JP2019144520A - ホログラム記録装置及び像再生装置 - Google Patents
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Landscapes
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Abstract
Description
本発明によるインコヒーレントホログラフィの記録・再生を実験的に検証した。
上記の検証実験では、物体像「1」あるいは「2」に焦点を合わせた際に、本来存在しないはずの光が、「1」と「2」の物体像の付近にノイズとして現れている。このノイズは、撮像素子に起因する熱雑音やショットノイズ、光学素子の端面反射による迷光、市松模様に配置された位相変調素子の作製誤差による4枚のホログラム間の強度のばらつき、の3つが主因で生じていると考えられる。また、前述の数値計算式(5)による再生方法では、物体像「1」と「2」が、それぞれの焦点面から光軸方向にずれた面でぼやけた像としてノイズとなる。以上のノイズは、記録対象の3次元情報を把握する際の弊害となる。
2 光波
3 光波分割素子
4 第1分割光
5 第2分割光
6 曲率変調素子
7 位相変調素子
8 光波
9 撮像素子
10 処理装置
11〜14 ホログラム
21 レンズ
22 偏光子
23 偏光ビームスプリッター
24 1/4波長板
25 凹面鏡
26 1/4波長板
27 凹面鏡
28 バンドパスフィルター
29 位相変調素子
30 偏光子
31 ビームスプリッター
32,33 回折光学素子
34 空間光変調器
35 位相変調素子
36 回折光学素子
37,38 レンズ
39 空間周波数フィルタ
41〜43 画面
49 表示素子
50〜53 再生像
71 発光素子
72 マスク
73 発光素子
74 マスク
75 ビームスプリッター
76 偏光子
77 レンズ
78 バンドパスフィルター
79 ビームスプリッター
80,81 空間光変調器
82,84 レンズ
83 空間周波数フィルタ
85 共役平面
86 CMOSカメラ
100〜105 ホログラム記録装置
200,201 像再生装置
Claims (10)
- インコヒーレントな光波を第1分割光と第2分割光に分割し、前記第1分割光と前記第2分割光の波面を互いに異なる曲率に変調し、前記第1分割光と前記第2分割光にそれぞれ位相分布を付与し、その後、前記第1分割光と前記第2分割光を互いに干渉させてホログラムを形成し、記録するホログラム記録装置において、
光が所定位相進む領域と所定位相遅れる領域とが市松模様に配置された光学素子によって、前記位相分布を付与するホログラム記録装置。 - 請求項1に記載のホログラム記録装置において、
前記市松模様の位相変調領域を有する第1光学素子と前記第1分割光の光軸との位置関係と、前記市松模様の位相変調領域を有する第2光学素子と前記第2分割光の光軸との位置関係とを、前記市松模様の格子の1辺より小さい距離で格子面内方向に相対的にずらし、前記第1分割光と前記第2分割光の位相差が異なる4つのホログラムを同時に取得することを特徴とする、ホログラム記録装置。 - 請求項2に記載のホログラム記録装置において、
前記市松模様の格子の水平方向・垂直方向の一辺をそれぞれdh、dvとし、格子面内方向での水平方向・垂直方向のずれ量をそれぞれh,vとするとき、h=dh/4、v=dv/2、又は、h=dh/2、v=dv/4、とすることを特徴とする、ホログラム記録装置。 - 請求項1乃至3のいずれか一項に記載のホログラム記録装置において、
光波を前記第1分割光と前記第2分割光に分割する偏光ビームスプリッターと、
前記第1分割光と前記第2分割光にそれぞれ異なる曲率を与える第1凹面鏡及び第2凹面鏡と、
光が所定位相進む領域と所定位相遅れる領域とが市松模様に配置された位相変調素子と、
複数のホログラムを撮像する撮像素子と
を備えることを特徴とする、ホログラム記録装置。 - 請求項1乃至3のいずれか一項に記載のホログラム記録装置において、
物体光を前記第1分割光と前記第2分割光に分割するビームスプリッターと、
前記第1分割光と前記第2分割光にそれぞれ異なる曲率を与えると共に、市松模様の位相変調を与える第1及び第2回折光学素子と、
複数のホログラムを撮像する撮像素子と
を備えることを特徴とする、ホログラム記録装置。 - 請求項1乃至3のいずれか一項に記載のホログラム記録装置において、
物体光を前記第1分割光と前記第2分割光に分割すると共に、前記第1分割光と前記第2分割光にそれぞれ異なる曲率を与える空間光変調器と、
市松模様の位相変調を与える位相変調素子と、
複数のホログラムを撮像する撮像素子と
を備えることを特徴とする、ホログラム記録装置。 - 請求項1乃至3のいずれか一項に記載のホログラム記録装置において、
物体光を前記第1分割光と前記第2分割光に分割すると共に、前記第1分割光と前記第2分割光にそれぞれ異なる曲率を与え、さらに市松模様の位相変調を与える回折光学素子と、
複数のホログラムを撮像する撮像素子と
を備えることを特徴とする、ホログラム記録装置。 - 対象物からのインコヒーレントな光波を分割した第1分割光と第2分割光にそれぞれ光が所定位相進む領域と所定位相遅れる領域とが市松模様に配置された光学素子により位相分布を付与し、その後、前記第1分割光と前記第2分割光を互いに干渉させて撮像面に形成された複数のホログラムから、再生像を生成する像再生装置において、
前記複数のホログラムに基づいて位相シフト法により光波の撮像面での複素振幅分布O(x,y)を求め、
前記複素振幅分布に回折伝搬の計算を適用して、前記撮像面からの距離zrにおける再生像O'(x,y;zr)を生成する像再生装置。 - 請求項8に記載の像再生装置において、
既知の対象物から得たホログラムに基づいて得られた、前記撮像面での各ホログラムの中心位置を記録しておき、前記中心位置に基づいて、前記撮像面に形成された複数のホログラムをそれぞれ抽出することを特徴とする、像再生装置。 - 請求項8に記載の像再生装置において、
位相シフト法により得られた、撮像面での複素振幅分布O(x,y)から、TVノルムに基づく最小化問題、あるいはL2ノルムにTVノルムの正則化項を加えた最小化問題を解くことにより、再生像を生成することを特徴とする、像再生装置。
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