JPH09146442A - 焦点外れ補正装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、高速かつ高精度に焦点外れ補正が
可能な焦点外れの補正装置を提供することを目的として
いる。 【解決手段】 焦点外れ画像を光学的に補正する焦点外
れ補正装置1において、干渉性を示す光を発生する手段
であるHe-Neレーザ2,13,21と、焦点外れの光学系の点像
分布関数を表示する手段である焦点外れ点物体写真7
と、焦点外れの光学系の点像分布関数の逆数を表示する
手段である高解像度液晶パネル18と、焦点外れ補正が施
される被対象物体である焦点外れ写真25と、光をフーリ
エ変換する手段であるフーリエ変換レンズ9,12,26と、
フーリエ変換レンズ9,12,26によりフーリエ変換された
光が照射される実時間ホログラム素子である液晶空間光
変調素子20と、液晶空間光変調素子20からの光を逆フー
リエ変換する手段であるフーリエ変換レンズ27と、フー
リエ変換レンズ27により逆フーリエ変換された光を受光
する手段である写真乾板28とを備えて構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ホログラフィによ
る光情報処理技術を用いて、ピンぼけ写真等のピンぼけ
画像の焦点外れを補正する光学的な焦点外れ補正装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ピンぼけやカメラのぶれのために
ぼんやり写ってしまった写真を、光学的に鮮明な像に回
復するという焦点外れ装置として、図３〜図５に示すよ
うなものがあった。図３〜図５に示す従来の焦点外れ補
正装置１０１おいて、１０２はＨｅ−Ｎｅレーザ、１０
３は対物レンズ、１０４はピンホール、１０５はコリメ
ートレンズ、１０６はビームスプリッタ、１０７は焦点
外れ写真と同じぼけ方をした焦点外れ点物体写真、１０
８はフーリエ変換レンズ、１０９はミラー、１１０はピ
ンホール、１１１はフーリエ変換レンズ、１１２はホロ
グラム乾板、１１３はフーリエ変換レンズである。

【０００３】図３に示すように、焦点外れ点物体写真１
０７がフーリエ変換レンズ１０８の焦点位置Ｐ１に配置
されており、ピンホール１１０がフーリエ変換レンズ１
１１の焦点位置Ｐ２に配置されており、ホログラム乾板
１１２がフーリエ変換レンズ１０８、１１１、１１３の
いずれもの焦点位置Ｈに配置されている。Ｈｅ−Ｎｅレ
ーザ１０２から発せられたレーザ光は、対物レンズ１０
３、ピンホール１０４、及びコリメートレンズ１０５を
介して径が拡がった平行光となり、その後ビームスプリ
ッタ１０６により二分割され、一方が焦点外れ点物体写
真１０７を透過した後フーリエ変換レンズ１０８を介し
て、他方がミラー１０９を介してピンホール１１０及び
フーリエ変換レンズ１１１を介していずいれもホログラ
ム乾板１１２に照射される。このようにして、ホログラ
ム乾板１１２に２光束のレーザ光を照射して、ホログラ
ム１１２’を撮影することができる。

【０００４】次に、図４に示すように、遮光板１１４を
用いてピンホール１１０から出射される光を遮って、焦
点外れ点物体写真１０７からの光だけを使って、位置Ｈ
に配置された写真乾板１１５に、焦点外れ点物体写真１
０７の回折像、すなわちパワーベクトルのネガティブ画
像の写真１１５’を撮影する。

【０００５】最後に、図５に示すように、図３及び図４
の光学系で作製したホログラム及び１１２’及び写真１
１５’を正しく重ねて位置Ｈに配置し、被処理写真であ
る焦点外れ写真１１６を位置Ｐ１に配置し、レーザー光
を照射すると、フーリエ変換レンズ１１３を介して、フ
ーリエ変換レンズ１１３の焦点位置Ｐ３に、ぼけのとれ
た鮮明な像が現れる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の焦点外れ補正装置は、不用意なミスによるぼけ写真
の救済、元来鮮明な像にならない医学用Ｘ写真、ピンホ
ール写真などの鮮明化に威力を発揮するものの、ホログ
ラム及び写真の現像や、現像したホログラムと写真の正
確な位置合わせが必要であり、高速かつ高精度に補正を
行うことはできなかった。

