JP2005537516A - 軸外照明対象物を用いる直接デジタルホログラフィー - Google Patents
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Abstract
軸外対象物被照直接デジタルホログラフィーのためのシステムおよび方法を説明する。フーリエ分析のための空間ヘテロダインフリンジを含む軸外対象物被照空間ヘテロダインホログラムを記録するための方法であって、当該方法は、参照ビーム(135)を非標準角で参照ミラー(140)から反射させることと、対象物ビーム(215)を集束レンズ(145)によって規定された光軸に対する軸外角度で対象物(130)から反射させることと、参照ビームおよび対象ビームを、デジタルレコーダの焦点面において集束させて、フーリエ分析のための空間ヘテロダインフリンジを含む軸外被照空間ヘテロダインホログラムを形成することと、フーリエ分析のための空間ヘテロダインフリンジを含む軸外被照空間ヘテロダインホログラムをデジタルに記録することなどを含む。
Description
本出願は、一般的に、直接デジタルホログラフィー(インターフェロメトリー)の分野に関する。より特定的には、本発明は、直接デジタルホログラフィーにおける改良された解像度のための軸外照明に関する。
関連出願の説明
先行技術である直接デジタルホログラフィー(DDH)は、直接デジタルインターフェロメトリーと呼ばれることもあるが、当業者に周知である。例えば、図1は、DDHシステムの一概略実施形態を示す。レーザ源105からの光は、ビーム拡大器/空間フィルタ110によって拡大されて、レンズ115を通って進む。その後、拡大かつフィルタリングされた光は、ビームスプリッタ120に向かって進む。ビームスプリッタ120は、部分的に反射してもよい。ビームスプリッタ120から反射された光の部分は、対象物130に向かって進む対象物ビーム125を構成する。対象物ビーム125の部分は、対象物130によって反射され、ビームスプリッタ120を通って、集束レンズ145に向かって進む。その後、この光は、集束レンズ145を通って、電荷結合素子(CCD)カメラ(図示せず)に向かって進む。
先行技術である直接デジタルホログラフィー(DDH)は、直接デジタルインターフェロメトリーと呼ばれることもあるが、当業者に周知である。例えば、図1は、DDHシステムの一概略実施形態を示す。レーザ源105からの光は、ビーム拡大器/空間フィルタ110によって拡大されて、レンズ115を通って進む。その後、拡大かつフィルタリングされた光は、ビームスプリッタ120に向かって進む。ビームスプリッタ120は、部分的に反射してもよい。ビームスプリッタ120から反射された光の部分は、対象物130に向かって進む対象物ビーム125を構成する。対象物ビーム125の部分は、対象物130によって反射され、ビームスプリッタ120を通って、集束レンズ145に向かって進む。その後、この光は、集束レンズ145を通って、電荷結合素子(CCD)カメラ(図示せず)に向かって進む。
ビームスプリッタ120を通るレンズ115からの光の部分は、参照ビーム135を構成する。参照ビーム135は、小さな角度でミラー140から反射される。その後、ミラーから反射された参照ビーム135は、ビームスプリッタ120に向かって進む。その後、ビームスプリッタ120から反射される参照ビーム135の部分は、集束レンズ145を通って進み、CCDカメラ(図示せず)に向かって進む。集束レンズ145からの対象物ビーム125および集束レンズ145からの参照ビーム135は、複数の対物および参照波150を構成して、CCDにおいて干渉して、米国特許第6078392号に記載のホログラムの干渉パターン特性を生じさせる。
図1において、対象物ビーム125は、光軸127と平行かつ一致する。この種のDDH設定は、軸上照明と称することができる。
この技術の制約は、DDHシステムの撮像解像度がシステムの光学部品によって制限されることにあった。光学部品の最も顕著な制約は、開口絞りであって、収差による画質の劣化を防ぐために必要なものである。2次元フーリエ平面に関して、半径q0の円内の対象物の空間周波数のみが送信可能である。軸上照明の場合、半径q0の開口は、ゼロ空間周波数(q=0)を中心としているように見える。したがって、半径q0の円外の空間周波数を送信することを可能にする取り組みが必要である。
発明の概要
本発明の以下の局面が必要とされている。当然ながら、本発明は、これらの局面に制限されない。
本発明の以下の局面が必要とされている。当然ながら、本発明は、これらの局面に制限されない。
本発明の一局面によれば、フーリエ分析のための空間ヘテロダインフリンジを含む軸外被照空間ヘテロダインホログラムを記録する処理であって、当該処理は、参照ビームを非標準角で参照ミラーからから反射させることと、対象物ビームを集束レンズによって規定された光軸に対する角度で対象物から反射させることと、参照ビームおよび対象物ビームを、集束レンズによってデジタルレコーダの焦点面に集束して、フーリエ分析のための空間ヘテロダインフリンジを含む軸外被照空間ヘテロダインホログラムを形成することと、フーリエ分析のための空間ヘテロダインフリンジを含む軸外被照空間ヘテロダインホログラムデジタルに記録することと、空間ヘテロダインフリンジを含む記録された軸外被照空間ヘテロダインホログラムの軸をフーリエ空間に変換して、参照ビームおよび対象物ビーム間の角度として規定されたヘテロダイン搬送周波数の上端に位置するようにすることによって、空間ヘテロダインフリンジを含む記録された軸外対象物被照空間ヘテロダインホログラムをフーリエ分析することと、元の原点の周囲の信号をカットオフするようにデジタルフィルタを適用することと、その後、逆フーリエ変換を行うこととを含む。
