JP3451315B2 - 歪画像補正方法および歪画像補正装置 - Google Patents

歪画像補正方法および歪画像補正装置

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JP3451315B2
JP3451315B2 JP2000154244A JP2000154244A JP3451315B2 JP 3451315 B2 JP3451315 B2 JP 3451315B2 JP 2000154244 A JP2000154244 A JP 2000154244A JP 2000154244 A JP2000154244 A JP 2000154244A JP 3451315 B2 JP3451315 B2 JP 3451315B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、ホログラムに記
録した歪のある受光画像を補正し修復する歪画像補正方
法および歪画像補正装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】物体からの反射光、散乱光、あるいは物
体からの発生光を受光して行う物体の形状計測や、画像
情報の光学的送受を行う光学的情報通信処理において、
光の伝搬経路における波面の擾乱および受光系における
収差などの影響により受光画像が歪む場合、受光画像の
歪成分を記録したホログラムおよび受光画像の歪成分を
用いて作製した光学的フィルタの双方を使用することに
より、光学的デコンボリューション処理を行い、歪みの
ある受光画像を修復している。
【0003】なお、「デコンボリューション」とは、あ
る関数fとgとの畳み込み積分(コンボリューション)
によってもたらされた関数hから、逆にgまたはfを復
元する数学的演算処理であり、ここでいう光学的デコン
ボリューション処理は、歪を除去して受光画像を復元す
る一連の光学的な処理に相当している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、受光画像の歪
成分を用いて光学的フィルタを作製するには、受光画像
の歪成分による感光材料の露光、およびその露光した感
光材料の現像処理を行うため、光学的フィルタ作製の一
連の処理には数分間の時間を要する。このため、受光画
像が光学的フィルタの作製時間よりも短時間に変化する
場合、光学的デコンボリューション処理による、歪みの
ある受光画像の修復が受光画像の時間的変化に追従困難
となるという問題が生じる。
【0005】また、光学的フィルタ作製の一連の処理
は、感光材料の露光に用いた光学系から感光材料を取り
外して行われるため、光学的デコンボリューション処理
を行うには、作製した光学的フィルタを感光材料の露光
位置に高精度に再配置することが要求され、時間を要し
煩雑で困難を伴う作業となっていた。
【0006】この発明は上記に鑑み提案されたもので、
光学的デコンボリューション処理による歪画像補正を、
時間的に変化する受光画像に対して連続して行うことが
でき、またホログラムの記録および読出しに使用する光
学素子の位置を変更せずに行うことができる歪画像補正
方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に記載の発明は、ホログラムに記録した歪
のある受光画像を補正し修復する歪画像補正方法におい
て、レーザから出射したレーザビームを光スイッチで交
互に切り換え、上記光スイッチで分岐した一方のレーザ
ビームを用いてホログラムに歪のある受光画像の記録を
行い、上記光スイッチで分岐した他方のレーザビームか
ら、フォトリフラクティブ媒質での光波混合に寄与する
光波およびその光波混合に寄与する光波とは干渉性のな
いかつ受光画像の歪成分を反映した歪反映光波を生成
し、それらの各光波をフォトリフラクティブ媒質へ照射
して光波混合を行わせ、上記光波混合により生成された
出射光をホログラムに記録した歪のある受光画像の読出
し光として用い、その読出し光を受光画像に照射し受光
画像から歪を除去し受光画像を補正するとともに、
