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ノイズ除去方法およびノイズ除去装置、記録再生方法および記録再生装置、ならびに、画像計測方法および画像計測装置

国内特許コード P150011319
整理番号 S2012-1234-N0
掲載日 2015年2月18日
出願番号 特願2012-213102
公開番号 特開2014-067468
登録番号 特許第6029167号
出願日 平成24年9月26日(2012.9.26)
公開日 平成26年4月17日(2014.4.17)
登録日 平成28年10月28日(2016.10.28)
発明者
  • 岡本 淳
  • 渋川 敦史
  • 若山 雄太
出願人
  • 国立大学法人北海道大学
発明の名称 ノイズ除去方法およびノイズ除去装置、記録再生方法および記録再生装置、ならびに、画像計測方法および画像計測装置
発明の概要 【課題】従来よりも記録、再生または計測時における実情報量密度を潜在的情報量密度に近づける。
【解決手段】空間位相変調処理を行って生成した位相変調光A’を記録媒体13に照射し、記録媒体13から出射される出射光の複素振幅、または、記録媒体13から出射される出射光、に対して上記空間位相変調処理と同一の位相変調処理を行う。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要



ホログラフィは、光の強度情報のみを記録する写真技術とは異なり、光の強度情報と位相情報とを記録することができることから、三次元ディスプレイ分野や光ストレージ分野、光情報処理分野などへの応用が期待されている。ホログラフィが強度情報と位相情報との両方を記録できるのは、ホログラムが光の干渉によって形成される干渉縞を記録しているからである。この干渉縞は、被記録情報を含む物体光と、該物体光に対してコヒーレントな参照光とを干渉させることによって形成される。





こうして形成された干渉縞を光の透過率分布や屈折率分布として記録したものがホログラムである。ホログラフィでは、このホログラムに記録時に用いた参照光を照射することで、記録した物体光が回折光として現れる原理に基づいて再生が行われる。これまでに、フレネルホログラム、フラウンホーファホログラム、フーリエ変換ホログラム、イメージホログラムなど、多くのホログラムが提案されており、光学的なホログラムの実現方法は数多くある。しかしながら、これらのホログラム方式の相違は物体光の伝搬方式の相違であり、物体光と参照光との2種類の光波を必要とする点では違いはない。





ホログラム記録光学系の縮小化が強く求められる応用として、Blu-ray(登録商標)を凌ぐ記録容量のテラバイト光ストレージ技術であるホログラフィックメモリがある(非特許文献2)。





このホログラフィックメモリでは、ビット情報を二次元に配列したデータページを記録媒質の同一箇所にホログラムとして多重記録することで、高記録密度を達成している。複数のページを多重記録し、所望のページを選択的に読み出すためには、データページ毎に参照光の波面(位相)や入射角度を変えるか、もしくは、記録媒質自体を変位させる必要がある。また、非再生ホログラムからの回折を避けるために最低限必要な変位量のことは、「角度選択性」または「シフト選択性」などと呼ばれている。





例えば、光メモリとの互換性が高いコリニアシフト多重記録方式の場合、仮に波長407nmのレーザ光源、および開口数0.65の対物レンズを用いた場合、0.4μm程度の記録媒質の面内方向のシフト選択性を誇っている(非特許文献1)。

産業上の利用分野



ノイズ除去方法およびノイズ除去装置、記録再生方法および記録再生装置、ならびに、画像計測方法および画像計測装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
少なくとも所定の信号光に対して空間位相変調処理を行って生成した位相変調光を対象物に照射する光照射ステップと、
上記位相変調光が照射された対象物から出射される出射光の複素振幅に対して、または、所定の参照光が照射された上記対象物から出射される上記位相変調光の位相共役光を含む出射光に対して、上記空間位相変調処理と同一の位相変調処理を行うことで、上記出射光からノイズ成分を除去する処理を行うノイズ除去ステップと、
上記位相変調光が照射された対象物から出射される出射光を用いて、または、上記ノイズ成分を除去した光を用いて2次元情報を生成する処理を行う情報生成ステップと、
上記位相変調光が照射された対象物から出射される出射光の複素振幅を検出する複素振幅検出ステップと、を含んでおり、
上記ノイズ除去ステップで、
上記複素振幅検出ステップで検出した上記複素振幅に対して上記空間位相変調処理に相当する位相変調演算を行うことで上記ノイズ成分を除去することを特徴とするノイズ除去方法。

【請求項2】
上記2次元情報は、
上記位相変調光が照射された対象物から出射される出射光、または、
上記ノイズ成分を除去した光を、レンズ系を用いて結像することにより生成されることを特徴とする請求項に記載のノイズ除去方法。

【請求項3】
上記2次元情報は、
上記位相変調光が照射された対象物から出射される出射光の2次元的な強度分布もしくは位相分布に対して、または、
上記ノイズ成分を除去した光の2次元的な強度分布もしくは位相分布に対して、
所定の関数変換を作用させることにより生成されることを特徴とする請求項に記載のノイズ除去方法。

