JP4294412B2

JP4294412B2 - 画素マッチング方法および装置

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Publication number: JP4294412B2
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Inventors: 一平前田
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Description

本発明は、光学装置における画素マッチング方法およびその装置に関し、特に、ホログラフィックメモリを記録再生する際において、ホログラフィックメモリへの記録情報を入力する際に使用されるライトバルブの各画素と、ホログラフィックメモリに記録されている情報を読み出す際に使用される撮像素子の各画素をマッチングさせる画素マッチング方法および装置に関するものである。

ホログラムでは、一般に、画像情報を有する物体光を参照光とともに光記録媒体に同時に照射し、光記録媒体中に形成される該２つの光による干渉縞を光記録媒体に書き込むことによって、該画像情報を記録する。一方、このようにして画像情報が記録された光記録媒体に参照光を照射すると、光記録媒体中の干渉縞情報によって、光の回折が生じて、上記物体光が担持する画像情報を再生することができる。

ところで、このようなホログラムの特長の一つとして、光記録媒体の厚みを物体光および参照光の波長に比べて十分大きくすることを条件に、光記録媒体の同一エリア内に多重記録を行なうことが可能である点があげられる。３次元的な記録領域に干渉縞を多重記録することで、例えば１T（テラ）ビットの大容量メモリを得ることが可能であり、次世代のコンピュータファイルメモリ（ホログラフィックメモリ）等として注目されている。また、２次元データを１頁単位で一挙に読み出せることによるデータ読出しおよびデータ転送の高速性も、大きな利点とされている。

ホログラフィックメモリの記録再生装置は、下記特許文献１等にも記載されているように、例えば、図１１に示すように構成される。

この図１１に示す構成のうち、情報記録を行うシステムは、ホログラフィックメモリ（以下HMと称する）１１１が感度を有するコヒーレント光を発する光源１０１と、光源１０１からの光束を互いに直交する２方向に分岐するハーフプリズム１０３と、一方の分岐光の光束径を拡大するビームエクスパンダ１０４、１０５と、この一方の分岐光に対して２次元２値画像情報を担持せしめて物体光とする空間光変調器（ここではＬＣＤ）１０６と、この物体光のフーリエ変換を行うフーリエ変換レンズ１０７と、フーリエ変換レンズ１０７からの物体光のHM１１１上の照射位置に、上記他方の分岐光を参照光として導くミラー１０９、１１０とにより構成される。これらの構成により、HM１１１中に、物体光に担持された２次元２値画像情報が、空間光分布を有するホログラムとして記録される。

一方、記録情報の再生を行う場合には、物体光の光路内にシャッタ１１５を挿入して物体光を遮断し、参照光のみを読出し光としてHM１１１に照射し、このHM１１１に記録されている記録情報を回折光として取り出す。この情報再生を行うシステムは、上記情報記録を行なうシステム（ただし、物体光に関する要素は機能せず）に加えて、HM１１１からの回折光を逆フーリエ変換する逆フーリエ変換レンズ１１２と、回折光を読み取る光検出器（ここではＣＣＤ）１１４とにより構成される。なお、上記フーリエ変換レンズ１０７と上記逆フーリエ変換レンズ１１２は互いに同じ光学性能を有するものとされており、また、焦点距離ｆも互いに等しいものとなっている。このような構成により、光検出器１１４上に、物体光およびその位相共役像を結像せしめ、記録情報の再生を行なうことができる。

なお、HM１１１の構成材料としては、ニオブ酸リチウム等の種々の材料が知られているが、例えば近年注目されているアゾベンゼンを含むポリマ材料を用いる。アゾベンゼンを含むポリマ材料を用いた場合、光源１０１としては、例えば波長５１５ｎｍのレーザ光を出力し得るアルゴンイオンレーザを用いる。

