JP2003015508A - Device for producing interference fringe and three- dimensional display device - Google Patents
Device for producing interference fringe and three- dimensional display deviceInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は光の空間情報を記録
再生するいわゆるホログラムを利用した立体表示技術に
係わる干渉縞作成装置および立体表示装置に関し、詳し
くはハーフゾーンプレート処理を施した干渉縞を光学的
に作成する干渉縞作成装置、およびこの干渉縞作成装置
により作成された干渉縞から物体光を再生する立体表示
装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a stereoscopic display device and a stereoscopic display device relating to a stereoscopic display technique using a so-called hologram for recording and reproducing spatial information of light, and more specifically to an interference fringe subjected to half zone plate processing. The present invention relates to an optical interference fringe creation device and a stereoscopic display device that reproduces object light from the interference fringe created by the interference fringe creation device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、干渉縞作成におけるハーフゾーン
プレート処理は、干渉縞を計算機で作成するホログラフ
ィ（いわゆる計算機ホログラフィ）において、被写体
（物体）上の各点からの光線の広がりの半分だけを計算
することが行なわれている。2. Description of the Related Art Conventionally, in half-zone plate processing for creating interference fringes, in holography in which interference fringes are created by a computer (so-called computer holography), only half of the spread of rays from each point on a subject (object) is calculated. Is being done.
【０００３】一般に、ホログラフィを用いて干渉縞から
物体像を再結像させる場合には、真像（物体の再生像）
の観視に妨げとなる共役像を除去するために、干渉縞作
成時にハーフゾーンプレート処理を施すことが有効であ
ることが知られている。Generally, when re-imaging an object image from interference fringes by using holography, a true image (reproduced image of the object)
It is known that it is effective to perform half-zone plate processing at the time of forming interference fringes in order to remove a conjugate image that obstructs the viewing of the image.
【０００４】ここで、従来の計算機ホログラフィを利用
した態様の干渉縞作成装置について説明する。通常、計
算機ホログラフィでは、被写体（物体）を標本化し、図
８（ａ）に示されるように標本化された各点から発生さ
れる物体光の干渉縞作成面１１４における光分布を計算
し、被写体上のすべての点に対する光分布を加算して干
渉縞を作成する。Here, a conventional interference fringe creating apparatus using computer holography will be described. Generally, in computer holography, a subject (object) is sampled, and the light distribution on the interference fringe creation surface 114 of the object light generated from each sampled point is calculated as shown in FIG. Interference fringes are created by adding the light distributions for all the points above.
【０００５】ハーフゾーンプレート処理を施す場合は、
図８（ｂ）に示されるように被写体から干渉縞作成面１
１４に対して垂直に下ろした垂線の足Ｃを通る直線で干
渉縞作成面１１４を２分割し、その片側の光分布のみを
計算し、被写体上のすべての点に対して加算して干渉縞
を作成する。図８（ｂ）に示す一例では、干渉縞作成面
１１４を上下に２分割し、その下側を計算するようにし
ている。When performing half zone plate processing,
As shown in FIG. 8B, the interference fringe creation surface 1 from the subject
The interference fringe creation surface 114 is divided into two parts by a straight line passing through the foot C perpendicular to the line 14 and only one side of the light distribution is calculated, and the interference fringes are added to all points on the subject. To create. In the example shown in FIG. 8B, the interference fringe creation surface 114 is vertically divided into two, and the lower side thereof is calculated.
【０００６】図８（ｂ）に示す一例のような条件の下
で、図９に示されるようにハーフゾーンプレート処理が
施された干渉縞を干渉縞表示面１２１に位置させて凸レ
ンズ１２２を介してホログラム像を再生（物体光を再
生）すると、共役像の結像に関する光線の広がりと、真
像（物体の再生像）の結像に関する光線の広がりとが、
凸レンズ（焦点距離：ｆ）の像側焦平面において光軸を
境界として上下に分離される。Under the condition as shown in FIG. 8B, the interference fringes subjected to the half zone plate processing are positioned on the interference fringe display surface 121 as shown in FIG. When the hologram image is reproduced by reproducing the object light, the spread of the light ray for the formation of the conjugate image and the spread of the light ray for the formation of the true image (reproduction image of the object)
In the image-side focal plane of the convex lens (focal length: f), it is vertically separated with the optical axis as a boundary.
【０００７】したがって、像側焦平面に共役像の結像に
関する光線の広がる範囲を遮光する遮光板１２３を設置
することにより、共役像の結像に関する光線を遮断する
ことができるようにしている。Therefore, the light ray related to the image formation of the conjugate image can be blocked by installing the light shielding plate 123 on the image-side focal plane so as to shield the spread area of the light ray related to the image formation of the conjugate image.
【０００８】これらの詳細は「O.Bryngdahl, A.Lohman
n, "Single-Sideband Holography" ,J. Opt. Soc. Am.
Vol. 58, 620(1968)」、および「竹森民樹、“液晶パネ
ルを用いた３次元表示 −高速計算法−”、映像情報メ
ディア学会技術報告、Vol.21,No.46,PP.13-19,(Aug.199
7)」などに記述されている。For details of these, see “O. Bryngdahl, A. Lohman.
n, "Single-Sideband Holography", J. Opt. Soc. Am.
Vol. 58, 620 (1968), "and Tamiki Takemori," Three-dimensional display using liquid crystal panels-high-speed calculation method ", Technical Report of the Institute of Image Information and Television Engineers, Vol.21, No.46, PP.13- 19, (Aug.199
7) ”etc.
【０００９】従来の干渉縞作成装置にあっては、ハーフ
ゾーンプレート処理は、物体上の各点から反射（もしく
は出射）される光線ごとに、その広がりを半分に制限す
る処理であり、被写体を点像の集合体と考え、点像ごと
に反射（もしくは出射）される光を計算する計算機ホロ
グラフィでは比較的容易に処理を行なうことができる。In the conventional interference fringe creating apparatus, the half-zone plate processing is processing for limiting the spread of each light ray reflected (or emitted) from each point on the object to half. It can be relatively easily processed in computer holography, which is considered as a collection of point images and calculates the light reflected (or emitted) for each point image.
