JP6960144B2 - ホログラム製造方法及びホログラム記録装置 - Google Patents

Description

本発明は、ホログラム製造方法及びホログラム記録装置に関する。

ホログラムは、光の回折現象を利用して所望の光波分布を実現するものである。具体的には、ホログラムでは、物体からの光（物体光）と参照光とを干渉させて干渉縞をつくり、その干渉縞をホログラム記録媒体に記録する。従来のホログラムでは、実物体に光を照射して物体光を発生させるため、実物体や大口径のレンズが必要になるなどの様々な制約がある。例えば、口径３０ｃｍ、１００ｃｍ、２００ｃｍそれぞれのレンズと同等のホログラフィック光学素子（ＨＯＥ）を生成する場合、従来のホログラムでは、口径３０ｃｍ以上、１００ｃｍ以上、２００ｃｍ以上のレンズがそれぞれ必要となる。

昨今、デジタルデータを利用するＤＤＨＯＥ（Digitally Designed Holographic Optical Element）技術が提案されている。このＤＤＨＯＥ技術では、ホログラムデータを空間光変調器（ＳＬＭ：Spatial Light Modulator）に表示し、光を照射することで、物体光を発生させる。このホログラムデータは、計算機により計算可能なので、所望の物体光の光波分布を得ることができる。

その結果、ＤＤＨＯＥ技術では、実物体や大口径のレンズが無くても、ＣＧ（Computer Graphics）データ等の波面情報さえあれば、波面プリンタで所望の光波分布を実現し、簡易にホログラムを生成できる。しかしながら、例えば、ＳＬＭの画素数が１０００画素、ＳＬＭの画素間隔が２μｍ、レーザ光の波長が５３３ｎｍの場合、ホログラムのサイズが縦横２ｍｍ、ホログラムからの光出射角度が７．３°程度しか実現できず、実用には不十分である。

このため、ＤＤＨＯＥ技術では、「光波分布全体の一部を要素セルとしてホログラム記録媒体に感光させる工程」と「表示するホログラムデータを変更し、かつ、ホログラム記録媒体を移動させる工程」とを順次繰り返し、光波分布全体を感光させてホログラムを生成する手法が提案されている（非特許文献１）。例えば、１０００画素のＳＬＭの場合、ホログラム記録媒体の位置をずらしながら、両工程を２５００回繰り返し行い、縦横１０ｃｍのホログラムを生成できる。

この非特許文献１に記載の技術（以下、「タイリング」）では、光学系による幾何学的な歪や自動ステージの位置決め精度に起因して、前回工程と今回工程との要素セルの間に縞が残ってしまう。つまり、ホログラム全体では、要素セルがタイル状に配列された状態となり、格子状の縞ができてしまう。

K. Wakunami et al, "Wavefront printer by using cell overlappingtechnique", 3D systems and applications(2015)

従来技術では、図８（ａ）及び（ｂ）のホログラム記録工程と、図８（ｃ）及び（ｄ）のホログラム複製工程とを経て、マスタホログラム９_Ｍを複製することが多い。
まず、ホログラム記録工程では、図８（ａ）に示すように、ホログラム記録媒体９の近傍に物体Ｔが配置されているホログラムデータを用いて、マスタホログラム９_Ｍの記録を行う。このとき、図８（ｂ）に示すように、マスタホログラム９_Ｍには、物体Ｔの干渉縞だけでなく、タイリングによる格子状の縞も記録されてしまう。
なお、図８では、記録された縞をハッチングで図示した。

そして、ホログラム複製工程では、図８（ｃ）に示すように、マスタホログラム９_Ｍとホログラム記録媒体９とを密着させるコンタクトコピーにより、マスタホログラム９_Ｍを複製する。以後、マスタホログラム９_Ｍと同一の干渉縞が記録されたホログラム記録媒体９を「複製ホログラム９_Ｃ」とする。この場合、図８（ｄ）に示すように、複製ホログラム９_Ｃにも、物体Ｔの干渉縞だけでなく、格子状の縞も記録されてしまう。

従って、図８（ｅ）に示すように、複製ホログラム９_Ｃを再生すると、観察者９０には、物体Ｔの近くに縞が見えてしまう。つまり、物体Ｔを見ようとして、観察者９０の目が物体Ｔにピントを合わせると、物体Ｔの近くにある縞にもピントが合ってしまい、縞が見えている。

そこで、本発明は、前記した課題を解決し、ホログラムの品質を向上させるホログラム製造方法及びホログラム記録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、本発明に係るホログラム製造方法は、ホログラムデータが反映された物体光と参照光との干渉縞をマスタホログラムに記録し、当該マスタホログラムを複製するホログラム製造方法であって、複素振幅データ生成ステップと、ホログラムデータ生成ステップと、表示ステップと、記録ステップと、配置ステップと、複製ステップと、を備える手順とした。

