JPH02264286A - 疑似複合ホログラムを発生させる方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ホログラフィに関する。

特に、本発明は、当業者によりコノスコープ（ｃｏｎｏ
ｓｃｏｐｅ）的ホログラフィと普通に呼ばれている、非
コヒーレント光を使用して行なうホログラフィに関する
。

（従来の技術） 非コヒーレント光を使用してコノスコープ的ホログラフ
を得る装置は、米国特許第４，６０２．８４４号明細書
に記載されている。

その明細書に記載されている装置は、添付の第１図に概
略的に示しであるように、２つの円形偏光器の間に挿入
された複屈折水晶を備えている。

その水晶は、入射光を、最初に屈折率ｎ□が施される普
通の光線と、次いで、入射角θの関数として変化する屈
折率が施される異常光線とに分解し、その変化する屈折
率は、ｎ（θ）と記載される。

これらの２つの光線は、前記水晶内を異なるスピードで
伝播する。結果として、それらはその水晶を出る際、異
なる位相を有することになる。円錐図法的（ｃｏｎｏｇ
ｒａｐｈｉｃ）ホログラフィは、この位相の差異が、入
射角θの関数であると言う事実を基礎にしている。前記
２つの光線は、出力部偏光器を通過した後で干渉し、こ
れにより、結果的に得られた光線の強度も、前記角度θ
の関数となる。

換言すると、従来のホログラフィとは異なり、各入射光
線は、それ自身の基準（参照）光線を生じさせる。前記
水晶の光学的軸線に平行な自らの軸線を有するとともに
、開口角度θを有している円錐上に位置される光線の組
は、観察平面上に同一の強度を与えることになる。

上記した装置により得られる点のコノスコープ的ホログ
ラムは、添付の第２図に示しであるように、フレネル領
域、すなわち一連の同心的な環状干渉縞に対応する。

対象物のコノスコープ的ホログラムは、その対象物を構
成している各点のホログラムの重ね合わせである。上記
した米国特許第４．６０２，８４４号明細書の第３ｂお
よび３０図は、それぞれ、平面的対象物の２点および３
点のためのホログラムを示している。

その結果として得られるホログラムは、有用な情報の全
てを含み、この結果、最初の対象物を三次元に再構成す
ることができる。

前記コノスコープ的システムは、対象物とそれのホログ
ラムとの間で、線型的変換を行なう。

そのシステムのインパルス応答は、線型変換を特徴とす
るとともに、次のように記載される。すなわち、 （１）　　Ｔ（ｘ’＋１’）　−１＋ｃｏｓ　　Ｃａ　
ｒ２）　、　　ここでｒ２　、、Ｘ／　２　＋ｙ／　２
である。および、（２Ｊａ−２ｒｒＬδｎ／λｎ（１２
Ｚｃ　２であり、λ−源の波長 り一水晶の長さ ｎｏ−前記水晶の普通の屈折率 δ−前記普通光線および異常入射間の差異の絶対値 ＸＩ　　３’ｌ　　ｚ−前記対象物の容積中の座標ｘ　
／　、　　ｙ　／　−前記ホログラム平面内の座標（３
）　　Ｚｃ　−Ｚ　（ｘ、　　ｙ）　−Ｌ＋Ｌ／ｎ□こ
こで、Ｚ　（ｘ、　　ｙ）は、横方向位置に配置された
考慮中の対象物の点と、ホログラフィ平面との間の距離
である。そのフレネル争パラメータαも、次のように記
載されることが旬能である。

ｆ４）α−π／λｅｑ（Ｚｃ）Ｚｅ したがって、等価波長λｅｑ： （５）　　λｅｑ−λｎｏ２Ｚｃ／δｎ２Ｌまたは： （６）α−π／λｆ’ｃ しかって、フレネル・レンズの焦点距離ｒｅは、次のよ
うに定義される。

（７）　　ｒｃ−ｎｏ　２Ｚｃ　２／δｎ２Ｌ考慮中の
対象物が平面であるとき（α−一定）、前記等価波長お
よび前記焦点距離ｆ’ｃは、上記システムの定数となる
。

つぎに、等式（４）が示していることは、波長λで記録
された点のコノスコープ的ホログラムが、等価波長λｅ
ｑのコヒーレント光を使用して同一点で記録されたホロ
グラム（Ｇａｂｏｒ　ｈｏｌｏｇｒａｐｙ）に類似して
いることである。そのコノスコープ的ホログラムは、振
幅でなく強度を判断することが、観察されるはずである
。

前記距離ＺｃおよびＬは同じ次数を有しているので、お
よびδｎは約０．１であるので、前記波長λｅｑは、記
録が生じる個所の実際の波長λよりも大きく、一般的に
λｅｑ−３μｍ−１ｏｏμｍである。

結果として、前記ホログラムの横方向解像度（前記波長
λに比例）は、コノスコープ的ホログラフィの場合の方
が、従来のホログラフィの場合よりも小さい。それの値
は、数１０マイクロメータの近傍にある。

