JP2021173822A - Incoherent digital hologram imaging device and imaging method thereof - Google Patents

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Abstract

To provide an incoherent digital hologram imaging device capable of improving SNR of a reconfigured image, and an imaging method thereof.SOLUTION: An incoherent digital hologram imaging device comprises: a beam splitter 2 which splits an incoherent light wave from an object 1 and performs recomposition; two mirrors 3a, 3b which modulate a radius of curvature of a wavefront of one of a first split light wave and a second split light wave obtained by the splitting, and relatively impart a distribution of spherical phases to the wavefronts of those light waves; an image sensor 5 which captures interference fringes formed by interference between two split light waves emitted from those two mirrors 3a, 3b and multiplexed by the beam splitter 2; opening means 6 which guides a light of a part of the object 1 toward the beam splitter 2; opening position moving means 10 which moves an opening part 6a of the opening means 6; and arithmetic means 9 which obtains a reconstituted image of the whole object based upon a plurality of holograms by the interference fringes obtained by the image sensor 5 each time the opening part is moved.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、インコヒーレントディジタルホログラム撮像装置およびその撮像方法に関し、特に、3次元テレビシステム等に用いられるインコヒーレントディジタルホログラム撮像装置に関するものである。 The present invention relates to an incoherent digital hologram imaging device and an imaging method thereof, and more particularly to an incoherent digital hologram imaging device used in a three-dimensional television system or the like.

インコヒーレントホログラフィの技術では、レーザなどのコヒーレンスが高い光源を必要とせず、太陽光や蛍光などのコヒーレンス性が低い光源を用いて、物体のホログラムを記録することができる。このように、インコヒーレントホログラフィは、従来のホログラフィで要求されていた光源のコヒーレンス性の条件を緩和できるため、ホログラフィの応用範囲を拡大することが可能である。 Incoherent holography technology does not require a light source with high coherence such as a laser, and can record a hologram of an object using a light source with low coherence such as sunlight or fluorescence. As described above, incoherent holography can alleviate the coherence condition of the light source required in the conventional holography, so that the range of application of holography can be expanded.

従来から知られているインコヒーレントホログラフィの光学系の一例を図10に示す。
この図10に示す、非共通光路干渉計の代表格であるマイケルソン干渉計を用いたインコヒーレントホログラフィでは、物体701から伝搬された空間的にインコヒーレントな光波を、ビームスプリッタ702を用いて2つの光波に分割する。これら分割された2つの光波のうち一方を第1分割光、他方を第2分割光と各々称する。これら2つの分割光のうち、第1分割光を平面状のミラー703aにより反射させるとともに、第2分割光を、ミラー703aとは曲率半径が異なる凹面ミラー703bにより若干集束させるように反射させて、相対的な位相分布を変調する。
FIG. 10 shows an example of a conventionally known optical system for incoherent holography.
In the incoherent holography using the Michelson interferometer, which is a representative of the non-common path interferometer shown in FIG. 10, the spatially incoherent light wave propagated from the object 701 is split by the beam splitter 702. Split into two light waves. One of these two divided light waves is referred to as a first divided light, and the other is referred to as a second divided light. Of these two divided lights, the first divided light is reflected by the flat mirror 703a, and the second divided light is reflected by the concave mirror 703b having a radius of curvature different from that of the mirror 703a so as to be slightly focused. Modulate the relative phase distribution.

ミラー703a、凹面ミラー703bで各々反射した2つの光波は、再びビームスプリッタ702に入射され、重ね合わされる。光源のコヒーレンス長よりも、2つの光波の光路長差が短い場合、第1分割光と第2分割光は干渉するため、イメージセンサ705により自己干渉の干渉縞を撮像することができる。なお、光源のコヒーレンス長が短く、干渉縞が形成されない場合には、光源からの光波の波長範囲を狭くするために、バンドパスフィルタ等を光路中に挿入する工夫がなされる。 The two light waves reflected by the mirror 703a and the concave mirror 703b are incident on the beam splitter 702 again and superposed. When the optical path length difference between the two light waves is shorter than the coherence length of the light source, the first division light and the second division light interfere with each other, so that the image sensor 705 can image the interference fringes of self-interference. When the coherence length of the light source is short and interference fringes are not formed, a bandpass filter or the like is inserted into the optical path in order to narrow the wavelength range of the light wave from the light source.

この状態で、平面状のミラー703aまたは凹面ミラー703bの位置を、ピエゾ素子等を用いて、光軸方向に光の波長の1/8の距離(往復で1/4波長の光路長差)ずつ移動させて、4つの異なる位相パターンの干渉縞をイメージセンサ705で取得する。これらの干渉縞から、演算装置709にて所定の演算を行って、物体701のホログラムを計算する。
さらに、演算装置709においては、このホログラムから逆伝搬計算を行い、任意の位置での物体701の再構成画像を取得することができる(下記特許文献1を参照)。
In this state, the positions of the flat mirror 703a or the concave mirror 703b are set by a distance of 1/8 of the wavelength of light in the optical axis direction (optical path length difference of 1/4 wavelength in a round trip) using a piezo element or the like. By moving, the interference fringes of four different phase patterns are acquired by the image sensor 705. From these interference fringes, a predetermined calculation is performed by the arithmetic unit 709 to calculate the hologram of the object 701.
Further, the arithmetic unit 709 can perform back propagation calculation from this hologram and acquire a reconstructed image of the object 701 at an arbitrary position (see Patent Document 1 below).

特表2016−533542号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2016-533542

ところで、物体701を点の集合として考えた場合、物体701の各点からの光の干渉縞はフレネルゾーンプレート(FZP)を構成する。したがってイメージセンサ705で取得する物体701の干渉縞は多数のFZPが重なったものである。 By the way, when the object 701 is considered as a set of points, the interference fringes of light from each point of the object 701 form a Fresnel zone plate (FZP). Therefore, the interference fringes of the object 701 acquired by the image sensor 705 are a combination of a large number of FZPs.

物体701のサイズが大きくなる程、すなわち物体701を構成する点の数が多くなるほど、多数のFZPが互いに重なるため、干渉縞の振幅(コントラスト)は小さくなり、ノイズの影響を受けやすくなる。さらにイメージセンサ705の階調数が少ない場合、干渉縞を正確に取得することができない。 As the size of the object 701 increases, that is, as the number of points constituting the object 701 increases, a large number of FZPs overlap each other, so that the amplitude (contrast) of the interference fringes decreases and the object becomes more susceptible to noise. Further, when the number of gradations of the image sensor 705 is small, the interference fringes cannot be accurately acquired.