本発明の他の局面によれば、フーリエ分析のための空間ヘテロダインフリンジを含む軸外被照空間ヘテロダインホログラムをデジタルに記録するように動作可能な機械であって、当該機械は、レーザと、レーザに光学的に結合されたビームスプリッタと、ビームスプリッタに光学的に結合された参照ビームミラーと、参照ビームミラーに光学的に結合された集束レンズと、集束レンズに光学的に結合されたデジタルレコーダと、フーリエ変換を行い、デジタルフィルタを適用し、逆フーリエ変換を行うコンピュータとを備え、参照ビームが非標準角で参照ビームミラーに入射し、対象物ビームが集束レンズによって規定された光軸に対する角度で対象物に入射し、参照ビームおよび対象物ビームは、集束レンズによってデジタルレコーダの焦点面に集束されて、デジタルレコーダによって記録されるフーリエ分析のための空間ヘテロダインフリンジを含む軸外被照空間ヘテロダインホログラムを形成し、コンピュータは、空間ヘテロダインフリンジを含む記録された軸外被照空間ヘテロダインホログラムの軸をフーリエ空間に変換して、参照ビームおよび対象物ビーム間の角度によって規定されたヘテロダイン搬送周波数の上端に位置するようにし、逆フーリエ変換を行う前に元の原点の周囲の信号をカットオフする。
本発明のこれらおよび他の局面は、以下の説明および添付の図面に関連して考慮すればよりよく認識および理解されるであろう。しかしながら、以下の説明は、本発明の様々な実施形態および多くの具体的な詳細が示されているものの、限定的なものではない。多くの代替、修正、追加、および/または再構成が、本発明の範囲内においてその精神を逸脱することなく行われてもよい。本発明は、そのようなすべての代替、修正、追加、および/または再構成を含む。
好ましい実施形態の説明
発明およびその様々な特徴および利点は、添付の図面に図示され以下の説明で詳述される非限定的な実施形態を参照することによって、より完全に説明される。周知の初期材料、処理技術、構成要素、および装置は、本発明を不必要に詳細に不明確にしないようにするために、省略されている。しかしながら、詳細な説明および具体例は、本発明の好ましい実施形態を示してはいるものの、例示であり、制限的なものではないことが理解されるべきである。基礎をなす発明的な概念の精神および/または範囲内にある様々な代替、修正、追加、および/または再構成は、本開示によって、当業者にとって明らかになるであろう。
発明およびその様々な特徴および利点は、添付の図面に図示され以下の説明で詳述される非限定的な実施形態を参照することによって、より完全に説明される。周知の初期材料、処理技術、構成要素、および装置は、本発明を不必要に詳細に不明確にしないようにするために、省略されている。しかしながら、詳細な説明および具体例は、本発明の好ましい実施形態を示してはいるものの、例示であり、制限的なものではないことが理解されるべきである。基礎をなす発明的な概念の精神および/または範囲内にある様々な代替、修正、追加、および/または再構成は、本開示によって、当業者にとって明らかになるであろう。
本願内には、いくつかの刊行物が括弧付きアラビア数字によって参照されている。これらおよび他の刊行物の完全な引用は、本明細書の末尾であってクレームの直前にある参照という見出しの段落の後に見受けられるものもある。これらのすべての刊行物全体の開示は、発明の背景を示しかつ技術の現状を例示する目的で、本明細書に明示的に引用されるものとする。
一般的に、本発明の関連背景は、デジタルデータを取得、記憶、および/または再生することを含みうる。本発明の関連背景は、画像を表すデジタルデータを処理することを含みうる。また、本発明の関連背景は、データを複数の画像から合成画像へ変換することを含みうる。
本発明は、改良された解像度のホログラフィック画像を、軸外照明を用いる直接デジタルホログラフィーシステムから取得する方法を含みうる。また、本発明は、改良された解像度のホログラフィック画像を、軸外照明を用いる直接デジタルホログラフィー(DDH)システムで取得するための装置を含みうる。
一般的に、観察(画像化)される対象物は、照明源に1つ以上の光学構成要素を介して光学的に結合される。図1に関して説明したように、照明ビームは、典型的には、対象となる対物レンズ(すなわち、レンズシステム)の中心を通って、光軸に沿って、よって光軸に平行に通過する。この種類のDDHの構成は、「軸上照明」と称することができ、この構成により、対象物の空間周波数(q)を、対物レンズの開口によって決定されるある限度(q0)まで取得することができる。
本発明は、「軸上照明」のシナリオを含みうる。そこでは、中心から外れているが光軸に平行に対象物用対物レンズをビームが通るように、照明源を水平方向に配置する。対物レンズの集束効果により、照明は、光軸に対してある角度を有して対象物に入射する。この偏心照明により、軸上照明におけるよりも高い対象物の空間周波数(q>q0)が、対物レンズの開口を通過することができ、よってそれが観察できる。このことは、本発明の重要な利点である。
本発明は、同一の対象物の軸上および1以上の軸外被照ホログラムをデジタル的に取り込むようにした、拡張されたDDHシステム(装置)を含みうる。また、本発明は、デジタル的に取り込まれたデータを分析および/または処理(融合)することを含みうる。結果得られた融合画像は、いずれの元のホログラムにおけるよりも広範囲の空間周波数を包含し、よって、軸外被照データが利用不可能な場合に比べて、システムの公称画像化解像度を著しく高める。
