多重露光ホログラムとそのホログラム作製方法およびホログラム作製装置
【課題】複数の２次元画像を多重露光して作製するホログラムをカラー化することができるホログラム作製方法およびホログラム作製装置を提供する。
【解決手段】少なくとも５０ｎｍ以上波長が離れたレーザ光源を物体光Ｂａと参照光Ｂｂとに分割し、物体光Ｂａには２次元の断面画像を空間光変調素子ＳＬＭにより乗せてホログラム用記録媒体１１に照射するとともに、分割された参照光Ｂｂをホログラム用記録媒体１１に照射して、干渉状態を記録してマスタホログラムＭＨを作製する。マスタホログラムＭＨは、各波長のレーザ光Ｌごとに、各２次元断面画像ごとに作製する。このようにして作製された複数のマスタホログラムＭＨ全てについて、各波長のレーザ光を照射して再生光Ｂｂ４を１枚のホログラム媒体１１に照射すると共に、複製用記録媒体２１の反対側面から参照光Ｂａ３を照射し、カラー化された多重断層ホログラム（リップマンホログラム）を作製する。
【解決手段】少なくとも５０ｎｍ以上波長が離れたレーザ光源を物体光Ｂａと参照光Ｂｂとに分割し、物体光Ｂａには２次元の断面画像を空間光変調素子ＳＬＭにより乗せてホログラム用記録媒体１１に照射するとともに、分割された参照光Ｂｂをホログラム用記録媒体１１に照射して、干渉状態を記録してマスタホログラムＭＨを作製する。マスタホログラムＭＨは、各波長のレーザ光Ｌごとに、各２次元断面画像ごとに作製する。このようにして作製された複数のマスタホログラムＭＨ全てについて、各波長のレーザ光を照射して再生光Ｂｂ４を１枚のホログラム媒体１１に照射すると共に、複製用記録媒体２１の反対側面から参照光Ｂａ３を照射し、カラー化された多重断層ホログラム（リップマンホログラム）を作製する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はホログラム作製方法およびホログラム作製装置に係り、例えば、複数の２次元画像を多重露光して作製するホログラムをカラー化することができるホログラム作製方法およびホログラム作製装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、医療の分野における正確な診断のために、患者の体の断面を一定間隔で撮影したＣＴなどの断層画像が用いられている。しかし、これは２次元画像であり、医師がそれらから立体像を把握するには熟練を要し、客観的な判断が難しいという問題がある。また、患者などへの説明においても、分かりやすく説明するのが困難であった。そこで、この断層画像をもとにホログラムを作製することが提案されている（例えば特許文献１参照）。
このような多重断層ホログラムは、２次元画像をその配列にしたがって一枚のホログラムに順次多重記録して合成するものであり、これによって画像を３次元的に観察できるようにしている。この際に、２次元画像を前処理して、所望されない部分を除去し、その画像において部分間のコントラストを制御している。
【特許文献１】特表平８−５０６９０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、前述したように、例えば医療の分野においては、人体の一部を写した複数の断面画像を得るために、例えば、コンピュータ制御によるＸ線体軸断層写真（ＣＴ，ＣＡＴ）、磁気共鳴（ＭＲ）、その他の走査物理療法が用いられている。これらの２次元画像を観察して、このデータによって示される３次元の器官および組織について、診断を行う。
しかしながら、前述した特許文献１で３次元的に形成された多重断層ホログラムは単一色（例えば、緑）の参照光および物体光で２次元的なスライスデータを多重露光するものであり、患者のような専門的知識の無い者や教育期間中の医者などの医療関係者が見た時に、部位の特定すらままならず、理解が困難であった。このため、例えば、頭のＣＴスキャンを行った際に、患者にもわかりやすく説明できたり、手術前のイメージシミュレーションなどを解りやすくすることが望まれている。
【０００４】
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の２次元画像を多重露光して作製するホログラムをカラー化することができるホログラム作製方法およびホログラム作製装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前述した目的は以下のホログラム作製方法によって達成される。
（１）レーザ光源を物体光と参照光とに分割し、物体光には３次元物体での観測軸Ｚに垂直でＺ軸上位置ｚｎ（ｎは整数）の断面画像を空間光変調素子により乗せて干渉状態記録を実施するホログラム作製方法であって、少なくとも５０ｎｍ以上波長が離れた複数レーザ光源を使用した物体光をビーム径拡大手段で拡大して前記空間光変調素子に照射し、前記各レーザー光源波長用の加工を施されたそれぞれの前記断面画像情報を空間光変調素子により前記物体光に乗せてホログラム用記録媒体に照射し、前記参照光をホログラム用記録媒体に照射して前記物体光との干渉を記録して前記各光源波長及び前記各断面画像ごとにマスタホログラムを作製し、全ての前記マスタホログラムをホログラム複製光学系により１枚のホログラムに転写するホログラム作製方法。
【０００６】
このように構成されたホログラム作製方法においては、まず、少なくとも５０ｎｍ以上波長が離れたレーザ光を物体光と参照光とに分割し、物体光には２次元の断面画像を空間光変調素子により乗せてホログラム用記録媒体に照射するとともに、分割された参照光をホログラム用記録媒体に照射して、干渉状態を記録してマスタホログラムを作製する。このマスタホログラムは、各波長のレーザ光ごとに、且つ、各２次元断面画像ごとに、つまり、（各波長数）×（断面画像数）だけ作製される。このようにして作製された複数のマスタホログラム全てについて、各波長のレーザ光を照射して再生光を１枚のホログラム媒体に照射すると共に、複製用記録媒体の反対側面から参照光を照射し、カラー化された多重断層ホログラム（リップマンホログラム）を作製する。従って、この多重断層ホログラムに白色光を照射して再生することにより、複数の２次元画像を立体的且つカラーで表示することができる。特に、特定の部位を色により特定した疑似立体像を提供することができ、例えば、３次元画像をカラー化して、血管は赤色、脳は青色、患部を緑色等で表示することにより、いろいろな角度からわかりやすく見れるように表示することができる。
【０００７】
（２）前記複数レーザ光源が、前記ホログラム用記録媒体のカラー感度分布に対応する少なくともＲＧＢ用波長により物体光を照射し、前記断面画像情報が各ＲＧＢ波長用に加工される上記（１）に記載のホログラム作製方法。
【０００８】
このように構成されたホログラム作製方法においては、複数のレーザ光源として少なくともＲレーザ光源、Ｇレーザ光源、Ｂレーザ光源を用いることにより、ホログラムのカラー化を行うことができ、例えば医療の分野などにおいて、患者への説明時に部位の特定をし易くなり、説明をより分かりやすくし、十分な説明の基礎とできる。
【０００９】
（３）レーザ光源を物体光と参照光に分割し、物体光には３次元物体での観測軸Ｚに垂直で、Ｚ軸上位置ｚｎ（ｎは整数）の断面画像を空間光変調素子により乗せて干渉状態記録を実施するホログラム作製装置であって、少なくとも５０ｎｍ以上波長が離れた複数レーザ光源と、前記レーザ光源からの物体光のビーム径を拡大するビーム径拡大手段と、径を拡大された前記物体光ビームにホログラム記録用情報を与える空間光変調素子と、前記各光源波長用の加工を施される断面画像情報それぞれに基づいて前記空間光変調素子を駆動する空間光変調素子制御手段と、前記空間光変調素子からの物体光をホログラム用記録媒体に照射する物体光光学系と、前記参照光をホログラム用記録媒体に照射して前記物体光と干渉させる参照光光学系と、前記各光源波長と前記各断面画像とを掛け合わせた枚数だけ作製されるマスタホログラムからの再生光を物体光として複製用記録媒体に照射し、前記複製用記録媒体の反対側から参照光を照射して全てのマスタホログラムを１枚のホログラムに転写するホログラム複製光学系とを備えるホログラム作製装置。
【００１０】
このように構成されたホログラム作製装置においては、レーザ光を物体光と参照光とに分割し、３次元物体での観測軸Ｚに垂直でＺ軸上位置ｚｎ（ｎは整数）の断面画像を空間光変調素子により物体光に乗せて干渉状態記録を行う際に、少なくとも５０ｎｍ以上波長が離れた複数のレーザ光源を用いて、各色（各波長）についてマスタホログラムを作製する。このとき、物体光光学系において、ビーム径拡大手段によりレーザ光源から分割された物体光のビーム形を拡大し、空間光変調素子制御手段により各色用に加工が施された断面画像情報を空間光変調素子を介して物体光に乗せて、所定位置に位置決めされたホログラム用記録媒体に照射する。同時に、参照光光学系においては、分割された参照光をホログラム用記録媒体に照射して、物体光との干渉を記録してマスタホログラムを作製する。