そのため、物体701が大きい程、干渉縞の信号対ノイズ比(SNR)が低下し、その干渉縞から計算されるホログラム、ひいては再構成される画像のSNRが低下する。
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、再構成された画像のSNRを向上させ、従来よりも高画質の再構成画像を実現し得る、インコヒーレントディジタルホログラム撮像装置およびその撮像方法を提供することを目的とする。
Therefore, the larger the object 701, the lower the signal-to-noise ratio (SNR) of the interference fringes, and the lower the SNR of the hologram calculated from the interference fringes, and thus the reconstructed image.
The present invention has been made in view of such circumstances, and is an incoherent digital hologram imaging device and an imaging method thereof, which can improve the SNR of the reconstructed image and realize a reconstructed image having a higher image quality than the conventional one. The purpose is to provide.

本発明のインコヒーレントディジタルホログラム撮像装置は、
物体からのインコヒーレントな光波を第1分割光と第2分割光からなる2つの光波に分割する光分割手段と、
該第1分割光および該第2分割光の少なくとも一方の波面の曲率半径を変調して、該2つの分割した光波の波面に、相対的に球面位相の分布を付与する位相分布可変手段と、
前記位相分布可変手段を通過した前記第1分割光および前記第2分割光からなる2つの光波を合成する光合成手段と、
この光合成手段により合成された前記第1分割光および前記第2分割光が、互いに干渉して形成された干渉縞を撮像する干渉縞撮像手段と、
物体の一部分のみの光を前記光分割手段方向に導く開口手段と、
該開口手段の開口の位置を移動させ、設定する開口位置移動設定手段と、
前記開口位置移動設定手段により該開口手段の該開口の位置を移動させ、移動させた各位置毎に前記干渉縞撮像手段により撮像された干渉縞に基づき前記物体のホログラムを得、該開口の位置毎に得られたホログラムに基づき、前記物体全体の再構成画像を得る再構成画像演算手段と、
を備えたことを特徴とするものである。
ここで、上記「移動させた各位置」には、移動させる前の最初の開口位置を含めることが可能である。
The incoherent digital hologram imaging device of the present invention
An optical dividing means for dividing an incoherent light wave from an object into two light waves consisting of a first divided light and a second divided light.
A phase distribution variable means for modulating the radius of curvature of at least one wavefront of the first divided light and the second divided light to impart a relative spherical phase distribution to the wavefronts of the two divided light waves.
A photosynthetic means for synthesizing two light waves composed of the first divided light and the second divided light that have passed through the phase distribution variable means.
An interference fringe imaging means for imaging interference fringes formed by the first division light and the second division light synthesized by the photosynthesis means interfering with each other.
An opening means that guides the light of only a part of an object in the direction of the light dividing means,
An opening position movement setting means for moving and setting the opening position of the opening means,
The position of the opening of the opening means is moved by the opening position movement setting means, a hologram of the object is obtained based on the interference fringes imaged by the interference fringe imaging means at each moved position, and the position of the opening is obtained. A reconstructed image calculation means for obtaining a reconstructed image of the entire object based on the hologram obtained for each, and
It is characterized by having.
Here, the above-mentioned "each moved position" can include the first opening position before moving.

また、前記開口手段は、前記物体と照明の間の位置、または前記物体と前記光分割手段の間の位置に配設することが可能である。
また、前記物体と前記光分割手段の間に配設した前記開口手段の開口の位置に物体の像を結像するレンズを設けることが好ましい。
Further, the opening means can be arranged at a position between the object and the illumination, or a position between the object and the light dividing means.
Further, it is preferable to provide a lens for forming an image of the object at the position of the opening of the opening means arranged between the object and the light dividing means.

また、得られた複数の前記ホログラムを互いに合成して合成ホログラムを得、該合成ホログラムに基づき前記物体全体の再構成画像を取得することが可能である。
また、得られた複数の前記ホログラムの各々から前記物体の各部分の再構成画像を得、得られた前記物体の各部分の再構成画像に基づき前記物体全体の再構成画像を取得することが可能である。
In addition, it is possible to combine the obtained plurality of the holograms with each other to obtain a composite hologram, and to obtain a reconstructed image of the entire object based on the composite hologram.
In addition, a reconstructed image of each part of the object can be obtained from each of the obtained plurality of holograms, and a reconstructed image of the entire object can be obtained based on the obtained reconstructed image of each part of the object. It is possible.

また、本発明のインコヒーレントディジタルホログラム撮像方法は、
物体からのインコヒーレントな光波のうち一部分のみを開口を通して光分割手段方向に導き、該物体からのインコヒーレントな光波を該光分割手段により第1分割光と第2分割光からなる2つの光波に分割し、該第1分割光および該第2分割光の少なくとも一方の波面の曲率半径を変調して、該2つの分割した光波の波面に、相対的に球面位相の分布を付与し、相対的に球面位相の分布が付与された前記第1分割光および前記第2分割光を合波し、この合波により得られた干渉縞を撮像する干渉縞取得工程と、
撮像された干渉縞に基づいて前記物体の一部に係るホログラムを得る工程とを、
前記開口を移動設定する度に、繰り返し行って、その度に得られた前記物体の一部に係るホログラムに基づき、前記物体全体の再構成画像を得る、
ことを特徴とするものである。
ここで、上記「移動設定する度」には、移動させる前の最初の開口位置に設定されている場合も含めることが可能である。
Further, the incoherent digital hologram imaging method of the present invention can be used.
Only a part of the incoherent light wave from the object is guided in the direction of the light dividing means through the opening, and the incoherent light wave from the object is converted into two light waves consisting of the first divided light and the second divided light by the light dividing means. It is divided and the radius of curvature of at least one wave surface of the first divided light and the second divided light is modulated to give a relative spherical phase distribution to the wave surfaces of the two divided light waves, and relative to each other. The interference fringe acquisition step of combining the first divided light and the second divided light to which the distribution of the spherical phase is given to the light and imaging the interference fringes obtained by the combined waves.
The step of obtaining a hologram relating to a part of the object based on the imaged interference fringes.
Each time the opening is moved and set, the process is repeated to obtain a reconstructed image of the entire object based on the hologram relating to a part of the object obtained each time.
It is characterized by that.
Here, the above-mentioned "every time the movement is set" can include the case where the first opening position before the movement is set.