上記のように、基本DDHシステムの画像化解像度は、光学部品、とりわけ、収差による画質の劣化を防ぐために必要な開口絞りによって制限される。開口絞りは、より高い周波数のエイリアシングおよびその後の画像化品質の劣化を防止するために必要とされる。このことは、DDHシステムの光学部品は、半径q0の円内の対象物の空間周波数のみが送信可能であることを意味する。軸上照明の場合、半径q0の開口は、0空間周波数(q=0)に中心をおいて現れる。軸外照明の場合、半径q0の開口は、周波数領域においてずれて(例えば、左に)現れる。このことは、開口がずれている方向に、q>q0の空間周波数が送信されることを示唆する。欠点として、qがq0に近い空間周波数が反対方向に「失われる」ことがある。照明が反対方向にずれた第2の画像を取得することにより、開口はずれて(例えば、右に)現れ、よって、第1の画像から「失われた」空間周波数は、q0以上の付加周波数を有して回復される。2つの画像からの情報を融合した結果、よりよい解像度の1つの画像となる。DDHは、位相情報を合成画像波上に記録するので、双方(またはそれより多くの)画像からの情報は融合されて、驚くほど有利な結果をもたらす。本発明は、一般的な対象物構造の解像度を、向きに関係なく改善する。
本発明は、軸上および軸外被照ホログラムの両方を自動的に取り込むための基本的なDDHシステムの拡張を含みうる。また、本発明は、これらのホログラムの結果を分析および融合して、観察された対象物を、従来のDDH技術において利用可能なものよりも高い空間解像度で表示させるための方法を含みうる。
図1において明らかなように、対象物ビーム125は、光軸127に平行である。上述したように、この設定は、軸上照明と称することができる。一方、軸外照明は、対象物ビーム125が、光軸127に対してある角度で対象物130に入射する場合をいう(その例は、図3に示す対象物ビーム215および305によって図示されている)。軸外照明を実現するための方法は数多くある。以下に提示された取り組みは、代表的なものに過ぎず、したがって、限定的な例ではないことが意図されている。
図2および3を参照して、軸外照明DDH装置の一実施形態を例示する。図2および3においては、図1から主要な修正点が2つある。第1の修正点は、レーザ源105、ビーム拡大器/空間フィルタ110、およびレンズ115が、コンピュータによって制御された可動筐体205にグループ化されている点である。筐体205は、光軸127に実施的に平行な軸に沿って移動可能である。より詳細には、筐体205は、ビームスプリッタ120の法線と実質的に同一平面状にある軸に沿って移動可能である。
図2および3をさらに参照して、第2の修正点は、対象物用対物レンズ210が追加されている点である。図2において、レーザ源筐体205は、対象物ビーム125がビームスプリッタ120から反射して対象物用対物レンズ210の中心を通るように、配置されている。その後、対象物ビーム125は、対象物用対物レンズ210を離れて、光軸127を中心として対象物130に入射する。この構成において、軸上照明が実現され、図2のシステムは図1と効果的に同一である。
しかしながら、図3においては、レーザ源筐体205は、対象物ビーム125が対象物用対物レンズ210をその中心から外れて通るように、(この特定の構成では上に)ずれている。当然ながら、代わりに、レーザ源筐体205は、下にずれることも可能である。対象物用対物レンズ210の集束特性により、対象物用対物レンズ210を離れる対象物ビーム215は、光軸127に対してある角度で対象物130に入射するので、軸外照明が実現される。よって、対象物ビーム215は、光軸127に実質的に平行でない対象物に入射することができる。対象物から反射された対象物ビーム305は、対象物用対物レンズ210をその中心から外れて再度通るにもかかわらず、対象物用対物レンズ210および集束レンズ150の光学特性により、CCD(図示せず)上に焦点を結ぶ。軸外照明の場合は、回折特性(1)は、対象物ビーム305および参照ビーム135の干渉によってCCDに形成されたホログラムが、軸上照明では観察されない対象物の空間周波数をいくらか含むことを示唆する。
よって、本発明は、フーリエ分析のための空間ヘテロダインフリンジを含む空間ヘテロダインホログラムをデジタルに記録するように動作可能な装置を含みうる。本装置は、レーザと、レーザに光学的に結合されたビームスプリッタと、ビームスプリッタに光学的に結合された参照ビームミラーと、ビームスプリッタに光学的に結合された対象物と、参照ビームミラーおよび対象物の両方に光学的に結合された集束レンズと、集束レンズに光学的に結合されたデジタルレコーダと、フーリエ変換を行い、デジタルフィルタを適用し、逆フーリエ変換を行うコンピュータとを備え、参照ビームが非標準角で参照ビームミラーに入射し、対象物ビームが集束レンズによって規定された光軸に対する角度で対象物に入射し、参照ビームおよび対象物ビームは、複数の同時参照および対象物波を構成し、集束レンズによってデジタルレコーダの焦点面に集束されて、デジタルレコーダによって記録されるフーリエ分析のための空間ヘテロダインフリンジを含む空間ヘテロダインホログラムを形成し、コンピュータは、空間ヘテロダインフリンジを含む記録された空間ヘテロダインホログラムの軸をフーリエ空間に変換して、参照ビームおよび対象物ビーム間の角度によって規定されたヘテロダイン搬送周波数の上端に位置するようにし、逆フーリエ変換を行う前に元の原点の周囲の信号をカットオフする。