專利名稱：數(shù)字全息裝置以及相位片陣列的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)物體光和參考光相干涉而成的干涉條紋來生成被攝物體的 再現(xiàn)像的數(shù)字全息裝置，以及該數(shù)字全息裝置所具備的相位片陣列。
背景技術(shù)：
在本文的說明中，以“弧度”作為表示相位以及角度的單位。本發(fā)明的發(fā)明者發(fā)明 了具備將入射光分割成相位互不相同的4種參考光并射出的相移陣列元件的數(shù)字全息裝 置(專利文獻1)。圖23是說明現(xiàn)有的數(shù)字全息裝置101的結(jié)構(gòu)的模式圖。數(shù)字全息裝置 101具備用于射出激光的光源104。從光源104射出的激光，被光束分離器BS分割。分割 后的一部分激光，被反射鏡M反射之后，先經(jīng)過光束擴展器BE，然后經(jīng)過準直鏡CL而變成平 行光，并且照射到被攝物體6上，被被攝物體106反射而成的物體光經(jīng)過其他的光束分離器 BS射入(XD照相機103所具備的攝像面100中。被光束分離器BS分割的另一部分激光，被其他反射鏡M反射之后經(jīng)通過其他的光 束擴展器BE，然后經(jīng)過其他的準直鏡CL而成為平行光，并射入陣列器件102中。陣列器件102包括在垂直于激光的入射方向的平面上以柵格形狀配置的4種區(qū)域 107a、107b、107c、107d。4種區(qū)域107a、107b、107c、107d與CCD照相機的各像素相對應(yīng)地配 置。經(jīng)過陣列器件102的區(qū)域107a的激光是具有成為相移測量單元基準的相位的參考光。 經(jīng)過區(qū)域107b的激光被變換成相對于經(jīng)過區(qū)域107a的參考光進行了 相移的參考光。 經(jīng)過區(qū)域107c的激光被變換成相對于經(jīng)過區(qū)域107a的參考光進行了(_ Ji /2)相移的參考 光。經(jīng)過區(qū)域107d的激光被變換成相對于經(jīng)過區(qū)域107a的參考光進行了(-3^1/2)相移 的參考光。由陣列器件102生成的4種參考光被另一其他的反射鏡M反射之后經(jīng)過成像光學(xué) 系統(tǒng)，然后被其他的光束分離器BS反射，射入(XD照相機103所具備的攝像面100中。攝像面100記錄由4種參考光和物體光發(fā)分別發(fā)生干涉所形成的4種干涉條紋。 再現(xiàn)像生成器105根據(jù)攝像面100所記錄的4種干涉條紋，生成被攝物體106的再現(xiàn)像。另外，根據(jù)偏振波面分割法的單次曝光相移數(shù)字全息術(shù)(非專利文獻2)已被公 知。根據(jù)該技術(shù)，使用偏振成像照相機在其攝像面上同時記錄物體光和具有不同相位的2 張干涉條紋，因此，通過1次記錄，能夠取得靜態(tài)被攝物體的復(fù)振幅分布。但是，每次移動被 攝物體時都需要取得物體光的強度分布，因此無法取得動態(tài)被攝物體的復(fù)振幅分布。另外， 相比于圖23所示的結(jié)構(gòu)，不需要成像光學(xué)系統(tǒng)，也不需要以ym單位來設(shè)置光學(xué)系統(tǒng)。并 且，不需要陣列器件102，因此不受波長的限制。通過數(shù)字全息技術(shù)獲得的相位分布被重疊在-JI < 的范圍內(nèi)。為了恢 復(fù)其原來的相位分布，必須進行相位展開。作為相位展開的1種方法，提出了如下的方法。首先，說明使用了 2個波長的相位展開方法(非專利文獻5)。根據(jù)該方法，通過組 合2個波長，能夠自由變更合成波長的長度。另外，相比于使用1個波長的相位展開法，能 夠獲得與使用非常長的合成波長進行記錄的情況相同的相位分布，且相位重疊也少。
此外，平行相移數(shù)字全息術(shù)也已被公知。根據(jù)該技術(shù)，即使是通常需要進行多次攝 影的情況，通過空分復(fù)用，也只需進行1次記錄即可完成。另外，由于可以獲得被攝物體的 瞬間再現(xiàn)像，因此，動態(tài)物體也能作為被攝物體。然而，對于圖23所示的結(jié)構(gòu)，強烈要求提高被攝物體的再現(xiàn)像畫質(zhì)。而且，還需要有成像光學(xué)系統(tǒng)，而會發(fā)生像差為因的問題。由于發(fā)生進行相移的陣 列器件導(dǎo)致的折射，因此必須以P m單位來設(shè)置光學(xué)系統(tǒng)，從而存在陣列器件的對位困難 的問題。并且，用于進行相移的陣列器件受波長的限制，因此只能用于特定的波長。在上述根據(jù)偏振波面分割法的單次曝光相移數(shù)字全息技術(shù)中，要求使用特殊的照 相機，并且受偏振特性和波長的限制。在上述使用2個波長的相位展開法中，由于使用了 2個波長，因此需要進行2次以 上的攝影。專利文獻1 日本專利申請?zhí)亻_2005-283683號公報(2005年10月13日公開)非專利文獻 1 :Yasuhiro Awatsuji 等，"Parallel three-step phase-shifting digital holography",1 Mat 2006/Vol. 45, No. 13/APPLIED OPTICS，2995-3002 頁非專利文獻 2 :Takanori Nomura 等,"Phase-shifting digital holography with a phase difference between orthogonal polarizations，，，10 July 2006/Vol. 45, No.20/APPLIED OPTICS，4873-4877 頁非專利文獻 3 :X. F. Meng 等，"Two-step phase-shifting interferometry and its application in image encryption", OPTICS LETTERS/Vol. 31, No. 10/May 15,2006, 1414-1416 頁非專禾丨J文獻 4:Yan Zhang 等，"Reconstruction of in-line digital holograms from two intensity measurements", August 1,2004/Vol. 29, No.15/0PTICS LETTERS, 1787-1789 頁__專禾1J文■ 5 :Daniel Parshall 等，“Digital holographic microscopy with dual-wavelength phase unwrapping，，，20 January 2006/Vol. 45, No. 3/APPLIED OPTICS, 451-459 頁

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于提供提高了畫質(zhì)的數(shù)字全息裝置。本發(fā)明的一數(shù)字全息裝置的特征在于包括光源，進行光的射出，并根據(jù)所射出的 光提供被被攝物體放射或透射或散射或反射或折射的物體光；相移單元，將上述光源所射 出的光分割成在垂直于其行進方向的平面上的相位互不相同的2種參考光；攝像單元，具 有記錄有2種干涉條紋的攝像面，該干涉條紋是由上述相移單元分割而成2種參考光與從 上述被攝物體放射或透射或散射或反射或折射過來的物體光分別發(fā)生干涉而獲得的；再現(xiàn) 像生成器，根據(jù)記錄在上述攝像面上的2種干涉條紋生成上述被攝物體的再現(xiàn)像。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，相移單元將射出自上述光源的光分割成在垂直于其行進方向的平 面上的相位互不相同的2種參考光。因此，能夠?qū)⑾嘁频牟綌?shù)從現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的4步減少到2 步。從而，相比于具有現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的數(shù)字全息裝置，能夠提高被攝物體的再現(xiàn)像的畫質(zhì)，并且， 能夠更簡單地制作出相移單元。
優(yōu)選的，在本發(fā)明的數(shù)字全息裝置中，上述相移單元是，包含有在垂直于上述光源 射出的光的行進方向的平面上以柵格形狀配置的2種區(qū)域的陣列器件。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠以簡單的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)將上述光源所射出的光分割成在垂直于其 行進方向的平面上相位互不相同的2種參考光的相移單元。優(yōu)選的，在本發(fā)明的數(shù)字全息裝置中，上述攝像單元是(XD照相機或CMOS圖像傳 感器照相機，上述2種區(qū)域?qū)?yīng)于上述攝像單元的各像素而配置。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠簡單地記錄由相移單元分割而成的2種參考光與從被攝物體 放射或透過或散射或反射或折射過來的物體光分別發(fā)生干涉所形成的2種干涉條紋。優(yōu)選的，在本發(fā)明的數(shù)字全息裝置中，上述相移單元將上述光分割成具有作為相 移測量單元基準的相位的參考光，以及與該參考光的相位相差0 Ji弧度范圍內(nèi)的任意量 的參考光。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠通過簡單的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)平行2步相移數(shù)字全息裝置。優(yōu)選的，在本發(fā)明的數(shù)字全息裝置中，上述光源射出向第1方向偏振的光，通過上 述相移單元分割而成的2種參考光中的一種光向第2方向偏振，且另一種光向第3方向偏 振，該數(shù)字全息裝置還包括使上述物體光與上述2種參考光透過的偏振元件陣列器件，上 述偏振元件陣列器件包括第1區(qū)域以及第2區(qū)域，其中，上述第1區(qū)域使上述向第2方向偏 振的參考光的一種光以及上述物體光中朝向上述第2方向的具有正投影成分的光透過；上 述第2區(qū)域使上述向第3方向偏振的參考光的另一種光以及上述物體光中朝向第3方向的 具有正投影成分的光透過。上述偏振元件陣列器件是以陣列形狀配置偏振元件而成的器 件。優(yōu)選的，在本發(fā)明的數(shù)字全息裝置中，上述偏振元件陣列器件與上述攝像單元形 成為一體。優(yōu)選的，在本發(fā)明的數(shù)字全息裝置中，上述相移單元是四分之一波片。優(yōu)選的，在 本發(fā)明的數(shù)字全息裝置中，上述光源射出具有第1方向偏振成分以及第2方向偏振成分的 直線偏振光；該數(shù)字全息裝置還包括將上述物體光變換成具有第1方向偏振成分的光，并 將從上述光源射出的光變換成具有第2方向偏振成分的光的偏振光束分離器；上述相移單 元具備波片光學(xué)介質(zhì)陣列器件以及偏振元件，其中，上述波片光學(xué)介質(zhì)陣列器件將具有上 述第2方向偏振成分的光分割成在垂直于其行進方向的平面上的相位互不相同2種參考 光；上述偏振元件使上述物體光的具有第3方向偏振成分以及上述2種參考光的具有第3 方向偏振成分的光透過。上述波長片光學(xué)介質(zhì)陣列器件是交替配置波長片和光學(xué)介質(zhì)而成 的器件。優(yōu)選的，在本發(fā)明的數(shù)字全息裝置中，上述相移元件與上述攝像單元形成為一體。優(yōu)選的，在本發(fā)明的數(shù)字全息裝置中，上述波片光學(xué)介質(zhì)陣列器件包含使具有上 述第2方向偏振成分的光透過的光學(xué)介質(zhì)，以及對具有上述第2方向偏振成分的光進行相 移而使其透過的四分之一波片。還有，本發(fā)明的其他的數(shù)字全息裝置的特征在于包括光源，進行光的射出，并根 據(jù)所射出的光提供被被攝物體放射或透過或散射或反射或折射的物體光；光程差生成單 元，根據(jù)上述物體光生成光程差互不相同的第1光程物體光以及第2光程物體光，并根據(jù)上 述光源射出的光生成光程差互不相同的第1光程參考光以及第2光程參考光；攝像單元，具有記錄有第1干涉條紋以及第2干涉條紋的攝像面，上述第1干涉條紋由上述光程差生成 單元所生成的第1光程物體光以及第1光程參考光發(fā)生干涉而成，上述第2干涉條紋由上 述光程差生成單元所生成的第2光程物體光以及第2光程參考光發(fā)生干涉而成；再現(xiàn)像生 成器，根據(jù)記錄在上述攝像面上的第1干涉條紋以及第2干涉條紋生成上述被攝物體的再 現(xiàn)像。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，光程差生成單源根據(jù)上述物體光生成光程差互不相同的第1光程 物體光以及第2光程物體光，并根據(jù)上述光源射出的光生成光程差互不相同的第1光程參 考光以及第2光程參考光。因此，能夠通過1個攝像單元同時獲得以不同的光程差形成的 第1干涉條紋和第2干涉條紋。從而，能夠獲得可瞬間記錄3維像的數(shù)字全息裝置。優(yōu)選的，在本發(fā)明的數(shù)字全息裝置中，上述光程差生成單元是，包含有在垂直于上 述物體光以及上述光源射出的光的行進方向的平面上以柵格形狀配置的2種區(qū)域的陣列 器件。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，通過2種區(qū)域，能夠給物體光以及從光源射出的光予以光程差。優(yōu)選的，在本發(fā)明的其他數(shù)字全息裝置中，上述攝像單元是(XD照相機或CMOS圖 像傳感器照相機；在上述2種區(qū)域中的一種區(qū)域，根據(jù)上述物體光以及上述光源射出的光， 分別生成第1光程物體光以及上述第1光程參考光；在上述2種區(qū)域中的另一種區(qū)域，根據(jù) 上述物體光以及上述光源射出的光，分別生成第2光程物體光以及上述第2光程參考光。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，通過2種區(qū)域，能夠獲得光程差互不相同的干涉條紋。優(yōu)選的，在本發(fā)明的其他數(shù)字全息裝置中，上述陣列器件由針對物體光與參考光 的折射率相同的光學(xué)介質(zhì)所形成，上述2種區(qū)域中的一種區(qū)域的厚度與上述2種區(qū)域中的 另一種區(qū)域的厚度互不相同。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠簡單地構(gòu)成具有可形成光程互不相同的 干涉條紋的2種區(qū)域的陣列器件。