本発明のインコヒーレントディジタルホログラム撮像装置および撮像方法では、物体からの光のうち一部が通過する開口の位置を設定し、その後、この開口位置を順次ずらすように設定し、その設定のたびに干渉縞を撮像し、得られた干渉縞に基づいて物体各部のホログラムを得、得られた物体各部のホログラムから物体全体の再構成画像を得るようにしている。
これにより、1回の撮像時において、開口の位置を通過する、物体を構成する点の数を少なくすることができ、この点の各々に対応するFZPの重なりあう数を減少させることができる。
In the incoherent digital hologram imaging apparatus and imaging method of the present invention, the position of an opening through which a part of the light from an object passes is set, and then the opening position is set to be sequentially shifted, and each time the setting is made. The interference fringes are imaged, holograms of each part of the object are obtained based on the obtained interference fringes, and a reconstructed image of the entire object is obtained from the obtained holograms of each part of the object.
As a result, the number of points constituting the object passing through the position of the aperture at the time of one imaging can be reduced, and the number of overlapping FZPs corresponding to each of these points can be reduced.

したがって、干渉縞の振幅(コントラスト)が小さくなるのを抑制することができ、ノイズの影響を受け難くすることができ、SNRの値の低下を抑制することができる。
さらに撮像装置により得られた画像の階調数が少ない場合であっても、干渉縞を正確に取得することが可能である。
Therefore, it is possible to suppress the amplitude (contrast) of the interference fringes from becoming small, make it less susceptible to noise, and suppress the decrease in the SNR value.
Further, even when the number of gradations of the image obtained by the image pickup apparatus is small, it is possible to accurately acquire the interference fringes.

本実施形態に係るインコヒーレントディジタルホログラム撮像装置の原理を説明するための概念図((a)は物体の左半分を撮像する光学系、(b)は物体の右半分を撮像する光学系)である。A conceptual diagram for explaining the principle of the incoherent digital hologram imaging device according to the present embodiment ((a) is an optical system for imaging the left half of an object, and (b) is an optical system for imaging the right half of an object). be. 図1に係るインコヒーレントディジタルホログラム撮像装置(実施形態)を用いて得られた再構成画像((a)は物体の左半分に係る再構成画像、(b)は物体の右半分に係る再構成画像、(c)は図2(b)の右下部分の領域を拡大した画像)を示すものである。A reconstructed image obtained by using the incoherent digital hologram imaging device (embodiment) according to FIG. 1 ((a) is a reconstructed image relating to the left half of an object, and (b) is a reconstructed image relating to the right half of the object. The image (c) shows an enlarged image of the lower right portion of FIG. 2 (b). 従来技術に係るインコヒーレントディジタルホログラム撮像装置を用いて得られた再構成画像((a)は物体全体の再構成画像、(b)は図3(a)の右下部の領域を拡大した画像)を示すものである。A reconstructed image obtained by using an incoherent digital hologram imaging device according to a prior art ((a) is a reconstructed image of the entire object, (b) is an enlarged image of the lower right region of FIG. 3 (a)). Is shown. 図2に示すインコヒーレントディジタルホログラム撮像装置(実施形態)を用い、部分画像を合成して得た、物体全体の再構成画像を示すものである。It shows a reconstructed image of the whole object obtained by synthesizing a partial image by using the incoherent digital hologram imaging apparatus (embodiment) shown in FIG. 実施例1に係るインコヒーレントディジタルホログラム撮像装置の光学系を示すものである((a)は物体の前方に開口部を設けた場合であり、(b)は物体の後方に開口部を設けた場合である)。The optical system of the incoherent digital hologram imaging apparatus according to the first embodiment is shown ((a) is a case where an opening is provided in front of an object, and (b) is a case where an opening is provided in the rear of an object. If). 実施例2に係るインコヒーレントディジタルホログラム撮像装置の光学系を示すものである。The optical system of the incoherent digital hologram image pickup apparatus which concerns on Example 2 is shown. 実施例2に係る空間光変調器による開口の移動状態の例((a)〜(d)の4パターン例)を示す図である。It is a figure which shows the example (the example of 4 patterns of (a)-(d)) of the moving state of the opening by the spatial light modulator which concerns on Example 2. FIG. 実施例2の変形例に係るインコヒーレントディジタルホログラム撮像装置の光学系を示すものである。The optical system of the incoherent digital hologram image pickup apparatus which concerns on the modification of Example 2 is shown. 実施例3に係るインコヒーレントディジタルホログラム撮像装置の光学系を示すものである((a)は物体の輝度分布取得用の光学系、(b)は干渉縞取得用の光学系、(c)は、実施例3に係る空間光変調器による開口の移動状態の例)を示すものである。The optical system of the incoherent digital hologram imaging apparatus according to the third embodiment is shown ((a) is an optical system for acquiring the brightness distribution of an object, (b) is an optical system for acquiring interference fringes, and (c) is an optical system for acquiring interference fringes. (Example) of the moving state of the aperture by the spatial light modulator according to the third embodiment). 従来技術に係るインコヒーレントディジタルホログラム撮像装置の光学系を示すものである。It shows the optical system of the incoherent digital hologram image pickup apparatus which concerns on the prior art.

以下、本発明の実施形態に係るインコヒーレントディジタルホログラム撮像装置および撮像方法を、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, the incoherent digital hologram imaging device and the imaging method according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

<実施形態>
図1は本発明の実施形態に係るインコヒーレントディジタルホログラム撮像装置の光学系を中心として示すものであり、この図1を用いて本発明のインコヒーレントディジタルホログラム撮像装置の原理について説明する。
<Embodiment>
FIG. 1 mainly shows the optical system of the incoherent digital hologram imaging device according to the embodiment of the present invention, and the principle of the incoherent digital hologram imaging device of the present invention will be described with reference to FIG.

すなわち、この図1に示すインコヒーレントディジタルホログラム撮像装置は、物体1から伝搬してきた空間的にインコヒーレントな光波をレンズ4に通過させて平行光(レンズ4の焦点位置からの光に対して)とした後、ビームスプリッタ2により分割し、第1分割光と第2分割光を得る。第1分割光は平面状のミラー3aにより正反射されて平面波がビームスプリッタ2に戻り、一方、第2分割光は凹面ミラー3bにより球面波とされ、若干収束されるように反射されてビームスプリッタ2に戻る。 That is, the incoherent digital hologram imaging device shown in FIG. 1 allows the spatially incoherent light wave propagating from the object 1 to pass through the lens 4 and is parallel light (relative to the light from the focal position of the lens 4). Then, it is divided by the beam splitter 2 to obtain the first divided light and the second divided light. The first split light is positively reflected by the planar mirror 3a and the plane wave returns to the beam splitter 2, while the second split light is made into a spherical wave by the concave mirror 3b and is reflected so as to be slightly converged to the beam splitter. Return to 2.