上記したように、コノスコープ的装置を使用して記録さ
れたホログラムは、有用な情報の全てを含んでいる。

例えば、フレネル領域に対応する点のホログラムは、次
のようである。すなわち、 前記領域の中心、および前記対象物の点は、前配光学的
軸線に平行な同一の直線上に位置し、もしその対象物の
点が横断方向または横方向へ移動されると、前記ホログ
ラムはそのホログラフィ平面において同一に移動され、
したがって、前記フレネル領域の中心Ｃ（ｘｏ　ｒ　　
ｙｏ　）は、ホログラフィ化された点Ｐ　（Ｘｏ、Ｙｏ
ｒ　　ｚｏ）の最初の２つの座標に等しくなり、 上記ホログラムの強度は、光エネルギを光開口円錐内に
与える強度であり、そして 前記複数の綿量の間隔は、前記コノスコープ的装置の位
置に無関係に、前記対象物と前記観察平面との間の距離
を設定する。

次式を記載することが可能である。

（８）Ｚｃ−Ｒ２／Ｆλｅｑ　　　　　　　および（９
）　　Ｚ　（ｘ、　　ｙ）　＝Ｚｃ　＋Ｌ、−Ｌ／ｎ□
−Ｒ２／Ｆλｅｑ＋Ｌ−Ｌ／ｎ。

ここで、Ｒは前記フレネル領域の半径であり、Ｆはその
半径上の明るい縞と暗い縞の数である。

（発明が解決しようとする課題） 上記したように、コノスコープ的ホログラフィには大き
な希望があるけれども、未だ工業的には発展していない
。

これの原因は、このようにして得られたホログラムを使
用することが、比較的困難であるためと思われる。

本発明者が観察したところによると、コノスコープ的ホ
ログラムも、コヒーレントな連続的背景もしくは「バイ
アス」と、共役像のそれぞれに対応する、２つのタイプ
の干渉する情報を含み、これらの両方は、前記対象物を
再構成するのに充分な自らの上の基本情報を劣化させる
。

これらの２つのタイプの干渉する情報は、コノスコープ
的ホログラムが記録されるときに、前記有用な情報上に
重ね合わされるとともに、単色の平面波により感光フィ
ルム上に記録されたコノスコープ的ホログラムに照光す
ることにより、露見されることが可能である。それから
、３つの回折ビームが観察される。すなわち、その第１
のビームは、前記フィルムを直接介して伝達されかつ前
記バイアスに対応する波を示す。その第２ビームは、虚
像の対象物から拡散する球形波であって、元の対象物の
模写像である。そして、第３波は、前記ホログラムの平
面の周りで、前記虚像に対して対称的に設定された対象
物の共役的な実像上に収束する球形波である。

上記２つの干渉するタイプの情報（バイアスおよび共役
像）も、次のさらに理論的な取組みにより露顕されるこ
とが可能である。

平面的な対象物に対して、その対象物の強度ｌ（ｘ、ｙ
）と、そのホログラムの強度Ｈ（ｘ’ｙ’）の間の線型
変換は、渦巻きにより与えられる。すなわち、 （１０）　　Ｈ（ｘ’＋ｒ’）　−Ｉ　　（ｘ、　　ｙ
）　”　Ｔ　（ｘｏ　　ｙ）この渦巻き方程式（１０）
が展開された後、前記ホログラムはフレネル変換として
現れる。すなわち、（１１）　　Ｈ（ｘ’、７’）　−
Ｉ□　＋Ｉ　　（ｘ、　　ｔ）　”ｃｏｓ（ａｒ２） または、 （１２）　　Ｈ（ｘ’＋ｙ’）　−１０＋１／Ｈ（ｘ、
　　ｔ）　”ｅ　””＋１／２１　　（ｘ、　　ｙ）　
　”ｅ　−１ｍ　ｒ　’ ここでＩＯは、前記システムを直接貫通するバイアス強
度を示し、ｌ／２　Ｉ　　（ｘ、　　ｙ）　’　ｅ−”
”　は前記共役像を示している。

本発明の目的は、記録されたホログラムからバイアスお
よび共役像を排除する手段を提供することを目的として
いる。

（課題を解決するための手段） この目的を達成する本発明の手段による方法は、非コヒ
ーレント光およびコノスコープ・システムを使用して疑
似複合ホログラムを発生させる方法であって、前記コノ
スコープ・システムは、２つの円形偏光器の間に挿入さ
れた複屈折水晶を備え、この方法は、 ｉ）　同一の対象物の複数の異なるコノスコープ的ホロ
グラムを、それらの相対的変位がない状態で、およびそ
れぞれ異なる偏光形態で記録する工程と、 ｉｉ）　　このようにして得られた種々なコノスコープ
的ホログラムを組合わせて、前記バイアスおよび共役像
を除去する工程と、 を具備することを特徴としている。

本発明の他の有利な特徴によると、前記複数の円形偏光
器は、相対的に回転することができ、かつ回転駆動手段
に連結された各線型偏光器と、各四分の一波長板とによ
り構成され、前記柱々な偏光形態は、前記駆動手段を使
用して、線型偏光器および／または四分の一波長板を回
転させることにより、連続的に得られる。

また、本発明は上記した方法を実施する装置も提供し、
この装置は、コノスコープ的システムを具備するタイプ
のもので、２つの円形偏光器の間に挿入された複屈折水
晶を備え、この装置の特徴は、この装置が、 同一の対象物の複数のコノスコープ的ホログラムを、そ
れらの相対的変位がない状態で、かつそれぞれの異なる
偏光形態で記録するための手段と、このようにして浸ら
れた種々異なるコノスコープ的ホログラムを組合わせて
、前記バイアスおよび共役像を排除するのに適した手段
とを具備していることにある。