本装置は、ビームスプリッタおよび対象物間に光学的に結合された対象物用対物レンズを含みうる。本装置は、対象物および集束レンズ間に結合された開口絞りを含みうる。ビームスプリッタ、参照ビームミラー、およびデジタルレコーダは、マイケルソン形状を規定しうる。ビームスプリッタ、参照ビームミラー、およびデジタルレコーダは、マッハ‐ツェンダー形状を規定しうる。本装置は、フーリエ変換を行い、デジタルフィルタを適用し、逆フーリエ変換を行うコンピュータに結合されるデジタル記憶媒体を含みうる。デジタルレコーダは、ピクセルを規定するCCDカメラ350を含みうる。本装置は、レーザおよびビームスプリッタ間に光学的に結合された拡大器/空間フィルタ230を含みうる。参照ビームおよび対象物ビーム間の角度および集束レンズによって与えられた拡大率は、フーリエ分析のための空間ヘテロダインフリンジを含む空間ヘテロダインホログラムの特徴をデジタルレコーダが分解するように選ばれうる。デジタルレコーダがある特徴を分解するために、1フリンジにつき2ピクセルを有する2つのフリンジを提供することができる。本発明は、上述の装置によって作成され、コンピュータが読み取り可能な媒体上に実現された空間ヘテロダインホログラムを含みうる。
したがって、本発明は、フーリエ分析のための空間ヘテロダインフリンジを含む空間ヘテロダインホログラムを記録する方法を含みうる。本方法は、レーザビームを参照ビームおよび対象物ビームに分離することと、参照ビームを非標準角で参照ミラーから反射させることと、対象物ビームを集束レンズによって規定された光軸に対する角度で対象物から反射させることと、複数の同時参照および対象物波を構成する、参照ビームおよび対象ビームを、デジタルレコーダの焦点面において集束させて、フーリエ分析のための空間ヘテロダインフリンジを含む空間ヘテロダインホログラムを形成することと、記録された空間ヘテロダインホログラムの軸をフーリエ空間に変換して、参照ビームおよび対象物ビーム間の角度によって規定されたヘテロダイン搬送周波数の上端に位置するようにすることによって、フーリエ分析のための空間ヘテロダインフリンジを含む空間ヘテロダインホログラムを分析することと、元の原点の周囲の信号をカットオフするようにデジタルフィルタを適用することと、その後、逆フーリエ変換を行うこととを含む。本方法は、対象物ビームを集束レンズによって規定された光軸に対する角度で対象物から反射させることの前と、対象物ビームを集束レンズによって規定された光軸に対する角度で対象物から反射させることの後とに、対象物ビームを対象物用対物レンズによって回折させることを含みうる。記録された空間ヘテロダインホログラムの軸をフーリエ空間に変換するステップは、拡張されたフーリエ変換で変換することを含みうる。デジタル的に記録するステップは、ピクセルを規定するCCDカメラでビームを検出することを含みうる。軸外被照空間ヘテロダインホログラムは、軸外被照空間低周波数ヘテロダインホログラムであってもよい。低周波数という句は、基本フリンジ空間周波数がナイキストサンプリング限度よりも低いことを示唆する。また、本方法は、フーリエ分析のための空間ヘテロダインフリンジを含む空間ヘテロダインホログラムを記憶することを含みうる。また、本方法は、フーリエ分析された空間ヘテロダインホログラムを再生することを含みうる。また、本方法は、フーリエ分析された空間ヘテロダインホログラムを送信することを含みうる。また、本方法は、上記方法によって作成され、コンピュータが読み取り可能な媒体上で実施された空間ヘテロダインホログラムを含みうる。
融合手法
図4を参照して、仮想対象物について、ゼロ周波数405が中心である場合の2次元フーリエ平面を説明する。対象物のゼロ周波数405は、ホログラムにおけるヘテロダインまたは搬送周波数に対応する。対象物の空間周波数のすべては、色が塗られた円410によって表される。軸上照明は、実線で描かれた円415によって示す周波数のみを取り込む。しかしながら、軸外照明の一例では、点線で描かれた円420によって示す周波数を取り込む。軸外照明の他の例では、対象物スペクトル410の他の領域を取り込むことができる。
図4を参照して、仮想対象物について、ゼロ周波数405が中心である場合の2次元フーリエ平面を説明する。対象物のゼロ周波数405は、ホログラムにおけるヘテロダインまたは搬送周波数に対応する。対象物の空間周波数のすべては、色が塗られた円410によって表される。軸上照明は、実線で描かれた円415によって示す周波数のみを取り込む。しかしながら、軸外照明の一例では、点線で描かれた円420によって示す周波数を取り込む。軸外照明の他の例では、対象物スペクトル410の他の領域を取り込むことができる。
図2および3に示すようなDDH装置は、同一の対象物領域の複数のホログラムは、軸上および軸外照明された両方共、取り込みかつ記憶するために用いることができる。そのような各ホログラムが、対象物の異なる空間周波数に着いての情報を含むことを実現するために、これらのホログラムを分析して、単一の再構成された画像を演算する方法を以下に詳述する。再構成された画像は、観察されたすべての空間周波数を含むことができ、よって、いかなる記録された単一の画像よりもはるかに高い解像度の画像を提供できる。以下に提示する方法は、代表例となることが意図されており、拡張、修正、および他の取り組みを排除するものではない。