【０００７】本発明は、上記のような課題を解決するた
めになされたものであって、高速かつ高精度に焦点外れ
補正が可能な焦点外れの補正装置を提供することを目的
としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明では、焦点外れ画像を光学的に補正する焦点
外れ補正装置において、干渉性を示す光を発生する第１
の光発生手段と、干渉性を示す光を発生する第２の光発
生手段と、干渉性を示す光を発生する第３の光発生手段
と、焦点外れの光学系の点像分布関数を表示する点像分
布関数表示手段と、焦点外れの光学系の点像分布関数の
逆数を表示する点像分布関数逆数表示手段と、焦点外れ
画像又は焦点外れ画像が表示された表示装置であり焦点
外れ補正が施される被対象物体と、光をフーリエ変換す
る第１のフーリエ変換手段と、光をフーリエ変換する第
２のフーリエ変換手段と、光をフーリエ変換する第３の
フーリエ変換手段と、光をフーリエ変換する第４のフー
リエ変換手段と、第１乃至第４のフーリエ変換手段によ
りフーリエ変換された光が照射される実時間ホログラム
素子と、その実時間ホログラム素子からの光を逆フーリ
エ変換する逆フーリエ変換手段と、その逆フーリエ変換
手段により逆フーリエ変換された光を受光する受光手段
とを備えて構成している。

【０００９】本発明の焦点外れ補正装置によれば、光学
的に高速かつ高精度に焦点外れの補正を行うことができ
る。

【００１０】さらに、本発明では、上記の焦点外れ補正
装置において、第１の光発生手段からの光を２光束に分
割する分割手段と、その分割手段により分割された一方
の光束を点像分布関数表示手段に照射する第１の照射手
段と、その分割手段により分割された他方の光束の他方
をピンホールに照射する第２の照射手段と、第２の光発
生手段からの光を点像分布関数逆数表示手段に照射する
第３の照射手段と、第３の光発生手段からの光を被対象
物体に照射する第４の照射手段とを設け、第１のフーリ
エ変換手段が点像分布関数表示手段からの光をフーリエ
変換するものであり、第２のフーリエ変換手段がピンホ
ールからの光をフーリエ変換するものであり、第３のフ
ーリエ変換手段が点像分布関数逆数表示手段からの光を
フーリエ変換するものであり、第４のフーリエ変換手段
が被対象物体からの光をフーリエ変換するものであり、
実時間ホログラム素子が第１乃至第３のフーリエ変換手
段からの光を書き込まれると共に第４のフーリエ変換手
段からの光を読み出し光として照射されるものであり、
逆フーリエ変換手段が実時間ホログラム素子により読み
出された光を逆フーリエ変換するものとして構成してい
る。

【００１１】本発明によれば、焦点外れの光学系の点像
分布関数、焦点外れの光学系の点像分布関数の逆数、及
び焦点外れ画像が、フーリエ変換手段によりフーリエ変
換され、そのフーリエ変換された光が、実時間ホログラ
ム素子に照射され、実時間ホログラム素子上で光学的演
算が実行される。そして、その光学的演算の結果である
実時間ホログラム素子からの光を、逆フーリエ変換する
ことにより、焦点外れ補正が施された画像が得られるの
で、光学的に高速かつ高精度に焦点外れ補正を行うこと
が可能となる。

【００１２】さらに、本発明では、上記の焦点外れ補正
装置において、点像分布関数表示手段からの光と点像分
布関数逆数表示手段からの光とを一体にする手段を設
け、第１のフーリエ変換手段と第３のフーリエ変換手段
とを単一のフーリエ変換手段としている。

【００１３】本発明によれば、二つのフーリエ変換手段
を単一とするので、装置の小型化、低コスト化を図るこ
とができる。

【００１４】また、本発明では、上記の焦点外れ補正装
置において、第１の光発生手段からの光を２光束に分割
する分割手段と、その分割手段により分割された一方の
光束を点像分布関数表示手段に照射する第１の照射手段
と、その分割手段により分割された他方の光束の他方を
ピンホールに照射する第２の照射手段と、第２の光発生
手段からの光を被対象物体に照射する第３の照射手段
と、第３の光発生手段からの光を点像分布関数逆数表示
手段に照射する第４の照射手段とを備え、第１のフーリ
エ変換手段が点像分布関数表示手段からの光をフーリエ
変換するものであり、第２のフーリエ変換手段がピンホ
ールからの光をフーリエ変換するものであり、第３のフ
ーリエ変換手段が被対象物体からの光をフーリエ変換す
るものであり、第４のフーリエ変換手段が点像分布関数
逆数表示手段からの光をフーリエ変換するものであり、
実時間ホログラム素子が第１乃至第３のフーリエ変換手
段からの光を書き込まれると共に第４のフーリエ変換手
段からの光を読み出し光として照射されるものであり、
逆フーリエ変換手段が実時間ホログラム素子により読み
出された光を逆フーリエ変換するものとして構成してい
る。