以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

（実　施　例） 添付の第３図は、本発明によるホログラフィ装置を示し
、これは本質的に、コノスコープ（ｃｏｎｏｓｃｏｐｅ
・・・円錐観察器）と、記録兼ディジタル化手段５０と
、処理手段６０と、端末用途手段７０とを備えている。

前記コノスコープ３０は、３つの偏光器１０および２０
間に挿入された複屈折水晶３０を備えている。また、コ
ノスコープ３０は、偏光制御手段４０も備えている。

前記記録兼ディジタン化手段５０の構成は、前記制御手
段４０との組合わせにより、同一の対象物の異なるコノ
スコープ的ホログラムを記録し、およびディジタル化し
、この際、これらのコノスコープ的ホログラムの相対的
変位がないようにし、しかもそれぞれ異なる偏光形態で
そのような記録およびディジタル化を行なうように構成
されている。

この手段５０は、ＣＣＤ　（電荷結合素子）カメラによ
り構成されることも可能である。

前記処理手段６０は、前記手段５０により記録されおよ
びディジタル化されたホログラムから、バイアスと共役
像を除去するように構成されている。

前記端末用手段７０は、結果的に得られた前記ホログラ
ムを再構成して表示するように構成されているのが好ま
しいが、この手段７０の他の用途も予見可能である。

米国特許明細書第４．８０２．８４４号に記載されたコ
ノスコープ・システムは、入力部および出力部の円形偏
光器を有し、これらの偏光器は、複数の四角形の偏光器
のそれぞれにより構成され、これらの四角形の偏光器に
は、これらの四角形偏光器に固定された複数の四分の一
波長板のそれぞれが連係されている。

本発明の現在好ましい実施例において、前記四角形の偏
光器および前記四分の一波長板は分離されている。

これにより、前記四分の一波長板を回転させることによ
って、伝達されている波長に任意の偏光を施すことがで
きる。

したがって、添付の第４図においては、入力部偏光器組
立体１０が、線型偏光器１２と四分の一波長板１４とを
備え、出力部偏光器組立体２０が、線型偏光器２２と四
分の一波長板２４とを備え、複屈折水晶３０が前記２つ
の組立体１０および２０間に介装され、そして観察平面
５０が、考察されるべき対象物に関連して、前記出力部
偏光器組立体２０から下流に設置され゛ている゛のを見
ることができる。

前記線型偏光器１２および前記四分の一波長板１４は、
軸Ｚに対して垂直に延在している。これらは、互いに対
して固定されず、したがって軸Ｚの周りで互いに相対的
に回転することができる。

同様に、前記線型偏光器１２および四分の一波長板２４
も、軸Ｚに対して垂直に延在している。これらは、互い
に対して固定されず、したがってＺ軸の周りで相対的に
回転することができるとともに、入力部偏光器組立体１
０を構成している前記線型偏光器Ｉ２および四分の一波
長板Ｉ４に対して、相対的に回転することができる。

上記した品目は、前記制御手段４０内に一体化されたモ
ータにより回転される。

上記したように、前記観察平面５０は、ＣＣＤカメラの
ような観察装置により構成されるのが好ましい。

角度Φ。、Φｌ、Φ２およびΦ３は、前記Ｚ軸を含む任
意の主平面に対する前記柱々なプレート１２、１４．２
２．および２４の主偏光軸の位置を示している。添付の
第４図において、その任意の主平面は、Ｚ軸とＸ軸とに
より設定されている。入射波Ｓは、前記水晶３０内で波
Ｓ′に変換される。異常時および通常時の波に関係する
電気的ベクトルは、ＤｅおよびＤｏである。

角度ψは、Ｚ軸と、入射波Ｓのベクトルとにより設定さ
れる平面の前記主平面に対する傾斜を示している。

α１は差異Φ０−Φ１を示し、α２は差異Φ２−Φ３を
示している。

前記四分の一波長板のうちの１枚をπ／２に亘って回転
させることにより、右手側の円形偏光器が左手側の偏光
器になり、あるいはその逆になる。

１枚の四分の一波長板をπ／４だけ回転させることによ
り、円形偏光器は四角形偏光器になる。

前記第１の場合、前記通常波および前記異常波の間に加
えられる追加の位相変位はπである。したがって、コノ
スコープ的システムの伝達関数のタイプは、ｌ＋ｃｏｓ
（δΦ＋π）、すなわち１−ｃｏｓ　　（δΦ）である
。

前記第２の場合、前記水晶上の入射波は線型的に偏光さ
れ、加えられる位相変位はπ／２であり、その伝達関数
のタイプは、ＣＯＳ　　（δΦ＋π／２）、すなわちｓ
ｆｎ　　（δΦ）である。

上記の定性的議論が示すことは、前記システムの入力部
における四分の一波長波１４（または出力部における四
分の一波長板２４）を回転させることにより、２つの基
本的インパルス応答、すなわちＣＯＳ　　（δΦ）およ
びｓｉｎ　　（δΦ）を発生させることができることで
ある。