また、空間光変調器１０６としては、例えば一画素の大きさが４２μｍ×４２μｍで６４０×４８０の画素を有するプロジェクタ用ＬＣＤ（１．３型）等を用いることができる。

光検出器１１４としては、上記空間光変調器１０６と画素が互いに１：１に対応する２次元ＣＣＤアレイを用いる。

特開２００２−７４６７７号公報

上述した装置において記録再生を良好に行うためには、記録再生光学系のアライメント調整が厳密に行われている必要がある。例えば、ＬＣＤ１０６とフーリエ変換レンズ１０７の光学距離は上記焦点距離ｆに、フーリエ変換レンズ１０７と逆フーリエ変換レンズ１１２の光学距離は上記焦点距離ｆの２倍である２ｆに、逆フーリエ変換レンズ１１２とＣＣＤ１１４の光学距離は焦点距離ｆに、各々設定しておくことが要求され、また、ＬＣＤ１０６の姿勢としても厳密な調整が要求される。

このような各光学部材の６軸方向のアライメント調整は光学系の組立時に行わなければならないが、従来は、ＬＣＤ１０６に表示された映像をＣＣＤ１１４によって撮像し、モニタ上に再生表示された像を参照して、作業者の勘を頼りに、調整不足と思われる光学部材を逐一調整するようにしていた。
したがって、記録再生光学系のアライメント調整を厳密に行なうのに、多大な時間と労力を要していた。

本発明は、かかる事情に鑑みなされたもので、複数の画素を有する被写画像と、フーリエ変換レンズおよび逆フーリエ変換レンズからなる結像系と、該被写画像を撮像する、複数の画素を有する撮像手段とを備え、被写画像を構成する複数の画素と撮像手段の撮像面を構成する複数の画素とがマッチングするように容易に調整し得る画素マッチング方法および装置を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するため、本発明の画素マッチング方法は、光軸とされる所定の一直線上に、少なくとも、複数の画素を有する被写画像、フーリエ変換レンズ、および逆フーリエ変換レンズを、この順で配列する第１の手順と、
配置された前記被写画像に対し、前記光軸中心に平行光束を入射し、前記被写画像、前記フーリエ変換レンズおよび前記逆フーリエ変換レンズを経由した射出光が平行光束となるように、前記フーリエ変換レンズおよび／または前記逆フーリエ変換レンズを前記光軸に沿う方向に移動せしめる第２の手順と、
前記逆フーリエ変換レンズから射出される平行光束中の所定位置に配された撮像手段の複数の画素と、前記フーリエ変換レンズおよび前記逆フーリエ変換レンズにより結像された前記被写画像の複数の画素とを概略合致させるように前記撮像手段の姿勢を調整する第３の手順と、
前記撮像手段の複数の画素と概略合致されてなる、前記結像された被写画像の複数の画素を、前記光軸に沿う方向に移動させて前記撮像手段に合焦されるように調整する第４の手順と、
前記合焦されてなる、前記結像された被写画像の複数の画素を、前記撮像手段の複数の画素に対して所定の倍率となるように、前記逆フーリエ変換レンズおよび前記撮像手段を一体的に、前記光軸に沿う方向に移動させる第５の手順とを含むことを特徴とするものである。

また、前記第３の手順、前記第４の手順および第５の手順のうち、少なくとも１つの手順は、前記被写画像として表された調整用パターンを前記撮像手段により撮像しながら、この撮像されたパターン像の各画素の状態が所定の基準値に近づくように調整することが好ましい。

また、前記第５の手順が終了した後、前記被写画像として表された調整用パターンを前記撮像手段により撮像し、この撮像されたパターン像の各画素の状態が所定の設定範囲内となっているか否かを判断する第６の手順を含むことが好ましい。

また、前記第６の手順において前記所定の設定範囲内となっていると判断されるまで、前記第３の手順から前記第６の手順までの各手順を繰り返し行なうことが好ましい。

また、本発明の画素マッチング装置は、複数の画素を有する被写画像と、フーリエ変換レンズおよび逆フーリエ変換レンズからなる結像系と、該被写画像を撮像する、複数の画素を有する撮像手段とを、この順に、光軸とされる所定の一直線上に配置し、前記撮像手段により前記被写画像の像情報を得る光学装置において、
前記逆フーリエ変換レンズと前記撮像手段とを載置してなる載置部材を、前記光軸に沿う方向に移動せしめる倍率調整用１軸調整機構と、
前記撮像手段の姿勢を調整する多軸調整機構と、
を備えたことを特徴とするものである。

