(57)【要約】  本発明は、デジタル・ホログラフにおけるホログラフ画像の再構成をする方法に関し、ホログラフ画像が、画像検出デバイスによって検出され、且つデジタル化されたホログラムに変換され、デジタル化されたホログラムは、多数の単位画素Ｖｒを有するアレイで作られ、そのサイズが、画像検出デバイスのサンプル間隔に等しく、方法は、デジタル化されたホログラム・アレイを処理する（例えば、ゼロ次の除去、収差訂正）第１のステップと、第１のステップにおいて処理されたデジタル化されたホログラムから始めて観察面における複素対象物をデジタル的に再構成する第２のステップとを含み、第２のステップは、前記単位画素のサイズに等しいサイズを有する、離散フレネル変換処理されたＶｅ画素のアレイを介して実行され、前記Ｖｅ画素の前記アレイ５０、５１は、前記Ｖｒ画素５１と、整数ｐ＝Ｖｅ−Ｖｒ＞０の一定値５０とを含む。本発明は、さらに、方法を実行するために必要な設備、及びそれを実行する装置に関する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホログラフ画像を再構成する方法であり、前記ホログラフ画像が、画像検出デバイスによって検出され、前記ホログラフ画像は、デジタル化されたホログラムに変換され、前記デジタル化されたホログラムは、前記ホログラフ画像の多数の単位のサブ画像又は「画素」に対応する多数の信号強度値Ｖｒで作られ、画素サイズは、ホログラフ画像サンプル間隔に等しく、前記方法は、前記デジタル化されたホログラム・アレイを処理する第１のステップと、前記第１のステップにおいて処理された前記デジタル化されたホログラムから始めて複素面においてホログラムを再構成する第２のステップとを含むホログラフ画像の再構成する方法であって、前記第２のステップは、前記Ｖｒ値と、他のサイズの画素数に等しいサイズの画素数に対応するＯＳに等しい一定値の整数ｐ＝Ｖｅ−Ｖｒ＞０とを備える、Ｖｅ値のアレイから始まる離散フレネル変換を介して実行されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記ｐ一定値は、ゼロ値（ＯＳ＝０）であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ｐ値は、前記Ｖｒ値のアレイに対して外部に配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記ｐ値は、対称的な方法で配置されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記ｐ値は、非対称的な方法で配置されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記値の数Ｖｅは、前記再構成された画像に関して得られるべき所望の画素サイズに逆比例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方法。
【請求項７】
前記デジタル化されたホログラムは、Ｖｒ＝Ｎｒ・Ｍｒ値の方形アレイであり、それぞれの値が、Δｘ、Δｙのサイズの方形画素に対応することを特徴とする前記請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記第２のステップにおいて再構成された前記ホログラムは、Ｖｅ＝Ｎｅ・Ｍｅ値の方形アレイによって表され、各値は、Δξ＝（λｄ／ＮｅΔｘ）及びΔη＝（λｄ／ＭｅΔｙ）のサイズの方形画素に対応し、λは、前記ホログラムが記録される前記対象物に当たる波ビームの波長であり、ｄは、検出デバイスと前記ホログラムが検出される前記対象物との間の距離であり、Δξ及びΔηは、前記再構成されるホログラフ画像サンプリング間隔であることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
Ｎｅ＝（λｄ／Δｘ２）、Ｍｅ＝（λｄ／Δｙ２）、Δξ＝Δｘ、Δη＝Δｙであることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第２のステップの後で、各ホログラフ画像サンプリング間隔が、所定の閾値に等しくない又は所定の閾値未満であるなら、前記デジタル化されたホログラム・アレイに追加された前記値ｐの数は、増大され、前記第２のステップは、再び実行されることを特徴とする前記請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記閾値は、前記ホログラフ画像の信号対雑音比の関数であることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
コンピュータ・プログラムであって、前記コンピュータ・プログラムは、コンピュータで動作するとき、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法を実行するようなコード手段を備えることを特徴とするコンピュータ・プログラム。
【請求項１３】
プログラムを格納しコンピュータによって読み取り可能なメモリ媒体であって、前記プログラムは、請求項１２に記載のコンピュータ・プログラムであることを特徴とすることを特徴とするメモリ媒体。
【請求項１４】
デジタル化されたホログラム処理ユニットを備える、ホログラフ画像を検出する装置であって、前記処理ユニットは、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法を使用して前記検出されたデータを処理することを特徴とするホログラフ画像を検出する装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタル・ホログラフィにおける画像の再構成での空間解像度を修正する方法に関連する。
【０００２】
より詳細には、本発明による方法は、デジタル・ホログラフィ技術の更新適用を可能にする、再構成された複素場の空間解像度の改善により、デジタル・ホログラフィの干渉計技術に用いられる画像の再構成のプロセスが改善されることを可能にする。
【背景技術】
【０００３】
対象物によって反射され、透過され、且つ／又は散乱される複素場（振幅及び位相）を記録し且つ再構成することを可能にする干渉計技術は、以降に頭字語ＤＨで略して書かれる、一般にデジタル・ホログラフィとして科学論文で呼ばれる（例えば、「Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ  ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  ａｎｄ  ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ  ｐｈａｓｅ  ｃｏｎｔｒａｓｔ  ｉｍａｇｉｎｇ  ｂｙ  ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ｄｉｇｉｔａｌ  ｈｏｌｏｇｒａｍｓ」との名称のＣｕｃｈｅらへの米国特許第６２６２８１８号明細書、及び「Ｐｈａｓｅ−ｓｈｉｆｔ  ｄｉｇｉｔａｌ  ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ  ａｐｐａｒａｔｕｓ」との名称のＹａｍａｇｕｃｈｉへの米国特許第６２４６４９５号明細書を参照されたい）。
【０００４】
放射検出器の集積されたアレイによって記録された干渉パターンは、デジタル・ホログラムと呼ばれる。
【０００５】
ホログラムから始めて複素場を数値再構成することを可能にするいくつかの方法が存在し、特に、「畳み込み」方法及び「フレネル（Ｆｒｅｓｎｅｌ）」方法と呼ばれる方法が存在する。
【０００６】
特にフレネル方法において、知られているように、複素場（又は同様に振幅及び位相）の空間解像度は、いくつかのパラメータによって決定される。これらのパラメータのいくつかは、放射検出器の集積されたアレイの特徴によって、及び特にアレイが構成される要素の数によって、並びに単一の要素のサイズによって決定される。さらに、他のパラメータは、再構成距離であり、この再構成距離は、再構成の数値プロセスで用いられる、対象物（又はその表面及びその体積のポイント）及び光源の波長λが、ホログラムを作るために使用される距離ｄによって決定される。
【０００７】
一般に論文において、空間解像度は、長さとして表現され且つ以降に頭字語ＰＲで呼ばれる、「再構成画素」によって定量化される。ｘ軸に沿ったΔξ及びｙ軸に沿ってΔηである２次元の寸法ＰＲは、以下の数学式によって前述のパラメータに応じ、
【０００８】
【数１】
2007502445.tif 000003
ここでＭは、ｘ軸に沿った獲得された画素の数（ｎ個の画素獲得デバイスによって獲得される）であり、Ｎは、ｙ軸に沿った画素の数であり、Δｘ及びΔｙは、ｘ軸及びｙ軸の２つの方向に沿った画素サイズである。
【０００９】
この式から、複素場は、他のパラメータのパリティ下で、異なる距離で異なる値のＰＲを有し、特に、ＰＲのサイズは、再構成距離の増大下で増大することは明らかである。そのような場合、複素場が再構成される空間解像度は、下位の空間解像度を有する。対照的に、空間解像度は、この場合にＰＲサイズが低減するので、より低い再構成距離で上位にある。
【００１０】
例えば分光的又は散乱調査などの他の適用において、同一であるが異なるソース波長で得られる条件下で、又は異なる波長で異なるソースを用いる条件下で、同一の対象物のいくつかのホログラムの記録を必要とする（Ｍ．Ｋ．Ｋｉｍによる論文「Ｗａｖｅｌｅｎｇｈｔ−ｓｃａｎｎｉｎｇ  ｄｉｇｉｔａｌ  ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  ｈｏｌｏｇｒａｐｈｙ  ｆｏｒ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｓｅｃｔｉｏｎ  ｉｍａｇｉｎｇ」、Ｏｐｔｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ、Ｖｏｌ．２４、Ｉｓｓｕｅ  ２３、１９９９年、頁１６９３を参照されたい）。そのような場合、各波長に関連するいくつかのホログラムに再構成プロセスを適用することによって、異なる空間解像度で再構成されるホログラムが得られる。なぜなら、式（１）から明らかに分かるように、各波長に対するＰＲは異なるからである。特に、再構成解像度は、より低いＰＲ値を与えるより低い波長に対してより高く、及びその逆である。
