Double image eliminating device

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、対象物体のホログラム像を形成する技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】被ホログラフィ物体に光を照射し、被ホログラフィ物体からの反射波の位相及び振幅情報を蓄える装置としては、従来から、United States Patent 5,0
64,257の”Optical Heterodyne Scanning Type Hologra
phy Device”が知られている。これは、周波数がわずかに異なる平面波と球面波からなるレーザ光を合成してフレネルゾーンプレイトを形成し、このフレネルゾーンプレイトにより被ホログラフィ物体の表面を走査するものである。被ホログラフィ物体からの散乱光は、被ホログラフィ物体表面の反射強度及び位相情報を含んでおり、
この散乱光がフォトディテクターにより捕捉されて光電変換されることにより、前記の走査と同期した空間光変調器等の結晶上で被ホログラフィ物体の像が再構成される。 これにフラットなレーザ光を照射することにより、
ホログラム像が再現されることになる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の様なホログラム再生技術には、ホログラム面の前後で実像と虚像が生じるという、いわゆる二重像の問題があり、再生像の画像がある程度劣化していた。

【０００４】本発明は、上記の問題に鑑みなされたもので、ホログラム再生時における実像又は虚像の一方を取り除き、再生像の画質を向上させる二重像解消装置を実現することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するために、本発明の二重像解消装置は、（ａ）物体走査用の光ビームを放射する走査用光源と、（ｂ）走査用光ビームを相互に時間的周波数の異なる球面波及び平面波に変換し、この球面波と平面波とを合成する干渉部と、
（ｃ）干渉部で生成された合成光ビームによって物体を走査するスキャナ（例えば、スキャナミラーとその駆動装置）と、（ｄ）物体からの散乱波を検出するフォトディテクタと、（ｅ）フォトディテクタの出力信号が入力され、この出力信号をｃｏｓｉｎｅコード化する第１の乗算器と、（ｆ）フォトディテクタの出力信号が入力され、この出力信号をｓｉｎｅコード化する第２の乗算器と、（ｈ）第１の乗算器の出力信号に第２の乗算器の出力信号をπ／２＋２ｎπ（ｎは、０以上の整数）の位相差を付して加算した信号により表される上記物体の像を再生する物体像再生部とを備えている。

【０００６】本発明者らの知見によれば、フォトディテクタの出力信号をｃｏｓｉｎｅコード化した信号（以下、「ｃｏｓｉｎｅコード信号」と呼ぶ。）にフォトディテクタの出力信号をｓｉｎｅコード化した信号（以下、「ｓｉｎｅコード信号」と呼ぶ。）をπ／２＋２ｎ
π（ｎは、０以上の整数）の位相差を付して加算することで、フォトディテクタの出力信号中に含まれる実像成分又は虚像成分の一方を除去することができる。 この加算信号に基づいて物体像を再生すれば、実像又は虚像の一方を除去し、二重像を解消することができる。

【０００７】上記の物体像再生部の第１の態様としては、第１の乗算器の出力信号に基づいて物体の像情報が記録される第１の空間光変調器と、第２の乗算器の出力信号に基づいて物体の像情報が記録される第２の空間光変調器と、第１及び第２の空間光変調器に読み出し用光ビームを放射する読み出し用光源と、第１の空間光変調器により変調される読み出し用光ビーム及び第２の空間光変調器により変調される読み出し用光ビームの間にπ／２＋２ｎπ（ｎは、０以上の整数）の位相差を生じさせる位相調節手段とを備え、第１の空間光変調部により変調された読み出し用光ビームと第２の空間光変調部により変調された読み出し用光ビームとを合成することにより物体の像を再生するものがある。

【０００８】なお、上記の位相調節手段は、変調前の読み出し用光ビームの位相を変調するものであっても良いし、変調後の読み出し用光ビームの位相を変調するものであっても良い。 また、上記第１の態様の物体像再生部は、読み出し用光源からの読み出し用光ビームを二つに分岐し各分岐光ビームを第１及び第２の空間光変調部に向けて出射させるとともに第１及び第２の空間光変調部から出射した光ビームを受光して合成する偏光ビームスプリッタをさらに備えていても良い。