【００１０】[0010]
【発明が解決しようとする課題】しかし、計算機ホログ
ラフィでは、被写体を点像に分割し、かつ各点の位置情
報が必要となる。被写体がコンピュータグラフィックス
の場合は点像への分割、および位置情報の取得は容易で
あるが、実物体の場合は点像への分割、位置情報を取得
することは困難である。However, in computer holography, a subject is divided into point images and the position information of each point is required. When the subject is a computer graphic, it is easy to divide it into point images and obtain the position information, but when it is a real object, it is difficult to divide it into point images and obtain the position information.
【００１１】そこで、本発明は、干渉縞作成において、
被写体の点像への分割、および各点の位置情報取得を必
要とせず、ハーフゾーンプレート処理を施した干渉縞を
光学的に作成する干渉縞作成装置、およびこの干渉縞作
成装置により作成された干渉縞から物体光を再生する立
体表示装置を提供することを目的とする。Therefore, according to the present invention, in creating an interference fringe,
An interference fringe creation device that optically creates an interference fringe that has been subjected to half-zone plate processing without the need of dividing the subject into point images and acquiring position information of each point, and created by this interference fringe creation device An object of the present invention is to provide a stereoscopic display device that reproduces object light from interference fringes.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明にかかる請求項１
の干渉縞作成装置は、被写体となる物体からの物体光お
よびこの物体光とともに用いられる参照光とにより干渉
縞を干渉縞作成面に作成する干渉縞作成装置であって、
前記物体と前記干渉縞作成面との間において、前記物体
側に配置される第１の凸レンズと、前記干渉縞作成面側
に配置される第２の凸レンズとを有し、各レンズの光軸
を合わせ、且つ前記第１の凸レンズの像側焦平面（干渉
縞作成面が配置される側の焦平面、本願明細書において
同じ）と、前記第２の凸レンズの物体側焦平面とを一致
させて同一焦平面とした光学系と、この光学系において
前記同一焦平面上に配設され、前記同一焦平面の前記光
軸を境界として分割される一方の半平面において光を遮
断する遮光手段と、を備える構成とした。ここで、焦平
面とは、各凸レンズの焦点において光軸に直交する平面
をいう（本願明細書において同じ。）。[Means for Solving the Problems] Claim 1 according to the present invention
The interference fringe creation device of is an interference fringe creation device that creates an interference fringe on an interference fringe creation surface with an object light from an object to be a subject and a reference light used together with the object light,
An optical axis of each lens has a first convex lens arranged on the object side and a second convex lens arranged on the interference fringe formation surface side between the object and the interference fringe formation surface. And the image-side focal plane of the first convex lens (the focal plane on the side where the interference fringe forming surface is arranged, the same in the present specification) and the object-side focal plane of the second convex lens are made to coincide with each other. An optical system having the same focal plane, and a light-shielding unit disposed on the same focal plane in the optical system and blocking light on one half plane divided by the optical axis of the same focal plane as a boundary. , Is provided. Here, the focal plane means a plane orthogonal to the optical axis at the focal point of each convex lens (the same applies in the present specification).
【００１３】この請求項１の干渉縞作成装置によれば、
光学系における第１の凸レンズと第２の凸レンズにより
結像された像からの物体光と参照光とによる干渉縞が干
渉縞作成面に作成（記録）される。このとき、光学系に
おいて一致させた第１の凸レンズおよび第２の凸レンズ
の前記焦平面上に配設された遮光手段によって、前記同
一焦平面の前記光軸を境界として分割される一方の半平
面において光が遮断される。According to the interference fringe creation device of the first aspect,
An interference fringe formed by the object light and the reference light from the image formed by the first convex lens and the second convex lens in the optical system is created (recorded) on the interference fringe creation surface. At this time, one half plane divided by the optical axis of the same focal plane as a boundary by the light-shielding means arranged on the focal planes of the first convex lens and the second convex lens which are matched in the optical system. The light is blocked at.
【００１４】したがって、被写体上の各点からの光線の
広がりをそれぞれ半分に制限するためのハーフゾーンプ
レート処理を施して干渉縞作成面に干渉縞を作成するに
あたり、遮光手段により被写体となる物体からの物体光
が光軸を境界とする半面において遮光されることによっ
て、作成された干渉縞は、再結像上のすべての点からの
光線に対してそれぞれハーフゾーンプレート処理を施し
た干渉縞になっている。Therefore, when the interference fringes are formed on the interference fringe formation surface by performing the half zone plate processing for limiting the spread of the light rays from each point on the subject to half, when the interference fringes are formed on the interference fringe formation surface, The object fringes are blocked by the half-plane with the optical axis as the boundary, so the interference fringes created are half-zone plate processed for the rays from all points on the re-imaging. Has become.
【００１５】本発明にかかる請求項２の干渉縞作成装置
は、請求項１に記載の干渉縞作成装置において、前記光
学系における第１の凸レンズおよび第２の凸レンズは、
同一の焦点距離のものであることを特徴とする構成とし
た。An interference fringe creating apparatus according to a second aspect of the present invention is the interference fringe creating apparatus according to the first aspect, wherein the first convex lens and the second convex lens in the optical system are:
The configuration is characterized in that they have the same focal length.
【００１６】この請求項２の干渉縞作成装置によれば、
前記光学系における第１の凸レンズおよび第２の凸レン
ズとして同一の焦点距離のものを採用することにより、
第１の凸レンズの物体側焦平面から被写体（物体）まで
の距離と、第２の凸レンズの像側焦平面から再結像まで
の距離とが一致する。つまり、奥行き方向の歪みを除去
することができる。According to the interference fringe creation device of the second aspect,
By adopting the same convex length as the first convex lens and the second convex lens in the optical system,
The distance from the object-side focal plane of the first convex lens to the subject (object) and the distance from the image-side focal plane of the second convex lens to the re-imaging match. That is, the distortion in the depth direction can be removed.
【００１７】本発明にかかる請求項３の干渉縞作成装置
は、請求項１または２に記載の干渉縞作成装置におい
て、前記遮光手段は、前記同一焦平面の前記光軸を境界
として分割される他方の半平面において光を通過させる
開口を備えることを特徴とする構成とした。An interference fringe creating apparatus according to a third aspect of the present invention is the interference fringe creating apparatus according to the first or second aspect, in which the light shielding means is divided with the optical axis of the same focal plane as a boundary. The other half plane has an opening through which light passes.