【００１１】
本発明に対する従来技術の状態において、再構成解像度は、距離及び波長などのいくつかのパラメータによって厳密に決定される事実に関するいくつかの問題がある。一例として、いくつかの特定の問題の場合が、以下に述べられる。
【００１２】
いくつかの適用において、デジタル・ホログラムは、外部作用（例えば、力、圧力、温度変化）のために、観察下の対象物が受ける変化を解析するために使用される。変化は、２つの異なる状態（例えば、外部擾乱作用の前及び後）における対象物で記録された２つのホログラムの位相マップを減算することによって、定量的な方法で測定される。この技術は、デジタル・ホログラフ干渉計と呼ばれる。
【００１３】
これらの動的なタイプの観察において、観察下の対象物と、ホログラムが記録される検出デバイス（例えばカメラ）との間の距離は、故意ではなく変化することがあり、検出デバイスから異なる距離に配置された対象物で記録された異なるホログラムを得る。したがって、対象物を常に焦点で観察するために、各記録されたホログラムに対して再構成プロセスで用いられるべき距離の値を変更する必要がある（Ｏｐｔｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ、２８（１４）、（２００３年）、頁１２５７−１２５９におけるＦｅｒｒａｒｏらによる論文を参照されたい）。
【００１４】
式（１）から、ＰＲ値が、異なる距離で再構成されるホログラムに対して異なり、且つ対象物（複素場、すなわち振幅及び位相における）が、様々なホログラムで再構成される空間解像度が、それゆえ異なることを結果として生じる。これは、デジタル・ホログラム干渉計技術が適用されることを実際に妨げることによって、例えば２つの異なる距離で別々に再構成される２つのホログラムで得られる異なる位相を、直接の方法で実行することを避ける。実際に、再構成解像度が２つのホログラムで異なるので、位相マップ（２つのマップのポイント間の１対１の対応性が存在しない）の直接の減算を実行することは可能ではない。
【００１５】
一般に、波長又は対象物とカメラとの間の距離のいずれかの変化は、対象物を最も悪く観察することが可能である解像度にすることがある。
【００１６】
これは、一般に、対象物のわずかな物理機械的変化を検出し且つ定量化するために、２つの再構成された画像間の位相の任意の直接の減算を妨げる。そのような減算処置は、一般に、比較されるべき同一の対象物の異なる状態を可能にする、「ホログラフ干渉計」技術を用いられる。
【００１７】
同様に、異なる波長の使用を有するカラーＤＨの適用の場合に、異なる波長で再構成された画像は、各再構成のＰＲが異なるので重なり合わない（Ｉ．Ｙａｍａｇｕｃｈｉによる論文「Ｐｈａｓｅｓｈｉｆｔｉｎｇ  ｃｏｌｏｒ  ｄｉｇｉｔａｌ  ｈｏｌｏｇｒａｐｈｙ」、Ｏｐｔｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ、Ｖｏｌ．２７、Ｉｓｓｕｅ  １３、２０００年７月、１１０８頁、及びＪ．Ｋａｔｏらの論文「Ｍｕｌｔｉｃｏｌｏｒ  ｄｉｇｉｔａｌ  ｈｏｌｏｇｒａｐｈｙ  ｗｉｔｈ  ａｎ  ａｃｈｒｏｍａｔｉｃ  ｐｈａｓｅ  ｓｈｉｆｔｅｒ」、Ｏｐｔｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ、Ｖｏｌ．２７、Ｉｓｓｕｅ  １６、２００２年、１４０３頁を参照されたい）。
【００１８】
本出願人は、上記問題に対する効果的な解決方法を知らない。
【００１９】
実際、論文から結果として、対象物の観察におけるより良好な解像度を得るために現在用いられる方法は、特に専用の較正処置を必要とする複雑な実験装置を使用する（例えば、Ｉｎｄｅｂｅｔｏｕｗら、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．７５、（１９９９年）、２０１７−２０１９頁を参照されたい）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明の目的は、上記欠点を解決し且つさらなる使用を可能にする、デジタル化されたホログラムから始まるホログラフ画像を再構成する方法を提供することである。
【００２１】
また、本発明の目的は、本発明の対象の方法を実行するために必要な装置及びツールを提供することである。
【００２２】
本発明のさらなる目的は、本発明の対象の方法を使用するホログラフ画像を獲得し且つ再構成する装置である。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
ホログラフ画像の再構成する方法が、本発明の特定の主題であり、ホログラフ画像が、画像検出デバイスによって検出され、ホログラフ画像は、デジタル化されたホログラムに変換され、デジタル化されたホログラムは、ホログラフ画像の多数の単位のサブ画像又は「画素」に対応する多数の信号強度値Ｖｒで作られ、画素サイズは、ホログラフ画像サンプル間隔に等しく、方法は、デジタル化されたホログラム・アレイを処理する第１のステップと、第１のステップにおいて処理されたデジタル化されたホログラムから始めて複素面においてホログラムを再構成する第２のステップとを含み、第２のステップは、前記Ｖｒ値と、他方のサイズの画素数に等しいサイズの画素数に対応するＯＳに等しい一定値の整数ｐ＝Ｖｅ−Ｖｒ＞０とを備える、Ｖｅ値のアレイから始まる離散フレネル変換を介して実行される。
【００２４】
好ましくは本発明によれば、前記ｐの一定値は、ゼロ値である（ＯＳ＝０）。
【００２５】
さらに好ましくは本発明によれば、前記ｐの値は、Ｖｒ値の前記アレイに外側に配置される。
【００２６】
常に本発明によれば、前記ｐの値は、対称的な方法で又は非対称的な方法で配置されることができる。
【００２７】
好ましくは本発明によれば、前記値の数Ｖｅは、再構成された画像に関して得られるべき所望の画素サイズに逆比例する。
【００２８】
好ましくは本発明によれば、デジタル化されたホログラムは、Ｖｒ＝Ｎｒ・Ｍｒ値の方形アレイであり、それぞれの値が、Δｘ、Δｙのサイズの方形画素に対応する。
【００２９】
さらに好ましくは本発明によれば、第２のステップにおいて再構成されたホログラムは、Ｖｅ＝Ｎｅ・Ｍｅ値の方形アレイによって表され、各値は、Δξ＝（λｄ／ＮｅΔｘ）及びΔη＝（λｄ／ＭｅΔｙ）のサイズの方形画素に対応し、λは、ホログラムが記録される対象物に当たる波ビームの波長であり、ｄは、検出デバイスとホログラムが検出される対象物との間の距離であり、Δξ及びΔηは、再構成されるホログラフ画像サンプリング間隔である。
【００３０】
本発明によれば、式Ｎｅ＝（λｄ／Δｘ２）、Ｍｅ＝（λｄ／Δｙ２）、Δξ＝Δｘ、Δη＝Δｙが、有効であり得る。
【００３１】
有利には本発明によれば、各ホログラフ画像サンプリング間隔が、所定の閾値に等しくない又は所定の閾値未満であるなら、デジタル化されたホログラム・アレイに追加された値ｐの数は、増大し、第２のステップは再び繰り返される。
【００３２】
好ましくは本発明によれば、前記閾値は、ホログラフ画像の信号対雑音比の関数である。
【００３３】
コンピュータ・プログラムが、本発明のさらに特定の主題であり、コンピュータ・プログラムは、コンピュータで動作するとき、本発明の主題の方法を実行するようなコード手段を備えることを特徴とする。
【００３４】
プログラムを格納しコンピュータによって読み取り可能なメモリ媒体が、本発明のさらに特定の主題であり、プログラムが、本発明の主題のコンピュータ・プログラムであることを特徴とする。
【００３５】
デジタル化されたホログラム処理ユニットを備える、ホログラフ画像を検出する装置が、本発明のさらに特定の主題であり、処理ユニットは、本発明の主題の方法を使用して検出されたデータを処理することを特徴とする。
【００３６】
本発明は、同封された図面の図を特に参照して、限定ではなく例示により記載される。
【実施例】
【００３７】
前述のように、デジタル・ホログラフは、対象物ビーム（観察下の対象物と相互作用したビーム）と、画像を獲得するための特別のシステムを通る参照ビームとの間に作られた干渉分布の記録からなる。
【００３８】
そのような干渉分布は、観察下の対象物の画像を再構成するような処理方法によって処理される。
【００３９】
特に、記録されたホログラムは、参照ビームのデジタル複製によって乗算され、この積の回折積分が計算される。そのようなホログラムは、観察下の対象物の再構成が得られることを可能にする。
【００４０】
反射ホログラフ記録装置は、例えばマッハ・ツェンダー（Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ）タイプであることができる。一旦、アナログ・データが獲得されると、それらは、処理ユニットによって処理される。
【００４１】
図１を参照して、そのような処理ユニットは、従来の方法によりデータを処理する。ホログラム獲得状態の準備のユニット又は「セット・アップ」２は、ソース１からの放射４を収集し、観察下の対象物３を放射５で照明する。またそのようなセット・アップ２において、対象物３、対象物ビームＯ、及び参照ビームＲを生成するためのデバイスによって、反射され、透過され、又は散乱されたビーム６から生成するためのデバイスが存在する。対象物ビームＯ及び参照ビームＲは、平面において干渉分布７を生成するようにセット・アップ２で組み合わされる。そのような干渉は、観察下の対象物３のホログラム８を生成し、それは、強度の２次元分布に関して以下のように記載されることができ、