ビームスプリッタ2に戻った第1分割光はイメージセンサ5方向に反射され、一方、ビームスプリッタ2に戻った第2分割光はイメージセンサ5方向に透過することで、これら2つの分割光が重畳してイメージセンサ5の撮像面上で干渉縞を形成する。
ここで、物体1とビームスプリッタ2の間には開口手段6が配設されており、この開口手段6の開口部6aを通過した物体の一部からの光波のみにより1つの干渉縞が形成される。
The first split light returned to the beam splitter 2 is reflected in the image sensor 5 direction, while the second split light returned to the beam splitter 2 is transmitted in the image sensor 5 direction, so that these two split lights are superimposed. The interference fringes are formed on the imaging surface of the image sensor 5.
Here, the opening means 6 is arranged between the object 1 and the beam splitter 2, and one interference fringe is formed only by the light wave from a part of the object that has passed through the opening 6a of the opening means 6. NS.

開口手段6としては、物体1からの光波の一部を透過させる開口部6aを有し、この開口部6aの位置を移動可能とされるものであればよく、物理的に物体1からの光波の一部を遮光するシャッタを有するものであってもよいし、光波の一部を透過または反射させる光空間変調素子であってもよい。 The opening means 6 may have an opening 6a that allows a part of the light wave from the object 1 to pass through, and the position of the opening 6a may be movable, and the light wave from the object 1 is physically formed. It may have a shutter that blocks a part of the light wave, or it may be an optical space modulation element that transmits or reflects a part of the light wave.

例えば、図1(a)に示すように、物体1の右半分(図中の開口手段6の上半分)からの光波を遮蔽して、物体1の左半分(図中の開口手段6の下半分)からの光波のみを透過させることにより、物体1の左半分に対応する、物体1の構成点を略半分とした干渉縞が形成される。
この干渉縞から得られたホログラム(以下、ホログラムAと称する)を再構成した画像を図2(a)に示す(物体1の左半分の再構成画像)。
For example, as shown in FIG. 1A, the light wave from the right half of the object 1 (upper half of the opening means 6 in the figure) is blocked, and the left half of the object 1 (below the opening means 6 in the figure) is blocked. By transmitting only the light wave from (half), an interference fringe corresponding to the left half of the object 1 with the constituent points of the object 1 being substantially half is formed.
An image obtained by reconstructing a hologram (hereinafter referred to as hologram A) obtained from the interference fringes is shown in FIG. 2A (reconstructed image of the left half of the object 1).

次に、図1(b)に示すように、開口手段6の開口部6aを、開口手段6の図中の上半分位置に移動させる。これにより、物体1の左半分(図中の開口手段6の下半分)からの光波を遮蔽して、物体1の右半分(図中の開口手段6の上半分)からの光波のみを透過させることにより、物体1の右半分に対応する、物体1の構成点を略半分とした干渉縞が形成される。
この干渉縞から得られたホログラム(以下、ホログラムBと称する)を再構成した画像を図2(b)に示す(物体1の右半分の再構成画像)。
Next, as shown in FIG. 1B, the opening 6a of the opening means 6 is moved to the upper half position in the drawing of the opening means 6. As a result, the light wave from the left half of the object 1 (lower half of the opening means 6 in the figure) is shielded, and only the light wave from the right half of the object 1 (upper half of the opening means 6 in the figure) is transmitted. As a result, interference fringes corresponding to the right half of the object 1 with the constituent points of the object 1 being substantially half are formed.
An image obtained by reconstructing a hologram (hereinafter referred to as hologram B) obtained from the interference fringes is shown in FIG. 2 (b) (reconstructed image of the right half of the object 1).

なお、開口手段6の開口部6aの移動については、演算装置9からの指示に応じて開口位置移動手段10が開口手段6に対して移動操作を行うことによりなされる。
この開口位置移動手段10は、開口手段6が物理的な開口位置切替手段であれば、開口部6a移動用のXY2軸移動ステージ等とされ、開口手段6が空間光変調器であれば、開口パターン表示ドライバおよびドライバ駆動プログラム等とされる。
The opening 6a of the opening means 6 is moved by the opening position moving means 10 performing a moving operation on the opening means 6 in response to an instruction from the arithmetic unit 9.
If the opening means 6 is a physical opening position switching means, the opening position moving means 10 is an XY 2-axis moving stage for moving the opening 6a, and if the opening means 6 is a spatial light modulator, the opening is opened. It is a pattern display driver, driver drive program, etc.

この後、図2(a)に示す、ホログラムAを再構成した画像と、図2(b)に示す、ホログラムBを再構成した画像を合成して、図4に示すような物体1全体の再構成画像を得る。
なお、上述したホログラムAやホログラムBから再構成画像を得る場合には、従来から知られている逆伝搬法等を用いて行う。
After that, the image in which the hologram A is reconstructed shown in FIG. 2A and the image in which the hologram B is reconstructed shown in FIG. 2B are combined to form the entire object 1 as shown in FIG. Obtain a reconstructed image.
When a reconstructed image is obtained from the above-mentioned hologram A or hologram B, a conventionally known back-propagation method or the like is used.

また、干渉縞からホログラムAやホログラムBを得る手法は、従来より周知の位相シフト法やフーリエ変換法を用いて行う。
例えば、4ステップの位相シフト法においては、平面状のミラー3a(凹面ミラー3bとすることも可)の位置を、ピエゾ素子等を用いて、光軸方向に光の波長の1/8(往復経路で1/4波長)の光路長ずつ移動させて、開口手段6における開口部6aの位置を固定している間に、4つの異なる位相パターンの干渉縞をイメージセンサ5で取得し、これらの干渉縞から、周知の計算手法により、演算装置9にてホログラムを計算する。
Further, the method of obtaining the hologram A or the hologram B from the interference fringes is performed by using a conventionally known phase shift method or Fourier transform method.
For example, in the 4-step phase shift method, the position of the planar mirror 3a (which may be a concave mirror 3b) is set to 1/8 (reciprocating) of the wavelength of light in the optical axis direction by using a piezo element or the like. While the position of the opening 6a in the opening means 6 is fixed by moving the optical path length by 1/4 wavelength in the path, interference fringes of four different phase patterns are acquired by the image sensor 5, and these From the interference fringes, the hologram is calculated by the arithmetic unit 9 by a well-known calculation method.

上述したように、本実施形態に係るインコヒーレントディジタルホログラム撮像装置によれば、撮像する各ホログラムについて、撮像する物体1の範囲(物体1を構成する点の数)を半分にしている(イメージセンサ5の撮像領域はそのままとしている)ので、FZP(フレネル・ゾーンプレート)の重なりあう数を半分にすることができる。
これにより、干渉縞の振幅(コントラスト)が小さくなるのを抑制することができ、ノイズの影響を受け難くすることができ、SNRの値の低下を抑制することができる。
As described above, according to the incoherent digital hologram imaging device according to the present embodiment, the range of the object 1 to be imaged (the number of points constituting the object 1) is halved for each hologram to be imaged (image sensor). Since the imaging region of 5 is left as it is), the number of overlapping FZPs (Frenel zone plates) can be halved.
As a result, it is possible to suppress the amplitude (contrast) of the interference fringes from becoming small, make it less susceptible to noise, and suppress a decrease in the SNR value.

