透明であるか光を反射しないように着色を施したものが用いられる。透明な素材としては、ガラス、石英、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリオレフィン、脂環式ポリポレフィンなどの透明樹脂を用いることができる。
【００５５】
感光材料３４の具体的な一例は以下のとおりである。熱可塑性樹脂(Ａ)として、酢酸ビニル（和光純薬社製、「酢酸ビニルポリマーメタノール溶液」、重合度１４００〜１６００、ポリマの屈折率：１.４６）を加熱してメタノールを除去して残ったポリマ成分４.２ｇを用いる。９,９-ジアリールフルオレン骨格を有し且つ常温常圧で固体であるラジカル重合性化合物(Ｂ)として、９,９-ビス（４-ヒドロキシフェニル）フルオレンのグリシジルエーテルのアクリル酸付加物（新日鐵化学社製、「ＡＳＦ４００」、単体の屈折率：１.６３）１.６ｇを用いる。可塑剤(Ｃ)として、ジエチルセバケート（和光純薬社製、「ＳＤＥ」、屈折率：１.４３）４.２ｇを用いる。開始剤(Ｄ)として、３,３',４,４'-テトラ（tert-ブチルパーオキシカルボニル）ベンゾフェノン（日本油脂社製、「ＢＴＴＢ-２５」）１.５ｇを用いる。増感色素として、シアニン系色素（日本感光色素社製、ＮＫ１５３８）０.０１ｇを用いる。また、溶媒としてアセトン１１ｇを用いる。そして、これらを常温で混合し、記録材料用組成物を調整する。この組成物を厚み５０μｍのＰＥＴ基板の片面に塗布して乾燥させ、乾燥後の組成物の厚みを３０μｍとする。加熱処理を施すことにより組成物から溶媒を除去して記録層となし、ＰＥＴ基板および記録層からなる２層構造の記録媒体を作成する。この記録媒体の記録層に厚み５０μｍのＰＥＴフィルムを被せて３層構造のホログラム記録用感光フィルムを作成する。
【００５６】
このような感光材料３４が用いられることにより、現像処理が行われなくても、物体光および参照光が入射して干渉縞が形成されるだけで要素ホログラムが局所領域２５に記録される。したがって、波長λｒ，λｇおよびλｂそれぞれについて要素ホログラムを局所領域２５に記録した後に、局所領域２５への物体光の入射を光路遮断機１１により遮断するとともに、光路遮断機４〜６により波長λｒ，λｇおよびλｂのうちの何れかの波長の光を局所領域２５に入射させることで、この入射した光の波長についての再生像３８を得ることができる。カメラ３７は、この再生像３８を撮像する。コンピュータ３９は、このカメラ３７により撮像された再生像を入力して、この再生像と目標再生像とを比較して、この比較の結果に応じた修正画像を空間光変調素子１７に呈示させる。そして、この修正画像が呈示された空間光変調素子１７から出力された光を新たに物体光として局所領域２５に入射させるとともに、参照光をも局所領域２５に入射させて、これら物体光と参照光とを干渉させて局所領域２５に要素ホログラムを追加記録することができる。
【００５７】
すなわち、本実施形態に係るホログラム作成装置は、再生すべき目標再生像に応じた画像を空間光変調素子１７に呈示させ、この画像が呈示された空間光変調素子１７から出力された光を物体光として局所領域２５に入射させるとともに、参照光をも局所領域２５に入射させ、これら物体光と参照光とを干渉させて局所領域２５に要素ホログラムを記録するものであって、この為の記録手段として光源１〜３から感光材料３４へ到るまでの物体光および参照光の光路上にある構成要素等を備える。
【００５８】
加えて、本実施形態に係るホログラム作成装置は、一定期間に亘り物体光および参照光のうち参照光のみを局所領域２５に入射させて、このときに局所領域２５から発生する再生光による再生像を撮像するものであって、この為の撮像手段として、光路遮断機４〜６，１１、カメラ３７およびコンピュータ３９等を備える。また、このホログラム作成装置は、この撮像された再生像と目標再生像とを比較するものであって、その為の比較手段としてコンピュータ３９を備える。さらに、このホログラム作成装置は、この比較結果に応じた修正画像を空間光変調素子１７に呈示させ、この修正画像が呈示された空間光変調素子１７から出力された光を物体光として局所領域２５に入射させるとともに、参照光をも局所領域２５に入射させ、これら物体光と参照光とを干渉させて局所領域２５に要素ホログラムを追加記録するものであって、追加記録手段として光源１〜３から感光材料３４へ到るまでの物体光および参照光の光路上にある構成要素等を備える。