また、前記撮像手段の姿勢を調整する多軸調整機構は、前記光軸に垂直な面内において互いに直交する２軸に沿う各方向に、前記撮像手段を移動せしめる２軸方向移動調整機構と、前記光軸および前記２軸を各々回動軸として、前記撮像手段をこれら３つの軸周りに回動せしめる３軸周り回動調整機構とを備えることが好ましい。

また、前記逆フーリエ変換レンズおよび前記撮像手段の少なくとも一方を、前記光軸に沿う方向に移動せしめる合焦用１軸調整機構を備えることが好ましい。

また、前記フーリエ変換レンズと前記逆フーリエ変換レンズは、互いに同一の焦点距離とされていることが好ましい。

また、前記被写画像は、映像表示用のライトバルブに表示された画像であることが好ましい。

また、前記した各画素マッチング装置は、前記フーリエ変換レンズと前記逆フーリエ変換レンズの中間位置にホログラフィックメモリが挿入されるホログラフィック記録再生装置からなるものとすることが可能である。

上述したように、本発明の画素マッチング方法においては、被写画像、前記フーリエ変換レンズおよび前記逆フーリエ変換レンズの３要素のアライメント調整と、撮像手段のアライメント調整と、前記被写画像の複数の画素と前記撮像手段の複数の画素とのフォーカス調整と、前記被写画像の複数の画素と前記撮像手段の複数の画素との倍率調整とを、系統立てて段階的に行うようにし、かつ、各調整は対応する段階において夫々独立して行なうようにしているので、画素マッチングの調整作業を極めて効率よく行なうことができる。

また、本発明の画素マッチング装置においては、複数の画素を有する被写画像と、フーリエ変換レンズおよび逆フーリエ変換レンズからなる結像系とを、この順に、所定の一直線上に配置した状態で、前記逆フーリエ変換レンズと前記撮像手段とを載置してなる載置部材を、倍率調整用１軸調整機構により前記光軸方向に移動せしめて倍率調整を行なうとともに、前記撮像手段の姿勢を多軸調整機構により調整することでフォーカス調整および前記撮像手段のアライメント調整を行うことができるようにしている。すなわち、倍率調整用１軸調整機構により、前記倍率調整を前記フォーカス調整および前記撮像手段のアライメント調整とは独立して行なうことができ、これらの各種調整を混在して行っていた従来技術と比べると、格段に調整効率を向上させることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は本発明の実施形態に係る画素マッチング方法により調整される要素を示すものであり、図２は本発明の実施形態に係る画素マッチング装置を示す概念図である。また、図３は本実施形態に係る画素マッチング方法の手順を説明するためのフローチャートであり、図４〜図８は本実施形態に係る画素マッチング方法の各手順における調整作業を示すものである。

本実施形態に係る画素マッチング方法は、前述した、図１１のホログラフィック記録再生装置において、ＬＣＤ１０６、フーリエ変換レンズ１０７、逆フーリエ変換レンズ１１２およびＣＣＤ１１４の４要素のアライメント調整（位置調整を含む；以下同じ）、フォーカス調整、さらには倍率調整を行なうものであり、従来においてこれらの各調整に多大な時間を要していた上記４要素について、効率的に上記各調整を行なうようにしたものである。

この４要素のみを取り出した図１に示すように、ＬＣＤ１、フーリエ変換レンズＬ_１、逆フーリエ変換レンズＬ_２およびＣＣＤ４（一般には、ＣＣＤカメラの撮像素子として機能する）が、この順で共通光軸上に配列される。また、フーリエ変換レンズＬ_１と逆フーリエ変換レンズＬ_２とは同一のレンズとされており、焦点距離はいずれもｆとされている。さらに、ＬＣＤ１とフーリエ変換レンズＬ_１との距離、および逆フーリエ変換レンズＬ_２とＣＣＤ４との距離が、いずれも上記距離ｆに設定され、一方フーリエ変換レンズＬ_１と逆フーリエ変換レンズＬ_２との距離は２ｆに設定される。