【０００９】第１の態様の物体像再生部を備える二重像解消装置では、第１及び第２の空間光変調器によって読み出し用光ビームが変調されることにより、これらの空間光変調器に記録されていた物体の像情報が変調後の読み出し用光ビームの波面に再現されることになる。 そして、変調された二つの読み出し用光ビームを上記の位相調節手段によって位相関係を調整しながら合成することにより、ｃｏｓｉｎｅコード信号にｓｉｎｅコード信号をπ／２＋２ｎπ（ｎは、０以上の整数）の位相差を付して加算するという処理が達成され、実像又は虚像の一方が除去されたホログラム像が再生される。

【００１０】また、本発明の二重像解消装置は、フォトディテクタの出力信号を送信する送信装置と、この送信装置により送信されたフォトディテクタの出力信号を受信して第１及び第２の乗算器に送出する受信装置とをさらに備えていても良い。

【００１１】この場合、フォトディテクタの出力信号が送信装置及び受信装置を介して第１及び第２の乗算器に送られるので、物体と物体像再生部とを別個の部屋に設置した場合でも、ホログラム像を再生することができる。

【００１２】次に、上記の物体像再生部の第２の態様としては、第１の乗算器の出力信号を記憶する第１のメモリ部と、第２の乗算器の出力信号を記憶する第２のメモリ部と、第１のメモリ部に記憶された信号に第２
のメモリ部に記憶された信号をπ／２＋２ｎπ（ｎは、
０以上の整数）の位相差を付して加算する演算処理部と、演算処理部の出力電気信号を光学像に変換して表示する表示装置とを備えるものがある。

【００１３】第２の態様の物体像再生部を備える二重像解消装置では、演算処理部が第１及び第２のメモリ部から第１及び第２の乗算器の出力信号、すなわちｃｏｓｉ
ｎｅコード信号及びｓｉｎｅコード信号を読み出し、このｃｏｓｉｎｅコード信号にｓｉｎｅコード信号をπ／
２＋２ｎπ（ｎは、０以上の整数）の位相差を付して加算する。 この演算結果が表示装置に出力されることにより、表示装置の画面上に実像又は虚像の一方が除去されたホログラム像が再生される。

【００１４】第２の態様の物体像再生部を備える二重像解消装置は、演算処理部の出力電気信号を送信する送信装置と、この送信装置により送信されたフォトディテクタの出力信号を受信して表示装置に送出する受信装置とをさらに備えていても良い。

【００１５】この場合、演算処理部の出力電気信号が送信装置及び受信装置を介して表示装置に送られるので、
物体と物体像再生部とを別個の部屋に設置した場合でも、ホログラム像を再生することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。 なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 また、図面の寸法比率は説明のものと必ずしも一致していない。

【００１７】実施形態１ 図１は、本実施形態の二重像解消装置の構成を示す図である。 本装置は、主要な構成要素として、レーザ１、干渉計１６、２Ｄスキャナミラー９及びその駆動装置１
３、フォトディテクター１２、乗算器２５及び乗算器２
８、並びに物体像再生装置５５を備え、さらに、局部発振器１７、位相器２７、集光レンズ１１、アンプ２４、
ローパスフィルタ２６及び２９、ＤＣバイアス器６１及び６２を備えている。 また、図１において、符号１０で示すものは、ホログラム像形成の対象である被ホログラフィ物体である。

【００１８】レーザ１は、周波数ωのレーザ光ビームを発振する光源である。 この光ビームは、被ホログラフィ物体１０の走査に用いられる。

【００１９】干渉計１６は、ビームスプリッタ２及び８、ビームエクスパンダ３Ａ及び３Ｂ、ミラー４及び５、音響光学光変調器６、並びにレンズ７から構成されている。 ビームスプリッタ２は、入射光ビームのうち半分を透過させ、残り半分を反射することにより、入射光ビームを分岐して直交する二方向に出射させる光学素子であり、レーザ１が発振するレーザ光ビームの光路上に配置されている。 ビームエクスパンダ３Ａ及び３Ｂは、
入射光ビームのビーム径を拡大して出射させる光学素子である。 ビームエクスパンダ３Ａは、ビームスプリッタ２により分岐された光ビームの一方の光路上に配置されている。 また、ビームエクスパンダ３Ｂは、音響光学光変調器６から出射する光ビームの光路上に配置されている。 ミラー４及び５は、入射光ビームを高反射率で反射するものである。 ミラー４は、ビームエクスパンダ３Ａ
から出射した光ビームの光路上に配置されている。 ミラー５は、ビームスプリッタ２によって設定される二つの光路のうちビームエクスパンダ３Ａへ向かう光路と異なる光路上に配置され、ビームスプリッタ２を透過した光ビームが入射するようになっている。 音響光学光変調器６は、周波数ωの光ビームが入射した場合に、その光ビームの周波数をω＋Ωに変調する光学素子である。 この音響光学光変調器６は、局部発振器１７から印加される局部発振波ｃｏｓΩｔに応じて入射光ビームの変調を行う。 レンズ７は、ビームエクスパンダ３Ｂから出射した光ビームを集束するためのものである。 ビームスプリッタ８は、ミラー４及びレンズ７からの光ビームを合成する（重ね合わせる）ためのものであり、ミラー４及びレンズ７から出射した光ビームがともに入射するように配置されている。