かかる手順によれば、ホログラム製造方法では、複素振幅データ生成ステップにおいて、第１のホログラム記録媒体の手前側で予め設定した離間距離の位置に物体を配置したときの光波分布である複素振幅データを生成する。また、ホログラム製造方法では、ホログラムデータ生成ステップにおいて、複素振幅データ生成ステップで生成した複素振幅データからホログラムデータを生成する。ここで、複素振幅データ生成ステップは、予め設定した初期位置に物体を配置したときの光波分布を表す複素振幅データを生成する初期位置複素振幅データ生成ステップと、物体が初期位置から離間距離の位置まで移動するように複素振幅データを補正する複素振幅データ補正ステップと、を備える。

そして、ホログラム製造方法では、表示ステップにおいて、ホログラムデータ生成ステップで生成したホログラムデータを空間光変調器に表示する。さらに、ホログラム製造方法では、記録ステップにおいて、表示ステップで表示したホログラムデータが反映された物体光と参照光との干渉縞を第１のホログラム記録媒体に記録することで、マスタホログラムを製造する。
このように、ホログラム製造方法では、物体を離してマスタホログラムを記録する。

また、ホログラム製造方法では、配置ステップにおいて、第２のホログラム記録媒体をマスタホログラムの手前側で離間距離の位置に配置する。そして、ホログラム製造方法では、複製ステップにおいて、配置ステップで配置した第２のホログラム記録媒体にマスタホログラムの干渉縞を記録することで、複製ホログラムを製造する。

このように、ホログラム製造方法では、マスタホログラムの記録時に離した距離だけ戻して、マスタホログラムを複製する。これにより、ホログラムの再生時、縞を物体から離すことができるので、物体の近くに縞が見えてしまうことを抑制できる。

なお、複素振幅データとは、物体の光波分布データのことである。すなわち、複素振幅データは、振幅及び位相の情報を有するため、所望の光波分布に加工可能である。
また、ホログラムデータとは、複素振幅データと空間光変調器に入射したレーザ光との干渉縞を表すデータのことである。

また、前記した課題に鑑みて、本発明に係るホログラム記録装置は、レーザ光を発生させる光源と、ホログラムデータを生成するホログラムデータ生成装置と、表示した前記ホログラムデータを前記レーザ光に反映させて物体光を発生させる空間光変調器とを備え、前記物体光と参照光との干渉縞をマスタホログラムに記録するホログラム記録装置であって、ホログラムデータ生成装置が、複素振幅データ生成手段と、複素振幅データ補正手段と、ホログラムデータ生成手段と、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装置は、複素振幅データ生成手段によって、予め設定した初期位置に物体を配置したときの光波分布を表す複素振幅データを生成する。また、ホログラム記録装置は、複素振幅データ補正手段によって、初期位置から、第１のホログラム記録媒体の手前側で予め設定した離間距離の位置まで、物体が移動するように複素振幅データを補正する。さらに、ホログラム記録装置は、ホログラムデータ生成手段によって、複素振幅データ補正手段が補正した複素振幅データからホログラムデータを生成する。さらに、ホログラム記録装置は、空間光変調器によって、ホログラムデータ生成装置が生成したホログラムデータを表示する。

このように、ホログラム記録装置は、物体を離してマスタホログラムを記録する。従って、マスタホログラムの記録時に離した距離だけ戻して、マスタホログラムを複製すればよい。これにより、ホログラムの再生時、縞を物体から離すことができるので、物体の近くに縞が見えてしまうことを抑制できる。

本発明によれば、以下のような優れた効果を奏する。
本発明に係るホログラム製造方法及びホログラム記録装置によれば、ホログラムの再生時、縞を物体から離すことができるので、物体の近くに縞が見えてしまうことを抑制し、
ホログラムの品質を向上させることができる。

本発明の実施形態に係るホログラム記録装置の構成を示すブロック図である。 （ａ）〜（ｄ）はマスタホログラムの記録を説明する説明図である。 本発明の実施形態に係るホログラム複製装置の構成を示すブロック図である。 （ａ）〜（ｃ）はマスタホログラムの複製を説明する説明図である。 本発明の実施形態に係るホログラム製造方法を示すフローチャートである。 （ａ）はマスタホログラムの記録を説明する説明図であり、（ｂ）はマスタホログラムの複製を説明する説明図である。 本発明の変形例において、ホログラム複製装置の構成を示すブロック図である。 （ａ）〜（ｅ）は従来技術の説明図である。

以下、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
なお、実施形態において、同一の手段及び同一の部材には同一の符号を付し、説明を省略した。

（実施形態）
本実施形態では、最初に、マスタホログラム９_Ｍの記録を行うホログラム記録装置１を説明する。次に、マスタホログラム９_Ｍを複製するホログラム複製装置２を説明する。その後、マスタホログラムの複製手順を説明する。

［ホログラム記録装置の構成］
図１を参照し、本発明の実施形態に係るホログラム記録装置１の構成について説明する。
ホログラム記録装置１は、物体光と参照光との干渉縞をマスタホログラム９_Ｍに記録するものである。つまり、ホログラム記録装置１は、物体光と参照光との干渉縞をホログラム記録媒体（第１のホログラム記録媒体）９に露光し、マスタホログラム９_Ｍとする。

