JP6614635B2 - ホログラム記録制御装置 - Google Patents

Description

本願発明は、ホログラムの記録を制御するホログラム記録制御装置に関する。

従来より、コンピュータグラフィックスで生成した３次元データ、多視点画像、又は、奥行きカメラで取得した実物体の３次元情報をホログラムとして記録することが行われている。具体的には、空間光変調器（以下、ＳＬＭ）に予め計算した光の干渉縞（以下、ホログラムデータ）を表示し、記録したい信号光を光学的に再生し、ホログラム記録媒体に記録する。

ホログラムは、再生時に光の回折現象を利用することから、画素の高密度性が要求される。例えば、約６０度の視域を得るには、記録されるホログラムの画素間隔を約１（μｍ）にする必要がある。この前提条件によれば、現在入手可能な最高解像度８Ｋ（画素数７,６８０×４，３２０）のＳＬＭを利用しても、ホログラムの記録サイズがわずか７．６ｍｍ×４．３ｍｍ程度にしかならない。従って、大きなサイズのホログラムを記録するためには、前記したような小領域（以下、要素セル）毎に記録する必要がある。例えば、８Ｋの解像度を持つＳＬＭで約３００ｍｍ四方を要素セルで分割して記録する場合、記録回数は２，８００回(＝４０×７０)となり、高速な記録技術が望まれている。

要素セルに分割して大きなサイズのホログラムを記録する場合（以下、従来第１手法）、図７のように、要素セル９０_１の記録、ホログラム記録媒体９を物理的に移動、ホログラム記録媒体９の停止、要素セル９０_２の記録、…、要素セル９０_ｎの記録という手順を繰り返し、１ライン目のホログラムデータを記録する（但し、ｎは２以上の整数）。続いて、ホログラム記録媒体９を上方向に移動させた後、ホログラム記録媒体９の右側から左側に向けて、１ライン目と同様の手順を繰り返し、２ライン目のホログラムデータを記録する。さらに、ホログラム記録媒体９を上方向に移動させた後、１ライン目と同様の手順を繰り返し、３ライン目のホログラムデータを記録する。

このとき、従来第１手法では、図７のように、要素セル９０_１，９０_２，…９０_ｎを隣接させてホログラムデータを記録する。これと同様に、上下の１ライン目及び２ライン目の要素セル９０も隣接させる。
なお、図７では、ホログラム記録媒体９の移動方向を実線のブロック矢印で図示し、要素セル９０の記録方向を破線のブロック矢印で図示した。

ホログラムの記録では、波長程度(１μｍ以下)の振動を許容できないため、ホログラム記録媒体９を移動させてから装置全体の振動が収まるまでに適切な停止時間を設ける必要がある。１つの要素セル９０を記録する時間のうち、この振動収束までの停止時間が支配的であるため、停止時間を必要としない記録技術が望まれている。

ここで、ホログラフィックステレオグラムでは、パルスレーザを用いた高速記録技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。この従来第２手法のように、ナノ〜マイクロ秒オーダーのパルスレーザでホログラムを記録する場合、パルスレーザの照射時間（パルス幅）が極めて短いため、移動に伴う振動が無視できるので、ホログラム記録媒体又は光学系を停止する必要がない。さらに、従来第２手法では、パルスレーザが連続発振（ＣＷ：Continuous Wave）レーザと比べて高出力なため、パルスレーザを１回照射するだけで十分な露光量が得られ、ホログラムデータをホログラム記録媒体に記録できる。

特表２００５−５１２１２８号公報

しかし、従来第１手法では、要素セル９０を記録するときの光量ムラ、要素セル９０同士の隙間又はオーバーラップが原因となり、要素セル９０の繋ぎ目が視認されることがある。その結果、従来第１手法では、画質が劣化するという問題がある。

さらに、従来第２手法では、パルスレーザのコヒーレンス長が通常の連続発振レーザと比べて極端に短いので、ホログラム記録光学系の光路長差が大きく制限されてしまう。さらに、前記したパルスレーザは、ホログラムの記録に最低限必要な数ｍｍ程度のコヒーレンス長を有するものになると、非常に高額になる。

そこで、本願発明は、連続発振レーザで高画質なホログラムを記録できるホログラム記録制御装置を提供することを課題とする。

前記した課題に鑑みて、本願第１発明に係るホログラム記録制御装置は、連続発振レーザと、前記連続発振レーザからのレーザ光の光路上に配置されたシャッタと、ホログラムデータを表示する空間光変調器と、前記空間光変調器からの物体光及び参照光をホログラム記録媒体に導く光学系とを備えるホログラム記録装置を制御するホログラム記録制御装置であって、前記ホログラムデータを記録する前記ホログラム記録媒体、又は、前記空間光変調器を含めた前記光学系の何れか一方を移動対象として、前記移動対象を予め設定された移動速度で移動させる移動制御手段と、前記移動対象の移動に同期させて、前記ホログラム記録媒体の要素セルに対応した前記ホログラムデータの表示領域を予め設定された画素間隔で前記空間光変調器に表示させる空間光変調器制御手段と、前記移動対象の移動及び前記表示領域の表示に同期させて前記シャッタを予め設定されたパルス周期で予め設定されたパルス幅だけ開くことで、前記連続発振レーザからのレーザ光をパルスレーザ光として出射させるシャッタ制御手段と、前記表示領域が前記要素セルを重ね合わせながら前記ホログラム記録媒体に多重露光されるように、前記移動速度、前記画素間隔、前記パルス周期及び前記パルス幅を予め設定するパラメータ設定手段と、を備える構成とした。