【００２０】２Ｄスキャナミラー９は、レーザ１から出射したレーザビームの光路上において干渉計１６の直後に配置された反射ミラーであり、ビームスプリッタ８によって合成された光ビームを反射して被ホログラフィ物体１０に照射するためのものである。 ２Ｄスキャナミラー９の回転軸は、図１に示されるＹ軸と平行であり、２
Ｄスキャナミラー９はレンズ７の焦点部分がこの回転軸の中点に位置するように配置されている。 また、この回転軸は、ＹＺ平面上で揺動可能になっている。 駆動装置１３は、２Ｄスキャナミラー９を上記の回転軸のまわりに回転させるとともに、この回転軸を揺動させるものである。 ２Ｄスキャナミラー９を回転させることにより、
ビームスプリッタ８からの合成光ビームを図１に示されるＸ軸方向に沿って掃引することが可能になる。 また、
２Ｄスキャナミラー９の回転軸をＹＺ平面上で揺動することにより、ビームスプリッタ８からの合成光ビームをＹ軸方向に沿って掃引することが可能になる。 結局、駆動装置１３によって２Ｄスキャナミラー９を回転及び揺動させることにより、被ホログラフィ物体１０がＸ軸方向及びＹ軸方向に沿って走査されることになる。

【００２１】フォトディテクタ１２は、入射光を光電変換し、入射光の強度に応じたレベルのへテロダイン電流を出力する光検出素子であり、被ホログラフィ物体１０
で散乱された光ビームを検出するためのものである。 このフォトディテクタ１２としては、フォトマルチプライア（光電子増倍管）やフォトダイオード等の一般的な受光素子を用いることができる。

【００２２】被ホログラフィ物体１０とフォトディテクタ１２との間には集光レンズ１２が配置されており、被ホログラフィ物体１０による散乱光を集光してフォトディテクタ１２に入射させている。

【００２３】アンプ２４は、フォトディテクタ１２の出力信号を増幅するものである。 アンプ２４の出力信号は、乗算器２５及び乗算器２８に送られるようになっている。 乗算器２５は、局部発振器１７から印加される局部発振波ｃｏｓΩｔをアンプ２４の出力信号に乗算するものである。 乗算器２８は、局部発振波ｃｏｓΩｔを位相器２７により変換して生成したｓｉｎΩｔの信号をアンプ２４の出力信号に乗算するものである。 ローパスフィルタ２６及び２９は、乗算器２５及び２８の出力信号のうち低周波成分のみを通過させるものである。 ＤＣバイアス器６１及び６２は、ローパスフィルタ２６及び２
９の出力信号に直流のバイアスをかけるものである。 Ｄ
Ｃバイアス器６１、６２の出力信号は、物体像再生装置５５が有する駆動電源３０、３１に送出される。

【００２４】物体像再生装置５５のうち図１において符号５５Ａで示される部分の構成は、図２に示されている。 図１及び図２に示されるように、物体像再生装置５
５は、空間光変調器３４及び３５、空間光変調器３４を駆動する駆動電源３０、空間光変調器３５を駆動する駆動電源３１、フェイズシフタ４０、偏光ビームスプリッタ５１、並びに読み出し用光源５３から構成されている。 空間光変調器３４、３５は、電子銃、集束電極、電気光学結晶板等を備えた電子ビームアドレス型の空間光変調器（Electron Beam Addresed Spatial Light Modul
ator:EBSLM）であり、駆動電源３０、３１からの駆動電圧信号に基づいて電気光学結晶板に照射する電子ビームを走査して、電気光学結晶板の表面に被ホログラフィ物体１０の像に対応した電荷像を形成するものである。 読み出し用光源５３は、この電荷像を読み出すためのレーザビーム５０を放射するものである。 偏光ビームスプリッタ５１は、読み出し用光源５３からのレーザビーム５
０を分岐して空間光変調器３４、３５にそれぞれ入射させるためのものである。 フェイズシフタ４０は、透過する光の位相を４５度進める光学素子であり、空間光変調器３５と偏光ビームスプリッタ５１の間に配置されている。 フェイズシフタ４０としては、例えば、ポッケルス効果を利用した Z-cut LiNbO ₃結晶を用いることができる。