【００１５】本発明によれば、焦点外れの光学系の点像
分布関数、焦点外れの光学系の点像分布関数の逆数、及
び焦点外れ画像が、フーリエ変換手段によりフーリエ変
換され、そのフーリエ変換された光が、実時間ホログラ
ム素子に照射され、実時間ホログラム素子上で光学的演
算が実行される。そして、その光学的演算の結果である
実時間ホログラム素子からの光を、逆フーリエ変換する
ことにより、焦点外れ補正が施された画像が得られるの
で、光学的に高速かつ高精度に焦点外れ補正を行うこと
が可能となる。

【００１６】さらに、本発明では、上記の焦点外れ補正
装置において、点像分布関数表示手段からの光と被対象
物体からの光とを一体にする手段を設け、第１のフーリ
エ変換手段と第３のフーリエ変換手段とを単一のフーリ
エ変換手段としている。

【００１７】本発明によれば、二つのフーリエ変換手段
を単一とするので、装置の小型化、低コスト化を図るこ
とができる。

【００１８】さらに、本発明では、上記の焦点外れ補正
装置において、実時間ホログラム素子を液晶空間光変調
素子としている。

【００１９】本発明によれば、実時間ホログラムとして
液晶空間光変調素子を用いているので、光学的に高速か
つ高精度に焦点外れ補正が可能な焦点外れ補正装置を実
現することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の一形態につ
いて、図面を参照して説明する。

【００２１】図１は、本発明による焦点外れ補正装置１
の基本的な光学系の構成を示す概略構成図である。図１
において、２は干渉性を示す光を発生する手段であるＨ
ｅ−Ｎｅレーザ、３は対物レンズ、４はピンホール、５
はコリメートレンズ、６はＨｅ−Ｎｅレーザ１からの光
を２光束に分割する手段であるビームスプリッタ、７は
焦点外れの光学系の点像分布関数を表示する手段である
焦点外れ写真と同じぼけ方をした焦点外れ点物体写真、
８はＨｅ−Ｎｅレーザ２からの光とレーザ１３（後述）
からの光とを結合させて一体にする手段であるビームス
プリッタ、９はフーリエ変換レンズ、１０はミラー、１
１はピンホール、１２はピンホール１１からの光をフー
リエ変換する手段であるフーリエ変換レンズ、１３は干
渉性を示す光を発生する手段であるＨｅ−Ｎｅレーザ、
１４は対物レンズ、１５はピンホール、１６はコリメー
トレンズ、１７はミラー、１８は焦点外れの光学系の点
像分布関数の逆数を表示する手段である高解像度液晶パ
ネルである。

【００２２】ここで、対物レンズ３とピンホール４とコ
リメートレンズ５とは、Ｈｅ−Ｎｅレーザ２からの光を
焦点外れ点物体写真７に照射するための手段であると共
に、Ｈｅ−Ｎｅレーザ２からの光をピンホール１１に照
射するための照射するための手段の一部の役割を兼ね備
えているものであり、ミラー１０はＨｅ−Ｎｅレーザ２
からの光をピンホール１１に照射するための照射するた
めの手段の一部である。また、対物レンズ１４、ピンホ
ール１５、コリメートレンズ１６、及びミラー１７は、
Ｈｅ−Ｎｅレーザ１３からの光を高解像度液晶パネル１
８に照射するための手段である。また、ビームスプリッ
タ８は、焦点外れ点物体写真７からの光と高解像度液晶
パネル１８からの光とを一体にする手段であり、従っ
て、フーリエ変換レンズ９は、焦点外れ点物体写真７か
らの光をフーリエ変換する手段と高解像度液晶パネル１
８からの光をフーリエ変換する手段との役割を単一で果
たすものである。