【００１１】
このようにして、各断面画像に対して、各波長でマスタホログラムを作製し、全てのマスタホログラムについて、マスタホログラムからの再生光を物体光として複製用記録媒体に照射するとともに、複製用記録媒体の反対側から参照光を照射して全てのマスタホログラムを１枚のホログラムに転写して、多重断層ホログラム（リップマンホログラム）を作製する。このため、多重断層ホログラムを再生することにより、断面画像情報で示される対象物体を立体的にカラーで表示することができる。特に、特定の部位を色により特定した疑似立体像を提供することができ、例えば、３次元画像をカラー化して、血管は赤色、脳は青色、患部を緑色等で表示することにより、いろいろな角度からわかりやすく見れるように表示することができる。
【００１２】
（４）前記記録媒体が主粒径１８〜２８ｎｍの銀塩乳剤を含む感光層を備え、前記記録媒体の白色バランスにつきＲ，Ｇ，Ｂ間の露光量比率がほぼ同じで達成される上記（３）に記載のホログラム作製装置。
【００１３】
このように構成されたホログラム作製装置においては、粒子が小さい銀塩乳剤を含む記録媒体を用いるので干渉縞のピッチあたりの粒子数が増加し、全体の回折効率が向上するだけでなく、粒子個々の反応が小さくても粒子数が増加するということにより、分解能が向上し、多重記録されても明るいホログラムとすることができる。
そして、主粒径１８〜２８ｎｍの銀塩乳剤を含む感光層ではＢ（青）波長の回折効率低下はなく、白色バランスに関して、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）間の露光量比率をほぼ同じとすることができ、レーザー光源の能力を十分に利用し、また、記録媒体の回折効率を十分に利用することができ、ホログラムを明るく、または、短い時間で露光することができる。
【００１４】
（５）レーザ光源を物体光と参照光に分割し、物体光には３次元物体での観測軸Ｚに垂直で、Ｚ軸上位置ｚｎ（ｎは整数）の断面画像を空間光変調素子により乗せて干渉状態記録された多重露光ホログラムであって、少なくとも５０ｎｍ以上波長の離れた複数レーザ光源を使用した物体光それぞれに対応する断面画像情報が空間光変調素子により、各光源波長と各断面画像とを掛け合わせた枚数だけ作製されるマスタホログラムを重ねて１枚に露光した多重露光ホログラム。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、複数の２次元画像１枚ずつに対して、複数の波長ごとにマスタホログラムを作製し、全てのマスタホログラムを１枚のホログラム媒体に多重露光して、多重断層ホログラムを作製するので、対象物体を立体的にカラーで再生でき、特定の部位などを色により識別表示することができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明のホログラム作製方法を実施するホログラム作製装置に係る実施形態を示すマスタホログラムを作製する光学系の構成図、図２はマスタホログラムを多重露光して複製を作製する複製光学系を示す構成図、図３は多重断層ホログラムを作製する手順を示すフローチャートである。
【００１７】
本発明にかかるホログラム作製方法では、まず、レーザ光源を物体光と参照光とに分割し、物体光には２次元の断面画像を空間光変調素子により乗せてホログラム用記録媒体に照射するとともに、分割された参照光をホログラム用記録媒体に照射して、干渉状態を記録する。これを各２次元断面画像について行ってマスタホログラムを作製する。このようにして第１の波長に対するマスタホログラムが作成されたら、波長を変えて、同様にして次々にマスタホログラムを作製する。そして、全てのマスタホログラムについて、対応する波長の光で再生し、再生光を１枚の複製用記録媒体に照射するとともに、参照光を複製用記録媒体の反対側から照射して１枚のカラー化された多重断層ホログラム（リップマンホログラム）を作製する。この多重断層ホログラムを白色光で再生すると、２次元の断面画像によって表される物体が、３次元でカラー表示される。
【００１８】
図１には、マスタホログラムを作製するための光学系１０が示されている。この光学系１０においては、少なくとも５０ｎｍ以上波長が離れた複数レーザ光源Ｌとして、例えばＲレーザ光源Ｌ１、Ｇレーザ光源Ｌ２、Ｂレーザ光源Ｌ３を有しており、各レーザ光源Ｌの前方には、各々シャッタＳ１、Ｓ２、Ｓ３が設けられている。コヒーレンスが高いレーザ光を必要とするため、通常、レーザ光源Ｌは使用開始前から予め電源を投入してレーザ発振状態を保ち、レーザ内の温度や発振状態を安定させる。この間、レーザ光が光学系に入ったのでは都合が悪いので、シャッタＳ１、Ｓ２、Ｓ３を設ける。また、ホログラフィ用記録媒体１１への露光時、所定時間露光することによって、記録媒体１１へ、所望のエネルギを与えるように制御することができる。
【００１９】
各シャッタＳ１、Ｓ２、Ｓ３の前方には、光量を調整するために各々光減衰フィルタＮＤ１，ＮＤ２，ＮＤ３が設けられている。光減衰フィルタとしては、吸収タイプや反射タイプの固定減衰フィルタや回転式の可変減衰フィルタを用いることができる。従って、記録媒体１１への露光エネルギ調整時に、シャッタＳ１、Ｓ２、Ｓ３による時間調整のみならず、光減衰フィルタＮＤ１，ＮＤ２，ＮＤ３による露光調整も可能である。
【００２０】
各光減衰フィルタＮＤ１，ＮＤ２，ＮＤ３の前方には、各波長に合ったλ／２波長板Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３が設けられており、入射光の偏光角度を回転させることができるようになっている。すなわち、各光減衰フィルタＮＤ１，ＮＤ２，ＮＤ３の前方に設けられている偏光ビームスプリッタＰＢＳが、入射する光の偏光角度の状態により直進光と反射光に分けられる際の比が異なるため、λ／２波長板Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３を光軸方向と垂直な方向へ回転することで、λ／２波長板Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３からの透過光の偏光角度を変え、後の偏光ビームスプリッタＰＢＳからの透過光と反射光の比を変えることができる。
【００２１】
λ／２波長板Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の前方には、各々偏光ビームスプリッタＰＢＳ１、ＰＢＳ２、ＰＢＳ３が設けられており、レーザ光源Ｌからの光を物体光Ｂａと、参照光Ｂｂとに分割している。偏光ビームスプリッタＰＢＳ１、ＰＢＳ２、ＰＢＳ３は、各波長に合ったものが用いられるのが望ましく、キューブタイプや平板タイプを適宜用いることができるが、平板タイプは、光軸差が生じてしまうため、キューブタイプを用いるのが望ましい。
【００２２】
偏光ビームスプリッタＰＢＳ１の物体光Ｂａ側の下流には、１段目のダイクロイックミラーＤＭ１が設けられており、その下流側には２段目のダイクロイックミラーＤＭ２が設けられている。また、偏光ビームスプリッタＰＢＳ１の参照光Ｂｂ側の下流には、１段目のダイクロイックミラーＤＭ３が設けられており、その下流側には２段目のダイクロイックミラーＤＭ４が設けられている。
【００２３】
また、偏光ビームスプリッタＰＢＳ２の物体光Ｂａ側の下流には、ミラーＭ１が設けられており、透過光が１段目のダイクロイックミラーＤＭ１に入射するようになっている。同様に、偏光ビームスプリッタＰＢＳ３の物体光Ｂａ側の下流には、ミラーＭ２が設けられており、透過光が２段目のダイクロイックミラーＤＭ２に入射するようになっている。一方、偏光ビームスプリッタＰＢＳ２の参照光Ｂｂ側の下流には、ミラーＭ３が設けられており、反射光が１段目のダイクロイックミラーＤＭ３に入射するようになっている。同様に、偏光ビームスプリッタＰＢＳ３の参照光Ｂｂ側の下流には、ミラーＭ４が設けられており、反射光が２段目のダイクロイックミラーＤＭ４に入射するようになっている。
【００２４】