【００２５】次に、本装置の動作を説明する。 まず、レーザ１にレーザ発振を行わせて、周波数ωのレーザビームを出力させる。 このレーザビームは干渉計１６に入射する。 ビームスプリッタ２に入射したレーザビームは二つに分岐され、一方の分岐ビームはビームエキスパンダ３Ａに向かって進行し、他方の分岐ビームはミラー５に向かって進行するようになる。 ビームエキスパンダ３Ａ
に入射した分岐ビームは、ビーム径が拡大された後、ミラー４に入射し、ここで反射されてビームスプリッタ８
に入射する。 ミラー４からビームスプリッタ８に入射するレーザビームは、平面波である。 一方、ミラー５に入射した分岐ビームは、反射されて音響光学光変調器６に入射する。 音響光学光変調器６は、分岐ビームの角周波数をωからω＋Ωに変調して出射させる。 この出射ビームはビームエキスパンダ３Ｂに入射し、ここでビーム径が拡大された後、レンズ７に入射する。 このレーザビームは、レンズ７により集束されながら進行してビームスプリッタ８に入射する。 レンズ７からビームスプリッタ８に入射するレーザビームは、球面波である。 ビームスプリッタ８は、ミラー４及びレンズ７からの各レーザビームを合成して出力する。 こうして角周波数ωのレーザビーム（平面波）と角周波数ω＋Ωのレーザビーム（球面波）が混在したレーザビームが生成されることになる。

【００２６】上記のレーザビームは、２Ｄスキャナミラー９に入射し、ここで反射されて被ホログラフィ物体１
０へ向かう。 駆動装置１３により２Ｄスキャナミラー９
を回転及び揺動させることでレーザビームが被ホログラフィ物体１０を走査することになる。 被ホログラフィ物体１０を走査したレーザビームの物体１０表面による反射散乱光は、集光レンズ１１を介してフォトディテクタ１２により受光される。 このフォトディテクタ１２は、
上記散乱光を光電変換し、散乱光の強度に応じたレベルのヘテロダイン電流を出力する。

【００２７】ここで、このヘテロダイン電流が保持する物体１０の像情報を説明するために、ｚ＝ｚ ₀の位置に物体１０として点物体δ（ｘ−ｘ ₀ ，ｙ−ｙ ₀ ）を配置した場合を考える。 この場合、上記のヘテロダイン電流ｉ _scanは、θ（ｘ，ｙ）＝（ｋ ₀ ／２ｚ ₀ ）［（ｘ−ｘ
₀ ） ² ＋（ｙ−ｙ ₀ ） ² ］を用いて、 ｉ _scan （ｘ，ｙ）＝ｃｏｓ［θ（ｘ，ｙ）＋Ωｔ］ と表される。 但し、ｋ ₀ ＝２π／λ（λはレーザ光の波長）である。 また、説明の便宜上、振幅を省略して表記した。 なお、以下においても同様に、振幅を省略した表記を用いることにする。

【００２８】上記の表現の中で、ｘ＝ｘ（ｔ）、ｙ＝ｙ
（ｔ）は、２Ｄスキャナミラー９による走査の動きで決定される。 また、物体１０の奥行き方向、すなわち図１
のｚ軸座標の原点は、上記レンズ７の後側焦点とされている。 また、上式において、ｃｏｓ［θ（ｘ，ｙ）］
は、奥行き方向の情報ｚ ₀を含んでいる。

【００２９】このような被ホログラフィ物体１０の情報を含むヘテロダイン電流の位相θ（ｘ，ｙ）を引き出すため、ヘテロダイン電流はホモダイン変調される。 このホモダイン変調は、具体的には次のように行われる。