【００５９】
また、本実施形態に係るホログラム作成装置は、感光材料３４上の複数の局所領域それぞれに要素ホログラムを記録するために、感光材料３４の面に平行な第１方向に感光材料３４を移動させるための第１移動機構としてローラ３５，３６を備えるとともに、感光材料３４の面に平行であって上記第１方向に垂直な第２方向に感光材料３４とともに第１移動機構を移動させるための第２移動機構（不図示）として例えばリニアステージを備えている。これら第１移動機構および第２移動機構は、コンピュータ３９から送られてくる制御信号に基づいて、局所領域２５の大きさに応じた距離だけ移動する。
【００６０】
コンピュータ３９は、感光材料３４が再生すべき３次元の目標再生像と、要素ホログラムを記録しようとしている局所領域２５との間の相対位置関係を計算し、この計算結果に基づいて、空間光変調素子１７に呈示させるべき画像を以下のようにして求める。すなわち、再生すべき目標再生像が感光材料３４の参照光入射側に存在する場合には、レンズ２４による空間光変調素子１７の拡大虚像３８に対して要素ホログラム２５の中心位置を中心点として対称な新たな投影スクリーンを仮定し、この投影スクリーンに対する３次元再生物体透視変換画像を、観察者を原点の位置に置いた隠面消去を実行しつつ計算する。また、再生すべき目標再生像が感光材料３４の参照光入射側と反対側にも存在する場合には、空間光変調素子１７のレンズ２４による拡大虚像３８を投影スクリーンとしかつ要素ホログラム２５の位置を原点とする３次元再生物体透視変換画像を、観察者を拡大虚像３８の位置に置いた隠面消去を実行しつつ計算する。
【００６１】
そして、コンピュータ３９は、この３次元再生物体透視変換画像を赤(λｒ)、緑(λｇ)および青(λｂ)に３色に色分解し、最初に、赤の成分の画像を空間光変調素子１７に提示し、予め設定された露光時間だけ光路遮断機４および光路遮断機１１を開放して局所領域２５上に要素ホログラムを記録する。次に、緑の成分の画像を空間光変調素子１７に提示し、予め設定された露光時間だけ光路遮断機５および光路遮断機１１を開放して局所領域２５上に要素ホログラムを追加記録する。さらに、青の成分の画像を空間光変調素子１７に提示し、予め設定された露光時間だけ光路遮断機６および光路遮断機１１を開放して局所領域２５上に要素ホログラムを追加記録する。
【００６２】
そして、第１移動機構（ローラ３５，３６）または第２移動機構を局所領域２５の大きさだけ移動させ、以上の露光動作を繰り返す。予め設定されている範囲に要素ホログラムを記録し終えると、感光材料３４へのホログラムの記録が終了する。なお、以上に説明した動作は、単に３波長それぞれについての要素ホログラムを記録する記録手段の動作であるが、本実施形態に係るホログラム作成装置では、この記録手段に加えて撮像手段，比較手段および追加記録手段が以下のように動作する。
【００６３】
次に、本実施形態に係るホログラム作成装置の動作について説明するとともに、本実施形態に係るホログラム作成方法について説明する。図４は、本実施形態に係るホログラム作成装置の動作の説明図である。この図には、上から順に、赤，緑および青それぞれについての目標再生像、赤，緑および青それぞれについてカメラ３７により撮像された再生像、赤，緑および青それぞれについて空間光変調素子１７に呈示される画像、光路遮断機４の開閉状態、光路遮断機５の開閉状態、光路遮断機６の開閉状態、光路遮断機１１の開閉状態、それぞれが示されている。
【００６４】
（ステップＳ１） コンピュータ３９は、現在の位置にある局所領域２５に記録すべき各波長についての透視変換画像RR，RG，RBを作成する。
【００６５】
（ステップＳ２） コンピュータ３９は、透視変換画像RRを空間光変調素子１７に表示させ、光路遮断機４および光路遮断機１１をTWR0時間だけ開放させて、この開放期間に赤成分の要素ホログラムを局所領域２５に記録させる。
【００６６】
（ステップＳ３） コンピュータ３９は、透視変換画像RGを空間光変調素子１７に表示させ、光路遮断機５および光路遮断機１１をTWG0時間だけ開放させて、この開放期間に緑成分の要素ホログラムを局所領域２５に記録させる。
【００６７】