上記４要素がこのように配列されると、ＬＣＤ１の背面側（図１中で左方）から入射され、ＬＣＤ１に表示された被写画像の像情報を担持した平行光束は、フーリエ変換レンズＬ_１と逆フーリエ変換レンズＬ_２との中間位置において一旦収束し、この後発散して逆フーリエ変換レンズＬ_２に照射され、この逆フーリエ変換レンズＬ_２により再び平行光束とされてＬＣＤ１に照射することが可能となる。

このような画素マッチング方法を実施するための画素マッチング装置は、図２に示すように、フーリエ変換レンズＬ_１をＺ軸方向に移動調整する第１Ｚステージ５、および逆フーリエ変換レンズＬ_２とＣＣＤ４とを一体的にＺ軸方向に移動せしめる第２Ｚステージ６を備えている。また、第２Ｚステージ６上には、ＣＣＤ４を支持するとともにＣＣＤ４のＺ軸方向の移動調整を含むアライメント調整を行なう６軸調整機構８が設けられている。この６軸調整機構８は、ＣＣＤ４のＺ軸方向の移動調整を行なう機構も有しているが、これは、ＣＣＤ４と逆フーリエ変換レンズＬ_２との間隔を調整するためのものである。

ここで、上記６軸調整機構８における６軸調整とは、光軸に一致するＺ軸、ならびに、このＺ軸に直交し、かつ互いに直交するＸ軸およびＹ軸の計３軸方向の位置調整、さらに、これら３軸周りの回転角度調整を称するものである。

また、上記第２Ｚステージ６は、ＬＣＤ１上の複数の画素とＣＣＤ４上の複数の画素との倍率を調整する倍率調整機構として機能する。

次に、本実施形態に係る画素マッチング方法の手順を、図３のフローチャートおよび図４〜図９の説明図を用いて詳述する。

まず、光軸となるべき直線上を光線が通過するように設定する（Ｓ１）。この手順においては、図４に示すように、ＬＣＤ１、フーリエ変換レンズＬ_１、逆フーリエ変換レンズＬ_２およびＣＣＤ４の配設位置の光源側に小さな透孔１２Ａを有するターゲット板１１Ａを、その逆側に小さな透孔１２Ｂを有するターゲット板１１Ｂを設置する。光源（図１１において１０１）からの光線（図１１においてシャッタ１１６を参照光中に挿入して参照光を遮光し、ビームエクスパンダ１０４、１０５を物体光の光路から退出させた状態）が、２つのターゲット板１１Ａ、１１Ｂの透孔１２Ａ、１２Ｂを通過するように設定して、いわゆる光軸出しの準備を行なう。

次に、逆フーリエ変換レンズＬ_２を所定の設計位置に挿入し、逆フーリエ変換レンズＬ_２の光軸調整を行なう（Ｓ２）。この手順においては、図５に示すように、ターゲット板１１Ａの透孔１２Ａを通過した光線が逆フーリエ変換レンズＬ_２に照射され、その逆フーリエ変換レンズＬ_２からの反射光線が上記透孔１２Ａを通過するように逆フーリエ変換レンズＬ_２の設定位置を調整する。これにより、逆フーリエ変換レンズＬ_２の光軸調整が完了する。

次に、フーリエ変換レンズＬ_１を所定の設計位置に挿入し、フーリエ変換レンズＬ_１の光軸調整を行なう（Ｓ３）。この手順においては、上記Ｓ２の手順と同様に、ターゲット板１１Ａの透孔１２Ａを通過した光線がフーリエ変換レンズＬ_１に照射され、そのフーリエ変換レンズＬ_１からの反射光線が上記透孔１２Ａを通過するようにフーリエ変換レンズＬ_１の設定位置を調整する。これにより、フーリエ変換レンズＬ_１の光軸調整が完了する。