１段目のダイクロイックミラーＤＭ１，ＤＭ３は、赤を透過し、緑を下流側へ反射して、赤と緑を合波するものである。また、２段目のダイクロイックミラーＤＭ２，ＤＭ４は、赤・緑を透過し、青を反射し、赤・緑と青を合波するものである。なお、ダイクロイックミラーとしては、キューブタイプや平板タイプが適宜用いることができるが、平板タイプは光軸差が生じてしまうため、キューブタイプを用いるのが望ましい。
【００２５】
なお、赤・緑・青のマスタホログラムをそれぞれ１枚ずつ記録媒体１１に記録する際には、前述したレーザ光源Ｌを、順次赤レーザＬ１、緑レーザＬ２、青レーザＬ３に切り替えたり、シャッタＳ１〜Ｓ３を制御するとともに記録媒体１１を順次新しいものと交換することにより、各色のマスタホログラムを作製することができる。あるいは、レーザ光源Ｌとして一つのレーザ光源を設け、前述した偏光ビームスプリッタＰＢＳ２、ＰＢＳ３およびダイクロイックミラーＤＭ１〜ＤＭ４およびミラーＭ１〜Ｍ４を設けない単一色用の光学系を用いることもできる。この場合には、レーザ光源Ｌを順次、赤→緑→青に交換するとともに、記録媒体１１を新しいものに交換するようにして、各色のマスタホログラムを作製することができる。
【００２６】
ダイクロイックミラーＤＭ１，ＤＭ２からの光Ｂａ１は、レーザ光源Ｌからの物体光Ｂａ１のビーム径を拡大するビーム径拡大手段としてのレンズＬ１１によって、入射される平行光を発散光Ｂａ２へ変換する。なお、必要に応じてピンホールＰ１１を焦点位置に設置し、レンズＬ１１と共にスペイシャルフィルタＳＦ１を構成することにより、光Ｂａ２の波面ノイズや歪を取り除いて、クリアな波面（球面波）を作ることができる。また、ここからの発散光Ｂａ２は、レンズＬ１２によって平行光Ｂａ３に変換されて、画像処理ユニット１２に照射される。
【００２７】
画像処理ユニット１２は、ミラーＭ１１，空間光変調素子ＳＬＭ、偏光ビームスプリッタＰＢＳ、レンズＬ１３、拡散板１５を有している。なお、空間光変調素子ＳＬＭには各光源波長用の加工を施される断面画像情報それぞれに基づいて空間光変調素子ＳＬＭを駆動する空間光変調素子制御手段１３が接続されている。従って、平行化された物体光Ｂａ３はミラーＭ１１によって方向を変えて偏光ビームスプリッタＰＢＳにＰ偏光状態で入射され、ホログラム記録用情報を与える空間光変調素子ＳＬＭによって画像情報を付加されてＳ偏光状態でレンズＬ１３に入射して、拡散板１５上に所望の光学倍率に拡大して結像する。
【００２８】
画像処理ユニット１２の拡散板１５からの物体光Ｂａ４は、物体光光学系１４によってホログラム用記録媒体１１に照射される。このとき、空間光変調素子制御手段１３は、作製するマスタホログラムの波長に対応して空間光変調素子ＳＬＭを加工する。例えば、赤のマスタホログラムを作製する際には、断面画像において赤を含む部分に必要な割合の赤の物体光Ｂａ３が乗るように制御する。同時に、この断面画像が表示している断面位置に対応するように、画像処理ユニット移動手段（図示省略）を制御して画像処理ユニット１２を観測軸Ｚ方向（図１において左右方向）へ移動させて、Ｚ軸上の所定位置ｚｎ（ｎは整数）においてＺ軸に対して垂直に位置決めする。これにより、拡散板１５とホログラムの距離に合った画像を表示して、記録媒体１１を露光する。
【００２９】
一方、ダイクロイックミラーＤＭ３，ＤＭ４からの光Ｂｂ１は、ミラーＭ１２，Ｍ１３、Ｍ１４によって方向を変換されて、参照光光学系１６に入射される。参照光光学系１５では、入射された参照光Ｂｂ１をレンズＬ１４によって凹面鏡Ｍ１５への発散光Ｂｂ２に変換される。レンズＬ１４としては、前述したレンズＬ１１と同様のものを用いることができる。また、物体光Ｂａの場合と同様に、必要に応じてピンホールＰ１４を焦点位置に設置し、レンズＬ１４と共にスペイシャルフィルタＳＦ２を構成するのが望ましい。
【００３０】
凹面鏡Ｍ１５はレンズＬ１４からの発散光Ｂｂ２を幅広の平行光Ｂｂ３に変換して、例えばホログラム法線に対し４５度でホログラム用記録媒体１１に照射し、前述した画像処理ユニット１２からの物体光と干渉させて記録媒体１１に干渉縞を記録する。これにより、アナログマスタＡＭは、透過型ホログラムとなり、後述する複製ホログラム作製時、歪がなく、飛び出したホログラムを作製可能となる。凹面鏡Ｍ１５による反射光である参照光Ｂｂ３をできる限り平行光にすべく、光路を妨げぬ程度に、凹面鏡Ｍ１５に対して鋭角に発散光Ｂｂ２を入射するのが望ましい。
【００３１】
以上のようにして、各断面情報に対応して記録媒体１１を所定のＺ軸位置に位置決めして、用いた波長に対するマスタホログラムＭＨを作成する。これを各色（各波長）について実施し、各波長ごとにマスタホログラムＭＨを複数枚作製する。つまり、（色数）×（断面数）だけのマスタホログラムＭＨが作成される。なお、マスタホログラムＭＨは露光後、記録媒体１１の材質に応じて、現像処理、漂白処理、熱現像処理等を行う。
【００３２】
図２には、各光源波長ごとに作製された複数枚のマスタホログラムＭＨ全てを、１枚のホログラムに転写するホログラム複製光学系が示されている。なお、図１において前述したマスタホログラム作製用光学系の大部分を用いて複製を行うため、共通する部位には同じ符号を付して、重複する説明を流用する。
【００３３】
図２に示すように、ホログラム複製光学系２０では、マスタホログラム作製用光学系１０におけるレンズＬ１１，ピンホールＰ１１，レンズＬ１２，ミラーＭ１１を光軸線から外し、レンズＬ１５およびピンホールＰ１５に入射するようにする。これにより、マスタホログラム作製用光学系１０における物体光Ｂａ１は画像処理ユニット１２には入射されず、レンズＬ１５によって拡散（Ｂａ２）されて凹面鏡Ｍ１６に入射し、複製ホログラムＦＨ用記録媒体の裏面に参照光Ｂａ３として照射される。
【００３４】
一方、マスタホログラム作製用光学系１０における参照光Ｂｂ１は、マスタホログラムＭＨの作製の場合と同様に移動して、位置決めされているマスタホログラムＭＨに物体光Ｂｂ３として照射される。ここで、マスタホログラムＭＨの作製時に記録媒体１１が置かれていた位置には、物体光Ｂｂ３の波長に対応したマスタホログラムＭＨが図１に示した作成時に対して表裏反転し、位置決めされる。また、このマスタホログラムＭＨから所定距離の位置には、１枚の複製用の記録媒体２１が位置決めされている。
【００３５】
従って、多数のマスタホログラムＭＨから１枚の複製ホログラムＦＨを作製する際には、図３に示すように、まず第１の波長（例えば、Ｒレーザ）に対するマスタホログラムＭＨを作成する（ステップＳＡ）。すなわち、第１の断面画像を空間光変調素子ＳＬＭによって第１の波長用に加工する（ステップＳ１）とともに、画像処理ユニット１２を第１の断面画像に対応する位置に移動する（ステップＳ２）。これを各断面画像について行い（ステップＳ３）、全断面画像について完了したら（ステップＳ４）、第１の波長に対するマスタホログラムＭＨが完了する（ステップＳ５）。これを繰り返して、全波長についてマスタホログラムＭＨを作成する（ステップＳ６）。
【００３６】
次いで、第１の波長用のマスタホログラムＭＨを第１波長の光で再生して（ステップＳ７）、再生光Ｂｂ４で単一の複製用記録媒体２１を露光すると同時に、参照光Ｂａ３を複製用記録媒体２１の反対側から照射して干渉縞を記録する（ステップＳ８）。次に、第２波長用のマスタホログラムＭＨに交換し（ステップＳ１０）、繰り返す。これを全波長の光について実施して（ステップＳ９）、多重断層ホログラムを作成する。この多重断層ホログラムはリップマンホログラムであるので、白色光により再生すると、カラー化された３次元の物体が表示されることになる。
【００３７】
これにより、例えば、頭のＣＴスキャンを行った際に、患者にもわかりやすく説明することができるように、血管は赤色、脳は青色、患部を緑色等で表示することにより、３次元画像をカラー化して、いろんな角度からわかりやすく見ることができる。
【００３８】
なお、本発明のホログラム作製方法およびホログラム作製装置は、前述した実施形態に限定されるものでなく、適宜な変形，改良等が可能である。
例えば、前述した実施形態においては、波長が異なるレーザ光源Ｌとして、Ｒレーザ光源Ｌ１、Ｂレーザ光源Ｌ２，Ｇレーザ光源Ｌ３の３光源を用いたが、４種以上の光源を用いることもできる。この場合、色差を小さくしてカラー化することができる。
【００３９】
また、記録媒体１１、２１としては、銀塩感光材料が一般に利用されており、本実施形態では以下のような感光層を備える記録媒体を使用する。
【００４０】
（乳剤の調製）