ホログラム記録媒体９は、物体光と参照光との干渉縞を記録する媒体である。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。

図１に示すように、ホログラム記録装置１は、レーザ（光源）１０と、偏光板１１と、１／２波長板１２と、レンズ１３，１４と、偏光ビームスプリッタ１５と、１／２波長板１６と、偏光ビームスプリッタ１７と、ＳＬＭ（空間光変調器）１８と、レンズ１９と、ＨＺＰ処理用マスク２０と、レンズ２１〜２３と、ミラー２４，２５と、空間フィルタ２６と、ステージ２７と、ホログラムデータ生成装置３０とを備える。

レーザ１０は、レーザ光を発生させるレーザ光源である。このレーザ１０は、発生させるレーザ光の波長が特に制限されない。本実施形態では、レーザ１０が、波長５３２ｎｍの緑色レーザを発振する単色レーザ装置であることとする。

偏光板１１は、レーザ１０が発生させたレーザ光の偏光方向を調整するものである。
１／２波長板１２は、後記する偏光ビームスプリッタ１５で分岐される物体光及び参照光のバランスを調整するために、偏光板１１を通過したレーザ光の偏光方向を変えるものである。この１／２波長板１２を通過したレーザ光は、レンズ１３に出射される。

レンズ１３は、１／２波長板１２からのレーザ光のビーム径を拡大する凸レンズである。このレンズ１３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１４，１９，２１〜２３も同様）。
レンズ１４は、レンズ１３からのレーザ光を平行光に変換する凸レンズである。このレンズ１４で平行光に変換されたレーザ光は、偏光ビームスプリッタ１５に出射される。

偏光ビームスプリッタ１５は、レンズ１４からのレーザ光を、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１５は、レンズ１４からのレーザ光を、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１５を透過したレーザ光を参照光とし、偏光ビームスプリッタ１５で反射されたレーザ光を物体光とする。

なお、図１では、レーザ光の光軸中心を破線で図示し、レーザ光の両端を実線で図示した。
また、図１では、参照光をブロック矢印Ｒで図示し、物体光をブロック矢印Ｏで図示した。

１／２波長板１６は、偏光ビームスプリッタ１５で反射されたレーザ光の偏光方向をπ／２だけ回転させるものである。
偏光ビームスプリッタ１７は、１／２波長板１６からの物体光をＳＬＭ１８に透過すると共に、ＳＬＭ１８からの物体光をレンズ１９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１７は、ＳＬＭ１８で変調された物体光をレンズ１９に向けて反射する。

ＳＬＭ１８は、後記するホログラムデータ生成装置３０が生成したホログラムデータを、偏光ビームスプリッタ１７からのレーザ光（物体光）に反映させるものである。具体的には、ＳＬＭ１８は、ホログラムデータ生成装置３０が生成したホログラムデータを表示し、偏光ビームスプリッタ１７からの物体光をホログラムデータに従って変調し、ホログラムデータが反映された物体光を偏光ビームスプリッタ１７に反射する。
このＳＬＭ１８は、一般的なものであり、その変調方式として、例えば、ＳＬＭ１８の変調方式としては、振幅変調型、位相変調型、振幅・位相変調型をあげることができる。

レンズ１９は、偏光ビームスプリッタ１７で反射された物体光をＨＺＰ処理用マスク２０に集光する凸レンズである。このレンズ１９を通過した光は、ＨＺＰ処理用マスク２０に出射される。
ＨＺＰ処理用マスク２０は、妨害光を除去するＨＺＰ処理を行うために、レンズ１９からの物体光の半分を遮蔽するマスクである。

レンズ２１は、ＨＺＰ処理用マスク２０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２２は、レンズ２１からの物体光をレンズ２３に集光する凸レンズである。
レンズ２３は、レンズ２２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。

ミラー２４は、偏光ビームスプリッタ１５を透過した参照光をミラー２５に反射するものである。
ミラー２５は、ミラー２４からの参照光を空間フィルタ２６に反射するものである。
空間フィルタ２６は、偏光ビームスプリッタ１５を透過した参照光の外周部を遮断するフィルタである。

ステージ２７は、ホログラム記録媒体９を搭載し、任意の位置に移動させるものである。例えば、ステージ２７は、要素セル単位で記録する場合、搭載したホログラム記録媒体９を２軸方向に移動させてもよい。このとき、ステージ２７は、要素セル同士が重ならないようにホログラム記録媒体９を移動させてもよく（タイリング）。また、ステージ２７は、要素セル同士が重なるようにホログラム記録媒体９を移動させてもよい（オーバーラップ）。

以上の構成により、レーザ１０が出射したレーザ光は、１／２波長板１２により偏光方向が調整される。そして、このレーザ光は、偏光ビームスプリッタ１５により、物体光と参照光とに分岐される。

