JPH0444085A

JPH0444085A - ホログラムの作成方法及びその作成装置

Info

Publication number: JPH0444085A
Application number: JP2152445A
Authority: JP
Inventors: Toshio Honda; 本田　捷夫; Hiroshi Shimura; 啓志村; Masahiro Yamaguchi; 雅浩山口; Nagaaki Ooyama; 永昭大山; Takayuki Saito; 隆行斎藤
Original assignee: Fuji Photo Optical Co Ltd
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 1990-06-11
Filing date: 1990-06-11
Publication date: 1992-02-13
Also published as: US5216528A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、ホログラムの作成方法及びその作成装置に
関するものである。

〔従来の技術〕

近時、例えばＣＴ　（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ　Ｔｏｍｏｇｒ
ａｐｈｙ　）やＭＲＩ　　（Ｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｒｅ５
ｏｎａｎｃｅ　Ｉｍａｇｉｎｇ）等により得られた断層
画像から再構成された立体像をマルチプレックスホログ
ラムによって三次元的に画像化し、病気の診断や手術に
役立てようとする試みが各種付われている。

このマルチプレックスホログラムは、原画の撮影を行っ
たのち、その撮影した原画を用いてホログラムを記録す
るという２段階のステップにより作成されている。即ち
、このホログラムの作、成は、まず第８図に示すように
例えば被写体１・００をターンテーブル１０１上に載置
して回転させながら連続的にカメラ１０２で撮影してい
く。なお、ＣＴやＭＲＩのデータを用いて立体像を構成
する場合には、電算機で予めこの原画を作成し、これを
ＣＲＴに表示してこれをカメラで撮影していく。

次に、この原画を用いてホログラムを作成していくが、
この原画の記録を行うための手段として、各種のマルチ
プレックスホログラム（以下ホログラムと略す）作成装
置が提案され開発されている。

例えば、このようなホログラム作成装置の１つとして、
１９７９年９月７日出願の米国特許第４３６４６２７号
公報に記載のものが知られている。

このホログラム作成装置は、第９図に示すように、図示
外のレーザと、物体光学系１０３と、参照光学系１０４
とから構成されている。そのうち、物体光学系１０３は
、原画１０５を物体光としてフィルム１０６に投映させ
るものであり、レーザ光が進行する光路上に設けられて
おり、第１〜第５の円柱レンズ１０７〜１１１と、球面
レンズ１１２とを有する構成となっている。また、参照
光学系１０４は、物体光と同一波長・同一位相の参照光
をフィルＡ　１０６面上に投光し、同様に投光される物
体光との間で干渉させて干渉像をフィルム１０６面上に
作成し記録するようになっており、参照光が通過する光
路上に第６．第７の円柱レンズ１１２，１１３及び先の
物体光学系１０４側と共用される第５の円柱レンズ１１
１を有する構成となっている。

〔解決しようとする課題〕

ところで、このような構成のホログラム作成装置にあっ
ては、例えば第１０図に示すように物体光学系において
、物体光が球面レンズ１１２を透過後に平行光線束とな
りフィルム１０６面に垂直（Ｘ方向）に入射されるよう
になっている。従って、このような構成のホログラム作
成装置によって作成されたホログラムは、第１１図に示
すようにその再生時に例えば白色光を投光させたとして
も、フィルム１０６面上における入射光に対する観察者
の目１１４に入射する各回折光の屈折角度はその上下位
置で微妙に異なるので色ムラが生じている。即ち、例え
ば大きく回折するフィルム１０６の上端部では赤系統（
Ｒ）つまり波長（λ。

）の大きな光線が、また小さな角度で回折するフィルム
１０６の下端部では青系統（Ｂ）つまり波長（λ３）の
短い光線が、さらにフィルム１０６の中間部では緑系統
（Ｇ）の光線が夫々観察者の目１１４に入射することに
なり、換言すればフィルム１０６上下に亙り夫々微妙に
異なる色に着色された状態の像が再生・観察されること
になる。