記読出し光は、光波混合に寄与する光波のうちの信号光
に対する位相共役光であり、その振幅分布が、歪反映光
波によって歪成分のパワースペクトルに反比例した分布
を有するように制御されている、ことを特徴としてい
る。
【0008】また、請求項2に記載の発明は、ホログラ
ムに記録した歪のある受光画像を補正し修復する歪画像
補正装置において、レーザから出射したレーザビームを
交互に切り換える光スイッチと、上記光スイッチで分岐
した一方のレーザビームでホログラムへの歪のある受光
画像の記録を行う歪受光画像記録部と、上記光スイッチ
で分岐した他方のレーザビームから、フォトリフラクテ
ィブ媒質での光波混合に寄与する光波およびその光波混
合に寄与する光波とは干渉性のないかつ受光画像の歪成
分を反映した歪反映光波を生成し、それらの各光波をフ
ォトリフラクティブ媒質へ照射し、その光波混合により
受光画像の読出し光を生成し、ホログラムに記録した受
光画像に照射する読出し光生成部と、上記読出し光によ
り歪が除去された受光画像を受光し結像する受光部と、
を備え、上記読出し光生成部で生成される読出し光は、
光波混合に寄与する光波のうちの信号光に対する位相共
役光であり、その振幅分布が、歪反映光波によって歪成
分のパワースペクトルに反比例した分布を有するように
制御されている、ことを特徴としている。
【0009】
【0010】
【0011】
【発明の実施の形態】以下にこの発明の実施の形態を図
面に基づいて詳細に説明する。
【0012】図1はこの発明の歪画像補正装置の構成例
を示す図である。図において、この発明の歪画像補正装
置は、ホログラム8に記録した歪のある受光画像29
(図2)を補正し修復する装置であり、レーザ光源1か
ら出射したレーザビーム19を交互に切り換える光スイ
ッチ3と、歪受光画像記録部50と、読出し光生成部6
0と、受光部70とで構成されている。
【0013】レーザ光源1から出射したレーザビーム1
9は、ビーム径を一定に整形するコリメートレンズ2を
通過後、光スイッチ3でホログラム記録用ビーム20
と、読出し光発生用ビーム21とに交互に切り替えら
れ、ホログラム記録用ビーム20は、上記の歪受光画像
記録部50に、また読出し光発生用ビーム21は読出し
光生成部60に、それぞれ導かれる。
【0014】歪受光画像記録部50は、ホログラム記録
用ビーム20が通過するフィルタ5と、そのフィルタ5
を通過後のホログラム記録用ビーム20をフーリエ変換
するレンズ6と、そのレンズ6を通過後のホログラム記
録用ビーム20を記録するホログラム8とから構成され
ている。
【0015】また、読出し光生成部60は、読出し光発
生用ビーム21を分岐し、光波混合用ビーム23とその
光波混合用ビーム23とは干渉性のない歪成分照射用ビ
ーム22とに分けるビームスプリッタ11と、歪成分照
射用ビーム22が通過するフィルタ12と、フィルタ1
2を通過後の歪成分照射用ビーム(歪反映光波)220
をフーリエ変換するレンズ13と、フォトリフラクティ
ブ媒質(光誘起屈折率媒質)14と、光波混合用ビーム
23を信号光24と第一参照光25とに分岐するビーム
スプリッタ16と、第一参照光25を反射する鏡18
と、フォトリフラクティブ媒質14を透過した後の第一
参照光25を反射する鏡15と、この鏡15により反射
されてフォトリフラクティブ媒質14を照射する第二参
照光26と、フォトリフラクティブ媒質14から発生し
た位相共役光を含む光27と、その光27から位相共役
光270を抽出するビームスプリッタ17と、位相共役
光270を反射するビームスプリッタ7とから構成され
ている。
【0016】また、受光部70は、ビームスプリッタ7
により反射された読出し光28をホログラム8を透過後
にフーリエ変換するレンズ9と、レンズ9を透過後の読
出し光28を受光する受光装置10とから構成されてい
る。
【0017】上記の光スイッチ3は、ホログラム8の記
録時においてはホログラム記録用ビーム20のみを出射
し、読出し光発生用ビーム21は遮断する。一方、ホロ
グラム8に記録された歪のある受光画像を読出す時に
は、ホログラム記録用ビーム20を遮断し、読出し光発
