專利名稱：全息立體圖生成裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于生成記錄的全息立體圖的全息立體圖生成裝置和方法，使得能夠以三維觀察實(shí)象和計(jì)算機(jī)圖形的圖象。
全息立體圖例如是由對(duì)主體從不同觀察點(diǎn)攝影，并使用數(shù)個(gè)這樣獲得的圖象作為原始圖象形成的，這些原始圖象以條形元或點(diǎn)元順序地記錄在全息圖媒體上。
例如，在如

圖1所示只具有水平方向方位差信息的全息立體圖中，順序地以不同的水平方向?qū)χ黧w100攝影以獲得多個(gè)原始圖象101a到101e，這些原始圖象作為條形全息圖元102順序地記錄在記錄媒體上。應(yīng)當(dāng)注意，作為全息圖元記錄在全息記錄媒體上的多個(gè)原始圖象可能不是實(shí)際上被攝影的主體，而是CAD(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì))圖象或CG(計(jì)算機(jī)圖形)圖象。
在這一全息立體圖中通過(guò)順序地對(duì)主體從不同觀察點(diǎn)在水平方向上攝影而獲得的圖象信息作為條形全息圖元被順序記錄。當(dāng)雙眼(右和左)觀看這一全息立體圖時(shí)，右眼接收的二維圖象不同于左眼接收的二維圖象。這樣，觀察者感到方位差并把圖象識(shí)別為三維圖象。
上述的全息立體圖的全息圖元記錄在具有作為以下記錄材料的感光材料的記錄媒體上。這就是，當(dāng)在全息圖記錄媒體上記錄一全息圖元時(shí)，具有良好相干性的激光束分支為兩部分。一部分作為由諸如液晶板這樣的圖象顯示裝置調(diào)制的二維投影圖象(物光)，并施加到全息圖記錄媒體的一側(cè)。另一部分作為參照光記錄到全息圖記錄媒體的另一側(cè)。這樣，全息圖記錄媒體的感光性材料的折射因子或透射因子的變化就形成相干條紋。
然而，由上述方法產(chǎn)生的全息立體圖有各種問(wèn)題。再現(xiàn)的圖象是全暗的且明暗對(duì)比度不足。再現(xiàn)的圖象因失真而不清晰。
為了應(yīng)付這種情形，對(duì)上述主體光試驗(yàn)了各種裝置以改進(jìn)再現(xiàn)圖象的質(zhì)量，但是不能獲得充分滿意的圖象。
因而本發(fā)明的一個(gè)目的是要提供一種用于再現(xiàn)能夠呈現(xiàn)較好的再現(xiàn)圖象的全息立體圖的全息立體圖生成裝置和方法。
我們研究解決了上述問(wèn)題，并發(fā)現(xiàn)通過(guò)抑制施加于全息記錄媒體的參照光的散射并改進(jìn)其平行性，能夠大大改進(jìn)全息立體圖的再現(xiàn)圖象質(zhì)量。
根據(jù)本發(fā)明的全息立體圖生成裝置和方法用于把物光施加到全息圖記錄媒體的一面(第一面)，并把參照光施加到全息圖記錄媒體的另一面(第二面)，以便作為全息圖元向全息圖記錄媒體順序地記錄方位差圖象串的每一圖象，其中具有對(duì)應(yīng)于全息圖元的開(kāi)口的掩模配置在參照光的光路上。
在這一全息立體圖生成裝置中，只有已經(jīng)通過(guò)了掩模開(kāi)口的參照光的一部分施加到全息圖記錄媒體上。因?yàn)檠谀ｉ_(kāi)口具有對(duì)應(yīng)于全息圖元的形狀，故參照光將不會(huì)施加到要記錄所需的全息圖元的區(qū)域上的相鄰區(qū)域。于是，這一全息立體圖生成裝置能夠抑制由參照光對(duì)另一區(qū)域的暴光所引起的衍射效果的降低。這使得能夠生成可再現(xiàn)較好圖象的全息立體圖。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種全息立體圖生成裝置和方法，用于把物光施加到全息圖記錄媒體的一面(第一面)，并把參照光施加到全息圖記錄媒體的另一面(第二面)，以便作為全息圖元向全息圖記錄媒體順序地記錄方位差圖象串的每一圖象，該裝置還包括配置在參照光的光路上的投影光學(xué)系統(tǒng)，用于向全息圖記錄媒體的第二面投射參照光。