優(yōu)選的，在本發(fā)明的其他數(shù)字全息裝置中，上述陣列器件由針對物體光與參考光 具有第1折射率的第1光學(xué)介質(zhì)以及針對物體光與參考光具有第2折射率的第2光學(xué)介質(zhì) 所形成；上述第1折射率與上述第2折射率互不相同；上述第1光學(xué)介質(zhì)以及第2光學(xué)介質(zhì) 具有相同的厚度。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠簡單地構(gòu)成具有可形成光程差互不相同的干涉條紋的2種區(qū) 域的陣列器件。還有，本發(fā)明的另一其他的數(shù)字全息裝置的特征在于包括光源單元，射出具有第 1方向偏振成分的光，并根據(jù)所射出的光提供被被攝物體放射或透過或散射或反射或折射 的物體光；相移單元，包含有第1區(qū)域以及第2區(qū)域，其中，上述第1區(qū)域?qū)ι鲜鑫矬w光上述 光源單元射出的具有第1方向偏振成分的光進行相移而使其透過，上述第2區(qū)域使上述物 體光上述光源單元射出的具有第1方向偏振成分的光透過；攝像單元，具有記錄有第1干涉 條紋以及第2干涉條紋的攝像面，上述第1干涉條紋由進行相移而透過上述第1區(qū)域的上 述物體光與上述光發(fā)生干涉而成，上述第2干涉條紋由透過上述第2區(qū)域的上述物體光與 上述光發(fā)生干涉而成；再現(xiàn)像生成器，根據(jù)記錄在上述攝像面上的第1干涉條紋以及第2干 涉條紋生成上述被攝物體的再現(xiàn)像。優(yōu)選的，在本發(fā)明的另一其他的數(shù)字全息裝置中，上述相移單元的第1區(qū)域由相 位片或波片所構(gòu)成，第2區(qū)域由光學(xué)各向同性介質(zhì)所構(gòu)成，上述相移單元由上述第1區(qū)域與上述第2區(qū)域以柵格形狀配置而成。優(yōu)選的，在本發(fā)明的另一其他的數(shù)字全息裝置中，上述相移單元與上述攝像單元 形成為一體。還有，本發(fā)明的又一其他的數(shù)字全息裝置包括光源單元，射出具有第1方向偏振 成分的光，并根據(jù)所射出的光提供被被攝物體放射或透過或散射或反射或折射的物體光； 分離單元，從上述射出的具有第1方向偏振成分的光中分離出參考光；偏振元件陣列器件， 交替配置有相對上述第1方向傾斜+45度的第1偏振元件以及傾斜-45度的第2偏振元 件；相移單元，具有相對上述第1方向傾斜+45度的高速軸以及傾斜-45度的低速軸；攝像 單元，具有記錄有第1干涉條紋以及第2干涉條紋的攝像面，上述第1干涉條紋由透過上述 第1偏振元件的上述物體光以及上述參考光發(fā)生干涉而成，上述第2干涉條紋由透過上述 第2偏振元件的上述物體光以及上述參考光發(fā)生干涉而成；再現(xiàn)像生成器，根據(jù)記錄在上 述攝像面上的第1干涉條紋以及第2干涉條紋生成上述被攝物體的再現(xiàn)像。優(yōu)選的，在本發(fā)明的又一其他的數(shù)字全息裝置中，上述相移單元是二分之一波片。優(yōu)選的，在本發(fā)明的又一其他的數(shù)字全息裝置中，上述偏振元件陣列器件以及上 述相移單元，與上述攝像單元形成為一體。還有，本發(fā)明的再一其他的數(shù)字全息裝置的特征在于包括第1光源以及第2光 源，分別射出各自具有互不相同的第1波長以及第2波長的第1波長光以及第2波長光，并 根據(jù)上述射出的第1波長光以及第2波長光提供被被攝物體放射或透過或散射或反射或折 射的物體光；相移波長選擇單元，在垂直于上述第1波長光以及第2波長光的入射方向的 平面上，將由上述第1光源以及第2光源分別射出的第1波長光以及第2波長光分割成，具 有第1相位且與上述第1波長相對應(yīng)的第1相位第1波長參考光、具有不同于上述第1相 位的第2相位且與上述第1波長相對應(yīng)的第2相位第1波長參考光、具有上述第1相位且 與上述第2波長相對應(yīng)的第1相位第2波長參考光、具有上述第2相位且與上述第2波長 相對應(yīng)的第2相位第2波長參考光；攝像單元，具有記錄有第1相位第1波長干涉條紋、第 2相位第1波長干涉條紋、第1相位第2波長干涉條紋以及第2相位第2波長干涉條紋的 攝像面，而這些干涉條紋是由上述相移波長選擇單元分割而成的第1相位第1波長參考光、 第2相位第1波長參考光、第1相位第2波長參考光以及第2相位第2波長參考光分別與 被上述被攝物體放射或透過或散射或反射或折射的物體光發(fā)生干涉而獲得的；再現(xiàn)像生成 器，根據(jù)記錄在上述攝像面上的第1相位第1波長干涉條紋、第2相位第1波長干涉條紋、 第1相位第2波長干涉條紋以及第2相位第2波長干涉條紋生成上述被攝物體的再現(xiàn)像。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠在攝像面上同時記錄分別與互不相同的第1波長以及第2波 長相對應(yīng)的第1相位第1波長干涉條紋、第2相位第1波長干涉條紋、第1相位第2波長干 涉條紋以及第2相位第2波長干涉條紋。因此，通過1次的攝影就能夠計算出正確的相位 分布，對于動態(tài)被攝物體也能夠?qū)嵤?波長相位展開。優(yōu)選的，在本發(fā)明的再一其他的數(shù)字全息裝置中，上述相移波長選擇單元還包括 相移陣列器件以及波長選擇陣列器件，其中，上述相移陣列器件包括沿垂直于上述第1波 長光以及第2波長光的入射方向的第1方向分別以條紋形狀配置的、對應(yīng)于上述第1相位 的第1相位區(qū)域以及對應(yīng)于第2相位的第2相位區(qū)域；上述波長選擇陣列器件包括沿垂直 于上述第1波長光以及第2波長光的入射方向且與上述第1方向交叉的方向分別以條紋形狀而配置的、使具有上述第1波長的光透過的第1波長區(qū)域以及使具有上述第2波長的光 透過的第2波長區(qū)域。上述相移波長選擇陣列器件是將濾波器配置為陣列狀而成的器件。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，通過相移陣列器件和波長選擇陣列器件，在垂直于上述第1波長 光以及第2波長光的入射方向的平面上，能夠簡單地構(gòu)成將由上述第1光源以及第2光源 分別射出的第1波長光以及第2波長光分割成與上述第1相位以及上述第1波長相對應(yīng)的 第1相位第1波長參考光、與不同于上述第1相位的第2相位以及上述第2波長相對應(yīng)的 第2相位第1波長參考光、與上述第1相位以及上述第2波長相對應(yīng)的第1相位第2波長 參考光、與上述第2相位以及上述第2波長相對應(yīng)的第2相位第2波長參考光的相移波長 選擇單元。優(yōu)選的，在本發(fā)明的再一其他的數(shù)字全息裝置中，上述攝像單元是C⑶照相機或 CMOS圖像傳感器照相機；上述第1相位區(qū)域以及上述第2相位區(qū)域、上述第1波長區(qū)域以 及上述第2波長區(qū)域，對應(yīng)于上述攝像單元的各像素而配置。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠通過簡單的結(jié)構(gòu)來記錄被相移波長選擇單元分割而成的第1 相位第1波長參考光、第2相位第1波長參考光、第1相位第2波長參考光、第2相位第2 波長參考光與被上述被攝物體放射或透過或散射或反射或折射的物體光分別發(fā)生干涉而 成的第1相位第1波長干涉條紋、第2相位第1波長干涉條紋、第1相位第2波長干涉條紋 以及第2相位第2波長干涉條紋。優(yōu)選的，在本發(fā)明的再一其他的數(shù)字全息裝置中，上述相移波長選擇單元還包括 第3相位區(qū)域以及第4相位區(qū)域，其中，上述第3相位區(qū)域與不同于上述第1相位以及上述 第2相位的第3相位相對應(yīng)；上述第4相位區(qū)域與不同于上述第1相位以及上述第2相位 以及第3相位的第4相位相對應(yīng)。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠獲得根據(jù)4個互不相同的相位而形成的干涉條紋。優(yōu)選的，本發(fā)明的再一其他的數(shù)字全息裝置還包括第3光源，該第3光源射出具有 不同于上述第1波長以及第2波長的第3波長的第3波長光，根據(jù)上述第1波長光、第2波 長光以及第3波長光提供被被攝物體放射或透過或散射或反射或折射的物體光。優(yōu)選的，本發(fā)明的再一其他的數(shù)字全息裝置還包括第4光源，該第4光源射出具有 不同于上述第1波長以及第2波長以及第3波長的第4波長的第4波長光，根據(jù)上述第1 波長光、第2波長光、第3波長光以及第4波長光提供被被攝物體放射或透過或散射或反射 或折射的物體光。優(yōu)選的，在本發(fā)明的再一其他的數(shù)字全息裝置中，由上述第1光源以及第2光源分 別射出的第1波長光以及第2波長光是第1方向偏振光；上述相移波長選擇單元包括上述 第1波長光入射的第1四分之一波片、上述第2波長光入射第2四分之一波片以及波長選 擇陣列器件，其中，上述第1四分之一波片具有與上述第1相位相對應(yīng)的高速軸以及與上述 第2相位相對應(yīng)的低速軸；上述第2四分之一波片具有上述高速軸以及上述低速軸；上述 波長選擇陣列器件，配置有使上述第1波長光透過的第1波長區(qū)域以及使上述第2波長光 透過的第2波長區(qū)域；該數(shù)字全息裝置還包括偏振元件陣列，該偏振元件陣列具有使平行 于上述高速軸的偏振光透過的高速軸透過區(qū)域以及使平行于上述低速軸的偏振光透過的 低速軸透過區(qū)域。優(yōu)選的，在本發(fā)明的再一其他的數(shù)字全息裝置中，上述波長選擇陣列器件以及上
13述偏振元件陣列與上述攝像元件形成為一體。優(yōu)選的，在本發(fā)明的再一其他的數(shù)字全息裝置中，由上述第1光源以及第2光源分 別射出的第1波長光以及第2波長光是第1方向偏振光；上述相移波長選擇單元包含波長 選擇陣列器件、相移陣列器件以及偏振元件，其中，上述波長選擇陣列器件上配置有使上述 第1波長光透過的第1波長區(qū)域以及使上述第2波長光透過的第2波長區(qū)域；上述相移陣 列器件上配置有對應(yīng)于上述第1波長光的第1四分之一波片以及對應(yīng)于上述第2波長光的 第2四分之一波片，上述第1四分之一波片具有對應(yīng)于上述第1相位的高速軸以及對應(yīng)于 上述第2相位的低速軸，上述第2四分之一波片具有上述高速軸以及上述低速軸；上述偏振 元件使具有上述第1偏振成分的光透過。優(yōu)選的，在本發(fā)明的再一其他的數(shù)字全息裝置中，上述相移波長選擇單元與上述 攝像單元形成為一體。本發(fā)明的一種相移陣列器件包括第1區(qū)域以及第2區(qū)域，其中，上述第1區(qū)域使入 射的光透過，并為了使入射的光發(fā)生相移，由二分之一波片構(gòu)成該第1區(qū)域；為了使入射的 光透過，由玻璃構(gòu)成上述第2區(qū)域，上述第1區(qū)域以及第2區(qū)域以柵格形狀所配置。還有，本發(fā)明的又另一其他的數(shù)字全息裝置的特征在于包括光源單元，射出具有 第1方向偏振成分的光，并根據(jù)所射出的光提供被被攝物體放射或透過或散射或反射或折 射的物體光；分離單元，從上述射出的具有第1方向偏振成分的光中分離出參考光 ’波片 陣列器件，交替配置有四分之一波片與二分之一波片；偏振元件，相對上述第1方向傾斜而 設(shè)；攝像單元，具有記錄有第1干涉條紋以及第2干涉條紋的攝像面，上述第1干涉條紋由 透過上述四分之一波片的上述物體光以及上述參考光發(fā)生干涉而成，上述第2干涉條紋由 透過上述二分之一波片的上述物體光以及上述參考光發(fā)生干涉而成；再現(xiàn)像生成器，根據(jù) 記錄在上述攝像面上的第1干涉條紋以及第2干涉條紋生成上述被攝物體的再現(xiàn)像。上述 波片陣列器件是以陣列狀配置波片而成的器件。還有，本發(fā)明的又另一其他的數(shù)字全息裝置的特征在于包括光源單元，射出具有 第1方向偏振成分的光，并根據(jù)所射出的光提供被被攝物體放射或透過或散射或反射或折 射的物體光；分離單元，從上述射出的具有第1方向偏振成分的光中分離出參考光；波片陣 列器件，交替配置有第1波片元件與第2波片元件，上述第1波片元件具有相互正交的第1 高速軸以及第1低速軸，上述第2波片元件具有平行于上述第1高速軸的第2低速軸以及 平行于上述第1低速軸的第2高速軸；攝像單元，具有記錄有第1干涉條紋以及第2干涉條 紋的攝像面，上述第1干涉條紋由透過上述第1波片元件的上述物體光以及上述參考光發(fā) 生干涉而成，上述第2干涉條紋由透過上述第2波片元件的上述物體光以及上述參考光發(fā) 生干涉而成；再現(xiàn)像生成器，根據(jù)記錄在上述攝像面上的第1干涉條紋以及第2干涉條紋生 成上述被攝物體的再現(xiàn)像。還有，本發(fā)明的又另一其他的數(shù)字全息裝置的特征在于包括光源單元，射出具有 第1方向偏振成分的光，并根據(jù)所射出的光提供被被攝物體放射或透過或散射或反射或折 射的物體光；分離單元，從上述射出的具有第1方向偏振成分的光中分離出參考光；四分之 一波片，在不同于第1偏振方向的方向上具有高速軸與低速軸；偏振元件陣列器件，交替配 置有第1偏振元件與第2偏振元件，上述第1偏振元件具有平行于上述四分之一波片的高 速軸或低速軸的第2偏振方向，上述第2偏振元件具有正交于上述第2偏振方向的第3偏振方向；攝像單元，具有記錄有第1干涉條紋以及第2干涉條紋的攝像面，上述第1干涉條 紋由透過上述第1偏振元件的上述物體光以及上述參考光發(fā)生干涉而成，上述第2干涉條 紋由透過上述第2偏振元件的上述物體光以及上述參考光發(fā)生干涉而成；再現(xiàn)像生成器， 根據(jù)記錄在上述攝像面上的第1干涉條紋以及第2干涉條紋生成上述被攝物體的再現(xiàn)像。如以上所述，本發(fā)明的數(shù)字全息裝置具備能夠?qū)⑸鲜龉庠此涑龅墓夥指畛稍诖?直于其行進方向的平面上的相位互不相同的2種參考光的相移單元，因此，相比于現(xiàn)有結(jié) 構(gòu)的數(shù)字全息裝置，能進一步提高被攝物體的再現(xiàn)像的畫質(zhì)。另外，相比于現(xiàn)有的數(shù)字全息 裝置，能夠更簡單地制作出相移單元。還有，如上所述，本發(fā)明的數(shù)字全息裝置具備光程差生成單元，該光程差生成單元 根據(jù)上述物體光生成光程差互不相同的第1光程物體光以及第2光程物體光，并根據(jù)上述 光源所射出的光生成光程差互不相同的第1光程參考光以及第2光程參考光，因此，通過一 個攝像單元能夠同時取得以不同的光程差形成的第1干涉條紋和第2干涉條紋，從而能夠 提供瞬間記錄3維像的數(shù)字全息裝置。還有，如上所述，由于本發(fā)明的數(shù)字全息裝置具備相移波長選擇單元，在垂直于由 上述第1光源以及第2光源分別射出的第1波長光以及第2波長光的入射方向的平面上， 該相移波長選擇單元將第1波長光以及第2波長光分割成具有上述第1相位且與上述第1 波長相對應(yīng)的第1相位第1波長參考光、具有不同于上述第1相位的第2相位且與上述第1 波長相對應(yīng)的第2相位第1波長參考光、具有第1相位且與上述第2波長相對應(yīng)的第1相 位第2波長參考光、具有第2相位且與上述第2波長相對應(yīng)的第2相位第2波長參考光，因 此，通過1次的攝影就能夠計算出正確的相位分布，對于動態(tài)被攝物體也能夠?qū)嵤?波長相 位展開。