このため、再生像は上下で倍率が異なり、歪が生ずる。

従って、病気の診断や検査等のため患部について記録さ
せたホログラムを観察するような場合には、正確な観察
が行えずに誤診を招く虞れがある。

また、このような構成のホログラム作成装置にあっては
、第１２図に示すように、参照光学系において、参照光
の横方向（Ｙ方向）成分におけるフィルム１０６面への
入射はそのフィルム１０６面に対し傾斜した下方から円
柱レンズ１１１を介して、かつ光束が広がった発散状態
での入射である。

しかしながら再生時には、白色光源は円筒状にしたフィ
ルムの中心にあり、再生光はフィルムに対して垂直（Ｙ
方向断面）に入射するので、記録時の参照光と再生時の
再生光との入射角度が異なり、歪が生ずる。従ってこの
ようなホログラム作成装置を用いて作成したホログラム
を観察することにより、病気の診断や検査等を行う場合
には、再生像を正確に観察することができない虞れがあ
る。

そこで、この発明は、上記した従来の問題点に鑑み、再
生時に再生像に色ムラや形状に歪が発生ずる虞れのない
大型のホログラムの作成方法及びそのホログラムの作成
装置を提供することを目的とするものである。

〔課題を解決するだめの手段〕

即ぢ、この発明の請求項１に係るホログラム作成方法は
、水平方向に視線の異なる一連の二次元画像から合成ホ
ログラムを作成する光学系よして、前記水平方向には感
光材料面又はその近傍に集光し、かつ、垂直方向には前
記感光材料面の後方に集光する物体光と、前記感光材料
面において、水平方向には平行光となり、かつ、垂直方
向には発散光となる参照光とを干渉せしめて前記感光材
料面」二に二次元画像のホロク゛ラドを記録し、同様に
して記録された二次元画像のホログラムと相互に部分的
に重複又はＩＫ接するようにして多重記録ホロクラムを
作成するものである。

また、この発明の請求項２に係るホログラム作成装置は
、被写体を各種方向から撮像した原画と、この原画に光
を入射させて感光体上に物体光を投影する物体光学系と
、前記物体光と同一波長・同一位相の参照光を前記感光
体に向けて投光する参照光学系とを有し、前記物体光学
を透過後の光束と、前記参照光学系を透過後の光束との
干渉により、前記感光体上にマルチプレックスホログラ
ム・を記録させるホログラ１８の作成装置であって、前
記物体光学系を、縦方向の投影レンズを構成する第１レ
ンズ群止、横方向の投影レンズを構成する第２レンズ群
と、縦方向の投影レンズを構成し、かつ縦方向に長尺な
第３レンズ群と、横方向の投影レンズを構成し、かつ縦
方向に長尺な第４レンズ群とで構成し、前記第１ないし
第４レンズ群による縦方向の集光位置と横方向の集光位
置とを異なるように作成させるとともに、前記参照光学
系を光入射側から順に、前記参照光学系の光軸に対し垂
直な縦方向に設けた第５レンズ群と、前記光軸に対し水
平な横方向に配設した第６レンズ群と、前記光軸に対し
て一定角度に傾斜させた第７レンズ群よ、前記第４レン
ズ群とで構成し、前記第５レンズないし第７レンズおよ
び第４レンズ群により前記感光体上に、横方向には平行
束を、縦方向には発散光束を投射させたことを特徴とす
るものである。

〔作用〕

この発明のホログラムの作成装置は、物体光学系におい
て、ここを進行する物体光の横方向成分と縦方向成分と
についての各築光点を異ならし約るように構成されてお
り、そのため球面レンズを必要とせず、特に物体光の横
方向成分についてはホログラムが作成される感光体から
比較的離間した後方（再生時の視点となる）に集光させ
ることができる。こうして作成したホログラムを再生す
ると、記録時と同じ波長の光（λ。）は第５図のＣ点に
集光し、保全体を同一の色で観察できる。

また、記録時と異なる波長の光（λ１）であっても、や
はりＣ点の近くにほぼ集光するので、Ｃ点近くに目をお
けば、保全体を同一の色（λ１）で観察できる。従って
同一色の再生像を得ることができる。