なお、図2(c)は、本実施形態に係るインコヒーレントディジタルホログラム撮像装置を用いて得られた上述した再構成画像(図2(b))の右下角部分(黒三角のマーカーを参照)を拡大したものであり、従来技術に係る撮像装置(図10を参照)を用いて得られた再構成画像(図3(a))の右下角部分(黒三角のマーカーを参照)を拡大したもの(図3(b)を参照)と比較すると、明らかに画像ノイズが低減しており、SNRが改善していることが明らかである。 Note that FIG. 2 (c) shows the lower right corner portion (see the black triangle marker) of the above-mentioned reconstructed image (FIG. 2 (b)) obtained by using the incoherent digital hologram imaging apparatus according to the present embodiment. The lower right corner (see the black triangle marker) of the reconstructed image (FIG. 3 (a)) obtained by using the image pickup device (see FIG. 10) according to the prior art is enlarged. It is clear that the image noise is clearly reduced and the SNR is improved when compared with the one (see FIG. 3B).

以下、本発明の具体的な実施例について説明する。
<実施例1>
本実施例は、基本的なインコヒーレントディジタルホログラム撮像方法について、図5(a)、(b)を用いて説明するものであり、使用する装置構成としては、上述した図1(a)、(b)に示す実施形態に係る撮像装置と略同様の構成とされているが、開口手段6の配設位置は図5(a)、図5(b)のいずれに示す位置としてもよい。なお、図1(a)、(b)の部材に対応する部材については、図1(a)、(b)の各部材に付した符号に100を加えた符号を付すものとし、その部材の詳しい説明は省略する。
Hereinafter, specific examples of the present invention will be described.
<Example 1>
In this embodiment, a basic incoherent digital hologram imaging method will be described with reference to FIGS. 5 (a) and 5 (b). Although the configuration is substantially the same as that of the imaging device according to the embodiment shown in b), the arrangement position of the opening means 6 may be any of the positions shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b). The members corresponding to the members shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b) shall be designated by adding 100 to the reference numerals given to the members shown in FIGS. Detailed explanation will be omitted.

すなわち、図5(a)に示すように、物体101の前方(干渉計側)に開口手段106を設けるようにしてもよいし、図5(b)に示すように、物体101の後方(干渉計側とは反対側)に開口手段106を設けるようにしてもよい。 That is, as shown in FIG. 5 (a), the opening means 106 may be provided in front of the object 101 (interferometer side), or as shown in FIG. 5 (b), behind the object 101 (interference). The opening means 106 may be provided on the side opposite to the meter side).

以下、図5(a)に示す構成を用いて、本実施例について説明する。
まず、物体101とレンズ104の間に、開口位置移動手段(XZ2軸ステージ(光軸に対して直交する2軸方向に移動可能なステージ))110に搭載した開口手段106を配設する。開口手段106の一部を開口するように設けられた開口部106aを通過した物体101からの光波をビームスプリッタ102により2経路に分け、図1に示す実施形態において説明したように、イメージセンサ105において、物体101の干渉縞を得る。
Hereinafter, this embodiment will be described with reference to the configuration shown in FIG. 5 (a).
First, the opening means 106 mounted on the opening position moving means (XZ 2-axis stage (stage that can move in the biaxial direction orthogonal to the optical axis) 110) is arranged between the object 101 and the lens 104. The light wave from the object 101 that has passed through the opening 106a provided so as to open a part of the opening means 106 is divided into two paths by the beam splitter 102, and as described in the embodiment shown in FIG. 1, the image sensor 105 In, the interference fringes of the object 101 are obtained.

従来技術と同様に、平面状のミラー103a(凹面ミラー103bでも可)位置を光軸方向に光の波長の1/8の距離(往復の光路長が1/4波長となる距離)だけ移動させて、異なる4つの位相パターンの干渉縞を取得する。取得した4つの位相パターンの干渉縞からホログラムを計算し、さらに逆伝搬計算により任意の奥行き方向位置での物体101の、上記開口部106aの開口割合に相当する部分画像を再構成する。 Similar to the conventional technique, the position of the flat mirror 103a (concave mirror 103b is also possible) is moved in the optical axis direction by a distance of 1/8 of the wavelength of light (a distance at which the round-trip optical path length becomes 1/4 wavelength). To acquire the interference fringes of four different phase patterns. A hologram is calculated from the acquired interference fringes of the four phase patterns, and a partial image corresponding to the opening ratio of the opening 106a of the object 101 at an arbitrary depth direction position is reconstructed by back propagation calculation.

次に、開口手段106の開口部106aの位置を、開口位置移動手段(XZ2軸ステージ)110を用いて上下方向および左右方向に移動し、物体101の種々の部位の干渉縞を取得する。そして、開口部106aの位置を移動させるたびに、上述した場合と同様に、4位相パターンの干渉縞を取得し、ホログラムを計算して、部分画像を再構成する。 Next, the position of the opening 106a of the opening means 106 is moved in the vertical direction and the horizontal direction by using the opening position moving means (XZ 2-axis stage) 110 to acquire interference fringes of various parts of the object 101. Then, each time the position of the opening 106a is moved, the interference fringes of the four-phase pattern are acquired and the hologram is calculated to reconstruct the partial image, as in the case described above.

最後に、再構成されたそれぞれの部分画像を、開口の位置に応じて合成することにより、高SNRの物体101の画像を再構成することができる。
なお、上記では、開口手段106の開口部106aの位置の移動を、演算装置109からの指示信号に応じて、開口移動手段110が、開口手段106を搭載したXZ2軸ステージを自動的に所定量だけ移動させる場合について説明しているが、オペレータが上記XZ2軸ステージを手動で操作し、開口部106aを、所定のタイミングで上下方向および左右方向に所定量だけ移動させるようにしてもよい。
Finally, the image of the object 101 having a high SNR can be reconstructed by synthesizing each of the reconstructed partial images according to the position of the opening.
In the above, the opening moving means 110 automatically shifts the position of the opening 106a of the opening means 106 by a predetermined amount of the XZ 2-axis stage equipped with the opening means 106 in response to an instruction signal from the arithmetic unit 109. Although the case of moving only the XZ 2-axis stage is described, the operator may manually operate the XZ 2-axis stage to move the opening 106a in the vertical direction and the horizontal direction by a predetermined amount at a predetermined timing.

