ホログラムの作り方

ホログラフィは，３次元の像を記録し，再生する技法です． では，３次元の像を記録するとは，どういうことでしょうか？

私たちは，ある物体から反射される光が目に入ることによって，その物体を見ることができます． そして，そのときは物体はもちろん立体的に見えます．つまり，この物体からの光を情報として記録することが，３次元の像を記録するということにつながります.

ここで，光の情報とは｢どのくらい強い光かという情報(光の振幅)｣と｢どの方向から光がやってきたのかという情報(光の位相)｣になります．

では，具体的に図で見てみましょう．

記録に使うのは干渉性のよい，コヒーレントなレーザー光です．

“コヒーレント”という性質を光を例にとって簡単に言いますと，レーザーの持つような互いに干渉することができる性質のことです [*].

また，対物レンズは小さなスポットの光を大きなスポットにしてやるためのものです．

このレーザー光を図のように，ビームスプリッターで二手に分け，それぞれを対物レンズで広げます． 一つは物体に照射して反射光を生じさせ，ひとつは記憶材料に照射させます [†]. すると，二つの光の波は干渉し，記録材料上では干渉縞が発生します． この干渉縞を記録材料に記録すれば，ホログラムの完成です [‡].

図では，物体からの光(物体上のある一点からの反射光が代表で描かれています)と，ミラーから記録材料に照射する光が干渉する様子が描かれています． また，もっと縞の細かい干渉縞を見ると，面白いものが見えてきます．

上の図からは，光の波が重なっている部分に，一連の黒い縞のパターンが見受けられます．これは，モアレ縞と呼ばれるもので，これこそが2つの点から生じる光によってできる干渉縞に相当します．

この干渉縞は，先ほど述べた光の情報に相当するものです． 記録材料には，物体からの光の情報が干渉縞として記録されているんですね． そして，この干渉縞を記録した記録材料は一種の回折格子になっています．

ホログラムの再生

上で作ったホログラムを，そのまま自然光などに照らして見たのでは干渉縞しか見えません(といっても，肉眼で見ないくらいの細かいものです)．

では，そんな干渉縞を記録しただけのホログラムからどうやって３次元の像を見るのでしょうか？

でも，思い出してください．記録された記録材料表面は回折格子になっています． つまり，この記録材料に光を当てれば，光は直進するほかに回折して進むものがあるはずです． では，どんな光を当ててやれば，どんな回折光が現れるのでしょうか？

ホログラムを再生するためには，記録したときの参照光と同じ光をホログラムに当ててやります． すると，ホログラムは参照光と物体光が干渉してできた干渉縞を記録しているので，回折光は物体光とまったく同じ形をしたものになります．

上の図は左がホログラム記録時の様子，右が再生のために参照光を当てた様子になります． 「物体光と同じ形をした光が出ている」とは，上の右図でも見られますように，参照光がホログラムに照射されて，ホログラムの一点一点から回折された光を逆にたどっていくと，あたかももともと物体があった場所から光が出ているように見える，ということです． (右図中で点線で描かれている部分は，観測者にとって，あたかもそういう光の経路を通っているように見える部分です．)

ホログラムに参照光と同じ光を当ててやれば，物体からの反射光がまったくそのままの形で再生される． つまり，物体からの光の情報(強さと位相)が再生されるので，物体がまさに同じ場所に見えるのです． このために，ホログラムでは見る角度を変えても，その角度から見た物体が見えるのです． (その角度からの反射光の情報も，もちろん記録されているからですね．)

まとめ

• ホログラムは物体からの光の情報を記録したもの．
• 光の情報は，参照光との干渉縞として記録されている．
• 記録材料は干渉縞を記録した回折格子となる．
• 光の情報を再生するには，参照光と同じ光を記録材料に当ててやればよい．