次に、ＬＣＤ１を所定の設計位置に挿入し、ＬＣＤ１の光軸調整を行なう（Ｓ４）。この手順においては、上記Ｓ２、Ｓ３の手順と同様に、ターゲット板１１Ａの透孔１２Ａを通過した光線がＬＣＤ１に照射され、そのＬＣＤ１からの反射光線が上記透孔１２Ａを通過するようにＬＣＤ１の設定位置を調整する。これにより、ＬＣＤ１の光軸調整が完了する。

次に、ターゲット板１１Ａ、１１Ｂを取り外し、図６に示すように、光源（図１１において１０１）からの平行光束（図１１においてシャッタ１１６を参照光中に挿入して参照光を遮光し、ビームエクスパンダ１０４、１０５を物体光の光路中に挿入した状態）をＬＣＤ１に照射し、第１Ｚステージ５を移動させて、逆フーリエ変換レンズＬ_１からの射出光がＣＣＤ４の設定位置において平行光束となるように調整する（Ｓ５）。前述したように、第１Ｚステージ５には、支持部材を介してフーリエ変換レンズＬ_１が取り付けられており、第１Ｚステージ５を操作することでフーリエ変換レンズＬ_１を光軸方向（Ｚ軸方向）に移動させることができ、フーリエ変換レンズＬ_１と逆フーリエ変換レンズＬ_２の間隔が、これらのレンズＬ_１、Ｌ_２の焦点距離ｆの丁度２倍に調整されたときに、逆フーリエ変換レンズＬ_２からの射出光が平行光束とされる。これにより、フーリエ変換レンズＬ_１と逆フーリエ変換レンズＬ_２の間隔が２ｆに確実に設定される。

次に、ＬＣＤ１上に１画素毎のチェスボードパターンを表示する（Ｓ６）。チェスボードパターンとは白黒の市松模様の図柄パターンを意味し、本実施形態においては、特に、白と黒が画素毎に交互に配列されているものを意味するものとする。なお、ＬＣＤ１上に表示する図形、および使用する色としては、これに限られるものではないが、後述する評価手順において最も評価しやすい図柄パターンとして選択されたものである。

次に、ＣＣＤ４を設計位置に挿入し、図７に示すように、ＣＣＤ４について、６軸調整機構８を用いて、フォーカス方向（光軸方向）以外の５軸調整を行なう（Ｓ７）。ＣＣＤ４ではＬＣＤ１に表示されたチェスボードパターンを撮像し、その撮像画像を図示されないモニタ上に表示し、オペレータはこのモニタ上の表示画像を観察しながら、６軸調整機構８によって上記５軸調整を行なう。そして、モニタ上の表示画像の白黒コントラストが最も大きくなった位置で上記５軸調整作業を終了する。これにより、ＣＣＤ４について、フォーカス方向（光軸方向）以外の５軸調整が一応終了する。

次に、ＣＣＤ４について、６軸調整機構８を用いて、フォーカス方向（光軸方向）の調整を行なう（Ｓ８）。この手順においては、ＣＣＤ４により、ＬＣＤ１に表示されたチェスボードパターンを撮像し、上記Ｓ２の手順と同様に、その撮像画像を図示されないモニタ上に表示し、オペレータはこのモニタ上の表示画像を観察しながら、６軸調整機構８によって上記フォーカス調整を行なう。そして、モニタ上の表示画像の白黒コントラストが最も大きくなった位置で上記フォーカス調整作業を終了する。これにより、ＣＣＤ４について、フォーカス調整が一応終了する。

次に、図８に示すように、逆フーリエ変換レンズＬ_２とＣＣＤ４を搭載した第２Ｚステージ６を操作し、逆フーリエ変換レンズＬ_２とＣＣＤ４を一体的にＺ方向（光軸方向）に移動させて、ＬＣＤ１の画素とＣＣＤ４の画素の倍率調整を行なう（Ｓ９）。この手順においては、ＣＣＤ４により、ＬＣＤ１に表示されたチェスボードパターンを撮像し、上記Ｓ７、Ｓ８の手順と同様に、その撮像画像を図示されないモニタ上に表示し、オペレータはこのモニタ上の表示画像を観察しながら、第２Ｚステージ６によって上記倍率調整を行なう。そして、モニタ上の表示画像の白黒コントラストが最も大きくなった位置で上記倍率調整作業を終了する。これにより、ＣＣＤ４について、倍率調整が一応終了する。