【００２３】また、図１において、２０は実時間ホログ
ラム素子である液晶空間光変調素子、２１は干渉性を示
す光を発生する手段であるＨｅ−Ｎｅレーザ、２２は対
物レンズ、２３はピンホール、２４はコリメートレン
ズ、２５は焦点外れ補正が施される被対象物体である焦
点外れ写真２５、２６は焦点外れ写真２５からの光をフ
ーリエ変換する手段であるフーリエ変換レンズ２６、２
７は液晶空間光変調素子により読み出された光を逆フー
リエ変換する手段であるフーリエ変換レンズ２７、２８
はフーリエ変換レンズ２７により逆フーリエ変換された
光を受光する手段である写真乾板２８である。ここで、
対物レンズ２２、ピンホール２３、及びコリメートレン
ズ２４は、Ｈｅ−Ｎｅレーザ２１からの光を焦点外れ写
真２５に照射するための手段である。

【００２４】なお、焦点外れ写真２５の代わりに焦点外
れ画像を表示するための高解像度液晶パネル等の表示装
置を用いることができ、写真乾板２８の代わりに補正さ
れた画像を撮像するための高精細ＣＣＤカメラ等の撮像
装置を用いることができる。

【００２５】まず、本実施形態の焦点外れ補正装置の動
作原理について説明する。オリジナル画像（焦点の合っ
た画像）の振幅分布をｏ（ｘ，ｙ）、焦点外れの画像を
撮影した光学系の点像分布関数をｈ（ｘ，ｙ）、焦点外
れ画像をｇ（ｘ，ｙ）とすると、 ｇ（ｘ，ｙ）＝ｏ（ｘ，ｙ）＊ｈ（ｘ，ｙ） ・・・（１） となる。ここで、＊はコンボルーション演算を表す。
（１）式より、ｏ（ｘ，ｙ）を得るためには、デコンボ
ルーションを行えばよい。コンボルーションはフーリエ
変換座標系で積演算となることを利用すると、 Ｏ＝Ｇ／Ｈ＝Ｇ・Ｈ'／|Ｈ|² ・・・（２） となる。ここで、Ｏ、Ｇ、Ｈは、それぞれｏ（ｘ，
ｙ）、ｇ（ｘ，ｙ）、ｈ（ｘ，ｙ）をフーリエ変換した
ものであり、Ｈ'はＨの複素共役である。（２）式よ
り、ｇ（ｘ，ｙ）とｈ（ｘ，ｙ）がわかれば、それらか
らＧ、Ｈ'、|Ｈ|を求め、積演算を行うことで、Ｏが得
られる。最後に、Ｏを逆フーリエ変換すれば、ｏを得る
ことができる。すなわち、焦点外れの補正が可能となる
わけである。本発明の焦点外れ補正装置は、これらの積
演算及びフーリエ変換を、光学的に高速に行うものであ
る。

【００２６】図１において、焦点外れ写真と同じぼけ方
をした焦点外れ点物体写真７（上記（１）式のｈ（ｘ，
ｙ）に対応）はフーリエ変換レンズ９の焦点位置に、ピ
ンホール１１はフーリエ変換レンズ１２の焦点位置に、
高解像度液晶パネル１８（フーリエ変換された結果が１
／|Ｈ|²に対応）はフーリエ変換レンズ９の焦点位置
に、液晶空間光変調素子２０は、フーリエ変換レンズ
９、１２、２６、２７のいずれもの焦点位置に、焦点外
れ写真２５（上記（１）式のｇ（ｘ，ｙ）に対応）はフ
ーリエ変換レンズ２６の焦点位置に、写真乾板２８はフ
ーリエ変換レンズ２７の焦点位置にそれぞれ配置されて
いる。これは、上述したように、フーリエ変換座標系で
積演算を行うためである。

【００２７】第１に、従来の焦点外れ補正装置と同様
に、被処理写真（焦点外れ写真）と同じぼけ方をした焦
点外れ点物体写真７（上記（１）式のｈ（ｘ，ｙ）に対
応）を用意する。