Ｈ（ｘ、ｙ）＝｜Ｒ｜２＋｜Ｏ｜２＋Ｒ＊Ｏ＋ＲＯ＊
ここで、Ｒ＊及びＯ＊は、それぞれ参照ビーム及び対象物ビームの共役複素数を表す。
【００４２】
後で示されるように、本発明による方法は、光学分野に制限されず、それは、任意のタイプの電磁放射（例えばＸ線）及び非電磁放射（例えば電子ビーム及び／又は音響波）で記録されたホログラムの数値再構成に関して適用されることができることを特定する必要がある。特に、ソース１は、２つ以上の波長の組み合わせで作られることができる。この理由のために、ソース１のタイプ、波長、及びコヒーレンスは、任意であり得る。
【００４３】
ホログラム８は、獲得システム９を介して、獲得され、デジタル化され、且つ格納される。このために、任意のタイプの既存又は将来の画像獲得システムが使用され得る。
【００４４】
獲得システム９は、デジタル化するためのデバイスと、獲得された画像８を格納するコンピュータとを内部に有する。デジタル化された画像は、「デジタル・ホログラム」１０と呼ばれ、それは、ホログラムＨ（ｘ、ｙ）８の２次元空間サンプリングによって得られた、Ｎ・Ｍ数のアレイＨ（ｎ・Δｘ、ｍ・Δｙ）によって記載される。
【００４５】
２次元空間サンプリング計算は、以下の式によって記載されることができ、
【００４６】
【数２】
2007502445.tif 000004
ここで、δ（ｘ、ｙ）は、２次元Ｄｉｒａｃデルタ関数であり、ｎ及びｍは、整数であり、Δｘ及びΔｙは、それぞれｘ軸及びｙ軸に沿ったサンプリング間隔であり、（Ｎ・Δｘ）×（Ｍ・Δｙ）は、獲得されたホログラムの画像の面積であり、ｒｅｃｔ（ｘ、ｙ）は、座標（ｘ、ｙ）のポイントが獲得されたホログラムの一部内であるなら１であり、そうでないなら０である値の関数である。
【００４７】
対象物画像の完全な再構成のために、デジタル化プロセスが、そのサンプリングを満足する必要がある。特に、干渉分布７に存在する縞間の間隔が、獲得システム９の少なくとも２つの画素より大きい条件を満足しなければならない。したがって、そのサンプリングは、所定の実験セット・アップ２で得られることができる最小解像度を満足する。
【００４８】
デジタル・ホログラフによって提供される大きな利点の１つは、獲得された情報に対して操作を実行するために対象物３のデジタル化されたホログラム１０に、直接作用することができる事実である。
【００４９】
これは、画像１１の異なる処理が、デジタル化されたホログラム１０になされることができることを意味する。そのような処理を介して、例えば、ホログラム再構成に存在するゼロ次の回折を取り除く、又は使用される光学システムによって導入される任意の「位相収差」を取り除くことが可能である。
【００５０】
用語「位相収差」は、ホログラムを生成し且つ記録するシステムを通って進行する波面の変形を意味する。位相収差訂正は、そのような変形を補償し、観察された対象物の訂正された再構成を得ることを可能にする。
【００５１】
観察下の対象物の数値再構成１３のプロセスは、２つのステップに基づく。第１のステップにおいて、「処理された」デジタル化されたホログラムＨ（ｎ，ｍ）１２は、参照ビームＲのデジタル化された複製によって乗算されるべきであり、以下の式を得る、すなわち、
Ｆ（ｎΔｘ，ｍΔｙ）＝Ｈ（ｎΔｘ，ｍΔｙ）・Ｒ（ｎΔｘ，ｍΔｙ）＝
＝Ｒ｜Ｒ｜２＋Ｒ｜Ｏ｜２＋ＲＲ＊Ｏ＋ＲＲＯ＊
ここで、１番目の２つの項は、ゼロ次の回折に対応し、第３及び／又は第４の項から、観察される対象物の画像を得ることを可能にする。
【００５２】
伝播プロセスの第２のステップは、平面からの場分散Ｆ（ｎ，ｍ）の伝播からなり、カメラは、観察面に配置される。このプロセスは、再構成された画像１４を導く。
【００５３】
これは、次に、現在の使用の技術に対するより高い空間解像度を得るために、Ｎ行及びＭ列のアレイ形状に配置された感受性要素の離散セットで作られた、画像獲得のための電子デバイス（以降全体的にカメラと呼ばれる）を介して、記録され且つ格納されデジタル化されたホログラムに数値的に作用することが可能である。
【００５４】
従来方法の前述の欠点を解消するために、本発明による方法は、その強度がゼロに設定された、多数の追加の想像上のポイントを導入することによって、対象物ホログラムのアレイの拡張に基づく。
【００５５】
対象物は、次に、対象物をカメラの同一面から分離する距離に沿って、カメラ面からホログラム数値伝播の技術で再構成される。
【００５６】
ホログラム伝播は、２次元フレネル変換を使用することによって生じる。そのような積分の利点は、その計算が、単純であり、フーリエ変換の項に表現された離散形式を使用して非常に速く実行されることができることである。事実、面から始まり距離ｄに配置された平行面への光伝播の現象が、有限の帯域強度を有する移行関数によって特徴付けられる空間で不変の線形システムとして解釈されることができることは、良く知られている（Ｇｏｏｄｍａｎの「Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｔｏ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｏｐｔｉｃｓ」、ＭａｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ  Ｃｏｍｐａｎｉｅｓ  Ｉｎｃ．、２ｎｄ  ｅｄ．、１９９６年を参照されたい）。そのような移行関数は、開始面から距離ｚに配置された面内の２つの直交方向に対応する空間周波数に応じる、単位モジュール及び位相を有する。
【００５７】
フレネル数値積分を介する光学場の伝播の場合に、移行関数位相は、空間周波数に二次的に応じる。したがって、分散的効果は、ホログラム数値の再構成プロセスに導入され、再構成距離の増大とともに増大し、一般に、再構成されたホログラムの空間解像度を最も悪くすることに寄与する。
【００５８】
以下において明らかにされるように、ゼロ要素を追加することによってホログラム・アレイの次元の拡張は、その解像度を改善するより、対象物の再構成された画像（「再構成画素」）を構成する最小要素のサイズに作用することを可能にする。
【００５９】
図２を参照して従来の場合におけるように、本発明による方法を実行するために、観察下の対象物のホログラムを生成するためにホログラフ・システムを有することが、まず第１に必要である。
【００６０】
そのようなホログラムは、デジタル化され、カメラを介してコンピュータに格納される。デジタル化されたホログラムは、Ｎ：Ｍに等しい多数のポイントに関して（Ｎは、ｘ軸に沿ったカメラ画素の数であり、Ｍは、ｘ軸に沿ったカメラ画素の数である）、ｘ軸に沿ってステップΔｘ及びｙ軸に沿ってステップΔｙ（Δｘ及びΔｙは、カメラ画素サイズに一致する）を有するカメラによって、ホログラムをサンプリングすることによって得られる矩形アレイである。
【００６１】
デジタル化されたホログラムに関連するアレイ・サイズは、次に、ホログラム再構成プロセスにおいて所望の解像度を得るように、適切な数のポイントを追加することによって拡大される。
【００６２】
そのように拡張されたアレイを使用することによって、観察下の対象物の画像を再構成するために２次元フレネル変換の技術を用いることを可能にし、したがって解像度を増す。
【００６３】
発明者によって好ましい構成において、セット・アップ２は、フレネルスカラー回折近似を介して再構成されることができるホログラムを指示する「フレネル・ホログラム」項を作るように設計される。
【００６４】
そのような近似の利点は、その計算が、非常に単純であり、非常に速い方法で実行されることができる事実から生じる。フレネル近似の場合において、ホログラム１２の数値再構成は、以下のような離散フーリエ変換に関して表現されたフレネル積分の離散形式を介して、本発明により実行される。すなわち、
【００６５】
【数３】
2007502445.tif 000005
ここで、λは、ソース１の波長であり、Ａは、複素定数であり、ｎ、ｍ、ｌ、ｋは、整数であり（−Ｎ／２≦ｎ、ｌ≦Ｎ／２、及び−Ｍ／２≦ｍ、ｋ≦Ｍ／２）、ＤＦＥは、文献内で報告されるマルチＦＦＴ（高速フーリエ変換）アルゴリズムを使用して高速に計算されることができる離散フーリエ変換であり、Δｘ及びΔｙは、ホログラム１２のサンプリング間隔（したがってカメラ面における）であり、ｄは、カメラ面と観察面との間の距離であり、最後に、Δξ及びΔηは、以下で定義される観察面におけるサンプリング空間間隔を示す。
【００６６】
【数４】
2007502445.tif 000006
【００６７】
したがって、再構成された対象物は、サイズ（Ｎ・Δξ）×（Ｍ・Δη）を有する。式（１）によって記載される間隔は、再構成された対象物１４の解像度を実質的に定義する。
【００６８】
前の式から注意されることができるように、解像度は、画素数及び獲得システム９の解像度に加えて、ソース１の波長λ及び再構成距離ｄにも応じる。
【００６９】
再構成プロセスにおいて、それは、一般的にΔξ＞Δｘであり且つΔη＞Δｙであり、すなわち、再構成された対象物画像は、ホログラム８がデジタル化され且つ記録される解像度に対してより低い解像度によって特徴付けられる。
【００７０】
以下に示されるように、本発明による方法は、前述の問題を解決することを可能にし、波長及び再構成距離ｄのパリティ下で、再構成された対象物１４の画像の解像度を改善する。
【００７１】
常に図２を参照して、一方では、提案された方法は、修正されるべきではないホログラム８の生成及び記録するシステムを可能にし、他方では、それは、ホログラム記録が、実時間で且つ連続方法で実行されるべきである適用に適合する。
【００７２】