ＫＢｒ０．７０ｇ、平均分子量１０００００の脱イオン骨ゼラチン９．０ｇを含むイオン交換水２０００ｍＬを１５℃に保ち、強く撹拌した。二酸化チオ尿素０．１７ｇを添加した後、水酸化ナトリウム水溶液でｐＨを６．０に合わせた。ＡｇＮＯ3（３２．０ｇ）水溶液５００ｍｌと、平均分子量２００００の脱イオン骨ゼラチン２．０gおよびＫＩを１モル％含むＫＢｒ水溶液をダブルジェット法で５分間かけて添加した。この時、銀電位を飽和カロメル電極に対して−２０ｍＶに保った。粒子形成時のＡｇＮＯ3水溶液の添加開始から３分後にＫ2［ＩｒＣｌ6］水溶液をハロゲン化銀１モルに対して１×１０-3モル添加した。粒子形成時のＡｇＮＯ3水溶液の添加開始から４分後にＫ4［Ｆｅ（ＣＮ）6］水溶液をハロゲン化銀１モルに対して１×１０-3モル添加した。ＡｇＮＯ3水溶液の添加終了時に、強色増感剤ＳＳ−１をハロゲン化銀１モルに対して１．０×１０-3モル添加した後、増感色素Ｓ−１、Ｓ−２を４５：５５のモル比率で、ハロゲン化銀１モルに対して３．０×１０-3モル添加した。増感色素は、特開平１１−５２５０７号に記載の方法で作成した固体分散物として使用した。硝酸ナトリウム７ｇおよび硫酸ナトリウム３ｇをイオン交換水８０ｇに溶解した後増感色素１０ｇを添加して、６０℃の条件下、ディゾルバー翼を用い２０００ｒｐｍで５０分間分散することにより、増感色素の固体分散物を得た。
温度を２０℃に昇温した後、通常の水洗を行なった。平均分子量２００００の脱イオン骨ゼラチン１４ｇを含む２５℃のイオン交換水を添加した後、３０℃でＰＨを６．０に調整した。３５℃に昇温して、ハロゲン化銀１モルに対して、二酸化チオ尿素（６．０×１０-5モル）、塩化金酸（９．０×１０-4モル）、チオ硫酸ナトリウム（１．０×１０-3モル）およびＮ，Ｎ−ジメチルセレノ尿素（９．０×１０-4モル）を添加して最適に化学増感を施した。かぶり防止剤として、ハロゲン化銀１モルに対してＣｐｄ−１（１．０×１０-3モル）およびＣｐｄ−２（５．０×１０-3モル）を添加して化学増感を終了した。
本乳剤の乳剤粒子は粒径が１８ｎｍ〜２８ｎｍの範囲にほぼ含まれ、数平均円相当径が１５ｎｍであり、円相当径の変動係数が１５％の立方体粒子であった。本乳剤の乳剤粒子は３モル％の沃化銀を含有する臭化銀粒子であった。
【００４１】
【化１】
【００４２】
【化２】
【００４３】
下塗り層を設けた厚み２００μｍの三酢酸セルロースフィルム支持体に、前記の乳剤を塗布した。以下に塗布条件を示す。数字は塗布量（ｇ／ｍ2）を表し、ハロゲン化銀乳剤は銀換算塗布量を表す。
【００４４】
（乳剤層）
乳剤に下記化合物を添加し、銀塗布量が６．７５ｇ／ｍ2となるように塗布した。
乳剤 ６．７５
ゼラチン １０．２５
Ｃｐｄ−４ ０．１０
Ｃｐｄ−５ ０．５０
Ｃｐｄ−６ ０．０７
【００４５】
【化３】
【００４６】
これらの他に、以下に示す化合物Ｃｐｄ−７〜Ｃｐｄ−１１およびＣｐｄ−１３を添加して乳剤層の塗布を行なった。
【００４７】
【化４】
【００４８】
乳剤層を塗布した面とは反対側の面にバック層を塗布した。以下に塗布条件を示す。数字は塗布量（ｇ／ｍ2）を表す。
【００４９】
（バック層）
＜バック層塗布液の調製と塗布＞
ゼラチン水溶液に下記化合物を添加し、ゼラチン塗布量が１０．５０ｇ／ｍ2となるように塗布した。
ゼラチン（Ｃａ2+含有量３０ｐｐｍ） １０．５０
ポリメチルメタクリレート微粒子（平均粒径４．３μｍ） ０．０１５
ｐ−ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム ０．０２５
ジヘキシル−α−スルホサクシナートナトリウム ０．１１
Ｎ−パーフルオロオクタンスルホニル
−Ｎ−プロピルグリシンポタジウム ０．０２５
硫酸ナトリウム ０．０４
酢酸ナトリウム ０．０４
硝酸カリウム ０．１２
Ｃｐｄ−５ ０．５０
Ｃｐｄ−６ ０．０５
Ｃｐｄ−１２ ０．０２
【００５０】
【化５】
【００５１】
このようにして作成した塗布試料の乳剤層側の乾燥膜厚は１２．０μｍ、バック層側の乾燥膜厚は９．０μｍであった。
【００５２】
これにより、粒子が小さい銀塩乳剤を含む記録媒体１１を用いるので干渉縞のピッチあたりの粒子数が増加し、全体の回折効率が向上するだけでなく、粒子個々の反応が小さくても粒子数の増加により、分解能が向上し、多重露光によっても明るいホログラムとすることができる。
【００５３】
そして、前述のように、主粒径１８〜２８ｎｍの銀塩乳剤を含む感光層では、Ｒ（赤）Ｇ（緑）の波長と比べてもＢ（青）波長の回折効率低下はない。従って、白色バランスに関して、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）間の露光量比率をほぼ同じとして、レーザー光源の能力を十分に利用し、且つ記録媒体の回折効率を十分に利用することができ、ホログラムを明るくすることができる。
【００５４】
以上のように、本発明に係るホログラム作製方法およびホログラム作製装置は、複数の２次元画像に対して、複数の波長ごとにマスタホログラムを作製し、全てのマスタホログラムを１枚のホログラム媒体に多重露光して、多重断層ホログラムを作製するので、対象物体を立体的にカラーで再生することができるという効果を有し、複数の２次元画像を多重露光して作製するホログラムをカラー化することができるホログラム作製方法およびホログラム作製装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明のホログラム作製方法を実施するホログラム作製装置に係る実施形態においてマスタホログラムを作製する光学系の構成図である。
【図２】マスタホログラムを多重露光して複製を作製する複製光学系を示す構成図である。
【図３】多重断層ホログラムを作製する手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５６】
１１ ホログラム用記録媒体
１３ 空間光変調素子制御手段
１４ 物体光光学系
１６ 参照光光学系
２０ ホログラム複製光学系
２１ 複製用記録媒体
Ｂａ 物体光
Ｂｂ 参照光
Ｂｂ４ 再生光
Ｌ レーザ光源
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３ 複数レーザ光源
Ｌ１１ レンズ（ビーム径拡大手段）
ＭＨ マスタホログラム
ＳＬＭ 空間光変調素子
【技術分野】
【０００１】
本発明はホログラム作製方法およびホログラム作製装置に係り、例えば、複数の２次元画像を多重露光して作製するホログラムをカラー化することができるホログラム作製方法およびホログラム作製装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、医療の分野における正確な診断のために、患者の体の断面を一定間隔で撮影したＣＴなどの断層画像が用いられている。しかし、これは２次元画像であり、医師がそれらから立体像を把握するには熟練を要し、客観的な判断が難しいという問題がある。また、患者などへの説明においても、分かりやすく説明するのが困難であった。そこで、この断層画像をもとにホログラムを作製することが提案されている（例えば特許文献１参照）。
このような多重断層ホログラムは、２次元画像をその配列にしたがって一枚のホログラムに順次多重記録して合成するものであり、これによって画像を３次元的に観察できるようにしている。この際に、２次元画像を前処理して、所望されない部分を除去し、その画像において部分間のコントラストを制御している。
【特許文献１】特表平８−５０６９０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、前述したように、例えば医療の分野においては、人体の一部を写した複数の断面画像を得るために、例えば、コンピュータ制御によるＸ線体軸断層写真（ＣＴ，ＣＡＴ）、磁気共鳴（ＭＲ）、その他の走査物理療法が用いられている。これらの２次元画像を観察して、このデータによって示される３次元の器官および組織について、診断を行う。
しかしながら、前述した特許文献１で３次元的に形成された多重断層ホログラムは単一色（例えば、緑）の参照光および物体光で２次元的なスライスデータを多重露光するものであり、患者のような専門的知識の無い者や教育期間中の医者などの医療関係者が見た時に、部位の特定すらままならず、理解が困難であった。このため、例えば、頭のＣＴスキャンを行った際に、患者にもわかりやすく説明できたり、手術前のイメージシミュレーションなどを解りやすくすることが望まれている。
【０００４】
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の２次元画像を多重露光して作製するホログラムをカラー化することができるホログラム作製方法およびホログラム作製装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前述した目的は以下のホログラム作製方法によって達成される。