【００１８】この請求項３の干渉縞作成装置によれば、
前記遮光板において、前記遮光手段に備えられる開口に
よって、前記同一焦平面の前記光軸を境界として分割さ
れる他方の半平面において光の通過が許容される。ここ
で、開口の大きさを必要に応じて変更することができる
ように開放幅の調節が可能な開口とすれば、物体光の広
がり角についての制御が可能になる。According to the interference fringe creating apparatus of the third aspect,
In the light shielding plate, the opening provided in the light shielding means allows the passage of light in the other half plane divided by the optical axis of the same focal plane as a boundary. Here, if the opening width is adjustable so that the size of the opening can be changed as necessary, the spread angle of the object light can be controlled.
【００１９】本発明にかかる請求項４の立体表示装置
は、前記請求項１〜３に記載の干渉縞作成装置により作
成された干渉縞を干渉縞表示面に位置させて再生照明光
を照射することにより干渉縞表示面から物体光を再生す
る立体表示装置であって、干渉縞表示面から再生される
物体光を結像させる凸レンズからなる光学系と、この光
学系における凸レンズの像側焦平面上に配置され、この
像側焦平面の前記凸レンズの光軸を境界として分割され
る一方の半平面において光を遮断する遮光手段と、を備
えることを特徴とする構成とした。A stereoscopic display device according to a fourth aspect of the present invention irradiates reproduction illumination light with the interference fringes produced by the interference fringe producing device according to the first to third aspects being positioned on the interference fringe display surface. A stereoscopic display device that reproduces object light from the interference fringe display surface by an optical system including a convex lens that forms an image of the object light reproduced from the interference fringe display surface, and an image-side focal plane of the convex lens in this optical system. And a light blocking unit that is disposed above and blocks light on one half plane divided by the optical axis of the convex lens of the image-side focal plane as a boundary.
【００２０】この請求項４の立体表示装置によれば、干
渉縞表示面から再生される物体光が当該立体表示装置に
おける光学系の凸レンズによって結像される。このと
き、この光学系における凸レンズの像側焦平面上に配置
されている遮光手段によって、この像側焦平面の前記凸
レンズの光軸を境界として分割される一方の半面側にお
いて光が遮断される。つまり、共役像の結像に関する光
線が除去され、また真像（物体の再生像）に関する光が
結像され、物体光が再生される。According to the stereoscopic display device of the fourth aspect, the object light reproduced from the interference fringe display surface is imaged by the convex lens of the optical system in the stereoscopic display device. At this time, the light blocking means arranged on the image-side focal plane of the convex lens in this optical system blocks light on one half surface side of the image-side focal plane divided by the optical axis of the convex lens as a boundary. . That is, the light rays related to the formation of the conjugate image are removed, and the light related to the true image (reconstructed image of the object) is formed, so that the object light is reproduced.
【００２１】本発明にかかる請求項５に記載の立体表示
装置は、前記請求項４に記載の立体表示装置において光
学系および遮光手段により個別に再生される複数の物体
光を合成する合成手段を備えることを特徴とする構成と
した。A stereoscopic display device according to a fifth aspect of the present invention is a stereoscopic display device according to the fourth aspect, further comprising a synthesizing means for synthesizing a plurality of object lights individually reproduced by the optical system and the light shielding means. The configuration is characterized by being provided.
【００２２】この請求項５に記載の立体表示装置によれ
ば、請求項４により個別に再生される複数の物体光が合
成手段によって合成される。ここで、合成手段として
は、独立して再生された物体光を時間的に合成する態様
のものや、独立して再生された物体光をハーフミラーな
どにより空間的に合成する態様のもの等が掲げられる。According to the stereoscopic display device of the fifth aspect, the plurality of object lights individually reproduced according to the fourth aspect are combined by the combining means. Here, as the synthesizing means, there are a mode in which the independently reproduced object light is temporally combined and a mode in which the independently reproduced object light is spatially combined by a half mirror or the like. Be raised.
【００２３】[0023]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面に基づいて説明する。まず、本発明の干渉縞作成装置
の第１実施形態について説明する。図１には、本発明の
第１実施形態の説明図が示されている。図１に示される
第１実施形態の干渉縞作成装置は、被写体Ａとなる物体
からの物体光およびこの物体光とともに用いられる参照
光により干渉縞を干渉縞作成面１４に作成するものであ
る。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. First, a first embodiment of the interference fringe creating apparatus of the present invention will be described. FIG. 1 shows an explanatory view of the first embodiment of the present invention. The interference fringe creating apparatus of the first embodiment shown in FIG. 1 creates an interference fringe on the interference fringe creating surface 14 by using object light from an object to be the subject A and reference light used together with the object light.
【００２４】この干渉縞作成装置には、物体Ａおよび干
渉縞作成面１４の間において、前記物体側に配置される
第１の凸レンズ１１と、前記干渉縞作成面側に配置され
る第２の凸レンズ１２とを有し、各レンズの光軸を合わ
せ、且つ第１の凸レンズ１１の像側焦平面と、第２の凸
レンズ１２の物体側焦平面とを一致させて同一焦平面と
した光学系と、この光学系において前記同一焦平面上に
配設され、前記同一焦平面の前記光軸を境界線として２
分割される一方の半平面において光を遮断する遮光板
（遮光手段）１３と、が備えられている。また、この干
渉縞作成装置には、干渉縞作成面１４に干渉縞を作成す
るための参照光を照射する参照光光源（図示せず）が備
えられている。なお、光学系は、いわゆるアフォーカル
系を構成している。In this interference fringe creating apparatus, between the object A and the interference fringe creating surface 14, the first convex lens 11 arranged on the object side and the second convex lens 11 arranged on the interference fringe creating surface side. An optical system having a convex lens 12 and the optical axes of the lenses are aligned with each other, and the image-side focal plane of the first convex lens 11 and the object-side focal plane of the second convex lens 12 are aligned to form the same focal plane. And is arranged on the same focal plane in this optical system, with the optical axis of the same focal plane as a boundary line.