本発明によって現在好ましいバージョンにおいて、方法は、処理されたホログラム１２に作用し、すなわち対象物３の正確な再構成のための処理を既に受けたホログラムに作用する。
【００７３】
デジタル化されたホログラム１２を記載するアレイのサイズは、ステップ１６で決定された所定数のポイントを追加することによってステップ１５の間に拡張される。
【００７４】
追加されるべきポイントの数１６は、再構成プロセス１３で得られることが望まれる解像度１７によって決定される。
【００７５】
そのような解像度１７の値は、（例えばより高い精度で対象物画像で観察するために）再構成プロセス１３に対して外部の要件１８によって確立された条件によって、或いは特にλ及び／又はｄの変数２０を必要とする適用における再構成プロセスによる解像度の損失を補償するために１９、与えられることができる。
【００７６】
ポイントの数は、解像度改善がその後に得られることを可能にするただ１つの特徴ではない。
【００７７】
検出されたポイントに対して適切な方法で、導入された想像上のポイント（すなわち、上記に計算されたポイントと獲得されたポイントとの間の差異）を配置することが必要である。
【００７８】
導入されたゼロが、誤った周波数を呈する（上述された関数ψ（ｌ・Δｘ，ｋ・Δｙ）にしたがって）変換された画像を結果として生じないことを確実にする必要がある。
【００７９】
正弦波プロットのゼロでない値の中にゼロを配置することは、正弦波の周波数からはるかに外れた周波数を明らかに導入する。
【００８０】
単一の特定の構成が、特定の場合に適切に用いられることができるが、本発明による好ましい構成は、効果的なポイントの中から想像上のポイントを間に配置することなく、検出された画像の輪郭として想像上のポイントを有する構成である。
【００８１】
図５の実施例を参照して、想像上のポイント５０は、検出された画像の画素５１の輪郭に対して対称的に配置される。
【００８２】
この輪郭構成は、任意の数の次元の画像に対して適切である。
【００８３】
従来の再構成プロセス１３は、次にホログラムの拡張されたアレイに適用される。
【００８４】
ホログラム１２のアレイ・サイズの拡張１５は、ＤＦＴ特性のために、アレイを拡張することなく得られた再構成に関して、より低い間隔を有する（すなわちより良好な解像度を有する）再構成された画像を得ることを可能にする。
【００８５】
換言すれば、フレネル変換に基づく従来の再構成プロセスは、対象物が再構成される解像度の劣化を意味する。代わりに、ホログラム・アレイにおける新たな要素の本発明による追加は、そのような解像度損失が、訂正されることを可能にし、せいぜいサンプリング定理によって確立された物理的解像度に等しい解像度を得る。
【００８６】
特に、デジタル化されたホログラム１０の同一の解像度を有する再構成された対象物１４の画像を得ることが所望であれば、波長λ及び再構成距離ｄのパリティ下で、式（１）を逆にすることによって得られるように、サイズＮ・Ｍからサイズ（ｄλ／Δｘ２）・（ｄλ／Δｙ２）へホログラム１２のアレイを拡張する必要がある。
【００８７】
新たな想像上のポイントをさらに追加することによって、ホログラフ画像の解像度を無制限に改善することが理論的に可能である。実際に、フレネル変換は、全てのポイントにわたって強度を再分配するので、所定数の想像上のポイントを超えて、多くの想像上のポイントの強度は、信号の背景ノイズ又は信号の統計的ノイズより下に低下される。しかしながら、任意の特定の状況において使用可能である最大数の想像上のポイントを決定することは、簡単な計算の問題である。
【００８８】
図３において、前述の方法の適用の一実施例が報告される。そのような実施例は、放射波長λ＝５３２ｎｍを有するコヒーレントで単色の光源１に関連し、観察される対象物３は、ステップΛ＝６．２５ライン／ｍｍを有するＲｏｎｃｈｉ格子であり、獲得及び格納システムは、Ｎ＝５１２且つＭ＝５１２画素を有し且つΔｘ＝Δｙ＝６．７μｍに等しい方形画素サイズを有するＣＣＤである。単色光で照明されるＲｏｎｃｈｉ格子は、知られているＴａｌｂｏｔ効果を生じる。すなわち、ますます長い距離で、格子によって散乱される光を観察することによって、格子の行は、ますます焦点が外れるように見え、行が、良好に輪郭がはっきりとし且つ再び集束されるように見える、特定の距離（いわゆるＴａｌｂｏｔ距離すなわちΛ２／λの倍数）で、それをセーブする。したがって、そのような効果を使用することによって、集束の問題を取り扱わないことを可能にした。
【００８９】
特に、そのホログラムが、１７０ｎｍの有効距離で記録される前述の格子の単一のラインのホログラフ再構成は、ホログラム面と観察面との間の距離ｄのいくつかの値に関して、図３ａに報告される。
【００９０】
図に配置されたマークは、Ｔａｌｂｏｔ効果のために、良好に輪郭がはっきりとし且つ集束される格子行を観察する必要がある距離を示す。
【００９１】
距離ｄを変更することによって得られる図３ａの典型的な「トランペット」形状は、式（１）による再構成画素の低減の指示である。
【００９２】
増大する距離ｄの下で、再構成画素の低減、したがって再構成された画像解像度の低減は、格子行がはっきりと観察されることを妨げる。したがって、再構成距離の増大とともに情報の損失がある。
【００９３】
本発明による方法は、そのような情報が回復されることを可能にする。
【００９４】
Ｒｏｎｃｈｉ格子の拡張されたホログラムのホログラフ再構成は、図３ａで使用された距離ｄの同一の値に関して図３ｂで報告される。
【００９５】
特に、ホログラム・サイズは、ｘ軸及びｙ軸の両方に沿って５１２個のポイントだけ増大され、したがって、１０２４・１０２４個の画素のホログラムを得る。明らかに、得られた形状は、まだ「トランペット」形状であるが、再構成距離を増大することによって、格子行が、良好に輪郭がはっきりとし且つ再び集束される距離を決定することをまだ可能にすることを、観察することを可能にする。本発明の再構成方法によって与えられる利点をより良好に指摘するために、ラインは、それぞれ図３ａ及び図３ｂに関連する、所定の再構成距離（ｄ＝４３４ｍｍ）で図４ａ及び図４ｂに報告される。そのような距離と記録距離（１７０ｍｍ）との差異は、Ｔａｌｂｏｔ距離の倍数であり、格子行は、次に良好に輪郭がはっきりと見えるべきである。
【００９６】
しかし図４ａを観察すると、解像度の損失は、格子行がはっきりと区別されることを可能にしない。
【００９７】
本発明の主題の方法の適用は、そのような劣化を解消することを可能にする。実際、格子拡張されたホログラムの再構成が実行される図４ｂを観察すると、格子行が、良好に見え且つはっきりしていることが注目される。
【００９８】
本発明による再構成方法は、論文に示される他の方法に対する有意な改善を示す。実際、本発明による方法は、対象物のデジタル化されたホログラムに作用し、それは、複数の適用の様々な要件に、対象物の再構成された画像の解像度を用いることを可能にする。
【００９９】
本発明は、特に排他的ではなく、デジタル・ホログラフにおける再構成プロセスを目的とし、対象物によって透過され、又は反射され、又は散乱される複素場（振幅及び位相）が再構成される解像度を改善する必要があり、又は、同一の再構成が関数である他のパラメータの変化が、ホログラフ技術の解像パワーを最悪にする傾向があるときに、そのような解像度を一定に維持する必要がある。様々な上記全ての度量衡学的な適用において、対象物が観察される解像度を改善する必要が存在し、対象物が観察される解像度を可能な限り低く修正し、且つ獲得回数が増大することを妨げる。この最後の要件は、特に、対象物の実時間観察が必要である全てのこれら適用で感じられる。
【０１００】
好ましい実施形態は、上述されたが、本発明のいくつかの修正が、示唆されるが、特許請求項に規定されるように、保護の関連する範囲から逸脱することなく、当業者が、変更及び変化を行うことができることは、理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】従来のホログラフ再構成方法のブロック及び流れハイブリッド図を示す。
【図２】本発明によるホログラフ再構成方法を説明するブロック及び流れハイブリッド図を示す。
【図３ａ】従来の方法により作られたＴａｌｂｏｔ効果Ｒｏｎｃｈｉ格子の振幅における再構成の効果を示す。
【図３ｂ】本発明による方法により作られたＴａｌｂｏｔ効果Ｒｏｎｃｈｉ格子の振幅における再構成の効果を示す。
【図４ａ】画素数の関数として、所定の再構成距離に対する図３ａの再構成に関する特定の情報を示す。
【図４ｂ】画素数の関数として、所定の再構成距離に対する図３ｂの再構成に関する特定の情報を示す。
【図５】本発明による方法で使用されるゼロ画素の好ましい配置を示す。
【図１】
2007502445.tif 000007
【図２】
2007502445.tif 000008
【図４】
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【図５】
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【図３】
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【手続補正書】