【請求項4】
上記光照射ステップで、
上記信号光をランダム位相板に透過させることで上記位相変調光を生成することを特徴とする請求項1からまでのいずれか1項に記載のノイズ除去方法。

【請求項5】
上記ノイズ除去ステップで、
上記位相変調光の位相共役光を含む出射光をランダム位相板に透過させることで、上記出射光からノイズ成分を除去することを特徴とする請求項1からまでのいずれか1項に記載のノイズ除去方法。

【請求項6】
上記位相変調光が異なる位相変調パターンを付加された複数の信号を含んでいる場合に、上記ランダム位相板の配置位置を異ならせることよって上記異なる位相変調パターンを生成することを特徴とする請求項またはに記載のノイズ除去方法。

【請求項7】
少なくとも所定の信号光に対して空間位相変調処理を行って生成した位相変調光を対象物に照射する光照射手段と、
上記位相変調光が照射された対象物から出射される出射光の複素振幅に対して、または、所定の参照光が照射された上記対象物から出射される上記位相変調光の位相共役光を含む出射光に対して、上記空間位相変調処理と同一の位相変調処理を行うことで、上記出射光からノイズ成分を除去する処理を行うノイズ除去手段と、
上記位相変調光が照射された対象物から出射される出射光の複素振幅を検出する複素振幅検出手段と、を備えており、
上記ノイズ除去手段は、
上記複素振幅検出手段が検出した上記複素振幅に対して上記空間位相変調処理に相当する位相変調演算を行うことで上記ノイズ成分を除去することを特徴とするノイズ除去装置。

【請求項8】
上記光照射手段は、上記信号光に対して予め上記空間位相変調処理を行った上記位相変調光を直接出射することを特徴とする請求項に記載のノイズ除去装置。

【請求項9】
さらに、上記位相変調光が照射された対象物から出射される出射光を用いて、または、上記ノイズ成分を除去した光を用いて2次元情報を生成する処理を行う情報生成手段を備えることを特徴とする請求項またはに記載のノイズ除去装置。

【請求項10】
請求項からまでのいずれか1項に記載のノイズ除去装置を備えた記録再生装置であって、
上記光照射手段は、
記録用の参照光とともに上記位相変調光を上記対象物としてのホログラム記録媒体に照射して情報を記録し、
上記ノイズ除去手段は、
上記ホログラム記録媒体に上記所定の参照光としての再生用の参照光を照射することにより生じた上記位相共役光を含む出射光としての回折光に対して、上記空間位相変調処理と同一の位相変調処理を行うことで、上記回折光からノイズ成分を除去し、
さらに、上記ノイズ除去手段によって上記回折光からノイズ成分が除去された光を上記ホログラム記録媒体に記録された情報の再生光として出力する再生手段を備えることを特徴とする記録再生装置。

【請求項11】
請求項からまでのいずれか1項に記載のノイズ除去装置を備えた画像計測装置であって、
上記光照射手段は、上記位相変調光を上記対象物としての観測試料に照射し、
上記ノイズ除去手段は、
上記位相変調光が照射された上記観測試料から出射される出射光の複素振幅に対して、または、
所定の参照光が照射された上記観測試料から出射される上記位相変調光の位相共役光を含む出射光に対して、
上記空間位相変調処理と同一の位相変調処理を行うことで、上記出射光からノイズ成分を除去し、
さらに、上記位相変調光が照射された上記観測試料から出射される出射光を用いて、または、
上記ノイズ成分を除去した光を用いて2次元情報を生成する処理を行う情報生成手段を備えることを特徴とする画像計測装置。

【請求項12】
請求項からまでのいずれか1項に記載のノイズ除去装置を用いた記録再生方法であって、
上記光照射手段により記録用の参照光とともに上記位相変調光を上記対象物としてのホログラム記録媒体に照射して情報を記録する記録工程と、
上記ノイズ除去手段により上記ホログラム記録媒体に上記所定の参照光としての再生用の参照光を照射することにより生じた上記位相共役光を含む出射光としての回折光に対して、上記空間位相変調処理と同一の位相変調処理を行うことで、上記回折光からノイズ成分を除去するノイズ除去工程と、
上記ノイズ成分が除去された光を上記ホログラム記録媒体に記録された情報の再生光として出力する再生工程と、を含むことを特徴とする記録再生方法。

【請求項13】
請求項からまでのいずれか1項に記載のノイズ除去装置を用いた画像計測方法であって、
上記光照射手段により上記位相変調光を上記対象物としての観測試料に照射する光照射工程と、
上記ノイズ除去手段により上記位相変調光が照射された上記観測試料から出射される出射光の複素振幅に対して、または、所定の参照光が照射された上記観測試料から出射される上記位相変調光の位相共役光を含む出射光に対して、上記空間位相変調処理と同一の位相変調処理を行うことで、上記出射光からノイズ成分を除去する処理を行うノイズ除去工程と、
上記位相変調光が照射された上記観測試料から出射される出射光を用いて、または、上記ノイズ成分を除去した光を用いて2次元情報を生成する処理を行う情報生成工程と、を含むことを特徴とする画像計測方法。
国際特許分類(IPC)
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出願権利状態 登録
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