<実施例2>
本実施例は、図6に示すように、基本的には上記実施例1のインコヒーレントディジタルホログラム撮像方法と同様の工程を有しているが、開口手段206として空間光変調器を用いることに特徴を有している。なお、図5(a)、(b)の部材に対応する部材については、図5(a)、(b)の各部材に付した符号に100を加えた符号を付すものとし、その部材の詳しい説明は省略する。
<Example 2>
As shown in FIG. 6, this embodiment basically has the same steps as the incoherent digital hologram imaging method of the first embodiment, but uses a spatial light modulator as the aperture means 206. It has characteristics. In addition, about the member corresponding to the member of FIGS. 5 (a) and 5 (b), the code attached to each member of FIGS. Detailed explanation will be omitted.

すなわち、図6に示すように、物体201とレンズ204の間に空間光変調器からなる開口手段206(以下、空間光変調器206とも称する)を設け、この空間光変調器206に図7に示すような各パターン((a)〜(d))を表示して、物体201の一部領域からの干渉縞を取得する。空間光変調器206としては液晶表示素子(透過型や反射型)やDMD(デジタルマイクロミラーデバイス)を用いることができる。
なお、図7においては、開口手段(空間光変調器)は306で表し、開口部は306a〜cで表す。
That is, as shown in FIG. 6, an opening means 206 (hereinafter, also referred to as a spatial light modulator 206) composed of a spatial light modulator is provided between the object 201 and the lens 204, and the spatial light modulator 206 is shown in FIG. Each pattern ((a) to (d)) as shown is displayed to acquire interference fringes from a part of the object 201. As the spatial light modulator 206, a liquid crystal display element (transmissive type or reflective type) or a DMD (digital micromirror device) can be used.
In FIG. 7, the opening means (spatial light modulator) is represented by 306, and the openings are represented by 306a to 306a to c.

空間光変調器306に表示するパターン(a)は、1画素に相当する開口部306aを空間光変調器306の左上画素から右下画素に至るまで、順次走査していくものである。
また、空間光変調器306に表示するパターン(b)は、複数画素(ここでは4画素)からなる正方形領域の開口部306aを、空間光変調器306の左上領域から右下領域に至るまで、順次走査していくものである。
The pattern (a) displayed on the spatial light modulator 306 sequentially scans the opening 306a corresponding to one pixel from the upper left pixel to the lower right pixel of the spatial light modulator 306.
Further, in the pattern (b) displayed on the spatial light modulator 306, the opening 306a in a square region composed of a plurality of pixels (here, 4 pixels) is extended from the upper left region to the lower right region of the spatial light modulator 306. It scans sequentially.

また、空間光変調器306に表示するパターンとして、1、0の疎行列において、1で表される、互いに離れた複数の画素を開口部306a〜cとしたようなパターン(c)や(d)であってもよい。この場合、特に、離れた開口部306a〜c間の距離の平均値が大きくなるように設定することが好ましい。これにより、お互いの開口部306a〜cを通過する光波により生成される干渉縞が、イメージセンサ205の撮像面で重なる割合を小さくすることができるため、SNRの低下を防ぐことができる。 Further, as a pattern to be displayed on the spatial light modulator 306, a pattern (c) or (d) in which a plurality of pixels separated from each other represented by 1 in a sparse matrix of 1 and 0 are used as openings 306a to 306a to c. ) May be. In this case, it is particularly preferable to set the average value of the distances between the distant openings 306a to 306 to be large. As a result, the ratio of the interference fringes generated by the light waves passing through the openings 306a to 306c of each other on the imaging surface of the image sensor 205 can be reduced, so that a decrease in SNR can be prevented.

図8は、上記実施例2の変形例を示すものである。なお、図6(a)、(b)の部材に対応する部材については、図6(a)、(b)の各部材に付した符号に200を加えた符号を付すものとし、その部材の詳しい説明は省略する。 FIG. 8 shows a modified example of the second embodiment. In addition, about the member corresponding to the member of FIGS. 6 (a) and 6 (b), the code attached to each member of FIGS. Detailed explanation will be omitted.

すなわち、空間光変調器からなる開口手段406は、図8に示すように、物体401をレンズ404bで結像したときの結像面位置に設けることができる。これにより、開口手段406の開口部でのSNRを特に高くすることができる。
なお、この開口部から発散する光束は、レンズ404cで平行光束とされてビームスプリッタ402に入射する。
That is, as shown in FIG. 8, the aperture means 406 composed of the spatial light modulator can be provided at the position of the image plane when the object 401 is imaged by the lens 404b. Thereby, the SNR at the opening of the opening means 406 can be made particularly high.
The luminous flux diverging from this opening is made into a parallel luminous flux by the lens 404c and is incident on the beam splitter 402.

<実施例3>
本実施例は、基本的には上記実施例2のインコヒーレントディジタルホログラム撮像方法と同様の工程を有しているが、物体501の明るさに偏りがある場合に、この偏りに応じて開口手段(空間光変調器)506(以下、空間光変調器506とも称する)の開口部506aの大きさを重みづけする(物体501の各部の明るさに応じて、その明るさに反比例する開口部506aの大きさに設定する)ことにより(この開口部506aを通過する光量を平均化することにより)、SNRを向上させることに特徴を有している。なお、図6(a)、(b)の部材に対応する部材については、図6(a)、(b)の各部材に付した符号に300を加えた符号を付すものとし、その部材の詳しい説明は省略する。
<Example 3>
This embodiment basically has the same steps as the incoherent digital hologram imaging method of the second embodiment, but when there is a bias in the brightness of the object 501, the opening means according to this bias. The size of the opening 506a of the (spatial light modulator) 506 (hereinafter, also referred to as the spatial light modulator 506) is weighted (the opening 506a is inversely proportional to the brightness of each part of the object 501). (By averaging the amount of light passing through this opening 506a), it is characterized by improving the SNR. In addition, about the member corresponding to the member of FIGS. 6 (a) and 6 (b), the code attached to each member of FIGS. Detailed explanation will be omitted.

すなわち、まず、図9(a)に示すように、干渉計の凹面ミラー503bとビームスプリッタ502の間にマスク508を設けて凹面ミラー503bへの光照射を阻止し、平面状のミラー503aから反射される物体光のみをイメージセンサ505で取得する。これにより、物体の輝度分布を取得する。この取得画像に基づき、図9(a)に示すように、例えば、明るい(B)領域、中間(G)領域、および暗い(D)領域の3つの領域に判別し、この結果を演算装置509内に設けられたメモリ等に記憶させる。 That is, first, as shown in FIG. 9A, a mask 508 is provided between the concave mirror 503b of the interferometer and the beam splitter 502 to prevent the concave mirror 503b from being irradiated with light, and is reflected from the flat mirror 503a. Only the object light to be split is acquired by the image sensor 505. As a result, the brightness distribution of the object is acquired. Based on this acquired image, as shown in FIG. 9A, for example, it is discriminated into three regions of a bright (B) region, an intermediate (G) region, and a dark (D) region, and the result is determined by the arithmetic unit 509. It is stored in a memory or the like provided inside.