圖1是說明實施方式1的數(shù)字全息裝置的結(jié)構(gòu)的模式圖。圖2是說明上述數(shù)字全息裝置中的被攝物體的全息像再現(xiàn)順序的圖。圖3(a)是表示物體光的振幅分布的圖，圖3(b)是表示物體光的相位分布的圖，圖 3(c)是表示根據(jù)現(xiàn)有方法獲得的再現(xiàn)像的振幅分布的圖，圖3(d)是表示根據(jù)現(xiàn)有方法獲 得的再現(xiàn)像的相位分布的圖，圖3(e)是表示根據(jù)本發(fā)明獲得的再現(xiàn)像的振幅分布的圖，圖 3(f)是表示根據(jù)本發(fā)明獲得的再現(xiàn)像的相位分布的圖。圖4是表示本發(fā)明以及現(xiàn)有方法的相關(guān)系數(shù)值的圖。圖5是表示本發(fā)明以及現(xiàn)有方法的相關(guān)系數(shù)值的柱形圖。圖6是說明實施方式2的數(shù)字全息裝置的結(jié)構(gòu)的模式圖。圖7是說明上述數(shù)字全息裝置所具備的陣列器件的結(jié)構(gòu)的立體模式圖。圖8是說明上述數(shù)字全息裝置所具備的陣列器件的結(jié)構(gòu)的剖面模式圖。圖9是說明上述數(shù)字全息裝置中的像再構(gòu)成的運算法的圖。圖10(a)是表示根據(jù)上述數(shù)字全息裝置的被攝物體的再現(xiàn)像的圖，圖10(b)是表 示根據(jù)現(xiàn)有的菲涅耳變換法的被攝物體的再現(xiàn)像的圖，圖10(c)是表示根據(jù)現(xiàn)有的逐次相 移數(shù)字全息的被攝物體的再現(xiàn)像的圖。圖10(d)是表示根據(jù)專利文獻1上述的現(xiàn)有數(shù)字全 息裝置的被攝物體的再現(xiàn)像的圖。
圖11是說明實施方式3的數(shù)字全息裝置的結(jié)構(gòu)的模式圖。圖12是說明上述數(shù)字全息裝置所具備的陣列器件的結(jié)構(gòu)的圖。圖13是說明上述數(shù)字全息裝置中的像再構(gòu)成的運算法的圖。圖14(a) 圖14(e)是說明上述數(shù)字全息裝置中的像素插補方法的圖。圖15是說明求得上述數(shù)字全息裝置中的復(fù)振幅的方法的圖。圖16(a)是表示上述數(shù)字全息裝置的被攝物體的高度分布的圖，圖16(b)是表示 被攝物體的振幅分布的圖，圖16(c)表示的是使用波長為633nm、532nm的激光進行計算機 模擬的結(jié)果，圖16(e)表示的是通過專利文獻1上述的現(xiàn)有方法進行的數(shù)字全息裝置(波 長633nm)的計算機模擬的結(jié)果。圖17是說明實施方式3的其他數(shù)字全息裝置的結(jié)構(gòu)的模式圖。圖18是說明上述數(shù)字全息裝置所具備的陣列器件的結(jié)構(gòu)的圖。圖19是說明上述數(shù)字全息裝置中的像再構(gòu)成運算法的圖。圖20是說明上述數(shù)字全息裝置中的像素插補方法的圖。圖21是說明求得上述數(shù)字全息裝置中的復(fù)振幅的方法的圖。圖22 (a)表示使用波長為633nm、532nm的激光進行計算機模擬的結(jié)果，圖22 (b) 表示使用波長為633nm、532nm、475nm的激光進行計算機模擬的結(jié)果。圖23是說明專利文獻1上述的現(xiàn)有技術(shù)中的數(shù)字全息裝置的結(jié)構(gòu)模式圖。圖24是說明實施方式4的數(shù)字全息裝置的結(jié)構(gòu)的模式圖。圖25(a)是說明上述數(shù)字全息裝置中的偏振元件陣列器件的結(jié)構(gòu)的模式圖，圖 25(b)是表示偏振方向的圖。圖26是說明上述數(shù)字全息裝置的偏振方向的變化的圖。圖27是表示數(shù)字全息裝置所具備的CXD照相機的攝像面上的參考光的偏振方向 以及相位分布的圖。圖28是說明實施方式4的其他數(shù)字全息裝置的結(jié)構(gòu)的模式圖。圖29是說明上述其他數(shù)字全息裝置所具備的相移陣列器件的結(jié)構(gòu)的圖。圖30是說明上述相移陣列器件中的參考光的相移及偏振方向變化的圖。圖31是說明上述其他數(shù)字全息裝置中的物體光和參考光在各元件上的相位以及 偏振方向變化的圖。圖32是表示實施方式5的數(shù)字全息裝置的結(jié)構(gòu)的模式圖。圖33是表示實施方式5的其他數(shù)字全息裝置的結(jié)構(gòu)的模式圖。圖34是表示實施方式6的數(shù)字全息裝置的結(jié)構(gòu)的模式圖。圖35是說明上述數(shù)字全息裝置所具備的波長選擇陣列器件以及偏振元件陣列的 結(jié)構(gòu)的立體模式圖。圖36是說明上述數(shù)字全息裝置中的偏振狀態(tài)的變化的圖。圖37是表示實施方式6的其他數(shù)字全息裝置的結(jié)構(gòu)的模式圖。圖38是說明上述其他數(shù)字全息裝置所具備的波長選擇陣列器件以及偏振元件陣 列的結(jié)構(gòu)的立體模式圖。圖39是說明上述其他數(shù)字全息裝置中的偏振狀態(tài)的變化的圖。圖40是表示實施方式6的另一其他數(shù)字全息裝置的結(jié)構(gòu)的模式圖。
圖41是說明上述另一其他數(shù)字全息裝置所具備的相移波長選擇元件的結(jié)構(gòu)的立 體模式圖。圖42是說明上述另一其他數(shù)字全息裝置中的偏振狀態(tài)的變化的圖。圖43是表示實施方式6的又一其他數(shù)字全息裝置的結(jié)構(gòu)的模式圖。圖44是說明上述又一其他數(shù)字全息裝置所具備的相移波長選擇元件的結(jié)構(gòu)的立 體模式圖。圖45是說明上述再一其他數(shù)字全息裝置中的偏振狀態(tài)的變化的圖。圖46是表示實施方式7的數(shù)字全息裝置的結(jié)構(gòu)的模式圖。圖47是表示上述數(shù)字全息裝置所具備的波片陣列器件和偏振元件和CXD照相機 的結(jié)構(gòu)的模式圖。圖48是表示上述波片陣列器件和偏振元件的結(jié)構(gòu)的模式圖。圖49是表示實施方式7的其他數(shù)字全息裝置的結(jié)構(gòu)的模式圖。圖50是表示實施方式8的數(shù)字全息裝置的結(jié)構(gòu)的模式圖。圖51是表示上述數(shù)字全息裝置所具備的四分之一波片陣列和CCD照相機的結(jié)構(gòu) 的模式圖。圖52是表示上述四分之一波片陣列的結(jié)構(gòu)的模式圖。圖53是表示實施方式9的數(shù)字全息裝置的結(jié)構(gòu)的模式圖。圖54是表示上述數(shù)字全息裝置所具備的偏振元件陣列器件和CXD照相機的結(jié)構(gòu) 的模式圖。圖55是表示上述偏振元件陣列器件的結(jié)構(gòu)的模式圖?！锤綀D標記說明〉1、Ic Im 數(shù)字全息裝置
0128]2陣列器件(相移單元)
0129]3CCD照相機(攝像單元)
0130]4光源
0131]5再現(xiàn)像生成器
0132]6被攝物體
0133]7a、7b區(qū)域
0134]8干涉條紋
0135]9a、9b區(qū)域
0136]10a、10b、11a、lib 干涉條紋數(shù)據(jù)
0137]12成像光學(xué)系統(tǒng)
0138]13攝像面
0139]14陣列器件(光程差生成單元)
0140]15a、15b區(qū)域
0141]16干涉條紋
0142]17a、17b區(qū)域
0143]18a、18b、19a、19b 干涉條紋數(shù)據(jù)
0144]20陣列器件(相移波長選擇單元)
17
21 相移陣列器件
22波長選擇陣列器件
23a一23d相位區(qū)域
24a124b波長區(qū)域
25a一25h干涉條紋
26a一26c波長區(qū)域
27a一271 干涉條紋
28a128b128c光源(第l光源1第2光源1第3光源)
3l13la光源
32四分之一波片(相移單元)
33偏振元件陣列器件
34a134b區(qū)域(第l區(qū)域1第2區(qū)域)
35相移陣列器件(相移單元)
36波片光學(xué)介質(zhì)陣列器件
37偏振元件
38光學(xué)介質(zhì)
39四分之一波片
40高速軸
41低速軸
42相位片陣列(相移單元)
43144區(qū)域(第l區(qū)域1第2區(qū)域)
45四分之一波片
46高速軸
47低速軸
48光源
49偏振元件
50偏振元件陣列器件
5la15lb偏振元件
52四分之一波片(相移單元)
53高速軸
54低速軸
55a155b155c 光源
56相移波長選擇元件
OwP1 四分之一波片(第l四分之一波片)
QwP2四分之一波片(第2四分之一波片)
QwP3四分之一波片(第3四分之一波片)
57161 波長選擇陣列器件
58a162a波長區(qū)域(第l波長區(qū)域)
59偏振元件陣列0184]62c波長區(qū)域(第3波長區(qū)域)0185]60a高速軸透過區(qū)域0186]60b低速軸透過區(qū)域0187]63,72高速軸0188]64,73低速軸0189]65a、65b、65c光源0190]66,74相移波長選擇元件0191]67,75波長選擇陣列器件0192]68a、76a波長區(qū)域(第1波長區(qū)域)0193]68b、76b波長區(qū)域(第2波長區(qū)域)0194]76c波長區(qū)域(第3波長區(qū)域)0195]69,77相移陣列器件0196]71偏振元件0197]70a、78a四分之一波片(第1四分之一波片)0198]70b、78b四分之一波片(第2四分之一波片)0199]78c四分之一波片(第3四分之一波片)0200]80波片陣列器件0201]81a四分之一波片0202]81b二分之一波片0203]82偏振片0204]83偏振元件0205]84波片陣列器件0206]85第1波片元件0207]86a第1高速軸0208]86b第1低速軸0209]87第2波片元件0210]88a第2高速軸0211]88b第2低速軸0212]89偏振元件陣列器件0213]90a第1偏振元件0214]90b第2偏振元件0215]91四分之一波片0216]BS1、BS2光束分離器0217]PBS1、PBS2偏振光束分離器
具體實施例方式以下，參照圖1至圖55，說明本發(fā)明的實施方式。(實施方式1)圖1是說明實施方式1所涉及的數(shù)字全息裝置1的結(jié)構(gòu)的模式圖。數(shù)字全息裝置
191具備有用于射出激光的光源4。光束分離器對光源4所射出的激光進行分割。分割后的 一部分激光，被反射鏡M反射之后經(jīng)過光束擴展器BE，然后經(jīng)過準直鏡CL而成為平行光并 照射到被攝物體6上，之后經(jīng)被攝物體6的散射而成為物體光，該光再經(jīng)過另一光束分離器 BSJtA CXD照相機3所具備的攝像面13中。被光束分離器BS分割的另一部分激光，被另一反射鏡M反射后經(jīng)過另一光束擴展 器BE，然后經(jīng)過另一準直鏡CL而成為平行光，并入射到陣列器件2中。陣列器件2包括在垂直于激光入射方向的平面上以柵格形狀配置的2種的區(qū)域 7a、7b。2種區(qū)域7a、7b對應(yīng)于CXD照相機3的各像素而配置。經(jīng)過陣列器件2的區(qū)域7a 的激光成為作為相移測量單元基準的參考光。經(jīng)過陣列器件2的區(qū)域7b的激光被變換成 相對于經(jīng)過區(qū)域7a的激光的相位進行了/2)相移的參考光。由陣列器件2生成的2種參考光，被又一其他的反射鏡M反射后經(jīng)過成像光學(xué)系 統(tǒng)12，再被另一光束分離器BS反射后射入CXD照相機3所具備的攝像面13中。圖2是說明上述數(shù)字全息裝置1中的被攝物體6的全息像的再現(xiàn)順序的圖。在 CCD照相機3的攝像面13中，有由2種參考光和物體光分別發(fā)生干涉而成的干涉條紋8被 記錄。干涉條紋8包括以柵格形狀交替配置的區(qū)域9a、9b。區(qū)域9a是，用于記錄經(jīng)過陣列 器件2的區(qū)域7a并具有成為相移測量單元基準的相位的參考光與物體光發(fā)生干涉而形成 的干涉條紋的區(qū)域。區(qū)域9b是，用于記錄經(jīng)過陣列器件2的區(qū)域7b并相對于經(jīng)過區(qū)域7a 的參考光進行了(-η/2)相移的參考光與物體光發(fā)生干涉而形成的干涉條紋的區(qū)域。再現(xiàn)像生成器5從干涉條紋8中分別抽取由區(qū)域9a所構(gòu)成的干涉條紋數(shù)據(jù)IOa 和由區(qū)域9b所構(gòu)成的干涉條紋數(shù)據(jù)10b。然后，再現(xiàn)像生成器5對干涉條紋數(shù)據(jù)IOa進行 插補處理生成干涉條紋數(shù)據(jù)11a，并對干涉條紋數(shù)據(jù)IOb進行插補處理生成干涉條紋數(shù)據(jù) lib。接下來，再現(xiàn)像生成器5對干涉條紋數(shù)據(jù)IlaUlb進行菲涅耳變換，生成被攝物體6 的再現(xiàn)像。為了使通過再現(xiàn)像生成器5來進行全息像再現(xiàn)的過程中使用的數(shù)學(xué)式(3) (5) 成立，作為必要條件使參考光的強度充分強，優(yōu)選的強度是物體光強度的2倍以上。接下來，說明生成被攝物體6的再現(xiàn)像的原理。通過求出CXD照相機3的攝像面 13上的物體光的復(fù)振幅分布，來計算物體的3維信息。為了求出物體的復(fù)振幅分布，需要以 下的信息。·參考光的強度分布·由物體光和參考光所形成的干涉條紋·物體光和進行了(_ π /2)相移的參考光的干涉條紋根據(jù)這些信息求出CXD照相機3的攝像面13上的物體光的復(fù)振幅分布的理論如 下。物體光 …(AY (x, y):物體光的振幅分布，Φ(χ,》物體光的相位分布)參考光
TT- A(Ay (χ, y)參考光的振幅分布，Φ (χ, y)參考光的相位分布，δ 參考光的相移 量)
20
參考光的強度 由物體光和參考光生成的干涉條紋可用下述數(shù)學(xué)式(1)來表達。 相移量δ為0、(-π/2)時的干涉條紋如以下表達式所表示。
在此，干涉條紋的0級衍射光成分的定義如下。 并且，參考光的初期相位是Φ (x,y) = 0。整理上述2個數(shù)學(xué)式，獲得下述數(shù)學(xué)式(2)。

接下來，說明求出干涉條紋的0級衍射光成分的過程。將數(shù)學(xué)式(2)代入三角函 數(shù)公式sin2 θ +cos2 θ = 1中，獲得如下數(shù)學(xué)表達式。
a< -v-VV2-4^如上所述，根據(jù)2張干涉條紋、參考光的強度信息，可獲得CCD面上的物體光的復(fù) 振幅分布。其順序如下。
21 ^jcos2 ^ +sin2 SiJ=I1^l a^
lTr(^y)
對該數(shù)學(xué)式進行整理，獲得如數(shù)_
L)+ )+w=o
( \ v = — I(x,yfi)+I. ν. π + 217(x,y)
Iv("，"!)