（１）レーザ光源を物体光と参照光とに分割し、物体光には３次元物体での観測軸Ｚに垂直でＺ軸上位置ｚｎ（ｎは整数）の断面画像を空間光変調素子により乗せて干渉状態記録を実施するホログラム作製方法であって、少なくとも５０ｎｍ以上波長が離れた複数レーザ光源を使用した物体光をビーム径拡大手段で拡大して前記空間光変調素子に照射し、前記各レーザー光源波長用の加工を施されたそれぞれの前記断面画像情報を空間光変調素子により前記物体光に乗せてホログラム用記録媒体に照射し、前記参照光をホログラム用記録媒体に照射して前記物体光との干渉を記録して前記各光源波長及び前記各断面画像ごとにマスタホログラムを作製し、全ての前記マスタホログラムをホログラム複製光学系により１枚のホログラムに転写するホログラム作製方法。
【０００６】
このように構成されたホログラム作製方法においては、まず、少なくとも５０ｎｍ以上波長が離れたレーザ光を物体光と参照光とに分割し、物体光には２次元の断面画像を空間光変調素子により乗せてホログラム用記録媒体に照射するとともに、分割された参照光をホログラム用記録媒体に照射して、干渉状態を記録してマスタホログラムを作製する。このマスタホログラムは、各波長のレーザ光ごとに、且つ、各２次元断面画像ごとに、つまり、（各波長数）×（断面画像数）だけ作製される。このようにして作製された複数のマスタホログラム全てについて、各波長のレーザ光を照射して再生光を１枚のホログラム媒体に照射すると共に、複製用記録媒体の反対側面から参照光を照射し、カラー化された多重断層ホログラム（リップマンホログラム）を作製する。従って、この多重断層ホログラムに白色光を照射して再生することにより、複数の２次元画像を立体的且つカラーで表示することができる。特に、特定の部位を色により特定した疑似立体像を提供することができ、例えば、３次元画像をカラー化して、血管は赤色、脳は青色、患部を緑色等で表示することにより、いろいろな角度からわかりやすく見れるように表示することができる。
【０００７】
（２）前記複数レーザ光源が、前記ホログラム用記録媒体のカラー感度分布に対応する少なくともＲＧＢ用波長により物体光を照射し、前記断面画像情報が各ＲＧＢ波長用に加工される上記（１）に記載のホログラム作製方法。
【０００８】
このように構成されたホログラム作製方法においては、複数のレーザ光源として少なくともＲレーザ光源、Ｇレーザ光源、Ｂレーザ光源を用いることにより、ホログラムのカラー化を行うことができ、例えば医療の分野などにおいて、患者への説明時に部位の特定をし易くなり、説明をより分かりやすくし、十分な説明の基礎とできる。
【０００９】
（３）レーザ光源を物体光と参照光に分割し、物体光には３次元物体での観測軸Ｚに垂直で、Ｚ軸上位置ｚｎ（ｎは整数）の断面画像を空間光変調素子により乗せて干渉状態記録を実施するホログラム作製装置であって、少なくとも５０ｎｍ以上波長が離れた複数レーザ光源と、前記レーザ光源からの物体光のビーム径を拡大するビーム径拡大手段と、径を拡大された前記物体光ビームにホログラム記録用情報を与える空間光変調素子と、前記各光源波長用の加工を施される断面画像情報それぞれに基づいて前記空間光変調素子を駆動する空間光変調素子制御手段と、前記空間光変調素子からの物体光をホログラム用記録媒体に照射する物体光光学系と、前記参照光をホログラム用記録媒体に照射して前記物体光と干渉させる参照光光学系と、前記各光源波長と前記各断面画像とを掛け合わせた枚数だけ作製されるマスタホログラムからの再生光を物体光として複製用記録媒体に照射し、前記複製用記録媒体の反対側から参照光を照射して全てのマスタホログラムを１枚のホログラムに転写するホログラム複製光学系とを備えるホログラム作製装置。
【００１０】
このように構成されたホログラム作製装置においては、レーザ光を物体光と参照光とに分割し、３次元物体での観測軸Ｚに垂直でＺ軸上位置ｚｎ（ｎは整数）の断面画像を空間光変調素子により物体光に乗せて干渉状態記録を行う際に、少なくとも５０ｎｍ以上波長が離れた複数のレーザ光源を用いて、各色（各波長）についてマスタホログラムを作製する。このとき、物体光光学系において、ビーム径拡大手段によりレーザ光源から分割された物体光のビーム形を拡大し、空間光変調素子制御手段により各色用に加工が施された断面画像情報を空間光変調素子を介して物体光に乗せて、所定位置に位置決めされたホログラム用記録媒体に照射する。同時に、参照光光学系においては、分割された参照光をホログラム用記録媒体に照射して、物体光との干渉を記録してマスタホログラムを作製する。
【００１１】
このようにして、各断面画像に対して、各波長でマスタホログラムを作製し、全てのマスタホログラムについて、マスタホログラムからの再生光を物体光として複製用記録媒体に照射するとともに、複製用記録媒体の反対側から参照光を照射して全てのマスタホログラムを１枚のホログラムに転写して、多重断層ホログラム（リップマンホログラム）を作製する。このため、多重断層ホログラムを再生することにより、断面画像情報で示される対象物体を立体的にカラーで表示することができる。特に、特定の部位を色により特定した疑似立体像を提供することができ、例えば、３次元画像をカラー化して、血管は赤色、脳は青色、患部を緑色等で表示することにより、いろいろな角度からわかりやすく見れるように表示することができる。
【００１２】
（４）前記記録媒体が主粒径１８〜２８ｎｍの銀塩乳剤を含む感光層を備え、前記記録媒体の白色バランスにつきＲ，Ｇ，Ｂ間の露光量比率がほぼ同じで達成される上記（３）に記載のホログラム作製装置。
【００１３】
このように構成されたホログラム作製装置においては、粒子が小さい銀塩乳剤を含む記録媒体を用いるので干渉縞のピッチあたりの粒子数が増加し、全体の回折効率が向上するだけでなく、粒子個々の反応が小さくても粒子数が増加するということにより、分解能が向上し、多重記録されても明るいホログラムとすることができる。
そして、主粒径１８〜２８ｎｍの銀塩乳剤を含む感光層ではＢ（青）波長の回折効率低下はなく、白色バランスに関して、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）間の露光量比率をほぼ同じとすることができ、レーザー光源の能力を十分に利用し、また、記録媒体の回折効率を十分に利用することができ、ホログラムを明るく、または、短い時間で露光することができる。
【００１４】
（５）レーザ光源を物体光と参照光に分割し、物体光には３次元物体での観測軸Ｚに垂直で、Ｚ軸上位置ｚｎ（ｎは整数）の断面画像を空間光変調素子により乗せて干渉状態記録された多重露光ホログラムであって、少なくとも５０ｎｍ以上波長の離れた複数レーザ光源を使用した物体光それぞれに対応する断面画像情報が空間光変調素子により、各光源波長と各断面画像とを掛け合わせた枚数だけ作製されるマスタホログラムを重ねて１枚に露光した多重露光ホログラム。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、複数の２次元画像１枚ずつに対して、複数の波長ごとにマスタホログラムを作製し、全てのマスタホログラムを１枚のホログラム媒体に多重露光して、多重断層ホログラムを作製するので、対象物体を立体的にカラーで再生でき、特定の部位などを色により識別表示することができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明のホログラム作製方法を実施するホログラム作製装置に係る実施形態を示すマスタホログラムを作製する光学系の構成図、図２はマスタホログラムを多重露光して複製を作製する複製光学系を示す構成図、図３は多重断層ホログラムを作製する手順を示すフローチャートである。
【００１７】
本発明にかかるホログラム作製方法では、まず、レーザ光源を物体光と参照光とに分割し、物体光には２次元の断面画像を空間光変調素子により乗せてホログラム用記録媒体に照射するとともに、分割された参照光をホログラム用記録媒体に照射して、干渉状態を記録する。これを各２次元断面画像について行ってマスタホログラムを作製する。このようにして第１の波長に対するマスタホログラムが作成されたら、波長を変えて、同様にして次々にマスタホログラムを作製する。そして、全てのマスタホログラムについて、対応する波長の光で再生し、再生光を１枚の複製用記録媒体に照射するとともに、参照光を複製用記録媒体の反対側から照射して１枚のカラー化された多重断層ホログラム（リップマンホログラム）を作製する。この多重断層ホログラムを白色光で再生すると、２次元の断面画像によって表される物体が、３次元でカラー表示される。