かかる構成によれば、ホログラム記録制御装置は、ホログラム記録媒体の移動と空間光変調器によるホログラムデータの表示とに同期させて、シャッタを開閉させる。これにより、ホログラム記録装置は、連続発振レーザからのレーザ光をパルスレーザ光に変換し、振動の影響を受けにくいパルスレーザ光を用いて、ホログラム記録媒体の同一箇所に同一のホログラムデータを繰り返し記録する。このように、ホログラム記録制御装置は、繰り返し記録する多重回数をホログラム記録媒体の感度に応じて適切に設定できるので、停止時間を設けることなく、低出力な連続発振レーザを用いて、ホログラムを記録することができる。
さらに、ホログラム記録制御装置は、ホログラム記録媒体に繰り返し記録を行うため、要素セルが均一に重なり、要素セルの繋ぎ目が目立たなくなる。
さらに、ホログラム記録制御装置は、適切な移動速度、画素間隔、パルス周期及びパルス幅を設定することができる。

また、本願第２発明に係るホログラム記録制御装置は、前記ホログラム記録媒体が搭載された第１ステージを前記ホログラム記録装置がさらに備え、前記移動制御手段は、前記第１ステージを移動させる構成とした。
かかる構成によれば、ホログラム記録制御装置は、簡易な制御処理でホログラムを記録することができる。

また、本願第３発明に係るホログラム記録制御装置は、前記物体光を前記ホログラム記録媒体に導く物体光光学系が搭載された第２ステージと、前記参照光を前記ホログラム記録媒体に導く参照光光学系が搭載された第３ステージとを前記ホログラム記録装置がさらに備え、前記移動制御手段は、前記第２ステージ及び前記第３ステージを連動させる構成とした。
かかる構成によれば、ホログラム記録制御装置は、サイズが大き過ぎてホログラム記録媒体の移動が困難な場合でも、ホログラムを記録することができる。

また、本願第４発明に係るホログラム記録制御装置は、前記空間光変調器制御手段が、前記ホログラム記録媒体に記録するライン単位のホログラムデータ内で前記表示領域を前記画素間隔だけ移動させ、移動させた前記表示領域の前記ホログラムデータを読み出して前記空間光変調器に表示させる構成とした。

かかる構成によれば、ホログラム記録制御装置は、ホログラムデータがライン単位なので、ホログラムデータを表示領域単位とした場合に比べて、冗長なホログラムデータを生成する必要がなくなる。

本願発明によれば、以下のような優れた効果を奏する。
本願第１発明によれば、ホログラム記録媒体の移動と空間光変調器によるホログラムデータの表示と、シャッタの開閉とを同期させるので、停止時間を設けることなく、低出力な連続発振レーザをパルスレーザとして用いて、ホログラムデータを記録することができる。さらに、本願第１発明によれば、ホログラム記録媒体に繰り返し記録を行うため、要素セルの繋ぎ目が目立たなくなる。これにより、本願第１発明によれば、光路長差の制限が少なく、安値で高速、かつ、高画質なホログラム記録装置を実現することができる。
さらに、本願第１発明によれば、適切な移動速度、画素間隔、パルス周期及びパルス幅を設定できるので、出力が低い連続発振レーザを用いた場合でも十分な露光量を確保することができる。

本願第２発明によれば、簡易な制御処理でホログラムを記録することができる。
本願第３発明によれば、サイズが大き過ぎてホログラム記録媒体の移動が困難な場合でも、ホログラムを記録することができる。

本願第４発明によれば、ホログラムデータを生成する演算回数を低減することができる。

本願発明の第１実施形態に係るホログラム記録システムの構成を示すブロック図である。 （ａ）〜（ｃ）はホログラムデータの表示を説明する説明図である。 （ａ）〜（ｃ）はホログラムの記録を説明する説明図である。 ホログラムデータが記録されたホログラム記録媒体を説明する説明図である。 （ａ）〜（ｄ）は同期制御を説明する説明図である。 本願発明の第２実施形態に係るホログラム記録システムの構成を示すブロック図である。 従来技術を説明する説明図である。

以下、本願発明の各実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各実施形態において、同一手段及び同一部材には同一符号を付し、説明を省略した。

（第１実施形態）
図１を参照し、本願発明の第１実施形態に係るホログラム記録システム１について説明する。
図１のように、ホログラム記録システム１は、ホログラム記録媒体９にホログラムデータを記録（印刷）するものであり、ホログラム記録装置１０と、ホログラム記録制御装置２０とを備える。
なお、本実施形態では、ホログラム記録システム１がステージ１３０を移動させることとして説明する。