if 2
w= 9 1Lrfi) + 1I π + 2Ir(,,y) 2V (^)J
解出a(x,y)，獲得數(shù)學(xué)式(4)。 —ν + Λ/V2 — 4w
^—— (4)
在此， ’力= 42(,’力+
因此，根號為負，獲得數(shù)學(xué)式(5)。
ζ (3)所示的a(x,y)的2次方程式。
(3)
首先，將2張干涉條紋、參考光的強度分布記錄到攝像元件中。然后，將2張干涉條紋、參考光的強度分布信息代入數(shù)學(xué)式(5)中，求出干涉條紋的。級衍射光成分。接下來，將2張干涉條紋、參考光的強度分布信息、所求得的干涉條紋的。級衍射光成分代入數(shù)學(xué)式(2)中，求出物體光的實部、虛部。
為了表示實施方式l所涉及的數(shù)字全息術(shù)的有效性，通過計算機進行了模擬。圖3(a)表示的是物體光的振幅分布，圖3(b)表示的是物體光的相位分布，圖3(C)表示的是按照專利文獻l所述的現(xiàn)有方法由數(shù)字全息裝置生成的再現(xiàn)像的振幅分布，圖3(d)表示的是按照專利文獻l所述的現(xiàn)有方法由數(shù)字全息裝置生成的再現(xiàn)像的相位分布，圖3(e)表示的是根據(jù)本發(fā)明生成的再現(xiàn)像的振幅分布，圖3(f)表示的是根據(jù)本發(fā)明生成的再現(xiàn)像的相位分布。圖4是表示本發(fā)明以及現(xiàn)有方法的相關(guān)系數(shù)值的圖。圖5是表示本發(fā)明以及現(xiàn)有方法的相關(guān)系數(shù)值的柱形圖。
進行模擬的條件如下。
。記錄／再現(xiàn)光的波長632．8(nm)
．自CCD面的再現(xiàn)距離7(Cm)
。像再現(xiàn)方法卷積法
。Ar‘。，、，2
設(shè)定Ar‘?！痀)2的理由在于，對物體光的強度分布進行了標準化，而且物體光的強度和參考光的強度比被假設(shè)為l4。作為對比對象，在相同條件下對采用專利文獻l所記載的現(xiàn)有方法的數(shù)字全息也進行了模擬。作為插補處理方法，均采用了對于CCD面上的有欠缺的各相移量的像素值進行插補的方法。作為對比方法，取得了圖3所示的物體光的振幅分布、相位分布與通過各方法獲得的再現(xiàn)像的振幅分布、相位分布之間的關(guān)系。然后，根據(jù)所獲得的相關(guān)系數(shù)的值，對有效性進行確認。所求得的相關(guān)系數(shù)廠的數(shù)學(xué)表達式如下。
在數(shù)學(xué)式(6)中，P汛、，是被攝物體的數(shù)據(jù)的各像素值，Q小、，是再現(xiàn)像的數(shù)據(jù)的各像素值，N。、N、分別是X、y軸方向上的像素數(shù)。付與P汛、、被攝物體的振幅分布、相位分布的數(shù)據(jù)，付與Q汛、，再現(xiàn)像的振幅分布、相位分布的數(shù)據(jù)。圖4中的相關(guān)值用柱形表示則如圖5所示。模擬結(jié)果表明，畫質(zhì)有所提高。
在實施方式l中，說明了由光源4射出激光的例子，但是本發(fā)明并不限定于此。取代激光，還可以使用超聲波、X線、發(fā)射自LED的光、發(fā)射自超輻射發(fā)光二極管的光、發(fā)射自鹵燈的光、發(fā)射自氙燈的光、發(fā)射自水銀燈的光、發(fā)射自鈉燈的光、微波、太拉赫光、電子線或者廣播波。這在后述的實施方式中也一樣。
另外，對于陣列器件2的區(qū)域7a、7b，可以改變構(gòu)成陣列器件2的玻璃材料的厚度， 或者，通過在陣列器件2上設(shè)置液晶元件來改變液晶分子的方向。此外，以上說明了作為攝像單元使用CCD照相機的例子，但是本發(fā)明并不限定于 此。作為攝像單元可使用一般的攝像元件，還可以用CMOS圖像傳感器照相機代替CCD照相 機。這在后述實施方式中也一樣。另外，以上說明了使用玻璃形成陣列器件的例子，但是本發(fā)明并不限定于此。此外，以上例舉了由光源射出的激光經(jīng)被攝物體散射后成為物體光的例子，但是 本發(fā)明并不限定于此。物體光也可以是由上述被攝物體放射或透射或反射或折射而成的 光。這在下述實施方式中也一樣。(實施方式2)圖6是說明實施方式2所涉及的數(shù)字全息裝置Ic的結(jié)構(gòu)的模式圖。對于與上述 對應(yīng)的構(gòu)成部件相同的構(gòu)成部件，賦予其同一標記，并省略其詳細說明。數(shù)字全息裝置Ic具備用于射出激光的光源4c。光束分離器BS對光源4c所射出 的激光進行分割。分割后的一部分激光，被反射鏡M反射之后經(jīng)過光束擴展器BE，然后經(jīng)過 準直鏡CL而成為平行光照射到被攝物體6上，再被攝物體6散射而成的物體光通過其他光 束分離器BS射入陣列器件14中。 由光束分離器BS進行分割的另一部分激光，被其他的反射鏡M反射之后經(jīng)過其他 的光束擴展器BE，然后經(jīng)過其他的準直鏡CL而成為平行光，然后被另一其他的反射鏡M以 及其他光束分離器BS反射并射入陣列器件14中。圖7是說明陣列器件14的結(jié)構(gòu)的立體模式圖，圖8為其剖面圖。陣列器件14具 備在垂直于激光的入射方向的平面上以柵格形狀交替配置的2種區(qū)域15a、15b。該2種區(qū) 域15a、15b，相對應(yīng)于CXD照相機3的各像素而配置。陣列器件14由對于物體光和參考光 的折射率相同的玻璃構(gòu)成，如圖8所示，區(qū)域15a的厚度比區(qū)域15b薄。在區(qū)域15a中，根據(jù)來自被攝物體6的物體光以及由其他光束分離器BS所反射的 激光，分別生成第1光程物體光以及第1光程參考光，并將這些光射入攝像面13。在區(qū)域 15b中，根據(jù)來自被攝物體6的物體光以及由其他光束分離器BS反射的激光，分別生成第2 光程物體光以及第2光程參考光，并將這些光射入攝像面13。陣列器件14可以粘貼在CXD 照相機3的攝像面13上。根據(jù)陣列器件14的所述結(jié)構(gòu)，CXD照相機3的每個像素都存在 光程差，因此，通過進行1次記錄，就能夠同時記錄光程長度不同的2張干涉條紋。并且，對 于該光程差不設(shè)任何特定條件，因此，只要玻璃的厚度均一就可以自由地進行設(shè)定。陣列器件可由厚度相同的第1光學(xué)介質(zhì)以及第2光學(xué)介質(zhì)形成。此時，第1光學(xué) 介質(zhì)針對射入的物體光以及參考光具有第1折射率，第2光學(xué)介質(zhì)針對射入的物體光以及 參考光具有不同于第1折射率的第2折射率。圖9是說明數(shù)字全息裝置Ic的像再現(xiàn)結(jié)構(gòu)運算法的圖。在CXD照相機3的攝像 面13上記錄有干涉條紋16。干涉條紋16被記錄至以柵格狀交替配置的2種區(qū)域17a、17b 上。區(qū)域17a與陣列器件14的區(qū)域15a相對應(yīng)。區(qū)域17b與陣列器件14的區(qū)域15b相對應(yīng)。再現(xiàn)像生成器5從干涉條紋16中抽取由區(qū)域17a所構(gòu)成的干涉條紋數(shù)據(jù)18a與 由區(qū)域17b所構(gòu)成的干涉條紋數(shù)據(jù)18b。之后，再現(xiàn)像生成器5對干涉條紋數(shù)據(jù)18a進行插補而生成干涉條紋數(shù)據(jù)19a，并對干涉條紋數(shù)據(jù)18b進行插補而生成干涉條紋數(shù)據(jù)19b。然 后，再現(xiàn)像生成器5對干涉條紋數(shù)據(jù)19a、19b進行菲涅耳變換，生成被攝物體6的再現(xiàn)像。這樣，通過本實施方式的攝像元件可以記錄光程長度互不相同的2張干涉條紋信 息，并抽取各成分，對其分別欠缺的像素進行插補。然后，依據(jù)由以上程序所獲得的2張干 涉條紋，使用計算機進行像再現(xiàn)計算，并以此求出物體光，再現(xiàn)三維信息。如上所述，根據(jù)在同軸配置的攝像元件((XD照相機3)和被攝物體6之間的距離 互不相同的2個位置上進行記錄的2個同軸全息圖，可對任意位置上的被攝物體的振幅信 息進行再現(xiàn)。其方法原理如下。通過對照射到被攝物體6的光被該被攝物體6散射而成的物體光和成為參考光的 平面波進行同軸重疊，使干涉條紋形成在攝像元件上。假設(shè)攝像元件和
A0 參考光的振幅(實數(shù)的常數(shù))u(x,y,z)物體光的振幅，相位分布在此，物體光的振幅充分小于參考光的振幅時，數(shù)學(xué)式(7)可表示為與其近似的 數(shù)學(xué)式⑶。
在此，函數(shù)如數(shù)學(xué)式(9)所定義。l(x, y, z) = log[I(x, y, ζ)/A02] = u(x, y, z)+u*(x, y, ζ) (9)此時，以下數(shù)學(xué)式(10)表示I (X，y，ζ)的傅立葉變換。 = U(fx, fy,0)H(fx, fy, z)+U*(-fx, -fy,0)H*(fx, fy, z) (10)其中，H(fx，fy，z)是根據(jù)瑞利-索末菲(Rayleigh sommerfeld)積分的轉(zhuǎn)移函數(shù)， 可通過數(shù)學(xué)式(11)獲得。H(fx,fy,Az)^cxp -i^{\-^fx2-X2fy2f(11)
Λ根據(jù)關(guān)系式(10)，函數(shù)L(x，y, ζ)包含物體的復(fù)振幅分布及其共軛像的兩者的傅 里葉變換像。在此，為了再現(xiàn)物體的復(fù)振幅分布以及除去共軛像，對攝像元件和被攝物體之間 的距離為ζ+Δ ζ的干涉條紋進行記錄。根據(jù)該干涉條紋求出L(x，y，ζ+Δζ)。根據(jù)求出的L(x，y，ζ)、L(x，y，ζ+Δζ)，以下關(guān)系式(12)成立。AL(x, y, ζ)= L(x, y, z)-L(x, y, z+Az)H(fx, fy，Δ z)= U(fx, fy,0)H(fx, fy, ζ) X [1-H(fx, fy,2Az)] (12)根據(jù)該數(shù)學(xué)式(12)可求出對物體光進行了傅里葉變換的函數(shù)U(fx，fy，0)，因此，
24能夠獲得通過逆傅里葉耳變換求得的物體的振幅、相位相信的U(X，y,0)。圖10 (a)表示的是上述數(shù)字全息裝置Ic的被攝物體的再現(xiàn)像，圖10 (b)表示的是 現(xiàn)有的根據(jù)菲涅耳變換法獲得的被攝物體的再現(xiàn)像，圖10(c)表示的是現(xiàn)有的根據(jù)逐次相 移數(shù)字全息術(shù)獲得的被攝物體的再現(xiàn)像。另外，圖10(d)表示的是按照現(xiàn)有的方法(專利 文獻1)獲得的數(shù)字全息裝置的被攝物體的再現(xiàn)像。根據(jù)實施方式2所涉及的數(shù)字全息裝置lc，能夠獲得與根據(jù)現(xiàn)有的逐次相移數(shù)字 全息術(shù)以及現(xiàn)有的方法(專利文獻1)獲得的數(shù)字全息裝置的再現(xiàn)像具有同等畫質(zhì)的再現(xiàn)像。(實施方式3)圖11是說明實施方式3所涉及的數(shù)字全息裝置Id的結(jié)構(gòu)的模式圖。對于與上述 對應(yīng)的構(gòu)成部件相同的構(gòu)成部件，賦予其同一標記，并省略其詳細說明。數(shù)字全息裝置Id具備用于射出具有與綠色相相對應(yīng)的波長的綠色激光的光源 28a,以及用于射出具有與紅色相對應(yīng)的波長的紅色激光的光源28b。由光源28a射出的綠 色激光被反射鏡M反射之后，透過半反射鏡HM射入其他的半反射鏡HM中。由光源28b射 出的紅色激光被半反射鏡HM反射之后，射入其他的半反射鏡HM中。被其他的半反射鏡HM反射的綠色激光以及紅色激光經(jīng)過光束擴展器BE，照射到 被攝物體6上，透過被攝物體6的物體光被其他的反射鏡M反射后再被光束分離器BS反射， 并射入CXD照相機3的攝像面13。經(jīng)過其他的半反射鏡HM的綠色激光以及紅色激光被另一其他的反射鏡M反射后 經(jīng)過其他光束擴展器BE，并射入陣列器件20。圖12是說明陣列器件20的結(jié)構(gòu)的圖。陣列器件20包括相移陣列器件21和波長 選擇陣列器件22。其中，相移陣列器件21包括沿垂直于綠色激光以及紅色激光的入射方向 的第1方向分別以條紋狀配置的、與相位0相對應(yīng)的相位區(qū)域23a、與相位(π/2)相對應(yīng)的 相位區(qū)域23b、與相位π相對應(yīng)的相位區(qū)域23c、與相位(3 π/2)相對應(yīng)的相位區(qū)域23d; 波長選擇陣列器件22包括沿垂直于綠色激光以及紅色激光的入射方向即與上述第1方向 相垂直交叉的方向分別以條紋狀配置的、能夠使具有與綠色相對應(yīng)的波長的綠色激光透過 的波長區(qū)域24a以及能夠使具有與紅色相對應(yīng)的波長的紅色激光透過的波長區(qū)域24b。相位區(qū)域23a、23b、23c、23d以及波長區(qū)域24a、24b對應(yīng)于CCD照相機的各像素而 配置。為了瞬間取得正確的相位分布，具備能夠同時記錄與2個波長相對應(yīng)的干涉條紋 的系統(tǒng)為宜。而且，只要以每個波長為單位能夠取得對參考光進行相移之后的光，就能夠減 輕0級衍射光等造成的影響。因此，設(shè)置了具有上述結(jié)構(gòu)的陣列器件20以及CCD照相機3。S卩，對于CXD照相機3的每個像素，設(shè)置了相移量為0、( π /2)、π、(3 π /2)中任 意一個量的相移陣列器件21，以及設(shè)置在該相移陣列器件21的前面并只使具有特定波長 的光經(jīng)過的波長選擇陣列器件22。如上所述，陣列器件20在垂直于綠色激光以及紅色激光的射入方向的平面上，將 分別射出自光源28a以及28b的綠色激光以及紅色激光分割成，相位為0且對應(yīng)于綠色波 長的第1相位綠色參考光、相位為(η /2)且對應(yīng)于綠色波長的第2相位綠色參考光、相位 為π且對應(yīng)于綠色波長的第3相位綠色參考光、相位為(3 π/2)且對應(yīng)于綠色波長的第4