【００３０】すなわち、フォトディテクタ１２からの出力ヘテロダイン電流は、アンプ２４にて増幅された後、
乗算回路２５にて局部発振波ｃｏｓΩｔを乗算されて、
ローパスフィルタ２６に送出される。 ローパスフィルタ２６は、乗算回路２５の出力信号のうち低周波成分のみを通して、ＤＣバイアス器６１に送出する。 ＤＣバイアス器６１は、ローパスフィルタ２６を通過した電流に直流バイアス電流を加えた電流ｉ _d ＝１＋ｃｏｓ［θ
（ｘ，ｙ）］を出力する。 これにより、ヘテロダイン電流の位相が引き出されたことになる。

【００３１】従来のホログラフィ装置では、上記の電流ｉ _dが保持する被ホログラフィ物体１０の情報を写真フィルムや空間光変調器などのデバイスに記録し、これらのデバイスに読み取りレーザ光を照射し、その透過あるいは反射光によってもとの空間像を再生している。 これは、デバイスの記録パターンがそのまま上記の点物体のホログラム、すなわちＦＺＰ（フレネルゾーンプレイト）を表しており、位置（ｘ ₀ ，ｙ ₀ ，ｚ ₀ ）に透過あるいは反射レーザ光が集束して、もとの空間像が再生されることに基づくものである。

【００３２】しかし、従来のホログラフィ装置では、ホログラム面の前後に実像と虚像が同時に形成される欠点がある。 これを理解するために、次のような変形を行う。

【００３３】ｃｏｓθ＝１／２［ｅｘｐ（ｊθ）＋ｅｘ
ｐ（−ｊθ）］ 上式の第１項は実像を表し、第２項は虚像を表す。 従来のホログラフィ装置では、実像と虚像が互いのノイズとして画像に入り込み、画質を劣化させている。

【００３４】本実施形態の二重像解消装置では、虚像ｅ
ｘｐ（−ｊθ）を除くため、ｉ _d （ｘ，ｙ）のほかに、
ｉ _d （ｘ，ｙ）の位相を９０度進めた電流を生成している。 具体的には、フォトディテクター１２の出力へテロダイン電流をアンプ２４にて増幅するとともに、局部発振波ｃｏｓΩｔを位相器２７にてｓｉｎΩｔの信号に変換する。 この後、アンプ２４の出力ｃｏｓ［θ（ｘ，
ｙ）＋Ωｔ］と位相器２７の出力ｓｉｎΩｔは、乗算回路２８により乗算され、ローパスフィルター２９に送出される。 乗算回路２８の出力信号は、ローパスフィルター２９により高周波成分が除かれて、ＤＣバイアス器６
２に送出される。 上記の信号処理は、次のように表される。

【００３５】

【数１】

【００３６】乗算回路２８の出力信号は、ＤＣバイアス器６２にて直流バイアス電流が乗せられた後、駆動電源３１に送出される。 ＤＣバイアス器６２の出力信号ｉ _d
^Q （ｘ，ｙ）は、次のように表される。

【００３７】 ｉ _d ^Q （ｘ，ｙ）＝１＋ｓｉｎθ［（ｘ，ｙ）］ ここで、ｉ _d （ｘ，ｙ）と、ｉ _d （ｘ，ｙ）より位相がπ／２＋２ｎπ（ｎは、０以上の整数）だけ進んだｉ _d
^Q （ｘ，ｙ）とを加算した場合を考えると、ｊ＝ｅ
^j(π/2+2nπ)であるから、 ｉ _c （ｘ，ｙ）＝ｉ _d （ｘ，ｙ）＋ｊ・ｉ _d ^Q （ｘ，
ｙ）＝［１＋ｊ］＋ｅｘｐ（ｊθ） となる。 この式から明らかなように、ｉ _d （ｘ，ｙ）とｉ _d （ｘ，ｙ）より位相がπ／２＋２ｎπ（ｎは、０以上の整数）だけ進んだｉ _d ^Q （ｘ，ｙ）とを加算した信号が表すホログラム像を再生すれば、物体１０の実像のみが再生されることになる。 なお、上式の右辺には、
［１＋ｊ］というＤＣ項が見られるが、この項は、再生面に一定の明るさのみを与える。

