ホログラフィック・3-Dプリンタ用光学ヘッドの研究

全息和3D打印机光学头的研究

• 批准号: 06750046
• 负责人: 山口 雅浩
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1994
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1994 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06750046/
• 关键词: ホログラフィック・3-Dプリンタ; 3次元画像; 立体像表示; ホログラフィック・ステレオグラム; 3次元コンピュータグラフィックス

ホログラフィック・3-Dプリンタは、立体像のハードコピーを出力する3次元画像システムの端末装置として研究が行われており、この3-Dプリンタのために開発されたマルチドット記録法により、水平・垂直方向に視差を持つ立体像を自動的に記録し、歪のない立体像表示が可能である。本研究の目的は、デスクトップ型の3-Dプリンタを実現するために、小型で振動の影響を受けにくい光学系としてコンパクトな光学ヘッドを開発することである。マルチドット法においては、一度に露光する要素ホログラムの面積が非常に小さいため、従来のホログラム記録系よりも光学系が周囲の振動などに対して安定であるが、リップマン型のホログラムを記録するために物体光と参照光をホログラム面に対して反対方向から入射する必要があることにより、光学系の安定性が低下していた。本研究では物体光と参照光の光路をできるだけ共通にすることで安定性の向上を図る方法の検討を行った。光学系の安定性を改善するために物体光と参照光の光学系を一体化した光学ヘッドを用いるには、物体光または参照光がホログラム感材を通過する光学系にしなければならず、不要光のカブリによりホログラムの回折効率が低下する。しかし、ホログラム記録媒体として高分子感光材料を用いれば、材料の特性から不要光の入射による影響を低減できると考えられる。そこで、半導体レーザを用いて小型の光学ヘッドのプロトタイプを作製し、上記の予測を確認するための実験を行った。その結果、銀塩感光材料を用いた場合には不要光の影響で回折効率は低下したが、高分子感光材料の場合には不要光が入射してもほとんど回折効率の低下はみられなかった。さらに物体光と参照光の光学系を一体化したことにより周囲の環境に対する安定性が改善されたことを実験により示した。しかし高分子感光材料の感度が不十分であり今後高分子材料の感度が改善されれば、上記手法は3-Dプリンタの振動に対する安定性の向上に有効な方法ということができる。

全息3D打印机正在研究作为3D成像系统的终端设备，输出3D图像的硬拷贝，而为这些3D打印机开发的多点记录方法可以实现水平-自动记录具有视差的3D图像在垂直方向上，可以无失真地显示 3D 图像。本研究的目的是开发一种紧凑的光学头作为光学系统，体积小且不易受振动影响，以实现桌面 3D 打印机。在多点方法中，每次曝光的每个元素全息图的面积极小，因此光学系统比传统全息图记录系统更能抵抗周围的振动。由于物光束和参考光束必须从相反方向入射到全息图表面，因此减少了。在本研究中，我们研究了一种通过使物光束和参考光束的光路尽可能共用来提高稳定性的方法。为了提高光学系统的稳定性，使用将物光束和参考光束的光学系统集成在一起的光学头需要物光束或参考光束穿过全息图敏感材料的光学系统，这是不必要的。光雾降低了全息图的衍射效率。然而，如果使用高分子感光材料作为全息图记录介质，则认为由于该材料的特性，可以减少入射的不需要的光的影响。因此，我们使用半导体激光器制作了小型光学头的原型，并进行了实验来证实上述预测。结果，当使用银盐感光材料时，衍射效率由于不必要的光的影响而降低，但是当使用聚合物感光材料时，即使当不必要的光入射时，衍射效率也几乎没有降低。此外，实验表明，通过集成物光束和参考光束的光学系统，提高了对周围环境的稳定性。然而高分子感光材料的灵敏度还不够，如果未来提高高分子材料的灵敏度，上述方法可以说是提高3D打印机抗振动稳定性的有效方法。

项目成果

山口 雅浩 他: "Development of a prototype full-parallax holoprinter" Proc.SPIE. 2406(発表予定). (1995)

Masahiro Yamaguchi 等人：“全视差全息打印机原型的开发”Proc.SPIE 2406（待公布）。

小山 隆浩 他: "ホログラフィック・3-Dプリンタの試作" 光学連合シンポジウム浜松'94講演予稿集. 69-70 (1994)

Takahiro Koyama 等人：“全息 3D 打印机原型”光学联盟滨松研讨会 94 讲座记录 69-70 (1994)。

山口 雅浩: "ホログラフィック・3-Dプリンタ(2)" Microoptics News. 12. 49-52 (1994)

Masahiro Yamaguchi：“全息 3-D 打印机 (2)”《微光学新闻》12. 49-52 (1994)。

山口 雅浩 他: "並列露光によるホログラフィック・3-Dプリンタの高速化" 3次元画像コンファレンス'94講演論文集. 147-152 (1994)

Masahiro Yamaguchi 等人：“通过并行曝光提高全息 3D 打印机的速度”3D 成像会议记录 94 147-152 (1994)。

山口 雅浩 他: "A stereographic display using reflection holographic screen" Optical Review. 1(掲載予定). (1995)

Masahiro Yamaguchi 等人：“使用反射全息屏幕的立体显示”光学评论 1（待出版）。