【００１８】
図１には、マスタホログラムを作製するための光学系１０が示されている。この光学系１０においては、少なくとも５０ｎｍ以上波長が離れた複数レーザ光源Ｌとして、例えばＲレーザ光源Ｌ１、Ｇレーザ光源Ｌ２、Ｂレーザ光源Ｌ３を有しており、各レーザ光源Ｌの前方には、各々シャッタＳ１、Ｓ２、Ｓ３が設けられている。コヒーレンスが高いレーザ光を必要とするため、通常、レーザ光源Ｌは使用開始前から予め電源を投入してレーザ発振状態を保ち、レーザ内の温度や発振状態を安定させる。この間、レーザ光が光学系に入ったのでは都合が悪いので、シャッタＳ１、Ｓ２、Ｓ３を設ける。また、ホログラフィ用記録媒体１１への露光時、所定時間露光することによって、記録媒体１１へ、所望のエネルギを与えるように制御することができる。
【００１９】
各シャッタＳ１、Ｓ２、Ｓ３の前方には、光量を調整するために各々光減衰フィルタＮＤ１，ＮＤ２，ＮＤ３が設けられている。光減衰フィルタとしては、吸収タイプや反射タイプの固定減衰フィルタや回転式の可変減衰フィルタを用いることができる。従って、記録媒体１１への露光エネルギ調整時に、シャッタＳ１、Ｓ２、Ｓ３による時間調整のみならず、光減衰フィルタＮＤ１，ＮＤ２，ＮＤ３による露光調整も可能である。
【００２０】
各光減衰フィルタＮＤ１，ＮＤ２，ＮＤ３の前方には、各波長に合ったλ／２波長板Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３が設けられており、入射光の偏光角度を回転させることができるようになっている。すなわち、各光減衰フィルタＮＤ１，ＮＤ２，ＮＤ３の前方に設けられている偏光ビームスプリッタＰＢＳが、入射する光の偏光角度の状態により直進光と反射光に分けられる際の比が異なるため、λ／２波長板Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３を光軸方向と垂直な方向へ回転することで、λ／２波長板Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３からの透過光の偏光角度を変え、後の偏光ビームスプリッタＰＢＳからの透過光と反射光の比を変えることができる。
【００２１】
λ／２波長板Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の前方には、各々偏光ビームスプリッタＰＢＳ１、ＰＢＳ２、ＰＢＳ３が設けられており、レーザ光源Ｌからの光を物体光Ｂａと、参照光Ｂｂとに分割している。偏光ビームスプリッタＰＢＳ１、ＰＢＳ２、ＰＢＳ３は、各波長に合ったものが用いられるのが望ましく、キューブタイプや平板タイプを適宜用いることができるが、平板タイプは、光軸差が生じてしまうため、キューブタイプを用いるのが望ましい。
【００２２】
偏光ビームスプリッタＰＢＳ１の物体光Ｂａ側の下流には、１段目のダイクロイックミラーＤＭ１が設けられており、その下流側には２段目のダイクロイックミラーＤＭ２が設けられている。また、偏光ビームスプリッタＰＢＳ１の参照光Ｂｂ側の下流には、１段目のダイクロイックミラーＤＭ３が設けられており、その下流側には２段目のダイクロイックミラーＤＭ４が設けられている。
【００２３】
また、偏光ビームスプリッタＰＢＳ２の物体光Ｂａ側の下流には、ミラーＭ１が設けられており、透過光が１段目のダイクロイックミラーＤＭ１に入射するようになっている。同様に、偏光ビームスプリッタＰＢＳ３の物体光Ｂａ側の下流には、ミラーＭ２が設けられており、透過光が２段目のダイクロイックミラーＤＭ２に入射するようになっている。一方、偏光ビームスプリッタＰＢＳ２の参照光Ｂｂ側の下流には、ミラーＭ３が設けられており、反射光が１段目のダイクロイックミラーＤＭ３に入射するようになっている。同様に、偏光ビームスプリッタＰＢＳ３の参照光Ｂｂ側の下流には、ミラーＭ４が設けられており、反射光が２段目のダイクロイックミラーＤＭ４に入射するようになっている。
【００２４】
１段目のダイクロイックミラーＤＭ１，ＤＭ３は、赤を透過し、緑を下流側へ反射して、赤と緑を合波するものである。また、２段目のダイクロイックミラーＤＭ２，ＤＭ４は、赤・緑を透過し、青を反射し、赤・緑と青を合波するものである。なお、ダイクロイックミラーとしては、キューブタイプや平板タイプが適宜用いることができるが、平板タイプは光軸差が生じてしまうため、キューブタイプを用いるのが望ましい。
【００２５】
なお、赤・緑・青のマスタホログラムをそれぞれ１枚ずつ記録媒体１１に記録する際には、前述したレーザ光源Ｌを、順次赤レーザＬ１、緑レーザＬ２、青レーザＬ３に切り替えたり、シャッタＳ１〜Ｓ３を制御するとともに記録媒体１１を順次新しいものと交換することにより、各色のマスタホログラムを作製することができる。あるいは、レーザ光源Ｌとして一つのレーザ光源を設け、前述した偏光ビームスプリッタＰＢＳ２、ＰＢＳ３およびダイクロイックミラーＤＭ１〜ＤＭ４およびミラーＭ１〜Ｍ４を設けない単一色用の光学系を用いることもできる。この場合には、レーザ光源Ｌを順次、赤→緑→青に交換するとともに、記録媒体１１を新しいものに交換するようにして、各色のマスタホログラムを作製することができる。
【００２６】
ダイクロイックミラーＤＭ１，ＤＭ２からの光Ｂａ１は、レーザ光源Ｌからの物体光Ｂａ１のビーム径を拡大するビーム径拡大手段としてのレンズＬ１１によって、入射される平行光を発散光Ｂａ２へ変換する。なお、必要に応じてピンホールＰ１１を焦点位置に設置し、レンズＬ１１と共にスペイシャルフィルタＳＦ１を構成することにより、光Ｂａ２の波面ノイズや歪を取り除いて、クリアな波面（球面波）を作ることができる。また、ここからの発散光Ｂａ２は、レンズＬ１２によって平行光Ｂａ３に変換されて、画像処理ユニット１２に照射される。
【００２７】
画像処理ユニット１２は、ミラーＭ１１，空間光変調素子ＳＬＭ、偏光ビームスプリッタＰＢＳ、レンズＬ１３、拡散板１５を有している。なお、空間光変調素子ＳＬＭには各光源波長用の加工を施される断面画像情報それぞれに基づいて空間光変調素子ＳＬＭを駆動する空間光変調素子制御手段１３が接続されている。従って、平行化された物体光Ｂａ３はミラーＭ１１によって方向を変えて偏光ビームスプリッタＰＢＳにＰ偏光状態で入射され、ホログラム記録用情報を与える空間光変調素子ＳＬＭによって画像情報を付加されてＳ偏光状態でレンズＬ１３に入射して、拡散板１５上に所望の光学倍率に拡大して結像する。
【００２８】
画像処理ユニット１２の拡散板１５からの物体光Ｂａ４は、物体光光学系１４によってホログラム用記録媒体１１に照射される。このとき、空間光変調素子制御手段１３は、作製するマスタホログラムの波長に対応して空間光変調素子ＳＬＭを加工する。例えば、赤のマスタホログラムを作製する際には、断面画像において赤を含む部分に必要な割合の赤の物体光Ｂａ３が乗るように制御する。同時に、この断面画像が表示している断面位置に対応するように、画像処理ユニット移動手段（図示省略）を制御して画像処理ユニット１２を観測軸Ｚ方向（図１において左右方向）へ移動させて、Ｚ軸上の所定位置ｚｎ（ｎは整数）においてＺ軸に対して垂直に位置決めする。これにより、拡散板１５とホログラムの距離に合った画像を表示して、記録媒体１１を露光する。
【００２９】
一方、ダイクロイックミラーＤＭ３，ＤＭ４からの光Ｂｂ１は、ミラーＭ１２，Ｍ１３、Ｍ１４によって方向を変換されて、参照光光学系１６に入射される。参照光光学系１５では、入射された参照光Ｂｂ１をレンズＬ１４によって凹面鏡Ｍ１５への発散光Ｂｂ２に変換される。レンズＬ１４としては、前述したレンズＬ１１と同様のものを用いることができる。また、物体光Ｂａの場合と同様に、必要に応じてピンホールＰ１４を焦点位置に設置し、レンズＬ１４と共にスペイシャルフィルタＳＦ２を構成するのが望ましい。
【００３０】
凹面鏡Ｍ１５はレンズＬ１４からの発散光Ｂｂ２を幅広の平行光Ｂｂ３に変換して、例えばホログラム法線に対し４５度でホログラム用記録媒体１１に照射し、前述した画像処理ユニット１２からの物体光と干渉させて記録媒体１１に干渉縞を記録する。これにより、アナログマスタＡＭは、透過型ホログラムとなり、後述する複製ホログラム作製時、歪がなく、飛び出したホログラムを作製可能となる。凹面鏡Ｍ１５による反射光である参照光Ｂｂ３をできる限り平行光にすべく、光路を妨げぬ程度に、凹面鏡Ｍ１５に対して鋭角に発散光Ｂｂ２を入射するのが望ましい。
【００３１】