【００３８】上記の処理は、本装置において、次のように実行される。 まず、駆動電源３０、３１は、２Ｄスキャナミラー９の駆動装置１３によって同期を取られた上で、ｉ _d （ｘ，ｙ）、ｉ _d ^Q （ｘ，ｙ）が保持する物体１０の像情報を空間光変調器３４、３５に記録する。 各像情報は、空間光変調器３４、３５が有する電気光学結晶板上に電荷像として記録される。 次に、読み出し用光源５３に読み出し用のレーザビーム５０を出力させると、レーザビーム５０のうち偏光ビームスプリッタ５１
を透過した光ビームは、空間光変調器３４に入射し、ｉ
_d （ｘ，ｙ）に基づいて空間変調される。 レーザビーム５０のうち偏光ビームスプリッタ５１で反射された光ビームは、フェイズシフタ４０により位相を４５度進められてから空間光変調器３５に入射し、ｉ _d ^Q （ｘ，ｙ）
に基づいて空間変調される。 これにより、ｉ _d （ｘ，
ｙ）、ｉ _d ^Q （ｘ，ｙ）が有する像情報がレーザビーム５０により読み出されることになる。 空間光変調器３
４、３５で変調されたレーザビームは、空間光変調器３
４、３５で反射されて、再び偏光ビームスプリッタ５１
に入射する。 空間光変調器３５で反射されたレーザビームは、再びフェイズシフタ４０に入射して、ここで位相を４５度進められてから偏光ビームスプリッタ５１に入射する。 結果として、空間光変調器３５から偏光ビームスプリッタ５１に入射するレーザビームは、ｉ _d （ｘ，
ｙ）よりも位相が９０度進んだｉ _d ^Q （ｘ，ｙ）、すなわちｊ・ｉ _d ^Q （ｘ，ｙ）に対応することになる。 空間光変調器３４から偏光ビームスプリッタ５１に入射したビームのうち偏光ビームスプリッタ５１で反射されたものと、空間光変調器３５から偏光ビームスプリッタ５１
に入射したビームのうち偏光ビームスプリッタ５１を透過するものとは、同一の光路上に出射されて合成される。 これにより、ｉ _d （ｘ，ｙ）＋ｊ・ｉ _d ^Q （ｘ，
ｙ）の加算処理が光学的に行われたことになる。 この合成ビームは、虚像が完全を消去して物体１０の実像５２
のみを立体像として再生する。

【００３９】このように、本装置によれば、物体の二重像を解消して、画質の優れたホログラム像を再生することができる。 また、本装置により二重像を解消することで、次の様な付加的効果を達成することもできる。

【００４０】すなわち、ホログラフィ技術により３次元のテレビ電送を行う場合、情報量があまりに多いことから伝送系および画像表示系の能力を越えてしまうという問題が生じており、このことに鑑みて現在では情報量の削減技術の実現が急務とされている。 従来（United Sta
tes Patent：5,064,257 Nov.12,1991 Optical Heterody
ne Scanning type Holography Device）のホログラフィ装置では、二重像の弊害を低減するために Leith-Upatn
ieksの off-axis 法を採用していたが、この方法を実現するためには高い解像度の空間光変調器が必要とされていた。 また、伝送の帯域もかなり巨大なものが要求されていた。

【００４１】被ホログラフィ物体１０からの散乱光のスペクトルが図３に示されるようなものである場合、off-
axis法によるホログラム面上のスペクトルは図４に示されるようなものになる。 ホログラム面上のフレア光と物体光とを分離するために特別の搬送波ａを用いる必要があるため、どのような伝送チャネルを使用した場合であっても、最低でも2(a ＋w)＝2(3w＋w)＝8wの帯域を必要とした。

【００４２】本願の二重像解消装置を用いたシステムでは二重像の問題を避けることができ、搬送波ａ＝０であることから、伝送帯域を物体の帯域輻である2wとして大幅に節約することができる。 すなわち、本願の二重像解消装置によって実像又は虚像のいずれか一方を除去することにより、ノイズを低減することができ、それにともない情報量を75％削減することができる。 その結果、ホログラフィ情報のテレビの伝送帯域も削減可能になる。
このように、本願の二重像解消装置は、ホログラフィ技術により３次元のテレビ電送を行う場合にも好適である。

【００４３】なお、本実施形態の装置において、フェイズシフタ４０により通過波面の位相を９０度遅らせると、ｅ ^-jπ/2 ＝−ｊであるから、 ｉ _c （ｘ，ｙ）＝ｉ _d （ｘ，ｙ）−ｊ・ｉ _d ^Q （ｘ，
ｙ）＝［１＋ｊ］＋ｅｘｐ（−ｊθ） となって、虚像のみが再生される。