また、この発明のポログラ１１の作成装置は、参照光学
系については、参照光学系において、参照光の横方向成
分については、感光体上の直前に設けた第４レンズ群に
よって平行光としてその感光体上に入射・投光させてお
り、これによって記録時の参照光と再生時の再生光の感
光体への入射角度が一致し、原理的に歪のない像が作成
できる。

［実施例コ以下、この発明の一実施例について添付図面を参照しな
がら説明する。

第１図はこの発明に係るホログラムの作成装置を示すも
のであり、このホログラムの作成装置は、物体光学系１
として、第１レンズ群２．第２レンズ群３．第３レンズ
群４及び第４レンズ群５を有すると共に、参照光学系６
として、第５レンズ群７．第６レンズ群８．第７レンズ
群９及び先の物体光学系１のものと共用する第４レンズ
群５を有する構成となっている。

なお、図中符号１０は観察しようとする被写体を撮像し
た原画であるフィルム、１１はホログラムとしてその原
画を記録させる感光材料であるフィルムを示すものであ
る。

物体光学系１は、この実施例では第２図に示すように、
波長６３２．８ｎｍのヘリウムネオン（Ｈ，。

Ｎ、）レーザ１２を用い、このレーザ１２から射出して
ビームスプリッタ１３により分割されたレーザ光（以下
これを物体光αとよぶ）が反射する鏡１４と、この鏡１
４で反射した物体光αが透過・屈折する発散レンズＩ５
及びコリメートレンズ１６と、先に説明した第１レンズ
群２乃至第４レンズ群５とから構成されている。そして
、この物体光学系１は、物体光αの縦（Ｚ）方向成分に
関する集光点Ｃと横（Ｙ）方向成分に関する集光点Ｃ’
　　（第３図参照）とを異ならせるようにするため、特
に縦方向成分をフィルム１１の後方の一点（Ｃ点）に集
光させその集光点で再生像を観察する際に色ｌ・うが生
じないようにするため、第１゜第３レンズ群２．４と第
２．第４レンズ群３．５とによって夫々縦・横各方向で
の集光点を独立別個に調整するように構成されている。

第１レンズ群２は、第３レンズ群４と共に物体光αに対
し縦（Ｚ）方向の集光を行う縦方向の集光・投影レンズ
を構成するものであり、この実施例ではアナモルフィッ
クレンズとして横（Ｙ）方向に平行に軸芯を配向した断
面略半円形状の平凸シリンドリカルレンズが１個使用さ
れている。

そして、この第１レンズ群２は、原画であるフィルム１
０面通過後の物体光αを第２図に示すようにその縦（Ｚ
）方向について第３レンズ群４との間に集光させてその
第３レンズ群４へ発散光の状態で入射させるようになっ
ている。

第２レンズ群３は、第４レンズ群５と共に物体光αに対
し横（Ｙ）方向の集光を行う横方向の集光投影レンズを
構成するものであり、この実施例］　１ではアナモルフィックレンズとして縦（Ｚ）方向に平行
に軸芯を配向させた断面略半円形状の平凸シリンドリカ
ルレンズが１個使用されている。そして、この第２レン
ズ群３は、第１レンズ群２透過後の物体光αをｇＢａ図
に示すようにその横（Ｙ）方向について第４レンズ群５
との間の所定位置に集光させ、第４レンズ群５へ発散光
の状態で入射させるようになっている。

第３レンズ群４は、物体光αに対し縦（Ｚ）方向への集
光を行うとともにフィルム１１面上に縦（Ｚ）方向に大
きく画像を投影させて大きな再生像を得る縦方向の集光
・投影レンズを構成するものであり、この実施例ではア
ナモルフィックレンズとして縦方向に長尺な形状を有し
、かつ横方向に平行に軸芯を配向させた断面略半円形状
の平凸シリンドリカルレンズが１個使用されている。そ
して、この第３レンズ群４は、物体光αをフィルム１１
面に収束光として投影させてそのフィルム１１面の後方
所定位置（Ｃ点）に集光させるようになっている。