生用ビーム21のみを出射する。なお、受光装置10
は、ホログラム記録時においては受光動作を行わず、ホ
ログラム読出し時にのみ受光動作を行う。
【0018】上記のフィルタ5には、図2に示すよう
に、受光画像29とその歪成分30とが空間的に分離さ
れて表示されており、フィルタ5の振幅透過率は受光画
像29及び歪成分30の強度分布に比例する。なお、フ
ィルタ5は例えば液晶ディスプレイであり、受光画像2
9とその歪成分30は対象物をCCDカメラで撮像し処
理することで得られた液晶ディスプレイ上の像である。
【0019】また、フィルタ12には、図3に示すよう
に、歪成分30のみが配置されており、フィルタ12の
振幅透過率は、歪成分30の強度分布に比例する。した
がって、フィルタ12に入射した歪成分照射用ビーム2
2は、フィルタ12を通過することで、歪成分30の情
報を反映する歪反映光波220となって、フォトリフラ
クティブ媒質14に入射する。なお、この歪成分30
は、例えばフィルタ5から送信されたものである。
【0020】上記の読出し光生成部60のフォトリフラ
クティブ媒質14では、信号光24と第一参照光25と
第二参照光26とが入射することにより、光波混合が起
こり、その結果信号光24に対する位相共役光270が
発生する。信号光24を数学的に表現した場合、発生す
る光27の数学的表現が、信号光24の数学的表現の位
相共役量として記述されることから、光27は位相共役
光(正確には位相共役光を含む光)と呼ばれる。特に、
信号光24が平面波の場合、位相共役光27も平面波と
して発生する。
【0021】歪反映光波220は、フォトリフラクティ
ブ媒質14に入射すると、位相共役光27の発生効率を
低減させるように作用する。したがって、歪反映光波2
20の、光強度が強い部分に対応した箇所から発生する
位相共役光の振幅は大きく減衰し、光強度が弱い部分に
対応した箇所から発生する位相共役光の振幅はあまり減
衰しない。これを利用することで、位相共役光の振幅成
分が、歪成分30のパワースペクトルに反比例した分布
となる現象が得られる。よって、歪成分30の情報を載
せた歪反映光波220により、歪成分30に関する情報
を反映した光学的デコンボリューション処理用の位相共
役光270を生成することが可能となる。
【0022】そして、この位相共役光270をホログラ
ム8に記録した歪のある受光画像29の読出し光として
用い、この読出し光を照射することで、光学的デコンボ
リューション処理が行われ、受光画像29から歪を除去
する画像歪補正が行われ、その結果歪が除去され、修復
された受光画像が受光装置10に表示される。
【0023】このように、この発明の実施形態では、光
波混合に寄与する光波24,25,26と、その光波混
合に寄与する光波とは干渉性のないかつ受光画像29の
歪成分30を反映した歪反映光波220とをフォトリフ
ラクティブ媒質14へ照射し、その光波混合により生成
された位相共役光270を読出し光28として用い、受
光画像29から歪を除去するようにしたので、各光学素
子の位置を変更せずに歪の除去を行うことができ、従来
要求されていた、作製した光学的フィルタの高精度な再
配置が一切不要となり、瞬時にかつ容易に受光画像の修
復を行うことができる。
【0024】また、光スイッチ3で交互に分岐すること
で、読出し光28をほぼ連続的に供給できるようにした
ので、従来数分間の間隔が必要であった歪画像補正を、
ほぼ連続的に行うことができ、したがって、時間的に変
化する受光画像に対してでも十分に的確に対応すること
ができる。
【0025】
【発明の効果】この発明は上記した構成からなるので、
以下に説明するような効果を奏することができる。
【0026】発明では、光波混合に寄与する光波と、
その光波混合に寄与する光波とは干渉性のないかつ受光
画像の歪成分を反映した歪反映光波とをフォトリフラク
ティブ媒質へ照射し、その光波混合により生成された出
射光を読出し光として用い、受光画像から歪を除去する
ようにしたので、各光学素子の位置を変更せずに歪の除
去を行うことができ、従来要求されていた、作製した光