物体光は、１／２波長板１６を透過し、ＳＬＭ１８に入射する。そして、ＳＬＭ１８に入射した物体光は、ＳＬＭ１８に表示されたホログラムデータが反映され、ＨＺＰ処理用マスク２０に入射する。さらに、ＨＺＰ処理用マスク２０に入射した物体光は、妨害光が除去され、ホログラム記録媒体９に出射される。

また、参照光は、ミラー２４，２５で反射され、空間フィルタ２６によって物体光と同一ビーム径まで絞られる。そして、参照光は、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に照射され、物体光及び参照光の干渉縞が記録される。このようにして、ホログラム記録装置１は、マスタホログラム９_Ｍを記録することができる。

［ホログラムデータ生成装置の構成］
次に、ホログラムデータ生成装置３０の構成について説明する。
ホログラムデータ生成装置３０は、物体Ｔがホログラム記録媒体９の手前側に位置するようにホログラムデータを生成するものであり、複素振幅データ生成手段３１と、複素振幅データ補正手段３３と、ホログラムデータ生成手段３５とを備える。

複素振幅データ生成手段３１は、予め設定した初期位置に物体を配置したときの光波分布を表す複素振幅データを生成するものである。
複素振幅データ補正手段３３は、物体が初期位置から予め設定した離間距離の位置まで移動するように、複素振幅データ生成手段３１が生成した複素振幅データを補正するものである。つまり、補正後の複素振幅データは、ホログラム記録媒体９から離間距離だけ物体を離したときの光波分布を表している。
なお、複素振幅データ生成手段３１及び複素振幅データ補正手段３３の詳細は、後記する。

ホログラムデータ生成手段３５は、複素振幅データ補正手段３３が補正した複素振幅データからホログラムデータを生成するものである。つまり、ホログラムデータ生成手段３５は、ＳＬＭ１８が表示できない複素振幅データを、ＳＬＭ１８が表示可能な干渉縞のデータに変換する。その後、ホログラムデータ生成手段３５は、ホログラムデータをＳＬＭ１８に出力する。

例えば、ホログラムデータは、点光源からの計算やインテグラル立体映像（要素画像群）からの計算といった、一般的な計算機合成ホログラム（ＣＧＨ：Computer Generated Hologram）で求めることができる。点光源から計算する場合、物体を点光源の集合として扱い、個々の点光源で発生した光が伝搬してホログラム面での光波分布を個々に求め、求めた全ての光波分布を加算することで、複素振幅データを生成する。そして、計算機合成ホログラムでは、複素振幅データと参照光データとで干渉現象を計算した結果（干渉縞）を、ホログラムデータとして生成する。

＜ホログラムデータの生成：第１例＞
図２を参照し、ホログラムデータの生成について、第１例及び第２例の手法を順に説明する（適宜図１参照）。

第１例の手法は、図２（ａ）に示すように、初期位置Ｄ１に物体Ｔが配置された複素振幅データを生成した後、初期位置Ｄ１から離間距離Ｄ２の位置まで物体Ｔが移動するように複素振幅データを補正するものである。
ここで、「移動」とは、ホログラム記録媒体９の記録面（Ｘ−Ｙ面）に垂直な奥行き方向（Ｚ軸方向）で距離を変えることである。なお、図面右側を奥行き方向の奥側とし、図面左側を奥行き方向の手前側とする。

まず、複素振幅データ生成手段３１は、初期位置Ｄ１に物体Ｔを配置したときの複素振幅データを生成する。
この初期位置Ｄ１は、従来技術と同様、ホログラム記録媒体９の近傍に予め設定されている。例えば、初期位置Ｄ１は、ホログラム記録媒体９の手前側、５ｃｍの位置である。

前記したように、複素振幅データは、振幅及び位相の情報を有するため、所望の光波分布に加工可能である。そこで、複素振幅データ補正手段３３は、複素振幅データ生成手段３１が生成した複素振幅データを、物体Ｔが初期位置Ｄ１から離間距離Ｄ２の位置まで移動するように補正する。
この離間距離Ｄ２は、ホログラム記録媒体９の手前側、かつ、初期位置Ｄ１よりも遠くになるように予め設定されている。例えば、離間距離Ｄ２は、ホログラム記録媒体９の手前側、５０ｃｍである。

続いて、ホログラムデータ生成手段３５は、図２（ｂ）に示すように、離間距離Ｄ２の位置に物体Ｔがある状態の複素振幅データから、ホログラムデータを生成する。その後、ホログラム記録装置１は、このホログラムデータをＳＬＭ１８に表示し、ホログラムデータが反映された物体光と参照光との干渉縞をマスタホログラム９_Ｍに記録する。このとき、マスタホログラム９_Ｍには、物体Ｔの干渉縞と共に格子状の縞も記録されることになる。

このように、第１例の手法では、物体Ｔの初期位置Ｄ１がホログラム記録媒体９に近いので、複素振幅データを少ない計算量で生成することができる。そして、初期位置Ｄ１から離間距離Ｄ２の位置までの平行移動をフーリエ変換で行えるので、複素振幅データを少ない計算量で補正することができる。