【提出日】平成17年7月1日(2005.7.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホログラフ画像を再構成する方法であり、前記ホログラフ画像が、画像検出デバイス（９）によって検出され、前記ホログラフ画像は、デジタル化されたホログラム（１０）に変換され、前記デジタル化されたホログラム（１０）は、単位画素の数Ｖｒを備え、前記単位画素のサイズは、前記ホログラフ画像サンプル間隔に等しく、前記単位画素のＶｒ値（５１）は、それぞれ前記単位画素に関連し、方法は、前記デジタル化されたホログラム・アレイを処理する第１のステップ（１１、１２）と、前記第１のステップにおいて処理された前記デジタル化されたホログラムから始めて観察面におけるホログラム再構成の第２のステップ（１３、１５、１６、１７、１８）とを含む方法であって、前記第２のステップは、前記単位画素のサイズに等しいサイズを有する画素に対応するＶｅ値のアレイに適用された離散フレネル変換を介して実行され、前記Ｖｅ値（５０、５１）のアレイは、前記Ｖｒ値のアレイと、ＯＳに等しい整数ｐ＝Ｖｅ−Ｖｒ＞０の一定値（５０）とを含み、前記値のＶｅ値は、再構成された画像（１４）に関して得られるべき所望の画素サイズに逆比例することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記ｐ一定値（５０）は、ゼロ値（ＯＳ＝０）であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ｐ値（５０）は、前記Ｖｒ値（５１）のアレイに対して外部に配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記ｐ値（５０）は、対称的な方法で配置されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記ｐ値（５０）は、非対称的な方法で配置されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記デジタル化されたホログラムは、Ｖｒ＝Ｎｒ・Ｍｒ値（５１）の長方形アレイであり、それぞれの値が、Δｘ、Δｙのサイズの長方形画素に対応することを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記第２のステップにおいて再構成された前記ホログラムは、Ｖｅ＝Ｎｅ・Ｍｅ値の長方形アレイによって表され、各値は、Δξ＝（λｄ／ＮｅΔｘ）及びΔη＝（λｄ／ＭｅΔｙ）のサイズの長方形画素に対応し、λは、前記ホログラムが記録される前記対象物に当たる波ビームの波長であり、ｄは、検出デバイスと前記ホログラムが検出される前記対象物との間の距離であり、Δξ及びΔηは、前記再構成されるホログラフ画像サンプリング間隔であることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
Ｎｅ＝（λｄ／Δｘ２）、Ｍｅ＝（λｄ／Δｙ２）、Δξ＝Δｘ、Δη＝Δｙであることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記第２のステップの後で、各ホログラフ画像サンプリング間隔が、所定の閾値に等しくない又は所定の閾値未満であるなら、前記デジタル化されたホログラム・アレイに追加された前記値ｐ（５０）の数は、増大され、前記第２のステップは、再び実行されることを特徴とする請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記閾値は、前記ホログラフ画像の信号対雑音比の関数であることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記方法は、異なる波長λに関して同時に検出された１つ以上のホログラフ画像に対して実行されることができ、前記１つ以上の画像は、マルチカラー最終ホログラフ画像（１４）を得るために実質的に上に置かれることを特徴とする請求項１から請求項１０までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
コンピュータ・プログラムであって、前記コンピュータ・プログラムは、コンピュータで動作するとき、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法を実行するようなコード手段を備えることを特徴とするコンピュータ・プログラム。
【請求項１３】
プログラムを格納しコンピュータによって読み取り可能なメモリ媒体であって、前記プログラムは、請求項１２に記載のコンピュータ・プログラムであることを特徴とすることを特徴とするメモリ媒体。
【請求項１４】
デジタル化されたホログラム処理ユニットを備える、ホログラフ画像を検出する装置であって、前記処理ユニットは、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法を使用して前記検出されたデータを処理することを特徴とするホログラフ画像を検出する装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタル・ホログラフィにおける画像の再構成での空間解像度を修正する方法に関連する。
【０００２】
より詳細には、本発明による方法は、デジタル・ホログラフィ技術の更新適用を可能にする、再構成された複素場の空間解像度の改善により、デジタル・ホログラフィの干渉計技術に用いられる画像の再構成のプロセスが改善されることを可能にする。
【背景技術】
【０００３】
対象物によって反射され、透過され、且つ／又は散乱される複素場（振幅及び位相）を記録し且つ再構成することを可能にする干渉計技術は、以降に頭字語ＤＨで略して書かれる、一般にデジタル・ホログラフィとして科学論文で呼ばれる（例えば、「Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ  ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  ａｎｄ  ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ  ｐｈａｓｅ  ｃｏｎｔｒａｓｔ  ｉｍａｇｉｎｇ  ｂｙ  ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ｄｉｇｉｔａｌ  ｈｏｌｏｇｒａｍｓ」との名称のＣｕｃｈｅらへの米国特許第６２６２８１８号、及び「Ｐｈａｓｅ−ｓｈｉｆｔ  ｄｉｇｉｔａｌ  ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ  ａｐｐａｒａｔｕｓ」との名称のＹａｍａｇｕｃｈｉへの米国特許第６２４６４９５号を参照されたい）。
【０００４】
放射検出器の集積されたアレイによって記録された干渉パターンは、デジタル・ホログラムと呼ばれる。
【０００５】
ホログラムから始めて複素場を数値再構成することを可能にするいくつかの方法が存在し、特に、「畳み込み」方法及び「フレネル（Ｆｒｅｓｎｅｌ）」方法と呼ばれる方法が存在する。
【０００６】
特にフレネル方法において、知られているように、複素場（又は同様に振幅及び位相）の空間解像度は、いくつかのパラメータによって決定される。これらのパラメータのいくつかは、放射検出器の集積されたアレイの特徴によって、及び特にアレイが構成される要素の数によって、並びに単一の要素のサイズによって決定される。さらに、他のパラメータは、再構成距離であり、この再構成距離は、再構成の数値プロセスで用いられる、対象物（又はその表面及びその体積のポイント）及び光源の波長λが、ホログラムを作るために使用される距離ｄによって決定される。
【０００７】
一般に論文において、空間解像度は、長さとして表現され且つ以降に頭字語ＰＲで呼ばれる、「再構成画素」によって定量化される。ｘ軸に沿ったΔξ及びｙ軸に沿ってΔηである２次元の寸法ＰＲは、以下の数学式によって前述のパラメータに応じ、
【０００８】
【数１】
2007502445.tif 000012
ここでＭは、ｘ軸に沿った獲得された画素の数（ｎ個の画素獲得デバイスによって獲得される）であり、Ｎは、ｙ軸に沿った画素の数であり、Δｘ及びΔｙは、ｘ軸及びｙ軸の２つの方向に沿った画素サイズである。
【０００９】
この式から、複素場は、異なる距離で異なる値のＰＲを有し、他のパラメータを一定に維持し、特に、ＰＲのサイズは、再構成距離の増大下で増大することは明らかである。そのような場合、複素場が再構成される空間解像度は、下位の空間解像度を有する。対照的に、空間解像度は、この場合にＰＲサイズが低減するので、より低い再構成距離で上位にある。
【００１０】
例えば分光的又は散乱調査などの他の適用において、同一であるが異なるソース波長で得られる条件下で、又は異なる波長で異なるソースを用いる条件下で、同一の対象物のいくつかのホログラムの記録を必要とする（Ｍ．Ｋ．Ｋｉｍによる論文「Ｗａｖｅｌｅｎｇｈｔ−ｓｃａｎｎｉｎｇ  ｄｉｇｉｔａｌ  ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  ｈｏｌｏｇｒａｐｈｙ  ｆｏｒ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｓｅｃｔｉｏｎ  ｉｍａｇｉｎｇ」、Ｏｐｔｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ、Ｖｏｌ．２４、Ｉｓｓｕｅ  ２３、１９９９年、１６９３頁を参照されたい）。そのような場合、各波長に関連するいくつかのホログラムに再構成プロセスを適用することによって、異なる空間解像度で再構成されるホログラムが得られる。なぜなら、式（１）から明らかに分かるように、各波長に対するＰＲは異なるからである。特に、再構成解像度は、より低いＰＲ値を与えるより低い波長に対してより高く、及びその逆である。
【００１１】
本発明に対する従来技術の状態において、再構成解像度は、距離及び波長などのいくつかのパラメータによって厳密に決定される事実に関するいくつかの問題がある。一例として、いくつかの特定の問題の場合が、以下に述べられる。
【００１２】
いくつかの適用において、デジタル・ホログラムは、外部作用（例えば、力、圧力、温度変化）のために、観察下の対象物が受ける変化を解析するために使用される。変化は、２つの異なる状態（例えば、外部擾乱作用の前及び後）における対象物で記録された２つのホログラムの位相マップを減算することによって、定量的な方法で測定される。この技術は、デジタル・ホログラフ干渉計と呼ばれる。
