(57)【要約】【課題】デジタルホログラフィ技術を用いて計測対象物の３次元構造を再生する場合に、記録されたホログラム画像からそのまま再生像を得る場合に比べて、記録態様に拘らずに付与されてしまう雑音の影響が低減されるホログラム再生装置及びプログラムを提供する。【解決手段】三次元の計測対象物の情報を有する真物体光と計測対象物の情報を有さず且つ真物体光とは位相の異なる偽物体光とを記録したホログラムから真物体光及び偽物体光の両方が再生された再生光から得られる第１再生像、再生光と当該再生光を正の干渉により増幅する位相の直流成分との合成光から得られる第２再生像、及び再生光と当該再生光を負の干渉により減衰させる位相の直流成分との合成光から得られる第３再生像のうち何れか２つを生成する生成手段と、生成された２つの再生像の差分画像または減算画像を第４再生像として取得する取得手段と、備えたホログラム再生装置とする。【選択図】図８
2018036561.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元の計測対象物の情報を有する真物体光と前記計測対象物の情報を有さず且つ前記真物体光とは位相の異なる偽物体光とを記録したホログラムから前記真物体光及び前記偽物体光の両方が再生された再生光から得られる第１再生像、前記再生光と当該再生光を正の干渉により増幅する位相の直流成分との合成光から得られる第２再生像、及び前記再生光と当該再生光を負の干渉により減衰させる位相の直流成分との合成光から得られる第３再生像のうち何れか２つを生成する生成手段と、
生成された２つの再生像の差分画像または減算画像を第４再生像として取得する取得手段と、
備えたホログラム再生装置。
【請求項２】
前記再生光を正の干渉により増幅する直流成分の位相は、光進行方向の１つの基準点において前記真物体光と同位相とされる、請求項１に記載のホログラム再生装置。
【請求項３】
前記再生光を正の干渉により増幅する直流成分の位相は、光進行方向の複数の基準点において前記真物体光と同位相とされる、請求項１に記載のホログラム再生装置。
【請求項４】
前記再生光を負の干渉により減衰させる直流成分の位相は、光進行方向の１つの基準点において前記真物体光と逆位相とされる、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のホログラム再生装置。
【請求項５】
前記再生光を負の干渉により減衰させる直流成分の位相は、光進行方向の複数の基準点において前記真物体光と逆位相とされる、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のホログラム再生装置。
【請求項６】
前記生成手段が、前記２つの再生像を計算により生成し、
前記取得手段が、前記２つの再生像の差分画像または減算画像を計算により取得する、
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のホログラム再生装置。
【請求項７】
前記真物体光が、直流成分が除去された真物体光、または、直流成分が除去されていない真物体光である、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載のホログラム再生装置。
【請求項８】
コンピュータを、
計測対象物の情報を有する真物体光と前記計測対象物の情報を有さず且つ前記真物体光とは位相の異なる偽物体光とを記録したホログラムから前記真物体光及び前記偽物体光の両方が再生された再生光から得られる第１の再生像、前記再生光と当該再生光を正の干渉により増幅する位相の直流成分との合成光から得られる第２再生像、及び前記再生光と当該再生光を負の干渉により減衰させる位相の直流成分との合成光から得られる第３再生像のうち何れか２つを生成する生成手段、
生成された２つの再生像の差分画像または減算画像を第４再生像として取得する取得手段、
として機能させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホログラム再生装置及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルホログラフィ技術では、計測対象物にレーザ光を照射し、計測対象物の形状や屈折率、吸収率に起因した物体光を生成する。生成した物体光と参照光とをイメージセンサ等の光検出器の検出面で干渉させることにより、これらの干渉縞をホログラム画像として記録する。そして、記録したホログラムをコンピュータ内で再生処理することにより、３次元構造を有する再生像を取得する。
【０００３】
物体光には、計測対象物の情報を有する成分（真物体光）と、計測対象物の情報を有しない成分（偽物体光）とが含まれる。例えば、透明媒体（ガラス、樹脂、液体、空気など）に含まれる「粒子」を計測対象物とする場合、粒子からの散乱光のみが「真物体光」であり、液体からの透過光や反射光は「偽物体光」である。偽物体光の殆どは、レンズ等で回折されずに光軸辺りを通過する直流成分である。ホログラム再生の際にも、真物体光と偽物体光とが再生される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１７９５９５号公報
【特許文献２】特開２００７−３３５０５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
偽物体光は殆どが直流成分であり、再生される真物体光の背景雑音となりホログラムを劣化させる。このため、再生像における計測対象物のコントラストが低下する。例えば、デジタルホログラフィック顕微鏡のように、計測対象物が微小であると再生される真物体光は弱くなり、偽物体光に埋もれてしまう。
【０００６】
発明者等は、空間光変調器に表示した二次元デジタル画像から生成した信号光から直流成分を除去してホログラムを記録し再生する技術を提案している（特許文献１）。また、二次元デジタル画像を記録したホログラムから２つの画像データを生成し、２つの画像データの差分データを復号して再生像を求める技術を提案している（特許文献２）。しかしながら、いずれの技術も、二次元デジタル画像の記録再生にしか適用されない。
【０００７】