本発明は、k=(0,...,N)ホログラムの取り込み(デジタル取得)を含みうる。図5は、N=4である場合のホログラムの組の各ホログラムに含まれる空間周波数を示す。図4と同様に、図5は、ゼロ周波数505が中心点である場合の対象物のフーリエ平面を表す。実線円510は、軸上照明で観察される空間周波数を表し、点線円515,520,525,530は、4つの異なる軸外被照ホログラムによって観察される空間周波数を表す。全5つのホログラムからの情報を適切に融合することによって、DDHシステムの解像度(すなわち、帯域幅)は効果的に上昇し、図6の斜線領域610によって示されるすべての空間周波数によって、最終画像が与えられる。
フーリエ領域において、対象物の真のスペクトルは、F(q)によって与えられるとする。各ホログラムによって観察されるF(q)の部分(F(q)の領域)であるGk(q)は、
Gk(q)=μkexp(jγk)・F(q)Wk(q)、
によって与えられ、式中、μkおよびγkはそれぞれ、ホログラムkのフリンジコントラストおよび位相オフセットであり、jはその負の平方根である。
Gk(q)=μkexp(jγk)・F(q)Wk(q)、
によって与えられ、式中、μkおよびγkはそれぞれ、ホログラムkのフリンジコントラストおよび位相オフセットであり、jはその負の平方根である。
本発明は、変動するフリンジコントラストを正規化および/または補償することを含みうる。そのようなフリンジコントラスト正規化のための一方法は、以下のように説明できる。まず、上記Gk(q)は、取得された1つの対象物波(または画像)gk(x)のフーリエ変換を表すことに言及しておく。
本発明は、位相オフセットを正規化または補償することを含みうる。位相オフセット正規化のための一方法では、フリンジコントラスト正規化のための比率画像と同じものを演算する。その後、相対位相オフセットであるexp(γk−γ0))を、比率画像xk(x)の位相の(重み付けされた)サンプル中間値として演算できる。
∠xk(x)=exp(j(e1x1+e2x2+γk))
式中、e1およびe2は、搬送周波数を見つける際の誤りに関連付けられている。この場合に、e1およびe2は両方共、γkにと共に求められなければならない。上記の式は、以下のようにも書くことができる。
式中、e1およびe2は、搬送周波数を見つける際の誤りに関連付けられている。この場合に、e1およびe2は両方共、γkにと共に求められなければならない。上記の式は、以下のようにも書くことができる。
∠xk(x)=cos(e1x1+e2x2+γk)+jsin(e1x1+e2x2+γk)
実部および虚部は、2次元ベクトルの別個の要素とみなすことができる。
実部および虚部は、2次元ベクトルの別個の要素とみなすことができる。
よって、フリンジコントラストおよび位相オフセット正規化の後、ホログラムkにおいて観察されたスペクトルのための式は、以下のように簡素化される。
Gk(q)=F(q)Wk(q)、
上記式において、Wk(q)は、事実上、ホログラムkによって観察されたスペクトルの領域を表す窓関数である。単純な例として、図5からの窓関数は、各円510,515,520,525,および530の内側の1または外側のゼロに等しい。より高度な実施形態では、窓関数は、円対称バターワース関数を用いてモデル化されてもよい。
上記式において、Wk(q)は、事実上、ホログラムkによって観察されたスペクトルの領域を表す窓関数である。単純な例として、図5からの窓関数は、各円510,515,520,525,および530の内側の1または外側のゼロに等しい。より高度な実施形態では、窓関数は、円対称バターワース関数を用いてモデル化されてもよい。
融合方法の目的は、測定値Gk(q)からF(q)の推定を形成することにある。F(q)を推定する取り組みとしては、最小の平均平方誤差基準に基づいて、線形推定器を用いることである。これは、周知の線形最小平均平方誤差(LMMSE)推定器である。線形推定器を用いて、F(q)についての推定値は、qが離散フーリエ領域のサンプルである場合、以下によって与えられる。
単純平均またはLMMSE推定は、恐らく、融合画像を演算するための最も単純な取り組みである。画像処理技術の当業者に周知の、融合画像を演算するためのいくつかの代替最適化基準としては、最尤(ML)推定、最大事後確率(MAP)推定、および/または総合最小二乗(TLS)推定が含まれるであろう。なお、これらの例は網羅的でない。
実験結果
図7は、5つの異なるホログラムから得られた離散フーリエスペクトルを示す。第1の画像705は、軸上照明に対応し、一方、画像710,715,720,および725は、様々な軸外照明条件に対応している。上述の融合方法を用いて、画像730に示す融合されたスペクトルが生じた。図8は、軸上被照ホログラムのみから再構成された対象物の振幅を示す。図9は、融合結果から再構成された対象物の振幅を示す。融合の結果、解像度が高まることによって、(図8にはなく)図9においてグリッド構成が顕著となることに注目することが重要である。
図7は、5つの異なるホログラムから得られた離散フーリエスペクトルを示す。第1の画像705は、軸上照明に対応し、一方、画像710,715,720,および725は、様々な軸外照明条件に対応している。上述の融合方法を用いて、画像730に示す融合されたスペクトルが生じた。図8は、軸上被照ホログラムのみから再構成された対象物の振幅を示す。図9は、融合結果から再構成された対象物の振幅を示す。融合の結果、解像度が高まることによって、(図8にはなく)図9においてグリッド構成が顕著となることに注目することが重要である。