ホログラム記録媒体９は、ホログラムデータを記録するものである。例えば、ホログラム記録媒体９としては、ガラス又はプラスチックの基板にフォトポリマーと感光材とを積層させたものがあげられる。
なお、ホログラムデータとは、ホログラムの干渉縞を表すデータである。

［ホログラム記録装置の構成］
まず、ホログラム記録装置１０の構成について説明する。
ホログラム記録装置１０は、ＣＷレーザ（連続発振レーザ）１００と、シャッタ１０１と、１／２波長板１０２と、レンズ１０３，１０４と、偏光ビームスプリッタ１０５と、物体光光学系１１０と、参照光光学系１２０と、ステージ（第１ステージ）１３０とを備える。

ＣＷレーザ１００は、レーザ光を連続発振するレーザ装置である。本実施形態では、ＣＷレーザ１００が、緑色レーザ光（波長５３２ｎｍ）を連続発振するＮｄ：ＹＶＯ４レーザである。例えば、このＣＷレーザ１００として、Ｃｏｂｏｌｔ社製の「Ｃｏｂｏｌｔ Ｓａｍｂａ」が挙げられる（［online］、［平成２７年４月１６日検索］、インターネット〈URL：http://www.cobolt.se/product/04-01-series/〉）。このＣＷレーザ１００は、パルスレーザ装置よりも大幅に出力が低くなるが、安価で入手可能である。

シャッタ１０１は、後記するホログラム記録制御装置２０からの制御信号に従って、ＣＷレーザ１００からのレーザ光を遮断又は通過させるものである。つまり、シャッタ１０１は、ＣＷレーザ１００が出射した連続レーザ光をパルスレーザ光に変換する。

ここで、シャッタ１０１は、ＣＷレーザ１００からのレーザ光の光路上（例えば、ＣＷレーザ１００のレーザ出射口付近）に配置される。このシャッタ１０１としては、例えば、音響光学変調器（ＡＯＭ：Acousto Optic Modulator）、音響光学偏向器（ＡＯＤ：Acousto Optic Deflector）が好ましい。

１／２波長板１０２は、後記する偏光ビームスプリッタ１０５で分岐されるＰ偏光及びＳ偏光のバランスを調整するために、シャッタ１０１からのパルスレーザの偏光方向を変えるものである。

レンズ１０３は、例えば、１／２波長板１０２からのパルスレーザのビーム径を拡大する凸レンズである。このレンズ１０３は、その機能を満たすものであれば、単レンズ又は複合レンズであってもよい（後記するレンズ１０４，１１３，１１５〜１１７も同様）。
なお、レンズ１０３で拡大されたパルスレーザの光軸中心を長破線で図示し、パルスレーザの両端を短破線で図示した。

レンズ１０４は、例えば、レンズ１０３からのパルスレーザを平行光に変換する凸レンズである。
偏光ビームスプリッタ１０５は、レンズ１０４からのパルスレーザを、物体光と参照光とに分岐するものである。つまり、偏光ビームスプリッタ１０５は、レンズ１０４からのパルスレーザを、互いに直交するＰ偏光とＳ偏光とに分岐する。本実施形態では、偏光ビームスプリッタ１０５を透過したパルスレーザを物体光とし、偏光ビームスプリッタ１０５で反射されたパルスレーザを参照光とする。

物体光光学系１１０は、偏光ビームスプリッタ１０５を透過した物体光をホログラム記録媒体９に出射する光学系である。この物体光光学系１１０は、物体光光学系１１０からの物体光及び参照光光学系１２０からの参照光がホログラム記録媒体９の記録面上で同一位置に照射されるように配置されている。また、物体光光学系１１０は、偏光ビームスプリッタ１１１と、ＳＬＭ（空間光変調器）１１２と、レンズ１１３と、ＨＺＰ処理用マスク１１４と、レンズ１１５〜１１７とを備える。

偏光ビームスプリッタ１１１は、偏光ビームスプリッタ１０５からの物体光をＳＬＭ１１２に透過すると共に、ＳＬＭ１１２からの物体光をレンズ１１３に向けて反射するものである。つまり、偏光ビームスプリッタ１１１は、ＳＬＭ１１２で振幅が変調された物体光をレンズ１１３に向けて反射する。

ＳＬＭ１１２は、ホログラム記録制御装置２０から入力されたホログラムデータを表示する振幅変調素子である。そして、ＳＬＭ１１２は、偏光ビームスプリッタ１１１からの物体光の振幅をホログラムデータに従って変調し、ホログラムデータ（干渉縞）が反映された物体光を偏光ビームスプリッタ１１１に反射する。

レンズ１１３は、例えば、偏光ビームスプリッタ１１１で反射された物体光をＨＺＰ処理用マスク１１４に集光する凸レンズである。
ＨＺＰ処理用マスク１１４は、妨害光を除去するＨＰＺ（ハーフゾーンプレート）処理を行うために、レンズ１１３からの物体光の半分を遮蔽するマスクである。

レンズ１１５は、例えば、ＨＺＰ処理用マスク１１４を通過した物体光を平行光に変換する凸レンズである。
レンズ１１６は、例えば、レンズ１１５からの物体光をレンズ１１７に集光する凸レンズである。
レンズ１１７は、例えば、レンズ１１６からの物体光をホログラム記録媒体９に出射する凸レンズである。

