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技術 画像記録装置

出願人 富士ゼロックス株式会社
発明者 三鍋治郎小笠原康裕中村滋年菊地崇井草正寛酒巻元彦藤本貴士
出願日 2016年9月2日 (5年1ヶ月経過) 出願番号 2016-171869
公開日 2017年3月30日 (4年6ヶ月経過) 公開番号 2017-062464
状態 特許登録済
技術分野 ホログラフィ 立体、パノラマ写真
主要キーワード 作成速度 原画像群 各画像列 表示画像群 画像行 ホログラム用記録媒体 三次元画像情報 集光角度
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (19)

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。

概要

背景

特許文献1には、レーザ光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。

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。

特許文献3には、ホログラム用記録媒体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。

概要

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。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。

目的

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

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

レーザ光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。

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

0005

特開2004−333880号公報
特開2009−116007号公報
特開2001−350395号公報

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

原画像の一例を示す模式図である。
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。
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。
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。
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。
(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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
(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。
(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。
(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。

実施例

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。

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

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