一般來(lái)說(shuō)，全息立體圖承受用于顯示再現(xiàn)圖象的平行光。然而，在全息圖元記錄期間使用非平行光作為參照光生成的全息立體圖，當(dāng)為再現(xiàn)而施加平行光時(shí)，將引起失真和模糊。
另一方面，在根據(jù)本發(fā)明的全息立體圖生成裝置中，通過(guò)配置在參照光光路上的投射光學(xué)系統(tǒng)，使參照光在施加到全息圖記錄媒體的第二面之前成為平行光。于是，能夠生成可再現(xiàn)較好圖象的全息立體圖。
應(yīng)當(dāng)注意，在根據(jù)本發(fā)明的全息立體圖生成裝置中，掩模和投影光學(xué)系統(tǒng)都配置在參照先光路上。
其這種情形下，通過(guò)抑制再現(xiàn)圖象中的衍射的降低和失真能夠提供可再現(xiàn)更好圖象的全息立體圖。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種全息立體圖生成方法，用于把物光施加到全息圖記錄媒體的一面(第一面)，并把參照光施加到全息圖記錄媒體的另一面(第二面)，以便作為全息圖元向全息圖記錄媒體順序地記錄方位差圖象串的每一圖象，其中具有對(duì)應(yīng)于全息圖元的開(kāi)口的掩模配置在參照光的光路上，使得參照光在施加到全息圖記錄媒體第二面之前通過(guò)掩模。
根據(jù)這一全息立體圖生成方法，抑制了在預(yù)定區(qū)域的參照光向相鄰區(qū)域的施加，并能夠獲得可再現(xiàn)較好圖象的全息立體圖。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種全息立體圖生成方法，用于把物光施加到全息圖記錄媒體的一面(第一面)，并把參照光施加到全息圖記錄媒體的另一面(第二面)，以便作為全息圖元向全息圖記錄媒體順序地記錄方位差圖象串的每一圖象，其中一投射光學(xué)系統(tǒng)配置在參照光的光路上，用于作為平行光向全息圖記錄媒體的第二面投射參照光。
根據(jù)這一立體圖生成方法，通過(guò)在參照光的光路上所提供的投射光學(xué)系統(tǒng)在參照光施加到全息圖記錄媒體的第二面之前使其成為平行光。因而，能夠生成可再現(xiàn)較好圖象的全息立體圖。
應(yīng)當(dāng)注意，根據(jù)本發(fā)明的全息立體圖生成方法，掩模和投射光學(xué)系統(tǒng)都可配置在參照光的光路上，使得由投射光學(xué)系統(tǒng)把通過(guò)掩模的參照光在其施加到全息圖記錄媒體的第二面之前變成為平行光。
這種情形下，能夠抑制再現(xiàn)圖象中衍射的降低和失真，從而獲得能夠再現(xiàn)更好的圖象的全息立體圖。
圖1圖示出全息立體圖的生成過(guò)程。
圖2是作為一個(gè)例子的全息圖記錄媒體的主要部分的的剖視圖。
圖3說(shuō)明全息材料的感光過(guò)程圖3A表示單聚物均勻地散布到基聚合物中；圖3B表示主光(power light)施加到全息材料上；圖3C表示紫外線施加到整個(gè)表面。
圖4圖示出全息立體圖產(chǎn)生裝置的結(jié)構(gòu)一例。
圖5圖示出曝光過(guò)程部分的光學(xué)系統(tǒng)配置的一例。
圖6圖示出一般的遠(yuǎn)焦投射光學(xué)系統(tǒng)。
圖7表示配置在根據(jù)本發(fā)明的全息立體圖產(chǎn)生裝置的參照光光路上的遠(yuǎn)焦投射光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)一例圖7A是遠(yuǎn)焦投射光學(xué)系統(tǒng)的側(cè)視圖；圖7B是從上觀看的遠(yuǎn)焦投射光學(xué)系統(tǒng)的平面圖。
圖8表示上述的遠(yuǎn)焦投射光學(xué)系統(tǒng)的透鏡參數(shù)。