参照光光学系１２０は、偏光ビームスプリッタ１０５で反射された参照光をホログラム記録媒体９に出射する光学系であり、空間フィルタ１２１と、ミラー１２２，１２３とを備える。
なお、物体光光学系１１０及び参照光光学系１２０が、請求項に記載の「光学系」に相当する。

空間フィルタ１２１は、偏光ビームスプリッタ１０５で反射された参照光の外周部を遮断するフィルタである。
ミラー１２２は、空間フィルタ１２１からの参照光をミラー１２２に反射するものである。
ミラー１２３は、ミラー１２２からの参照光をホログラム記録媒体９に反射するものである。

ステージ１３０は、ホログラム記録媒体９を搭載するものである。そして、ステージ１３０は、ホログラム記録制御装置２０から入力された制御信号に従って、搭載したホログラム記録媒体９を２軸方向に移動させる。例えば、ステージ１３０は、水平方向及び垂直方向を交互（ジグザグ状）にホログラム記録媒体９を移動させる。

以上の構成により、ＣＷレーザ１００が出射した連続レーザ光は、シャッタ１０１によりパルスレーザ光に変換され、１／２波長板１０２により偏光方向が調整される。そして、このパルスレーザ光は、偏光ビームスプリッタ１０５により、物体光（Ｐ偏光）と参照光（Ｓ偏光）とに分岐される。

物体光（Ｐ偏光）は、偏光ビームスプリッタ１１１を通過し、ＳＬＭ１１２に入射する。このとき、ＳＬＭ１１２は、ホログラムデータ内の表示領域を表示している。従って、ＳＬＭ１１２に入射した物体光は、ＳＬＭ１１２に表示されたホログラムデータに応じて振幅が変調され、Ｐ偏光としてホログラム記録媒体９に出射される。

また、参照光（Ｓ偏光）は、空間フィルタ１２１によって物体光と同一ビーム径まで絞られ、ミラー１２２で反射される。そして、参照光は、参照光学系１２０を介して、ホログラム記録媒体９に出射される。このように、物体光及び参照光が共にホログラム記録媒体９の同一位置に照射され、ホログラムデータ（干渉縞）が記録される。このとき、ホログラム記録制御装置２０は、ステージ１３０の移動と、ホログラムデータの表示と、シャッタ１０１の開閉との同期制御を行う。

［ホログラム記録制御装置の構成］
次に、ホログラム記録制御装置２０の構成について説明する。
図１のように、ホログラム記録制御装置２０は、ホログラム記録装置１０を制御するものであり、パラメータ設定手段２１と、同期信号生成手段２２と、移動制御手段２３と、シャッタ制御手段２４と、ＳＬＭ制御手段（空間光変調器制御手段）２５とを備える。

パラメータ設定手段２１は、ステージ１３０の移動速度、表示領域の画素間隔（例えば、１画素〜数画素）、パルスレーザを照射する間隔を表すパルス周期、パルスレーザを照射する時間を表すパルス幅等のパラメータを設定するものである。例えば、ホログラム記録装置１０の利用者が、図示を省略したマウス、キーボード等の操作手段を用いて、パラメータをパラメータ設定手段２１に入力（設定）する。

ここで、パラメータ設定手段２１は、設定された移動速度を移動制御手段２３に出力する。また、パラメータ設定手段２１は、設定されたパルス周期及びパルス幅をシャッタ制御手段２４に出力する。さらに、パラメータ設定手段２１は、設定された画素間隔をＳＬＭ制御手段２５に出力する。

同期信号生成手段２２は、移動制御手段２３、シャッタ制御手段２４及びＳＬＭ制御手段２５を同期させる基準となる同期信号（例えば、クロック同期方式のクロック信号）を生成するものである。そして、同期信号生成手段２２は、生成した同期信号を、移動制御手段２３、シャッタ制御手段２４及びＳＬＭ制御手段２５に出力する。

移動制御手段２３は、パラメータ設定手段２１から入力された移動速度で、移動対象としてのホログラム記録媒体９を搭載したステージ１３０を移動させるものである。本実施形態では、移動制御手段２３は、同期信号生成手段２２から入力された同期信号に従って、制御信号をステージ１３０に出力する。

シャッタ制御手段２４は、パラメータ設定手段２１から入力されたパルス周期でパルス幅だけシャッタ１０１を開くものである。本実施形態では、シャッタ制御手段２４は、同期信号生成手段２２から入力された同期信号に従って、制御信号をシャッタ１０１に出力する。

ＳＬＭ制御手段２５は、パラメータ設定手段２１から入力された画素間隔でホログラムデータの表示領域をＳＬＭ１１２に表示させるものである。本実施形態では、ＳＬＭ制御手段２５は、同期信号生成手段２２から入力された同期信号に従って、外部（例えば、図示を省略したホログラムデータ生成装置）から入力されたホログラムデータ内の表示領域をＳＬＭ１１２に出力する。
なお、ホログラムデータの生成手法は、一般的なため、説明を省略する。