【００１３】
これらの動的なタイプの観察において、観察下の対象物と、ホログラムが記録される検出デバイス（例えばカメラ）との間の距離は、故意ではなく変化することがあり、検出デバイスから異なる距離に配置された対象物で記録された異なるホログラムを得る。したがって、対象物を常に焦点で観察するために、各記録されたホログラムに対して再構成プロセスで用いられるべき距離の値を変更する必要がある（Ｏｐｔｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ、２８（１４）、（２００３年）、頁１２５７−１２５９におけるＦｅｒｒａｒｏらによる論文を参照されたい）。
【００１４】
式（１）から、ＰＲ値が、異なる距離で再構成されるホログラムに対して異なり、且つ対象物（複素場、すなわち振幅及び位相における）が、様々なホログラムで再構成される空間解像度が、それゆえ異なることを結果として生じる。これは、デジタル・ホログラム干渉計技術が適用されることを実際に妨げることによって、例えば２つの異なる距離で別々に再構成される２つのホログラムで得られる異なる位相を、直接の方法で実行することを避ける。実際に、再構成解像度が２つのホログラムで異なるので、位相マップ（２つのマップのポイント間の１対１の対応性が存在しない）の直接の減算を実行することは可能ではない。
【００１５】
一般に、波長又は対象物とカメラとの間の距離のいずれかの変化は、対象物を最も悪く観察することが可能である解像度にすることがある。
【００１６】
これは、一般に、対象物のわずかな物理機械的変化を検出し且つ定量化するために、２つの再構成された画像間の位相の任意の直接の減算を妨げる。そのような減算処置は、一般に、比較されるべき同一の対象物の異なる状態を可能にする、「ホログラフ干渉計」技術を用いられる。
【００１７】
同様に、異なる波長の使用を有するカラーＤＨの適用の場合に、異なる波長で再構成された画像は、各再構成のＰＲが異なるので重なり合わない（Ｉ．Ｙａｍａｇｕｃｈｉによる論文「Ｐｈａｓｅｓｈｉｆｔｉｎｇ  ｃｏｌｏｒ  ｄｉｇｉｔａｌ  ｈｏｌｏｇｒａｐｈｙ」、Ｏｐｔｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ、Ｖｏｌ．２７、Ｉｓｓｕｅ  １３、２０００年７月、１１０８頁、及びＪ．Ｋａｔｏらの論文「Ｍｕｌｔｉｃｏｌｏｒ  ｄｉｇｉｔａｌ  ｈｏｌｏｇｒａｐｈｙ  ｗｉｔｈ  ａｎ  ａｃｈｒｏｍａｔｉｃ  ｐｈａｓｅ  ｓｈｉｆｔｅｒ」、Ｏｐｔｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ、Ｖｏｌ．２７、Ｉｓｓｕｅ  １６、２００２年、１４０３頁を参照されたい）。
Ｍ．Ｂｅｒｎｈａｒｄｔらは、文献「Ｃｏｄｉｎｇ  ａｎｄ  ｂｉｎａｒｉｓａｔｉｏｎ  ｉｎ  ｄｉｇｉｔａｌ  Ｆｒｅｓｎｅｌ  ｈｏｌｏｇｒａｐｈｙ」、Ｏｐｔｉｃｓ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ、Ｎｏｒｔｈ−Ｈｏｌｌａｎｄ  Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ  Ｃｏ．Ａｍｓｔｅｒｄａｍ、ｖｏｌ．７７、１９９０年６月１日、４−８頁において、ＤＨにおける画像の再構成でのフレネル変換の使用を扱う（回折効率性の改善）。
Ｔ．Ｍ．Ｋｒｅｉｓらは、文献「Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｏｆ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｙ：ａ  ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ」、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ＳＰＩＥ、ＳＰＩＥ、Ｂｅｌｌｉｎｇｈａｍ、ＶＡ、ＵＳ、ｖｏｌ．３０９８、１９９７年、２２４−２３３頁、ＩＳＳＮ：０２７７−７８６Ｘにおいて、再構成された画像のサイズを変えるために、畳み込み方法の特定の内容における多数の画素を有するアレイに、デジタル化されたホログラムを埋め込むことを教示する。
さらに後者の文献において、異なる深さの再構成が比較されるべきであるなら、フレネル方法は、適用されることができず、全体が、再構成されなければならない不透明又は透明な対象物に関する視野が可能であれば、畳み込み方法は、あまり適していないことを結論している。
再構成された画像の解像度を変更する一般的な方法は、従来技術では提供されない。
【００１８】
本出願人は、上記問題に対する効果的な解決方法を知らない。
【００１９】
実際、論文から結果として、対象物の観察におけるより良好な解像度を得るために現在用いられる方法は、特に専用の較正処置を必要とする複雑な実験装置を使用する（例えば、Ｉｎｄｅｂｅｔｏｕｗら、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．７５、（１９９９年）、２０１７−２０１９頁を参照されたい）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明の目的は、上記欠点を解決し且つさらなる使用を可能にする、デジタル化されたホログラムから始まるホログラフ画像を再構成する方法を提供することである。
【００２１】
また、本発明の目的は、本発明の対象の方法を実行するために必要な装置及びツールを提供することである。
【００２２】
本発明のさらなる目的は、本発明の対象の方法を使用するホログラフ画像を獲得し且つ再構成する装置である。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
ホログラフ画像を再構成する方法が、本発明の特定の主題であり、ホログラフ画像が、画像検出デバイスによって検出され、ホログラフ画像は、デジタル化されたホログラムに変換され、デジタル化されたホログラムは、単位画素の数Ｖｒを備え、そのサイズは、ホログラフ画像サンプル間隔に等しく、そのＶｒ値は、それぞれ単位画素に関連し、方法は、デジタル化されたホログラム・アレイを処理する第１のステップと、第１のステップにおいて処理されたデジタル化されたホログラムから始めて観察面におけるホログラム再構成の第２のステップとを含み、第２のステップは、前記単位画素のサイズに等しいサイズを有する画素に対応するＶｅ値のアレイに適用された離散フレネル変換を介して実行され、前記Ｖｅ値のアレイは、前記Ｖｒ値のアレイと、ＯＳに等しい整数ｐ＝Ｖｅ−Ｖｒ＞０の一定値とを含み、前記値のＶｅ値は、再構成された画像に関して得られるべき所望の画素サイズに逆比例することを特徴とする。
【００２４】
好ましくは本発明によれば、前記ｐの一定値は、ゼロ値である（ＯＳ＝０）。
【００２５】
さらに好ましくは本発明によれば、前記ｐの値は、Ｖｒ値の前記アレイに外側に配置される。
【００２６】
常に本発明によれば、前記ｐの値は、対称的な方法で又は非対称的な方法で配置されることができる。
【００２７】
好ましくは本発明によれば、デジタル化されたホログラムは、Ｖｒ＝Ｎｒ・Ｍｒの矩形アレイであり、各値は、サイズΔｘ、Δｙの矩形画素に対応する。
【００２８】
さらに好ましくは本発明によれば、第２のステップにおいて再構成されたホログラムは、Ｖｅ＝Ｎｅ・Ｍｅ値の矩形アレイによって表され、各値は、Δξ＝（λｄ／ＮｅΔｘ）及びΔη＝（λｄ／ＭｅΔｙ）のサイズの矩形画素に対応し、λは、ホログラムが記録される対象物に当たる波ビームの波長であり、ｄは、検出デバイスとホログラムが検出される対象物との間の距離であり、Δξ及びΔηは、再構成されるホログラフ画像サンプリング間隔である。
【００２９】
本発明によれば、式Ｎｅ＝（λｄ／Δｘ２）、Ｍｅ＝（λｄ／Δｙ２）、Δξ＝Δｘ、Δη＝Δｙが、有効であり得る。
【００３０】
有利には本発明によれば、第２のステップの後、各ホログラフ画像サンプリング間隔が、所定の閾値に等しくない又は所定の閾値未満であるなら、デジタル化されたホログラム・アレイに追加された値ｐの数は、増大し、第２のステップは再び繰り返される。
【００３１】
好ましくは本発明によれば、前記閾値は、ホログラフ画像の信号対雑音比の関数である。
本発明によれば、方法は、異なる波長λに関して同時に検出された１つ以上のホログラフ画像に対して実行されることができ、前記１つ以上の画像は、マルチカラー最終ホログラフ画像を得るために実質的に上に置かれる。
【００３２】
コンピュータ・プログラムが、本発明のさらに特定の主題であり、コンピュータ・プログラムは、コンピュータで動作するとき、本発明の主題の方法を実行するようなコード手段を備えることを特徴とする。
【００３３】
プログラムを格納しコンピュータによって読み取り可能なメモリ媒体が、本発明のさらに特定の主題であり、プログラムが、本発明の主題のコンピュータ・プログラムであることを特徴とする。
【００３４】
デジタル化されたホログラム処理ユニットを備える、ホログラフ画像を検出する装置が、本発明のさらに特定の主題であり、処理ユニットは、本発明の主題の方法を使用して検出されたデータを処理することを特徴とする。
【００３５】
本発明は、同封された図面の図を特に参照して、限定ではなく例示により記載される。
【実施例】
【００３６】
前述のように、デジタル・ホログラフは、対象物ビーム（観察下の対象物と相互作用したビーム）と、画像を獲得するための特別のシステムを通る参照ビームとの間に作られた干渉分布の記録からなる。
【００３７】
そのような干渉分布は、観察下の対象物の画像を再構成するような処理方法によって処理される。
【００３８】
特に、記録されたホログラムは、参照ビームのデジタル複製によって乗算され、この積の回折積分が計算される。そのようなホログラムは、観察下の対象物の再構成が得られることを可能にする。