現(xiàn)在將參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明不限于以下所說(shuō)明的實(shí)施例，而是能夠在本發(fā)明的范圍內(nèi)對(duì)實(shí)施例作出修改。
首先，將參照?qǐng)D2根據(jù)本發(fā)明對(duì)全息立體圖中使用記錄媒體給出解釋。
如圖2所示，這一記錄媒體10包括由無(wú)色透明樹(shù)脂膜等制成具有全息圖記錄層12的基片11，該記錄層由無(wú)色透明樹(shù)脂膜制成的防護(hù)層13覆蓋。
如以下詳述，當(dāng)三維圖象記錄到這一記錄媒體10時(shí)，參照光通過(guò)基片11進(jìn)入全息圖記錄層12，同時(shí)物光通過(guò)防護(hù)層13進(jìn)入全息圖記錄層12，它們的相干條紋記錄在全息圖記錄層12上。于是，基片11和防護(hù)層13應(yīng)當(dāng)具有諸如小的光散射、小的雙折射、及高透明度。
另一方面，全息圖記錄媒體12可由通常已知的全息材料制成。最好是這樣的材料，其中參照光與物體光之間相干產(chǎn)生的相干條紋作為折射因子中的變化被記錄。在這一實(shí)施例中，我們使用由Dupont有限公司生產(chǎn)的OMNI-DEX(商品名)作為全息材料。這一全息材料是由光學(xué)聚合型光聚合物制成的。如圖3A所示，在其初始狀態(tài)，單聚物M均勻地散布到基聚合物中。如果如圖3B所示，向全息材料施加10到400mJ/cm2的光La，則根據(jù)光La的強(qiáng)度暴光的單聚物M被聚合。結(jié)果，單聚物M的濃度依據(jù)位置而變化，引起折射調(diào)制。此后，如圖3C所示，向整個(gè)表面施加1000mJ/cm2的紫外線Lb，以便完成單聚物M的聚合。這樣，增加折射因子的調(diào)制，并固定這一折射因子的調(diào)制。
接下來(lái)將對(duì)根據(jù)本發(fā)明用于在上述記錄媒體10上作為全息立體圖記錄三維圖象的全息立體圖生成裝置給出說(shuō)明。這里將對(duì)這樣一種全息立體圖生成裝置給出說(shuō)明，其中多個(gè)條形全息圖元記錄到記錄媒體10上，以便在水平方向上獲得方位差信息。然而，本發(fā)明不限于這一例子，而是也能適用于其中點(diǎn)型全息圖元記錄在記錄媒體10上的全息立體圖，以便產(chǎn)生在水平方向和垂直方向都具有方位差信息的全息立體圖。
這一全息立體圖生成裝置是用于產(chǎn)生所謂一步全息立體圖的裝置，并且包含物體光與相干光之間相干條紋的記錄媒體本身作為全息立體圖輸出。
如圖4所示，這一全息立體圖生成裝置包括用于處理主圖象數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理器21；用于控制整個(gè)系統(tǒng)的控制計(jì)算機(jī)22；及具有用于產(chǎn)生全息立體圖的光學(xué)系統(tǒng)的曝光處理器23。
數(shù)據(jù)處理器21從方位差圖象串?dāng)z像裝置、方位差圖象串生成計(jì)算機(jī)等等讀入方位差圖象串D1，且方位差圖象串D1受到由圖象處理計(jì)算機(jī)24對(duì)全息立體圖進(jìn)行的預(yù)定的圖象處理，諸如視點(diǎn)轉(zhuǎn)換和梯形畸變校正。已經(jīng)受到預(yù)定的圖象處理的圖象數(shù)據(jù)D2記錄在諸如存儲(chǔ)器或硬盤(pán)這樣的記錄裝置25中。
這里，方位差圖象串?dāng)z像裝置可以使用多透鏡相機(jī)同時(shí)拍攝或由移動(dòng)相機(jī)順序拍攝，使得在水平方向從多個(gè)視點(diǎn)拍攝主體以便獲得方位差圖象串D1，該圖象串提供給圖象處理計(jì)算機(jī)24。此外，使用諸如CAD和CG技術(shù)的方位差圖象串生成計(jì)算機(jī)從包含方位信息的多個(gè)圖象生成方位差圖象串D1，并不方位差圖象串D1提供給圖象處理計(jì)算機(jī)24。