なお、第１例の手法は、図２（ｃ）に示すように、初期位置Ｄ１がホログラム記録媒体９の奥側の場合にも適用できる。この場合、複素振幅データ補正手段３３は、複素振幅データを、物体Ｔが、ホログラム記録媒体９の奥側から手前側に移動するように補正すればよい。ここで、図２（ｃ）では、初期位置Ｄ１がホログラム記録媒体９の奥側であることを示すため、マイナスの符号を付した。
さらに、第１例の手法は、初期位置Ｄ１がホログラム記録媒体９の手間側及び奥側の両方となる場合（例えば、ホログラム記録媒体９の手前側と奥側にそれぞれ物体Ｔが位置する場合）にも適用できる。

＜ホログラムデータの生成：第２例＞
第２例の手法は、図２（ｄ）に示すように、初期位置Ｄ１に物体Ｔを配置することなく、直接、離間距離Ｄ２の位置に物体Ｔが配置された複素振幅データを生成するものである。

具体的には、複素振幅データ生成手段３１は、離間距離Ｄ２の位置に物体Ｔを配置したときの複素振幅データを生成する。そして、ホログラムデータ生成手段３５は、第１例と同様、ホログラムデータを生成する。

この第２例の手法では、物体Ｔの離間位置Ｄ２がホログラム記録媒体９から遠いので、複素振幅データを生成する計算処理が複雑になり、計算量が多くなる。
なお、第１例又は第２例の何れの手法を用いるかは、予め設定しておく。また、この第２例の手法を用いる場合、複素振幅データ補正手段３３を備えずともよい。

［ホログラム複製装置の構成］
図３を参照し、ホログラム複製装置２の構成について説明する。
ホログラム複製装置２は、ホログラム記録装置１が記録したマスタホログラム９_Ｍを複製するものである。図３に示すように、ホログラム複製装置２は、レーザ（第２の光源）１００と、ハーフミラー（光分岐手段）１１０と、参照光照射手段１２０と、照明光照射手段１３０と、保持手段１４０とを備える。
なお、図３では、レーザ光の両端を実線で図示した。

レーザ１００は、レーザ光を発生させるレーザ光源である。このレーザ１００は、ホログラム記録装置１のレーザ１０（図１）と同様のものである。
ハーフミラー１１０は、レーザ１０が発生させたレーザ光を、マスタホログラム９_Ｍとホログラム記録媒体９との側に分岐させるものである。

ここで、マスタホログラム９_Ｍの側に分岐したレーザ光が照明光となる。また、ホログラム記録装置１の構造上、マスタホログラム９_Ｍが反射型になるので、この照明光を平行光とした。
また、ホログラム記録媒体（第２のホログラム記録媒体）９の側に分岐したレーザ光が参照光となる。この参照光は任意にできるので、点光源からの光とすることで、参照光の方向を自由に設定できる。

参照光照射手段１２０は、ハーフミラー１１０で分岐した光をホログラム記録媒体９に出射するものであり、ミラー１２１と、レンズ１２３とを備える。
ミラー１２１は、ハーフミラー１１０からのレーザ光をレンズ１２３に反射するものである。
レンズ１２３は、ミラー１２１からのレーザ光のビーム径を拡大する凸レンズである。このレンズ１２３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１３１，１０５も同様）。
このようにして、ハーフミラー１１０で反射されたレーザ光が、参照光として、ホログラム記録媒体９に出射される。

照明光照射手段１３０は、ハーフミラー１１０で分岐した光をマスタホログラム９_Ｍに出射するものであり、レンズ１３１，１３３と、ミラー１３５と、ハーフミラー１３７とを備える。
レンズ１３１は、ハーフミラー１１０を通過したレーザ光のビーム径を拡大する凸レンズである。このレンズ１３１で拡大されたレーザ光は、レンズ１３３に出射される。
レンズ１３３は、レンズ１３１からのレーザ光を平行光に変換する凸レンズである。このレンズ１３３で平行光に変換されたレーザ光は、ミラー１３５に出射される。

ミラー１３５は、レンズ１３３からのレーザ光をハーフミラー１３７に反射するものである。
ハーフミラー１３７は、ミラー１３５からのレーザ光をマスタホログラム９_Ｍに反射するものである。このハーフミラー１３７で反射されたレーザ光は、照明光として、マスタホログラム９_Ｍに出射される。

このようにして、ホログラム複製装置２は、ハーフミラー１１０を介して、マスタホログラム９_Ｍの干渉縞をホログラム記録媒体９に記録する。つまり、ホログラム複製装置２では、マスタホログラム９_Ｍがレーザ光を反射し、その反射光がハーフミラー１１０を通過してホログラム記録媒体９に到達するので、マスタホログラム９_Ｍの干渉縞をホログラム記録媒体９に記録できる。

保持手段１４０は、マスタホログラム９_Ｍ及びホログラム記録媒体９を離間距離Ｄ２だけ離して保持するものである。この保持手段１４０は、マスタホログラム９_Ｍを搭載するステージ１４１_Ｍと、ホログラム記録媒体９を搭載するステージ１４１_Ｃを備える。