【００４４】本実施形態の装置では、ｉ _d ^Q （ｘ，ｙ）
の位相を進めるためにフェイズシフタ４０を用いたが、
この代わりに、偏光ビームスプリッタ５１から空間光変調器３４までの光路長と偏光ビームスプリッタ５１から空間光変調器３５までの光路長との相対的な距離関係を調整することでｉ _d ^Q （ｘ，ｙ）の位相を進めることもでき、このために空間光変調器の移動装置を設けてもよい。

【００４５】実施形態２ 図５は、本実施形態の二重像解消装置の構成を示す図である。 本装置は、実施形態１の二重像解消装置をホログラフィ伝送用に変更したものである。 本装置では、アンプ２４の出力端子に無線用の送信装置８５が接続され、
乗算器２５及び２８の入力端子に送信装置８５とペアになった受信装置８６が接続されている。 また、本装置は、局部発振器１７のほかに、乗算器２５及び位相器２
７に局部発振波ｃｏｓΩｔを印加する局部発振器１８を備えている。 フォトディテクタの出力信号は、送信装置８５から受信装置８６へ無線伝送され、乗算器２５、２
８に送出されるので、これによりホログラフィ伝送が行われることになる。

【００４６】また、本装置では、物体像再生装置５６の構成が実施形態１の物体像再生装置５５と異なっている。 図６は、本装置の物体像再生装置５６の構成を示す図である。 この物体像再生装置５６は、実施形態１の物体像再生装置５５の構成要素に加えて、駆動電源３０及び３１に接続された同期発生器８２をさらに備えている。 実施形態１では駆動電源１３からの同期信号で駆動電源３０、３１を作動させていたが、本実施形態では同期発生器８２からの同期信号で駆動電源３０、３１を作動させる。

【００４７】本実施形態の二重像解消装置では、送信装置８５及び受信装置８６を用いて装置を二つに分割しているので、被ホログラフィ物体１０のある部屋と異なる部屋でホログラム像を再生することができる。

【００４８】なお、ホログラフィ伝送を行うためには、
送信装置８５及び受信装置８６を用いるかわりに、アンプ２４と乗算器２５、２８との間をケーブルにより接続してもよい。 この方法によれば、ケーブルを延ばすことで、長距離のホログラフィ伝送を容易に実現することができる。

【００４９】実施形態３ 図７は、本実施形態の二重像解消装置の構成を示す図である。 この装置は、上記実施形態の装置と異なり、空間光変調器を用いずに、コンピュータを用いて被ホログラフィ物体１０のホログラム像を再生するものである。 図７に示すように、本装置では、ＤＣバイアス器６１の出力ｉ _d （ｘ，ｙ）、及びＤＣバイアス器６２の出力ｉ _d
^Q （ｘ，ｙ）は、それぞれ物体像再生装置５７が有するフレームメモリ７０、７１に送られ、そこでｉ _d （ｘ，
ｙ）、ｉ _d ^Q （ｘ，ｙ）が記憶されるようになっている。

【００５０】物体像再生装置５７のうち図７において符号５７Ａで示される部分の構成は、図８に示されている。 図７及び図８に示されるように、物体像再生装置５
７は、フレームメモリ７０及び７１と、フレームメモリ７０及び７１に接続されたコンピュータ７３と、このコンピュータ７３に接続されたモニタ７４から構成されている。 フレームメモリ７０、７１は、駆動電源１３により同期されたタイミングでコンピュータ７３にｉ
_d （ｘ，ｙ）、ｉ _d ^Q （ｘ，ｙ）を出力する。 ｉ
_d （ｘ，ｙ）及びｉ _d ^Q （ｘ，ｙ）は、コンピュータ７
３によって絵素ごとに加算され、 ｉ _c （ｘ，ｙ）＝ｉ _d （ｘ，ｙ）＋ｊ・ｉ _d ^Q （ｘ，
ｙ）＝［１＋ｊ］＋ｅｘｐ（ｊθ） の処理が実行される。 また、コンピュータ７３は、次の演算を行う。