本発明の目的は、デジタルホログラフィ技術を用いて計測対象物の３次元構造を再生する場合に、記録されたホログラム画像からそのまま再生像を得る場合に比べて、記録態様に拘らずに付与されてしまう雑音の影響が低減されるホログラム再生装置及びプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、三次元の計測対象物の情報を有する真物体光と前記計測対象物の情報を有さず且つ前記真物体光とは位相の異なる偽物体光とを記録したホログラムから前記真物体光及び前記偽物体光の両方が再生された再生光から得られる第１再生像、前記再生光と当該再生光を正の干渉により増幅する位相の直流成分との合成光から得られる第２再生像、及び前記再生光と当該再生光を負の干渉により減衰させる位相の直流成分との合成光から得られる第３再生像のうち何れか２つを生成する生成手段と、生成された２つの再生像の差分画像または減算画像を第４再生像として取得する取得手段と、備えたホログラム再生装置である。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、前記再生光を正の干渉により増幅する直流成分の位相は、光進行方向の１つの基準点において前記真物体光と同位相とされる、請求項１に記載のホログラム再生装置である。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、前記再生光を正の干渉により増幅する直流成分の位相は、光進行方向の複数の基準点において前記真物体光と同位相とされる、請求項１に記載のホログラム再生装置である。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、前記再生光を負の干渉により減衰させる直流成分の位相は、光進行方向の１つの基準点において前記真物体光と逆位相とされる、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のホログラム再生装置である。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、前記再生光を負の干渉により減衰させる直流成分の位相は、光進行方向の複数の基準点において前記真物体光と逆位相とされる、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のホログラム再生装置である。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、前記生成手段が、前記２つの再生像を計算により生成し、前記取得手段が、前記２つの再生像の差分画像または減算画像を計算により取得する、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のホログラム再生装置である。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、前記真物体光が、直流成分が除去された真物体光、または、直流成分が除去されていない真物体光である、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載のホログラム再生装置である。
【００１５】
請求項８に記載の発明は、コンピュータを、計測対象物の情報を有する真物体光と前記計測対象物の情報を有さず且つ前記真物体光とは位相の異なる偽物体光とを記録したホログラムから前記真物体光及び前記偽物体光の両方が再生された再生光から得られる第１の再生像、前記再生光と当該再生光を正の干渉により増幅する位相の直流成分との合成光から得られる第２再生像、及び前記再生光と当該再生光を負の干渉により減衰させる位相の直流成分との合成光から得られる第３再生像のうち何れか２つを生成する生成手段、生成された２つの再生像の差分画像または減算画像を第４再生像として取得する取得手段、として機能させるプログラムである。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１、請求項８に記載の発明によれば、デジタルホログラフィ技術を用いて計測対象物の３次元構造を再生する場合に、記録されたホログラム画像からそのまま再生像を得る場合に比べて、記録態様に拘らずに付与されてしまう雑音の影響が低減される。
【００１７】
請求項２に記載の発明によれば、複数の基準点で同位相とする場合に比べて、ホログラムを再生処理が簡素化される。
【００１８】
請求項３に記載の発明によれば、単一の基準点で同位相とする場合に比べて、再生像におけるコントラストの偏りが低減される。
【００１９】
請求項４に記載の発明によれば、複数の基準点で逆位相とする場合に比べて、ホログラムを再生処理が簡素化される。
【００２０】
請求項５に記載の発明によれば、単一の基準点で逆位相とする場合に比べて、再生像におけるコントラストの偏りが低減される。
【００２１】
請求項６に記載の発明によれば、ホログラムの再生処理が計算により実施される。
【００２２】
請求項７に記載の発明によれば、ホログラムの記録時に直流成分が除去されているか否かに拘らず実施される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】（Ａ）はホログラム再生装置を含むホログラム記録再生システムの構成の一例を示す概略構成図である。（Ｂ）はホログラム再生装置の電気的構成の一例を示すブロック図である。
【図２】真物体光と偽物体光との位相差を説明する図である。
【図３】（Ａ）は真物体光と偽物体光とがホログラムとして記録される様子を示す模式図である。（Ｂ）は第１再生像の強度分布を示す模式図である。
【図４】第２再生像（ポジ画像）が生成される様子を示す模式図である。
【図５】（Ａ）は真物体光に同位相の直流成分が付与される様子を示すフェーズ図であり、（Ｂ）は偽物体光に真物体光と同位相の直流成分が付与される様子を示すフェーズ図である。
【図６】第３再生像（ネガ画像）が生成される様子を示す模式図である。
【図７】第４再生像（差分画像）が取得される様子を示す模式図である。
【図８】「ホログラム再生処理」の手順の一例を示すフローチャートである。
【図９】「第２再生像生成処理」の手順の一例を示すフローチャートである。
【図１０】「第３再生像生成処理」の手順の一例を示すフローチャートである。
【図１１】（Ａ）は直流成分が除去された真物体光がホログラムとして記録される様子を示す模式図である。（Ｂ）は第１再生像の強度分布を示す模式図である。
【図１２】（Ａ）は第２再生像（ポジ画像）が生成される様子を示す模式図である。（Ｂ）は第３再生像（ネガ画像）が生成される様子を示す模式図である。
【図１３】ホログラムを記録する光学系の構成の一例を示す概略構成図である。
【図１４】ホログラムを記録する光学系の構成の他の一例を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。
【００２５】
＜第１の実施の形態＞
（ホログラム再生装置）
まず、本発明の実施の形態に係るホログラム再生装置について説明する。