対象物ビームが対象物用対物レンズの中心を通るようにまたはその中心から外れて通るように、源、ビーム拡大器/空間フィルタ、およびレンズを並べる機能を行う構造として、開示された実施形態は、コンピュータ制御された可動筐体を示すが、源、ビーム拡大器/空間フィルタ、およびレンズを並べる機能を行う構造は、対象物ビームが対象物用対物レンズの中心を通るようにまたはその中心から外れて通るように、対象物ビームを揃える機能を行うことができる他の構造であってもよく、そのような構造には、例えば、ビームスプリッタ、ミラー、対象物用対物レンズ、対象物、集束レンズ、およびCCDカメラを、源、ビーム拡大器/空間フィルタ、およびレンズを基準として配置する可動プラットフォーム、または他の例として一連の可動光学部品(例えば、ミラー)、または他の例として可撓性光ファイバおよび/またはケーブルが含まれる。
本明細書で用いられる「aおよびan」という用語は、1つまたは1つ以上として規定される。本明細書で用いられる「複数(plurality)」という用語は、2つまたは2つ以上として規定される。本明細書で用いられる「他の(another)」という用語は、2つ目またはそれ以上として規定される。本明細書で用いられる「含む(including)」および/または「有する(having)」という用語は、「備える(comprising)」(すなわち、オープンな言語)として規定される。本明細書で用いられる「結合された(coupled)」という用語は、「接続された(connected)」としてきていされるが、それは必ずしも直接的ではなく、機械的でもない。本明細書で用いられる「約(approximately)」という用語は、少なくとも所定の値に近い(例えば、好ましくは10%以内、より好ましくは1%以内、最も好ましくは0.1%以内)として規定される。本明細書で用いられる「実施的に(substantially)」という用語は、「ほとんど(largely)」として規定されるが、必ずしも特定された全体的であるとは限らない。本明細書で用いられる「一般的に(generally)」という用語は、少なくとも所定の状態に近いとして規定される。本明細書で用いられる「配備する(deploying)」という用語は、「設計する(designing)」、「構築する(builiding)」、「輸送する(shipping)」、「設置する(installing)」、および/または「動作する(operating)」として規定される。本明細書で用いられる「手段(means)」という用語は、結果を実現するためのハードウェア、ファームウェア、および/またはソフトウェアとして規定される。本明細書で用いられる「プログラム(program)」という用語または「コンピュータプログラム(computer program)」という句は、コンピュータシステム上で実行するように設計された命令のシーケンスとして規定される。プログラムまたはコンピュータプログラムは、サブルーチン、関数、プロシージャ、オブジェクトメソッド、オブジェクト実装、事項可能なアプリケーション、アプレット、サーブレット、ソースコード、オブジェクトコード、共有ライブラリ/ダイナミックロードライブラリ、および/またはコンピュータシステム上で実行するように設計された命令の他のシーケンスを含んでもよい。本明細書で用いられる「低周波数(low−frequency)」という用語は、基本的なフリンジ空間周波数がナイキストサンプリング限度よりも低いことを示唆しているとして規定されうる。
本発明の実際の応用
科学技術において価値のある本発明の実際の応用には、測定学がある。本発明は、半導体検査ためなどのマイクロエレクトロニクス(機械的な)製造に関連して有用である。また、本発明は、ナノ可視化またはナノ測定などのナノテクノロジー研究、開発、および製造に関連して有用である。本発明は、例えば、電子ホログラフィーに基づく直接デジタルホログラフィーツールなどのデジタル処理および/またはデジタルデータ取得を用いる干渉計に関連して有用である。本発明の利用法は事実上無数にあり、そのすべてをここで詳述する必要はない。
科学技術において価値のある本発明の実際の応用には、測定学がある。本発明は、半導体検査ためなどのマイクロエレクトロニクス(機械的な)製造に関連して有用である。また、本発明は、ナノ可視化またはナノ測定などのナノテクノロジー研究、開発、および製造に関連して有用である。本発明は、例えば、電子ホログラフィーに基づく直接デジタルホログラフィーツールなどのデジタル処理および/またはデジタルデータ取得を用いる干渉計に関連して有用である。本発明の利用法は事実上無数にあり、そのすべてをここで詳述する必要はない。
本発明の利点
本発明の一実施形態を表す方法、装置、および/またはコンピュータプログラムは、少なくとも以下の理由で、費用効果があり有利でありうる。本発明は、対象物照明のコンピュータ制御を提供しうる。本発明は、複数のホログラムからの結果を融合することを提供しうる。本発明は、はるかに高められた画像化解像度を提供しうる。本発明は、以前の取り組みに比べて、品質を改良し、コストを下げるものである。
本発明の一実施形態を表す方法、装置、および/またはコンピュータプログラムは、少なくとも以下の理由で、費用効果があり有利でありうる。本発明は、対象物照明のコンピュータ制御を提供しうる。本発明は、複数のホログラムからの結果を融合することを提供しうる。本発明は、はるかに高められた画像化解像度を提供しうる。本発明は、以前の取り組みに比べて、品質を改良し、コストを下げるものである。