以上のようにして、各断面情報に対応して記録媒体１１を所定のＺ軸位置に位置決めして、用いた波長に対するマスタホログラムＭＨを作成する。これを各色（各波長）について実施し、各波長ごとにマスタホログラムＭＨを複数枚作製する。つまり、（色数）×（断面数）だけのマスタホログラムＭＨが作成される。なお、マスタホログラムＭＨは露光後、記録媒体１１の材質に応じて、現像処理、漂白処理、熱現像処理等を行う。
【００３２】
図２には、各光源波長ごとに作製された複数枚のマスタホログラムＭＨ全てを、１枚のホログラムに転写するホログラム複製光学系が示されている。なお、図１において前述したマスタホログラム作製用光学系の大部分を用いて複製を行うため、共通する部位には同じ符号を付して、重複する説明を流用する。
【００３３】
図２に示すように、ホログラム複製光学系２０では、マスタホログラム作製用光学系１０におけるレンズＬ１１，ピンホールＰ１１，レンズＬ１２，ミラーＭ１１を光軸線から外し、レンズＬ１５およびピンホールＰ１５に入射するようにする。これにより、マスタホログラム作製用光学系１０における物体光Ｂａ１は画像処理ユニット１２には入射されず、レンズＬ１５によって拡散（Ｂａ２）されて凹面鏡Ｍ１６に入射し、複製ホログラムＦＨ用記録媒体の裏面に参照光Ｂａ３として照射される。
【００３４】
一方、マスタホログラム作製用光学系１０における参照光Ｂｂ１は、マスタホログラムＭＨの作製の場合と同様に移動して、位置決めされているマスタホログラムＭＨに物体光Ｂｂ３として照射される。ここで、マスタホログラムＭＨの作製時に記録媒体１１が置かれていた位置には、物体光Ｂｂ３の波長に対応したマスタホログラムＭＨが図１に示した作成時に対して表裏反転し、位置決めされる。また、このマスタホログラムＭＨから所定距離の位置には、１枚の複製用の記録媒体２１が位置決めされている。
【００３５】
従って、多数のマスタホログラムＭＨから１枚の複製ホログラムＦＨを作製する際には、図３に示すように、まず第１の波長（例えば、Ｒレーザ）に対するマスタホログラムＭＨを作成する（ステップＳＡ）。すなわち、第１の断面画像を空間光変調素子ＳＬＭによって第１の波長用に加工する（ステップＳ１）とともに、画像処理ユニット１２を第１の断面画像に対応する位置に移動する（ステップＳ２）。これを各断面画像について行い（ステップＳ３）、全断面画像について完了したら（ステップＳ４）、第１の波長に対するマスタホログラムＭＨが完了する（ステップＳ５）。これを繰り返して、全波長についてマスタホログラムＭＨを作成する（ステップＳ６）。
【００３６】
次いで、第１の波長用のマスタホログラムＭＨを第１波長の光で再生して（ステップＳ７）、再生光Ｂｂ４で単一の複製用記録媒体２１を露光すると同時に、参照光Ｂａ３を複製用記録媒体２１の反対側から照射して干渉縞を記録する（ステップＳ８）。次に、第２波長用のマスタホログラムＭＨに交換し（ステップＳ１０）、繰り返す。これを全波長の光について実施して（ステップＳ９）、多重断層ホログラムを作成する。この多重断層ホログラムはリップマンホログラムであるので、白色光により再生すると、カラー化された３次元の物体が表示されることになる。
【００３７】
これにより、例えば、頭のＣＴスキャンを行った際に、患者にもわかりやすく説明することができるように、血管は赤色、脳は青色、患部を緑色等で表示することにより、３次元画像をカラー化して、いろんな角度からわかりやすく見ることができる。
【００３８】
なお、本発明のホログラム作製方法およびホログラム作製装置は、前述した実施形態に限定されるものでなく、適宜な変形，改良等が可能である。
例えば、前述した実施形態においては、波長が異なるレーザ光源Ｌとして、Ｒレーザ光源Ｌ１、Ｂレーザ光源Ｌ２，Ｇレーザ光源Ｌ３の３光源を用いたが、４種以上の光源を用いることもできる。この場合、色差を小さくしてカラー化することができる。
【００３９】
また、記録媒体１１、２１としては、銀塩感光材料が一般に利用されており、本実施形態では以下のような感光層を備える記録媒体を使用する。
【００４０】
（乳剤の調製）
ＫＢｒ０．７０ｇ、平均分子量１０００００の脱イオン骨ゼラチン９．０ｇを含むイオン交換水２０００ｍＬを１５℃に保ち、強く撹拌した。二酸化チオ尿素０．１７ｇを添加した後、水酸化ナトリウム水溶液でｐＨを６．０に合わせた。ＡｇＮＯ3（３２．０ｇ）水溶液５００ｍｌと、平均分子量２００００の脱イオン骨ゼラチン２．０gおよびＫＩを１モル％含むＫＢｒ水溶液をダブルジェット法で５分間かけて添加した。この時、銀電位を飽和カロメル電極に対して−２０ｍＶに保った。粒子形成時のＡｇＮＯ3水溶液の添加開始から３分後にＫ2［ＩｒＣｌ6］水溶液をハロゲン化銀１モルに対して１×１０-3モル添加した。粒子形成時のＡｇＮＯ3水溶液の添加開始から４分後にＫ4［Ｆｅ（ＣＮ）6］水溶液をハロゲン化銀１モルに対して１×１０-3モル添加した。ＡｇＮＯ3水溶液の添加終了時に、強色増感剤ＳＳ−１をハロゲン化銀１モルに対して１．０×１０-3モル添加した後、増感色素Ｓ−１、Ｓ−２を４５：５５のモル比率で、ハロゲン化銀１モルに対して３．０×１０-3モル添加した。増感色素は、特開平１１−５２５０７号に記載の方法で作成した固体分散物として使用した。硝酸ナトリウム７ｇおよび硫酸ナトリウム３ｇをイオン交換水８０ｇに溶解した後増感色素１０ｇを添加して、６０℃の条件下、ディゾルバー翼を用い２０００ｒｐｍで５０分間分散することにより、増感色素の固体分散物を得た。
温度を２０℃に昇温した後、通常の水洗を行なった。平均分子量２００００の脱イオン骨ゼラチン１４ｇを含む２５℃のイオン交換水を添加した後、３０℃でＰＨを６．０に調整した。３５℃に昇温して、ハロゲン化銀１モルに対して、二酸化チオ尿素（６．０×１０-5モル）、塩化金酸（９．０×１０-4モル）、チオ硫酸ナトリウム（１．０×１０-3モル）およびＮ，Ｎ−ジメチルセレノ尿素（９．０×１０-4モル）を添加して最適に化学増感を施した。かぶり防止剤として、ハロゲン化銀１モルに対してＣｐｄ−１（１．０×１０-3モル）およびＣｐｄ−２（５．０×１０-3モル）を添加して化学増感を終了した。
本乳剤の乳剤粒子は粒径が１８ｎｍ〜２８ｎｍの範囲にほぼ含まれ、数平均円相当径が１５ｎｍであり、円相当径の変動係数が１５％の立方体粒子であった。本乳剤の乳剤粒子は３モル％の沃化銀を含有する臭化銀粒子であった。
【００４１】
【化１】
【００４２】
【化２】
【００４３】
下塗り層を設けた厚み２００μｍの三酢酸セルロースフィルム支持体に、前記の乳剤を塗布した。以下に塗布条件を示す。数字は塗布量（ｇ／ｍ2）を表し、ハロゲン化銀乳剤は銀換算塗布量を表す。
【００４４】
（乳剤層）
乳剤に下記化合物を添加し、銀塗布量が６．７５ｇ／ｍ2となるように塗布した。
乳剤 ６．７５
ゼラチン １０．２５
Ｃｐｄ−４ ０．１０
Ｃｐｄ−５ ０．５０
Ｃｐｄ−６ ０．０７
【００４５】
【化３】
【００４６】
これらの他に、以下に示す化合物Ｃｐｄ−７〜Ｃｐｄ−１１およびＣｐｄ−１３を添加して乳剤層の塗布を行なった。
【００４７】
【化４】
【００４８】
乳剤層を塗布した面とは反対側の面にバック層を塗布した。以下に塗布条件を示す。数字は塗布量（ｇ／ｍ2）を表す。
【００４９】
（バック層）
＜バック層塗布液の調製と塗布＞
ゼラチン水溶液に下記化合物を添加し、ゼラチン塗布量が１０．５０ｇ／ｍ2となるように塗布した。
ゼラチン（Ｃａ2+含有量３０ｐｐｍ） １０．５０
ポリメチルメタクリレート微粒子（平均粒径４．３μｍ） ０．０１５
ｐ−ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム ０．０２５
ジヘキシル−α−スルホサクシナートナトリウム ０．１１
Ｎ−パーフルオロオクタンスルホニル
−Ｎ−プロピルグリシンポタジウム ０．０２５
硫酸ナトリウム ０．０４
酢酸ナトリウム ０．０４
硝酸カリウム ０．１２
Ｃｐｄ−５ ０．５０
Ｃｐｄ−６ ０．０５
Ｃｐｄ−１２ ０．０２
【００５０】
【化５】
【００５１】
このようにして作成した塗布試料の乳剤層側の乾燥膜厚は１２．０μｍ、バック層側の乾燥膜厚は９．０μｍであった。
【００５２】
これにより、粒子が小さい銀塩乳剤を含む記録媒体１１を用いるので干渉縞のピッチあたりの粒子数が増加し、全体の回折効率が向上するだけでなく、粒子個々の反応が小さくても粒子数の増加により、分解能が向上し、多重露光によっても明るいホログラムとすることができる。
【００５３】
