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ホログラム記録装置およびホログラム記録方法 コモンズ

国内特許コード P150012003
整理番号 443
掲載日 2015年6月1日
出願番号 特願2013-127829
公開番号 特開2015-001726
出願日 平成25年6月18日(2013.6.18)
公開日 平成27年1月5日(2015.1.5)
発明者
  • 田原 樹
  • 新井 泰彦
出願人
  • 学校法人 関西大学
発明の名称 ホログラム記録装置およびホログラム記録方法 コモンズ
発明の概要 【課題】干渉性の低い光を用いて、被写体の再生に必要なホログラムを記録する。
【解決手段】本発明の一態様に係る記録装置10は、単一の光路中に、第1成分光および第2成分光の波面形状を異ならせる空間光変調器12と、位相シフト量に空間的に周期的に変化する分布を生じさせる偏光分割素子11と、第1成分光および第2成分光の偏光方向を変化させる偏光子13と、ホログラムを記録する撮像装置14とを備える。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要



以後の文章中で位相の単位はラジアンで表す。光の干渉を利用した干渉計測技術、特にデジタルホログラフィは、非接触かつ非破壊で、物体の3次元情報を得ることができるため、近年、注目を集めている測定法の一つとなっている。





デジタルホログラフィは、3次元物体への光照射によって得られる干渉縞から、コンピュータを用いて3次元物体の像を再生する技術である。一般的には例えば、3次元物体への光照射によって得られる物体光と、該物体光に対して可干渉(コヒーレント)である参照光とが作る干渉縞を、CCD(charge coupled device)等の撮像素子を用いて記録する。記録された干渉縞に基づいて、コンピュータで3次元物体の像を再生する。





非特許文献1には、干渉縞から像を再生する基本的なデジタルホログラフィ技術が記載されている。





非特許文献2には、干渉縞から像を再生する際に、不要な像成分(0次回折光および共役像(-1次回折光))を除去する技術(位相シフト法)が記載されている。しかしながら、非特許文献2に記載の構成では、条件を変えて複数回撮像を行うことにより複数の干渉縞を得る。そのため、動的な被写体に適用することができない。





特許文献1-4には、画素を分割して、複数種類の干渉縞を同時に撮像し、位相シフト法によって像を再生する技術が記載されている。

産業上の利用分野



本発明はホログラム記録装置およびホログラム記録方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
物体光が通る単一の光路中に、波面変調素子と、位相変調素子と、偏光変換素子とを備え、
上記物体光は、互いに偏光方向が異なる第1成分光および第2成分光を含み、
上記波面変調素子は、上記第1成分光の波面形状と、上記第2成分光の波面形状とを異ならせ、
上記位相変調素子は、上記第1成分光に対する上記第2成分光の位相シフト量に、空間的に周期的に変化する分布を生じさせ、
上記偏光変換素子は、上記第1成分光と上記第2成分光とが干渉するように、上記第1成分光および上記第2成分光の偏光方向を変化させ、
上記第1成分光が上記第2成分光と干渉することにより形成されるホログラムを記録する撮像装置を備えることを特徴とするホログラム記録装置。

【請求項2】
上記位相変調素子は、上記ホログラム上において、空間的に周期的に変化する上記位相シフト量の分布を生じさせることを特徴とする請求項1に記載のホログラム記録装置。

【請求項3】
上記位相変調素子は、上記第1成分光の進行方向と上記第2成分光の進行方向とを異ならせることを特徴とする請求項1または2に記載のホログラム記録装置。

【請求項4】
上記ホログラム上の上記位相シフト量の分布が上記撮像装置の画素の列方向において第1空間周期で変化し、かつ、上記撮像装置の画素の行方向において上記第1空間周期とは異なる第2空間周期で変化することを特徴とする請求項3に記載のホログラム記録装置。

【請求項5】
上記位相変調素子は、空間的に周期的に配列された、複数の第1位相変調領域および複数の第2位相変調領域を含み、
上記第1位相変調領域と上記第2位相変調領域とは、上記第2成分光の位相を互いに異なるように変調することを特徴とする請求項1または2に記載のホログラム記録装置。

【請求項6】
上記第1位相変調領域と上記第2位相変調領域とは、それぞれの領域に入射した上記第1成分光に対して、位相のずれを生じさせないことを特徴とする請求項5に記載のホログラム記録装置。

【請求項7】
上記位相変調素子は、上記第1位相変調領域および上記第2位相変調領域のそれぞれに対応する、複数の波長板を含むことを特徴とする請求項5または6に記載のホログラム記録装置。

【請求項8】
上記偏光変換素子は、偏光子であり、
上記偏光子の透過軸と上記第2成分光の偏光方向とのなす角αは、0°<α≦30°であることを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載のホログラム記録装置。

【請求項9】
上記偏光変換素子は、上記第1成分光および上記第2成分光のそれぞれを互いに逆回転の楕円偏光に変換する波長板であり、
上記位相変調素子は、空間的に周期的に配列された、複数の第1偏光領域および複数の第2偏光領域を含み、
上記第1偏光領域と上記第2偏光領域とは、互いに透過軸が異なる偏光子であることを特徴とする請求項1または2に記載のホログラム記録装置。

【請求項10】
上記波面変調素子は、上記第1成分光の波面の曲率と、上記第2成分光の波面の曲率とを異ならせることを特徴とする請求項1から9のいずれか一項に記載のホログラム記録装置。

【請求項11】
互いに偏光方向が異なる第1成分光および第2成分光を含む物体光が通る単一の光路中において、
上記第1成分光の波面形状と、上記第2成分光の波面形状とを異ならせる波面変調処理と、
上記第1成分光に対する上記第2成分光の位相シフト量に、空間的に周期的に変化する分布を生じさせる位相変調処理と、
上記第1成分光と上記第2成分光とが干渉するように、上記第1成分光および上記第2成分光の偏光方向を変化させる偏光変換処理と、
上記第1成分光が上記第2成分光と干渉することにより形成されるホログラムを記録する撮像処理とを実行することを特徴とするホログラム記録方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2013127829thum.jpg
出願権利状態 公開
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