A light blocking plate (light blocking means) 13 that blocks light on one of the divided half planes is provided. Further, this interference fringe creating apparatus is provided with a reference light source (not shown) for irradiating the interference fringe creating surface 14 with reference light for creating interference fringes. The optical system constitutes a so-called afocal system.
【００２５】前記遮光板（遮光手段）１３は、前記光学
系の同一焦平面上に配置されており、この同一焦平面の
光軸を境界線として２分割される一方の半平面において
光を遮断する。例えば、機械式シャッタや、液晶シャッ
タ等を、遮光手段として用いることができる。The light-shielding plate (light-shielding means) 13 is arranged on the same focal plane of the optical system, and intercepts light on one half plane divided into two with the optical axis of the same focal plane as a boundary line. To do. For example, a mechanical shutter, a liquid crystal shutter, or the like can be used as the light blocking means.
【００２６】図１では、被写体Ａを点状の物体とし、前
記同一焦平面（第１の凸レンズ１１の像側焦平面と第２
の凸レンズ１２の物体側焦平面とを一致させた面）にお
いて、光軸を境界として上下に分割した上側半平面を遮
光する場合を、一例として示している。ここで、遮光す
る側を定めるために光軸を境界として分割する態様とし
ては、上下に分割する態様に限定されるものではなく、
遮光する側は任意の方向に分割した片側でもよい。ただ
し、遮光する側に応じて、物体光再生時（ホログラム像
再生時）には、焦平面上における共役像の結像に関する
光線の通過領域が変わるので、後記の立体表示装置にお
いては共役像の結像に関する光線の広がりが除去される
ように、遮光板（遮光手段）２３（図７参照）による遮
光位置を合わせる必要がある。In FIG. 1, the subject A is a point-like object, and the same focal plane (the image-side focal plane of the first convex lens 11 and the second focal plane) is used.
In the case where the upper half plane that is divided into the upper and lower parts with the optical axis as the boundary is shielded, the light is blocked as an example. Here, the mode of dividing with the optical axis as a boundary to determine the light-shielding side is not limited to the mode of dividing vertically,
The light-shielding side may be one side divided in any direction. However, when the object light is reproduced (when the hologram image is reproduced), the passage area of the light ray relating to the formation of the conjugate image on the focal plane changes depending on the light-shielding side. Therefore, in the stereoscopic display device described later, It is necessary to adjust the light-shielding position by the light-shielding plate (light-shielding means) 23 (see FIG. 7) so that the spread of the light rays relating to the image formation is removed.
【００２７】この第１実施形態では、被写体Ａが第１の
凸レンズ１１および第２の凸レンズ１２により再結像さ
れたＡ´に対して干渉縞を作成することに相当し、Ａ´
は被写体Ａと相似な像であり、被写体Ａの干渉縞を作成
することと等価となる。In the first embodiment, the subject A corresponds to creating an interference fringe with respect to A ′ re-imaged by the first convex lens 11 and the second convex lens 12, and A ′.
Is an image similar to the subject A, and is equivalent to creating an interference fringe of the subject A.
【００２８】図１より、Ａ´からの光は遮光板１３で遮
光された側とは逆側に広がる光が除去されている。この
広がりの半分が除去された、Ａ´からの光と参照光と
が、干渉縞作成面１４に入射し、干渉縞を作成する。こ
の作成された干渉縞は、再結像Ａ´に対してハーフゾー
ンプレート処理を施した干渉縞と同じものになる。As shown in FIG. 1, the light from A'is removed from the light which spreads to the side opposite to the side shielded by the light shield plate 13. The light from A ′ and the reference light, from which half of the spread is removed, enter the interference fringe creation surface 14 and create interference fringes. The interference fringes thus created are the same as the interference fringes obtained by subjecting the re-imaging A ′ to the half zone plate processing.
【００２９】以上に述べた第１実施形態にあっては、空
間上のある場所に存在する点状の被写体（物体）Ａで説
明したが、他の任意の場所に存在する点状の被写体（物
体）についても遮光板（遮光手段）１３で同様のハーフ
ゾーンプレート処理を行なうことができる。In the above-described first embodiment, the point-like subject (object) A existing at a certain place in the space has been described, but the point-like subject (object) A existing at another arbitrary place ( The same half-zone plate processing can be performed on the object as well by the light-shielding plate (light-shielding means) 13.
【００３０】したがって、前記被写体Ａが実物体のよう
に大きさをもつ場合であっても、本実施形態と同様に、
ハーフゾーンプレート処理を施した干渉縞を光学的に作
成することができる。Therefore, even when the subject A has a size like a real object, as in the present embodiment,
Interference fringes that have been subjected to half-zone plate processing can be created optically.
【００３１】ここで、第１の凸レンズ１１の物体側焦平
面から被写体Ａまでの距離をｄ1とし、第２の凸レンズ
１２の像側焦平面から再結像Ａ´までの距離をｄ2とす
ると、
ｄ2＝（ｆ2／ｆ1）2・ｄ1 …（１）
となる。被写体が奥行き方向に大きさをもつ場合、前記
（１）式より、再結像した像は奥行き方向に圧縮、もし
くは伸張され歪みが生じることがわかる。Here, the distance from the object-side focal plane of the first convex lens 11 to the object A is d 1, and the distance from the image-side focal plane of the second convex lens 12 to the re-imaging A ′ is d 2 . Then, d 2 = (f 2 / f 1 ) 2 · d 1 (1) When the object has a size in the depth direction, it can be seen from the above equation (1) that the re-formed image is compressed or expanded in the depth direction to cause distortion.
【００３２】次に、この歪みを改善する本発明の他の実
施形態（第２実施形態）について説明する。図２には、
本発明の第２実施形態についての説明図が示されてい
る。図２に示される第２実施形態の干渉縞作成装置で
は、第１実施形態における２つの第１の凸レンズ１１お
よび第２の凸レンズ１２の焦点距離を一致させた態様と
している。すなわちｆ1＝ｆ2＝ｆとしたものである。前
記（１）式にｆ1＝ｆ2を代入すると、ｄ1＝ｄ2となり、
第１の凸レンズ１１の物体側焦平面から被写体Ａまでの
距離と、第２の凸レンズの像側焦平面から再結像Ａ´ま
での距離が一致する。すなわち、奥行き方向の歪みを除
去することができる。Next, another embodiment (second embodiment) of the present invention for improving this distortion will be described. In Figure 2,
An illustration of a second embodiment of the invention is shown. In the interference fringe creating apparatus of the second embodiment shown in FIG. 2, the focal lengths of the two first convex lenses 11 and the second convex lenses 12 in the first embodiment are made to match. That is, f 1 = f 2 = f. Substituting f 1 = f 2 into the equation (1) gives d 1 = d 2 ,
The distance from the object-side focal plane of the first convex lens 11 to the subject A and the distance from the image-side focal plane of the second convex lens 11 to the re-imaging A ′ match. That is, the distortion in the depth direction can be removed.