そして、前述のように、主粒径１８〜２８ｎｍの銀塩乳剤を含む感光層では、Ｒ（赤）Ｇ（緑）の波長と比べてもＢ（青）波長の回折効率低下はない。従って、白色バランスに関して、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）間の露光量比率をほぼ同じとして、レーザー光源の能力を十分に利用し、且つ記録媒体の回折効率を十分に利用することができ、ホログラムを明るくすることができる。
【００５４】
以上のように、本発明に係るホログラム作製方法およびホログラム作製装置は、複数の２次元画像に対して、複数の波長ごとにマスタホログラムを作製し、全てのマスタホログラムを１枚のホログラム媒体に多重露光して、多重断層ホログラムを作製するので、対象物体を立体的にカラーで再生することができるという効果を有し、複数の２次元画像を多重露光して作製するホログラムをカラー化することができるホログラム作製方法およびホログラム作製装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明のホログラム作製方法を実施するホログラム作製装置に係る実施形態においてマスタホログラムを作製する光学系の構成図である。
【図２】マスタホログラムを多重露光して複製を作製する複製光学系を示す構成図である。
【図３】多重断層ホログラムを作製する手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５６】
１１ ホログラム用記録媒体
１３ 空間光変調素子制御手段
１４ 物体光光学系
１６ 参照光光学系
２０ ホログラム複製光学系
２１ 複製用記録媒体
Ｂａ 物体光
Ｂｂ 参照光
Ｂｂ４ 再生光
Ｌ レーザ光源
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３ 複数レーザ光源
Ｌ１１ レンズ（ビーム径拡大手段）
ＭＨ マスタホログラム
ＳＬＭ 空間光変調素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光源を物体光と参照光とに分割し、物体光には３次元物体での観測軸Ｚに垂直でＺ軸上位置ｚｎ（ｎは整数）の断面画像を空間光変調素子により乗せて干渉状態記録を実施するホログラム作製方法であって、
少なくとも５０ｎｍ以上波長が離れた複数レーザ光源を使用した物体光をビーム径拡大手段で拡大して前記空間光変調素子に照射し、
前記各レーザー光源波長用の加工を施されたそれぞれの前記断面画像情報を空間光変調素子により前記物体光に乗せてホログラム用記録媒体に照射し、
前記参照光をホログラム用記録媒体に照射して前記物体光との干渉を記録して前記各光源波長及び前記各断面画像ごとにマスタホログラムを作製し、
全ての前記マスタホログラムをホログラム複製光学系により１枚のホログラムに転写するホログラム作製方法。
【請求項２】
前記複数レーザ光源が、前記ホログラム用記録媒体のカラー感度分布に対応する少なくともＲＧＢ用波長により物体光を照射し、前記断面画像情報が各ＲＧＢ波長用に加工される請求項１に記載のホログラム作製方法。
【請求項３】
レーザ光源を物体光と参照光に分割し、物体光には３次元物体での観測軸Ｚに垂直で、Ｚ軸上位置ｚｎ（ｎは整数）の断面画像を空間光変調素子により乗せて干渉状態記録を実施するホログラム作製装置であって、
少なくとも５０ｎｍ以上波長が離れた複数レーザ光源と、
前記レーザ光源からの物体光のビーム径を拡大するビーム径拡大手段と、
径を拡大された前記物体光ビームにホログラム記録用情報を与える空間光変調素子と、
前記各光源波長用の加工を施される断面画像情報それぞれに基づいて前記空間光変調素子を駆動する空間光変調素子制御手段と、
前記空間光変調素子からの物体光をホログラム用記録媒体に照射する物体光光学系と、
前記参照光をホログラム用記録媒体に照射して前記物体光と干渉させる参照光光学系と、
前記各光源波長と前記各断面画像とを掛け合わせた枚数だけ作製されるマスタホログラムからの再生光を物体光として複製用記録媒体に照射し、前記複製用記録媒体の反対側から参照光を照射して全てのマスタホログラムを１枚のホログラムに転写するホログラム複製光学系とを備えるホログラム作製装置。
【請求項４】
前記記録媒体が主粒径１８〜２８ｎｍの銀塩乳剤を含む感光層を備え、前記記録媒体の白色バランスにつきＲ，Ｇ，Ｂ間の露光量比率がほぼ同じで達成される請求項３に記載のホログラム作製装置。
【請求項５】
レーザ光源を物体光と参照光に分割し、物体光には３次元物体での観測軸Ｚに垂直で、Ｚ軸上位置ｚｎ（ｎは整数）の断面画像を空間光変調素子により乗せて干渉状態記録された多重露光ホログラムであって、
少なくとも５０ｎｍ以上波長の離れた複数レーザ光源を使用した物体光それぞれに対応する断面画像情報が空間光変調素子により、各光源波長と各断面画像とを掛け合わせた枚数だけ作製されるマスタホログラムを重ねて１枚に露光した多重露光ホログラム。
【請求項１】
レーザ光源を物体光と参照光とに分割し、物体光には３次元物体での観測軸Ｚに垂直でＺ軸上位置ｚｎ（ｎは整数）の断面画像を空間光変調素子により乗せて干渉状態記録を実施するホログラム作製方法であって、
少なくとも５０ｎｍ以上波長が離れた複数レーザ光源を使用した物体光をビーム径拡大手段で拡大して前記空間光変調素子に照射し、
前記各レーザー光源波長用の加工を施されたそれぞれの前記断面画像情報を空間光変調素子により前記物体光に乗せてホログラム用記録媒体に照射し、
前記参照光をホログラム用記録媒体に照射して前記物体光との干渉を記録して前記各光源波長及び前記各断面画像ごとにマスタホログラムを作製し、
全ての前記マスタホログラムをホログラム複製光学系により１枚のホログラムに転写するホログラム作製方法。
【請求項２】
前記複数レーザ光源が、前記ホログラム用記録媒体のカラー感度分布に対応する少なくともＲＧＢ用波長により物体光を照射し、前記断面画像情報が各ＲＧＢ波長用に加工される請求項１に記載のホログラム作製方法。
【請求項３】
レーザ光源を物体光と参照光に分割し、物体光には３次元物体での観測軸Ｚに垂直で、Ｚ軸上位置ｚｎ（ｎは整数）の断面画像を空間光変調素子により乗せて干渉状態記録を実施するホログラム作製装置であって、
少なくとも５０ｎｍ以上波長が離れた複数レーザ光源と、
前記レーザ光源からの物体光のビーム径を拡大するビーム径拡大手段と、
径を拡大された前記物体光ビームにホログラム記録用情報を与える空間光変調素子と、
前記各光源波長用の加工を施される断面画像情報それぞれに基づいて前記空間光変調素子を駆動する空間光変調素子制御手段と、
前記空間光変調素子からの物体光をホログラム用記録媒体に照射する物体光光学系と、
前記参照光をホログラム用記録媒体に照射して前記物体光と干渉させる参照光光学系と、
前記各光源波長と前記各断面画像とを掛け合わせた枚数だけ作製されるマスタホログラムからの再生光を物体光として複製用記録媒体に照射し、前記複製用記録媒体の反対側から参照光を照射して全てのマスタホログラムを１枚のホログラムに転写するホログラム複製光学系とを備えるホログラム作製装置。
【請求項４】
前記記録媒体が主粒径１８〜２８ｎｍの銀塩乳剤を含む感光層を備え、前記記録媒体の白色バランスにつきＲ，Ｇ，Ｂ間の露光量比率がほぼ同じで達成される請求項３に記載のホログラム作製装置。
【請求項５】
レーザ光源を物体光と参照光に分割し、物体光には３次元物体での観測軸Ｚに垂直で、Ｚ軸上位置ｚｎ（ｎは整数）の断面画像を空間光変調素子により乗せて干渉状態記録された多重露光ホログラムであって、
少なくとも５０ｎｍ以上波長の離れた複数レーザ光源を使用した物体光それぞれに対応する断面画像情報が空間光変調素子により、各光源波長と各断面画像とを掛け合わせた枚数だけ作製されるマスタホログラムを重ねて１枚に露光した多重露光ホログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００８−１９７２４０（Ｐ２００８−１９７２４０Ａ）
【公開日】平成２０年８月２８日（２００８．８．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３０５６０（Ｐ２００７−３０５６０）
【出願日】平成１９年２月９日（２００７．２．９）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年８月２８日（２００８．８．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月９日（２００７．２．９）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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