共役像は、これらのインパルス応答を組合わせることに
より、除去されることが可能である。

以下、本発明の好ましい実施例を充分に詳細に説明する
。

前記偏光器組立体を構成している各品目の適切な回転後
に、４つの連続的な観察が行なわれた。

その第１の観察に対し、前記入力部および出力部の偏光
器は両方とも円形である。すなわち、α１−α２−±π
／４である。

両方の偏光器は、右手側（＋π／４）または左手側（−
π／４）の円形偏光器である。

したがって、そのシステムのインパルス応答は、（１３
）　　Ｔ□　−１＋ｃｏｓ（αｒ２）である。

第２観察に対し、前記入力部および出力部の偏光器は、
依然として両方とも円形であるが、この時点でそれらは
交差されている。すなわち、α！−−α２−±π／４で
ある。

そのインパルス応答は、 （１４）　　Ｔ’　０−１−ｃｏｓ（ａ　ｒ２）と記載
される。

第３観察に対し、前記入力部の偏光器は四角形である。

すなわち、 α２＝十π／４．α１−０である。

そのインパルス応答は、 （１５）Ｔｌ（Φ） −ｓｉｎ２　（ψ−Φｏ　）　５ｉｎ（αｒ２）と記載
される。

第４観察に対し、前記入力部偏光記載は依然四角形であ
るが、 α２−−π／４．α１−０である。

そのインパルス応答は、 （１Ｂ）　　Ｔｒ　　（Φ） ＝　１　＋５１ｎ２　（ψ−Φｏ　）　５ｉｎ（αｒ２
　）と記載される。

上記した４つの全ての場合において得られる伝達関数は
、添付の第５図の表に要約されている。

Φ０がΦ。−π／２に変化されるとすると、前記第２関
数は、α２−−π／４およびα１−０で、同様に良く得
られる得ることが観察されるであろう。したがって、４
つの伝達関数の全ては、前記入力部のプレートのみ（ま
たは前記出力部のプレートのみ）を調節することにより
得ることが可能である。

実際の技術において、前記種々なプレートの主偏光軸は
、もしそのプレートが水晶プレートであるならば、機械
的に回転されることができ、あるいは、それらが電気光
学的バルブ（弁）であるならば、電気的に回転されるこ
とができ、そのような電気光学的バルブとしては、会社
ＤｉｓｐｌａｙｔｃｃｈＩｎｃ、によりＶ２Ｏ３Ａの表
示で販売されているバルブがある。

したがって、先の表から複数の伝達関数を簡単に線型的
に組合わせて使用することにより、次の２つの伝達関数
を得ることが可能である。すなわち、 （１７）　　Ｔｏ　−ｃｏｓ　ａ　Ｔ２（１８）　　Ｔ
１（Φ。） −ｓｌｎ［２（ψ−Φｏ）］ｓｉｎαｒ２または、Φｏ
＝０およびΦ。−π／４のそれぞれを採用することによ
り、 （１７）　　ＴＯ−ｃｏｓ　ａ　Ｔ２ （１９）　　Ｔｔ　（０）−ｓｉｎ２ψｓｉｎαｒ２（
２０）　　Ｔｒ　　（π／４）　＝ｃｏｓ２ψ５１ｎａ
ｒ２である。

もし、そのスペクトルの変数の変域がρおよびθに対応
しているならば、これらの伝達関数の各々のフーリエ変
換は、次のように記載される。すなわち、 （２１）　　Ｔｏ　　　（β／π）ｓｉｎβρ２（２２
）　　Ｔｓ　（０） −（β／π）　５ｉｎ２θ ［ｃｏｓβｐ２−　（ｓｉｎβｐ２）／（βρ２）］ （２２’）　Ｔｓ　　（π／４） −＜β／π）　ｃｏｓ２θ ［ｃｏｓβρ２（ｓ１ｎβρ２）／ （βρ２）］ ここでβ陶π２／αである。

したがって、次の線型的組合わせが考慮されるならば、
すなわち、 （２３）　　Ｔｚ　＝Ｔｏ　＋　ｊｓｉｎ２θＴ１　（
０）＋ｊｅｏｓ２θＴ　ｔ　　（ｙｒ　／　４　）であ
るならば、以下の式が得られる。

（２４）Ｔｚ＝ｊβ／ｙｒ　　［０ｘｐ（−ｊβρ２）
−（ｓｉｎ　　βρ２）／（βρ２）］■Ｔ３　千Ｔ４ 問題は、Ｔ４を排除することである。Ｔ４は、その分析
形からρ−０の近傍のみで重要である。

したがって、この補正がβρ２（１に対して行なわれる
べきであるならば、そのパラメータβは、前記対象物の
厚さに亘って大幅にに変化しないと想定することができ
（このことは、対象物のＺ方向厚さを圧縮する傾向のあ
る従来の標準的光学システムが使用されているならば全
くその通りであり）、またβは、前記対象物の中間平面
に対応するβ０から殆ど異ならないと想定することがで
きる。それから、Ｔ４は、０の近傍で（ｊ／π）β０に
より近似されることが可能であり、この値は、前記フー
リエ平面から減算されることが可能である。βρ２の高
い値に対しては、１番に対する第２近似がｊＴｏ／β０
ρ２となる。