図１（Ａ）はホログラム再生装置を含むホログラム記録再生システムの構成の一例を示す概略構成図である。図１（Ｂ）はホログラム再生装置の電気的構成の一例を示すブロック図である。
【００２６】
図１（Ａ）に示すように、ホログラム記録再生システムは、ホログラムの再生処理を実行するホログラム再生装置１０と、ホログラムを記録する光検出器１２とを備えている。本実施の形態では、ホログラム再生装置１０は、計算によりホログラムの再生処理を実行するコンピュータを備えている。ホログラム再生装置１０の電気的構成については後述する。一方、光検出器１２は、例えばＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像装置である。
【００２７】
本実施の形態では、サンプルＳは、ガラス、樹脂、液体、空気などの透明媒体で構成されている。また、本実施の形態では、サンプルＳには、三次元形状を有する計測対象物Ｏ１や計測対象物Ｏ２等が含まれている。例えば、サンプルＳとしては、計測対象物として粒子を含む粒子分散液、計測対象物として細胞を載せた透明基板、計測対象物として光学素子を載せた反射基板等が挙げられる。
【００２８】
サンプルＳにレーザ光等の平面波を記録光として照射すると、計測対象物Ｏ１や計測対象物Ｏ２からの散乱光と、サンプルＳを透過した透過光とが生成する。計測対象物Ｏ１や計測対象物Ｏ２からの散乱光は、計測対象物の情報を有する「真物体光」である。サンプルＳを透過した透過光は、計測対象物の情報を有しない「偽物体光」である。サンプルＳから生成した物体光と参照光とを、光検出器１２の検出面１２Ａで干渉させる。光検出器１２は、物体光と参照光との干渉縞（ホログラム）を撮像して、撮像情報をホログラム再生装置１０に出力する。
【００２９】
ホログラム再生装置１０は、図１（Ｂ）に示すように、制御部２０、表示部２２、操作部２４、通信部２６、及び記憶部２８を備えている。制御部２０は、装置全体の制御及び各種演算を行うコンピュータとして構成されている。
【００３０】
即ち、制御部２０は、ＣＰＵ２０Ａ、各種プログラムを記憶したＲＯＭ２０Ｂ、プログラムの実行時にワークエリアとして使用されるＲＡＭ２０Ｃ、各種情報を記憶する不揮発性のメモリ２０Ｄ、及び入出力インターフェイス（Ｉ／Ｏ）２０Ｅを備えている。ＣＰＵ２０Ａ、ＲＯＭ２０Ｂ、ＲＡＭ２０Ｃ、メモリ２０Ｄ、及びＩ／Ｏ２０Ｅの各々は、バス２０Ｆを介して互いに接続されている。
【００３１】
本実施の形態では、後述する「ホログラム再生処理」の制御プログラムが、ＲＯＭ２０Ｂに予め記憶されている。予め記憶された制御プログラムは、ＣＰＵ２０ＡによりＲＯＭ２０Ｂから読み出されて、ＲＡＭ２０Ｃをワークエリアとして実行される。即ち、制御部２０が、２つの再生像を生成する生成手段、及び生成された２つの再生像の差分画像または減算画像を第４再生像として取得する取得手段の一例である（図８参照）。
【００３２】
表示部２２、操作部２４、通信部２６、及び記憶部２８の各部は、制御部２０のＩ／Ｏ２０Ｅに接続されている。制御部２０は、各部と情報の授受を行って、表示部２２、操作部２４、通信部２６、及び記憶部２８の各部を制御する。また、光検出器１２も制御部２０のＩ／Ｏ２０Ｅに接続されている。制御部２０は、光検出器１２から撮像情報を取得する。これにより、光検出器１２により撮像されたホログラムが記録される。
【００３３】
表示部２２は、ディスプレイ等の表示装置を備え、ユーザに各種情報を表示する。操作部２４は、マウス、キーボード等の入力装置を備え、ユーザからの操作を受け付ける。通信部２６は、有線又は無線の通信回線を介して外部装置と通信を行うためのインターフェイスである。記憶部２８は、ＨＤＤ等の記憶装置を備え、各種情報を記憶する。
【００３４】
また、制御部２０には、各種ドライブが接続されていてもよい。各種ドライブは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭなどのコンピュータ読み取り可能な可搬性の記録媒体からデータを読み込んだり、記録媒体に対してデータを書き込んだりする装置である。各種ドライブを備える場合には、可搬性の記録媒体に制御プログラムを記録しておいて、これを対応するドライブで読み込んで実行してもよい。
【００３５】
（真物体光と偽物体光との位相差）
次に、真物体光と偽物体光との位相差について説明する。
図２は真物体光と偽物体光との位相差を説明する図である。サンプルに記録光（平面波）を照射すると、計測対象物Ｏ１や計測対象物Ｏ２からの散乱光（真物体光）と、サンプルを透過した透過光（偽物体光）とが生成する。ここでは、平面波の光進行方向をＺ軸方向、Ｚ軸と直交する平面波の波面方向をＸ軸方向、Ｚ軸と直交する平面波の振幅方向をＹ軸方向とする。また、平面波及び透過光（偽物体光）は実線で図示し、散乱光（真物体光）は点線で図示する、
【００３６】
散乱光（真物体光）のＺ軸方向の位相は、透過光（偽物体光）のＺ軸方向の位相に対して位相差δだけずれる。例えば、位相差δは（π／２）である。「真物体光」と共に真物体光とは異なる位相の「偽物体光」が記録されると、「真物体光」と共に真物体光とは異なる位相の「偽物体光」が再生される。以下、本実施の形態では、散乱光（真物体光）のＺ軸方向の位相が、透過光（偽物体光）のＺ軸方向の位相に対して（π／２）だけずれる場合について説明する。
【００３７】
（ホログラムの記録と第１再生像の生成）
次に、ホログラムの記録と第１再生像の生成について簡単に説明する。
図３（Ａ）は真物体光と偽物体光とがホログラムとして記録される様子を示す模式図である。図３（Ｂ）は第１再生像の強度分布を示す模式図である。図３（Ａ）に示すように、物体光のＸ軸方向での強度分布は、真物体光が偽物体光に埋もれて、計測対象物のコントラストが低い。真物体光と偽物体光とは振幅が異なるので、これらを振幅分布に分解する。真物体光を点線で図示し、偽物体光を実線で図示する。
【００３８】
本実施の形態では、真物体光は、振幅Ｂで振動する振動成分（主成分であるＡＣ成分）と、振幅Ｄの直流成分（ＤＣ成分）とを有する。偽物体光は、振幅Ｃの直流成分（ＤＣ成分）を有する。ホログラムを記録したときの記録光（平面波）の振幅を「Ａ」とすると、各成分の振幅の大小関係は、「Ａ≧Ｃ＞Ｂ＞Ｄ」で表される。
【００３９】
図３（Ｂ）に示すように、真物体光と偽物体光とをホログラムとして記録した場合、このホログラムを再生すると、記録された真物体光と偽物体光とがそのまま再生される。このときの再生像を「第１再生像」という。第１再生像のＸ軸方向での強度分布は、図３（Ａ）に示す物体光のＸ軸方向での強度分布と同じであり、真物体光が偽物体光に埋もれて、計測対象物のコントラストが低い。なお、ホログラムから再生される真物体光と偽物体光の振幅は、記録の際の振幅とは異なるが、以下の説明では簡便のために同じ文字を用いて振幅を表現する。