【００２８】次に、図１に示すように、焦点外れ点物体
写真７及び高解像度液晶パネル１８をフーリエ変換レン
ズ９の焦点位置に設置する。高解像度液晶パネル１８に
は、焦点外れ点物体写真７のネガティブ画像を表示す
る。また、ピンホール１１をフーリエ変換レンズ１２の
焦点位置に設置する。そして、液晶空間光変調素子２０
をフーリエ変換レンズ９、１２の焦点位置に設置して、
Ｈｅ−Ｎｅレーザ２から発せられたレーザ光により、焦
点外れ点物体写真７のフーリエ変換像とピンホール１１
のフーリエ変換像（平行光束）との干渉縞（ホログラ
ム）を液晶空間光変調素子２０に書き込む。それと同時
に、別のＨｅ−Ｎｅレーザ１３を用いて、高解像度液晶
パネル１８に表示した焦点外れ点物体写真７のネガティ
ブ画像をフーリエ変換した像のパワースペクトルを液晶
空間光変調素子２０に書き込む。

【００２９】一方、液晶空間光変調素子２０の反対側か
らは、別のＨｅ−Ｎｅレーザ２１を用いて、被対象物体
である焦点外れ写真２５を照明する。なお、ここで、焦
点外れ写真２５の代わりに、焦点外れ画像を高解像度液
晶パネル等の表示装置に表示したものを被対象物体とし
てもよい。

【００３０】その後、その焦点外れ写真２５をフーリエ
変換レンズ２６でフーリエ変換し、そのフーリエ変換光
を読み出し光として、液晶空間光変調素子２０に照射す
る。すると、この液晶空間光変調素子２０上で、上述し
たフーリエ変換座標系での積演算が実行される。それか
ら、液晶空間光変調素子２０にて読み出された光（上記
（２）式のＯに対応）は、フーリエ変換レンズ２７で逆
フーリエ変換され、写真乾板２８に入射される。その結
果、ぼけのとれた鮮明な像の写真が出来上がる。なお、
ここで、写真乾板２８の代わりに、ＣＣＤカメラ等の撮
像装置で撮像することにより、図示しないコンピュータ
のデータとして取り込むようにしてもよい。

【００３１】なお、焦点外れ点物体写真７を複数用意し
ておき、それを入れ替えることにより、最良の鮮明な像
を探すようにすることも可能である。

【００３２】なお、本実施形態では、焦点外れ点物体写
真７を用いたが、この代わりに、高解像度液晶パネル等
の表示装置に焦点外れ点物体を表示させて用いてもよ
い。この場合も、焦点外れ点物体表示データを入れ替え
ることにより、最良な像を探し出すことができる。ま
た、高解像度液晶パネル等の表示装置を用いると、この
作業は実時間で高速で行えるので、逆に、最良な像が得
られる焦点外れ点物体のデータを探し出すこともでき
る。

【００３３】すなわち、焦点外れ写真がディジタルデー
タとなっている場合、このデータを用いて、コンピュー
タで上述の（２）式の計算を行えば、より高画質な画像
が得られが、この数値計算を多くの焦点外れ点物体のデ
ータに対して行うことは、多大な時間を要するので現実
的ではない。これに対し、本発明の焦点外れ補正装置を
用いれば、予め最適な焦点外れ点物体のデータを探し出
しておくことができるので、１つの焦点外れ点物体のデ
ータに対する計算だけでよく、計算時間の短縮が可能と
なる。

【００３４】ここで、コンピュータで焦点外れ点物体表
示データを作成する場合は、その点物体の振幅分布をガ
ウス関数等の関数を用いればよい。そして、点物体の中
心強度は、暗点の場合は対象となる写真の最も暗い場所
の明るさに設定し、輝点の場合は対象となる写真の最も
明るい場所の明るさに設定する。また、焦点外れの度合
いは、点物体を表現する関数の半径を変化させて設定す
る。

【００３５】また、焦点外れ点物体写真７の代わりに用
いる高解像度液晶パネルとしては、光書き込み型の液晶
パネルがある。その場合、レンズを用いて焦点外れの点
物体を書き込むことができ、レンズの位置を制御するこ
とにより焦点外れの設定が可能となる。

【００３６】また、焦点外れの点物体と同様に、焦点外
れ点物体写真７のネガティブ画像を表示する高解像度液
晶パネル１８として、光書き込み型の液晶パネルを用い
ることができ、その場合には、レンズを用いて焦点外れ
の点物体を書き込んでもよい。この場合の光書き込み型
の液晶パネルは、読み出す際にネガポジ反転を行えるよ
うなものである。

【００３７】なお、本実施形態において、高解像度液晶
パネル１８と焦点外れ写真２５の位置を交換しても、上
述の（２）式で示した演算を実行することができ、即
ち、焦点外れ補正処理が可能である。