【００３３】次に本発明のさらに他の実施形態（第３実
施形態）について説明する。図３には、本発明の第３実
施形態についての説明図が示されている。図３に示され
る第３実施形態の干渉縞作成装置では、図１に示される
遮光板１３の代わりに、前記光軸を境界として分割され
る他方の半面側において入射する光を通過させる開口１
３ａ´が設けられた遮光板１３´を採用する態様の遮光
手段が示されている。Next, still another embodiment (third embodiment) of the present invention will be described. FIG. 3 shows an explanatory view of the third embodiment of the present invention. In the interference fringe creating apparatus of the third embodiment shown in FIG. 3, instead of the light shielding plate 13 shown in FIG. 1, the opening 1 that allows incident light to pass through on the other half surface side that is divided with the optical axis as a boundary.
There is shown a light shielding means in a mode in which a light shielding plate 13 'provided with 3a' is adopted.
【００３４】また、図４には、図３の実施形態における
開口１３ａ´の一例の説明図が示されている。この第３
実施形態にあっては、例えば機械式シャッタや、液晶シ
ャッタ等を遮光手段として用い、開口１３ａ´の大きさ
を変えることができるように開放幅の調節が可能な態様
の開口１３ａ´とすることにより、物体光の広がり角を
必要に応じて制御することができる。Further, FIG. 4 shows an explanatory view of an example of the opening 13a 'in the embodiment of FIG. This third
In the embodiment, for example, a mechanical shutter, a liquid crystal shutter, or the like is used as the light-shielding means, and the opening width is adjustable so that the size of the opening 13a 'can be changed. Thereby, the divergence angle of the object light can be controlled as necessary.
【００３５】図３において、開口１３ａ´の大きさをΔ
ｒとし、再結像Ａ´からの光の広がり角をφ2とし、再
結像Ａ´からの光の広がりに対する被写体Ａにおける光
の広がり角をφ1とすると、以下の関係式が得られる。
φ2＝（ｆ1／ｆ2）・φ1 …（２）
Δｒ＝ｆ1・φ1 …（３）
したがって、
Δｒ＝ｆ2・φ2 …（４）
となる。In FIG. 3, the size of the opening 13a 'is represented by Δ
Let r be the angle of divergence of light from the re-imaging A ′ to be φ 2, and the angle of divergence of light from the subject A to the angle of divergence of light from the re-imaging A ′ to be φ 1 , . φ 2 = (f 1 / f 2 ) · φ 1 (2) Δr = f 1 · φ 1 (3) Therefore, Δr = f 2 · φ 2 (4)
【００３６】また、干渉縞作成面１４が画素構造をもつ
場合は、干渉縞が折り返し成分を生じることなく作成さ
れるために、干渉縞作成面１４に入射する物体光と参照
光とのなす角度に制限が加わる。例えば、参照光が平面
波、すなわち進行方向が一定であるとした場合、物体光
と参照光とのなす角の上限値φmは、干渉縞作成面１４
の画素間隔ｐで決まり、以下のようになる。When the interference fringe forming surface 14 has a pixel structure, the interference fringes are formed without causing aliasing components, so that the angle formed by the object light incident on the interference fringe forming surface 14 and the reference light. Will be restricted. For example, when the reference light is a plane wave, that is, the traveling direction is constant, the upper limit value φ m of the angle formed by the object light and the reference light is determined by the interference fringe creation surface 14
It is determined by the pixel interval p of, and is as follows.
【００３７】φm＝λ／２ｐ …（５）
ここで、λは光の波長である。したがって、干渉縞作成
面１４が画素構造をもつ場合には、物体光の広がりは参
照光の進行方向を中心とした角度±φm（広がり角：２
φm）となる。Φ m = λ / 2p (5) where λ is the wavelength of light. Therefore, when the interference fringe creation surface 14 has a pixel structure, the spread of the object light is an angle ± φ m (spread angle: 2
φ m ).
【００３８】ハーフゾーンプレート処理では、物体光の
広がりを半分に制限するため、前記（４）式および
（５）式の各式において、φm＝φ2とすると、開口１３
ａ´の大きさΔｒは、
Δｒ＝ｆ2λ／２ｐ …（６）
となる。In the half zone plate processing, since the spread of the object light is limited to half, if φ m = φ 2 in each of the equations (4) and (5), the aperture 13
The magnitude Δr of a ′ is Δr = f 2 λ / 2p (6).
【００３９】したがって、図３に示すように再結像Ａ´
からの光について水平面を境界として下側を遮光するよ
うなハーフゾーンプレート処理を考えると、図４に示さ
れるように、ハーフゾーンプレート処理を行なう垂直方
向の開口幅をΔｒ、ハーフゾーンプレート処理を行なわ
ない水平方向の開口幅を２Δｒとする開口１３ａ´を設
けるようにすればよい。なお、ハーフゾーンプレート処
理を行なう側は上下に分割した下側に限るものではな
く、任意の方向に分割した片側でもよい。Therefore, as shown in FIG. 3, re-imaging A '
Considering the half-zone plate processing that shields the light from the lower side with the horizontal plane as the boundary, as shown in FIG. 4, the vertical opening width for performing the half-zone plate processing is Δr, and the half-zone plate processing is performed. It suffices to provide an opening 13a ′ whose horizontal opening width is 2Δr, which is not performed. The side on which half-zone plate processing is performed is not limited to the lower side divided into upper and lower parts, but may be one side divided in any direction.