（ステップＳ４） コンピュータ３９は、透視変換画像RBを空間光変調素子１７に表示させ、光路遮断機６および光路遮断機１１をTWB0時間だけ開放させて、この開放期間に青成分の要素ホログラムを局所領域２５に記録させる。
【００６８】
（ステップＳ５） コンピュータ３９は、光路遮断機４をTR時間だけ開放させて、この開放期間にカメラ３７により撮像された赤成分の再生像CR1を取得する。再生像CR1が予め決められた値以下の場合には、以下の手順はスキップされる。
【００６９】
（ステップＳ６） コンピュータ３９は、光路遮断機５をTR時間だけ開放させて、この開放期間にカメラ３７により撮像された緑成分の再生像CG1を取得する。再生像CG1が予め決められた値以下の場合には、以下の手順はスキップされる。
【００７０】
（ステップＳ７） コンピュータ３９は、光路遮断機６をTR時間だけ開放させて、この開放期間にカメラ３７により撮像された青成分の再生像CB1を取得する。再生像CB1が予め決められた値以下の場合には、以下の手順はスキップされる。
【００７１】
（ステップＳ８） コンピュータ３９は、記録すべき透視変換画像RRから、予め実験にて決定された定数αrを赤成分の透視変換画像の再生像CR1に乗じた画像を差分し、これにより得られた修正画像（RR−αｒCR1）を空間光変調素子１７に表示させ、光路遮断機４および光路遮断機１１をTWR1時間だけ開放して、この開放期間に赤成分の要素ホログラムを局所領域２５に追加記録させる。
【００７２】
（ステップＳ９） コンピュータ３９は、記録すべき透視変換画像RGから、予め実験にて決定された定数αgを緑成分の透視変換画像の再生像CG1に乗じた画像を差分し、これにより得られた修正画像（RG−αｇCG1）を空間光変調素子１７に表示させ、光路遮断機５および光路遮断機１１をTWG1時間だけ開放して、この開放期間に緑成分の要素ホログラムを局所領域２５に追加記録させる。
【００７３】
（ステップＳ１０） コンピュータ３９は、記録すべき透視変換画像RBから、予め実験にて決定された定数αbを青成分の透視変換画像の再生像CB1に乗じた画像を差分し、これにより得られた修正画像（RB−αｂCB1）を空間光変調素子１７に表示させ、光路遮断機６および光路遮断機１１をTWB1時間だけ開放して、この開放期間に青成分の要素ホログラムを局所領域２５に追加記録させる。
【００７４】
以下、撮像された再生像と目標再生像との差が所定の閾値以下となるまで、ステップＳ５〜Ｓ１０が繰り返される。なお、上記ステップＳ２〜Ｓ４は、本実施形態に係るホログラム作成方法における記録ステップに相当する。上記ステップＳ５〜Ｓ７は、本実施形態に係るホログラム作成方法における撮像ステップに相当する。また、上記ステップＳ８〜Ｓ１０は、本実施形態に係るホログラム作成方法における比較ステップおよび追加記録ステップに相当する。
【００７５】
また、上記の動作に際して以下の手法を併用することが好適である。すなわち、カメラ３７により撮像される再生像CR1、CG1，CB1にはレーザ光再生時に特有のスペックルノイズが存在するため、適度な低域通過フィルタを併用することが好適である。追加記録により効果的に回折効率を向上させるため、および、不要な露光による散乱成分の発生防止のため、参照光と物体光との強度比が等しいことが望ましい。そこで、カメラ３７により撮像された再生像CR1，CG1，CB1を空間光変調素子１７上で飽和しない程度にαｒ，αｇ，αｂ倍し、露光時間TWR，TWG，TWBをそれぞれ１/αｒ，１/αｇ，１/αｂ倍することが好適である。また、追加記録を波長毎に行わず、各波長成分を順次に繰り返して行うことが必要である。これは、他の波長成分の追加記録によって現在の追加記録の状況に発生する変化を最小とするためである。
【００７６】
以上のように、本実施形態に係るホログラム作成装置および方法では、局所領域２５に要素ホログラムが一旦記録された後に、一定期間に亘り物体光および参照光のうち参照光のみが局所領域２５に入射して、このときに局所領域２５から発生する再生光による再生像が撮像される。そして、この撮像された再生像と目標再生像とが比較されて、この比較の結果に応じた修正画像が空間光変調素子１７に呈示され、この修正画像が呈示された空間光変調素子１７から出力された光が物体光として局所領域２５に入射するとともに、参照光も局所領域２５に入射して、これら物体光と参照光とが干渉して局所領域２５に要素ホログラムが追加記録される。したがって、本実施形態に係るホログラム作成装置および方法では、目標再生像に対する忠実度が高い再生像を再生することができるホログラムを容易に作成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】感光材料および再生像の説明図である。