以下、ホログラム記録制御装置２０がホログラムデータ９１を記録する手法を説明した後、ホログラム記録制御装置２０がホログラムデータ９１を記録するときに行う同期制御を説明する。

＜ホログラムデータの記録＞
図２〜図４を参照し、ホログラムデータ９１の記録について説明する（適宜図１参照）。
ＳＬＭ制御手段２５には、ライン単位でホログラムデータ９１が入力されたこととする。
なお、ライン単位のホログラムデータ９１とは、ホログラム記録媒体９に記録するホログラムデータ全体を要素セル９０の縦方向の画素数分だけ短冊状に切り離したものである。

移動制御手段２３は、ホログラムデータ９１の記録が終了するまで、ステージ１３０を一定速度で、例えば左側に移動させ続ける。
シャッタ制御手段２４は、ホログラムデータ９１の記録が終了するまで、シャッタ１０１の開閉を継続する。これにより、ＣＷレーザ１００が出射した連続レーザ光は、シャッタ１０１によりパルスレーザ光に変換される。

図２（ａ）のように、ＳＬＭ制御手段２５は、ホログラムデータ９１の左端に表示領域９２_１を設定し、この表示領域９２_１に含まれるホログラムデータ９１をＳＬＭ１１２に出力する。図２（ａ）では、新たに設定した表示領域９２_１を太線で図示した。すると、図３（ａ）のように、ホログラム記録媒体９には、表示領域９２_１に対応した要素セル９０_１が記録される。図３（ａ）では、新たに記録された要素セル９０_１を太線で図示した。

図２（ｂ）のように、ＳＬＭ制御手段２５は、表示領域９２_１を所定の画素間隔だけ右側に移動させた表示領域９２_２を設定し、この表示領域９２_２に含まれるホログラムデータ９１をＳＬＭ１１２に出力する。図２（ｂ）では、設定済みの表示領域９２_１を破線で図示した。すると、図３（ｂ）のように、ホログラム記録媒体９には、表示領域９２_２に対応した要素セル９０_２が記録される。図３（ｂ）では、記録済みの要素セル９０_１を破線で図示した。

図２（ｃ）のように、ＳＬＭ制御手段２５は、表示領域９２_２を所定の画素間隔だけ右側に移動させた表示領域９２_３を設定し、この表示領域９２_３に含まれるホログラムデータ９１をＳＬＭ１１２に出力する。すると、図３（ｃ）のように、ホログラム記録媒体９には、表示領域９２_３に対応した要素セル９０_３が記録される。このように、ホログラム記録制御装置２０は、要素セル９０_１，９０_２，９０_３を重ね合わせながら、ホログラムデータ９１をホログラム記録媒体９に多重記録（多重露光）する。

続いて、移動制御手段２３は、１ライン目のホログラムデータ９１を記録した後、ホログラム記録媒体９が搭載されたステージ１３０を１ライン分上側に移動させる。これにより、ＳＬＭ制御手段２５には、２ライン目のホログラムデータ９１が表示領域９２毎に表示される。そして、ホログラム記録制御装置２０は、図４のように、ホログラム記録媒体９の右側から左側に向けて、１ライン目と同様の手順を繰り返し、２ライン目のホログラムデータ９１を記録する。
なお、図４では、ホログラム記録媒体９の移動方向を実線のブロック矢印で図示し、要素セル９０の記録方向を破線のブロック矢印で図示した。

続いて、移動制御手段２３は、２ライン目のホログラムデータ９１を記録した後、ホログラム記録媒体９が搭載されたステージ１３０を１ライン分上側に移動させる。これにより、ＳＬＭ制御手段２５には、３ライン目のホログラムデータ９１が表示領域９２毎に表示される。そして、ホログラム記録制御装置２０は、１ライン目と同様の手順を繰り返し、３ライン目のホログラムデータ９１を記録する。

以上のように、ホログラム記録制御装置２０は、ホログラム記録媒体９の同一箇所に同一のホログラムデータ９１が多重記録されるように、ステージ１３０の移動と、ＳＬＭ１１２に表示するホログラムデータ９１の表示領域９２と、シャッタ１０１の開閉とを同期させる。

＜ホログラム記録制御装置による同期制御＞
図５を参照し、ホログラム記録制御装置２０で行われる同期制御について説明する（適宜図１参照）。
なお、図５では、横軸が時刻ｔを表す。また、図５（ａ）の縦軸がホログラム記録媒体９の移動量Ｘを表す。また、図５（ｂ）の縦軸がＨのときにシャッタ１０１が開き、縦軸がＬのときにシャッタ１０１が閉じることを表す。また、図５（ｃ）は、ＳＬＭ１１２に表示させる表示領域９２の切り替えタイミングを表す。また、図５（ｄ）は、図５（ａ）〜（ｃ）の同期制御により、ホログラム記録媒体９に記録された要素セル９０を表す。

図５（ａ）のように、移動制御手段２３は、時刻０から、ステージ１３０を一定速度で水平方向に移動させる。ここで、ΔＸは、時刻０から時刻Ｔ１までのホログラム記録媒体９の移動量を表す。

