专利名称：全息立体照创建装置及其方法
技术领域：
本发明涉及用于创建能够三维识别图像的全息立体照的全息立体照创建装置及其方法，本发明特别涉及在深度方向上降低模糊。
背景技术：
通过在一个全息记录介质上将若干个原始图片顺序地记录为条带或点基元全息图而创建一幅全息立体照，其中该若干个原始图片是通过从不同观察点顺序拾取一个对象而获得的。例如，在仅在水平方向上具有视差信息的全息立体照中，通过从水平方向上的不同观察点顺序拾取一个对象而获得的多个原始图片作为条带基元全息图而被顺序记录在全息记录介质上。当用一只眼睛从某个点观看全息立体照时，示出作为部分基元全息图中的图像信息总和的二维图像。当眼睛位置在水平方向上移动时，示出作为基元全息图的不同部分中的图像信息总和的二维图像。因此，当观察者用两只眼睛观看此全息立体照时，由于两只眼睛在水平方向上的位置略微不同，各个眼睛所观看到的二维图像彼此略微不同。因此，观察者感觉到视差，以便将该图像识别为三维图像。
当创建全息立体照时，通过以下方法形成每个基元全息图将干涉激光光源划分为两个，一个作为投影图像(物体光)，其被图像显示装置(例如液晶板)调制为二维图像；另一个作为参考图像，以便使其集中在感光材料制成的全息图记录材料上，用于记录随感光材料的折射率变化的干涉条纹。
此时，在反射全息图中，为了对应在纵向方向(非视差方向)上的观察点运动(为了确保非视差方向上的视野角)，可以在全息图记录材料的前景中提供漫射板(一个维度上的漫射板)(见美国专利申请USP No.6330088 B1，P10，图9)。
图5是上述常规全息立体照创建装置的物体光投影光学系统的框图。物体光投影光学系统由透镜21、狭缝22、透镜23、以及透镜24组成，并且其将由空间光调制器(SLM)25调制的物体光聚集到全息图记录材料50上。此时，通过用狭缝22切去从SLM 25产生的更高阶的光，防止除了该基元全息图以外的部分在全息图记录材料50上曝光。
图6是仅具有水平视差的常规全息立体照的物体光投影光学系统的框图。此物体光投影光学系统的结构与图5中所示相似；然而，物镜26是圆柱形的。因而，在图的较上行中所示的非视差方向上，物体光简单地透射通过圆柱形透镜26，同时在图的较下行中所示的视差方向上，通过充当凸透镜的圆柱形透镜26，物体光会聚到全息图记录材料50上。此时，通过用狭缝22切去从SLM 25产生的更高阶的光，防止除了该基元全息图以外的部分在全息图记录材料50上曝光。
然而，在图5所示的常规全息立体图的物体光投影光学系统中，当从SLM 25的一个点发射的光没有成为全息图上的平行光时，在深度方向上产生模糊。并且，在图6所示的常规HPO(仅有水平视差)立体图的物体光投影光学系统中，基元全息图上的平行光没有故意地设计成视差方向，使得当从SLM 25的一个点发射的光没有变为全息图上的平行光时，在深度方向产生模糊。接着，为了降低深度方向上的模糊，如图7所示提供了一种方法，其中在全息图记录材料50的邻近设置凸透镜28(见美国专利申请USP No.6330088 B1，P10，图9)。
然而，当凸透镜28布置在全息图记录材料50的邻近，用于降低上述的深度方向上的模糊时，凸透镜28和全息图记录材料50由于距离很近因此可以彼此接触，造成对凸透镜28和全息图记录材料50的毁坏。
发明内容
已经考虑了上述情形而进行了本发明，并且期望提供一种全息立体照创建装置及其方法，其能够降低全息立体照的深度方向上的模糊，而不引起对光学元件和全息图记录材料的毁坏。