次に、ＣＣＤ４により、ＬＣＤ１に表示されたチェスボードパターンを撮像し、撮像されたチェスボードパターンが、設定範囲内のパターンとされているか否かが判断される
（Ｓ１０）。ここで、設定範囲内であるとは、無彩色の濃度を２５６階調で表し、白の濃度を２５５、黒の濃度を０としたとき、５０〜２００の中間濃度を有する画素の数が全体の１０％未満である場合をいうものとする。

上記設定範囲内であるか否かについて、夫々を概念的なグラフ（横軸は輝度、縦軸は頻度を示す）で表したものが図９Ａおよび図９Ｂである。すなわち、図９Ａに示すように、白に近い輝度分布の山と黒に近い輝度分布の山に２極分化されるようなグラフとなる場合には設定範囲内ということになり、一方、図９Ｂに示すように、白に近い輝度分布の山と黒に近い輝度分布の山を区別できない状態とされるようなグラフとなる場合には設定範囲外ということになる。

上記Ｓ１０の手順において、５０〜２００の中間濃度を有する画素が全体の１０％未満となりこの設定範囲内（ＯＫ）と判断されれば、画素マッチングの調整が完了したことになり、一方、５０〜２００の中間濃度を有する画素が全体の１０％以上となりこの設定範囲外（ＮＧ）と判断されれば、上述したＳ７〜Ｓ１０の手順を、上記設定範囲内となるまで繰り返すことになる。

このように、本実施形態の画素マッチング方法においては、上述した各手順において、各調整を独立して行なうようにしていることから、極めて高精度で行なう必要のある、ＬＣＤ１、フーリエ変換レンズＬ_１、逆フーリエ変換レンズＬ_２およびＣＣＤ４の各要素についてのアライメント調整を確実に行なうことができ、結果的に該アライメント調整の迅速化を図ることができ、画素マッチング作業の効率化を図ることができる。

特に、上述したＳ９の手順においては、第２Ｚステージ６を操作し、逆フーリエ変換レンズＬ_２とＣＣＤ４を一体的にＺ方向に移動させることで、ＣＣＤ４の６軸調整とは独立してＬＣＤ１の画素とＣＣＤ４の画素の倍率調整を行なうようにしていることから、画素マッチング作業の大幅な効率化を図ることができる。

このＳ９の手順における倍率調整は、上記実施形態で説明したような調整機構によって行うようにしてもよいが、例えば、図１０に示すような調整機構により行なうようにしてもよい。すなわち、図１０に示す調整機構では、逆フーリエ変換レンズＬ_２は５軸調整ステージ７により、また、ＣＣＤ４は６軸調整ステージ８により各々支持されるように構成され、これら５軸調整ステージ７および６軸調整ステージ８が第２Ｚステージ６上に支持されるように構成されている。

この場合、５軸調整ステージ７は、第２Ｚステージ６上において、逆フーリエ変換レンズＬ_２を支持するとともに、逆フーリエ変換レンズＬ_２の５軸調整を行なうものである。ここで５軸調整機構７における５軸調整とは、上述したＸ軸およびＹ軸の２軸方向の位置調整、さらに、上述したＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸（光軸に一致）の３軸周りの回転角度調整を総称するものである。ただし、一般には、画素マッチング調整時に５軸調整機構７を使用することは必要とされず、むしろ画素マッチング調整を行なう前において、逆フーリエ変換レンズＬ_２を第２Ｚステージ６上に設置する際に使用される。