【図２】本実施形態に係るホログラム作成装置の全体の斜視図である。
【図３】本実施形態に係るホログラム作成装置における光学系の説明図である。
【図４】本実施形態に係るホログラム作成装置の動作の説明図である。
【図５】従来のホログラム作成技術の説明図である。
【符号の説明】
【００７８】
１〜３…レーザ光源、４〜６…光路遮断機、７…ミラー、８，９…ダイクロイックミラー、１０…ハーフミラー、１１…光路遮断機、１２，１３…レンズ、１４…拡散板、１６…レンズ、１７…空間光変調素子、１８…レンズ、１９…マスク板、２０…開口、２１…レンズ、２２…ミラー、２３…空間光変調素子の像、２４…レンズ、２５…局所領域、２６…ミラー、２７，２８…レンズ、２９…マスク板、３０…開口、３１，３２…レンズ、３３…ミラー、３４…感光材料、３５，３６…ローラ、３７…カメラ、３８…拡大虚像、３９…コンピュータ、４０…再生像。
【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記録して前記感光材料にホログラムを作成する装置であって、
再生すべき目標再生像に応じた画像を空間光変調素子に呈示させ、この画像が呈示された前記空間光変調素子から出力された光を物体光として前記局所領域に入射させるとともに、参照光をも前記局所領域に入射させ、これら物体光と参照光とを干渉させて前記局所領域に要素ホログラムを記録する記録手段と、
一定期間に亘り物体光および参照光のうち参照光のみを前記局所領域に入射させて、このときに前記局所領域から発生する再生光による再生像を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段により撮像された前記再生像と前記目標再生像とを比較する比較手段と、
前記比較手段による比較の結果に応じた修正画像を前記空間光変調素子に呈示させ、この修正画像が呈示された前記空間光変調素子から出力された光を物体光として前記局所領域に入射させるとともに、参照光をも前記局所領域に入射させ、これら物体光と参照光とを干渉させて前記局所領域に要素ホログラムを追加記録する追加記録手段と、
を備えることを特徴とするホログラム作成装置。
【請求項２】
前記目標再生像が複数波長の光によるものであって、
前記複数波長それぞれについて、前記記録手段が前記局所領域に要素ホログラムを記録し、前記撮像手段が前記再生像を撮像し、前記比較手段が前記再生像と前記目標再生像とを比較して、前記追加記録手段が前記局所領域に要素ホログラムを追加記録する、
ことを特徴とする請求項１記載のホログラム作成装置。
【請求項３】
前記撮像手段による前記再生像の撮像、前記比較手段による前記再生像と前記目標再生像との比較、および、前記追加記録手段による要素ホログラムの追加記録を、前記複数波長それぞれについて順次に繰り返し行う、ことを特徴とする請求項２記載のホログラム作成装置。
【請求項４】
前記感光材料は、前記物体光および前記参照光の入射に因り干渉縞が形成されることにより該干渉縞に応じた空間的な位相変調を生じる体積位相型ホログラム記録材料である、
ことを特徴とする請求項１記載のホログラム作成装置。
【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記録して前記感光材料にホログラムを作成する方法であって、
再生すべき目標再生像に応じた画像を空間光変調素子に呈示させ、この画像が呈示された前記空間光変調素子から出力された光を物体光として前記局所領域に入射させるとともに、参照光をも前記局所領域に入射させ、これら物体光と参照光とを干渉させて前記局所領域に要素ホログラムを記録する記録ステップと、
前記記録ステップの後に一定期間に亘り物体光および参照光のうち参照光のみを前記局所領域に入射させ、このときに前記局所領域から発生する再生光による再生像を撮像する撮像ステップと、