为了上述目的，在一种全息立体照创建装置中，全息立体照创建装置包括狭缝和附着到该狭缝的透镜，该狭缝设置在全息图记录材料的共轭位置上，用于消除非必要光，其中该全息立体照创建装置用于通过在物体光投影光学系统的一个全息图记录材料上顺序记录参考光和物体光之间的干涉条纹作为条带或点基元全息图而创建全息立体照，该物体光投影光学系统用于以空间调制的物体光照射该全息图记录材料，该干涉条纹通过顺序地空间调制从不同观测点拾取的多个图像而获得。
以这种方式，根据本发明，将一个凸透镜附着到布置在物体光投影光学系统的全息图记录材料的共轭位置(基元全息图的共轭位置)上的非必要光除去狭缝，在功能上等效于将凸透镜附着到全息图记录材料上，使得从空间光调制器的一个点发射的光成为全息图记录材料上的平行光，并且可以将全息立体图制造为清晰对焦而在深度方向上没有模糊的三维图像。
根据本发明，通过将凸透镜功能添加到布置在物体光投影光学系统的全息图记录材料的共轭位置上的非必要光除去狭缝，其中该物体光投影光学系统用于将空间调制的物体光照射在全息图记录材料上，并且为非必要光除去狭缝留下狭缝功能，可以降低全息立体照的深度方向上的模糊。
由于具有透镜功能的该狭缝与全息图记录材料分离，可以实现上述效果而不毁坏透镜和全息图记录材料。
此外，由于可以降低邻近全息图记录材料布置的光学部件的数量，可以降低机械装置上的限制。
图1是根据本发明的第一实施例的全息立体照创建装置的框图；图2是图1所示的物体光投影光学系统的框图；图3是示出了用于将凸透镜附着到图1所示的狭缝的另一种方法的图；图4是根据本发明的第二实施例的全息立体照创建装置的基本部分的框图；图5是常规全息立体照创建装置的物体光投影光学系统的例子的框图；图6是仅具有水平视差的常规全息立体照的物体光投影光学系统的框图；以及图7是示出了用于降低深度方向上的全息立体照的模糊的常规方法的图。
具体实施例方式
为了降低全息立体照的深度方向上的模糊，而不引起对光学元件和全息图记录材料的毁坏，在用于将空间调制的物体光照射到全息图记录材料上的物体光投影光学系统中，对设置于全息图记录材料的共轭位置上的非必要光除去狭缝添加了凸透镜功能，为非必要光除去狭缝留下了狭缝功能。从而，可以降低全息立体照的深度方向上的模糊，而不引起对光学元件和全息图记录材料的毁坏。
第一实施例图1是根据第一实施例的全息立体照创建装置的框图。全息立体照创建装置包括激光光源1、快门2、半波板(HWP)3、偏振光束分束器(PBS)4、物体光照射光学系统5、空间光调制器(SLM)6、物体光投影光学系统7、全息图记录材料50、参考光照射光学系统8、参考光狭缝9、以及参考光投影光学系统10。
接着，将描述第一实施例的操作。从激光光源1发射的激光进入PBS 4，以便在其通过HWP 3而在偏振方向上被调制之后分裂为物体光100和参考光200。物体光100经由物体光照射光学系统5进入空间光调制器6，以便由显示的图像在强度上进行调制。接着，全息图记录材料50经由物体光投影光学系统7被物体光100照射。另一方面，全息图记录材料50经由参考光照射光学系统8、参考光狭缝9、以及参考光投影光学系统10，而被参考光200照射。从而，物体光100和参考光200之间的干涉条纹形成在全息图记录材料50上。此时，在空间光调制器6上，通过显示通过从水平方向上的不同观察点顺序拾取对象而获得的多个原始图片，条带基元全息图顺序地记录在全息图记录材料50上。
图2是图1所示的物体光投影光学系统7的框图。物体光投影光学系统7包括透镜11、透镜12、透镜13、以及设置在全息图记录材料50的共轭位置上且具有凸透镜141的狭缝14。
根据本实施例，将凸透镜141安装在设置于全息图记录材料50的共轭位置上的狭缝14的狭缝部分中等效于凸透镜141设置在全息图记录材料50的邻近的情况。从而，从空间光调制器6的一点发射的光变为全息图记录材料50上的平行光，使得防止全息立体照在深度方向上产生模糊。此外，由于凸透镜141与全息图记录材料50分离，并且这两个部件并不彼此接触，所以凸透镜141和全息图记录材料50不被毁坏，改进了装置的可靠性。