ここで、ホログラム複製装置２では、ホログラム記録媒体９又はマスタホログラム９_Ｍの何れを移動させてもよい。例えば、ステージ１４１_Ｃが、ホログラム記録装置１から入力された離間距離Ｄ２に応じて奥行き方向に駆動し、ホログラム記録媒体９を移動させることとしてもよい。
なお、ステージ１４１_Ｍが奥行き方向に駆動し、マスタホログラム９_Ｍを移動させることとしてもよい。

＜マスタホログラムの複製＞
図４を参照し、マスタホログラム９_Ｍの複製について説明する（適宜図３参照）。
本実施形態では、マスタホログラム９_Ｍを製造する際、物体Ｔを手前側に移動させて、ホログラムデータを求めている。そこで、マスタホログラム９_Ｍを複製する際、その距離だけ、物体Ｔの位置を奥側に戻す必要がある。

具体的には、ホログラム複製装置２では、図４（ａ）に示すように、ホログラム記録媒体９をマスタホログラム９_Ｍの手前側で離間距離Ｄ２の位置に配置する。これにより、ホログラム記録媒体９から見て、物体Ｔの位置が奥側に戻っていることになる。

そして、ホログラム複製装置２は、図４（ｂ）に示すように、マスタホログラム９_Ｍの干渉縞をホログラム記録媒体９に記録することで、複製ホログラム９_Ｃを製造する。従って、図４（ｃ）に示すように、複製ホログラム９_Ｃを再生したとき、縞αが物体Ｔから離れているので、観察者９０には、縞αが見えにくくなる。つまり、物体Ｔを見ようとして、観察者９０の目が物体Ｔにピントを合わせると、物体Ｔから離れている縞αにはピントが合わず、縞αが目立ちにくくなる。
なお、図４では、複製ホログラム９_Ｃで形成された縞αを破線で図示した。

［ホログラム製造手順］
図５を参照し、ホログラム製造手順について説明する（適宜図１，図３参照）。
図５に示すように、このホログラム製造手順は、ホログラム記録装置１がマスタホログラム９_Ｍを記録するホログラム記録工程Ｓ１、及び、ホログラム複製装置２がマスタホログラム９_Ｍを複製するホログラム複製工程Ｓ２で構成されている。

ホログラム記録工程Ｓ１は、ステップＳ１０〜Ｓ１４の処理で構成されており、詳細に説明する。このホログラム記録工程Ｓ１では、前記した第１例の手法でホログラムデータを生成することとする。

複素振幅データ生成手段３１は、初期位置に物体を配置したときの光波分布を表す複素振幅データを生成する（ステップＳ１０：初期位置複素振幅データ生成ステップ）。
複素振幅データ補正手段３３は、物体が初期位置から離間距離の位置まで移動するように、ステップＳ１０で生成した複素振幅データを補正する（ステップＳ１１：複素振幅データ補正ステップ）。
このステップＳ１０，Ｓ１１の処理が、複素振幅データ生成ステップＳ３を構成する。

ホログラムデータ生成手段３５は、ステップＳ１１で補正した複素振幅データからホログラムデータを生成する（ステップＳ１２：ホログラムデータ生成ステップ）。
ホログラムデータ生成装置３０は、ステップＳ１２で生成したホログラムデータをＳＬＭ１８に表示する（ステップＳ１３：表示ステップ）。
ホログラム記録装置１は、ステップＳ１３で表示したホログラムデータが反映された物体光と参照光との干渉縞をホログラム記録媒体９に記録することで、マスタホログラム９_Ｍを製造する（ステップＳ１４：記録ステップ）。

ホログラム複製工程Ｓ２は、ステップＳ２０，Ｓ２１の処理で構成されており、詳細に説明する。
ホログラム複製装置２は、ホログラム記録媒体９をマスタホログラム９_Ｍの手前側で離間距離の位置に配置する（ステップＳ２０：配置ステップ）。
ホログラム複製装置２では、ステップＳ２０で配置したホログラム記録媒体９にマスタホログラム９_Ｍの干渉縞を記録することで、マスタホログラム９_Ｍを複製する（ステップＳ２１：複製ステップ）。

以上のホログラム製造手順では、第１例の手法を用いることとしたが、第２例の手法を用いてもよい。この場合、複素振幅データ生成手段３１は、離間距離Ｄ２の位置に物体Ｔを配置したときの複素振幅データを生成する（ステップＳ１０Ａ）。そして、ホログラム複製装置２は、ステップＳ１１を行わずに、ステップＳ１２以降の処理を行えばよい。