此外，當(dāng)生成全息立體圖時(shí)，數(shù)據(jù)處理器21從存儲(chǔ)器25順序讀出對(duì)每一圖象的圖象數(shù)據(jù)，并把圖象數(shù)據(jù)D3發(fā)送到控制計(jì)算機(jī)22。
控制計(jì)算機(jī)22控制曝光處理器23，使得從數(shù)據(jù)處理器21提供的基于圖象數(shù)據(jù)D3的圖象作為條形全息圖元順序地記錄在記錄媒體10上。
這里，如稍后將詳述那樣，控制計(jì)算機(jī)22控制裝設(shè)在曝光處理器23中的快門(mén)、顯示裝置、及打印機(jī)頭部分。這就是說(shuō)，控制計(jì)算機(jī)22向快門(mén)發(fā)送控制信號(hào)S1控制快門(mén)的開(kāi)和閉；此外，控制處理器22把圖象數(shù)據(jù)D4提供給顯示裝置，使得顯示裝置顯示基于圖象數(shù)據(jù)D4的圖象?？刂朴?jì)算機(jī)向打印機(jī)頭部分發(fā)送出信號(hào)S2，以便由打印機(jī)頭部分控制記錄媒體10的給進(jìn)操作。
曝光處理器23將在以下參照?qǐng)D5到圖7詳述。圖5A表示從上方觀看的曝光處理器23整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)，而圖5B表示從側(cè)面觀看的光處理器23的整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)。圖6是對(duì)普通遠(yuǎn)焦投射光學(xué)系統(tǒng)的描述，而圖7表示用于根據(jù)本發(fā)明的全息立體圖曝光處理器23的遠(yuǎn)焦投射光學(xué)系統(tǒng)。應(yīng)當(dāng)注意，在根據(jù)本發(fā)明的全息立體圖生成裝置中，曝光處理器23的光學(xué)系統(tǒng)不限于這里給出的例子，而是可以在本發(fā)明的范圍內(nèi)按各種方式修改。例如，能夠修改參照光的入射方向、透鏡的數(shù)目和類型、透鏡的組合等等。
如圖5A中所示，曝光處理器23包括用于發(fā)射預(yù)定波長(zhǎng)激光束的激光源31；以及配置在來(lái)自激光源31的激光束L1的光路上的快門(mén)32和半反光鏡33。
上述的快門(mén)32由控制計(jì)算機(jī)22控制。在記錄媒體10沒(méi)有被暴光時(shí)快門(mén)32關(guān)閉，并在記錄媒體被暴光時(shí)打開(kāi)。應(yīng)當(dāng)注意，激光束的通和斷是使用快門(mén)32切換的，但是當(dāng)激光源31是諸如半導(dǎo)體激光器這種能夠在上升時(shí)發(fā)射穩(wěn)定激光束的光源時(shí)，無(wú)需使用快門(mén)32激光源本身可以接通和關(guān)斷。
半透鏡33的作用是把已經(jīng)通過(guò)快門(mén)32的激光束L2劃分為參照光和物光。已經(jīng)通過(guò)半透鏡33的光L3成為物體光，而由半透鏡33反射的光L4成為參照光。
如圖5A和圖5B所示，在已經(jīng)通過(guò)半透鏡33的光L3的光路上，裝有用于反射來(lái)自半透鏡33的光的全反射鏡34；具有凸透鏡和針孔的空間濾波器35；用于把物光變成為平行光的準(zhǔn)直透鏡36；用于顯示被記錄的圖象的顯示裝置37；用于向記錄媒體10投射物光的投射透鏡38，及用于按這一順序向記錄媒體10發(fā)射物體光的柱面透鏡39。
已經(jīng)通過(guò)半透鏡33的光L4由全發(fā)射鏡34反射，并通過(guò)空間濾波器35，以便成為從點(diǎn)光源漫射的光。另外，該光在進(jìn)入顯示裝置37之前由準(zhǔn)直透鏡36形成平行光。這里，例如顯示裝置37是具有液晶板的透明型圖象顯示裝置，并基于從控制計(jì)算機(jī)22饋送的圖象數(shù)據(jù)D4顯示圖象。已經(jīng)通過(guò)顯示裝置37的光根據(jù)顯示在顯示裝置37上的圖象被調(diào)制，并通過(guò)投射透鏡38引入柱面透鏡39。
