位相フィルタ自動設計ソフトウェア LAMBDA

LAMBDAとは

LAMBDAは，様々な波面操作を行う位相型回折光学素子（位相フィルタ）を自動設計するソフトウェアです． 位相フィルタは，光の波面を高い効率で直接制御することができ，光の世紀と呼ばれる21世紀の情報・通信産業において，必要不可欠なデバイスの一つです．例えば，DVDのピックアップ，バーコードリーダー，光接続などを始めとして，様々な分野に応用されています． LAMBDAは，位相フィルタの点像分布や設計条件を，専用の点像分布記述言語で表現し，自動設計を行います．点像分布記述言語は平易に理解できる使いやすいものになっており，フィルタの設計条件を細かく制御することができます．これにより，設計の効率化を図ることができます． 点像分布言語では，位相フィルタを再生した場合の出力点座標を与えます．また，Windows BMPファイルなどを読み込むこともでき，多様な点像分布を表現できます．

LAMBDAの設計アルゴリズムと位相フィルタの種類

LAMBDAは位相フィルタの設計に，Gerchber-Saxton (GS) アルゴリズムとOptimal Rotation Angle (ORA) 法を利用しています．GSアルゴリズムは高速で，短時間で設計が完了します．しかし，フィルタの品質はそれほど高くありません．それに対し，ORA法はGSアルゴリズムに比べると長い設計時間を必要とするものの，高い再生像品質が得られます．用途に応じて使い分けが可能です．

LAMBDAは，通常の単一波長再生の位相フィルタだけでなく，波長ごとに異なる点像分布を出力する波長多重フィルタを設計できます．また，レンズを用いたフラウンホーファ回折と，フレネル回折の両方をサポートしています．

対応OS

LAMBDAはコンソールアプリケーションです．FreeBSD, Windows98/2000での動作を確認しています．

操作方法

• インストール
• フィルタ設計の手順

• 設計記述言語の仕様
• アルファバージョン附属の設計記述ファイルのサンプル

• 補助プログラム群

当ソフトウェアの著作権

本ソフトウェアにおいて，フィルタ設計プログラム部分は小倉，白井が，点像分布記述言語処理系は香川が，FFT部分は広川が，画像入出力部分は，増田が著作権を有しています．著作権者らの許可無きプログラムの改変や販売を禁じます．ただし，本ソフトウェアの出力する位相フィルタ，出力画像ファイルなどは自由に利用できます．また，サンプルとして添付されている点像分布ファイルの改変，再配布は自由です．

許可をうけてソースプログラムの配布を受けた場合，著作権者らの許可なく，実行プログラムおよびソースファイルの再配布，販売を行うことを禁止します．再配布を許可された場合には，変更を加えたソースを含む全てのソースファイルを再配布時に添付しなければなりません．ただし，ファイルの削除・秘密情報の転送機能などの悪質なプログラムコードを含むソースコードの追加・再配布を禁じます．再配布を行わない限り，これらの条件に従う必要はありません．本ソフトウェアの発展のために，機能を改良・追加した場合，著作権者らにその成果をフィードバックして頂けることを期待してます．

免責

本ソフトウェアを利用することにより生じたいかなる問題，被害に対しても，著作権者らは一切責任をもちません．利用者本人の責任において利用してください．

履歴

2001/03/14予定 Version 0 (評価用アルファバージョン)

参考文献

1. R. W. Gerchberg and W. O. Saxton, "A Practical Algorithm for the Determinaion of Phase from Image and Diffraction Plane Pictures," Optik 35, 235-346 (1972).
2. F. Wyrowski, "Diffractive optical elements: iterative calculation of quantized, blazed phase structures," J. Opt. Soc Am. A 7, 961-969 (1990).
3. J .Bengtsson, "Kinoform design with an optimal-rotation-angle method," Appl. Opt.33, 6879-6884 (1994).
4. J. Bengtsson, "Kinoforms designed to produce different fan-out patterns for two wavelengths," Appl. Opt.37, 2011-2020 (1998).
5. Y. Ogura, N. Shirai, J. Tanida, "Wavelength-multiplexing diffractive phase elements: design, fabrication, and performance evaluation," J. Opt. Soc. Am. A 18 (2001, in press).