【００４０】次に、本発明のさらに他の実施形態（第４
実施形態）について説明する。図５には、本発明の第４
実施形態についての説明図が示されている。図５に示さ
れる第４実施形態の干渉縞作成装置は、前記第３実施形
態における２つの第１の凸レンズ１１および第２の凸レ
ンズ１２の焦点距離を一致させた態様のものである。す
なわち、ｆ1＝ｆ2＝ｆとしたものである。Next, another embodiment (fourth embodiment) of the present invention will be described.
Embodiment) will be described. FIG. 5 shows a fourth embodiment of the present invention.
An explanatory view of the embodiment is shown. The interference fringe creating apparatus according to the fourth embodiment shown in FIG. 5 has a mode in which the focal lengths of the two first convex lenses 11 and the second convex lenses 12 in the third embodiment are matched. That is, f 1 = f 2 = f.
【００４１】この第４実施形態にあっては、第２実施形
態と同様に、被写体Ａに対して再結像Ａ´が奥行き方向
に歪みをもたず、かつ開口１３ａ´により物体光の広が
り角を制限することができる。In the fourth embodiment, as in the second embodiment, the re-imaging A'is not distorted in the depth direction with respect to the subject A, and the object light is spread by the opening 13a '. You can limit the corners.
【００４２】以上、第１〜第４の各実施形態において
は、再結像Ａ´が第２の凸レンズ１２とこの第２の凸レ
ンズ１２の像側焦平面との間に実像として結像する場合
（ｄ2＜ｆ2、つまりｄ1＜ｆ1 2／ｆ2の場合）について図
示して説明した。As described above, in each of the first to fourth embodiments, when the re-imaging A'is imaged as a real image between the second convex lens 12 and the image-side focal plane of the second convex lens 12. The case (d 2 <f 2 , that is, d 1 <f 1 2 / f 2 ) has been illustrated and described.
【００４３】ここで、図６に示されるように、被写体
（物体）Ｂの再結像Ｂ´が第２の凸レンズより物体側
（左側）に結像する場合（ｄ2＞ｆ2、つまりｄ1＞ｆ1 2
／ｆ2の場合）にも第１〜第４の各実施形態が有効であ
ることを説明しておく。図６には、第４実施形態におい
て、被写体（物体）Ｂの再結像Ｂ´が第２の凸レンズ１
２より物体側（左側）に結像する場合が示されている。Here, as shown in FIG. 6, when the re-imaging image B'of the subject (object) B is imaged on the object side (left side) from the second convex lens (d 2 > f 2 , that is, d). 1 > f 1 2
In the case of / f 2 ), it will be explained that each of the first to fourth embodiments is effective. In FIG. 6, the re-imaging B ′ of the subject (object) B is the second convex lens 1 in the fourth embodiment.
The case where an image is formed on the object side (left side) from 2 is shown.
【００４４】この場合、Ｂ´は虚像となるが、結像位置
を示す前記（１）式、および開口１３ａ´の大きさと光
の広がりとの関係を示す前記（４）式は、そのまま扱う
ことができる。したがって、空間上、任意の場所に存在
する被写体（物体）に対して、第１〜第４の各実施形態
は有効である。In this case, B'becomes a virtual image, but the above equation (1) showing the image forming position and the above equation (4) showing the relationship between the size of the aperture 13a 'and the spread of light are treated as they are. You can Therefore, each of the first to fourth embodiments is effective for a subject (object) existing in an arbitrary place in space.
【００４５】次に、これらの干渉縞作成装置により作成
された干渉縞から物体光を再生する立体表示装置につい
て図７を参照しながら説明する。図７には、本発明の実
施形態における立体表示装置についての説明図が示され
ている。Next, a stereoscopic display device for reproducing object light from the interference fringes created by these interference fringe creating devices will be described with reference to FIG. FIG. 7 shows an explanatory diagram of the stereoscopic display device according to the embodiment of the present invention.
【００４６】図７（ａ）〜（ｃ）に示される実施形態の
立体表示装置は、前記干渉縞作成装置により作成された
干渉縞を干渉縞表示面２１に位置させて再生照明光を照
射することにより干渉縞表示面２１から物体光を再生さ
せるようにしたものである。In the stereoscopic display device of the embodiment shown in FIGS. 7 (a) to 7 (c), the interference fringes created by the interference fringe creating device are positioned on the interference fringe display surface 21 and irradiated with reproduction illumination light. Thus, the object light is reproduced from the interference fringe display surface 21.
【００４７】この立体表示装置は、図７（ａ）および
（ｂ）に示すように、前記干渉縞作成装置の干渉縞作成
面に作成された干渉縞を位置させる干渉縞表示面２１
と、この干渉縞表示面２１に再生照明光が照射されるこ
とにより再生された物体光から物体像を再結像させる凸
レンズ２２と、この凸レンズ２２の像側焦平面に配置さ
れる遮光板（遮光手段）２３と、を備えている。また、
この立体表示装置には、干渉縞表示面２１に位置させた
干渉縞から物体光を再生させるための再生照明光を照射
する再生照明光光源（図示せず）が備えられている。In this stereoscopic display device, as shown in FIGS. 7A and 7B, the interference fringe display surface 21 on which the interference fringes created on the interference fringe creation surface of the interference fringe creation device are positioned.
A convex lens 22 for re-forming an object image from the object light reproduced by irradiating the interference fringe display surface 21 with reproduction illumination light; and a light shield plate arranged on the image-side focal plane of the convex lens 22 ( And a light blocking means) 23. Also,
The stereoscopic display device is provided with a reproduction illumination light source (not shown) that emits reproduction illumination light for reproducing the object light from the interference fringes positioned on the interference fringe display surface 21.
【００４８】この立体表示装置にあっては、干渉縞作成
装置による干渉縞作成時の遮光する側に応じて、物体光
再生時（ホログラム像再生時）において、焦平面上にお
ける共役像の結像に関する光線の通過領域が変わるの
で、後記の立体表示装置においては共役像の結像に関す
る光線が除去されるように、必要に応じて遮光板（遮光
手段）２３による遮光位置を合わせる。In this stereoscopic display device, a conjugate image is formed on the focal plane during object light reproduction (during hologram image reproduction) according to the light-shielding side when interference fringes are formed by the interference fringe forming device. Since the passing area of the light rays for the light changes, the light blocking position by the light blocking plate (light blocking means) 23 is adjusted as necessary so that the light rays related to the formation of the conjugate image are removed in the stereoscopic display device described later.