已經(jīng)通過(guò)顯示裝置37的光在水平方向由柱面透鏡39聚焦，且聚焦光作為物光提供給記錄媒體10。這就是說(shuō)，在曝光處理器23中，來(lái)自顯示裝置37的投射光作為條形物光提供給記錄媒體10。應(yīng)當(dāng)注意，產(chǎn)生反射型全息立體圖當(dāng)時(shí)，雖然沒(méi)有表示出，但是在緊靠記錄媒體10之前裝有一維漫射板，使得由柱面透鏡39水平聚焦的光在施加到記錄媒體10的條形全息圖元的縱向漫射。這保證了垂直方向中的視點(diǎn)角。
另一方面，在由半反光鏡的33反射的光L4的光路上，裝有用于參照光的光學(xué)系統(tǒng)，包括柱面透鏡40；用于使參照光成為平行光的準(zhǔn)直透鏡41；用于反射來(lái)自準(zhǔn)直透鏡41的平行光的全反射鏡42；用于截?cái)嘤扇瓷溏R42反射的光不必要部分的掩模43；以及用于以這一順序向記錄媒體10投射已經(jīng)通過(guò)掩模43的作為平行光的光投射光學(xué)系統(tǒng)44。
由半反光鏡33反射的光首先由柱面透鏡40漫射，并然后在由全反射鏡42反射之前由準(zhǔn)直透鏡41形成平行光。由全反射鏡42反射的光被發(fā)射到掩模43。
掩模43具有其形狀對(duì)應(yīng)于將被記錄在記錄媒體10上的全息圖元的開(kāi)口。并且只有來(lái)自由全反射鏡42反射的已經(jīng)通過(guò)了這一開(kāi)口的光被發(fā)射到投射光學(xué)系統(tǒng)44。這樣，掩模44只是使得記錄所需形狀的全息圖元必須的光通過(guò)，并截?cái)嗖槐匾墓獾牟糠帧?br> 在根據(jù)本發(fā)明的全息立體圖生成裝置中，在參照光的光路上裝有掩模43。于是，參照光被記錄在所需的全息圖元將被記錄的區(qū)域上，而沒(méi)有把參照光記錄到與這種區(qū)域相鄰的區(qū)域中的危險(xiǎn)。因而，在這種全息立體圖生成裝置中，能夠抑制衍射的降低并獲得可再現(xiàn)較好圖象的全息立體圖。
投射光學(xué)系統(tǒng)44由兩個(gè)柱面透鏡組成第一柱面透鏡44a和第二柱面透鏡44b。這一光學(xué)系統(tǒng)44最好按對(duì)圖象形成接近一的放大因子，作為能夠把已經(jīng)通過(guò)掩模43的光投射到記錄媒體上的遠(yuǎn)焦投射光學(xué)系統(tǒng)組成。
如圖6所示，遠(yuǎn)焦投射光學(xué)系統(tǒng)包括第一柱面透鏡44a和第二柱面透鏡44b，兩者具有相同的焦距并如下配置。即，如果假設(shè)F是第一和第二柱面透鏡44a和44b的焦距，則掩模43和第一柱面透鏡44a之間的距離為F，第二柱面透鏡44b和記錄媒體10之間的距離也是F，且第一柱面透鏡44a和第二柱面透鏡44b之間的距離為2×F。
這樣，當(dāng)投射光學(xué)系統(tǒng)44是遠(yuǎn)焦投射光學(xué)系統(tǒng)時(shí)，如果掩模43具有其形狀與必須的全息圖形狀相同的開(kāi)口，則參照光以與全息圖元相同的形狀投射到記錄媒體10上，且沒(méi)有所需的全息圖在相鄰的區(qū)域中，即在用于記錄所需的全息圖元的區(qū)域上，輻射的危險(xiǎn)。此外，因?yàn)橥渡涔鈱W(xué)系統(tǒng)44作為遠(yuǎn)焦投射光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成，故參照光能夠以參照光的高度平行性施加到記錄媒體10上。于是，使用其中上述的投射光學(xué)系統(tǒng)44裝設(shè)在參照光光路上的全息立體圖生成裝置，就能夠生成可再現(xiàn)較好圖象而沒(méi)有畸變或模糊的全息立體圖。