［作用・効果］
以上のように、ホログラム記録装置１は、マスタホログラム９_Ｍを製造する際、物体Ｔを手前側に移動させて、ホログラムデータを求めている。そして、ホログラム複製装置２は、マスタホログラム９_Ｍを複製する際、その距離だけ、ホログラム記録媒体９をマスタホログラム９_Ｍの手前側に配置することで、物体Ｔの位置を奥側に戻している。これにより、ホログラムの再生時、縞を物体Ｔから離すことができるので、物体Ｔの近くに縞が見えてしまうことを抑制し、ホログラムの品質を向上させることができる。
さらに、ホログラム記録装置１は、第１例の手法を適用した場合、少ない計算量で複素振幅データを求められるので、高速化を図ることができる。

例えば、人物の顔を物体Ｔとした場合を考える。この場合、ホログラム記録媒体９の手前側５０ｃｍに顔を表示するホログラムデータを生成し、マスタホログラム９_Ｍを記録する。そして、顔が奥側に５０ｃｍ戻るようにホログラム記録媒体９を配置して、マスタホログラム９_Ｍを複製する。

また、例えば、広い奥行き範囲に複数の物体Ｔを配置する場合を考える。この場合、ホログラム記録媒体９の手前側５０ｃｍに物体Ｔを表示するホログラムデータを生成し、マスタホログラム９_Ｍを記録する。そして、物体Ｔが奥側に５０ｃｍ戻るようにホログラム記録媒体９を配置して、マスタホログラム９_Ｍを複製する。

以上、本発明の実施形態を詳述してきたが、本発明は前記した実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

（変形例：仮想レンズの利用）
図６を参照し、本発明の変形例に係るホログラム記録装置１Ｂ及びホログラム複製装置２Ｂについて、実施形態と異なる点を説明する（適宜図１，図７参照）。

ホログラム記録装置１が、仮想レンズ３７を用いたフーリエ変換型ホログラムとして、複素振幅データを求める点が実施形態と異なる。さらに、ホログラム複製装置２Ｂが、マスタホログラム９_Ｍとホログラム記録媒体９との間にレンズ１５０を備える点が実施形態と異なる。

［ホログラム記録装置の構成］
図１を参照し、ホログラム記録装置１Ｂの構成について説明する。
図１に示すように、ホログラム記録装置１Ｂは、レーザ１０と、偏光板１１と、１／２波長板１２と、レンズ１３，１４と、偏光ビームスプリッタ１５と、１／２波長板１６と、偏光ビームスプリッタ１７と、ＳＬＭ１８と、レンズ１９と、ＨＺＰ処理用マスク２０と、レンズ２１〜２３と、ミラー２４，２５と、空間フィルタ２６と、ステージ２７と、ホログラムデータ生成装置３０Ｂとを備える。

ホログラムデータ生成装置３０Ｂは、ホログラムデータを生成するものであり、複素振幅データ生成手段３１Ｂと、複素振幅データ補正手段３３と、ホログラムデータ生成手段３５とを備える。
なお、複素振幅データ生成手段３１Ｂ以外の各手段は、第１実施形態と同様のため、説明を省略する。

図６（ａ）に示すように、複素振幅データ生成手段３１Ｂは、物体Ｔとホログラム記録媒体９との間に仮想レンズ３７を配置したフーリエ変換型ホログラムとして、複素振幅データを生成する。すなわち、複素振幅データ生成手段３１Ｂは、物体Ｔからの光波分布を、仮想レンズ３７でのフーリエ変換により求める。ここで、仮想レンズ３７のパラメータ（例えば、直径、焦点距離）は、予め設定しておく。

［ホログラム複製装置の構成］
図７を参照し、ホログラム複製装置２Ｂの構成について説明する。
図７に示すように、ホログラム複製装置２Ｂは、レーザ（第２の光源）１００と、ハーフミラー（光分岐手段）１１０と、参照光照射手段１２０と、照明光照射手段１３０と、保持手段１４０と、レンズ１５０とを備える。

レンズ１５０は、図６（ｂ）に示すように、仮想レンズ３７に対応するレンズである。例えば、レンズ１５０は、仮想レンズ３７と同一パラメータのレンズである。
なお、レンズ１５０以外の各手段は、ホログラム記録媒体９とマスタホログラム９_Ｍとを離間距離Ｄ２だけ離す点も含め、実施形態と同様のため、説明を省略する。
また、ホログラム製造手順も実施形態と同様のため、説明を省略する。

以上のように、ホログラム複製装置２Ｂでは、マスタホログラム９_Ｍとホログラム記録媒体９との間にレンズ１５０を配置したので、図６（ｂ）のように、枠が無限遠に形成される。これにより、複製ホログラム９_Ｃを再生したとき、観察者９０には縞が殆ど見えず、ホログラムの品質をより高くすることができる。

（その他変形例）
前記した実施形態では、単色レーザを用いることとして説明したが、本発明では、赤色、緑色、青色のカラーレーザを用いることもできる。
前記した実施形態では、ホログラム記録装置及びホログラム複製装置における光学系の構成例を説明したが、本発明は、その構成例に限定されない。
前記した実施形態では、ホログラム記録装置及びホログラム複製装置を独立した装置として説明したが、本発明は、ホログラム記録装置にホログラム複製装置を組み込んで一体型としてもよい。