図５（ｂ）のように、シャッタ制御手段２４は、時刻０から時刻Ｔ１まで、シャッタ１０１を閉じる。
次に、シャッタ制御手段２４は、時刻Ｔ１から、パルス幅Ｗの間だけシャッタ１０１を開く。図５（ｃ）のように、ＳＬＭ制御手段２５は、時刻Ｔ１から、表示領域９２_１（図２）に含まれるホログラムデータ９１をＳＬＭ１１２に表示させる。すると、図５（ｄ）のように、ホログラム記録媒体９には、表示領域９２_１に対応した要素セル９０_１が記録される。

図５（ｂ）のように、シャッタ制御手段２４は、時刻Ｔ１＋パルス幅Ｗから時刻Ｔ２まで、シャッタ１０１を閉じる。
次に、シャッタ制御手段２４は、時刻Ｔ１＋パルス周期Ｐ＝時刻Ｔ２からパルス幅Ｗの間だけ、シャッタ１０１を開く。図５（ｃ）のように、ＳＬＭ制御手段２５は、時刻Ｔ２から、表示領域９２_２（図２）に含まれるホログラムデータ９１をＳＬＭ１１２に表示させる。すると、図５（ｄ）のように、ホログラム記録媒体９には、表示領域９２_２に対応した要素セル９０_２が記録される。

時刻０〜Ｔ１と、時刻（Ｔ１＋Ｗ）〜Ｔ２とが等間隔である。このため、図５（ｄ）のように、ステージ１３０によるホログラム記録媒体９の移動量ΔＸが、ホログラム記録媒体９における要素セル９０_１，９０_２の移動量ΔＸに等しくなる。この同期制御により、ホログラム記録制御装置２０は、ホログラム記録媒体９の同一箇所に同一のホログラムデータ９１を多重露光することができる。

[作用・効果]
以上のように、本願発明の第１実施形態に係るホログラム記録制御装置２０は、ステージ１３０の移動とホログラムデータ９１の表示とに同期させて、シャッタ１０１を開閉させる。これにより、ホログラム記録制御装置２０は、低出力なＣＷレーザ１００をパルスレーザとして用いて、停止時間を設けることなく、ホログラムデータ９１を多重記録できる。従って、ホログラム記録制御装置２０は、安値で高速なホログラム記録装置１０を実現することができる。さらにホログラム記録制御装置２０は、ホログラム記録装置１０における光路長差の制限を少なくすることができる。

さらに、ホログラム記録制御装置２０は、要素セル９０を重ねて記録するので、従来技術のような要素セル９０同士の境界が視認できないほど小さくなり、画質を向上させることができる。
さらに、ホログラム記録制御装置２０は、ホログラム記録媒体９を搭載したステージ１３０を移動させるので、ステージ１３０の制御処理を簡易にすることができる。
さらに、ホログラム記録制御装置２０は、ホログラムデータ９１がライン単位なので、冗長なホログラムデータを生成する必要がなくなる。
さらに、ホログラム記録制御装置２０は、パルス幅、パルス周期、ステージ１３０の移動速度、及び、表示領域９２の画素間隔をホログラム記録媒体９の必要露光量及びパルスレーザの強度に応じて適切に設定できるので、出力が低いＣＷレーザ１００を用いた場合でも十分な露光量を確保することができる。

（第２実施形態）
図６を参照し、本願発明の第２実施形態に係るホログラム記録システム１Ｂについて、第１実施形態と異なる点を説明する。
第２実施形態では、ステージ１３０ではなく、移動対象として、物体光光学系１１０Ｂ及び参照光光学系１２０Ｂを移動させる点が、第１実施形態と異なる。
ホログラム記録システム１Ｂは、ホログラム記録装置１０Ｂと、ホログラム記録制御装置２０Ｂとを備える。

［ホログラム記録装置の構成］
まず、ホログラム記録装置１０Ｂの構成について説明する。
図６のように、ホログラム記録装置１０Ｂは、ＣＷレーザ１００と、シャッタ１０１と、１／２波長板１０２と、偏光ビームスプリッタ１０５と、レンズ１０８，１０９と、物体光光学系１１０Ｂと、参照光光学系１２０Ｂと、ステージ（第２ステージ）１３１と、ステージ（第３ステージ）１３２と、光ファイバ１４１，１４２とを備える。

レンズ１０８は、例えば、偏光ビームスプリッタ１０５を透過した物体光を集光する凸レンズである。このレンズ１０８は、その機能を満たすものであれば、単レンズ又は複合レンズであってもよい（後記するレンズ１０９，１１８，１１９，１２４，１２５も同様）。
レンズ１０９は、例えば、偏光ビームスプリッタ１０５で反射された参照光を集光する凸レンズである。

物体光光学系１１０Ｂは、後記するホログラム記録制御装置２０Ｂから入力された制御信号に従って、２軸方向に移動する。例えば、物体光光学系１１０Ｂは、図示を省略したヘッドの内部に組み込まれる。図６のように、物体光光学系１１０Ｂは、偏光ビームスプリッタ１１１と、ＳＬＭ１１２と、レンズ１１３と、ＨＺＰ処理用マスク１１４と、レンズ１１５〜１１９とを備える。