【００４０】
（第２再生像（ポジ画像）の生成）
次に、第２再生像（ポジ画像）の生成について簡単に説明する。
図４は第２再生像（ポジ画像）が生成される様子を示す模式図である。図４に示すように、本実施の形態では、再生光と真物体光と同位相の直流成分とを合成し、この合成波から第２再生像を生成する。
【００４１】
再生光に同位相の直流成分を合成することにより、真物体光の主成分である振動成分が、同位相の直流成分による正の干渉により増幅される。これにより、第１再生像よりも計測対象物のコントラストが高い第２再生像が生成される。第２再生像は第１再生像と同じ明暗を有するポジティブ画像（以下、「ポジ画像」という。）である。なお、真物体光に含まれる直流成分も増幅されるが、真物体光に対する直流成分の割合は少ない。また、偽物体光は、真物体光とは位相が（π／２）ずれているので、真物体光ほど増幅されない。
【００４２】
ここで、真物体光率が偽物体光よりも増幅される理由について説明する。
図５（Ａ）は真物体光に同位相の直流成分が付与される様子を示すフェーズ図であり、図５（Ｂ）は偽物体光に真物体光と同位相の直流成分が付与される様子を示すフェーズ図である。真物体光、偽物体光、付与する直流成分、合成波の各々は、電気ベクトルＥとして下記式（１）で表される。
【００４３】
【数１】
2018036561.tif 000003
【００４４】
上記式（１）において、Ｅ０は振幅（ベクトル）を表し、ｉは虚数単位、θは位相角を表す。また、複素関数で表された場合、前段を実部Ｒｅ、後段を虚部Ｉｍという。フェーズ図では、縦軸が虚部Ｉｍを表し、横軸が実部Ｒｅを表す。
【００４５】
ここで、ホログラムの記録に用いた記録光（物体光用の記録光）の振幅を「Ａ」とする。偽物体光の振幅Ｃは、振幅Ａ以下であるが、振幅Ａと略等しい。真物体光の振幅Ｂは、偽物体光の振幅Ｃより小さい。また、付与する直流成分の振幅を「ａ」とする。
【００４６】
図５（Ａ）に点線で示すように、真物体光は、実部である振幅Ｂのベクトルであり、付与される同位相の直流成分は、実部である振幅ａのベクトルである。従って、これらの合成波（増幅後の真物体光）は、実線で示すように、実部である振幅（Ｂ＋ａ）のベクトルである。
【００４７】
一方、偽物体光は、真物体光に対して位相が（π／２）ずれている。図５（Ｂ）に点線で示すように、偽物体光は、虚部である振幅Ｃのベクトルであり、付与される同位相の直流成分は、実部である振幅ａのベクトルである。従って、これらの合成波（増幅後の偽物体光）は、実線で示すように、虚部と実部とを有する振幅（Ｃ２＋ａ２）1/2のベクトルである。
【００４８】
上記の通り、偽物体光は真物体光とは位相がずれているので、偽物体光に真物体光と同位相の直流成分を付与しても、真物体光ほど正の干渉により増幅されない。
【００４９】
（第３再生像（ネガ画像）の生成）
次に、第３再生像（ネガ画像）の生成について簡単に説明する。
図６は第３再生像（ネガ画像）が生成される様子を示す模式図である。図６に示すように、本実施の形態では、再生光と当該真物体光と逆位相の直流成分とを合成し、この合成波から第３再生像を生成する。
【００５０】
再生光に逆位相の直流成分を合成することにより、真物体光の主成分である振動成分が、逆位相の直流成分による負の干渉により減衰される。また、偽物体光は、真物体光とは位相が（π／２）ずれているので、真物体光ほど減衰されない。なお、真物体光に含まれる直流成分も減衰されるが、真物体光に対する直流成分の割合は少ない。
【００５１】
真物体光の主成分である振動成分の振幅の大きい明部は、負の干渉により振幅が小さくなる。一方、真物体光の主成分である振動成分の振幅の小さい暗部には、直流成分が加わることになり振幅が大きくなる。これにより、第１再生像とは明暗が反転した第３再生像が生成される。即ち、第３再生像は第１再生像とは明暗が反転したネガティブ画像（以下、「ネガ画像」という。）である。
【００５２】
（付与する直流成分の位相）
次に「付与する直流成分の位相」の決定方法について説明する。ここでは、再生光に真物体光と同位相の直流成分を付与する場合を例にして決定方法を説明する。まず、図２を参照して、光学的に「均一なサンプル」と「不均一なサンプル」の取り扱いの違いについて説明する。均一なサンプルの場合、計測対象物Ｏ１のＺ軸方向の座標をｚ１、計測対象物Ｏ２のＺ軸方向の座標をｚ２、座標ｚ０（＝０）での平面波の位相をα、平面波との位相差を（π／２）とすると、２つの計測対象物から生じる散乱光の位相は下記式（Ａ）、下記式（Ｂ）で表される。ｋは平面波の波数であり、定数として与えられる。
【００５３】
計測対象物Ｏ１からの散乱光の位相＝ｋｚ１＋α−（π／２）    式（Ａ）
計測対象物Ｏ２からの散乱光の位相＝ｋｚ２＋α−（π／２）    式（Ｂ）
【００５４】
計測対象物Ｏ１からの散乱光と計測対象物Ｏ２からの散乱光との位相差Δは、ｋ（ｚ２−ｚ１）で表される。即ち、均一なサンプルでは、同じ平面波から生じた複数の散乱光の位相差Δは、存在する座標間の距離（ｚ２−ｚ１）のみに依存する。従って、座標ｚ０での位相αが決まれば、任意の座標ｚにある散乱光の位相は、下記式（Ｃ）で表されるように、座標ｚのみの関数となる。
【００５５】
任意の座標ｚにある散乱光の位相＝ｋ（ｚ−ｚ０）＋α−（π／２）    式（Ｃ）
【００５６】
よって、座標ｚ０（単一の基準点）において、真物体光の位相と付与する直流成分の位相とを一致させれば、任意の座標ｚ（サンプル内のいずれの位置）においても、真物体光と付与する直流成分とが同位相になる。この場合は、複数の基準点で同位相とする場合に比べて、ホログラムの再生処理が簡素化される。
【００５７】
一方、不均一なサンプルの場合は、光は均一には伝播されないので、同じ平面波から生じた複数の散乱光の位相差Δは、存在する座標間の距離（ｚ２−ｚ１）以外の因子にも依存することになる。
【００５８】
例えば、計測対象物Ｏ１と計測対象物Ｏ２とを包含する物体（屈折率ｎ１）のｚ１からｚ２までの間に長さΔｚの異種物体（屈折率ｎ２）がある場合を考えると、２つの計測対象物から生じる散乱光の位相は下記式（Ｄ）、下記式（Ｅ）で表される。
【００５９】
計測対象物Ｏ１からの散乱光の位相＝ｋｎ１ｚ１＋α−（π／２）    式（Ｄ）
計測対象物Ｏ２からの散乱光の位相
＝ｋｎ２ｚ２＋ｋ（ｎ２−ｎ１）Δｚ＋α−（π／２）    式（Ｅ）
【００６０】