１，１Ｂ ホログラム記録装置
１０ レーザ（光源）
１８ ＳＬＭ（空間光変調器）
３０,３０Ｂ ホログラムデータ生成装置
３１，３１Ｂ 複素振幅データ生成手段
３３ 複素振幅データ補正手段
３５ ホログラムデータ生成手段
２，２Ｂ ホログラム複製装置
１００ レーザ（第２の光源）
１１０ ハーフミラー（光分岐手段）
１２０ 参照光照射手段
１３０ 照明光照射手段
１４０ 保持手段
１５０ レンズ

Claims (4)

1. ホログラムデータが反映された物体光と参照光との干渉縞をマスタホログラムに記録し、当該マスタホログラムを複製するホログラム製造方法であって、
   第１のホログラム記録媒体の手前側で予め設定した離間距離の位置に物体を配置したときの光波分布である複素振幅データを生成する複素振幅データ生成ステップと、
   前記複素振幅データ生成ステップで生成した複素振幅データから前記ホログラムデータを生成するホログラムデータ生成ステップと、
   前記ホログラムデータ生成ステップで生成したホログラムデータを空間光変調器に表示する表示ステップと、
   前記表示ステップで表示したホログラムデータが反映された物体光と前記参照光との干渉縞を前記第１のホログラム記録媒体に記録することで、前記マスタホログラムを製造する記録ステップと、
   第２のホログラム記録媒体を前記マスタホログラムの手前側で前記離間距離の位置に配置する配置ステップと、
   前記配置ステップで配置した第２のホログラム記録媒体に前記マスタホログラムの干渉縞を記録することで、前記マスタホログラムを複製する複製ステップと、を備え、
   前記複素振幅データ生成ステップは、
   予め設定した初期位置に前記物体を配置したときの光波分布を表す複素振幅データを生成する初期位置複素振幅データ生成ステップと、
   前記物体が前記初期位置から前記離間距離の位置まで移動するように前記複素振幅データを補正する複素振幅データ補正ステップと、を備えることを特徴とするホログラム製造方法。
2. ホログラムデータが反映された物体光と参照光との干渉縞をマスタホログラムに記録し、当該マスタホログラムを複製するホログラム製造方法であって、
   第１のホログラム記録媒体の手前側で予め設定した離間距離の位置に物体を配置したときの光波分布である複素振幅データを生成する複素振幅データ生成ステップと、
   前記複素振幅データ生成ステップで生成した複素振幅データから前記ホログラムデータを生成するホログラムデータ生成ステップと、
   前記ホログラムデータ生成ステップで生成したホログラムデータを空間光変調器に表示する表示ステップと、
   前記表示ステップで表示したホログラムデータが反映された物体光と前記参照光との干渉縞を前記第１のホログラム記録媒体に記録することで、前記マスタホログラムを製造する記録ステップと、
   第２のホログラム記録媒体を前記マスタホログラムの手前側で前記離間距離の位置に配置する配置ステップと、
   前記配置ステップで配置した第２のホログラム記録媒体に前記マスタホログラムの干渉縞を記録することで、前記マスタホログラムを複製する複製ステップと、を備え、
   前記複素振幅データ生成ステップでは、前記物体と前記第１のホログラム記録媒体との間に仮想レンズを配置したフーリエ変換型ホログラムとして前記複素振幅データを生成し、
   前記配置ステップでは、前記第２のホログラム記録媒体と前記マスタホログラムとの間に、前記仮想レンズに対応するレンズを配置することを特徴とするホログラム製造方法。
3. レーザ光を発生させる光源と、ホログラムデータを生成するホログラムデータ生成装置と、表示した前記ホログラムデータを前記レーザ光に反映させて物体光を発生させる空間光変調器とを備え、前記物体光と参照光との干渉縞をマスタホログラムに記録するホログラム記録装置であって、
   前記ホログラムデータ生成装置は、
   予め設定した初期位置に物体を配置したときの光波分布を表す複素振幅データを生成する複素振幅データ生成手段と、
   前記初期位置から、第１のホログラム記録媒体の手前側で予め設定した離間距離の位置まで、前記物体が移動するように前記複素振幅データを補正する複素振幅データ補正手段と、
   前記複素振幅データ補正手段が補正した複素振幅データから前記ホログラムデータを生成するホログラムデータ生成手段と、を備え、
   前記空間光変調器は、前記ホログラムデータ生成装置が生成したホログラムデータを表示することを特徴とするホログラム記録装置。
4. 前記マスタホログラムを複製するために、
   第２の光源と、
   前記第２の光源からの光を、前記マスタホログラムと第２のホログラム記録媒体とに分岐させる光分岐手段と、
   前記光分岐手段で分岐した光を前記マスタホログラムに出射する照明光照射手段と、
   前記光分岐手段で分岐した光を前記第２のホログラム記録媒体に出射する参照光照射手段と、
   前記マスタホログラム及び前記第２のホログラム記録媒体を前記離間距離だけ離して保持する保持手段と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載のホログラム記録装置。

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