【００３８】なお、本実施形態では、一色のレーザ光源
（赤色のＨｅ−Ｎｅレーザ）のみで焦点外れの補正を行
う場合、即ちモノクロ写真の焦点外れ補正について説明
したが、これに限定されるものではなく、本発明はカラ
ー画像の焦点外れ補正にも応用可能なものである。例え
ば、本実施形態と同様の光学系で、３原色となるレーザ
光源を用意して、３原色それぞれの画像に対して上述の
ような補正を行い、最後に３原色の補正された画像を合
成すれば、カラー画像の焦点外れの補正が可能である。

【００３９】なお、本実施形態で用いた液晶空間光変調
素子２０は、Ｈｅ−Ｎｅレーザ２から出射された光の偏
光方向が図面の紙面内平面にあり、このレーザ光につい
て最も効率的に位相変調できる方向にホモジニアス（平
行）配向したネマティック液晶を用たものである。

【００４０】次いで、本実施形態で用いた液晶空間光変
調素子２０について、図２を用いて説明する。図２は本
実施形態で用いた液晶空間光変調素子２０の構造の概略
を示す断面図であり、３１ａ、３１ｂはガラス基板、３
２ａ、３２ｂは透明電極、３３ａ、３３ｂは配向膜、３
４は液晶層、３５はスペーサ、３６は光導電層、３７は
交流電圧である。図２に示すように、この液晶空間光変
調素子２０は、ＩＴＯ等の透明電極２３ａ、２３ｂが片
面にコートされたガラス基板３１ａ、３１ｂの間に、ネ
マティック液晶から成る液晶層３４、液晶層３４内の液
晶分子をホモジニアス（平行）配向させるための液晶配
向膜３３ａ、３３ｂ、及び光導電層３６である水素化ア
モルファス（ａ−Ｓｉ：Ｈ）膜を挟んだ構造となってい
る。なお、スペーサ３５は、液晶層３４のスペースを保
持するためのものである。

【００４１】光導電層３６であるａ−Ｓｉ：Ｈ膜の形成
は、透明電極３２ｂが形成されたガラス基板３１ｂ上
に、ＣＶＤ法により成膜を行った。このようにして形成
したａ−Ｓｉ：Ｈ膜の特性は、暗導電率が１０^-10Ｓ／
ｃｍ、光導電率が１０^-7Ｓ／ｃｍ以上であり、その膜厚
を１．０μｍとした。

【００４２】さらに、透明電極３２ｂと光導電層３６と
が形成されたガラス基板３１ｂと、透明電極３２ａが形
成された３１ａのそれぞれに、ネマティック液晶層３４
をホモジニアス（平行）配向させるための液晶配向膜３
３ａ、３３ｂを形成した。本実施形態においては、この
液晶配向膜３３ａ、３３ｂとして、ＳｉＯ膜を用いた
が、これに限定されるものではなく、ポリイミドやポリ
ビニルアルコール等の高分子膜にラビング処理を施した
ものや、配向剤を塗布して形成したものを用いてもよ
い。

【００４３】このようにして形成した液晶配向膜３３
ａ、３３ｂを対向させて、スペーサ３５により隙間を形
成し、この隙間にネマティック液晶を充填し、液晶層３
４を形成した。本実施形態では、ネマティック液晶とし
て、位相シフト量を十分に大きくするために、大きな複
屈折を示すものが望ましく、メルク社のＥ４４を用い
た。なお、本実施形態では、ネマティック液晶が、印加
される電圧の強さに応じて、ガラス基板面とほぼ平行な
状態からガラス基板面と垂直の状態に配向が変化する正
の誘電異方性を示すネマティック液晶をホモジニアス配
向にして用いたが、負の誘電異方性を示すネマティック
液晶をホメオトロピック配向にして用いてもよい。

【００４４】上記のように、本実施形態で用いた液晶空
間光変調素子２０の液晶層３４には、ホモジニアス（平
行）配向ネマティック液晶を用いた。これは、Ｈｅ−Ｎ
ｅレーザから出射された光の偏光方向が図１の図面紙面
内平面にあるので、液晶層３４が、この偏光を最も効率
的に位相変調できる方向にホモジニアス（平行）配向さ
せるようにしたものである。