計測対象物Ｏ１からの散乱光と計測対象物Ｏ２からの散乱光との位相差Δは、ｋｎ１（ｚ１−Δｚ）−ｋｎ２（ｚ２＋Δｚ）となる。即ち、不均一なサンプルでは、同じ平面波から生じた複数の散乱光の位相差Δは、サンプルの局所的な屈折率ｎ１、ｎ２等、存在する座標間の距離（ｚ２−ｚ１）以外の因子に依存する。この場合は、任意の座標ｚにある散乱光の位相は、座標ｚのみの関数とはならない。
【００６１】
よって、複数座標ｚ０、ｚ１、ｚ２、ｚ３・・・（複数の基準点）において、真物体光の位相と付与する直流成分の位相とを一致させることで、これらの座標ｚ（サンプル内の複数の位置）において、真物体光と付与する直流成分とが同位相になるようにする。この場合は、単一の基準点で同位相とする場合に比べて、再生像におけるコントラストの偏りが低減される。
【００６２】
上記では、再生光に真物体光と同位相の直流成分を付与する場合について説明したが、再生光に真物体光と逆位相の直流成分を付与する場合も、同様である。即ち、単一の基準点で直流成分の位相を（逆位相に）一致させても再生像におけるコントラストに偏りが在る場合は、複数の基準点で直流成分の位相を（逆位相に）一致させる。
【００６３】
（第４再生像（差分画像）の生成）
次に、第４再生像（差分画像）の取得について簡単に説明する。
図３（Ｂ）に示す第１再生像、図４に示す第２再生像（ポジ画像）、及び図６に示す第３再生像（ネガ画像）のうち何れか２つ再生像の差分画像または減算画像を第４再生像として取得する。２つ再生像の差分画像または減算画像を求めることで、記録態様に拘らず付与されてしまう共通の雑音が低減されて、再生像における計測対象物のコントラストが向上する。
【００６４】
図７は第４再生像（差分画像）が取得される様子を示す模式図である。図７に示すように、第２再生像（ポジ画像）と第３再生像（ネガ画像）との差分画像である第４再生像では、記録態様に拘らず付与されてしまう共通の雑音が低減されて、再生像における計測対象物のコントラストが向上する。なお、減算画像では、差分画像の強度が負の値の部分が強度ゼロとなる。減算画像によれば、階調性は劣化するが、偽物体光（背景雑音）が除去される。
【００６５】
記録態様に拘らず付与されてしまう共通の雑音の代表例としては、スペックルノイズが挙げられる。スペックルノイズは位相がランダムなので、再生光とは位相が異なることになる。このため、付与した直流成分によるスペックルノイズの増幅率や減衰率は、真物体光の増幅率や減衰率よりも小さくなる。従って、差分画像または減算画像を求めることで、記録態様に拘らず付与されてしまう共通の雑音が低減される。
【００６６】
なお、図７に示す例では、第２再生像（ポジ画像）と第３再生像（ネガ画像）との差分画像または減算画像を「第４再生像」としたが、記録態様に拘らず付与されてしまう共通の雑音が低減されればよく、２つの再生像の組合せはこれに限定されない。「第４再生像」は、第１再生像と第２再生像（ポジ画像）との差分画像または減算画像でもよく、第１再生像と第３再生像（ネガ画像）との差分画像または減算画像でもよい。
【００６７】
「第１再生像」を用いると、再生像を生成する手順が簡単になり、「第１再生像」を用いない場合に比べて、ホログラム再生処理の速度が速くなる。しかしながら、第２再生像（ポジ画像）と第３再生像（ネガ画像）とから「第４再生像」を取得した方が、「第１再生像」を用いる場合に比べて、再生像における計測対象物のコントラストが向上する。
【００６８】
（付与する直流成分の振幅）
次に「付与する直流成分の振幅」の決定方法について説明する。
付与する直流成分の振幅は、差分画像または減算画像（以下、「差分画像等」という。）を求める２つの再生像の種類に応じて決定される。
【００６９】
例えば、第１再生像と第３再生像（ネガ画像）との差分画像等を求める場合は、第３再生像の生成処理において、再生光に真物体光と逆位相の直流成分を付与する。付与する真物体光と逆位相の直流成分の振幅ａＩは、ホログラムから再生される偽物体光の振幅Ｃと略等しくするとよい。ここで「略等しい」とは、振幅Ｃの値を初期設定として±１０％の微調整を許容するという意味である。
【００７０】
また、第２再生像（ポジ画像）と第３再生像（ネガ画像）との差分画像等を求める場合は、第２再生像の生成処理において再生光に真物体光と同位相の直流成分を付与し、第３再生像の生成処理において再生光に真物体光と逆位相の直流成分を付与する。
【００７１】
付与する真物体光と同位相の直流成分の振幅ａＳは、記録光の振幅Ａと略等しくするとよい。また、付与する真物体光と逆位相の直流成分の振幅ａＩは、偽物体光の振幅Ｃの２倍（２Ｃ）と略等しくするとよい。ここで「略等しい」とは、振幅値２Ｃを初期設定として±１０％の微調整を許容するという意味である。
【００７２】
（ホログラムの再生処理）
次に、「ホログラム再生処理」について説明する。
図８は「ホログラム再生処理」の手順の一例を示すフローチャートである。「ホログラム再生処理」は、ホログラム再生装置１０の制御部２０のＣＰＵ２０Ａにより実行される。また、「ホログラム再生処理」は、ユーザによりホログラムが指定され、再生処理の実行が指示される開始される。
【００７３】
まず、ステップ１００で、指定したホログラムの再生光データ（真物体光及び偽物体光の両方を含む全再生光）を取得して、この全再生光から第１再生像を生成する。次に、ステップ１０２で、再生光と真物体光と同位相の直流成分とを合成し、この合成波から第２再生像を生成する「第２再生像生成処理」を実行する。
【００７４】
次に、ステップ１０４で、第１再生像を使用するか否かを判断する。第１再生像を使用しない場合は、ステップ１０６に進む。次に、ステップ１０６で、再生光と真物体光と逆位相の直流成分とを合成し、この合成波から第３再生像を生成する「第３再生像生成処理」を実行する。次に、ステップ１０８で、第２再生像（ポジ画像）と第３再生像（ネガ画像）との差分画像である第４再生像を取得して、処理ルーチンを終了する。
【００７５】
一方、第１再生像を使用する場合は、ステップ１１０に進む。次に、ステップ１１０で、第１再生像と第２再生像（ポジ画像）との差分画像である第４再生像を取得して、処理ルーチンを終了する。なお、例示した手順では、再生像を第１再生像から順に生成する手順としたが、第１再生像と第３再生像（ネガ画像）等、予め定めた組合せの２つの再生像が生成されるようにしてもよい。この場合は、第１再生像と第３再生像（ネガ画像）との差分画像が取得される。
【００７６】