これらの処理が行なわれてしまったとき、前記システム
の伝達関数は、非常に良好な近似値の範囲に等しいと見
なされることが可能であり（他の事象のうち、ホログラ
ムは、共役像があることにより、人工界を使用せずに再
構成されることになり）、これの伝達関数は次のように
記載される。

すなわち、 （２５）　　Ｔ−Ｔ３　＝ｅｘｐ［ｊ　ａ　ｒ２］であ
る。

この問題をデカルト座標に置くことにより、記録される
コノスコープ的ホログラムは、次のように記載される。

（２Ｂ）　　Ｈ（ｘ’　、　　ｙ’　）−ＪＪ’　Ｉ　
（ｘ、　ｙ）　Ｔ　［ａ　（ｘ、　ｙ）。

（ｘ、ｘ’　）、　　（ｙ、ｙ’　）］　ｄｘｄｙまた
は、 （２７）　　Ｈ（ｘ’　　、Ｖ’　　）−ＪＪ　Ｉ　（
ｘ、　ｙ）　ｅｘｐ［ｊ　ａ　（ｘ、　ｙ）　。

［（ｘ、ｘ’　）２＋　（ｙ、ｙ’　）２］コｘｄｙ α（ｘ、ｙ）−α０＋αｚ　　（ｘ、ｙ）と記載して、
前記指数関数をα０の近傍で展開することにより、次式
が得られる。

１　　（ｘ、　　ｙ）　　αｔ　　（Ｘ＋　　ｙ）［（
ｘｘ’　　）”　　＋　　（ｘ−ｘ’　　）２］ｅｘｐ
［ｊ　ａｏ　　［：（ｘ−ｘ’　　）　２　　＋（ｙ−
ｙ’）　　２　ココｄｘｄｙ これは、一連の渦巻きの形で記載されることが可能であ
る。

ここで、 １　　（ｘ、　　ｙ）　　αｔ　　（Ｘ、　　ｙ）（３
１）　　ｇ＋　　（ｘ、　　ｔ） −（ｘ”　　＋ｙ２） ｅｘｐ［ｊ　ａ、　　（ｘ２　＋ｙ２　）　］である。

したがって、ディジタル的再構成の問題は、渦巻きの解
除の問題に単純化されることを理解することができる。

本発明の特別な実施例が、添付の概略的な第６図に示さ
れている。

場面Ｓが、単色のナトリウム上記ランプ９０により照光
され、そして像が光学システム８０により形成され、こ
の光学システム８０は、所望の横方向解像力を得ること
ができるように、充分に広い開口を有している。この入
力部の光学システム８０は、顕微鏡からズームレンズま
で、何であってもよいものである。

入力部または出力部の円形偏光器ＩＯおよび２０の少な
くとも１つが、四角形偏光器１２．２２と、四分の一波
長板１４．２４とにより構成され、これらは、互いに対
して固定されず、かつ、それぞれに連係する電気モータ
の制御下で、相対的に回転することができる。

このコノスコープ内に一体化されている前記構成要素１
２．１４．２２．および２４の光学的偏向軸は、機械的
に回転される。この機械的対策は、非常に品質の高い構
成要素を使用する利点を可能にする。

その水晶３０は、長さが３５＃および直径が２０ｍの方
解石製円筒である。（このホログラムの解像は、このシ
ステムの幾何学的特性、すなわち前記水晶の長さおよび
複屈折の関数に変換されることが可能である。） これの記録手段５０はＣＣＤカメラにより構成され、こ
のＣＣＤカメラは、５１２　Ｘ５１２の画素の列と、１
０μｍの解像度を有するとともに、２５５グレイ（Ｇｙ
　）程度のダイナミック・レンジ（すなわち８ビツトで
符号化する）を有している。したがって、ホログラムは
直接入力され、そして前記ＣＣＤカメラによりディジタ
ル化される。

前記処理手段６０はマイクロコンピュータにより構成さ
れ、このマイクロコンピュータは、信号処理カードを取
り付けられるとともに、計算用協働プロセッサが取り付
けられる。この処理手段６０は、前記ＣＣＤカメラ５０
から、ディジタル化された信号を受は取る。これらの信
号は、前記コノスコープ内に一体化された構成要素１２
．１４．２２．および２４を駆動するモータを制御する
。したがって、この処理手段６０は、前記信号を処理し
た後に、表面のため、または変形のための方程式を与え
るディジタル的再構成を、実際上リアルタイムで行なう
のに必要な深さ、および強度に関しての情報を、メモリ
内に所持する。

前記システムの信頼性を向上させるために、Ｎ個の像を
総計することにより、前記の処理を行なってもよいこと
が観察されるであろう。

具体的な表作を与えるために、現在人手可能な像のディ
ジタル化を行なうカードは、５１２　Ｘ５１２点を持つ
１２８個の像を、４秒でディジタル化して合計すること
ができる。