レンズ１１８は、例えば、光ファイバ１４１からの物体光のビーム径を拡大する凸レンズである。
レンズ１１９は、例えば、レンズ１１８からの物体光を平行光に変換する凸レンズである。
他の点、物体光光学系１１０Ｂは、第１実施形態と同様のため、これ以上の説明を省略する。

参照光光学系１２０Ｂは、ホログラム記録制御装置２０Ｂから入力された制御信号に従って２軸方向に移動する。例えば、参照光光学系１２０Ｂは、図示を省略したヘッドの内部に組み込まれる。図６のように、参照光光学系１２０Ｂは、レンズ１２４，１２５と、空間フィルタ１２６とを備える。

レンズ１２４は、例えば、光ファイバ１４２からの参照光のビーム径を拡大する凸レンズである。
レンズ１２５は、例えば、レンズ１２４からの参照光を平行光に変換する凸レンズである。
空間フィルタ１２６は、レンズ１２５からの参照光の外周部を遮断するフィルタである。すなわち、空間フィルタ１２６を通過した参照光は、物体光と同一ビーム径まで絞られる。

ステージ１３１は、物体光光学系１１０Ｂが組み込まれたヘッドを搭載するものである。そして、ステージ１３１は、ホログラム記録制御装置２０Ｂから入力された制御信号に従って、搭載したヘッドを２軸方向に移動させる。

ステージ１３２は、参照光光学系１２０Ｂが組み込まれたヘッドを搭載するものである。そして、ステージ１３２は、ホログラム記録制御装置２０Ｂから入力された制御信号に従って、搭載したヘッドを２軸方向に移動させる。

光ファイバ１４１は、レンズ１０８で集光された物体光を物体光光学系１１０Ｂに出射するものである。
光ファイバ１４２は、レンズ１０９で集光された参照光を参照光光学系１２０Ｂに出射するものである。

［ホログラム記録制御装置の構成］
次に、ホログラム記録制御装置２０Ｂの構成について説明する。
図６のように、ホログラム記録制御装置２０Ｂは、パラメータ設定手段２１と、同期信号生成手段２２と、移動制御手段２３Ｂと、シャッタ制御手段２４と、ＳＬＭ制御手段２５とを備える。

移動制御手段２３Ｂは、パラメータ設定手段２１から入力された移動速度で、物体光光学系１１０Ｂ及び参照光光学系１２０Ｂを移動させるものである。このとき、移動制御手段２３Ｂは、物体光及び参照光がホログラム記録媒体９の同じ位置に照射されるように、ステージ１３１，１３２を連動して制御する。
なお、ホログラム記録制御装置２０Ｂでの同期制御は、第１実施形態と同様のため、説明を省略する。

以上のように、本願発明の第２実施形態に係るホログラム記録制御装置２０Ｂは、第１実施形態と同様の効果を奏する。
さらに、ホログラム記録制御装置２０Ｂは、ホログラム記録媒体９を移動させる必要がないので、サイズが大き過ぎてホログラム記録媒体９の移動が困難な場合にも対応することができる。

（実施例）
以下、本願発明の実施例として、ホログラムデータ９１の記録時間について説明する（適宜図１参照）。
本実施例では、図１のホログラム記録システム１の構成を採用した。

具体的には、ＣＷレーザ１００は、出力１００ｍＷ、波長５３２ｎｍのレーザ光を連続発振するものとした。
ＳＬＭ１１２は、４Ｋ（水平３８４０画素×垂直２１６０画素）のものとした。このとき、ＳＬＭ１１２の１画素が０．３５μｍの大きさでホログラム記録媒体９に記録される。
ステージ１３０の移動速度は、１ｃｍ／秒に設定した。

ホログラム記録媒体９は、銀塩感材の必要露光量が３μＪ／ｍｍ^２、フォトポリマーの必要露光量が１００μＪ／ｍｍ^２のものとした。また、ホログラム記録媒体９は、縦３ｃｍ×横３ｃｍの大きさとした。このとき、パルス幅×移動速度の分だけ、ホログラム記録媒体９に記録される干渉縞にボケが生じる。本実施例では、干渉縞間隔を波長分（５３２ｎｍ）とし、その１０分１程度のボケまでなら画質に大きく影響しないと仮定したので、パルス幅が５．３２μ秒となる。

ここで、１パルス分の露光量が０．５３２μＪ／ｍｍ^２なので、銀塩感材が３／０．５３２＝５．６層、フォトポリマーが１００／０．５３２＝１８７層だけ必要になる。また、銀塩感材を６層、フォトポリマーを１８７層だけ積層させた場合、それぞれ、３８４０／６＝６４０画素、３８４０／１８７＝２０画素移動したときに記録すればよい。

以上より、ホログラム記録媒体９が１画素移動するのに０．３５μ秒必要になるので、銀塩感材を記録するときのパルス周期が２２．４ｍ秒となり、フォトポリマーを記録するときのパルス周期が０．７ｍ秒となる。また、ホログラム記録媒体９に３９ライン（＝３ｃｍ／２１６０画素×０．３５μｍ）記録されるので、ホログラム記録媒体９の記録時間が１ライン当たり３秒×３９ラインで１１７秒となった。