當(dāng)實(shí)際生成全息立體圖時(shí)，不同尋常的是參照光以預(yù)定的角度施加到記錄媒體10上。這是由于當(dāng)從全息立體圖獲得再現(xiàn)圖象時(shí)，光以傾斜的角度施加到這一全息立體圖上，并當(dāng)光的施加角度與參照光的輻射角度匹配時(shí)，能夠獲得光學(xué)再現(xiàn)圖象。于是，當(dāng)生成全息立體圖時(shí)，參照光最好以與當(dāng)獲得再現(xiàn)圖象時(shí)施加的光相匹配的傾斜度施加到記錄媒體10。
如果上述的投射光學(xué)系統(tǒng)44裝設(shè)在傾斜地施加到記錄媒體10上的參照光的光路上，則因?yàn)椴煌慕咕喽荒鼙３謪⒄展獾钠叫行?。于是，在這種情形下，必須根據(jù)參照光施加的角度設(shè)置投射光學(xué)系統(tǒng)44的透鏡參數(shù)。
這里將給出關(guān)于在全息立體圖生成裝置中參照光光路上配置的投射光學(xué)系統(tǒng)44的說(shuō)明，其中參照光以45度角施加到記錄媒體10。應(yīng)當(dāng)注意，圖7A表示從側(cè)面觀察的投射光學(xué)系統(tǒng)44，而圖7B表示從上面觀察的投射光學(xué)系統(tǒng)44。此外，圖8表示投射光學(xué)系統(tǒng)44的透鏡參數(shù)。這里，用于透鏡設(shè)計(jì)的軟件是使用由Focus Software公司生產(chǎn)的光學(xué)設(shè)計(jì)軟件ZEMAX(商品名)。
在以45度角向記錄媒體10施加參照光的全息立體圖生產(chǎn)裝置中，假設(shè)第一柱面透鏡44a在掩模43側(cè)具有表面S1(以下稱為第一透鏡面)，并在第二柱面透鏡44b側(cè)有面S2(以下稱為第二透鏡面)；以及第二柱面透鏡44b具有在第一柱面透鏡44a側(cè)的面S3(以下稱為第三透鏡面)，及在記錄媒體10側(cè)的面S4(以下稱為第四透鏡面)。當(dāng)這樣設(shè)計(jì)投射光學(xué)系統(tǒng)44，使得第一到第四透鏡面S1到S4具有如圖8所示的參數(shù)值時(shí)，投射光學(xué)系統(tǒng)44能夠以同參照?qǐng)D6所說(shuō)明的投射光學(xué)系統(tǒng)相同的方式構(gòu)成為遠(yuǎn)焦投射光學(xué)系統(tǒng)。
即第一柱面透鏡44a具有作為51.9mm曲率半徑和焦距100mm的圓柱面的第一面S1，及作為平面的第二面S2。第一柱面透鏡44a使用BK7形成，其方式使得第一透鏡面S1和第二透鏡面S2之間的軸向距離為5mm。此第一柱面透鏡44a對(duì)參照光的光路成45度角配置，使得第一面S1和掩模43之間的軸向距離約為83.2mm。
此外，第二柱面透鏡44b具有作為平面的第三面S3及作為-51.9mm曲率半徑和焦距100mm的圓柱面的第四面S4。第二柱面透鏡44b是使用BK7形成的，其方式使得使得第三透鏡面S3和第四透鏡面S4之間的軸向距離為5mm。此第二柱面透鏡44b對(duì)參照光的光路成45度角配置，使得第四面S4和記錄媒體10之間的軸向距離約為83.2mm，且第三面S3和第二面S2之間的軸向距離約為155.3mm。
應(yīng)當(dāng)注意，在圖8中，“COORDBRK”意即透鏡面對(duì)光路傾斜45度角，而“TOROIDAL”意即透鏡面是構(gòu)成柱面透鏡的透鏡面。
當(dāng)投射光學(xué)系統(tǒng)如上構(gòu)成時(shí)，在即使其中參照光以45度角施加到記錄媒體10上的全息立體圖生成裝置中，也能夠構(gòu)成作為遠(yuǎn)焦投射光學(xué)系統(tǒng)的投射光學(xué)系統(tǒng)44，并在保持參照光的高平行性的同時(shí)把參照光施加到記錄媒體10上。