ディジタル的再構成に対応する前記処理手段６０からの
信号は、従来のビデオ・スクリーン７０へ送られること
も可能である。

記録済みホログラムを手段として、対象物をディジタル
的に再構成するために、種々異なる方法を得ることがで
きる。

平面的対象物のディジタル的再構成と、三次元的対象物
のディジタル的再構成は区別される。

平面的対象物のためには、ディジタル的再構成の３つの
方法が予想される。

平面的対象物をディジタル的に再構成する第１の方法は
、コヒーレント光を使用した再構成のディジタル的シミ
ュレーションに相当している。米国特許第４．６０２．
８４４号明細書の第５図に関連する説明において、対象
物の像は、コノスコープ的ホログラムが記録されている
写真フィルムに照光するよう、コヒーレント光を使用す
ることによっても得られることが説明されている。

フレネル変換は、次の式を用いてフーリエ変換に単純化
することができる。

（３２）　　１車２１・”　ｍ　ｅ＋・””ＴＦ　（Ｉ
　ｅ”μ）ここで、ＴＦはフーリエ変換の演算子を示し
ている。

したがって、前記ホログラムを適切な位相用語により積
算した後で、前記対象物は単にフーリエ変換だけで再構
成されることができる。この操作は、早いフーリエ変化
のアルゴリズムを使用することにより簡単に、ディジタ
ル的に達成される。

ディジタル的に計算されたフーリエ変換と、分析的に得
られたフーリエ変換との間での、満足可能な一致を得る
には、そのホログラムにおいて適切なピッチのサンプル
を選択することで充分である。

平面的な対象物をディジタル的に再構成する第２の方法
は、コノスコープによる光学的再構成のディジタルによ
るシミュレーションに相当する。

米国特許第４．８０２．８４４号明細書の第４図を参照
すると、それに示されているのは、コノスコープによる
ホログラムを、その記録システムの入力部に置くことに
より、像を得ることができると言うことである。数値的
に示すと、これは、フレネル関数ＣＯＳ　（αｒ２）を
有するホログラムの渦巻きにより得られる。

平面的対象物をディジタル的に再構成する第３の方法は
、市イーナ・フィルタを施すこと（ｖＩｅｎｅｒ　ｆｉ
ｌｔｅｒｉｎｇ）に相当する。この方法は、そのホログ
ラムのフーリエ変換を適切なフィルタにより、フーリエ
変域内で処理することにより実行される。

三次元的対象物をディジタル的に再構成するには、前記
線型変換が最早渦巻きではなく、次のように記載される
。すなわち、 （２７）　　Ｈ（ｘ’　　　ｙ’　） −Ｉ　　（ｘ、　　ｙ）　ｅｘｐ［ｊ　ａ　（ｘ、　　
ｙ）　。

［（ｘ、ｘ’　）２＋　（ｙ、Ｙ’　）２］コｘｄｙ ここで、積分は、前記対象物の表面Σに亘って行なわれ
る。

縦方向寸法の小さい対象物に対しては、すなわち、 （２８）　　Ｃａ　Ｚｃ　／　Ｚｃ　）≦１　／　ｙｒ
　Ｆである。ここで、Ｆはフレネル領域における縞の数
である。等式（２７）は、渦巻き列に単純化されること
が可能である。すなわち、 フーリエ変域において、 つぎに、前記列の展開において最初の２つの用語のみを
保持することにより、実際の関数α（ｘ。

ｙ）およびＩ　（ｘ、ｙ）を第１次近似まで決定するこ
とが可能である。■およびαのための第１次近似は、次
の次数において、展開式中の次の用語を計算するために
使用される。つぎに、これらの用語は、最初のホログラ
ムから減算され、そしてその等式は、第２次数まで２回
解かれる。

当然、本発明は、上記した好ましい実施例に限定されず
、特許請求の範囲に入る全ての変更例まで広がる。

第１変更例において、前記入力部偏光器ｌＯおよび前記
出力部偏光器２０を構成している前記要素１２゜１４お
よび２２．２４は固定されて、相対的に回転することが
できず、またＭ５図の表に要約されているような種々な
伝達関数に対応する複数のホログラムを得るために必要
とされる偏光は、前記複屈折水晶３０の上流および／ま
たは下流に一適切な偏光器を挿入することによって達成
される。

第２変更例において、本発明のシステムは、４つの異な
る各偏光に対応して連続的に、４つのコノスコープ的ホ
ログラムを記録しないが一適切な複数の異なる偏光に対
応する４つのホログラムを同時に記録する。これを行な
うために、前記偏光器のうちの１つ、好ましくは前記記
録手段５０に近い前記出力部偏光器２０が、複数のマト
リックス２５のＰ行ＸＱ列の格子により構成されている
。すなわち、ＰＱマトリックスの各々は、４つの副要素
２Ｂ、　２７．２８．および２９により構成され、これ
らの副要素のそれぞれが前記所要の偏光に対応している
。好ましくは、ＰＱマトリックス２５の各々が、添付の
第７図に概略的に示されているように、２行×２列の副
要素を有するマトリックスの形に作られる。副要素２Ｂ
、　２７．２ｇ、および２９の各々の領域は、前記記録
手段５０内の１つの画素に対応している。