前記撮像ステップにおいて撮像された前記再生像と前記目標再生像とを比較する比較ステップと、
前記比較ステップにおける比較の結果に応じた修正画像を前記空間光変調素子に呈示させ、この修正画像が呈示された前記空間光変調素子から出力された光を物体光として前記局所領域に入射させるとともに、参照光をも前記局所領域に入射させ、これら物体光と参照光とを干渉させて前記局所領域に要素ホログラムを追加記録する追加記録ステップと、
を備えることを特徴とするホログラム作成方法。
【請求項６】
前記目標再生像が複数波長の光によるものであって、
前記複数波長それぞれについて、前記記録ステップにおいて前記局所領域に要素ホログラムを記録し、前記撮像ステップにおいて前記再生像を撮像し、前記比較ステップにおいて前記再生像と前記目標再生像とを比較して、前記追加記録ステップにおいて前記局所領域に要素ホログラムを追加記録する、
ことを特徴とする請求項５記載のホログラム作成方法。
【請求項７】
前記撮像ステップ、前記比較ステップおよび前記追加記録ステップを、前記複数波長それぞれについて順次に繰り返し行う、ことを特徴とする請求項６記載のホログラム作成方法。
【請求項８】
前記感光材料は、前記物体光および前記参照光の入射に因り干渉縞が形成されることにより該干渉縞に応じた空間的な位相変調を生じる体積位相型ホログラム記録材料である、
ことを特徴とする請求項５記載のホログラム作成方法。
【請求項９】
前記体積位相型ホログラム記録材料は、
有機溶媒に可溶な熱可塑性樹脂(Ａ)と、９,９'-ジアリールフルオレン骨格を有し且つラジカル重合可能な不飽和結合を少なくとも１つ含有する常温常圧で固体であるラジカル重合性化合物(Ｂ)と、可塑剤(Ｃ)と、光重合開始剤(Ｄ)とを含み、
熱可塑性樹脂(Ａ)，ラジカル重合性化合物(Ｂ)および可塑剤(Ｃ)それぞれの重量百分率が、「(A)：(B)：(C)＝１０〜８０：１０〜８０：１０〜８０」（ただし、これら各々の重量百分率の合計は１００未満）である、
ことを特徴とする請求項８記載のホログラム作成方法。
【請求項１０】
ラジカル重合性化合物(Ｂ)の屈折率は、熱可塑性樹脂(Ａ)の屈折率と可塑剤(Ｃ)の屈折率との加重平均より大きい、ことを特徴とする請求項９記載のホログラム作成方法。
【請求項１１】
請求項５〜１０の何れか１項に記載のホログラム作成方法により作成されたホログラム。
【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記録して前記感光材料にホログラムを作成する装置であって、
再生すべき目標再生像に応じた画像を空間光変調素子に呈示させ、この画像が呈示された前記空間光変調素子から出力された光を物体光として前記局所領域に入射させるとともに、参照光をも前記局所領域に入射させ、これら物体光と参照光とを干渉させて前記局所領域に要素ホログラムを記録する記録手段と、
一定期間に亘り物体光および参照光のうち参照光のみを前記局所領域に入射させて、このときに前記局所領域から発生する再生光による再生像を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段により撮像された前記再生像と前記目標再生像とを比較する比較手段と、
前記比較手段による比較の結果に応じた修正画像を前記空間光変調素子に呈示させ、この修正画像が呈示された前記空間光変調素子から出力された光を物体光として前記局所領域に入射させるとともに、参照光をも前記局所領域に入射させ、これら物体光と参照光とを干渉させて前記局所領域に要素ホログラムを追加記録する追加記録手段と、
を備えることを特徴とするホログラム作成装置。
【請求項２】
前記目標再生像が複数波長の光によるものであって、
前記複数波長それぞれについて、前記記録手段が前記局所領域に要素ホログラムを記録し、前記撮像手段が前記再生像を撮像し、前記比較手段が前記再生像と前記目標再生像とを比較して、前記追加記録手段が前記局所領域に要素ホログラムを追加記録する、
ことを特徴とする請求項１記載のホログラム作成装置。
【請求項３】
前記撮像手段による前記再生像の撮像、前記比較手段による前記再生像と前記目標再生像との比較、および、前記追加記録手段による要素ホログラムの追加記録を、前記複数波長それぞれについて順次に繰り返し行う、ことを特徴とする請求項２記載のホログラム作成装置。
【請求項４】