【００３９】
反射ホログラフ記録装置は、例えばマッハ・ツェンダー（Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ）タイプであることができる。一旦、アナログ・データが獲得されると、それらは、処理ユニットによって処理される。
【００４０】
図１を参照して、そのような処理ユニットは、従来の方法によりデータを処理する。ホログラム獲得状態の準備のユニット又は「セット・アップ」２は、ソース１からの放射４を収集し、観察下の対象物３を放射５で照明する。またそのようなセット・アップ２において、対象物３、対象物ビームＯ、及び参照ビームＲを生成するためのデバイスによって、反射され、透過され、又は散乱されたビーム６から生成するためのデバイスが存在する。対象物ビームＯ及び参照ビームＲは、平面において干渉分布７を生成するようにセット・アップ２で組み合わされる。そのような干渉は、観察下の対象物３のホログラム８を生成し、それは、強度の２次元分布に関して以下のように記載されることができ、
Ｈ（ｘ、ｙ）＝｜Ｒ｜２＋｜Ｏ｜２＋Ｒ＊Ｏ＋ＲＯ＊
ここで、Ｒ＊及びＯ＊は、それぞれ参照ビーム及び対象物ビームの共役複素数を表す。
【００４１】
後で示されるように、本発明による方法は、光学分野に制限されず、それは、任意のタイプの電磁放射（例えばＸ線）及び非電磁放射（例えば電子ビーム及び／又は音響波）で記録されたホログラムの数値再構成に関して適用されることができることを特定する必要がある。特に、ソース１は、２つ以上の波長の組み合わせで作られることができる。この理由のために、ソース１のタイプ、波長、及びコヒーレンスは、任意であり得る。
【００４２】
ホログラム８は、獲得システム９を介して、獲得され、デジタル化され、且つ格納される。このために、任意のタイプの既存又は将来の画像獲得システムが使用され得る。
【００４３】
獲得システム９は、デジタル化するためのデバイスと、獲得された画像８を格納するコンピュータとを内部に有する。デジタル化された画像は、「デジタル・ホログラム」１０と呼ばれ、それは、ホログラムＨ（ｘ、ｙ）８の２次元空間サンプリングによって得られた、Ｎ・Ｍ数のアレイＨ（ｎ・Δｘ、ｍ・Δｙ）によって記載される。
【００４４】
そのような２次元空間サンプリング計算は、以下の式によって記載されることができ、
【００４５】
【数２】
2007502445.tif 000013
ここで、δ（ｘ、ｙ）は、２次元Ｄｉｒａｃデルタ関数であり、ｎ及びｍは、整数であり、Δｘ及びΔｙは、それぞれｘ軸及びｙ軸に沿ったサンプリング間隔であり、（Ｎ・Δｘ）×（Ｍ・Δｙ）は、獲得されたホログラムの画像の面積であり、ｒｅｃｔ（ｘ、ｙ）は、座標（ｘ、ｙ）のポイントが獲得されたホログラムの一部内であるなら１であり、そうでないなら０である値の関数である。
【００４６】
対象物画像の完全な再構成のために、デジタル化プロセスが、そのサンプリングを満足する必要がある。特に、干渉分布７に存在する縞間の間隔が、獲得システム９の少なくとも２つの画素より大きい条件を満足しなければならない。したがって、そのサンプリングは、所定の実験セット・アップ２で得られることができる最小解像度を満足する。
【００４７】
デジタル・ホログラフによって提供される大きな利点の１つは、獲得された情報に対して操作を実行するために対象物３のデジタル化されたホログラム１０に、直接作用することができる事実である。
【００４８】
これは、画像１１の異なる処理が、デジタル化されたホログラム１０になされることができることを意味する。そのような処理を介して、例えば、ホログラム再構成に存在するゼロ次の回折を取り除く、又は使用される光学システムによって導入される任意の「位相収差」を取り除くことが可能である。
【００４９】
用語「位相収差」は、ホログラムを生成し且つ記録するシステムを通って進行する波面の変形を意味する。位相収差訂正は、そのような変形を補償し、観察された対象物の訂正された再構成を得ることを可能にする。
【００５０】
観察下の対象物の数値再構成１３のプロセスは、２つのステップに基づく。第１のステップにおいて、「処理された」デジタル化されたホログラムＨ（ｎ，ｍ）１２は、参照ビームＲのデジタル化された複製によって乗算されるべきであり、以下の式を得る、すなわち、
Ｆ（ｎΔｘ，ｍΔｙ）＝Ｈ（ｎΔｘ，ｍΔｙ）・Ｒ（ｎΔｘ，ｍΔｙ）＝
＝Ｒ｜Ｒ｜２＋Ｒ｜Ｏ｜２＋ＲＲ＊Ｏ＋ＲＲＯ＊
ここで、１番目の２つの項は、ゼロ次の回折に対応し、第３及び／又は第４の項から、観察される対象物の画像を得ることを可能にする。
【００５１】
伝播プロセスの第２のステップは、平面からの場分散Ｆ（ｎ，ｍ）の伝播からなり、カメラは、観察面に配置される。このプロセスは、再構成された画像１４を導く。
【００５２】
これは、次に、現在の使用の技術に対するより高い空間解像度を得るために、Ｎ行及びＭ列のアレイ形状に配置された感受性要素の離散セットで作られた、画像獲得のための電子デバイス（以降全体的にカメラと呼ばれる）を介して、記録され且つ格納されデジタル化されたホログラムに数値的に作用することが可能である。
【００５３】
従来方法の前述の欠点を解消するために、本発明による方法は、その強度がゼロに設定された、多数の追加の想像上のポイントを導入することによって、対象物ホログラムのアレイの拡張に基づく。
【００５４】
対象物は、次に、対象物をカメラの同一面から分離する距離に沿って、カメラ面からホログラム数値伝播の技術で再構成される。
【００５５】
ホログラム伝播は、２次元フレネル変換を使用することによって生じる。そのような積分の利点は、その計算が、単純であり、フーリエ変換の項に表現された離散形式を使用して非常に速く実行されることができることである。事実、面から始まり距離ｄに配置された平行面への光伝播の現象が、有限の帯域強度を有する移行関数によって特徴付けられる空間で不変の線形システムとして解釈されることができることは、良く知られている（Ｇｏｏｄｍａｎの「Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｔｏ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｏｐｔｉｃｓ」、ＭａｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ  Ｃｏｍｐａｎｉｅｓ  Ｉｎｃ．、２ｎｄ  ｅｄ．、１９９６年を参照されたい）。そのような移行関数は、開始面から距離ｚに配置された面内の２つの直交方向に対応する空間周波数に応じる、単位モジュール及び位相を有する。
【００５６】
フレネル数値積分を介する光学場の伝播の場合に、移行関数位相は、空間周波数に二次的に応じる。したがって、分散的効果は、ホログラム数値の再構成プロセスに導入され、再構成距離の増大とともに増大し、一般に、再構成されたホログラムの空間解像度を最も悪くすることに寄与する。
【００５７】
以下において明らかにされるように、ゼロ要素を追加することによってホログラム・アレイの次元の拡張は、その解像度を改善するより、対象物の再構成された画像（「再構成画素」）を構成する最小要素のサイズに作用することを可能にする。
【００５８】
図２を参照して従来の場合におけるように、本発明による方法を実行するために、観察下の対象物のホログラムを生成するためにホログラフ・システムを有することが、まず第１に必要である。
【００５９】
そのようなホログラムは、デジタル化され、カメラを介してコンピュータに格納される。デジタル化されたホログラムは、Ｎ：Ｍに等しい多数のポイントに関して（Ｎは、ｘ軸に沿ったカメラ画素の数であり、Ｍは、ｙ軸に沿ったカメラ画素の数である）、ｘ軸に沿ってステップΔｘ及びｙ軸に沿ってステップΔｙ（Δｘ及びΔｙは、カメラ画素サイズに一致する）を有するカメラによって、ホログラムをサンプリングすることによって得られる矩形アレイである。
【００６０】
デジタル化されたホログラムに関連するアレイ・サイズは、次に、ホログラム再構成プロセスにおいて所望の解像度を得るように、適切な数のポイントを追加することによって拡大される。
【００６１】
そのように拡張されたアレイを使用することによって、観察下の対象物の画像を再構成するために２次元フレネル変換の技術を用いることを可能にし、したがって解像度を増す。
【００６２】
発明者によって好ましい構成において、セット・アップ２は、フレネルスカラー回折近似を介して再構成されることができるホログラムを指示する「フレネル・ホログラム」項を作るように設計される。
【００６３】
そのような近似の利点は、その計算が、非常に単純であり、非常に速い方法で実行されることができる事実から生じる。フレネル近似の場合において、ホログラム１２の数値再構成は、以下のような離散フーリエ変換に関して表現されたフレネル積分の離散形式を介して、本発明により実行される。すなわち、
【００６４】
【数３】
2007502445.tif 000014
ここで、λは、ソース１の波長であり、Ａは、複素定数であり、ｎ、ｍ、ｌ、ｋは、整数であり（−Ｎ／２≦ｎ、ｌ≦Ｎ／２、及び−Ｍ／２≦ｍ、ｋ≦Ｍ／２）、ＤＦＥは、文献内で報告されるマルチＦＦＴ（高速フーリエ変換）アルゴリズムを使用して高速に計算されることができる離散フーリエ変換であり、Δｘ及びΔｙは、ホログラム１２のサンプリング間隔（したがってカメラ面における）であり、ｄは、カメラ面と観察面との間の距離であり、最後に、Δξ及びΔηは、以下で定義される観察面におけるサンプリング空間間隔を示す。
【００６５】
【数４】
2007502445.tif 000015
【００６６】
したがって、再構成された対象物は、サイズ（Ｎ・Δξ）×（Ｍ・Δη）を有する。式（１）によって記載される間隔は、再構成された対象物１４の解像度を実質的に定義する。
【００６７】