また、上記６軸調整ステージ８においてＺ軸方向の移動調整は主として逆フーリエ変換レンズＬ_２とＣＣＤ４との間隔を調整するものであるから、上記６軸調整ステージ８に替えて、Ｚ軸方向の移動調整以外の５軸調整を行なう５軸調整ステージを用いるようにし、Ｚ軸方向の移動調整は逆フーリエ変換レンズＬ_２の５軸調整を行なう５軸調整機構７により行なうようにしてもよい。

なお、本発明の画素マッチング方法および装置としては、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に変更可能である。例えば、上記実施形態方法では、Ｓ１〜Ｓ４の手順において、ＬＣＤ１、フーリエ変換レンズＬ_１および逆フーリエ変換レンズＬ_２の光軸調整を行なうために、２つのターゲット板１１Ａ、１１Ｂを用いているが、これら３つの要素について順次光軸調整を行なうことができれば他の手法を用いてもよい。

また、上述した、Ｓ５の手順において、フーリエ変換レンズＬ_１に替えて、またはフーリエ変換レンズＬ_１とともに、逆フーリエ変換レンズＬ_２を移動させることにより、逆フーリエ変換レンズＬ_２からの射出光を平行光束とするように調整してもよい。

また、ＬＣＤ、フーリエ変換レンズ、逆フーリエ変換レンズおよびＣＣＤの各要素について、適宜所望の１軸調整機構あるいは多軸調整機構を設けることが可能である。

また、フーリエ変換レンズおよび逆フーリエ変換レンズは夫々単レンズであってもよいし、複数枚のレンズからなるレンズ群であってもよい。

また、本発明の画素マッチング方法および装置においては、被写画像を形成するために、透過型のＬＣＤ１を用いているが、被写画像を形成するためには反射型のＬＣＤやＤＭＤ等の他の画像表示用のライトバルブを用いることが可能であり、さらに、例えば多数の画素により紙面等に印刷等された被写画像に対しても本発明の画素マッチング方法および装置を適用することが可能である。

さらに、本発明の画素マッチング方法および装置は、上述した実施形態において説明したように、厳密な画素マッチングが要求されるホログラフィック記録再生装置等に適用することが特に有用であるが、被写画像をレンズを用いて結像面に結像するような各種装置における画素マッチングの光学調整に広範に用いることができる。なお、適用されるホログラフィック記録再生装置としても、上記実施形態のものに限られないことはいうまでもなく、例えば光合成プリズム等を用いて物体光と参照光とを合波した後ホログラフィックメモリに照射するような構成とされたホログラフィック記録再生装置にも適用可能である。

本発明の実施形態に係る画素マッチング方法により調整される要素を示す概念図本発明の実施形態に係る画素マッチング装置を示す概念図本実施形態に係る画素マッチング方法の手順を説明するためのフローチャート本実施形態に係る画素マッチング方法のＳ１の手順を説明するための図本実施形態に係る画素マッチング方法のＳ２の手順を説明するための図本実施形態に係る画素マッチング方法のＳ５の手順を説明するための図本実施形態に係る画素マッチング方法のＳ７、Ｓ８の手順を説明するための図本実施形態に係る画素マッチング方法のＳ９の手順を説明するための図画素マッチング調整が良好とされた各画素の輝度状態を模式的に示すグラフ画素マッチング調整が不良とされた各画素の輝度状態を模式的に示すグラフ倍率調整を行なう機構の一例を示す概念図ホログラフィック記録再生装置の光学系を示す概念図

符号の説明

１ＬＣＤ
４ＣＣＤ
５第１Ｚステージ
６第２Ｚステージ
７５軸調整ステージ
８６軸調整ステージ
１１Ａ、１１Ｂターゲット板
１２Ａ、１２Ｂ透孔
１０１光源
１０３ハーフプリズム
１０４、１０５ビームエクスパンダ
１０６空間光変調器
１０７、Ｌ_１フーリエ変換レンズ
１０９、１１０ミラー
１１１ホログラフィックメモリ（HM）
１１２、Ｌ_２逆フーリエ変換レンズ
１１４光検出器
１１５、１１６シャッタ