ここで「第２再生像生成処理」について説明する。図９は「第２再生像生成処理」の手順の一例を示すフローチャートである。まず、ステップ２００で、真物体光に付与する直流成分の振幅を決定する。次に、ステップ２０２で、単一の基準点で、付与する直流成分の位相を真物体光の位相と一致させる。例えば、単一の基準点は、Ｚ軸方向の１つの座標「ｚ０」である。この座標「ｚ０」において、真物体光と付与する直流成分とが同位相になるようにする。「均一なサンプル」では、サンプル内のいずれの位置においても、真物体光と付与する直流成分とが同位相になる。
【００７７】
次に、ステップ２０４で、真物体光と同位相の直流成分とを合成し、正の干渉により真物体光を増幅する。真物体光の主成分である振動成分が増幅されて、第１再生像よりも計測対象物のコントラストが高い第２再生像（ポジ画像）が生成される。
【００７８】
次に、ステップ２０６で、計測対象物のコントラストに偏りが無いか否かを判断する。「不均一なサンプル」では、単一の基準点で位相を一致させるだけでは、サンプル内のいずれの位置においても、真物体光と付与する直流成分とが同位相になるとは限らない。このため、計測対象物Ｏ１はコントラストが高いのに計測対象物Ｏ２はコントラストが低い等、再生像における計測対象物のコントラストに偏りが発生する。
【００７９】
従って、コントラストに偏りがある場合は、ステップ２０８に進む。ステップ２０８で、複数の基準点で、付与する直流成分の位相を真物体光の位相と一致させる。例えば、複数の基準点は、Ｚ軸方向の複数座標「ｚ０、ｚ１、ｚ２、ｚ３・・・」である。これら各座標において、真物体光と付与する直流成分とが同位相になるようにする。続いてステップ２０４に戻って、真物体光と同位相の直流成分とを合成し、正の干渉により真物体光を増幅する。一方、コントラストに偏りがない場合は、処理ルーチンを終了する。
【００８０】
ここで「第３再生像生成処理」についても説明する。図１０は「第３再生像生成処理」の手順の一例を示すフローチャートである。まず、ステップ３００で、真物体光に付与する直流成分の振幅を決定する。次に、ステップ３０２で、単一の基準点で、付与する直流成分の位相を真物体光の位相と逆位相にする。次に、ステップ３０４で、真物体光と逆位相の直流成分とを合成し、負の干渉により真物体光を減衰させる。真物体光の主成分である振動成分が減衰されて、第１再生像とは明暗が反転した第３再生像（ネガ画像）が生成される。
【００８１】
次に、ステップ３０６で、計測対象物のコントラストに偏りが無いか否かを判断する。コントラストに偏りがある場合は、ステップ３０８に進む。ステップ３０８で、複数の基準点で、付与する直流成分の位相を真物体光の位相と逆位相にする。続いてステップ３０４に戻って、真物体光と逆位相の直流成分とを合成し、負の干渉により真物体光を減衰させる。一方、コントラストに偏りがない場合は、処理ルーチンを終了する。
【００８２】
＜第２の実施の形態＞
第２の実施の形態では、直流成分が除去された真物体光がホログラムとして記録されている以外は、第１の実施の形態と同様にしてホログラム再生処理を行うので、相違点のみ説明する。
【００８３】
（ホログラムの記録と第１再生像の生成）
次に、ホログラムの記録と第１再生像の生成について簡単に説明する。
図１１（Ａ）は直流成分が除去された真物体光がホログラムとして記録される様子を示す模式図である。図１１（Ａ）に示すように、直流成分を除去する前の物体光のＸ軸方向での強度分布では、真物体光が偽物体光に埋もれてしまい、計測対象物のコントラストが低い。
【００８４】
これらを振幅分布に分解すると、振幅Ｂで振動する振動成分（主成分であるＡＣ成分）と、振幅Ｄの直流成分（ＤＣ成分）とを有する真物体光と、振幅Ｃの直流成分（ＤＣ成分）を有する偽物体光とに分かれる。このうち、真物体光の振幅Ｄの直流成分と、振幅Ｃの偽物体光とが、ホログラムの記録時に除去される。
【００８５】
図１１（Ｂ）は第１再生像の強度分布を示す模式図である。図１１（Ｂ）に示すように、直流成分が除去された真物体光をホログラムとして記録した場合、このホログラムを再生すると、直流成分が除去された真物体光が再生される。このときの再生像を「第１再生像」という。第１再生像のＸ軸方向での強度分布は、図１１（Ａ）に示す物体光のＸ軸方向での強度分布に比べると、計測対象物のコントラストが高い。
【００８６】
真物体光と偽物体光とを記録する場合は、偽物体光により光検出器のダイナミックレンジが消費されるため、ホログラムとして記録される真物体光の情報が少なくなる。即ち、計測対象物等の微細構造に起因するホログラム情報が少なくなる。その結果、計測対象物の再生像の解像度が劣化する。本実施の形態では、ホログラム記録時に直流成分を除去することにより、記録時に直流成分を除去しない場合に比べて、再生像の解像度の劣化が低減されて再生波面の品質が向上する。
【００８７】
（第２再生像（ポジ画像）と第３再生像（ネガ画像）の生成）
次に、第２再生像（ポジ画像）と第３再生像（ネガ画像）の生成について簡単に説明する。図１２（Ａ）は第２再生像（ポジ画像）が生成される様子を示す模式図である。  図１２（Ａ）に示すように、本実施の形態では、直流成分が除去された真物体光と当該真物体光と同位相の直流成分とを合成し、この合成波から第２再生像を生成する。
【００８８】
直流成分が除去された真物体光に、同位相の直流成分を合成することにより、真物体光の主成分である振動成分が、同位相の直流成分による正の干渉により増幅される。これにより、第１再生像に比べて計測対象物のコントラストが高い第２再生像（ポジ画像）が生成される。
【００８９】
図１２（Ｂ）は第３再生像（ネガ画像）が生成される様子を示す模式図である。図１２（Ｂ）に示すように、本実施の形態では、直流成分が除去された真物体光と当該真物体光と逆位相の直流成分とを合成し、この合成波から第３再生像を生成する。
【００９０】
直流成分が除去された真物体光に、逆位相の直流成分を合成することにより、真物体光の主成分である振動成分が、逆位相の直流成分による負の干渉により減衰される。真物体光の主成分である振動成分の振幅の大きい明部は、負の干渉により振幅が小さくなる。一方、真物体光の主成分である振動成分の振幅の小さい暗部には、直流成分が加わることになり振幅が大きくなる。これにより、第１再生像とは明暗が反転した第３再生像（ネガ画像）が生成される。
【００９１】
（第４再生像（差分画像）の生成）
次に、第４再生像（差分画像）の取得について簡単に説明する。
図１１（Ｂ）に示す第１再生像、図１２（Ａ）に示す第２再生像（ポジ画像）、及び図１２（Ｂ）に示す第３再生像（ネガ画像）のうち何れか２つ再生像の差分画像または減算画像を第４再生像として取得する。２つ再生像の差分画像または減算画像を求めることで、記録態様に拘らず付与されてしまう共通の雑音が低減されて、この結果、再生像における計測対象物のコントラストが第２再生像よりも更に向上する。