第４レンズ群５は、物体光αに対し横（Ｙ）方向への集
光を行いフィルム１１面上に横方向に幅狭状態で各原画
を投影させる横方向の集光・投影レンズを構成するもの
であり、この実施例ではアナモルフィックレンズとして
縦方向に長尺な形状を有し、かつ同方向に平行に軸芯を
配向させた断面略半円形状の２個の第１．第２シリンド
リカルレンズ５ａ、５ｂが使用されている。そして、こ
の第５レンズ群５は、第３レンズ群４透過後の物体光α
を第３図に示すようにその横（Ｙ）方向についてフィル
ム１１面の直後位ｉｃ’　、つまり縦方向での集光点Ｃ
よりもフィルム１１面にはるかに接近した位置に集光さ
せるようになっている。

参照光学系６は、この実施例では第２図に示すように、
ヘリウムネオン（Ｈｅ−Ｎ、）レーザ１２から出射しビ
ームスプリッタ１３を透過してきたレーザ光（以下これ
を参照光βとよぶ）を斜め上方に反射する鏡１７と、こ
の鏡１７で反射された参照光βが透過・屈折する先に説
明した第５レンズ群７乃至第７レンズ群９と、物体光学
系１のものと共用する第４レンズ群５とから構成されて
いる。そして、この参照光学系６は、フィルム１１面」
二に記録される像が原理的な歪みを生ずることがないよ
うにするため、第４レンズ群５を透過・屈折後の参照光
βが第４図（ａ）に示すように横（Ｙ）方向について平
行な状態で、かつフィルム１１面に対し垂直方向から入
射し投光されるようにするため、第５．第７レンズ群７
，９によって参照光βの横方向での調整を行うように構
成されている。

第５レンズ群７は、参照光βに対し縦（Ｚ）方向につい
ては屈折作用等をもたらすことなく横（Ｙ）方向でのみ
発散を行いながら第７レンズ群９及び第４レンズ群５と
によりフィルム１１面上に対し垂直に、かつ横方向に平
行な状態で参照光βを投光させる発散レンズを構成して
おり、この実施例ではアナモルフィックレンズとして縦
（Ｚ）方向に平行に軸芯を配向させた断面略半円形状の
平凸シリンドカルレンズが１個使用されている。そして
、この第５レンズ群７は、先の第４レンズ群５を透過後
の参照光βが平行となるような所定の位置に配置されて
二１１す、つまり第４図（ａ）に示すように所定位置に
配置された第７レンズ群９は、レンズ７による集光点（
Ｐ）と共役な集光点（Ｐ′）をレンズ９の背後に作成す
る。その集光点Ｐ′はレンズ群５の一方の焦点位置と一
致する。

第６レンズ群８は、第５レンズ群７透過後の参照光βに
対し縦（Ｚ）方向でのみ発散を行いながらフィルム１１
面上にその参照光βを縦方向に拡大させた状態で投光さ
せる発散レンズを構成しており、この実施例ではアナモ
ルフィックレンズとして横（Ｙ）方向に平行に軸芯を配
向させた円柱状のシリンドリカルレンズが１個使用され
ている。

そして、この第６レンズ群８は、ここを参照点としてホ
ログラムとなる画像をフィルム１１に記録させると共に
、この第６レンズ群８の設置位置がその記録後の像を再
生する際に使用する光源の設置位置となるものであり、
第５レンズ群７と第７レンズ群９との間に配設されてい
る。