【００４５】なお、本発明の焦点外れ補正装置に用いる
液晶空間光変調素子２０は、高空間分解能（高解像度）
が要求されるため、液晶層３４の厚さは薄い方が望まし
く、本実施形態では液晶層３４の厚さを２μｍとした。

【００４６】なお、本実施形態では、液晶空間光変調素
子２０の液晶層３４を成す液晶材料として、ネマティッ
ク液晶を用いたが、強誘電性液晶を用いてもよい。ま
た、液晶層３４と光導電層３６との間に誘電体多層膜ミ
ラーを介在させてもよい。

【００４７】なお、本実施形態では、実時間ホログラム
素子として、液晶空間光変調素子を用いたが、これに限
定されるものではなく、ＢａＴｉＯ₃やＢｉ₁₂ＳｉＯ₂₀
（ＢＳＯ）等のフォトリフラクティブ結晶を用いてもよ
い。

【００４８】

【発明の効果】以上のように、請求項１に記載の発明の
焦点外れ補正装置によれば、光学的に高速かつ高精度に
焦点外れの補正を行うことできる。

【００４９】請求項２の発明によれば、焦点外れ補正装
置において、焦点外れの光学系の点像分布関数、焦点外
れの光学系の点像分布関数の逆数、及び焦点外れ画像
が、フーリエ変換手段によりフーリエ変換され、そのフ
ーリエ変換された光が、実時間ホログラム素子に照射さ
れ、実時間ホログラム素子上で光学的演算が実行され
る。そして、その光学的演算の結果である実時間ホログ
ラム素子からの光を、逆フーリエ変換することにより、
焦点外れ補正が施された画像が得られるので、光学的に
高速かつ高精度に焦点外れ補正を行うことが可能とな
る。

【００５０】請求項３の発明によれば、焦点外れ補正装
置の二つのフーリエ変換手段を単一とするので、装置の
小型化、低コスト化を図ることができる。

【００５１】請求項４の発明によれば、焦点外れ補正装
置において、焦点外れの光学系の点像分布関数、焦点外
れの光学系の点像分布関数の逆数、及び焦点外れ画像
が、フーリエ変換手段によりフーリエ変換され、そのフ
ーリエ変換された光が、実時間ホログラム素子に照射さ
れ、実時間ホログラム素子上で光学的演算が実行され
る。そして、その光学的演算の結果である実時間ホログ
ラム素子からの光を、逆フーリエ変換することにより、
焦点外れ補正が施された画像が得られるので、光学的に
高速かつ高精度に焦点外れ補正を行うことが可能とな
る。

【００５２】請求項５の発明によれば、焦点外れ補正装
置の二つのフーリエ変換手段を単一とするので、装置の
小型化、低コスト化を図ることができる。

【００５３】請求項６の発明によれば、実時間ホログラ
ムとして液晶空間光変調素子を用いているので、光学的
に高速かつ高精度に焦点外れ補正が可能な焦点外れ補正
装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による焦点外れ補正装置の基本的な光学
系の構成を示す概略構成図である。

【図２】本実施形態で用いた液晶空間光変調素子の構造
の概略を示す断面図である。

【図３】従来の焦点外れ補正装置の構成を示す概略構成
図である。

【図４】従来の焦点外れ補正装置の構成を示す概略構成
図である。

【図５】従来の焦点外れ補正装置の構成を示す概略構成
図である。

【符号の説明】

１ 焦点外れ補正装置 ２，１３，２１ Ｈｅ−Ｎｅレーザ ３，１４，２２ 対物レンズ ４，１１，１５，２３ ピンホール ５，１６，２４ コリメートレンズ ６，８ ビームスプリッタ ７ 焦点外れ点物体写真 ９，１２，２６，２７ フーリエ変換レンズ １０，１７ ミラー １８ 高解像度液晶パネル ２０ 液晶空間光変調素子 ２５ 焦点外れ写真 ２８ 写真乾板

