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公開番号2024178785
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-25
出願番号2023097200
出願日2023-06-13
発明の名称ホログラム記録方法、ホログラム再生方法およびホログラフィ装置
出願人国立大学法人千葉大学
代理人個人,個人,個人,個人
主分類G03H 1/04 20060101AFI20241218BHJP(写真;映画;光波以外の波を使用する類似技術;電子写真;ホログラフイ)
要約【課題】インコヒーレント光を利用して簡単な方法でホログラムの多重記録、再生を可能とするホログラム記録方法、ホログラム再生方法およびホログラフィ装置を提供する。
【解決手段】インコヒーレント光によるホログラム記録方法であって、イメージセンサによる1回の撮影において、光学系における中心光軸に対して被写体および位相変調パターンの少なくとも一方を平行移動させることにより、1枚のホログラムの異なる位置に複数の干渉縞を空間分割して記録する。
【選択図】図19
特許請求の範囲【請求項１】
インコヒーレント光によるホログラム記録方法であって、
イメージセンサによる１回の撮影において、光学系における中心光軸に対して被写体および位相変調パターンの少なくとも一方を平行移動させることにより、１枚のホログラムの異なる位置に複数の干渉縞を空間分割して記録することを特徴とするホログラム記録方法。
続きを表示（約 950 文字）【請求項２】
前記位相変調パターンのみを平行移動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方法。
【請求項３】
液晶型の位相変調手段上における表示を切り替えることにより、前記位相変調パターンを平行移動させることを特徴とする請求項２に記載のホログラム記録方法。
【請求項４】
前記ホログラムに記録された干渉縞に重ならない位置に、次の干渉縞が配置されるように前記位相変調パターンを平行移動させることを特徴とする請求項２または３に記載のホログラム記録方法。
【請求項５】
インコヒーレント光によるホログラム記録方法により、イメージセンサによる１回の撮影において、光学系における中心光軸に対して被写体および位相変調パターンの少なくとも一方を平行移動させることにより、１枚のホログラムの異なる位置に空間分割して記録された複数の干渉縞から再生像を再生するホログラム再生方法であり、
前記ホログラムの画素値から全ての画素値の平均を引くとともに、前記ホログラムにおいて干渉縞のある部分を切り取り再生することを特徴とするホログラム再生方法。
【請求項６】
前記ホログラムに空間分割して記録された干渉縞の位置に応じて前記再生像を平行移動させることを特徴とする請求項５に記載のホログラム再生方法。
【請求項７】
インコヒーレント光による自己干渉を可能とする光学系と、前記自己干渉により形成される干渉縞を有するホログラムを記録するイメージセンサと、を備えるホログラフィ装置であって、
前記光学系の中心光軸に対して位相変調パターンを平行移動させる位相変調手段を有していることを特徴とするホログラフィ装置。
【請求項８】
液晶型の前記位相変調手段上における表示を切り替えることにより、前記位相変調パターンを平行移動させることを特徴とする請求項７に記載のホログラフィ装置。
【請求項９】
前記位相変調手段は、前記イメージセンサに記録された干渉縞に重ならない位置に、次の干渉縞が配置されるように前記位相変調パターンを平行移動させることを特徴とする請求項７または８に記載のホログラフィ装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、インコヒーレント光によるホログラム記録方法、ホログラム再生方法およびホログラフィ装置に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
ホログラフィとは、光の干渉現象を利用して３次元物体からの光波をホログラムに記録・再生する技術である。従来、ホログラムを記録する際、光波の干渉性を高めるためにコヒーレント光が用いられてきたが、レーザ等のコヒーレント光を発するコヒーレント光源は高価であるばかりか、コヒーレント光を用いてイメージセンサ上で撮影されたホログラムから計算機内で再生像を再生するデジタルホログラフィにおいては、コヒーレント光の干渉性の高さから再生像にスペックルと呼ばれる斑点状のノイズが発生し、撮影対象が大きく制限されてしまうという問題がある。
【０００３】
そこで、近年、撮影対象の制限をなくすために、ＬＥＤやハロゲンランプ等の安価なインコヒーレント光源を用いて、インコヒーレント光の自己干渉を利用することによりイメージセンサ上でホログラムを撮影し、当該ホログラムから計算機内で再生像を再生するインコヒーレントデジタルホログラフィの研究が進められている。
【０００４】
特許文献１に示されるように、インコヒーレントデジタルホログラフィにおいては、再生像の画質を向上させるために、再生像から直接光や共役光といった不要光を除去する技術である位相シフト法が確立されている。詳しくは、特許文献１のデジタルホログラフィ装置では、単一光路において直交する２つの方向成分のうち一方の方向成分の位相を空間的に線形に変調させることで、当該一方の方向成分に複数種類の位相シフト量を生じさせている。詳しくは、例えば偏光子アレイを用いてイメージセンサに入射する物体光の一部である波面変調光に対する位相変調光の位相シフト量に空間的かつ周期的に変化する分布を生じさせ、イメージセンサにおける撮像面の画素毎に位相シフト量の異なる複数の干渉縞を有するホログラムを記録し、再生装置において、並列位相シフト法により位相シフト量の異なる複数の干渉縞を用いて再生像を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１５－１７２６号公報（第１３頁～第１４頁、第９図～第１１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１のデジタルホログラフィ装置においては、単一光路を用いてイメージセンサによる１回の撮影において、位相シフト量が異なる複数種類の干渉縞を空間分割多重記録することができるため、イメージセンサを用いて３次元物体情報を含むホログラムを動画撮影することが可能であるが、偏光子アレイの各偏光領域を撮像面の各画素に対応させる必要があり、光学系の設計に非常に高い精度が求められるという問題があった。加えて、特許文献１のデジタルホログラフィ装置においては、位相シフト量が異なる複数種類の干渉縞が重畳した状態で記録されたホログラムから再生像を再生するため、多数の干渉縞を処理する場合にはその計算時間が膨大となってしまうという問題もあった。
【０００７】
本発明は、このような課題に着目してなされたもので、インコヒーレント光を利用して簡単な方法でホログラムの多重記録、再生を可能とするホログラム記録方法、ホログラム再生方法およびホログラフィ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明のホログラム記録方法は、
インコヒーレント光によるホログラム記録方法であって、
イメージセンサによる１回の撮影において、光学系における中心光軸に対して被写体および位相変調パターンの少なくとも一方を平行移動させることにより、１枚のホログラムの異なる位置に複数の干渉縞を空間分割して記録することを特徴としている。
この特徴によれば、イメージセンサによる１回の撮影において、光学系における中心光軸に対して被写体および位相変調パターンの少なくとも一方を平行移動させることにより、相関性を持たせた状態で干渉縞を平行移動させることでき、簡単に１枚のホログラムに複数の干渉縞を空間分割して記録することができる。そのため、イメージセンサの性能を超える速度でのインコヒーレント光によるホログラムの高速撮影が可能となる。
【０００９】
前記位相変調パターンのみを平行移動させることを特徴としている。
この特徴によれば、位相変調パターンを平行移動させることにより、干渉縞を高精度で平行移動させることができる。
【００１０】
液晶型の位相変調手段上における表示を切り替えることにより、前記位相変調パターンを平行移動させることを特徴としている。
この特徴によれば、液晶型の位相変調手段上に表示される位相変調パターンの切り替えにより位相変調パターンを高速かつ高精度に平行移動させることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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