ホログラフィーの原理

1. 概要

3次元の空間情報を2次元像上に保存する技術をホログラフィーと言い、その像をホログラムと言う。一般的な2次元の画像には、光の強度情報（明るさ）のみが保存されるが、ホログラムでは、光の位相情報も保存される。すなわち、光の波面情報が保存される。これにより、ホログラムを見る観察者の位置によって、異なる向きから見た物体像を観察できる（図1）。このため、再生された物体の像は立体的に見える。

図1　平面写真とホログラムの見え方の違い

2. ホログラムの記録と再生

ホログラムの撮影には、レーザーと、感光剤が塗られたガラス板が写真乾板として用いられる。ホログラムの記録の様子を図2に示す。レーザー光はビームスプリッタによって2つに分けられる。一方のレーザー光は物体の照明に用いられる。物体からの散乱光は物体光と呼ばれる。もう一方のレーザー光は参照光と呼ばれ、乾板を直接照明する。ガラス板上で物体光と参照光は干渉し、干渉縞パターンが感光される。これがホログラムとなる。干渉縞は非常に細かい縞模様となっており、回折格子のように働く。
ホログラムの再生には、参照光のみを用いる。参照光をホログラムに照射すると、その透過光は回折する。この時、回折光には記録されている干渉縞の強度・位相情報が付加される。このため、観察者はあたかも物体がそこに存在しているかのように像を見ることができる。