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IMAGE RECORDING DEVICE AND IMAGE RECORDING METHOD BY HOLOGRAPHY commons meetings

Patent code P08P005403
File No. KT06-03
Posted date May 30, 2008
Application number P2006-305047
Publication number P2008-122565A
Patent number P5162733
Date of filing Nov 10, 2006
Date of publication of application May 29, 2008
Date of registration Dec 28, 2012
Inventor
  • (In Japanese)佐藤 邦弘
Applicant
  • (In Japanese)公立大学法人兵庫県立大学
Title IMAGE RECORDING DEVICE AND IMAGE RECORDING METHOD BY HOLOGRAPHY commons meetings
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image recording device and an image recording method by holography where the simplification of a system constitution and the high speed recording of an image by the high speed acquisition of phase shift hologram data are attained, and further, the simplification and speeding-up of color image recording are attained.
SOLUTION: The image recording device 1 comprises: a coherent light generating means 2 for generating coherent light 21; a beam splitter 3 for splitting the coherent light 21 into reference light 22 and illuminating light 23 and emitting the same; an irradiating means 4 for irradiating an object 10 with the illuminating light 23; an image recording means 5 having a light receiving face 5a in which light sensor parts composing pixels are two-dimensionally arranged, and recording the information of light made incident on the light receiving face 5a; and a reference light incidence means 6 for making the reference light 22 incident on the light receiving face of the image recording means 5. The reference light incidence means 6 tilts the propagation direction of reference light LR made incident on the respective pixels of the light receiving face 5a in such a manner that the main phase values of the reference light LR are controlled to the mutually different values in the adjacent pixels, and makes the reference light LR incident on the light receiving face 5a.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


ホログラフィは、レーザ光を互いにコヒーレントな照明光と参照光に分け、モデルとなる物体を照明光により照射して発生した物体光と別経路を伝播してきた参照光とを写真乾板面で受光し、受光面での干渉パターンを写真乾板に記録する技術であり、この乾板を現像したものがホログラムである。ホログラムに再生照明光を当てることによって物体のあった位置に物体の立体像(虚像)を再生して見ることができる。



計算機ホログラフィは、計算機内部のデータとして物体を表現し、光の反射、回折、干渉の物理シミュレーションを計算機上で行い、ホログラム面として定めた任意の面上での干渉パターンのデータを計算する技術である。計算結果に基づき、何らかの表示デバイスを用いてホログラムを製作する。物体を計算機上のデータで定義するので、モデルとなる物体が不要であり、光学的な補正が可能である。また、メモリに記録した干渉パターンを反射型液晶ディスプレイなどに次々と表示してホログラムを実体化すると共に参照光を照射して物体像を連続的に再生できる。



ディジタルホログラフィは、写真乾板ではなくCCD画像センサやCMOS画像センサなどによって干渉パターンを検出して電子的に記録する。記録された光強度分布を計算機で数値処理し物体光波を算出してホログラムを作成する。ディジタルホログラフィを用いれば、画像センサ面における2次元の複素振幅分布の形で物体光の波面情報を取得できる。この波面情報に基づいて、上述の計算機ホログラフィと同様に、様々な視点や位置での物体像が得られる。また、ディジタルホログラフィでは、物体光どうしが作る干渉縞を取り除いて高画質3次元画像を記録することができる。



位相シフトデジタルホログラフィは、上述の複素振幅分布を取得する技術である。従来の写真乾板などを用いるホログラムは、光波の瞬時位相を記録する代わりに干渉という方法によって物体光の位相情報を固定化して記録するので、実数型のデータである。複素振幅は、振幅と位相、あるいは実数部と虚数部といった複数のデータから成る。従って、複素振幅を求めるには、複数枚のホログラムデータが必要であり、位相シフトデジタルホログラフィでは、物体光に対する参照光の位相状態が互いに異なる複数枚のホログラムデータを用いる。



参照光の位相をシフトする方法として、薄いガラス板を参照光の伝播経路に挿入したり、参照光を反射するミラーの位置をピエゾ素子を用いて移動させたりする方法がある。例えば、ピエゾ素子を用いて、参照光の位相をπ/2ずつシフトさせた状態で3種類のホログラムデータを取得し、3枚のホログラムの各画素データ間の連立方程式から物体光の複素振幅を求める例が知られている(例えば、特許文献1参照)。