第７レンズ群９は、横方向について第５レンズ群７によ
り発散される参照光βを第４レンズ君￥５の焦点位置に
収束させるための収束レンズを構成しており、この実施
例では第５レンズ群７の平面又はその近傍と第４レンズ
群のうちの第１シリンドリカルレンズ５ａの凸シリンド
リカル面又はその近傍とに共役点を有するように配置し
た平凸シリンドリカルレンズが１個使用されている。ま
た、この実施例の第７レンズ群９は、第２図に示すよう
に、参照光βが縦方向について上下に拡散されている関
係上、軸芯方向をその参照光βの光軸に対し縦（Ｚ）方
向から一定角度傾斜させて光学距離を調整し、第２シリ
ンドリカルレンズ５ｂ透過後の参照光βをフィルム１１
面の各高さにおいて全て平行光として入射させるように
構成されている。即ち、これは、第４図（ｂ）に示すよ
うに、第４レンズ群５　（５ａ、５ｂ）を透過後の参照
光βをフィルト１１面の各高さにおいて、全て平行光と
して入射させるためには、参照光βは第４レンズ群５に
入射する角度が高さにより異なるため、第４レンズ群５
の屈折力が高さにより異なり、各高さに於けるＰ′を結
んだ線はＺ軸に対して傾いていなければならない。この
ような事情から、Ｐ′をＺ軸に対して傾ける為に、レン
ズ９がＺ軸から一定角度傾斜している。

従って、この実施例によれば、マルチプレックスホログ
ラムが記録されるフィルム１１面上には原理的に歪のな
い像が記録されるので、その像を再生した場合に再生像
に歪が生じない。

また、この実施例によれば、第５図に示すように再生時
に光源１８からフィルム１１′面に向けて例えば白色光
を再生光として投光させると、そのフィルム１１′面の
縦（Ｚ）方向の各点で回折して観察者の目１９に入射す
る回折光は、同一波長（つまり同一色）の光となり、色
による歪のない再生像が得られる。

次に、先の実施例のホログラム作成装置を用いてホログ
ラ１を作成するときの作成方法について説明する。

■、フィルム１０の撮像コマ数が多い場合、第１図に示
す光学系を用い、フィルム１０に撮像された二次元画像
をフィルノ・１１上にホログラムＨ（ホログラムの幅を
Ｗとする）として作成記録する。この場合、フィルム１
０の撮像したコマ数が多いときには、例えばＷ／３のピ
ッチでフィルム１１を移動すると、第６図に示すように
、第１回目のホログラム記録の際の中央（Ｗ／　３　）
部分の領域Ｈｕｂに、第２回目のホログラム記録の際の
左方（Ｗ／　３　）部分の領域Ｈ２ａが重複し、さらに
第１回目のホログラム記録の際の右方（Ｗ／　３　）部
分の領域１−Ｉ　、Ｃに第２回目のホログラム記録の際
の中央（Ｗ／　３　）部分の領域Ｈ２ｂと第３回目のホ
ログラム記録の際の左方（Ｗ／　３　）部分の領域８３
Ｍとが重ねて記録され、換言すれば３種類の二次元画像
のホログラムが記録される。

■、フィルム１０の撮像コマが少い場合、同様に第１図
に示す光学系を用い、フィル１．１０に撮像された二次
元画像をフィルト１１上にホログラムＨ（ホログラムの
幅をＷとする）として作成記録するが、これらのホログ
ラムは例えば第７図に示すように、第１回目のホログラ
ム作成領域Ｈ１に記録させるものと同一のものが第２回
目、第３回目におけるホログラム・作成領域Ｈ２，■■
３にも作成されている。

つまり、この実施例では同一像のホログラムが隣接して
夫々３個所ずつ作成記録されている。

なお、この重複して或いは隣接して記録する同一像のホ
ログラｌ、の数（ホログラム要素数Ｎ）は、ホログラム
が作成されるフィルムの全長を作成するホログラムの幅
Ｗで除算したときの値（Ｎ１）と、フィルム等に予め撮
像された撮像コマ数（Ｎ２）とから算出することができ
る。

即ち、その数ＮはＮ＝Ｎ、／Ｎ２であって、特にこの実施例のような３個に限定されるものではなく
、２〜７個程度が好ましい。

〔効果〕

以上説明してきたように、この発明に係るポロダラムの
作成装置によれば、物体光学系を進行する物体光の横方
向と縦方向とについての各集光点を異ならしめるように
構成して方り、このためその光学系に球面レンズを必要
とせず、特に物付光の横方向についてはマルチプレック
スホログラ１１が記録される感光体から比較的離間した
後方（再生時の視点となる）に集光させることができる
ので、再生時に再生光が視点に入射するとき同一波長（
同一色）の光のみを視点に入射させることができ、色に
よる歪のない再生像が得られる。