本明細書に開示された発明の開示された実施形態はすべて、開示に照らして不当な実験を行うことなく、実行および用いることができる。本発明は、本明細書に記載された理論上の記述によって限定されない。発明者によって検討された本発明を実行する最良の形態を開示しているが、本発明の実施は、それに限定されない。したがって、本発明は本明細書において具体的に記載されているのとは違ったように実施されてもよいことは、当業者に認識されるであろう。
さらに、各構成要素は、開示された構成に組み合わせる必要はないが、事実上すべての構成に組み合わせることが可能であろう。さらに、本明細書に記載されたた、ステップまたは方法を含むステップのシーケンスにおいて、変更を行ってもよい。さらに、本明細書に記載された装置は別個のモジュールであってもよいが、本装置は関連するシステムに一体化されてもよいことは明らかであろう。さらに、開示された各実施形態の開示された構成要素および特徴のすべては、互いに相容れない場合を除いて、他の開示されたそれぞれの実施形態の開示された構成要素および特徴に組み合わせるか、または取って代わることができる。
本発明の特徴の様々な代替、修正、追加、および/または再構成が、基礎をなす発明概念の精神および/または範囲から逸脱することなく行われてもよいことは明らかであろう。添付の請求項およびそれに対応するものによって規定されるような基礎をなす発明概念の精神および/または範囲は、そのようなすべての代替、修正、追加、および/または再構成を対象として含んでいるとみなされる。
添付の請求項は、ミーンズプラスファンクションの限定が「ための手段(means for)」および/または「ためのステップ(step for)」という句を用いて所定の請求項に明示的に記載されていない限り、そのような限定を含むとして解釈されるものではない。本発明の従属的な実施形態は、添付の独立請求項およびそれに対応するものによって詳述されている。本発明の特定の実施形態は、添付の独立請求項およびそれに対応するものによって互いに区別されている。
参考文献
本明細書の部分を構成する添付の図面は、本発明のある局面を図示するために含まれている。本発明のより明確な概念、および本発明に備えられたシステムの構成要素および動作は、図面に示された例でありしたがって非限定的な実施形態を参照することによって、より容易に明らかになるであろう。本発明は、1つ以上のこれらの図面を明細書に提示された説明と組み合わせて参照することによって、よりよく理解されるであろう。なお、図面に示された特徴は、必ずしも一律の縮尺に従っていない。
図1は、従来の直接デジタルホログラフィー装置であって、「従来技術」であると適切に表記されている。
図2は、本発明の一実施形態を表す、軸上位置にある軸外照明直接デジタルホログラフィー装置(干渉計)の模式図を示す。
図3は、軸外位置にある、図2の軸外照明直接デジタルホログラフィー装置(干渉計)の模式図を示す。
図4は、本発明の一実施形態を表す、軸上照明の1つの例と軸外照明の1つの例を示す対象物についての2次元フーリエ平面を示す。
図5は、本発明の一実施形態を表す、軸上照明の1つの例と軸外照明の4つの例を示す対象物についての2次元フーリエ平面を示す。
図6は、本発明の一実施形態を表す、融合スペクトル(合成画像)を与えるすべての空間周波数を示す対象物についての2次元フーリエ平面を示す。
図7A〜7Fは、本発明の一実施形態を表す、5つの異なるホログラムから得られる離散フーリエスペクトル(7A〜7E)と、融合スペクトル(7F)とを示す。
図8は、本発明の一実施形態を表す、軸上被照ホログラムから再構成された対象物の振幅を示す。
図9は、本発明の一実施形態を表す、融合結果から再構成された対象物の振幅を示す。
図10は、本発明の一実施形態を表す、2つの開口W0(q)およびWk(q)の交わりを示す。
Claims (25)
- フーリエ分析のための空間ヘテロダインフリンジを含む軸外被照空間ヘテロダインホログラムを記録する方法であって、
参照ビームを非標準角で参照ミラーからから反射させることと、
対象物ビームを集束レンズによって規定された光軸に対する角度で対象物から反射させることと、
参照ビームおよび対象物ビームを、集束レンズによってデジタルレコーダの焦点面に集束して、フーリエ分析のための空間ヘテロダインフリンジを含む軸外被照空間ヘテロダインホログラムを形成することと、
フーリエ分析のための空間ヘテロダインフリンジを含む軸外被照空間ヘテロダインホログラムデジタルに記録することと、
空間ヘテロダインフリンジを含む記録された軸外被照空間ヘテロダインホログラムの軸をフーリエ空間に変換して、参照ビームおよび対象物ビーム間の角度として規定されたヘテロダイン搬送周波数の上端に位置するようにすることによって、空間ヘテロダインフリンジを含む記録された軸外被照空間ヘテロダインホログラムをフーリエ分析することと、
元の原点の周囲の信号をカットオフするようにデジタルフィルタを適用することと、その後、
