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デジタルホログラフィ記録装置、デジタルホログラフィ再生装置、デジタルホログラフィ記録方法、およびデジタルホログラフィ再生方法

国内特許コード P180014960
整理番号 (S2015-0397-N0)
掲載日 2018年5月22日
出願番号 特願2016-572142
出願日 平成28年1月28日(2016.1.28)
国際出願番号 JP2016052487
国際公開番号 WO2016121866
国際出願日 平成28年1月28日(2016.1.28)
国際公開日 平成28年8月4日(2016.8.4)
優先権データ
  • 特願2015-014802 (2015.1.28) JP
発明者
  • 田原 樹
  • 佐藤 いまり
  • 高橋 祐樹
  • 神野 健也
出願人
  • 学校法人 関西大学
  • 大学共同利用機関法人情報・システム研究機構
発明の名称 デジタルホログラフィ記録装置、デジタルホログラフィ再生装置、デジタルホログラフィ記録方法、およびデジタルホログラフィ再生方法
発明の概要 ホログラムと蛍光との両方を分離再生可能な状態で同時に撮像する。記録装置(10)は、物体光が生じるように被写体(13)に物体照明光を照射するレーザ光源(LS1)と、参照光と物体光とが干渉することにより形成されるホログラムと、蛍光の像とを撮像する撮像装置(12)とを備え、物体照明光はまた、被写体(13)に含まれる蛍光体(14)を励起する。
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)またはCMOS(complementary metal oxide semiconductor)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。



特許文献1には、デジタルホログラフィにより入手した干渉計信号と、試料からの蛍光信号を順次別々に測定して記録する測定および記録ステップと、干渉計信号および蛍光信号を、3次元画像を再構成するために結合するステップとを行う技術が記載されている。



特許文献2には、物体からの蛍光を光学的に検出する技術が記載されている。



特許文献3には、試料から発せられる蛍光の偏光成分を計測する技術が記載されている。



特許文献4~7には、蛍光検出を利用する技術が記載されている。

産業上の利用分野


本発明はデジタルホログラフィ装置およびデジタルホログラフィ方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
物体光が生じるように物体に物体照明光を照射する光源と、
参照光と前記物体光とが干渉することにより形成されるホログラムと、蛍光の像とを撮像する撮像装置とを備え、
前記物体照明光はまた、前記物体に含まれる蛍光体を励起することを特徴とするデジタルホログラフィ記録装置。

【請求項2】
前記光源は、単一波長の前記物体照明光を出射することを特徴とする請求項1に記載のデジタルホログラフィ記録装置。

【請求項3】
前記撮像装置は、前記物体光と参照光とが干渉することにより形成されるホログラムと、前記蛍光体が発する蛍光の像とが重畳した画像を撮像することを特徴とする請求項1または2に記載のデジタルホログラフィ記録装置。

【請求項4】
前記蛍光を前記撮像装置の撮像面に結像させる結像光学素子を備えることを特徴とする請求項3に記載のデジタルホログラフィ記録装置。

【請求項5】
前記撮像装置は、カラーフィルタを用いないモノクロ撮像装置であることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載のデジタルホログラフィ記録装置。

【請求項6】
前記光源は、前記物体に第1波長の物体照明光を照射する第1光源であり、
前記第1波長とは異なる第2波長の物体光が生じるように前記物体に前記第2波長の物体照明光を照射する第2光源を備え、
前記撮像装置は、前記第1波長のホログラムと、前記第2波長のホログラムと、前記蛍光の像とを撮像し、
前記第1波長の物体照明光および前記第2波長の物体照明光の両方は、前記蛍光体を励起することを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載のデジタルホログラフィ記録装置。

【請求項7】
前記撮像装置に入射する前記物体光の光軸に対して、前記撮像装置に入射する前記参照光の光軸は傾いていることを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載のデジタルホログラフィ記録装置。

【請求項8】
物体に物体照明光を照射する光源と、
参照光と前記物体からの物体光とが干渉することにより形成されるホログラムと、前記物体に含まれる蛍光体が発する蛍光の像とが重畳した画像を撮像する撮像装置とを備えることを特徴とするデジタルホログラフィ記録装置。