前の式から注意されることができるように、解像度は、画素数及び獲得システム９の解像度に加えて、ソース１の波長λ及び再構成距離ｄにも応じる。
【００６８】
再構成プロセスにおいて、それは、一般的にΔξ＞Δｘであり且つΔη＞Δｙであり、すなわち、再構成された対象物画像は、ホログラム８がデジタル化され且つ記録される解像度に対してより低い解像度によって特徴付けられる。
【００６９】
以下に示されるように、本発明による方法は、前述の問題を解決することを可能にし、波長及び再構成距離ｄを一定に保ち、再構成された対象物１４の画像の解像度を改善する。
【００７０】
常に図２を参照して、一方では、提案された方法は、修正されるべきではないホログラム８の生成及び記録するシステムを可能にし、他方では、それは、ホログラム記録が、実時間で且つ連続方法で実行されるべきである適用に適合する。
【００７１】
本発明によって現在好ましいバージョンにおいて、方法は、処理されたホログラム１２に作用し、すなわち対象物３の正確な再構成のための処理を既に受けたホログラムに作用する。
【００７２】
デジタル化されたホログラム１２を記載するアレイのサイズは、ステップ１６で決定された所定数のポイントを追加することによってステップ１５の間に拡張される。
【００７３】
追加されるべきポイントの数１６は、再構成プロセス１３で得られることが望まれる解像度１７によって決定される。
【００７４】
そのような解像度１７の値は、（例えばより高い精度で対象物画像で観察するために）再構成プロセス１３に対して外部の要件１８によって確立された条件によって、或いは特にλ及び／又はｄの変数２０を必要とする適用における再構成プロセスによる解像度の損失を補償するために１９、与えられることができる。
【００７５】
ポイントの数は、解像度改善がその後に得られることを可能にするただ１つの特徴ではない。
【００７６】
検出されたポイントに対して適切な方法で、導入された想像上のポイント（すなわち、上記に計算されたポイントと獲得されたポイントとの間の差異）を配置することが必要である。
【００７７】
導入されたゼロが、誤った周波数を呈する（上述された関数ψ（ｌ・Δｘ，ｋ・Δｙ）にしたがって）変換された画像を結果として生じないことを確実にする必要がある。
【００７８】
正弦波プロットのゼロでない値の中にゼロを配置することは、正弦波の周波数からはるかに外れた周波数を明らかに導入する。
【００７９】
単一の特定の構成が、特定の場合に適切に用いられることができるが、本発明による好ましい構成は、効果的なポイントの中から想像上のポイントを間に配置することなく、検出された画像の輪郭として想像上のポイントを有する構成である。
【００８０】
図５の実施例を参照して、想像上のポイント５０は、検出された画像の画素５１の輪郭に対して対称的に配置される。
【００８１】
この輪郭構成は、任意の数の次元の画像に対して適切である。
【００８２】
従来の再構成プロセス１３は、次にホログラムの拡張されたアレイに適用される。
【００８３】
ホログラム１２のアレイ・サイズの拡張１５は、ＤＦＴ特性のために、アレイを拡張することなく得られた再構成に関して、より低い間隔を有する（すなわちより良好な解像度を有する）再構成された画像を得ることを可能にする。
【００８４】
換言すれば、フレネル変換に基づく従来の再構成プロセスは、対象物が再構成される解像度の劣化を意味する。代わりに、ホログラム・アレイにおける新たな要素の本発明による追加は、そのような解像度損失が、訂正されることを可能にし、せいぜいサンプリング定理によって確立された物理的解像度に等しい解像度を得る。
【００８５】
特に、デジタル化されたホログラム１０の同一の解像度を有する再構成された対象物１４の画像を得ることが所望であれば、波長λ及び再構成距離ｄのパリティ下で、式（１）を逆にすることによって得られるように、サイズＮ・Ｍからサイズ（ｄλ／Δｘ２）・（ｄλ／Δｙ２）へホログラム１２のアレイを拡張する必要がある。
【００８６】
新たな想像上のポイントをさらに追加することによって、ホログラフ画像の解像度を無制限に改善することが理論的に可能である。実際に、フレネル変換は、全てのポイントにわたって強度を再分配するので、所定数の想像上のポイントを超えて、多くの想像上のポイントの強度は、信号の背景ノイズ又は信号の統計的ノイズより下に低下される。しかしながら、任意の特定の状況において使用可能である最大数の想像上のポイントを決定することは、簡単な計算の問題である。
【００８７】
図３において、前述の方法の適用の一実施例が報告される。そのような実施例は、放射波長λ＝５３２ｎｍを有するコヒーレントで単色の光源１に関連し、観察される対象物３は、ステップΛ＝６．２５ライン／ｍｍを有するＲｏｎｃｈｉ格子であり、獲得及び格納システムは、Ｎ＝５１２且つＭ＝５１２画素を有し且つΔｘ＝Δｙ＝６．７μｍに等しい方形画素サイズを有するＣＣＤである。単色光で照明されるＲｏｎｃｈｉ格子は、知られているＴａｌｂｏｔ効果を生じる。すなわち、ますます長い距離で、格子によって散乱される光を観察することによって、格子の行は、ますます焦点が外れるように見え、行が、良好に輪郭がはっきりとし且つ再び集束されるように見える、特定の距離（いわゆるＴａｌｂｏｔ距離すなわちΛ２／λの倍数）で、それをセーブする。したがって、そのような効果を使用することによって、集束の問題を取り扱わないことを可能にした。
【００８８】
特に、そのホログラムが、１７０ｎｍの有効距離で記録される前述の格子の単一のラインのホログラフ再構成は、ホログラム面と観察面との間の距離ｄのいくつかの値に関して、図３ａに報告される。
【００８９】
図に配置されたマークは、Ｔａｌｂｏｔ効果のために、良好に輪郭がはっきりとし且つ集束される格子行を観察する必要がある距離を示す。
【００９０】
距離ｄを変更することによって得られる図３ａの典型的な「トランペット」形状は、式（１）による再構成画素の低減の指示である。
【００９１】
増大する距離ｄの下で、再構成画素の低減、したがって再構成された画像解像度の低減は、格子行がはっきりと観察されることを妨げる。したがって、再構成距離の増大とともに情報の損失がある。
【００９２】
本発明による方法は、そのような情報が回復されることを可能にする。
【００９３】
Ｒｏｎｃｈｉ格子の拡張されたホログラムのホログラフ再構成は、図３ａで使用された距離ｄの同一の値に関して図３ｂで報告される。
【００９４】
特に、ホログラム・サイズは、ｘ軸及びｙ軸の両方に沿って５１２個のポイントだけ増大され、したがって、１０２４・１０２４個の画素のホログラムを得る。明らかに、得られた形状は、まだ「トランペット」形状であるが、再構成距離を増大することによって、格子行が、良好に輪郭がはっきりとし且つ再び集束される距離を決定することをまだ可能にすることを、観察することを可能にする。本発明の再構成方法によって与えられる利点をより良好に指摘するために、ラインは、それぞれ図３ａ及び図３ｂに関連する、所定の再構成距離（ｄ＝４３４ｍｍ）で図４ａ及び図４ｂに報告される。そのような距離と記録距離（１７０ｍｍ）との差異は、Ｔａｌｂｏｔ距離の倍数であり、格子行は、次に良好に輪郭がはっきりと見えるべきである。
【００９５】
しかし図４ａを観察すると、解像度の損失は、格子行がはっきりと区別されることを可能にしない。
【００９６】
本発明の主題の方法の適用は、そのような劣化を解消することを可能にする。実際、格子拡張されたホログラムの再構成が実行される図４ｂを観察すると、格子行が、良好に見え且つはっきりしていることが注目される。
【００９７】
本発明による再構成方法は、論文に示される他の方法に対する有意な改善を示す。実際、本発明による方法は、対象物のデジタル化されたホログラムに作用し、それは、複数の適用の様々な要件に、対象物の再構成された画像の解像度を用いることを可能にする。
【００９８】
本発明は、特に排他的ではなく、デジタル・ホログラフにおける再構成プロセスを目的とし、対象物によって透過され、又は反射され、又は散乱される複素場（振幅及び位相）が再構成される解像度を改善する必要があり、又は、同一の再構成が関数である他のパラメータの変化が、ホログラフ技術の解像パワーを最悪にする傾向があるときに、そのような解像度を一定に維持する必要がある。様々な上記全ての度量衡学的な適用において、対象物が観察される解像度を改善する必要が存在し、対象物が観察される解像度を可能な限り低く修正し、且つ獲得回数が増大することを妨げる。この最後の要件は、特に、対象物の実時間観察が必要である全てのこれら適用で感じられる。
【００９９】
好ましい実施形態は、上述されたが、本発明のいくつかの修正が、示唆されるが、特許請求項に規定されるように、保護の関連する範囲から逸脱することなく、当業者が、変更及び変化を行うことができることは、理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】従来のホログラフ再構成方法のブロック及び流れハイブリッド図を示す。
【図２】本発明によるホログラフ再構成方法を説明するブロック及び流れハイブリッド図を示す。
【図３ａ】従来の方法により作られたＴａｌｂｏｔ効果Ｒｏｎｃｈｉ格子の振幅における再構成の効果を示す。
【図３ｂ】本発明による方法により作られたＴａｌｂｏｔ効果Ｒｏｎｃｈｉ格子の振幅における再構成の効果を示す。
【図４ａ】画素数の関数として、所定の再構成距離に対する図３ａの再構成に関する特定の情報を示す。
【図４ｂ】画素数の関数として、所定の再構成距離に対する図３ｂの再構成に関する特定の情報を示す。
【図５】本発明による方法で使用されるゼロ画素の好ましい配置を示す。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2007502445.tif 000016
【国際調査報告】
2007502445.tif 000017
2007502445.tif 000018
2007502445.tif 000019