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 焦点外れ画像を光学的に補正する焦点外
   れ補正装置において、 干渉性を示す光を発生する第１
   の光発生手段と、 干渉性を示す光を発生する第２の光発生手段と、 干渉性を示す光を発生する第３の光発生手段と、 焦点外れの光学系の点像分布関数を表示する点像分布関
   数表示手段と、 焦点外れの光学系の点像分布関数の逆数を表示する点像
   分布関数逆数表示手段と、 焦点外れ画像又は焦点外れ画像が表示された表示装置で
   あり焦点外れ補正が施される被対象物体と、 光をフーリエ変換する第１のフーリエ変換手段と、 光をフーリエ変換する第２のフーリエ変換手段と、 光をフーリエ変換する第３のフーリエ変換手段と、 光をフーリエ変換する第４のフーリエ変換手段と、 前記第１乃至第４のフーリエ変換手段によりフーリエ変
   換された光が照射される実時間ホログラム素子と、 該実時間ホログラム素子からの光を逆フーリエ変換する
   逆フーリエ変換手段と、 該逆フーリエ変換手段により逆フーリエ変換された光を
   受光する受光手段とを備えたことを特徴とする焦点外れ
   補正装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の焦点外れ補正装置にお
   いて、 前記第１の光発生手段からの光を２光束に分割する分割
   手段と、 該分割手段により分割された一方の光束を前記点像分布
   関数表示手段に照射する第１の照射手段と、 前記分割手段により分割された他方の光束の他方をピン
   ホールに照射する第２の照射手段と、 前記第２の光発生手段からの光を前記点像分布関数逆数
   表示手段に照射する第３の照射手段と、 前記第３の光発生手段からの光を前記被対象物体に照射
   する第４の照射手段とを設け、 前記第１のフーリエ変換手段が前記点像分布関数表示手
   段からの光をフーリエ変換するものであり、前記第２の
   フーリエ変換手段が前記ピンホールからの光をフーリエ
   変換するものであり、前記第３のフーリエ変換手段が前
   記点像分布関数逆数表示手段からの光をフーリエ変換す
   るものであり、前記第４のフーリエ変換手段が前記被対
   象物体からの光をフーリエ変換するものであり、前記実
   時間ホログラム素子が前記第１乃至第３のフーリエ変換
   手段からの光を書き込まれると共に前記第４のフーリエ
   変換手段からの光を読み出し光として照射されるもので
   あり、前記逆フーリエ変換手段が前記実時間ホログラム
   素子により読み出された光を逆フーリエ変換するもので
   あることを特徴とする焦点外れ補正装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の焦点外れ補正装置にお
   いて、 前記点像分布関数表示手段からの光と前記点像分布関数
   逆数表示手段からの光とを一体にする手段を設け、前記
   第１のフーリエ変換手段と前記第３のフーリエ変換手段
   とを単一のフーリエ変換手段としたことを特徴とする焦
   点外れ補正装置。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の焦点外れ補正装置にお
   いて、 前記第１の光発生手段からの光を２光束に分割する分割
   手段と、 該分割手段により分割された一方の光束を前記点像分布
   関数表示手段に照射する第１の照射手段と、 前記分割手段により分割された他方の光束の他方をピン
   ホールに照射する第２の照射手段と、 前記第２の光発生手段からの光を前記被対象物体に照射
   する第３の照射手段と、 前記第３の光発生手段からの光を前記点像分布関数逆数
   表示手段に照射する第４の照射手段とを備え、 前記第１のフーリエ変換手段が前記点像分布関数表示手
   段からの光をフーリエ変換するものであり、前記第２の
   フーリエ変換手段が前記ピンホールからの光をフーリエ
   変換するものであり、前記第３のフーリエ変換手段が前
   記被対象物体からの光をフーリエ変換するものであり、
   前記第４のフーリエ変換手段が前記点像分布関数逆数表
   示手段からの光をフーリエ変換するものであり、前記実
   時間ホログラム素子が前記第１乃至第３のフーリエ変換
   手段からの光を書き込まれると共に前記第４のフーリエ
   変換手段からの光を読み出し光として照射されるもので
   あり、前記逆フーリエ変換手段が前記実時間ホログラム
   素子により読み出された光を逆フーリエ変換するもので
   あることを特徴とする焦点外れ補正装置。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の焦点外れ補正装置にお
   いて、 前記点像分布関数表示手段からの光と前記被対象物体か
   らの光とを一体にする手段を設け、前記第１のフーリエ
   変換手段と前記第３のフーリエ変換手段とを単一のフー
   リエ変換手段としたことを特徴とする焦点外れ補正装
   置。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれか１項に記載の焦
   点外れ補正装置において、 前記実時間ホログラム素子が液晶空間光変調素子である
   ことを特徴とする焦点外れ補正装置。