25相位綠色參考光、相位為0且對應(yīng)于紅色波長第1相位紅色參考光、相位為(η /2)且對應(yīng) 于紅色波長的第2相位紅色參考光、相位為π且對應(yīng)于紅色波長的第3相位紅色參考光、 相位為(3 π/2)且對應(yīng)于紅色波長的第4相位紅色參考光等，8種參考光。圖13是說明數(shù)字全息裝置Id的像再構(gòu)成算法的圖。從上述第1相位綠色參考光、 第2相位綠色參考光、第3相位綠色參考光、第4相位綠色參考光、第1相位紅色參考光、第 2相位紅色參考光、第3相位紅色參考光、第4相位紅色參考光與物體光分別發(fā)生干涉而成 并且被記錄在攝像面13上的干涉條紋中，抽取以相同波長相同相移量被記錄的像素，獲得 各干涉條紋 25a、25b、25c、25d、25e、25f、25e、25g、25h。圖14(a) 圖14(e)是說明數(shù)字全息裝置Id的像素插補方法的圖。對分別在8 個干涉條紋25a 25h中發(fā)生的欠缺像素進行如圖14(a) 圖14(e)所示的插補處理。并 在端部的像素中復(fù)制與其接近的像素的值。以8個像素作為1組，按照圖14(a) 圖14(e) 中以圓圈標記的1至7的順序進行插補。圖15是說明求出數(shù)字全息裝置Id的復(fù)振幅的方法的圖。使用進行插補之后的8 個干涉條紋25a 25h，通過再現(xiàn)像生成器5計算每個波長的相移，并求出與各波長相對應(yīng) 的復(fù)振幅分布。然后，根據(jù)與2個波長相對應(yīng)的復(fù)振幅分布，計算各相位分布。然后，求出 與2個波長相對應(yīng)的相位分布中的配置于圖像中的同一位置上的像素之間的差。最后，在 求得結(jié)果為負的像素上加2π。接下來，說明實施方式3所涉及的數(shù)字全息技術(shù)的原理。假設(shè)物體的復(fù)振幅分布 為U，通過以下的數(shù)學(xué)式，可求出物體的相位分布φ。 由于觀察到的相位分布是根據(jù)arctan求出的，因此相位分布被折疊在-π<φ 的范圍內(nèi)，而無法獲得正確的相位分布。對此，為了獲得正確的相位分布，進行相位展開。使用2個波長進行相位展開的方法稱之為2波長相位展開法。其理論如下。假設(shè)相對于波長λ m的相位分布為(pm時，與此相對應(yīng)的物體的表面形狀Zm可表示如下。 以下，假設(shè)2個波長為λ^ X2U1 < λ2)，與波長X1相對應(yīng)的相位分布為奶，與
波長λ 2相對應(yīng)的相位分布為Φ2?？筛鶕?jù)以下數(shù)學(xué)式求出φι和φ2的差φ 2。 在與φι、φ2的轉(zhuǎn)折點相對應(yīng)的點上，該φ 2的相位差為2 π，存在多個此類點。為了 減少相位差為2 π的點的個數(shù)，在φ12<0的部分加2 π。其結(jié)果，所獲得的相位分布φ' 12可
表示如下。 φ' 12相當(dāng)于根據(jù)以下數(shù)學(xué)式所表示的合成波長λ 12求出的相位分布。
圖16 (a)表示的是數(shù)字全息裝置Id的被攝物體6的高度分布，圖16 (b)表示的是 被攝物體6的振幅分布，圖16 (c)表示的是使用波長為633nm、532nm的激光時的計算機模 擬結(jié)果，圖16 (d)表示的是使用波長為633nm、635nm的激光時計算機模擬結(jié)果，圖16 (e)表 示的是根據(jù)現(xiàn)有方法(專利文獻1)的數(shù)字全息裝置(波長633nm)，的計算機模擬結(jié)果。模擬的條件如下·物體和全息圖面的距離(再現(xiàn)距離)10cm·物體光、參考光的波長633nm和532nm，或者633nm和635nm 全息圖、再現(xiàn)像的像素間隔10 μ m·全息圖、再現(xiàn)像的像素數(shù)512X512pixels 像再現(xiàn)方法卷積法另外，被攝物體6的最大高度為3 μ m。圖16所示圖像的256灰階的值進行標準 化，最小值為黑(0)，最大值為白(255)。圖16 (c) 圖16 (e)表示計算機模擬的結(jié)果。使用波長為633nm和532nm的激光 時，合成波長約3. 3 μ m。另外，使用波長為633nm和635nm的激光時，合成波長約200 μ m。圖17是說明實施方式3所涉及的其他數(shù)字全息裝置Ie的結(jié)構(gòu)的模式圖。對于與 上述對應(yīng)的構(gòu)成部件相同的構(gòu)成部件，賦予其相同的參考標記，并省略其詳細說明。數(shù)字全息裝置Ie不同于圖11所示的數(shù)字全息裝置Id之處在于其具備光源28c， 并且代替陣列器件20設(shè)置了陣列器件20e。光源28c射出具有與藍色相對應(yīng)的波長的藍色 激光。圖18是說明陣列器件20e的結(jié)構(gòu)的圖。陣列器件20e具備相移陣列器件21和波 長選擇陣列器件22e。相移陣列器件21包括沿著垂直于綠色激光、紅色激光以及藍色激光的入射方向 分別以條紋狀配置的、與相位0相對應(yīng)的相位區(qū)域23a、與相位(π/2)相對應(yīng)的相位區(qū)域 23b、與相位π相對應(yīng)的相位區(qū)域23c以及與相位(3 π/2)相對應(yīng)的相位區(qū)域23d。波長選擇陣列器件22e包括沿著垂直于綠色激光、紅色激光以及藍色激光的入射 方向即與上述第1方向相垂直交叉的方向分別以條紋狀配置的、具有與綠色相對應(yīng)的波長 的綠色激光可以透過的波長區(qū)域26a、透過具有與紅色相對應(yīng)的波長的紅色激光可以透過 的波長區(qū)域26b以及具有與藍色相對應(yīng)的波長的藍色激光可以透過的波長區(qū)域26c。相位 區(qū)域23a、23b、23c、23d以及波長區(qū)域26a、26b、26c對應(yīng)于CCD照相機的各像素而配置。圖19是說明數(shù)字全息裝置Ie的像再構(gòu)成算法的圖。從由陣列器件20e所生成的 12種參考光與物體光發(fā)生干涉而成并且被記錄于攝像面13上的干涉條紋中，抽取以相同 波長相同相移量被記錄的像素，獲得干涉條紋27a 271。圖20是說明數(shù)字全息裝置Ie中的像素的插補方法的圖。對于分別在12個干涉
27條紋27a 271中發(fā)生欠缺的像素的插補按照如下所述方式進行。在端部的像素中，復(fù)制 與其接近的像素的值。通過進行如下上述的加權(quán)，進行插補。(例)根據(jù)有效的4個像素記錄欠缺像素的情況假設(shè)有效的4個像素分別為A、B、C、D，從A、B、C、D到欠缺像素的距離分別是a、
b、c、d。欠缺像素為像素F時，可通過以下的數(shù)學(xué)式求出像素F的值。 圖21是說明求出數(shù)字全息裝置Ie中的復(fù)振幅的方法的圖。使用進行插補之后的 12個干涉條紋27a 271，按每個波長進行相移計算法中算出復(fù)振幅分布的計算，并求出分 別與各波長相對應(yīng)的復(fù)振幅分布。然后，根據(jù)與3個波長相對應(yīng)的復(fù)振幅分布，計算各相位 分布。然后，對于λ” λ2、λ3(λ2 < λ3< A1)中的由λ^Π λ3、人2和λ 3組成的2個 組，適用2波長相位展開法。然后，對于通過2波長相位展開法求得的2個相位分布，進一 步進行2波長相位展開。圖22(a)表示的是使用波長為633nm、532nm的激光進行的計算機模擬結(jié)果，圖 22(b)表示的是使用波長為633nm、532nm、475nm的激光進行的計算機模擬結(jié)果。進行模擬試驗的條件、被攝物體等與圖16所示的平行2波長相位展開法相同。另 外，上述平行2波長相位展開法(波長633nm、532nm)的合成波約為3. 3 μ m，平行3波長相 位展開法(波長633nm、532nm、475nm)的合成波約為13. 5 μ m。接下來，說明使用3波長進行相位展開的方法的原理。假設(shè)3個波長分別為λ ρ λ2、λ3(λ2 < λ3< λ)。首先，對于與入工和λ 3相對應(yīng)的相位分布舉出2波長相位展 開，獲得與合成波長A13相對應(yīng)的相位分布。然后，對于與入2和λ3相對應(yīng)的相位分布進 行2波長相位展開，獲得與合成波長A23相對應(yīng)的相位分布。然后，對于與A13和A23相對 應(yīng)的相位分布進行2波長相位展開，獲得與合成波長Λ 13_23相對應(yīng)的相位分布。
以下，說明合成波長Λ13_23的計算方法。 各合成波長Λ13_23可表示如下。
A13和A23的合成波長Λ13_23可按照如下數(shù)學(xué)式來計算t
圖24是說明實施方式4所涉及的數(shù)字全息裝置If的結(jié)構(gòu)的模式圖。對于與上述 對應(yīng)的構(gòu)成部件相同的構(gòu)成部件，賦予其同一標記，并省略其詳細說明。圖24所例示的是將偏振元件陣列器件33粘貼至CXD照相機3的攝像面13上的 光學(xué)系統(tǒng)。在此將說明圖24所示的光學(xué)系統(tǒng)。首先，假設(shè)從光源31射出的激光僅含有垂 直偏振成分。從光源31射出的光經(jīng)過光束擴展器BE后，經(jīng)過用于形成與物鏡呈平行的光 的透鏡(準直鏡CL)而被擴大成平行光，然后被光束分離器BSl分成物體光和參考光。對 于物體光來說，物體(被攝物體6)的散亂光經(jīng)過偏振元件以及光束分離器BS2后，到達與 偏振元件陣列器件33形成為一體的CXD照相機3 (攝像元件)中。另一方面，參考光經(jīng)過 四分之一波片32時，成為具有垂直偏振成分和水平偏振成分的偏振光。此時，參考光具有 未發(fā)生相移的成分以及發(fā)生了 _ η /2相移的成分。然后，該參考光經(jīng)過光束分離器BS2后， 到達與偏振元件陣列器件33形成為一體的CCD照相機3中。圖25(a)是說明數(shù)字全息裝置If中的偏振元件陣列器件33的結(jié)構(gòu)的模式圖，圖 25(b)是表示偏振方向的示意圖。即，圖25是將偏振元件陣列器件33貼至CCD照相機3的 攝像面13上時的相移陣列器件的概要圖。此時，相移陣列器件便是圖25所示的偏振元件 陣列器件33。圖中的箭頭的含義是，只有圖中箭頭方向上的偏振光才能通過。該偏振元件 陣列器件33中的1個劃分區(qū)的大小與CCD照相機3的攝像元件的1個像素的大小相對應(yīng)， 偏振元件陣列器件33貼附于攝像元件的攝像面13上。偏振元件陣列器件33將光源31所 發(fā)射出的光分割成在垂直于該光行進方向的平面上呈不同相位的2種參考光。圖26是說明數(shù)字全息裝置If的偏振方向的變化的圖。圖26表示了圖24所示光 學(xué)系統(tǒng)中的物體光及參考光的偏振方向的變化。物體光不發(fā)生相移并被記錄至CCD照相機 3的攝像面13(攝像元件)的各像素中。經(jīng)過四分之一波片32后的參考光的偏振光如圖 26中的2條直線偏振光所表示，其中的一條偏振光不發(fā)生相移，另一條偏振光因四分之一 波片32而發(fā)生-π /2的相移。由于貼附于攝像面13上的偏振元件陣列器件33，被記錄至 各像素中的只有參考光中未發(fā)生相移的成分或發(fā)生了 _ η /2相移的成分。圖27是表示處于數(shù)字全息裝置If中的CXD照相機3的攝像面13上的參考光的 偏振方向以及相位分布的圖。圖27表示了圖26所示攝像面13上的參考光的偏振方向以 及相位分布。由于CCD照相機3 (攝像元件)上貼附有偏振元件陣列器件33，所以只有由偏 振元件陣列器件33決定的偏振光才能通過。因此，被記錄至各像素中的只有參考光中未發(fā) 生相移的成分或發(fā)生了 _ η /2相移的成分。由此，具有圖27所示相移量的參考光被記錄至 各像素中。由于物體光不發(fā)生相位變化，因此干涉條紋分為2種，即，因未發(fā)生相移的參考 光而形成的干涉條紋，以及因發(fā)生了 _ η /2相移的參考光而形成的干涉條紋。這樣，通過單 次曝光來記錄2張干涉條紋的信息。如上所述，光源31發(fā)射出向垂直方向偏振的光，該光被四分之一波片32分割成2 種參考光，其中的一種參考光偏振至相對垂直方向傾斜45度的第2方向上，另一種參考光 偏振至相對垂直方向傾斜-45度的第3方向上。能使物體光以及2種參考光透過的偏振元件陣列器件33具有區(qū)域34a和區(qū)域
2934b。區(qū)域34a使偏振至第2方向上的參考光以及物體光在第2方向上的正投影成分透過， 區(qū)域34b使偏振至第3方向上的參考光以及物體光在第3方向上的正投影成分透過。圖28是說明實施方式4所涉及的其他數(shù)字全息裝置Ig的結(jié)構(gòu)的模式圖。對于與 上述對應(yīng)的構(gòu)成部件相同的構(gòu)成部件，賦予其同一標記，并省略其詳細說明。圖28所例示的是將具備波片光學(xué)介質(zhì)陣列器件36以及偏振元件37的相移陣列 器件35貼至CXD照相機3的攝像面13上的光學(xué)系統(tǒng)。在此將說明圖28所示的光學(xué)系統(tǒng)。 假設(shè)從光源31a射出的激光具有垂直偏振成分以及水平偏振成分。從光源31a射出的光通 過用于形成與物鏡呈平行的光的透鏡而被擴大成平行光，然后被光束分離器BSl分成物體 光和參考光。對于物體光來說，物體的散亂光在偏振光束分離器PBS中發(fā)生反射時僅成為 具有垂直偏振成分的光，然后到達與相移陣列器件35形成為一體的CCD照相機3中。但物 體光經(jīng)過相移陣列器件35時不發(fā)生相移。另一方面，參考光經(jīng)過偏振光束分離器PBS后僅 成為具有水平偏振成分的光，并到達與相移陣列器件35形成為一體的CCD照相機3中。圖29是說明設(shè)置于數(shù)字全息裝置Ig中的相移陣列器件35的結(jié)構(gòu)的圖。S卩，圖29 示出了將具備波片光學(xué)介質(zhì)陣列器件36以及偏振元件37的相移陣列器件35貼至CCD照 相機3的攝像面13上時的相移陣列器件35的概要。此時，相移陣列器件35由圖29所示 的波片光學(xué)介質(zhì)陣列器件36以及偏振元件37所構(gòu)成。關(guān)于光學(xué)介質(zhì)38，在設(shè)計上，其具有 各向同性特性，其折射率與波片的高速軸40的折射率相同，其厚度與波片相同，其材料不 吸收光。本方法中所需的波片也可以是四分之一波片39以外的波片，由于上述說明中例舉 了參考光的相移量為0和-π /2的情況，因此使用了四分之一波片39。另外，圖中的偏振元 件37上的箭頭表示只有圖中箭頭方向上的偏振光才能通過。該波片光學(xué)介質(zhì)陣列器件36 中的1個劃分區(qū)的大小與CCD照相機3的攝像元件的1個像素的大小相對應(yīng)，波片光學(xué)介 質(zhì)陣列器件36以及偏振元件37被貼附于CXD照相機3的攝像面13上。圖30是說明相移陣列器件Ig中的參考光的相移及偏振方向的變化的圖，該圖表 示了從偏振光束分離器PBS射向CCD照相機3的攝像面13的參考光發(fā)生相移時的形態(tài)。僅 具有水平偏振成分的參考光，在經(jīng)過設(shè)置于波片光學(xué)介質(zhì)陣列器件36中的、并具有高速軸 40以及低速軸41的波片(四分之一波片39)部分時，發(fā)生-π/2的相移，其后經(jīng)過偏振元 件37，偏振方向穩(wěn)定且具有2步的相位的參考光被記錄至攝像面13中。圖31是說明數(shù)字全息裝置Ig中的物體光和參考光在分別經(jīng)由各元件時所發(fā)生的 相位變化及偏振方向變化的圖。在光源31a(激光)所發(fā)射出的具有垂直偏振成分以及水 平偏振成分的直線偏振光中，物體光被偏振光束分離器BSl改變成僅具有垂直偏振成分的 光或僅具有水平偏振成分的光，而參考光被偏振光束分離器BSl改變成僅具有垂直于物體 光的偏振成分的光，然后，這些光行進至與相移陣列器件35形成為一體的CXD照相機3中。 若波片的高速軸40以及低速軸41分別是圖29所示的高速軸以及低速軸時，物體光便是垂 直偏振光，參考光便是水平偏振光。當(dāng)物體光經(jīng)過波片光學(xué)介質(zhì)陣列器件36時，該物體光 在波片光學(xué)介質(zhì)陣列器件36的所有劃分區(qū)中都不發(fā)生相移，然后經(jīng)過偏振元件37，并且， 圖31所示光偏振方向的物體光被記錄至攝像面13的各像素中。經(jīng)過波片光學(xué)介質(zhì)陣列器 件36中的波片(四分之一波片39)部分的參考光發(fā)生_ π /2的相移，并經(jīng)過偏振元件37， 并且，圖31所示偏振方向的參考光被記錄。在攝像面13中，因物體光的光偏振方向與參考 光的光偏振方向相同而發(fā)生干涉，而且可以通過單次曝光來記錄2張干涉條紋的信息。