【００５１】ｉ _c （ｘ，ｙ）＊ｈ（ｘ，ｙ；ｚ） 但し、ｈ（ｘ，ｙ；ｚ）＝ｅｘｐ［−ｊ（ｋ ₀ ／２ｚ）
（ｘ ² ＋ｙ ² ）］ ｚ＝ｚ ₀に位置する点物体δ（ｘ−ｘ ₀ ，ｙ−ｙ ₀ ）に関し、ｈ（ｘ，ｙ；ｚ＝ｚ ₀ ）を用いて演算を行うと、 ｆ（ｘ，ｙ）＝ｃｏｎｓｔａｎｔ＋δ（ｘ−ｘ ₀ ，ｙ−
ｙ ₀ ） となり、もとの物体像が再構成されることになる。 この演算結果はモニタ７４に出力され、モニタ７４の画面上に物体１０のホログラム像が再生される。 また、本装置によれば、上式におけるフィルタ関数ｈ（ｘ，ｙ；ｚ）
中のｚの値を変えて演算を行わせることにより、任意の深さの２次元再生像を表示させることができる。

【００５２】実施形態４ 図９は、本実施形態の二重像解消装置の構成を示す図である。 本装置も実施形態３と同様にコンピュータを用いてホログラム像を再生するものであるが、物体像再生装置５８の構成が実施形態３と異なっている。

【００５３】物体像再生装置５８のうち図９において符号５８Ａで示される部分の構成は、図１０に示されている。 図９及び図１０に示されるように、実施形態３の場合と異なり、コンピュータ７３には無線用の送信装置８
５が接続され、モニタ７４の入力端子には送信装置８５
とペアになった受信装置８６が接続されている。 コンピュータ７３の演算結果は送信装置８５から受信装置８６
へ無線伝送され、モニタ７４に入力される。 コンピュータ７３と送信装置８５を物体像再生装置５８の送信側とよび、受信装置８６とモニタ７４を受信側とよぶと、送信側と受信側を別個の部屋に設置すれば、被ホログラフィ物体１０のある部屋から離れた部屋でホログラム像を再生することも可能になる。 また、送信装置８５及び受信装置８６を設置するかわりに、コンピュータ７３とモニタ７４との間をケーブルにより接続すれば、この接続ケーブルを延ばすことで、長距離のホログラフィ伝送を容易に実現することができる。

【００５４】

【発明の効果】以上、詳細に説明した通り、本発明の二重像解消装置によれば、フォトディテクタの出力信号中に含まれる虚像成分を除去することで二重像を解消し、
画質の優れたホログラム像を再生することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１の二重像解消装置の構成を示す図である。

【図２】実施形態１の物体像再生装置の構成を示す図である。

【図３】被ホログラフィ物体１０からの散乱光のスペクトルを示す図である。

【図４】off-axis法によるホログラムのスペクトルを示す図である。

【図５】実施形態２の二重像解消装置の構成を示す図である。

【図６】実施形態２の物体像再生装置の構成を示す図である。

【図７】実施形態３の二重像解消装置の構成を示す図である。

【図８】実施形態３の物体像再生装置の構成を示す図である。

【図９】実施形態４の二重像解消装置の構成を示す図である。

【図１０】実施形態４の物体像再生装置の構成を示す図である。

【符号の説明】

１…レーザ、２及び８…ビームスプリッタ、３Ａ及び３
Ｂ…ビームエクスパンダ、４及び５…ミラー、６…音響光学光変調器、７…レンズ、９…２Ｄスキャナミラー、
１０…被ホログラフィ物体、１１…集光レンズ、１２…
フォトディテクタ、１３…駆動装置、１６…干渉計、１
７…局部発振器、２４…アンプ、２５及び２８…乗算器、２６及び２９…ローパスフィルタ、２７…位相器、
３０及び３１…駆動電源、３４及び３５…空間光変調器、４０…フェイズシフタ、５０…読み出し用レーザビーム、５１…偏光ビームスプリッタ、５２…ホログラム像、５３…読み出し用光源、５５…物体像再生装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 篠田 和憲 静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松ホ トニクス株式会社内 (72)発明者 ティン チャン プーン アメリカ合衆国， ヴァージニア州 24060， クランウエル サークル ブラ ックスバーグ 515 (72)発明者 ミン シェン ウー アメリカ合衆国， ニュージャージー州 07095，メイプルヒル， ドライヴ ウッ ドブリッジ 1106 (72)発明者 鈴木 義二 静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松ホ トニクス株式会社内