【００４９】ここでは、まず被写体からの光の広がりを
２つの範囲に分け、第１〜第４の実施形態における干渉
縞作成装置により、それぞれの光から２つの干渉縞を別
々に作成し、図７（ａ）および（ｂ）に示されるよう
に、それぞれの干渉縞から、凸レンズ２２の像側焦平面
に共役像の結像に関する光線を除去するように遮光板２
３が配置されており、物体光を再生する（および
）。そして、個別に再生された各物体光（および
）を後述する合成手段によって図７（ｃ）のように合
成する。Here, first, the spread of light from the subject is divided into two ranges, and two interference fringes are separately created from the respective lights by the interference fringe creating apparatus in the first to fourth embodiments. 7 (a) and 7 (b), the light-shielding plate 2 is provided so as to remove light rays relating to the formation of the conjugate image on the image-side focal plane of the convex lens 22 from the respective interference fringes.
3 is arranged to reproduce the object light (and). Then, the individual reproduced object lights (and) are combined as shown in FIG. 7C by a combining unit described later.
【００５０】図７（ａ）および（ｂ）に示されるように
個別に再結像される物体光を合成する合成手段として
は、干渉縞表示面２１に位置させるおよびによる各
干渉縞を時間的に切り換え、かつ干渉縞の切り換えと同
期して像側焦平面で遮光する側を切り換えることで時間
的に合成を行なう態様の合成手段や、およびによる
物体光の再生を独立して（個別に）行ない、この個別に
再生された各物体光をハーフミラーなどにより空間的に
合成を行なう態様の合成手段、等を採用する。As shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b), as the combining means for combining the object lights that are individually re-imaged, the interference fringes due to and positioned on the interference fringe display surface 21 are temporally separated. , And the synthesizing means for temporally synthesizing by switching the light-shielding side on the image-side focal plane in synchronism with the switching of the interference fringes, and the reproduction of the object light by and (individually) For example, a synthesizing unit that performs spatially synthesizing the individually reproduced object lights by using a half mirror or the like is adopted.
【００５１】このように、前記干渉縞作成装置により作
成された干渉縞から物体光を再生し、これらを合成する
ことにより、共役像の結像に関する光線を除去しつつ、
視域（被写体（物体）の再生像を見ることができる領
域）をまたはの単独の場合よりも（の視域＋の
視域）に広げることができる。In this way, the object light is reproduced from the interference fringes created by the interference fringe creating apparatus, and these are combined to remove the light rays relating to the formation of the conjugate image,
The viewing zone (the area where the reproduced image of the subject (object) can be viewed) can be expanded to (the viewing zone + the viewing zone) as compared to the case of or alone.
【００５２】[0052]
【発明の効果】本発明にかかる請求項１の干渉縞作成装
置によれば、第１の凸レンズおよび第２の凸レンズを、
光軸上において第１の凸レンズの像側焦平面と第２の凸
レンズの物体側焦平面とが一致するように配設するとと
もに、この一致させた第１の凸レンズの像側焦平面と第
２の凸レンズの物体側焦平面に前記したように遮光手段
を配設することにより、被写体上の各点からの光線の広
がりをそれぞれ半分に制限するようにしたので、ハーフ
ゾーンプレート処理を施した干渉縞を光学的に作成する
ことができる。According to the interference fringe creating apparatus of the first aspect of the present invention, the first convex lens and the second convex lens are
The image-side focal plane of the first convex lens and the object-side focal plane of the second convex lens are arranged to coincide on the optical axis, and the image-side focal plane of the coincident first convex lens and the second focal plane By arranging the light-shielding means on the object-side focal plane of the convex lens as described above, the spread of light rays from each point on the subject is limited to half. The stripes can be created optically.
【００５３】本発明にかかる請求項２の干渉縞作成装置
によれば、第１の凸レンズおよび第２の凸レンズを同一
の焦点距離のものとし、第１の凸レンズの物体側焦平面
から被写体（物体）までの距離と、第２の凸レンズの像
側焦平面から再結像までの距離とが一致するようにした
ので、被写体が奥行き方向に大きさをもつ場合に、その
奥行き方向の歪みを除去することができる。According to the interference fringe creation apparatus of the second aspect of the present invention, the first convex lens and the second convex lens have the same focal length, and the object (object) is viewed from the object-side focal plane of the first convex lens. ), And the distance from the image-side focal plane of the second convex lens to the re-imaging are matched, so if the subject has a size in the depth direction, that depth direction distortion is removed. can do.
【００５４】本発明にかかる請求項３の干渉縞作成装置
によれば、物体光の広がり角を所望の角度に設定するこ
とができる。ここで、遮光手段に設けられた開口の大き
さを必要に応じて変更することができるように開放幅の
調節が可能な開口とすることにより、物体光の広がり角
を制御することが可能になる。According to the interference fringe producing apparatus of the third aspect of the present invention, the divergence angle of the object light can be set to a desired angle. Here, it is possible to control the divergence angle of the object light by using an opening whose opening width can be adjusted so that the size of the opening provided in the light shielding means can be changed as necessary. Become.
【００５５】本発明にかかる請求項４の立体表示装置に
よれば、共役像の結像に関する光線の広がりを除去し
て、立体表示を行なうことができる。According to the stereoscopic display device of the fourth aspect of the present invention, it is possible to perform stereoscopic display by removing the spread of the light beam relating to the formation of the conjugate image.
【００５６】本発明にかかる請求項５の立体表示装置に
よれば、共役像の結像に関する光線の広がりを除去する
ことができるとともに、立体表示を行なう際に広域にわ
たる視域を確保することができる。According to the stereoscopic display device of the fifth aspect of the present invention, it is possible to eliminate the spread of the light rays relating to the formation of the conjugate image, and to secure a wide viewing area when performing stereoscopic display. it can.
【図１】本発明にかかる干渉縞作成装置の実施形態を示
す説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram showing an embodiment of an interference fringe creating apparatus according to the present invention.
【図２】本発明にかかる干渉縞作成装置の他の実施形態
を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing another embodiment of the interference fringe creation apparatus according to the present invention.
【図３】本発明にかかる干渉縞作成装置の他の実施形態
を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing another embodiment of the interference fringe creating apparatus according to the present invention.