また、参照光の位相状態を受光面の画素毎に異ならせて、複数枚のホログラムデータを一括して取得する方法がある。例えば、隣接する素子が互いにπ/2ずつ位相を異ならせるようにアレイ配置した位相シフトアレイ素子を参照光の伝播経路に挿入して、参照光の断面に位相分布を持たせることにより、1枚のホログラムに参照光の位相が0,π/2,π,3π/2の4段階に変化させた干渉パターンの情報を記録する。この場合、一枚のホログラム中の画素データの1/4ずつが4種類のホログラムをそれぞれ形成している(例えば、特許文献2参照)。
【特許文献1】
特許第3471556号公報
【特許文献2】
特開2005-283683号公報

Field of industrial application (In Japanese)


本発明は、位相シフトデジタルホログラフィ法により物体の画像を電子的に記録する画像記録装置および画像記録方法に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
位相シフトデジタルホログラフィ法により物体の画像を電子的に記録する画像記録装置において、
コヒーレント光を発生するコヒーレント光発生手段と、
前記コヒーレント光発生手段により発生されたコヒーレント光を参照光と照明光とに分けて出射するビームスプリッタと、
前記ビームスプリッタによって出射された照明光を物体に照射する照射手段と、
画素を構成する光センサ部を2次元配列して成る受光面を有すると共に該受光面に入射する光の情報を記録する画像記録手段と、
前記ビームスプリッタによって出射された参照光を前記画像記録手段の受光面に入射させる参照光入射手段と、を備え、
前記参照光入射手段は、前記受光面の各画素に入射する参照光の前記各画素の中心における位相値が隣り合う画素において互いに異なる値となり、かつ、画素ピッチの整数倍で周期的に変化するように、当該参照光の伝播方向を前記受光面の法線方向から傾け、
前記画像記録手段は、前記参照光入射手段により入射される参照光と前記照射手段による照明光の照射により発生する物体からの物体光とが前記受光面に形成する干渉パターンを物体の画像情報として電子的に記録することを特徴とする画像記録装置。


【請求項2】
 
前記参照光入射手段は、前記各画素に入射する参照光の前記各画素の中心における位相値が互いに隣り合う画素間においてπ/2またはπの位相差となるように、当該参照光を入射させることを特徴とする請求項1に記載の画像記録装置。


【請求項3】
 
前記画像記録手段は、CCD画像センサを用いて構成されていることを特徴とする請求項1に記載の画像記録装置。

【請求項4】
 
前記画像記録手段は、CMOS画像センサを用いて構成されていることを特徴とする請求項1に記載の画像記録装置。

【請求項5】
 
前記コヒーレント光発生手段は、赤色、緑色、青色の3色のコヒーレント光を発生するように3つ備えられ、前記ビームスプリッタと、前記照射手段と、前記参照光入射手段とが、それぞれ前記各コヒーレント光発生手段に対応して備えられていることを特徴とする請求項1に記載の画像記録装置。

【請求項6】
 
互いにコヒーレントな参照光と照明光とを生成する光束生成工程と、
画素を構成する光センサ部を2次元配列して成る受光面に、前記受光面の各画素に入射する光波の前記各画素の中心における位相値が隣り合う画素において互いに異なる値となり、かつ、画素ピッチの整数倍で周期的に変化するように伝播方向を前記受光面の法線方向から傾けて、前記参照光を入射させる参照光入射工程と、
前記参照光入射工程に並行して前記照明光を物体に照射する照射工程と、
前記参照光入射工程により受光面に入射した参照光と前記照射工程による照明光の照射によって発生する物体からの物体光とが前記受光面に形成する干渉パターンを物体の画像情報として電子的に記録する画像記録工程と、を備えることを特徴とする画像記録方法。


【請求項7】
 
前記画像記録工程によって記録した画像情報に基づいて物体光の複素振幅を求める振幅演算工程を備えることを特徴とする請求項6に記載の画像記録方法。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2006305047thum.jpg
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