また、この発明に係るホログラムの作成装置によれば、
参照光学系において、参照光の横方向については第５．
第７及び第４レンズ群により、その第４レンズ群透過後
感光体に平行光として入射・投光させており、その感光
体上には像に原理的な歪みが生ずる虞れがなくなるので
、歪のない正確な再生像が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るホログラムの作成装置を示す概
略斜視図、第２図は第１図に示すホログラムの作成装置
の側面光路図、第３図は同装置を示す平面光路図、第４
図（ａ）は同装置の参照光学系を示す平面光路図、第４
図（ｂ）は第４レンズ群５透過後の参照先の進行する光
路を示す光路図、第５図は同装置により記録されたマル
チプレックスホログラｌ＼の再生時の状態を示す説明図
、第６図及び第７図は夫々この発明に係るホログラムの
作成方法を用いて作成したホログラムを示す説明図、第
８図は原画をカメラで作成するときの状態を示す概略斜
視図、第９図は従来のホログラｌ、の作成装置を示す概
略斜視図、第１０図はＭＳ９図に示す装置の物体光学系
を示す平面光路図、第１１図は同装置により作成された
マルチプレックスホログラムの再生時の状態を示す説明
図、第１２図は同装置の参照光学系を示す要部平面光路
図である。１０・・・フィルム（原画）、１１・・・フィルｌ、　（感光体）、１・・・物体光学系、６・・・参照光学系、２・・・第１レンズ群、３・・・第２レンズ群、４・・・第３１ノンズ７１了、５・・・第４レンズ！１了、７・・・第５レンズ群、８・・・第６レンズ群、９・・・第７レンズ群。

Claims

【特許請求の範囲】１、水平方向に視線の異なる一連の二次元画像から合成
ホログラムを作成する光学系として、前記水平方向には
感光材料面又はその近傍に集光し、かつ、垂直方向には
前記感光材料面の後方に集光する物体光と、前記感光材
料面において、水平方向には平行光となり、かつ、垂直
方向には発散光となる参照光とを干渉せしめて前記感光
材料面上に二次元画像のホログラムを記録し、同様にし
て記録された二次元画像のホログラムと相互に部分的に
重複又は隣接するようにして多重記録ホログラムを作成
することを特徴とするホログラムの作成方法。２、被写体を各種方向から撮像した原画と、この原画に
光を入射させて感光体上に物体光を投影する物体光学系
と、前記物体光と同一波長・同一位相の参照光を前記感
光体に向けて投光する参照光学系とを有し、前記物体光
学系を透過後の光束と、前記参照光学系を透過後の光束
との干渉により、前記感光体上にマルチフレックス・ホ
ログラムを記録させるホログラムの作成装置であって、
前記物体光学系を、縦方向の投影レンズを構成する第１
レンズ群と、横方向の投影レンズを構成する第２レンズ
群と、縦方向の投影レンズを構成し、かつ縦方向に長尺
な第３レンズ群と、横方向の投影レンズを構成し、かつ
縦方向に長尺な第４レンズ群とで構成し、前記第１ない
し第４レンズ群による縦方向の集光位置と横方向の集光
位置とを異なるように作成させるとともに、前記参照光学系を光入射側から順に、前記参照光学系の
光軸に対し垂直な縦方向に設けた第５レンズ群と、前記
光軸に対し水平な横方向に配設した第６レンズ群と、前
記光軸に対して一定角度に傾斜させた第７レンズ群と、
前記第４レンズ群とで構成し、前記第５レンズないし第
７レンズおよび第４レンズ群により前記感光体上に、横
方向には平行束を、縦方向には発散光束を投射させたこ
とを特徴とするホログラムの作成装置。