Claims

光軸とされる所定の一直線上に、少なくとも、複数の画素を有する被写画像、フーリエ変換レンズ、および逆フーリエ変換レンズを、この順で配列する第１の手順と、
配置された前記被写画像に対し、前記光軸中心に平行光束を入射し、前記被写画像、前記フーリエ変換レンズおよび前記逆フーリエ変換レンズを経由した射出光が平行光束となるように、前記フーリエ変換レンズおよび／または前記逆フーリエ変換レンズを前記光軸に沿う方向に移動せしめる第２の手順と、
前記逆フーリエ変換レンズから射出される平行光束中の所定位置に配された撮像手段の複数の画素と、前記フーリエ変換レンズおよび前記逆フーリエ変換レンズにより結像された前記被写画像の複数の画素とを概略合致させるように前記撮像手段の姿勢を調整する第３の手順と、
前記撮像手段の複数の画素と概略合致されてなる、前記結像された被写画像の複数の画素を、前記光軸に沿う方向に移動させて前記撮像手段に合焦されるように調整する第４の手順と、
前記合焦されてなる、前記結像された被写画像の複数の画素を、前記撮像手段の複数の画素に対して所定の倍率となるように、前記逆フーリエ変換レンズおよび前記撮像手段を一体的に、前記光軸に沿う方向に移動させる第５の手順とを含むことを特徴とする画素マッチング方法。
前記第３の手順、前記第４の手順および第５の手順のうち、少なくとも１つの手順は、前記被写画像として表された調整用パターンを前記撮像手段により撮像しながら、この撮像されたパターン像の各画素の状態が所定の基準値に近づくように調整することを特徴とする請求項１記載の画素マッチング方法。
前記第５の手順が終了した後、前記被写画像として表された調整用パターンを前記撮像手段により撮像し、この撮像されたパターン像の各画素の状態が所定の設定範囲内となっているか否かを判断する第６の手順を含むことを特徴とする請求項１または２記載の画素マッチング方法。
前記第６の手順において前記所定の設定範囲内となっていると判断されるまで、前記第３の手順から前記第６の手順までの各手順を繰り返し行なうことを特徴とする請求項３記載の画素マッチング方法。
複数の画素を有する被写画像と、フーリエ変換レンズおよび逆フーリエ変換レンズからなる結像系と、該被写画像を撮像する、複数の画素を有する撮像手段とを、この順に、光軸とされる所定の一直線上に配置し、前記撮像手段により前記被写画像の像情報を得る光学装置において、
前記逆フーリエ変換レンズと前記撮像手段とを載置してなる載置部材を、前記光軸に沿う方向に移動せしめる倍率調整用１軸調整機構と、
前記撮像手段の姿勢を調整する多軸調整機構と、
を備えたことを特徴とする画素マッチング装置。
前記撮像手段の姿勢を調整する多軸調整機構は、前記光軸に垂直な面内において互いに直交する２軸に沿う各方向に、前記撮像手段を移動せしめる２軸方向移動調整機構と、前記光軸および前記２軸を各々回動軸として、前記撮像手段をこれら３つの軸周りに回動せしめる３軸周り回動調整機構とを備えたことを特徴とする請求項５記載の画素マッチング装置。
前記逆フーリエ変換レンズおよび前記撮像手段の少なくとも一方を、前記光軸に沿う方向に移動せしめる合焦用１軸調整機構を備えたことを特徴とする請求項５または６記載の画素マッチング装置。
前記フーリエ変換レンズと前記逆フーリエ変換レンズは、互いに同一の焦点距離とされていることを特徴とする請求項３から７のうちいずれか１項記載の画素マッチング装置。
前記被写画像は、映像表示用のライトバルブに表示された画像であることを特徴とする請求項３〜８のうちいずれか１項記載の画素マッチング装置。
前記フーリエ変換レンズと前記逆フーリエ変換レンズの中間位置にホログラフィックメモリが挿入されるホログラフィック記録再生装置からなることを特徴とする請求項３〜９のうちいずれか１項記載の画素マッチング装置。