次に、図9(b)に示すように、マスク508を取り除き、凹面ミラー503bからの反射光と、平面状のミラー503aからの反射光の干渉により生じる干渉縞をイメージセンサ505により取得する。 Next, as shown in FIG. 9B, the mask 508 is removed, and the interference fringes generated by the interference between the reflected light from the concave mirror 503b and the reflected light from the planar mirror 503a are acquired by the image sensor 505.

図9(c)に、空間光変調器506に表示される開口部506aを示す。イメージセンサ505で取得し、上記メモリ等に記憶された物体501の輝度分布に基づき、物体501の明るい場所に対応する領域の開口部506aは小さく、物体501の暗い場所に対応する領域の開口部506aは大きく設定する。これにより、パターン数を大幅に増加させることなく、より高SNRの画像を再構成することができる。 FIG. 9C shows the opening 506a displayed on the spatial light modulator 506. Based on the brightness distribution of the object 501 acquired by the image sensor 505 and stored in the memory or the like, the opening 506a of the region corresponding to the bright place of the object 501 is small, and the opening of the region corresponding to the dark place of the object 501 506a is set large. This makes it possible to reconstruct an image with a higher SNR without significantly increasing the number of patterns.

本発明のインコヒーレントディジタルホログラム撮像装置および製造方法としては、上記実施形態のものに限られるものではなくその他の種々の態様のものに変更が可能である。例えば、装置の光学系の構成としても、上記実施形態のものに限られるものではない。
また、上記実施例1においては、得られた複数のホログラムの各々から物体の各部分の再構成画像を得、得られた物体の各部分の再構成画像に基づき物体全体の再構成画像を取得する構成について説明しているが、本発明のインコヒーレントディジタルホログラム撮像装置および製造方法としては、得られた複数のホログラムを互いに合成して合成ホログラムを得、しかる後、該合成ホログラムに基づき物体全体の再構成画像を取得する構成としてもよい。
The incoherent digital hologram imaging apparatus and manufacturing method of the present invention are not limited to those of the above-described embodiment, and can be changed to various other aspects. For example, the configuration of the optical system of the device is not limited to that of the above embodiment.
Further, in the first embodiment, a reconstructed image of each part of the object is obtained from each of the obtained plurality of holograms, and a reconstructed image of the entire object is acquired based on the reconstructed image of each part of the obtained object. However, as the incoherent digital hologram imaging apparatus and manufacturing method of the present invention, a plurality of obtained holograms are combined with each other to obtain a composite hologram, and then the entire object is obtained based on the composite hologram. It may be configured to acquire the reconstructed image of.

この態様について、図5を用いて簡単に説明する。すなわち、上記実施例1と同様に、平面状のミラー103a(凹面ミラー103bでも可)位置を光軸方向に光の波長の1/8の距離(往復の光路長が1/4波長となる距離)だけ移動させて、異なる4つの位相パターンの干渉縞を取得する。取得した4つの位相パターンの干渉縞からホログラムを計算する。
次に、開口手段106の開口部106aの位置を、開口位置移動手段(XZ2軸ステージ)110を用いて上下方向および左右方向に移動し、物体101の種々の部位の干渉縞を取得する。そして、開口部106aの位置を移動させるたびに、上述した場合と同様に、4つの位相パターンの干渉縞を取得し、各々ホログラム(部分ホログラム)を計算する。
This aspect will be briefly described with reference to FIG. That is, as in the first embodiment, the position of the flat mirror 103a (concave mirror 103b is also possible) is a distance of 1/8 of the wavelength of light in the optical axis direction (a distance at which the round-trip optical path length is 1/4 wavelength). ) Is moved to obtain interference fringes of four different phase patterns. The hologram is calculated from the interference fringes of the four acquired phase patterns.
Next, the position of the opening 106a of the opening means 106 is moved in the vertical direction and the horizontal direction by using the opening position moving means (XZ 2-axis stage) 110 to acquire interference fringes of various parts of the object 101. Then, each time the position of the opening 106a is moved, interference fringes of four phase patterns are acquired and a hologram (partial hologram) is calculated for each, as in the case described above.

この後、得られた複数の物体各部についての部分ホログラムをつなぎ合わせて物体全体についての全体ホログラムを作成する。
このようにして作成した全体ホログラムに対し、逆伝搬計算を施すことで、任意の奥行き方向位置での物体101の全体画像を再構成することができる。
また、上記実施形態においては、分割した2つの分割光のうちの一方の光路に、球面波を付与する凹面ミラーを配置しているが、分割した2つの分割光の両方の光路に球面波を付与する球面ミラーを配置して、通過する分割光の各々に、互いに異なる曲率半径の球面波を付与するようにしてもよい。
After that, the obtained partial holograms for each part of the object are joined to create an entire hologram for the entire object.
By performing back propagation calculation on the entire hologram created in this way, the entire image of the object 101 at an arbitrary depth direction position can be reconstructed.
Further, in the above embodiment, the concave mirror that applies the spherical wave is arranged in one of the optical paths of the two divided lights, but the spherical wave is applied to both the optical paths of the two divided lights. A spherical mirror to be applied may be arranged to apply spherical waves having different radius of curvature to each of the passing divided lights.

なお、上記実施形態においては光分割手段が光合成手段を兼用する構成とされているが、迂回路型フィゾー干渉計のように、これら両手段を別部材として構成してもよい。
また、上記実施形態においては、マイケルソン干渉計を用いているが、マッハツェンダ干渉計や、迂回路を付加したフィゾー干渉計などの他の等光路長型の干渉計を用いることも可能である。
また、上記実施形態においては、分割された2つの光波間に相対的な球面波を付加するため、曲率の互いに異なる2つのミラーを用いるようにしているが、このような球面波付与手段として、透過型の球面波付与部材を用いるようにしてもよい。
In the above embodiment, the optical dividing means also serves as a photosynthetic means, but both means may be configured as separate members, such as a detour type Fizeau interferometer.
Further, although the Michelson interferometer is used in the above embodiment, it is also possible to use another iso-optical path length type interferometer such as a Mach-Zehnder interferometer or a Fizeau interferometer with a detour.
Further, in the above embodiment, in order to add a relative spherical wave between the two divided light waves, two mirrors having different curvatures are used. As such a spherical wave imparting means, A transmission type spherical wave imparting member may be used.