在具有上述結(jié)構(gòu)的全息立體圖中，已經(jīng)通過(guò)半反光鏡33的物光通過(guò)記錄媒體10的防護(hù)層13，并在由半反光鏡33反射的參照光通過(guò)記錄媒體10的基片11進(jìn)入全息圖記錄層12的同時(shí)，進(jìn)入到全息記錄層12。即，物光以幾乎垂直于記錄媒體10的光路進(jìn)入記錄媒體10的主面之一，同時(shí)參照光以對(duì)記錄媒體10預(yù)定的角度進(jìn)入記錄媒體的另一面。這樣，物光和參照光在全息圖記錄層12中彼此相干，引起相干條紋，該條紋作為全息圖記錄層12中的衍射的變化被記錄。
記錄媒體以預(yù)定的方式配置在在控制計(jì)算機(jī)的控制之下操作的打印機(jī)頭部分50上。每次作為全息圖元在記錄媒體上記錄一圖象時(shí)，打印機(jī)頭部分50根據(jù)來(lái)自控制計(jì)算機(jī)22的控制信號(hào)S2，立即向記錄媒體10饋送一個(gè)全息圖元。這樣，基于已經(jīng)在數(shù)據(jù)處理器21中處理的圖象數(shù)據(jù)D的圖象，作為全息圖元連續(xù)地在水平方向順序記錄在記錄媒體10上。
然后，在打印機(jī)頭部分50中，紫外線施加到其上記錄有多個(gè)全息圖元的記錄媒體10。這就完成了在記錄媒體10的全息圖記錄層12中的單聚物M的聚合。此外，已經(jīng)受到紫外線輻射的記錄媒體10經(jīng)受加熱過(guò)程，使得記錄的圖象固定并由剪裁器等剪裁。這樣，就產(chǎn)生了一個(gè)獨(dú)立的全息立體圖。
在根據(jù)本發(fā)明的全息立體圖生成裝置中，具有對(duì)應(yīng)于全息圖元形狀的開(kāi)口的掩模43裝設(shè)在參照光的光路上。于是，沒(méi)有把全息圖元施加到記錄所需的全息圖預(yù)定的區(qū)域相鄰區(qū)域的危險(xiǎn)。于是，在這一全息立體圖生成裝置中，能夠抑制衍射效果的降低，使能夠獲得可再現(xiàn)較好圖象的全息立體圖。
此外，在這一全息立體圖生成裝置中，在參照光的光路上，裝設(shè)了用于把參照光作為平行光向記錄媒體10投射的投射光學(xué)系統(tǒng)44。于是，能夠生成可再現(xiàn)更好圖象而沒(méi)有畸變和模糊的全息立體圖。
應(yīng)當(dāng)注意，已經(jīng)對(duì)其中準(zhǔn)直透鏡41裝設(shè)在光路上且施加到掩模43的參照光是平行光的一例給出了說(shuō)明。然而，在根據(jù)本發(fā)明的全息立體圖生成裝置中，即使施加到掩模43的參照光是非平行光，也能夠通過(guò)適當(dāng)設(shè)置條件，諸如第一和第二柱面透鏡44a和44b的焦距和排布位置，把參照光作為平行光投射到記錄媒體上。
此外，已經(jīng)對(duì)反射型全息立體圖給出了說(shuō)明。然而，本發(fā)明不限于這一類型，并還能夠適用于透明型全息立體圖和邊緣光型全息立體圖等等。
此外，已經(jīng)對(duì)單色全息立體圖一例給出說(shuō)明，但本發(fā)明也能夠適用于彩色全息立體圖。例如當(dāng)生成彩色全息立體圖時(shí)，可使用對(duì)應(yīng)于三原色的三個(gè)光作為用于記錄的光。
從以上很明顯，在根據(jù)本發(fā)明的全息立體圖生成裝置中，在參照光的光路上，裝設(shè)了具有對(duì)應(yīng)于全息圖元形狀的開(kāi)口的掩模，并能夠精確定義施加到記錄媒體的參照光的范圍。
于是，在這種全息立體圖生成這種中，能夠抑制衍射效能的降低并生成能夠再現(xiàn)較好圖象的全息立體圖。
此外，在根據(jù)本發(fā)明的全息立體圖生成裝置中，在參照光的光路上，配置了用于把參照光作為平行光投射到記錄媒體的投射光路。因而，能夠在記錄媒體預(yù)定的位置上均勻地施加參照光。這樣，就能夠生成可再現(xiàn)沒(méi)有畸變或模糊的較好圖象的全息立體圖。
此外，在根據(jù)本發(fā)明的全息立體圖生成裝置中，在參照光的光路上，裝設(shè)了具有對(duì)應(yīng)于全息圖元形狀的開(kāi)口的掩模。因而，能夠精確地定義施加到記錄媒體的參照光的范圍。