学的フィルタの高精度な再配置が一切不要となり、瞬時
にかつ容易に受光画像の修復を行うことができる。
【0027】また、発明では、光スイッチで交互に分
岐することで、読出し光をほぼ連続的に供給できるよう
にしたので、従来数分間の間隔が必要であった歪画像補
正を、ほぼ連続的に行うことができ、したがって、時間
的に変化する受光画像に対してでも十分に的確に対応す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の歪画像補正装置の構成例を示す図で
ある。
【図2】フィルタ5における受光画像とその歪成分の配
置図である。
【図3】フィルタ12における受光画像の歪成分の配置
図である。
【符号の説明】
1 レーザ光源 2 コリメートレンズ 3 光スイッチ 5 フィルタ 6 レンズ 7 ビームスプリッタ 8 ホログラム 9 レンズ 10 受光装置 11 ビームスプリッタ 12 フィルタ 13 レンズ 14 フォトリフラクティブ媒質 15 鏡 16 ビームスプリッタ 17 ビームスプリッタ 18 鏡 19 レーザビーム 20 ホログラム記録用ビーム 21 光発生用ビーム 22 歪成分照射用ビーム 220 歪反映光波 23 光波混合用ビーム 24 信号光 25 第一参照光 26 第二参照光 27 位相共役光を含む光 270 位相共役光 28 読出し光 29 受光画像 30 歪成分 50 歪受光画像記録部 60 読出し光生成部 70 受光部

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ホログラムに記録した歪のある受光画像
    を補正し修復する歪画像補正方法において、レーザから出射したレーザビームを光スイッチで交互に
    切り換え、 上記光スイッチで分岐した一方のレーザビームを用いて
    ホログラムに歪のある受光画像の記録を行い、 上記光スイッチで分岐した他方のレーザビームから、フ
    ォトリフラクティブ媒質での光波混合に寄与する光波お
    よびその光波混合に寄与する光波とは干渉性のないかつ
    受光画像の歪成分を反映した歪反映光波を生成し、それ
    らの各光波をフォトリフラクティブ媒質へ照射して光波
    混合を行わせ、 上記 光波混合により生成された出射光をホログラムに記
    録した歪のある受光画像の読出し光として用い、その読
    出し光を受光画像に照射し受光画像から歪を除去し
    光画像を補正するとともに、上記読出し光は、光波混合に寄与する光波のうちの信号
    光に対する位相共役光であり、その振幅分布が、歪反映
    光波によって歪成分のパワースペクトルに反比例した分
    布を有するように制御されている、 ことを特徴とする歪画像補正方法。
  2. 【請求項2】 ホログラムに記録した歪のある受光画像
    を補正し修復する歪画像補正装置において、 レーザから出射したレーザビームを交互に切り換える光
    スイッチと、 上記光スイッチで分岐した一方のレーザビームでホログ
    ラムへの歪のある受光画像の記録を行う歪受光画像記録
    部と、 上記光スイッチで分岐した他方のレーザビームから、フ
    ォトリフラクティブ媒質での光波混合に寄与する光波お
    よびその光波混合に寄与する光波とは干渉性のないかつ
    受光画像の歪成分を反映した歪反映光波を生成し、それ
    らの各光波をフォトリフラクティブ媒質へ照射し、その
    光波混合により受光画像の読出し光を生成し、ホログラ
    ムに記録した受光画像に照射する読出し光生成部と、 上記読出し光により歪が除去された受光画像を受光し結
    像する受光部と、 を備え、 上記読出し光生成部で生成される読出し光は、光波混合
    に寄与する光波のうちの信号光に対する位相共役光であ
    り、その振幅分布が、歪反映光波によって歪成分のパワ
    ースペクトルに反比例した分布を有するように制御され
    ている、 ことを特徴とする歪画像補正装置。
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