【００９２】
図７と同様に、第２再生像（ポジ画像）と第３再生像（ネガ画像）との差分画像である第４再生像では、記録態様に拘らず付与されてしまう共通の雑音が低減されて、再生像における計測対象物のコントラストが向上する。なお、減算画像は、差分画像の強度が負の値の部分の強度をゼロとした画像である。この減算画像によれば、差分画像よりも階調性は劣化するが、偽物体光（背景雑音）は除去される。
【００９３】
また、第１の実施の形態と同様に、２つの再生像の組合せはこれに限定されない。「第４再生像」は、第１再生像と第２再生像（ポジ画像）との差分画像または減算画像でもよく、第１再生像と第３再生像（ネガ画像）との差分画像または減算画像でもよく、第２再生像（ポジ画像）と第３再生像（ネガ画像）との差分画像または減算画像でもよい。
【００９４】
「第１再生像」を用いると、再生像を生成する手順が簡単になり、「第１再生像」を用いない場合に比べて、再生処理の速度が速くなる。しかしながら、直流成分が除去された真物体光（再生光）から生成された「第１再生像」は、強度が負の値の部分を有する。従って、「第１再生像」と他の再生像との差分画像や減算画像も、強度が負の値の部分を有し、「第１再生像」を用いない場合に比べて階調性が劣化する。
【００９５】
よって、直流成分が除去された真物体光（再生光）を用いる場合には、第２再生像（ポジ画像）と第３再生像（ネガ画像）とから「第４再生像」を取得した方が、「第１再生像」を用いる場合に比べて、階調性に優れ、再生像における計測対象物のコントラストが向上する。また、直流成分が除去されていない真物体光（再生光）を用いる場合と比べても、記録時に真物体光が光検出器のダイナミックレンジを全て使用できるため、再生波面の品質が向上する。
【００９６】
（付与する直流成分の振幅）
次に「付与する直流成分の振幅」の決定方法について説明する。
直流成分が除去された真物体光（再生光）に付与する直流成分の振幅は、差分画像等を求める２つの再生像の種類に応じて決定される。なお、本実施の形態では、ホログラムの記録時に直流成分が除去されている。従って、再生光は偽物体光を含まない。
【００９７】
例えば、第１再生像と第３再生像（ネガ画像）との差分画像等を求める場合は、第３再生像の生成処理において、再生光に真物体光と逆位相の直流成分を付与する。付与する真物体光と逆位相の直流成分の振幅ａＩは、計測対象物の回折効率をη、再生された真物体光の振幅をＢとすると、下記式（２）で表される値と略等しいことが望ましい。ここで「略等しい」とは、下記式（２）で表される値を初期設定として±１０％の微調整を許容するという意味である。
【００９８】
【数２】
2018036561.tif 000004
【００９９】
なお、計測対象物の回折効率ηは、再生された真物体光の強度の背景雑音（強度）に対する割合であり、再生された真物体光の振幅をＢ、読み出し参照光の振幅をＲとすると、η＝（Ｂ２／Ｒ２）で表される。読み出し参照光の振幅をＲとすると、Ｂとηは、たとえば次の方法で得られる。すなわち、再生処理にてホログラムに読み出し光の振幅Ｒを照射した際にＢを測定し、Ｂ２／Ｒ２よりηが得られる。ＢとＲとηとの関係により、上記式（２）は、下記式（３）に示すように、Ｒとηの関数で表される。
【０１００】
【数３】
2018036561.tif 000005
【０１０１】
また、第２再生像（ポジ画像）と第３再生像（ネガ画像）との差分画像等を求める場合は、第２再生像の生成処理において再生光に真物体光と同位相の直流成分を付与し、第３再生像の生成処理において再生光に真物体光と逆位相の直流成分を付与する。
【０１０２】
付与する真物体光と同位相の直流成分の振幅ａＳは、下記式（４）で表される値と略等しいことが望ましい。ここで「略等しい」とは、下記式（４）で表される値を初期設定として±１０％の微調整を許容するという意味である。
【０１０３】
【数４】
2018036561.tif 000006
【０１０４】
＜ホログラム記録光学系＞
なお、直流成分が除去された真物体光をホログラムとして記録する光学系の例を２つ例示する。図１３はホログラムを記録する光学系の構成の一例を示す概略構成図である。図１３に示すように、例示した光学系１００は、計測対象物を含むサンプルＳが透過型である場合に用いられる。光学系１００は、光分岐素子として、反射面３０Ａを有する偏光ビームスプリッタ３０を備えている。反射面３０Ａは、入射した光のうち予め定めた特性の光を反射し且つ他の光を透過する。本実施の形態では、Ｓ偏光を反射し、Ｐ偏光を透過する。
【０１０５】
偏光ビームスプリッタ３０の光反射側には、ミラー３２が配置されている。ミラー３２の光反射側には、レンズ３４、レンズ３６、レンズ４４、レンズ４６、反射面４８Ａを有するビームスプリッタ４８、光検出器１２の各々が、ミラー３２側から光軸を揃えてこの順序で配置されている。これらは、ミラー３２とレンズ３４との間にサンプルＳを配置して、サンプルＳを透過した物体光を光検出器１２まで導く光学系である。
【０１０６】
レンズ４４とレンズ４６との間には、直流成分を除去するマスク４２が配置されている。本実施の形態では、マスク４２が、直流成分を反射または吸収して、物体光から直流成分を除去する。ビームスプリッタ４８は、予め定めた方向から入射した光を反射し且つ他の方向から入射した光を透過する反射面４８Ａを有している。本実施の形態では、反射面４８Ａは、一方の面側から入射したＳ偏光を反射し、他方の面側から入射したＳ偏光を透過する。
【０１０７】
一方、偏光ビームスプリッタ３０の光透過側には、１／２波長板５２とミラー５４とが配置されている。ミラー５４は、反射光が偏光ビームスプリッタ４８に入射する位置に配置されている。これらは、参照光を光検出器１２まで導く光学系である。
【０１０８】
ここで、ホログラム記録動作について説明する。
偏光ビームスプリッタ３０に入射した入射光は、反射面３０Ａで反射されて物体光用光（Ｓ偏光）となり、反射面３０Ａを透過して参照光用光（Ｐ偏光）となる。物体光用光（Ｓ偏光）は、ミラー３２で反射されてサンプルＳに照射される。サンプルＳを透過した物体光（Ｓ偏光）は、レンズ３４、レンズ３６、レンズ４４、及びレンズ４６でリレーされ平行光化されて、ビームスプリッタ４８に入射する。このとき、マスク４２により物体光から直流成分が除去される。
【０１０９】