于是，在這一全息立體圖生成方法中，能夠抑制衍射效能的降低并生成能夠再現(xiàn)較好圖象的全息立體圖。
此外，在根據(jù)本發(fā)明的全息立體圖生成裝置中，在參照光的光路上，配置了用于把參照光作為平行光投射到記錄媒體的投射光路。因而，能夠在記錄媒體預(yù)定的位置上均勻地施加參照光。這樣，就能夠生成可再現(xiàn)沒(méi)有畸變或模糊的較好圖象的全息立體圖。
權(quán)利要求
1.一種全息立體圖生成裝置，用于把物光施加到全息圖記錄媒體的一面(第一面)，并把參照光施加到全息圖記錄媒體的另一面(第二面)，以便作為全息圖元向全息圖記錄媒體順序地記錄方位差圖象串的每一圖象，其中具有對(duì)應(yīng)于全息圖元的開(kāi)口的掩模配置在參照光的光路上。
2.如權(quán)利要求1的全息立體圖生成裝置，其中掩模的開(kāi)口具有矩形的形狀，且條形全息圖元順序記錄在全息圖記錄媒體上。
3.如權(quán)利要求1的全息立體圖生成裝置，該裝置還包括配置在掩模和全息圖記錄媒體之間的投射光學(xué)系統(tǒng)，使得已經(jīng)通過(guò)掩模的參照光作為平行光對(duì)于全息圖記錄媒體的第二面投射。
4.如權(quán)利要求3的全息立體圖生成裝置，其中投射光學(xué)系統(tǒng)是遠(yuǎn)焦光學(xué)系統(tǒng)。
5.一種全息立體圖生成裝置，用于把物光施加到全息圖記錄媒體的一面(第一面)，并把參照光施加到全息圖記錄媒體的另一面(第二面)，以便作為全息圖元向全息圖記錄媒體順序地記錄方位差圖象串的每一圖象，該裝置還包括配置在參照光的光路上的投射光學(xué)系統(tǒng)，用于向全息圖記錄媒體的第二面投射參照光。
6.如權(quán)利要求5的全息立體圖生成裝置，其中投射光學(xué)系統(tǒng)是遠(yuǎn)焦光學(xué)系統(tǒng)。
7.一種全息立體圖生成方法，用于把物光施加到全息圖記錄媒體的一面(第一面)，并把參照光施加到全息圖記錄媒體的另一面(第二面)，以便作為全息圖元向全息圖記錄媒體順序地記錄方位差圖象串的每一圖象，其中具有對(duì)應(yīng)于全息圖元開(kāi)口的掩模配置在參照光的光路上，使得參照光在施加到全息圖記錄媒體的第二面之前通過(guò)掩模。
8.如權(quán)利要求7的全息立體圖生成方法，其中掩模的開(kāi)口具有矩形的形狀，且條形全息圖元順序記錄在全息圖記錄媒體上。
9.如權(quán)利要求8的全息立體圖生成方法，其中投射光學(xué)系統(tǒng)配置在掩模和全息圖記錄媒體之間，使得已經(jīng)通過(guò)掩模的參照光作為平行光對(duì)于全息圖記錄媒體的第二面投射。
10.如權(quán)利要求9的全息立體圖生成方法，其中投射光學(xué)系統(tǒng)是遠(yuǎn)焦光學(xué)系統(tǒng)。
11.一種全息立體圖生成方法，用于把物光施加到全息圖記錄媒體的一面(第一面)，并把參照光施加到全息圖記錄媒體的另一面(第二面)，以便作為全息圖元向全息圖記錄媒體順序地記錄方位差圖象串的每一圖象，其中投射光學(xué)系統(tǒng)配置在參照光的光路上，用于把參照光作為平行光向全息圖記錄媒體的第二面投射。
12.如權(quán)利要求11的全息立體圖生成方法，其中投射光學(xué)系統(tǒng)是遠(yuǎn)焦光學(xué)系統(tǒng)。
全文摘要
通過(guò)在參照光的光路上配置具有對(duì)應(yīng)于全息圖元的開(kāi)口,本發(fā)明提供了能夠獲得較好的圖象再現(xiàn)的全息立體圖生成裝置和方法。
文檔編號(hào)G03H1/04GK1242530SQ9911013
公開(kāi)日2000年1月26日 申請(qǐng)日期1999年7月2日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月2日
發(fā)明者木原信宏 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社