本発明には多数の用途があり、また次のことは限定しな
い例として言及されることが可能である。

すなわち、部品の自動検査、対象物の確認およびロボッ
ト工学、ホログラフ干渉計使用法、ならびに三次元作像
である。

コノスコープ的ホログラムを記録すること、バイアスお
よび共役像を排除するためにそれらのホログラムを処理
すること、および端末用途のために再構成を行なうこと
は、時間的に分離された種々異なる工程として、遂行さ
れることも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、上記した従来技術の状態を示す
概略斜視図およびマノスコープ的ホログラムの正面図で
ある。 第３図は、本発明を実施するのに適したコノスコープ装
置のブロック線図である。 第４図は、本発明において使用するための偏光手段の好
ましい実施例を示す概略斜視図である。 第５図は、本発明による上記偏光手段を使用して得られ
た偏光形態の例を示す表である。 第６図は、本発明による装置の概略線図である。 第７Ａ図は、本発明の他の実施例による偏光器手段の全
体線図である。 第７Ｂ図は、第７Ａ図の手段の詳細説明図である。 １０・・・円形偏光器　　　　　１２・・・線型偏光器
１４・・・四分の一波長板　　　２２・・・線型偏光器
２４・・・四分の一波長板　　　２０・・・円形偏光器
３０・・・複屈折水晶　　　　　４０・・・電気モータ
５０・・・記録兼ディジタル化手段 ６０・・・処理手段　　　　　　７０・・・端末用途手
段ＩＧｊ ＩＧ−２ ＦＩＧ−４ ＦＩＧ−５