1、101、201、401、501、701 物体
2、102、202、402、502、702 ビームスプリッタ
3a、103a、203a、403a、503a、703a ミラー
3b、103b、203b、403b、503b、703b 凹面ミラー
4、104、204、404b、404c、504、704 レンズ
5、105、205、405、505、705 イメージセンサ
6、106、206、306、406、506 開口手段(空間光変調器)
6a、106a、306a〜c、506a 開口部
9、109、209、409、509、709 演算装置
10、110、210、410、510 開口位置移動手段
508 マスク
1, 101, 201, 401, 501, 701 Object 2, 102, 202, 402, 502, 702 Beam splitter 3a, 103a, 203a, 403a, 503a, 703a Mirror 3b, 103b, 203b, 403b, 503b, 703b Concave mirror 4, 104, 204, 404b, 404c, 504, 704 Lens 5, 105, 205, 405, 505, 705 Image sensor 6, 106, 206, 306, 406, 506 Aperture means (spatial light modulator)
6a, 106a, 306a to c, 506a Openings 9, 109, 209, 409, 509, 709 Arithmetic logic units 10, 110, 210, 410, 510 Opening position moving means 508 Mask

Claims (6)

物体からのインコヒーレントな光波を第1分割光と第2分割光からなる2つの光波に分割する光分割手段と、
該第1分割光および該第2分割光の少なくとも一方の波面の曲率半径を変調して、該2つの分割した光波の波面に、相対的に球面位相の分布を付与する位相分布可変手段と、
前記位相分布可変手段を通過した前記第1分割光および前記第2分割光からなる2つの光波を合成する光合成手段と、
この光合成手段により合成された前記第1分割光および前記第2分割光が、互いに干渉して形成された干渉縞を撮像する干渉縞撮像手段と、
物体の一部分のみの光を前記光分割手段方向に導く開口手段と、
該開口手段の開口の位置を移動させ、設定する開口位置移動設定手段と、
前記開口位置移動設定手段により該開口手段の該開口の位置を移動させ、移動させた各位置毎に前記干渉縞撮像手段により撮像された干渉縞に基づき前記物体のホログラムを得、該開口の位置毎に得られたホログラムに基づき、前記物体全体の再構成画像を得る再構成画像演算手段と、
を備えたことを特徴とするインコヒーレントディジタルホログラム撮像装置。
An optical dividing means for dividing an incoherent light wave from an object into two light waves consisting of a first divided light and a second divided light.
A phase distribution variable means for modulating the radius of curvature of at least one wavefront of the first divided light and the second divided light to impart a relative spherical phase distribution to the wavefronts of the two divided light waves.
A photosynthetic means for synthesizing two light waves composed of the first divided light and the second divided light that have passed through the phase distribution variable means.
An interference fringe imaging means for imaging interference fringes formed by the first division light and the second division light synthesized by the photosynthesis means interfering with each other.
An opening means that guides the light of only a part of an object in the direction of the light dividing means,
An opening position movement setting means for moving and setting the opening position of the opening means,
The position of the opening of the opening means is moved by the opening position movement setting means, a hologram of the object is obtained based on the interference fringes imaged by the interference fringe imaging means at each moved position, and the position of the opening is obtained. A reconstructed image calculation means for obtaining a reconstructed image of the entire object based on the hologram obtained for each, and
An incoherent digital hologram imaging device characterized by being equipped with.
前記開口手段は、前記物体と照明の間の位置、または前記物体と前記光分割手段の間の位置に配設してなることを特徴とする請求項1に記載のインコヒーレントディジタルホログラム撮像装置。 The incoherent digital hologram imaging device according to claim 1, wherein the opening means is arranged at a position between the object and the illumination, or a position between the object and the light dividing means. 前記物体と前記光分割手段の間に配設した前記開口手段の開口の位置に物体の像を結像するレンズを設けたことを特徴とする請求項1または2に記載のインコヒーレントディジタルホログラム撮像装置。 The incoherent digital hologram imaging according to claim 1 or 2, wherein a lens for forming an image of an object is provided at a position of an opening of the opening means arranged between the object and the light dividing means. Device. 得られた複数の前記ホログラムを互いに合成して合成ホログラムを得、該合成ホログラムに基づき前記物体全体の再構成画像を取得することを特徴とする請求項1から3のうちいずれか1項に記載のインコヒーレントディジタルホログラム撮像装置。 The invention according to any one of claims 1 to 3, wherein the obtained plurality of the holograms are combined with each other to obtain a composite hologram, and a reconstructed image of the entire object is obtained based on the composite hologram. Incoherent digital hologram imaging device. 得られた複数の前記ホログラムの各々から前記物体の各部分の再構成画像を得、得られた前記物体の各部分の再構成画像に基づき前記物体全体の再構成画像を取得することを特徴とする請求項1から3のうちいずれか1項に記載のインコヒーレントディジタルホログラム撮像装置。 A feature is that a reconstructed image of each part of the object is obtained from each of the obtained plurality of holograms, and a reconstructed image of the entire object is obtained based on the obtained reconstructed image of each part of the object. The incoherent digital hologram imaging apparatus according to any one of claims 1 to 3. 物体からのインコヒーレントな光波のうち一部分のみを開口を通して光分割手段方向に導き、該物体からのインコヒーレントな光波を該光分割手段により第1分割光と第2分割光からなる2つの光波に分割し、該第1分割光および該第2分割光の少なくとも一方の波面の曲率半径を変調して、該2つの分割した光波の波面に、相対的に球面位相の分布を付与し、相対的に球面位相の分布が付与された前記第1分割光および前記第2分割光を合波し、この合波により得られた干渉縞を撮像する干渉縞取得工程と、
撮像された干渉縞に基づいて前記物体の一部に係るホログラムを得る工程とを、
前記開口を移動設定する度に、繰り返し行って、その度に得られた前記物体の一部に係るホログラムに基づき、前記物体全体の再構成画像を得る、
ことを特徴とするインコヒーレントディジタルホログラム撮像方法。
Only a part of the incoherent light wave from the object is guided in the direction of the light dividing means through the opening, and the incoherent light wave from the object is converted into two light waves consisting of the first divided light and the second divided light by the light dividing means. It is divided and the radius of curvature of at least one wave surface of the first divided light and the second divided light is modulated to give a relative spherical phase distribution to the wave surfaces of the two divided light waves, and relative to each other. The interference fringe acquisition step of combining the first divided light and the second divided light to which the distribution of the spherical phase is given to the light and imaging the interference fringes obtained by the combined waves.
The step of obtaining a hologram relating to a part of the object based on the imaged interference fringes.
Each time the opening is moved and set, the process is repeated to obtain a reconstructed image of the entire object based on the hologram relating to a part of the object obtained each time.
An incoherent digital hologram imaging method characterized by this.
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