一方、参照光用光（Ｐ偏光）は、１／２波長板５２を透過し、Ｓ偏光に変換されて参照光となる。参照光（Ｓ偏光）は、ミラー５４で反射されて、平行光のままビームスプリッタ４８に入射する。ビームスプリッタ４８は、入射した物体光（Ｓ偏光）を透過し、入射した参照光（Ｓ偏光）を反射することで、入射した物体光と参照光とを干渉させて、光検出器１２に照射する。光検出器１２により検出面１２Ａ上の干渉縞が撮影される。これにより、直流成分が除去された物体光と参照光との干渉縞がホログラムとして記録される。
【０１１０】
なお、マスク４２、レンズ４４、及びレンズ４６は、ユニット４０として移動させてもよい。直流成分を除去する必要が無い場合は、ユニット４０を光路から退避させ、直流成分を除去する必要がある場合は、ユニット４０を光路に挿入するようにしてもよい。また、マスク４２だけを移動させてもよい。直流成分を除去する必要が無い場合は、マスク４２を光路から退避させ、直流成分を除去する必要がある場合は、マスク４２を光路に挿入するようにしてもよい。
【０１１１】
図１４はホログラムを記録する光学系の構成の他の一例を示す概略構成図である。図１４に示すように、例示した光学系２００は、計測対象物を含むサンプルＳが反射型である場合に用いられる。光学系２００は、光分岐素子として、反射面６０Ａを有する偏光ビームスプリッタ６０を備えている。反射面６０Ａは、入射した光のうち予め定めた特性の光を反射し且つ他の光を透過する。本実施の形態では、Ｓ偏光を反射し、Ｐ偏光を透過する。
【０１１２】
偏光ビームスプリッタ６０の光反射側には、更に、ビームスプリッタ６２が配置されている。ビームスプリッタ６２は、予め定めた方向から入射した光を反射し且つ他の方向から入射した光を透過する反射面６２Ａを有している。本実施の形態では、反射面６２Ａは、一方の面側から入射したＳ偏光を反射し、他方の面側から入射したＳ偏光を透過する。
【０１１３】
ビームスプリッタ６２の光反射側には、レンズ６４、レンズ６６の各々が、ビームスプリッタ６２側から光軸を揃えてこの順序で配置されている。これらは、ビームスプリッタ６２とサンプルＳとの間に配置され、サンプルＳに物体光用光を照射し、サンプルＳで反射された物体光をビームスプリッタ６２まで導く光学系である。
【０１１４】
ビームスプリッタ６２の光透過側には、レンズ７４、レンズ７６、反射面７８Ａを有するビームスプリッタ７８、光検出器１２の各々が、ビームスプリッタ６２側から光軸を揃えてこの順序で配置されている。これらは、サンプルＳで反射された物体光を光検出器１２まで導く光学系である。
【０１１５】
レンズ７４とレンズ７６との間には、直流成分を除去するマスク７２が配置されている。本実施の形態では、マスク７２が、直流成分を反射または吸収して、物体光から直流成分を除去する。ビームスプリッタ７８は、予め定めた方向から入射した光を反射し且つ他の方向から入射した光を透過する反射面７８Ａを有している。本実施の形態では、反射面７８Ａは、一方の面側から入射したＳ偏光を反射し、他方の面側から入射したＳ偏光を透過する。
【０１１６】
一方、偏光ビームスプリッタ６０の光透過側には、１／２波長板８２とミラー８４とが配置されている。ミラー８４は、反射光がビームスプリッタ７８に入射する位置に配置されている。これらは、参照光を光検出器１２まで導く光学系である。
【０１１７】
ここで、ホログラム記録動作について説明する。
偏光ビームスプリッタ６０に入射した入射光は、反射面６０Ａで反射されて物体光用光（Ｓ偏光）となり、反射面６０Ａを透過して参照光用光（Ｐ偏光）となる。物体光用光（Ｓ偏光）は、ビームスプリッタ６２の反射面６２Ａで反射され、レンズ６４及びレンズ６６によりリレーされて、サンプルＳに照射される。サンプルＳで反射された物体光（Ｓ偏光）は、レンズ６６及びレンズ６４でリレーされ、ビームスプリッタ６２の反射面６２Ａを透過し、レンズ７４及びレンズ７６でリレーされて平行光化され、ビームスプリッタ７８に入射する。このとき、マスク４２により物体光から直流成分が除去される。
【０１１８】
一方、参照光用光（Ｐ偏光）は、１／２波長板８２を透過し、Ｓ偏光に変換されて参照光となる。参照光（Ｓ偏光）は、ミラー８４で反射されて、平行光のままビームスプリッタ７８に入射する。ビームスプリッタ７８は、入射した物体光（Ｓ偏光）を透過し、入射した参照光（Ｓ偏光）を反射することで、入射した物体光と参照光とを干渉させて、光検出器１２に照射する。光検出器１２により検出面１２Ａ上の干渉縞が撮影される。これにより、直流成分が除去された物体光と参照光との干渉縞がホログラムとして記録される。
【０１１９】
なお、マスク７２、レンズ７４、及びレンズ７６は、ユニット７０として移動させてもよい。直流成分を除去する必要が無い場合は、ユニット７０を光路から退避させ、直流成分を除去する必要がある場合は、ユニット７０を光路に挿入するようにしてもよい。また、マスク７２だけを移動させてもよい。直流成分を除去する必要が無い場合は、マスク７２を光路から退避させ、直流成分を除去する必要がある場合は、マスク７２を光路に挿入するようにしてもよい。
【０１２０】
なお、上記実施の形態で説明したホログラム再生装置及びプログラムの構成は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内においてその構成を変更してもよいことは言うまでもない。例えば、上記の実施の形態では、ホログラムの再生処理がコンピュータによる計算により実行される例を示したが、ホログラムに再生参照光を照射して得られた再生光に、直流成分の光を合成して再生像を得てもよい。
【符号の説明】
【０１２１】
１０   ホログラム再生装置
１２   光検出器
１２Ａ 検出面
２０   制御部
２２   表示部
２４   操作部
２６   通信部
２８   記憶部
１００ 光学系
２００ 光学系
Ｏ１   計測対象物
Ｏ２   計測対象物
Ｓ     サンプル
Ｚ     Ｚ軸
ｚ     座標
【図１】
2018036561.tif 000007
【図２】
2018036561.tif 000008
【図３】
2018036561.tif 000009
【図４】
2018036561.tif 000010
【図５】
2018036561.tif 000011
【図６】
2018036561.tif 000012
【図７】
2018036561.tif 000013
【図８】
2018036561.tif 000014
【図９】
2018036561.tif 000015
【図１０】
2018036561.tif 000016
【図１１】
2018036561.tif 000017
【図１２】
2018036561.tif 000018
【図１３】
2018036561.tif 000019
【図１４】
2018036561.tif 000020