【請求項9】
参照光と物体光とが干渉することにより形成されるホログラムと、インコヒーレント光の像とが重畳した画像から、空間的位相シフト法を用いて前記物体光の複素振幅を求め、
前記物体光の複素振幅から前記ホログラムの強度を求め、
前記画像から前記ホログラムを除去することにより、前記インコヒーレント光の像を得ることを特徴とするデジタルホログラフィ再生装置。

【請求項10】
参照光と物体光とが干渉することにより形成されるホログラムと、インコヒーレント光の像とが重畳した画像をフーリエ変換し、
フーリエ変換された前記画像から、前記物体光の空間スペクトルを抽出し、
抽出された前記物体光の空間スペクトルを逆フーリエ変換することで、前記物体光の複素振幅を求め、
前記物体光の複素振幅から0次回折光成分を求め、フーリエ変換された前記画像から0次回折光成分を除去し、
0次回折光成分が除去されたフーリエ変換された前記画像から、前記インコヒーレント光の像の空間スペクトルを抽出することを特徴とするデジタルホログラフィ再生装置。

【請求項11】
抽出された前記インコヒーレント光の像の空間スペクトルを逆フーリエ変換することで、前記インコヒーレント光の像を得ることを特徴とする請求項10に記載のデジタルホログラフィ再生装置。

【請求項12】
参照光と物体光とが干渉することにより形成されるホログラムと、インコヒーレント光の像とが重畳した画像をフーリエ変換し、
フーリエ変換された前記画像から、前記物体光の空間スペクトルを抽出し、
抽出された前記物体光の空間スペクトルを逆フーリエ変換することで、前記物体光の複素振幅を求め、
前記物体光の複素振幅から前記ホログラムの強度を求め、前記画像から前記ホログラムを除去することにより、前記インコヒーレント光の像を得ることを特徴とするデジタルホログラフィ再生装置。

【請求項13】
光源から出射された物体照明光を物体に照射することにより物体光を生じさせるとともに、前記物体照明光によって前記物体に含まれる蛍光体を励起するステップと、
参照光と前記物体光とが干渉することにより形成されるホログラムと、前記蛍光体が発する蛍光の像とを撮像するステップとを含むことを特徴とするデジタルホログラフィ記録方法。

【請求項14】
物体照明光を物体に照射するステップと、
参照光と前記物体からの物体光とが干渉することにより形成されるホログラムと、前記物体に含まれる蛍光体が発する蛍光の像とが重畳した画像を撮像するステップとを含むことを特徴とするデジタルホログラフィ記録方法。

【請求項15】
参照光と物体光とが干渉することにより形成されるホログラムと、インコヒーレント光の像とが重畳した画像から、空間的位相シフト法を用いて前記物体光の複素振幅を求めるステップと、
前記物体光の複素振幅から前記ホログラムの強度を求めるステップと、
前記画像から前記ホログラムを除去することにより、前記インコヒーレント光の像を得るステップとを含むことを特徴とするデジタルホログラフィ再生方法。

【請求項16】
参照光と物体光とが干渉することにより形成されるホログラムと、インコヒーレント光の像とが重畳した画像をフーリエ変換するステップと、
フーリエ変換された前記画像から、前記物体光の空間スペクトルを抽出するステップと、
抽出された前記物体光の空間スペクトルを逆フーリエ変換することで、前記物体光の複素振幅を求めるステップと、
前記物体光の複素振幅から0次回折光成分を求め、フーリエ変換された前記画像から0次回折光成分を除去するステップと、
0次回折光成分が除去されたフーリエ変換された前記画像から、前記インコヒーレント光の像の空間スペクトルを抽出するステップとを含むことを特徴とするデジタルホログラフィ再生方法。

【請求項17】
参照光と物体光とが干渉することにより形成されるホログラムと、インコヒーレント光の像とが重畳した画像をフーリエ変換するステップと、
フーリエ変換された前記画像から、前記物体光の空間スペクトルを抽出するステップと、
抽出された前記物体光の空間スペクトルを逆フーリエ変換することで、前記物体光の複素振幅を求めるステップと、
前記物体光の複素振幅から前記ホログラムの強度を求め、前記画像から前記ホログラムを除去することにより、前記インコヒーレント光の像を得るステップとを含むことを特徴とするデジタルホログラフィ再生方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 公開
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