（変形例）
以上、本願発明の各実施形態を詳述してきたが、本願発明は前記した実施形態に限られるものではなく、本願発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
前記した実施形態では、ホログラムデータがライン単位であることとして説明したが、これに限定されない。つまり、ホログラムデータは、表示領域単位であってもよい。

ホログラム記録装置の構成（例えば、光学系の構成）は、前記した各実施形態に限定されない。
また、前記した実施形態では、空間光変調器が振幅変調素子であることとして説明したが、これに限定されない。例えば、空間光変調器は、位相変調素子、又は、ＤＰＨ（double phase hologram）等の位相及び振幅の両方を変調できる光学系としてもよい。このように、共役光や０次光等の不要光が発生しない場合、フィルタ処理用の光学系（図１又は図６のレンズ１１３，１１５及びＨＺＰ処理用マスク１１４）を省略してもよい。

前記した実施形態では、反射型のホログラム記録媒体の反対方向から１８０度のなす角を設けて物体光及び参照光を入射させる例で説明したが、これに限定されない。例えば、物体光及び参照光のなす角は、任意に設定可能である。

前記した実施形態では、ホログラム記録媒体が反射型であることとして説明したが、これに限定されない。つまり、ホログラム記録媒体は、物体光及び参照光を同方向から入射させる透過型であってもよい。

前記した実施形態では、ホログラム記録媒体をジグザクに移動させながらホログラムデータを記録することとして説明したが、ホログラム記録媒体の移動方法は、これに限定されない。

前記した実施形態では、単一波長の連続発振レーザを用いることとして説明したが、これに限定されない。例えば、波長が異なる２種類以上の連続発振レーザを用いて多重記録を行ってもよい。さらに、ホログラム記録媒体のラインや領域毎に波長の異なる連続発振レーザを用いて、カラー記録を行ってもよい。

１，１Ｂ ホログラム記録システム
９ ホログラム記録媒体
１０，１０Ｂ ホログラム記録装置
１００ ＣＷレーザ（連続発振レーザ）
１０１ シャッタ
１０２ １／２波長板
１０３，１０４，１０８，１０９，１１３，１１５〜１１９，１２４，１２５ レンズ
１０５，１１１ ビームスプリッタ
１１０，１１０Ｂ 物体光光学系
１１２ ＳＬＭ（空間光変調器）
１１４ ＨＺＰ処理用マスク
１２０，１２０Ｂ 参照光光学系
１２１，１２６ 空間フィルタ
１２２，１２３ ミラー
１３０ ステージ（第１ステージ）
１３１ ステージ（第２ステージ）
１３２ ステージ（第３ステージ）
１４１，１４２ 光ファイバ
２０，２０Ｂ ホログラム記録制御装置
２１ パラメータ設定手段
２３，２３Ｂ 移動制御手段
２４ シャッタ制御手段
２５ ＳＬＭ制御手段（空間光変調器制御手段）

Claims (4)

1. 連続発振レーザと、前記連続発振レーザからのレーザ光の光路上に配置されたシャッタと、ホログラムデータを表示する空間光変調器と、前記空間光変調器からの物体光及び参照光をホログラム記録媒体に導く光学系とを備えるホログラム記録装置を制御するホログラム記録制御装置であって、
   前記ホログラムデータを記録する前記ホログラム記録媒体、又は、前記空間光変調器を含めた前記光学系の何れか一方を移動対象として、前記移動対象を予め設定された移動速度で移動させる移動制御手段と、
   前記移動対象の移動に同期させて、前記ホログラム記録媒体の要素セルに対応した前記ホログラムデータの表示領域を予め設定された画素間隔で前記空間光変調器に表示させる空間光変調器制御手段と、
   前記移動対象の移動及び前記表示領域の表示に同期させて前記シャッタを予め設定されたパルス周期で予め設定されたパルス幅だけ開くことで、前記連続発振レーザからのレーザ光をパルスレーザ光として出射させるシャッタ制御手段と、
   前記表示領域が前記要素セルを重ね合わせながら前記ホログラム記録媒体に多重露光されるように、前記移動速度、前記画素間隔、前記パルス周期及び前記パルス幅を予め設定するパラメータ設定手段と、
   を備えることを特徴とするホログラム記録制御装置。
2. 前記ホログラム記録装置は、前記ホログラム記録媒体が搭載された第１ステージをさらに備え、
   前記移動制御手段は、前記第１ステージを移動させることを特徴とする請求項１に記載のホログラム記録制御装置。
3. 前記ホログラム記録装置は、前記物体光を前記ホログラム記録媒体に導く物体光光学系が搭載された第２ステージと、前記参照光を前記ホログラム記録媒体に導く参照光光学系が搭載された第３ステージとをさらに備え、
   前記移動制御手段は、前記第２ステージ及び前記第３ステージを連動させることを特徴とする請求項１に記載のホログラム記録制御装置。
4. 前記空間光変調器制御手段は、前記ホログラム記録媒体に記録するライン単位のホログラムデータ内で前記表示領域を前記画素間隔だけ移動させ、移動させた前記表示領域の前記ホログラムデータを読み出して前記空間光変調器に表示させることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載のホログラム記録制御装置。

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