【図４】図３における実施形態の開口の一例を示す説明
図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of an opening of the embodiment in FIG.
【図５】本発明にかかる干渉縞作成装置の他の実施形態
を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing another embodiment of the interference fringe creation apparatus according to the present invention.
【図６】図５において虚像として再結合する場合を示す
説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing a case of recombining as a virtual image in FIG.
【図７】本発明にかかる立体表示装置の実施形態を示す
説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram showing an embodiment of a stereoscopic display device according to the present invention.
【図８】（ａ）および（ｂ）はハーフゾーンプレート処
理の説明図である。8A and 8B are explanatory views of half zone plate processing.
【図９】ハーフゾーンプレート処理により共役像の結像
に関する光線の除去を示す説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram showing removal of light rays relating to the formation of a conjugate image by half zone plate processing.
１１ 第１の凸レンズ
１２ 第２の凸レンズ
１３，１３´ 遮光板（遮光手段）
１３ａ´ 開口
１４，１１４ 干渉縞作成面
２１，１２１ 干渉縞表示面
２２，１２２ 凸レンズ
２３，１２３ 遮光板
Ａ，Ｂ 被写体（物体）
Ａ´，Ｂ´ 像
ｆ1，ｆ2，ｆ 焦点距離
ｄ1 第１の凸レンズの物体側焦平面から被写体（物
体）までの距離
ｄ2 第２の凸レンズの像側焦平面から再結像された像
までの距離11 1st convex lens 12 2nd convex lens 13, 13 'light-shielding plate (light-shielding means) 13a' aperture 14, 114 interference fringe creation surface 21, 121 interference fringe display surface 22, 122 convex lens 23, 123 light-shielding plate A, B subject (Object) A ′, B ′ Images f 1 , f 2 , f Focal length d 1 Distance from the object-side focal plane of the first convex lens to the object (object) d 2 Re-image from the image-side focal plane of the second convex lens Distance to the image formed
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 洗井 淳 東京都世田谷区砧一丁目10番11号 日本放 送協会 放送技術研究所内 (72)発明者 小林 真樹 東京都世田谷区砧一丁目10番11号 日本放 送協会 放送技術研究所内 (72)発明者 岡野 文男 東京都世田谷区砧一丁目10番11号 日本放 送協会 放送技術研究所内 Ｆターム(参考） 2K008 AA00 BB03 CC03 EE01 HH01 HH06 HH25 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Atsushi Atrai 1-10-11 Kinuta, Setagaya-ku, Tokyo, Japan Broadcasting Association Broadcast Technology Institute (72) Inventor Maki Kobayashi 1-10-11 Kinuta, Setagaya-ku, Tokyo, Japan Broadcasting Association Broadcast Technology Institute (72) Inventor Fumio Okano 1-10-11 Kinuta, Setagaya-ku, Tokyo, Japan Broadcasting Association Broadcast Technology Institute F term (reference) 2K008 AA00 BB03 CC03 EE01 HH01 HH06 HH25
Claims (5)
の物体光とともに用いられる参照光とにより干渉縞を干
渉縞作成面に作成する干渉縞作成装置であって、 前記物体と前記干渉縞作成面との間において、前記物体
側に配置される第１の凸レンズと、前記干渉縞作成面側
に配置される第２の凸レンズとを有し、各レンズの光軸
を合わせ、且つ前記第１の凸レンズの像側焦平面と、前
記第２の凸レンズの物体側焦平面とを一致させて同一焦
平面とした光学系と、 この光学系において前記同一焦平面上に配設され、前記
同一焦平面の前記光軸を境界として分割される一方の半
平面において光を遮断する遮光手段と、を備えることを
特徴とする干渉縞作成装置。1. An interference fringe creation device for creating interference fringes on an interference fringe creation surface with object light from an object to be photographed and reference light used together with the object light. Between the first convex lens arranged on the object side and the second convex lens arranged on the interference fringe formation surface side, the optical axes of the respective lenses are aligned, and An optical system in which the image-side focal plane of the convex lens and the object-side focal plane of the second convex lens are aligned to form the same focal plane, and the optical system is disposed on the same focal plane and has the same focal plane. 2. An interference fringe creating apparatus, comprising: a light blocking unit that blocks light on one half plane divided by the optical axis as a boundary.
び第２の凸レンズは、同一の焦点距離のものであること
を特徴とする請求項１に記載の干渉縞作成装置。2. The interference fringe creating apparatus according to claim 1, wherein the first convex lens and the second convex lens in the optical system have the same focal length.
光軸を境界として分割される他方の半平面において光を
通過させる開口を備えることを特徴とする請求項１また
は２に記載の干渉縞作成装置。3. The interference according to claim 1, wherein the light-shielding means includes an opening that allows light to pass therethrough on the other half plane divided by the optical axis of the same focal plane as a boundary. Striping device.
置により作成された干渉縞を干渉縞表示面に位置させて
再生照明光を照射することにより干渉縞表示面から物体
光を再生する立体表示装置であって、 干渉縞表示面から再生される物体光を結像させる凸レン
ズからなる光学系と、 この光学系における凸レンズの像側焦平面上に配設さ
れ、この像側焦平面の前記凸レンズの光軸を境界として
分割される一方の半平面において光を遮断する遮光手段
と、を備えることを特徴とする立体表示装置。4. The object light is reproduced from the interference fringe display surface by arranging the interference fringes created by the interference fringe creating apparatus according to any one of claims 1 to 3 on the interference fringe display surface and irradiating with reproduction illumination light. A three-dimensional display device, which comprises an optical system consisting of a convex lens for forming an image of the object light reproduced from the interference fringe display surface, and the convex lens in this optical system, which is arranged on the image-side focal plane. 3. A stereoscopic display device, comprising: a light blocking unit that blocks light on one half plane divided by the optical axis of the convex lens as a boundary.
いて光学系および遮光手段により個別に再生される複数
の物体光を合成する合成手段を備えることを特徴とする
請求項４に記載の立体表示装置。5. The stereoscopic display device according to claim 4, further comprising a combining unit that combines a plurality of object lights that are individually reproduced by an optical system and a light shielding unit. Display device.
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|---|---|---|---|
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