当凸透镜141附着到狭缝14时，如图3所示，凸透镜141到狭缝14的前表面的紧密接触等效于凸透镜141到全息图记录材料50的记录表面的紧密接触，使得全息立体照可以被制成在深度方向上清晰对焦的三维图像。
第二实施例图4是根据本发明的第二实施例的全息立体图创建装置的基本部分的框图。这是与第一实施例的结构相似的HPO立体照的物体光投影光学系统的一个例子。不同点包括全息图记录材料50的凸透镜是圆柱形透镜15，并且圆柱形透镜142安装到狭缝14的狭缝部分中。因而，在图的较上行中所示的非视差方向上，物体光简单地透射通过圆柱形透镜142和圆柱形透镜15，而在该图的较低行中所示的视差方向上，这些圆柱形透镜充当凸透镜，使得从空间光调制器6的一点发射的光变为全息图记录材料50上的平行光，并且全息图记录材料50被该光照射。
根据本实施例，在视差方向上，通过将圆柱形透镜142安装到设置在全息图记录材料50的共轭位置上的狭缝14的狭缝部分中，从空间光调制器6的一点发射的光变为全息图记录材料50上的平行光，使得可以在深度方向上消除记录在全息图记录材料50上的全息立体照的模糊。
并且，根据本实施例，以与图3相同的方式，通过将圆柱形透镜附着到狭缝，全息立体照可以被制作为在深度方向上清晰对焦的三维图像。
本领域中的技术人员应该理解，取决于设计需求和其他因素可以发生各种修改、组合、次组合、以及替换，只要它们在所附权利要求及其等效物的范围内。
权利要求
1.一种全息立体照创建装置，用于通过在一个全息图记录材料上顺序记录参考光和物体光之间的干涉条纹作为条带或点基元全息图来创建全息立体照，其中该干涉条纹是通过顺序地空间调制从不同观察点拾取的多个图像而获得的，该全息立体照创建装置包括狭缝，设置在物体光投影光学系统的全息图记录材料的共轭位置上，用于消除非必要光，其中该物体光投影光学系统用于以空间调制的物体光照射全息图记录材料；以及附着到狭缝的透镜。
2.如权利要求1所述的装置，其中该全息立体照仅包括水平视差。
3.如权利要求1或2所述的装置，其中该多个图像是通过从不同观察点顺序拾取对象而获得的。
4.如权利要求1或2所述的装置，其中该透镜安装到狭缝中。
5.如权利要求1或2所述的装置，其中该透镜附着在狭缝的前表面上，以便覆盖该狭缝。
6.根据权利要求1到5的任意一项权利要求所述的装置，其中该透镜是凸透镜或圆柱形透镜。
7.一种全息立体照创建方法，用于通过在一个全息图记录材料上顺序记录参考光和物体光之间的干涉条纹作为条带或点基元全息图来创建全息立体照，其中该干涉条纹是通过顺序地空间调制从不同观察点拾取的多个图像而获得的，该方法包括如下步骤将非必要光除去狭缝设置在物体光投影光学系统的全息图记录材料的共轭位置上，其中该物体光投影光学系统用于以空间调制的物体光照射全息图记录材料；以及将凸透镜功能添加到该狭缝上，并且将狭缝功能留给该非必要光除去狭缝。
全文摘要
本发明涉及全息立体照创建装置及其方法，其中该装置用于在物体光投影光学系统的一个全息图记录材料上通过顺序记录参考光和物体光之间的干涉条纹来创建全息立体照作为条带或点基元全息图，该干涉条纹是通过顺序地空间调制从不同观察点拾取的多个图像而获得的，该物体光投影光学系统用于以空间调制的物体光照射全息图记录材料，该物体光投影光学系统包括狭缝，其设置在全息图记录材料的共轭位置上，用于消除非必要光；以及包括附着到狭缝的透镜。
文档编号G03H1/20GK1900850SQ20061010752
公开日2007年1月24日 申请日期2006年7月20日 优先权日2005年7月20日
发明者木原信宏, 白仓明, 马场茂幸 申请人:索尼株式会社