前記感光材料は、前記物体光および前記参照光の入射に因り干渉縞が形成されることにより該干渉縞に応じた空間的な位相変調を生じる体積位相型ホログラム記録材料である、
ことを特徴とする請求項１記載のホログラム作成装置。
【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記録して前記感光材料にホログラムを作成する方法であって、
再生すべき目標再生像に応じた画像を空間光変調素子に呈示させ、この画像が呈示された前記空間光変調素子から出力された光を物体光として前記局所領域に入射させるとともに、参照光をも前記局所領域に入射させ、これら物体光と参照光とを干渉させて前記局所領域に要素ホログラムを記録する記録ステップと、
前記記録ステップの後に一定期間に亘り物体光および参照光のうち参照光のみを前記局所領域に入射させ、このときに前記局所領域から発生する再生光による再生像を撮像する撮像ステップと、
前記撮像ステップにおいて撮像された前記再生像と前記目標再生像とを比較する比較ステップと、
前記比較ステップにおける比較の結果に応じた修正画像を前記空間光変調素子に呈示させ、この修正画像が呈示された前記空間光変調素子から出力された光を物体光として前記局所領域に入射させるとともに、参照光をも前記局所領域に入射させ、これら物体光と参照光とを干渉させて前記局所領域に要素ホログラムを追加記録する追加記録ステップと、
を備えることを特徴とするホログラム作成方法。
【請求項６】
前記目標再生像が複数波長の光によるものであって、
前記複数波長それぞれについて、前記記録ステップにおいて前記局所領域に要素ホログラムを記録し、前記撮像ステップにおいて前記再生像を撮像し、前記比較ステップにおいて前記再生像と前記目標再生像とを比較して、前記追加記録ステップにおいて前記局所領域に要素ホログラムを追加記録する、
ことを特徴とする請求項５記載のホログラム作成方法。
【請求項７】
前記撮像ステップ、前記比較ステップおよび前記追加記録ステップを、前記複数波長それぞれについて順次に繰り返し行う、ことを特徴とする請求項６記載のホログラム作成方法。
【請求項８】
前記感光材料は、前記物体光および前記参照光の入射に因り干渉縞が形成されることにより該干渉縞に応じた空間的な位相変調を生じる体積位相型ホログラム記録材料である、
ことを特徴とする請求項５記載のホログラム作成方法。
【請求項９】
前記体積位相型ホログラム記録材料は、
有機溶媒に可溶な熱可塑性樹脂(Ａ)と、９,９'-ジアリールフルオレン骨格を有し且つラジカル重合可能な不飽和結合を少なくとも１つ含有する常温常圧で固体であるラジカル重合性化合物(Ｂ)と、可塑剤(Ｃ)と、光重合開始剤(Ｄ)とを含み、
熱可塑性樹脂(Ａ)，ラジカル重合性化合物(Ｂ)および可塑剤(Ｃ)それぞれの重量百分率が、「(A)：(B)：(C)＝１０〜８０：１０〜８０：１０〜８０」（ただし、これら各々の重量百分率の合計は１００未満）である、
ことを特徴とする請求項８記載のホログラム作成方法。
【請求項１０】
ラジカル重合性化合物(Ｂ)の屈折率は、熱可塑性樹脂(Ａ)の屈折率と可塑剤(Ｃ)の屈折率との加重平均より大きい、ことを特徴とする請求項９記載のホログラム作成方法。
【請求項１１】
請求項５〜１０の何れか１項に記載のホログラム作成方法により作成されたホログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−３９４１５（Ｐ２００６−３９４１５Ａ）
【公開日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２２２２６１（Ｐ２００４−２２２２６１）
【出願日】平成１６年７月２９日（２００４．７．２９）
【出願人】（０００２３６４３６）浜松ホトニクス株式会社 (1,479)
【出願人】（０００１０８９９３）ダイソー株式会社 (229)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月２９日（２００４．７．２９）
【出願人】（０００２３６４３６）浜松ホトニクス株式会社 (1,479)
【出願人】（０００１０８９９３）ダイソー株式会社 (229)
【Ｆターム（参考）】
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