如上所述，光源31a發(fā)射具有垂直偏振成分以及水平偏振成分的直線偏振光。而 且，還設(shè)置有將物體光變換成具有垂直偏振成分的光，將參考光變換成具有水平偏振成分 的光的偏振光束分離器PBS。另外，相移陣列器件35具有波片光學(xué)介質(zhì)陣列器件36和偏 振元件37，其中，通過波片光學(xué)介質(zhì)陣列器件36，具有水平偏振成分的光在垂直于其行進 方向的平面中被分割成相位互相不同的2種參考光；偏振元件37可以使具有相對物體光的 垂直方向傾斜-45度的第3方向偏振成分的光，以及2種參考光中具有第3方向偏振成分 的光透過。波片光學(xué)介質(zhì)陣列器件36具備可以使具有水平偏振成分的光透過的光學(xué)介質(zhì) 38，以及可以使具有水平偏振成分的光發(fā)生相移并透過的四分之一波片39。(實施方式5)以下說明根據(jù)處于不同位置的2張干涉條紋來實現(xiàn)像再現(xiàn)數(shù)字全息圖的方法。圖32是表示實施方式5所涉及的數(shù)字全息裝置Ih的結(jié)構(gòu)的模式圖。以下說明使 用以陣列狀排列有相位片的器件來記錄2張干涉條紋的方法。光學(xué)系統(tǒng)如圖32所示。在 從光源48射出的光中，僅具有垂直偏振成分的光被緊設(shè)在光源38后的偏振元件49提取。 為了使該垂直偏振方向與四分之一波片45的高速軸46的設(shè)置方向一致，將四分之一波片 45配置到貼附于CCD照相機3的攝像面13的前方的相位片陣列的區(qū)域43中。在相位片陣 列42中，四分之一波片45和區(qū)域44，各以1個像素為單位以柵格形狀交互配置，其中，區(qū)域 44中設(shè)置有不會改變相位的玻璃，由此能夠一次性記錄相位不同的2張干涉條紋的信息。以下，舉出2個相位片陣列42的實現(xiàn)方法的例子，并對其制作方法進行說明?！财骷膶崿F(xiàn)方法1通過光子晶體來實現(xiàn)四分之一波片的方法〕(1)向玻璃等各向同性介質(zhì)涂布光刻膠。(2)使用光掩膜進行曝光。使用周期性地排列有“田”字形結(jié)構(gòu)的光掩膜，而且，在 該“田”字形結(jié)構(gòu)中，其右上及左下部分通光但其他部分不通光；或，其右上及左下部分不通 光但其他部分通光?！疤铩弊中谓Y(jié)構(gòu)中的各個口部分的大小與攝像元件的大小相同。(3)進行蝕刻，以形成凹凸分布。(4)在凹的部分制成光子晶體，以實現(xiàn)四分之一波片的功能?！财骷膶崿F(xiàn)方法2通過微小周期性構(gòu)造來實現(xiàn)四分之一波片的方法〕進行上述(1)至(3)的步驟。(4)在凹的部分形成光源的光波長以下的微小周期性構(gòu)造，并通過構(gòu)造性多重折 射來實現(xiàn)四分之一波片的功能。圖33是表示實施方式5所涉及的其他數(shù)字全息裝置Ii的結(jié)構(gòu)的模式圖。對于與 上述對應(yīng)的構(gòu)成部件相同的構(gòu)成部件，賦予其同一標記，并省略其詳細說明。以下說明使用陣列排列有相位片的器件來記錄2張干涉條紋的方法。光學(xué)系統(tǒng)如 圖33所表示。光源單元31b具備光源48和偏振元件49。在從光源48射出的光中，僅具有 垂直偏振成分的光被緊設(shè)在光源48后的偏振元件49提取。交互配置有偏振元件51a和偏 振元件51b的偏振元件陣列器件50貼附在攝像面13的前方，其中，偏振元件51a相對于上 述的偏振方向傾斜-45度，偏振元件51b相對于上述的偏振方向傾斜+45度。在偏振元件 陣列器件50的緊后方，配置大小與攝像面13的大小相同的四分之一波片52。四分之一波 片52的高速軸53的設(shè)置方向與偏振元件51a傾斜+45度時的方向一致，低速軸54的設(shè)置 方向與同偏振元件傾斜-45度時的方向一致。因此，能夠同時記錄干涉條紋的相位滯后π時的信息以及無相位滯后時的信息。(實施方式6)圖34是表示實施方式6所涉及的數(shù)字全息裝置Ij的結(jié)構(gòu)的模式圖。圖35是說明 設(shè)在數(shù)字全息裝置Ij中的波長選擇陣列器件57及偏振元件59的結(jié)構(gòu)的立體模式圖。圖 36是說明數(shù)字全息裝置Ij中的偏振狀態(tài)變化的圖。對于與上述對應(yīng)的構(gòu)成部件相同的構(gòu) 成部件，賦予其同一標記，并省略其詳細說明。圖34表示了使用2種波長來實現(xiàn)平行相移數(shù)字全息的光學(xué)系統(tǒng)。圖35表示了設(shè) 有相移波長選擇元件56的CCD照相機3的攝像面13的結(jié)構(gòu)，其中相移波長選擇元件56由 偏振元件陣列59以及波長選擇陣列器件57 —體構(gòu)成。圖36表示了各時間點所對應(yīng)的偏 振狀態(tài)。從光源55a (LASERl)射出的波長為λ 的光以及從光源55b (LASER2)射出的波長 為λ 2的光的偏振狀態(tài)為垂直偏振。從光源55a射出的光經(jīng)過了四分之一波片QWPl后，被 半反射鏡HM所反射，然后被下一個半反射鏡HM分成參考光和物體光。從光源55b射出的 光經(jīng)過了四分之一波片QWP2后，被反射鏡M所反射，并透過半反射鏡HM后，被下一個半反 射鏡HM分成參考光和物體光。光透過四分之一波片的低速軸64時，該光中的與低速軸64 平行的偏振光的相位會發(fā)生η/2的滯后，而透過高速軸63的偏振光不發(fā)生相位變化。參 考光被進行準直處理后，被反射鏡Μ、光束分離器BS反射，然后進入一體型CCD照相機3中。在物體光中，僅有方向與透過波片的高速軸63的偏振方向相同的偏振光透過偏 振元件Pl，并被進行準直處理后透過被攝物體6。然后，僅有垂直偏振光透過偏振元件P2， 并透過光束分離器BS后進入一體型CXD照相機3中。一體型CXD照相機3的攝像面13上貼附有波長選擇陣列器件57以及偏振元件陣 列59。物體光以及參考光，在波長選擇陣列器件57中透過與各波長相對應(yīng)的濾波器，其后， 物體光透過偏振元件陣列59而分成與波片的低速軸64平行的偏振光以及與高速軸63平 行的偏振光，然后，這些偏振光分別和具有與其各自的偏振方向相同的偏振方向的參考光 發(fā)生干涉。而且，這些干涉而成的干涉條紋被攝像面13所記錄，并用被攝像元件(C⑶照相 機3)獲取干涉的干涉強度。波長選擇陣列器件57中形成有使來自光源55a的第1波長光透過的波長區(qū)域 58a,以及使來自光源55b的第2波長光透過的波長區(qū)域58b。偏振元件陣列59中形成有使 平行于高速軸63的偏振光透過的高速軸透過區(qū)域60a，以及使平行于低速軸64的偏振光透 過的低速軸透過區(qū)域60b。圖37是表示實施方式6所涉及的其他數(shù)字全息裝置Ik的結(jié)構(gòu)的模式圖。圖38 是說明設(shè)置于數(shù)字全息裝置Ik中的波長選擇陣列器件61及偏振元件59的結(jié)構(gòu)的立體模 式圖。圖39是表示數(shù)字全息裝置Ik中的偏振狀態(tài)變化的說明圖。對于與上述對應(yīng)的構(gòu)成 部件相同的構(gòu)成部件，賦予其同一標記，并省略其詳細說明。圖37表示了使用3種波長來實現(xiàn)平行相位數(shù)字全息的光學(xué)系統(tǒng)。圖38表示了由 偏振元件陣列59及波長選擇陣列器件61 —體構(gòu)成的CCD照相機3的攝像面13的結(jié)構(gòu)。另 外，圖39表示了各時間點所對應(yīng)的偏振狀態(tài)。與上述使用2種波長時的不同點在于，追加 了光源55c(LASER3)以及四分之一波片QWP3，并改變了波長選擇陣列器件(追加了與波長 λ 3對應(yīng)的濾波器)。
從光源55a (LASERl)射出的波長為λ 的光、從光源55b (LASER2)射出的波長為 入2的光以及從光源55c(LASER3)射出的波長為λ 3的光的偏振狀態(tài)為垂直偏振。從光源 55a射出的光經(jīng)過了四分之一波片QWPl后，被半反射鏡HM反射，然后被下一個半反射鏡HM 分成參考光和物體光。從光源55b射出的光經(jīng)過了四分之一波片QWP2后，被半反射鏡HM 反射并透過半反射鏡HM，然后被下一個半反射鏡分成參考光和物體光。從光源55c射出的 光經(jīng)過了四分之一波片QWP3后，被反射鏡M反射并透過半反射鏡HM，再透過下一個半反射 鏡HM后被再下一個半反射鏡HM分成參考光和物體光。這些光在透過波片的低速軸64時， 與低速軸64平行的偏振光的相位會發(fā)生π /2的滯后，而透過高速軸63的偏振光不發(fā)生相 位變化。參考光被進行準直處理后，被反射鏡Μ、光束分離器BS反射，然后進入一體型CCD 照相機3中。在物體光中，僅有方向與透過波片的高速軸63的偏振方向相同的偏振光透過 偏振元件P1，然后該偏振光被進行準直處理，并透過被攝物體6。然后，僅有垂直偏振光透 過偏振元件P2，該垂直偏振光透過光束分離器BS后進入一體型CXD照相機3中?！w型CXD照相機3上貼附有波長選擇陣列器件61以及偏振元件陣列59。物體 光以及參考光，在波長選擇陣列器件61中透過與各波長相對應(yīng)的濾波器，其后，物體光透 過偏振元件陣列59而分成與波片的低速軸64呈平行的偏振光以及與高速軸63呈平行的 偏振光，然后，該些偏振光分別和與其各自的偏振方向呈同一偏振方向的參考光發(fā)生干涉。 然后，用被攝像元件(CCD照相機3)獲取其干涉強度。圖40是表示實施方式6所涉及的另一數(shù)字全息裝置11的結(jié)構(gòu)的模式圖。圖41 是說明設(shè)置于數(shù)字全息裝置11中的相移波長選擇元件66的結(jié)構(gòu)的立體模式圖。圖42是 說明數(shù)字全息裝置11中的偏振狀態(tài)變化的圖。對結(jié)構(gòu)與前述構(gòu)成部件的結(jié)構(gòu)相同的構(gòu)成 部件，賦予其同一標記，并省略其詳細說明。圖40表示了使用2種波長來實現(xiàn)平行相位數(shù)字全息照相的光學(xué)系統(tǒng)。圖41表示 了由相移陣列器件69、波長選擇陣列器件67、偏振元件71所一體構(gòu)成的CCD照相機3的結(jié) 構(gòu)。另外，圖42表示了各時間點所對應(yīng)的偏振狀態(tài)。偏振光束分離器PBS所反射的光是垂直偏振光，透過偏振光束分離器PBS的光是 水平偏振光。從光源65a射出的波長為X1W光以及從光源65b射出的波長為λ2的光是 相對垂直方向傾斜-45度的偏振光。從光源65b射出的光被半反射鏡M反射并透過半反射 鏡HM，然后被下一個半反射鏡HM分成參考光和物體光。參考光被進行準直處理后，被反射 鏡M、偏振光束分離器PBS反射而成為垂直偏振光，然后進入一體型CCD照相機3中。物體 光被進行準直處理后，透過被攝物體6，并進一步透過偏振光束分離器PBS而成為水平偏振 光，然后進入一體型CXD照相機3中。一體型CXD照相機3由波長選擇濾波器陣列、偏振元件陣列、攝像元件所構(gòu)成。物 體光以及參考光在波長選擇陣列器件67中透過與各波長對應(yīng)的濾波器，然后，物體光由于 是水平偏振光，因此其在不發(fā)生相位滯后的情況下透過相移陣列器件69，而參考光由于是 垂直偏振光，因此其在透過配置有針對λ工的四分之一波片70a以及透過針對λ 2的四分之 一波片70b的像素時，發(fā)生π/2的相位滯后。其后，在透過偏振元件71時，物體光與參考 光發(fā)生干涉。之后，用被攝像元件(CCD照相機3)獲取其干涉強度。圖43是表示實施方式6所涉及的另一其他的數(shù)字全息裝置Im的結(jié)構(gòu)的模式圖。 圖44是說明設(shè)置于數(shù)字全息裝置Im中的相移波長選擇元件74的結(jié)構(gòu)的立體模式圖。圖45是說明數(shù)字全息裝置Im中的偏振狀態(tài)變化的圖。圖43表示了使用3種波長來實現(xiàn)平行相位數(shù)字全息照相的光學(xué)系統(tǒng)。圖44表示 了由相移陣列器件77、波長選擇陣列器件75、偏振元件71—體構(gòu)成的CCD照相機3的結(jié)構(gòu)。 另外，圖45表示了各時間點所對應(yīng)的偏振狀態(tài)。與使用2種波長時的不同點在于，追加了 光源65c (LASER3)，并改變了波長選擇陣列器件75 (追加了與波長λ 3對應(yīng)的濾波器)，還 改變了相移陣列器件77 (追加了針對波長λ 3的四分之一波片QWP3)。偏振光束分離器PBS所反射的光是垂直偏振光，透過偏振光束分離器PBS的光是 水平偏振光。從光源65a (LASERl)射出的波長為λ i的光、從光源65b (LASER2)射出的波長 為入2的光以及從光源65c(LASER3)射出的波長為λ 3的光是，相對垂直方向傾斜-45度的 偏振光。從光源65a(LASERl)射出的光被半反射鏡HM反射，然后被下一個半反射鏡HM分 成參考光和物體光。從光源65b(LASER2)射出的光被半反射鏡HM反射并透過半反射鏡HM 后，被下一個半反射鏡HM分成參考光和物體光。從光源65c(LASER3)射出的光被反射鏡M 反射并透過半反射鏡HM，再透過下一個半反射鏡HM后被再下一個半反射鏡HM分成參考光 和物體光。參考光被進行準直處理后，被反射鏡M、偏振光束分離器PBS反射而成為垂直偏 振光，然后進入一體型CCD照相機3中。物體光被進行準直處理后透過物體，并進一步透過 偏振光束分離器PBS而成為水平偏振光，然后進入一體型CCD照相機3中。一體型CXD照相機3上貼附有波長選擇陣列器件75、偏振元件71、相移陣列器件 77。