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. （１）非コヒーレント光およびコノスコープ・システム
   を使用して、疑似複合ホログラムを発生させる方法であ
   って、前記コノスコープ・システムが、２つの円形偏光
   器（１０、２０）の間に挿入された複屈折水晶（３０）
   を備えている方法において、ｉ）同一の対象物の複数の
   異なるコノスコープ的ホログラムを、それらの相対的変
   位がない状態で、および異なる偏光形態のそれぞれに関
   連して記録する工程と、 ｉｉ）バイアスおよび共役像を除去するために、このよ
   うに得られた種々なコノスコープ的ホログラムを種々に
   組合わせる工程と、 を備えていることを特徴とする疑似複合ホログラムを発
   生させる方法。
2. （２）前記工程ｉ）が、同一の対象物の４つのコノスコ
   ープ的ホログラムを、それらの相対的変位がない状態で
   、およびそれぞれの異なる偏光形態で記録することから
   なることを特徴とする請求項１記載の疑似複合ホログラ
   ムを発生させる方法。
3. （３）前記円形偏光器（１０、２０）が、相対的に回転
   することができるとともに回転駆動手段（４０）へ連結
   された線型偏光器（１２、２２）のそれぞれと、四分の
   一波長板（１４、２４）のそれぞれとにより構成され、
   前記駆動手段（４０）を使用することにより、線型偏光
   器（１２、２２）および／または四分の一波長板（１４
   、２４）を回転させることによって、種々な偏光形態が
   連続的に得られることを特徴とする請求項１または２記
   載の疑似複合ホログラムを発生させる方法。
4. （４）前記工程ｉ）が、次の各偏光形態により、４つの
   コノスコープ的ホログラムを記録することからなり、 １）α＿ａ＝α＿ｂ＝＋／−π／４ ２）α＿ａ＝−α＿ｂ＝＋／−π／４ ３）α＿ａ＝０およびα＿ｂ＝＋π／４ ４）α＿ａ＝０およびα＿ｂ＝−π／４ここでα＿ａが
   、前記線型偏光器（１２）、および前記一方の円形偏光
   器（１０）の連係する四分の一波長板（１４）の主要偏
   光軸（Φ＿０、Φ＿１）間の角度差異を示し、また、 α＿ｂが、前記線型偏光器（２２）、および他方の円形
   偏光器（２０）の連係する四分の一波長板（２４）の主
   要偏光軸（Φ＿２、Φ＿３）間の角度差異を示している ことを特徴とする請求項３記載の方法。
5. （５）前記４つの偏光形態により、次の伝達関数のそれ
   ぞれを満足しながら、４つのコノスコープ的ホログラム
   が記録されることが可能にされ、 １）Ｔａ＝１＋ｃｏｓαｒ＾２ ２）Ｔｂ＝１−ｃｏｓαｒ＾２ ３）Ｔｃ＝１−ｓｉｎ２（ψ−Φ＿０）ｓｉｎαｒ＾２
   ４）Ｔｄ＝１＋ｓｉｎ２（ψ−Φ＿０）ｓｉｎαｒ＾２
   および、前記工程ｉｉ）が、 ａ）次の伝達関数を得るために、最初にＴａとＴｂを、
   次いでＴｃとＴｄを線型的に組合わせることと、 Ｔ＿０＝ｃｏｓαｒ＾２ Ｔ＿１（Φ＿０）＝ｓｉｎ［２（φ−Φ＿０）］ｓｉｎ
   αｒ＾２これらは、Φ＿０＝０およびΦ＿０＝π／４と
   置くことにより、 Ｔ＿１（０）＝ｓｉｎ［２（ψ−Φ＿０）］ｓｉｎαｒ
   ＾２Ｔ＿１（π／４）＝ｃｏｓ２φ・ｓｉｎαｒ＾２に
   単純化され、 ｂ）上記伝達関数Ｔ＿０およびＴ＿１のフーリエ変換■
   ＿０および■＿１を決定することと、 ｃ）次の線型組合わせを行なうことと、 ■＿２＝■＿０＋ｊｓｉｎ２Φ■＿１（０）＋ｊｃｏｓ
   ２Φ■＿１（π／４）、および ｄ）複合ホログラムを得るために、もしβρ＾２≪１で
   あるならば、■＿２からｊβ＿０／πを引くこと、また
   はβρ＾２のより大きい値に対しては、■＿２からｊ■
   ＿０／（β＿０ρ＾２）を引くこととからなり、ここで
   、 ψは、同一の光学軸線により、および入射波ベクトル■
   により設定される平面のシステムの光学軸線を含む基準
   平面に対する傾斜を示し、 ｒ＾２＝ｘ′＾２＋ｙ′＾２ ここで、ｘ′、ｙ′は、前記ホログラムの平面における
   座標を示し、 Φおよびρは、スペクトル変域内の■およびｒに対応す
   る値を示し、 β＝π＾２／λ；および、 β＿０が、前記対象物の中間平面に対応することを特徴
   とする請求項４記載の方法。
6. （６）前記複屈折水晶（３０）から上流または下流に、
   適切な偏光記載を介装することにより、種々な形態が連
   続的に得られることを特徴とする請求項１または２記載
   の方法。
7. （７）複数のマトリックス（２５）のＰ行×Ｑ列の格子
   、すなわち複数のＰＱマトリックスの格子により構成さ
   れた偏光器によって、種々な偏光形態が同時に得られ、
   前記マトリックスの各々が、所要の偏光の各１つに対応
   する４つの副要素により構成されていることを特徴とす
   る請求項１または２記載の方法。
8. （８）前記ホログラムのバイアスおよび共役像の除去後
   に、そのホログラムのディジタル的再構成を行ない、こ
   の際の再構成が、前記ホログラムに回転位相を乗算する
   ことにより行なわれるようにするさらに他の工程ｉｉｉ
   ）を備えていることを特徴とする請求項１〜７いずれか
   １項記載の方法。
9. （９）前記ホログラムのバイアスおよび共役像を除去し
   て、渦巻きによりそのホログラムのディジタル的再構成
   を行ない、その渦巻きが、フレネル関数ｃｏｓ（αｒ＾
   ２）に関連するようにしたさらに他の工程ｉｉｉ）を備
   えていることを特徴とする請求項１〜７いずれか１項記
   載の方法。
10. （１０）前記ホログラムからバイアスおよび共役像を除
    去して、そのホログラムをウィーナ・フィルタに通すこ
    とにより、ディジタル的再構成を行なうさらに他の工程
    ｉｉｉ）を備えていることを特徴とする請求項１〜７い
    ずれか１項記載の方法。
11. （１１）前記方法が、三次元的対象物のために、ディジ
    タル的再構成を行なうさらに他の工程ｉｉｉ）を備え、
    この工程ｉｉｉ）は、 ａ）前記ホログラムを次の渦巻きの列の形で記載するこ
    とより、実際の関数α（ｘ、ｙ）およびＩ（ｘ、ｙ）を
    第１次近似まで決定することと、▲数式、化学式、表等
    があります▼ および、上記列の展開式中の最初の２つの用語のみを保
    持する際、 ｂ）前記展開式中の次の用語を、第１次近似に基づいて
    計算することと、それから、 ｃ）前記最初のホログラムからその得られた用語を減算
    し、再び第２次数の方程式を解くことと、からなってい
    ることを特徴とする請求項１〜７いずれか１項記載の方
    法。
12. （１２）請求項１〜１１いずれか１項記載の方法を実施
    する装置であって、２つの円形偏光器の間に挿入された
    複屈折水晶を含むコノスコープ的システムを備えた装置
    において、 同一の対象物の複数のコノスコープ的ホログラムを、そ
    れらの相対的変位がない状態で、および異なるそれぞれ
    の偏光形態で記録するための手段（１０、２０、３０、
    ４０、５０）と、 バイアスおよび共役像を排除するために、このように得
    られた種々な異なるコノスコープ的ホログラムを組合わ
    せるのに適した手段（６０）と、を備えていることを特
    徴とする装置。
13. （１３）前記偏光形態を変えるために、相対的に回転し
    得る線型偏光器（１２、２２）および四分の一波長板（
    １４、２４）により構成された少なくとも１つの円形偏
    光器（１０、２０）と、前記線型偏光器（１２、２２）
    および／または前記四分の一波長板（１４、２４）のた
    めの回転駆動手段（４０）とを備えていることを特徴と
    する請求項１２記載の装置。
14. （１４）前記偏光形態を変えるために、前記複屈折水晶
    から上流または下流に一適切な偏光器を選択的に介装す
    るのに適した手段を備えていることを特徴とする請求項
    １２記載の装置。
15. （１５）前記装置が、複数のマトリックス（２５）のＰ
    行×Ｐ列の格子、すなわち複数のＰＱマトリックスの格
    子により構成された偏光器を備え、前記各マトリックス
    が、所要の偏光の各１つに対応する４つの副構成要素（
    ２６、２７、２８、２９）により構成されていることを
    特徴とする請求項１２記載の装置。
16. （１６）前記記録手段（５０）が、ディジタル・メモリ
    に連結されたＣＣＤカメラのような、カメラを備えてい
    ることを特徴とする請求項１２〜１５いずれか１項記載
    の装置。