物體光以及參考光，在波長選擇陣列器件75中透過與各波長相對應(yīng)的濾波器，之后，物 體光由于是水平偏振光，因此其在不發(fā)生相位滯后的情況下透過相移陣列器件77，而參考 光由于是垂直偏振光，因此其在透過配置有針對X1的四分之一波片、針對λ 2的四分之一 波片以及針對λ3的四分之一波片的像素時，發(fā)生π/2的相位滯后。其后，在透過偏振元 件71時，物體光與參考光發(fā)生干涉。之后，用CCD照相機3獲取其干涉強度。另外，本實施方式也能夠運用到分光檢測中。通過同時使用多種波長，能夠?qū)崿F(xiàn)瞬 間三維結(jié)構(gòu)檢測及分光圖像檢測，以及實現(xiàn)三維動態(tài)圖像檢測及分光圖像檢測。而且，可以 采用任意的波長的選擇方法。例如，通過同時使用3種波長λ” λ2、λ 3，能夠同時檢測被攝物體的與波長入工、 K、λ 3分別對應(yīng)的三維形狀，以及各波長的反射率或吸收率的分布。另外，能夠利用X射 線、伽馬射線、紫外光、可視光、紅外光、兆赫光、微波、毫米波、電波等的各種波動。通過這種 方法，能夠瞬間檢測被攝物體的三維結(jié)構(gòu)和功能分布。(實施方式7)在實施方式7中，將說明具備波片陣列器件80以及偏振元件83的數(shù)字全息裝置。圖46是表示實施方式7所涉及的數(shù)字全息裝置In的結(jié)構(gòu)的模式圖。對于與上述 對應(yīng)的構(gòu)成部件相同的構(gòu)成部件，賦予其同一標記，并省略其詳細說明。數(shù)字全息裝置In具備光源單元48。光源單元48介由透鏡向偏振光束分離器PBSl 照射含有垂直偏振成分和水平偏振成分的激光。具有垂直偏振成分的光被偏振光束分離器 PBSl反射后，又被反射鏡M以及其他的反射鏡M反射，并照射至被攝物體6上，然后被被攝 物體6反射而成為物體光(散亂光)，其后，被偏振光束分離器PBS2反射，并以垂直偏振光 入射至CCD照相機3中。具有水平偏振成分的光透過偏振光束分離器PBSl后，被其他反射 鏡M所反射，并作為參考光而透過偏振光束分離器PBS2，之后，以水平偏振光入射至CXD照相機3中。圖47是表示設(shè)置于數(shù)字全息裝置In中的波片陣列器件80、偏振元件83以及CXD 照相機3的結(jié)構(gòu)的模式圖。CXD照相機3的攝像面13上依次貼附有偏振元件83與波片陣 列器件80。圖48是表示波片陣列器件80和偏振元件83的結(jié)構(gòu)的模式圖。在波片陣列器件 80中，以棋盤方格形狀交互配置有四分之一波片81a和二分之一波片81b。設(shè)定每個的波 片的尺寸，使得每個波片與攝像元件的1個像素相對應(yīng)。四分之一波片81a的高速軸的方 向與二分之一波片81b的高速軸的方向相同，四分之一波片81a的低速軸的方向與二分之 一波片81b的低速軸的方向相同。在圖48所示的例中，高速軸呈垂直方向，低速軸呈水平 方向。偏振元件83的偏振方向相對垂直方向傾斜角度θ。關(guān)于角度θ，只要是除0度、90 度、180度、270度以外的角度便可。CXD照相機3的攝像面上記錄有透過四分之一波片81a的物體光以及參考光相互 干涉而成的第1干涉條紋，以及透過二分之一波片81b的物體光以及參考光相互干涉而成 的第2干涉條紋被。圖49是表示實施方式7所涉及的其他數(shù)字全息裝置Io的結(jié)構(gòu)的模式圖。對于與 上述對應(yīng)的構(gòu)成部件相同的構(gòu)成部件，賦予其同一標記，并省略其詳細說明。數(shù)字全息裝置Io是，使用單次曝光對分別相隔被攝物體不同距離的2張干涉條紋 圖像進行記錄的數(shù)字全息的檢測算法時的光學(xué)系統(tǒng)的實現(xiàn)例。數(shù)字全息裝置Io具備光源 單元48。光源單元48介由透鏡向光束分離器BS 1照射含有水平偏振成分的激光。透過了光束分離器BSl的激光被反射鏡M所反射后，透過被攝物體6并成為物體 光(散亂光)，然后又被光束分離器BS2反射。被光束分離器BSl反射后的激光再被其他的 反射鏡M反射，之后作為參考光而透過光束分離器BS2。物體光與參考光之間所產(chǎn)生的干涉光透過偏振片82。設(shè)定偏振片82，使得只有水 平偏振光通過該偏振片82。干涉光透過波片陣列器件80以及偏振元件83后，到達CCD照 相機3中。通過使干涉光透過波片陣列器件80以及偏振元件83，能夠同時記錄2種全息 圖。根據(jù)實施方式7的結(jié)構(gòu)，能夠獲得既能適用平行相移數(shù)字全息術(shù)的檢測算法，又 能夠適用通過單次曝光對相隔被攝物體不同距離的2張干涉條紋圖像進行記錄的數(shù)字全 息術(shù)的檢測算法的照相機，因此針對不同的測量對象能夠用更適合的系統(tǒng)來進行檢測。另外，由于能夠獲得有效利用光能的小型數(shù)字全息裝置，因此具有如顯微鏡中的 應(yīng)用等廣泛的用途。(實施方式8)圖50是表示實施方式8涉及的數(shù)字全息裝置Ip的結(jié)構(gòu)的模式圖。對于與上述對 應(yīng)的構(gòu)成部件相同的構(gòu)成部件，賦予其同一標記，并省略其詳細說明。數(shù)字全息裝置Ip是，使用以單次曝光對分別相隔被攝物體不同距離的2張干涉條 紋圖像進行記錄的數(shù)字全息技術(shù)的檢測算法時的光學(xué)系統(tǒng)的實現(xiàn)例。數(shù)字全息裝置Ip具 備光源單元48。光源單元48介由透鏡向光束分離器BSl照射含有垂直偏振成分的激光。透過了光束分離器BSl的激光被反射鏡M所反射后，透過被攝物體6而成為物體 光(散亂光)，然后又被光束分離器BS2反射。
被光束分離器BSl反射的激光被其他的反射鏡反射后，作為參考光透過光束分離 器 BS2 ο物體光與參考光之間所產(chǎn)生的干涉光透過偏振片82。設(shè)定偏振片82，使得只有垂 直偏振光通過該偏振片82。干涉光透過四分之一波片陣列84后，到達CXD照相機3中。通 過使干涉光透過透過四分之一波片陣列84，能夠同時記錄2種全息圖。圖51是表示設(shè)置于數(shù)字全息裝置Ip中的四分之一波片陣列84以及CXD照相機 3的結(jié)構(gòu)的模式圖。CXD照相機3的攝像面上貼附有四分之一波片陣列84。圖52是表示四分之一波片陣列84的結(jié)構(gòu)的模式圖。在四分之一波片陣列84中， 交互配置有第1波片元件85和第2波片元件87。第1波片元件85具有相互垂直的第1高 速軸86a以及第1低速軸86b。第2波片元件87具有平行于第1高速軸86a的第2低速軸 88b以及平行于第1低速軸86b的第2高速軸88a。也就是說，在四分之一波片陣列84中， 相鄰的兩像素中的高速軸與低速軸相互垂直。在此，通過將同一波片的方向錯開90度排列 的方式，可以獲得第1波片元件85和第2波片元件87的結(jié)構(gòu)。第1波片元件85的尺寸， 可以設(shè)定成其與攝像元件的1個像素相對應(yīng)。在此，高速軸是指，在波片中，入射光不發(fā)生相位滯后而透過的軸。低速軸是指，與 高速軸垂直，且入射光發(fā)生相位滯后而透過的軸。具體地說，如使用四分之一波片時，透過 低速軸的光的相位相對于通過高速軸的光的相位滯后η/2弧度(90度)。CXD照相機3的攝像面上記錄有透過第1波片元件85的物體光以及參考光相互干 涉而成的第1干涉條紋，以及透過第2波片元件87的物體光以及參考光相互干涉而成的第 2干涉條紋。至于實施方式8中所用到的陣列器件，其制作較為容易。因此，可以期待更高的陣 列器件的制作精度以及檢測精度的提高。即使是，將圖50所示的實施方式中的偏振片82設(shè)定成僅使水平偏振光通過的結(jié) 構(gòu)，并使用含有水平偏振成分的激光，且其他結(jié)構(gòu)不變的裝置，也能夠進行實施。在實施方式8中，舉例說明了使用含有垂直偏振成分的激光時的情況。但本發(fā)明 并不限定于此，即使使用含有水平偏振成分的激光也能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明。(實施方式9)圖53是表示實施方式9的數(shù)字全息裝置Iq的結(jié)構(gòu)的模式圖。對于與上述對應(yīng)的 構(gòu)成部件相同的構(gòu)成部件，賦予其同一標記，并省略其詳細說明。數(shù)字全息裝置Iq具備光源單元48。光源單元48介由透鏡向偏振光束分離器BSl 發(fā)射含有垂直偏振成分的激光。透過了光束分離器BSl的激光被2張反射鏡M所反射后照 射至被攝物體6上，并被被攝物體6反射而成為物體光(散亂光)。來自物體的散亂光，經(jīng) 過偏振片82而成為垂直偏振光，其后被光束分離器BS2反射。被光束分離器BSl反射的 光，作為參考光被其他的反射鏡M反射后原樣透過光束分離器BS2。其后，物體光與參考光 之間所產(chǎn)生的干涉光透過四分之一波片91。設(shè)定四分之一波片91的高速軸以及低速軸，使 得四分之一波片91的高速軸以及低速軸與偏振光經(jīng)過偏振元件陣列器件89的方向相同。 干涉光通過偏振元件陣列器件89后到達CXD照相機3上。由于具備四分之一波片91以及 偏振元件陣列器件89，因此能夠同時記錄2種全息圖。圖54是表示設(shè)置于數(shù)字全息裝置Iq中的偏振元件陣列器件89以及CXD照相機
363的結(jié)構(gòu)的模式圖。圖55是表示偏振元件陣列器件89的結(jié)構(gòu)的模式圖。CCD照相機3的攝像面上貼附有偏振元件陣列器件89。偏振元件陣列器件89中 交互地配置有第1偏振元件90a以及第2偏振元件90b，第1偏振元件90a具有第1偏振方 向，第2偏振元件90b具有與第1偏振方向垂直的第2偏振方向。在圖55所示的例中，第1 偏振元件90a的第1偏振方向是，相對于垂直方向傾斜45度的方向，第2偏振元件90b的 第2偏振方向時，相對垂直方向傾斜-45度的方向。也就是說，在偏振元件陣列器件89中， 透過相鄰的兩像素的偏振光相互垂直。第1偏振元件90a的尺寸被設(shè)定成與攝像元件的1 個像素相對應(yīng)。同樣地，第2偏振元件90b的尺寸也是如此。CXD照相機3的攝像面上記錄有透過第1偏振元件90a的物體光以及參考光相互 干涉而成的第1干涉條紋，以及透過第2偏振元件90b的物體光以及參考光相互干涉而成 的第2干涉條紋。根據(jù)實施方式9，偏振元件陣列器件89為單枚結(jié)構(gòu)，因此無需像實施方式7那樣， 對波片陣列器件80以及偏振元件83進行對位。而且，能夠獲得既能適用平行相移全息技 術(shù)的檢測算法，又能夠適用通過單次曝光對相隔被攝物體不同距離的2張干涉條紋圖像進 行記錄的數(shù)字全息技術(shù)檢測算法的照相機，因此，對于不同的測量對象能夠用更適合的系 統(tǒng)進行檢測。本發(fā)明并不限于上述各實施方式，可以根據(jù)權(quán)利要求所示的范圍進行各種的變 更，適當(dāng)?shù)亟M合不同實施方式中記述的技術(shù)手段而得到的實施方式也包含于本發(fā)明的技術(shù) 范圍之內(nèi)。例如，即使是，圖53所示的實施方式中的偏振片82設(shè)定成僅使水平偏振光通過的 結(jié)構(gòu)，并使用含有水平偏振成分的激光，且其他結(jié)構(gòu)相同的裝置，也能夠進行實施。另外，在實施方式9中，舉例說明了使用含有垂直偏振成分的激光的情況，但本發(fā) 明并不限定于此，即使使用含有水平偏振成分的激光也能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明。(工業(yè)上的利用可能性)本發(fā)明適用于根據(jù)物體光與參考光相互干涉而成的干涉條紋來生成被攝物體的 再現(xiàn)像的數(shù)字全息裝置中。
權(quán)利要求
一種數(shù)字全息裝置，其包括光源，進行光的射出，并根據(jù)所射出的光提供被被攝物體放射或透射或散射或反射或折射的物體光；相移單元，將上述光源所射出的光分割成在垂直于其行進方向的平面上的相位互不相同的2種參考光；攝像單元，具有記錄有2種干涉條紋的攝像面，該干涉條紋是由上述相移單元分割而成2種參考光與從上述被攝物體放射或透射或散射或反射或折射過來的物體光分別發(fā)生干涉而獲得的；再現(xiàn)像生成器，根據(jù)記錄在上述攝像面上的2種干涉條紋生成上述被攝物體的再現(xiàn)像。
2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字全息裝置，其特征在于上述相移單元是，包含有在垂直于上述光源射出的光的行進方向的平面上以柵格形狀 配置的2種區(qū)域的陣列器件。
3.如權(quán)利要求2所述的數(shù)字全息裝置，其特征在于上述攝像單元是(XD照相機或CMOS圖像傳感器照相機， 上述2種區(qū)域?qū)?yīng)于上述攝像單元的各像素而配置。
4.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字全息裝置，其特征在于上述相移單元將上述光分割成，具有作為相移測量單元基準的相位的參考光，以及與 該參考光的相位相差0 ji弧度范圍內(nèi)的任意量的參考光。
5.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字全息裝置，其特征在于 上述光源射出向第1方向偏振的光，通過上述相移單元分割而成的2種參考光中的一種光向第2方向偏振，且另一種光向 第3方向偏振，該數(shù)字全息裝置還包括使上述物體光與上述2種參考光透過的偏振元件陣列器件， 上述偏振元件陣列器件包括第1區(qū)域以及第2區(qū)域，其中，上述第1區(qū)域使上述向第 2方向偏振的參考光的一種光以及上述物體光中朝向上述第2方向的具有正投影成分的光 透過；上述第2區(qū)域使上述向第3方向偏振的參考光的另一種光以及上述物體光中朝向第 3方向的具有正投影成分的光透過。
6.如權(quán)利要求5所述的數(shù)字全息裝置，其特征在于 上述偏振元件陣列器件與上述攝像單元形成為一體。
7.如權(quán)利要求5所述的數(shù)字全息裝置，其特征在于 上述相移單元是四分之一波片。
8.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字全息裝置，其特征在于上述光源射出具有第1方向偏振成分以及第2方向偏振成分的直線偏振光， 該數(shù)字全息裝置還包括將上述物體光變換成具有第1方向偏振成分的光，并將從上述 光源射出的光變換成具有第2方向偏振成分的光的偏振光束分離器，上述相移單元具備波片光學(xué)介質(zhì)陣列器件以及偏振元件，其中，上述波片光學(xué)介質(zhì)陣 列器件將具有上述第2方向偏振成分的光分割成在垂直于其行進方向的平面上的相位互 不相同2種參考光；上述偏振元件使上述物體光的具有第3方向偏振成分以及上述2種參考光的具有第3方向偏振成分的光透過。
9.如權(quán)利要求8所述的數(shù)字全息裝置，其特征在于 上述相移單元與上述攝像單元形成為一體。
10.如權(quán)利要求8上述的數(shù)字全息裝置，其特征在于上述波片光學(xué)介質(zhì)陣列器件包含使具有上述第2方向偏振成分的光透過的光學(xué)介質(zhì)， 以及對具有上述第2方向偏振成分的光進行相移而使其透過的四分之一波片。
11.一種數(shù)字全息裝置，其包括光源，進行光的射出，并根據(jù)所射出的光提供被被攝物體放射或透射或散射或反射或 折射的物體光；光程差生成單元，根據(jù)上述物體光生成光程差互不相同的第1光程物體光以及第2光 程物體光，并根據(jù)上述光源射出的光生成光程差互不相同的第1光程參考光以及第2光程 參考光；攝像單元，具有記錄有第1干涉條紋以及第2干涉條紋的攝像面，上述第1干涉條紋由 上述光程差生成單元所生成的第1光程物體光以及第1光程參考光發(fā)生干涉而成，上述第 2干涉條紋由上述光程差生成單元所生成的第2光程物體光以及第2光程參考光發(fā)生干涉 而成；再現(xiàn)像生成器，根據(jù)記錄在上述攝像面上的第1干涉條紋以及第2干涉條紋生成上述 被攝物體的再現(xiàn)像。
12.如權(quán)利要求11所述的數(shù)字全息裝置，其特征在于上述光程差生成單元是，包含有在垂直于上述物體光以及上述光源射出的光的行進方 向的平面上以柵格形狀配置的2種區(qū)域的陣列器件。
13.如權(quán)利要求12所述的數(shù)字全息裝置，其特征在于 上述攝像單元是(XD照相機或CMOS圖像傳感器照相機；在上述2種區(qū)域中的一種區(qū)域，根據(jù)上述物體光以及上述光源射出的光，分別生成第1 光程物體光以及上述第1光程參考光；在上述2種區(qū)域中的另一種區(qū)域，根據(jù)上述物體光以及上述光源射出的光，分別生成 第2光程物體光以及上述第2光程參考光。
14.如權(quán)利要求12所述的數(shù)字全息裝置，其特征在于上述陣列器件由針對物體光與參考光的折射率相同的光學(xué)介質(zhì)所形成，上述2種區(qū)域中的一種區(qū)域的厚度與上述2種區(qū)域中的另一種區(qū)域的厚度互不相同。
15.如權(quán)利要求12所述的數(shù)字全息裝置，其特征在于上述陣列器件由針對物體光與參考光具有第1折射率的第1光學(xué)介質(zhì)以及針對物體光 與參考光具有第2折射率的第2光學(xué)介質(zhì)所形成； 上述第1折射率與上述第2折射率互不相同； 上述第1光學(xué)介質(zhì)以及第2光學(xué)介質(zhì)具有相同的厚度。
16.一種數(shù)字全息裝置，其包括光源單元，射出具有第1方向偏振成分的光，并根據(jù)所射出的光提供被被攝物體放射 或透射或散射或反射或折射的物體光；相移單元，包含有第1區(qū)域以及第2區(qū)域，其中，上述第1區(qū)域?qū)ι鲜鑫矬w光上述光源單元射出的具有第1方向偏振成分的光進行相移而使其透過，上述第2區(qū)域使上述物體光 上述光源單元射出的具有第1方向偏振成分的光透過；攝像單元，具有記錄有第1干涉條紋以及第2干涉條紋的攝像面，上述第1干涉條紋由 進行相移而透過上述第1區(qū)域的上述物體光與上述光發(fā)生干涉而成，上述第2干涉條紋由 透過上述第2區(qū)域的上述物體光與上述光發(fā)生干涉而成；再現(xiàn)像生成器，根據(jù)記錄在上述攝像面上的第1干涉條紋以及第2干涉條紋生成上述 被攝物體的再現(xiàn)像。
17.如權(quán)利要求16所述的數(shù)字全息裝置，其特征在于上述相移單元的第1區(qū)域由相位片或波片所構(gòu)成，第2區(qū)域由光學(xué)各向同性介質(zhì)所構(gòu)成，上述相移單元由上述第1區(qū)域與上述第2區(qū)域以柵格形狀配置而成。
18.如權(quán)利要求16所述的數(shù)字全息裝置，其特征在于 上述相移單元與上述攝像單元形成為一體。
19.一種數(shù)字全息裝置，其包括光源單元，射出具有第1方向偏振成分的光，并根據(jù)所射出的光提供被被攝物體放射 或透射或散射或反射或折射的物體光；分離單元，從上述射出的具有第1方向偏振成分的光中分離出參考光；偏振元件陣列 器件，交替配置有相對上述第1方向傾斜+45度的第1偏振元件以及傾斜-45度的第2偏 振元件；相移單元，具有相對上述第1方向傾斜+45度的高速軸以及傾斜-45度的低速軸； 攝像單元，具有記錄有第1干涉條紋以及第2干涉條紋的攝像面，上述第1干涉條紋由 透過上述第1偏振元件的上述物體光以及上述參考光發(fā)生干涉而成，上述第2干涉條紋由 透過上述第2偏振元件的上述物體光以及上述參考光發(fā)生干涉而成；再現(xiàn)像生成器，根據(jù)記錄在上述攝像面上的第1干涉條紋以及第2干涉條紋生成上述 被攝物體的再現(xiàn)像。
20.如權(quán)利要求19所述的數(shù)字全息裝置，其特征在于 上述相移單元是相位片或波片。
21.如權(quán)利要求19所述的數(shù)字全息裝置，其特征在于上述偏振元件陣列器件以及上述相移單元，與上述攝像單元形成為一體。
22.—種數(shù)字全息裝置，其包括第1光源以及第2光源，分別射出各自具有互不相同的第1波長以及第2波長的第1 波長光以及第2波長光，并根據(jù)上述射出的第1波長光以及第2波長光提供被被攝物體放 射或透射或散射或反射或折射的物體光；相移波長選擇單元，在垂直于上述第1波長光以及第2波長光的入射方向的平面上，將 由上述第1光源以及第2光源分別射出的第1波長光以及第2波長光分割成，具有第1相 位且與上述第1波長相對應(yīng)的第1相位第1波長參考光、具有不同于上述第1相位的第2 相位且與上述第1波長相對應(yīng)的第2相位第1波長參考光、具有上述第1相位且與上述第2 波長相對應(yīng)的第1相位第2波長參考光、具有上述第2相位且與上述第2波長相對應(yīng)的第 2相位第2波長參考光；攝像單元，具有記錄有第1相位第1波長干涉條紋、第2相位第1波長干涉條紋、第1 相位第2波長干涉條紋以及第2相位第2波長干涉條紋的攝像面，而這些干涉條紋是由上 述相移波長選擇單元分割而成的第1相位第1波長參考光、第2相位第1波長參考光、第1 相位第2波長參考光以及第2相位第2波長參考光分別與被上述被攝物體放射或透射或散 射或反射或折射的物體光發(fā)生干涉而獲得的；再現(xiàn)像生成器，根據(jù)記錄在上述攝像面上的第1相位第1波長干涉條紋、第2相位第1 波長干涉條紋、第1相位第2波長干涉條紋以及第2相位第2波長干涉條紋生成上述被攝 物體的再現(xiàn)像。
23.如權(quán)利要求22所述的數(shù)字全息裝置，其特征在于上述相移波長選擇單元還包括相移陣列器件以及波長選擇陣列器件，其中，上述相移陣列器件包括沿垂直于上述第1波長光以及第2波長光的入射方向的第1方 向分別以條紋形狀配置的、對應(yīng)于上述第1相位的第1相位區(qū)域以及對應(yīng)于第2相位的第 2相位區(qū)域；上述波長選擇陣列器件包括沿垂直于上述第1波長光以及第2波長光的入射方向且與 上述第1方向交叉的方向分別以條紋形狀而配置的、使具有上述第1波長的光透過的第1 波長區(qū)域以及使具有上述第2波長的光透過的第2波長區(qū)域。
24.如權(quán)利要求23所述的數(shù)字全息裝置，其特征在于上述攝像單元是(XD照相機或CMOS圖像傳感器照相機；上述第1相位區(qū)域以及上述第2相位區(qū)域、上述第1波長區(qū)域以及上述第2波長區(qū)域， 對應(yīng)于上述攝像單元的各像素而配置。
25.如權(quán)利要求23所述的數(shù)字全息裝置，其特征在于上述相移波長選擇單元還包括第3相位區(qū)域以及第4相位區(qū)域，其中，上述第3相位區(qū)域與不同于上述第1相位以及上述第2相位的第3相位相對應(yīng)；上述第4相位區(qū)域與不同于上述第1相位以及上述第2相位以及第3相位的第4相位 相對應(yīng)。
26.如權(quán)利要求22所述的數(shù)字全息裝置，其特征在于還包括第3光源，該第3光源射出具有不同于上述第1波長以及第2波長的第3波長 的第3波長光，根據(jù)上述第1波長光、第2波長光以及第3波長光提供被被攝物體放射或透 射或散射或反射或折射的物體光。
27.如權(quán)利要求26所述的數(shù)字全息裝置，其特征在于還包括第4光源，該第4光源射出具有不同于上述第1波長以及第2波長以及第3波 長的第4波長的第4波長光，根據(jù)上述第1波長光、第2波長光、第3波長光以及第4波長 光提供被被攝物體放射或透射或散射或反射或折射的物體光。
28.如權(quán)利要求22所述的數(shù)字全息裝置，其特征在于由上述第1光源以及第2光源分別射出的第1波長光以及第2波長光是第1方向偏振光；上述相移波長選擇單元包括上述第1波長光入射的第1四分之一波片、上述第2波長 光入射第2四分之一波片以及波長選擇陣列器件，其中，上述第1四分之一波片具有與上述 第1相位相對應(yīng)的高速軸以及與上述第2相位相對應(yīng)的低速軸；上述第2四分之一波片具有上述高速軸以及上述低速軸；上述波長選擇陣列器件，具有使上述第1波長光透過的第1 波長區(qū)域以及使上述第2波長光透過的第2波長區(qū)域；該數(shù)字全息裝置還包括偏振元件陣列，該偏振元件陣列具有使平行于上述高速軸的偏 振光透過的高速軸透過區(qū)域以及使平行于上述低速軸的偏振光透過的低速軸透過區(qū)域。
29.如權(quán)利要求28所述的數(shù)字全息裝置，其特征在于上述波長選擇陣列器件以及上述偏振元件陣列，與上述攝像單元形成為一體。
30.如權(quán)利要求22所述的數(shù)字全息裝置，其特征在于由上述第1光源以及第2光源分別射出的第1波長光以及第2波長光是第1方向偏振光；上述相移波長選擇單元包含波長選擇陣列器件、相移陣列器件以及偏振元件，其中， 上述波長選擇陣列器件上配置有使上述第1波長光透過的第1波長區(qū)域以及使上述第 2波長光透過的第2波長區(qū)域；上述相移陣列器件上配置有對應(yīng)于上述第1波長光的第1四分之一波片以及對應(yīng)于上 述第2波長光的第2四分之一波片，上述第1四分之一波片具有對應(yīng)于上述第1相位的高 速軸以及對應(yīng)于上述第2相位的低速軸，上述第2四分之一波片具有上述高速軸以及上述 低速軸；上述偏振元件使具有上述第1偏振成分的光透過。
31.如權(quán)利要求30所述的數(shù)字全息裝置，其特征在于 上述相移波長選擇單元與上述攝像單元形成為一體。
32.—種相位片陣列，其特征在于 包括第1區(qū)域以及第2區(qū)域，上述第1區(qū)域，由偏振片或波片所構(gòu)成，致使入射的光進行相移并透過， 上述第2區(qū)域，由光學(xué)各向同性介質(zhì)所構(gòu)成，致使入射的光透過； 上述第1區(qū)域以及第2區(qū)域以柵格形狀所配置。
33.一種數(shù)字全息裝置，其包括光源單元，射出具有第1方向偏振成分的光，并根據(jù)所射出的光提供被被攝物體放射 或透射或散射或反射或折射的物體光；分離單元，從上述射出的具有第1方向偏振成分的光中分離出參考光； 波片陣列器件，交替配置有四分之一波片與二分之一波片； 偏振元件，相對上述第1方向傾斜而設(shè)；攝像單元，具有記錄有第1干涉條紋以及第2干涉條紋的攝像面，上述第1干涉條紋由 透過上述四分之一波片的上述物體光以及上述參考光發(fā)生干涉而成，上述第2干涉條紋由 透過上述二分之一波片的上述物體光以及上述參考光發(fā)生干涉而成；再現(xiàn)像生成器，根據(jù)記錄在上述攝像面上的第1干涉條紋以及第2干涉條紋生成上述 被攝物體的再現(xiàn)像。
34.一種數(shù)字全息裝置，其包括光源單元，射出具有第1方向偏振成分的光，并根據(jù)所射出的光提供被被攝物體放射 或透射或散射或反射或折射的物體光；分離單元，從上述射出的具有第1方向偏振成分的光中分離出參考光；波片陣列器件，交替配置有第1波片元件與第2波片元件，上述第1波片元件具有相互 正交的第1高速軸以及第1低速軸，上述第2波片元件具有平行于上述第1高速軸的第2 低速軸以及平行于上述第1低速軸的第2高速軸；攝像單元，具有記錄有第1干涉條紋以及第2干涉條紋的攝像面，上述第1干涉條紋由 透過上述第1波片元件的上述物體光以及上述參考光發(fā)生干涉而成，上述第2干涉條紋由 透過上述第2波片元件的上述物體光以及上述參考光發(fā)生干涉而成；再現(xiàn)像生成器，根據(jù)記錄在上述攝0面上的第1干涉條紋以及第2干涉條紋生成上述 被攝物體的再現(xiàn)像。
35. 一種數(shù)字全息裝置，其包括光源單元，射出具有第1方向偏振成分的光，并根據(jù)所射出的光提供被被攝物體放射 或透射或散射或反射或折射的物體光；分離單元，從上述射出的具有第1方向偏振成分的光中分離出參考光； 四分之一波片，在不同于第1偏振方向的方向上具有高速軸與低速軸； 偏振元件陣列器件，交替配置有第1偏振元件與第2偏振元件，上述第1偏振元件具有 平行于上述四分之一波片的高速軸或低速軸的第2偏振方向，上述第2偏振元件具有正交 于上述第2偏振方向的第3偏振方向；攝像單元，具有記錄有第1干涉條紋以及第2干涉條紋的攝像面，上述第1干涉條紋由 透過上述第1偏振元件的上述物體光以及上述參考光發(fā)生干涉而成，上述第2干涉條紋由 透過上述第2偏振元件的上述物體光以及上述參考光發(fā)生干涉而成；再現(xiàn)像生成器，根據(jù)記錄在上述攝像面上的第1干涉條紋以及第2干涉條紋生成上述 被攝物體的再現(xiàn)像。
全文摘要
本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡單且提高了畫質(zhì)的數(shù)字全息裝置(1)，其包括進行光的射出，并根據(jù)所射出的光提供被被攝物體(6)放射或透射或散射或反射或折射的物體光的光源(4)；將光源(4)所射出的光分割成在垂直于其行進方向的平面上的相位互不相同的2種參考光的陣列器件(2)；具有記錄有由陣列器件(2)分割而成的2種參考光與被被攝物體(6)放射或透射或散射或反射或折射的物體光分別發(fā)生干涉而獲得的2種干涉條紋的攝像面(13)的CCD照相機(3)；以及，根據(jù)記錄在攝像面(13)上的2種干涉條紋生成被攝物體(6)的再現(xiàn)像的再現(xiàn)像生成器(5)。
文檔編號G03H1/22GK101925865SQ20088012529
公開日2010年12月22日 申請日期2008年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月22日
發(fā)明者小山貴正, 田原樹, 粟辻安浩, 若松健, 金子篤志 申請人:國立大學(xué)法人京都工藝纖維大學(xué)