逆フーリエ変換を行うこととを含む、方法。 - 対象物ビームを集束レンズによって規定された光軸に対する角度で対象物から反射させることの前に、対象物ビームを対象物用対物レンズによって回折させることと、対象物ビームを集束レンズによって規定された光軸に対する角度で対象物から反射させることの後に、対象物ビームを対象物用対物レンズによって回折させることとをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 当該軸外被照空間ヘテロダインホログラムを、軸上被照空間ヘテロダインホログラムおよび他の軸外被照空間ヘテロダインホログラムからなる群から選ばれた少なくとも1つのホログラムに融合して、単一の再構成された画像を演算することをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 軸外被照空間ヘテロダインホログラムは、軸外被照空間低周波数ヘテロダインホログラムである、請求項1に記載の方法。
- 軸外被照空間ヘテロダインホログラムによって観察される対象物の真のスペクトルの領域は、
Gk(q)=μkexp(jγk)・F(q)Wk(q)
によって表され、式中、qは離散フーリエ領域内のサンプルまたは連続フーリエ平面における座標ベクトルを表すことができ、μkおよびγkはそれぞれ、軸外被照空間ヘテロダインホログラムkのフリンジコントラストおよび位相オフセットであり、Wk(q)は軸外被照空間ヘテロダインホログラムkによって観察されるスペクトルの領域を表す窓関数であり、F(q)は対象物の真のスペクトルであり、jはその負の平方根である、請求項1に記載の方法。 - Wk(q)は、円対称バターワース関数でモデル化されている、請求項5に記載の方法。
- 当該軸外被照空間ヘテロダインホログラムを、軸上被照空間ヘテロダインホログラムおよび他の軸外被照空間ヘテロダインホログラムからなる群から選ばれた少なくとも1つのホログラムに融合して、単一の再構成された画像を演算することをさらに含み、
軸外被照空間ヘテロダインホログラムおよび軸上被照空間ヘテロダインホログラムからなる群から選ばれたホログラムkによって観察される対象物の真のスペクトルの領域は、
Gk(q)=μkexp(jγk)・F(q)Wk(q)、
によって表され、式中、qは離散フーリエ領域内のサンプルを表し、μkおよびγkはそれぞれ、ホログラムkのフリンジコントラストおよび位相オフセットであり、Wk(q)はホログラムkによって観察されるスペクトルの領域を表す窓関数であり、F(q)は対象物の真のスペクトルであり、jはその負の平方根であり、
演算された単一の再構築された画像の推定値は、
- 軸外被照空間ヘテロダインホログラムによって観察される対象物の真のスペクトルの領域は
Gk(q)=F(q)Wk(q)、
によって表され、式中、qは離散フーリエ領域内のサンプルを表し、Wk(q)は軸外被照空間ヘテロダインホログラムkによって観察されるスペクトルの領域を表す窓関数であり、F(q)は対象物の真のスペクトルである、請求項1に記載の方法。 - Wk(q)は、少なくとも部分的にはバターワースフィルタの関数である、請求項8に記載の方法。
- 当該軸外被照空間ヘテロダインホログラムを、軸上被照空間ヘテロダインホログラムおよび他の軸外被照空間ヘテロダインホログラムからなる群から選ばれた少なくとも1つのホログラムに融合して、単一の再構成された画像を演算することをさらに含み、
軸外被照空間ヘテロダインホログラムおよび軸上被照空間ヘテロダインホログラムからなる群から選ばれたホログラムkによって観察される対象物の真のスペクトルの領域は、
Gk(q)=F(q)Wk(q)、
によって表され、式中、qは離散フーリエ領域内のサンプルを表し、Wk(q)はホログラムkによって観察されるスペクトルの領域を表す窓関数であり、F(q)は対象物の真のスペクトルであり、
演算された単一の再構築された画像の推定値は、
- デジタルに録音するステップは、ピクセルを規定するCCDカメラでビームを検出することを含む、請求項1に記載の方法。
- 空間ヘテロダインフリンジを含む軸外被照空間ヘテロダインホログラムをデジタルデータとして記憶することをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- フーリエ分析された軸外被照空間ヘテロダインホログラムを再生することをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- フーリエ分析された軸外被照空間ヘテロダインホログラムを送信することをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 請求項1に記載の方法を実施するために変換可能な、コンピュータまたは機械読み取り可能なプログラム要素を備える、コンピュータプログラム。
- 請求項1に記載の方法によって生成されたデータを備える、機械読み取り可能な媒体。
- フーリエ分析のための空間ヘテロダインフリンジを含む軸外被照空間ヘテロダインホログラムをデジタルに記録するように動作可能な装置であって、
レーザと、
レーザに光学的に結合されたビームスプリッタと、
ビームスプリッタに光学的に結合された参照ビームミラーと、
参照ビームミラーに光学的に結合された集束レンズと、
集束レンズに光学的に結合されたデジタルレコーダと、
フーリエ変換を行い、デジタルフィルタを適用し、逆フーリエ変換を行うコンピュータとを備え、
参照ビームが非標準角で参照ビームミラーに入射し、対象物ビームが集束レンズによって規定された光軸に対する角度で対象物に入射し、参照ビームおよび対象物ビームは、集束レンズによってデジタルレコーダの焦点面に集束されて、デジタルレコーダによって記録されるフーリエ分析のための空間ヘテロダインフリンジを含む軸外被照空間ヘテロダインホログラムを形成し、コンピュータは、空間ヘテロダインフリンジを含む記録された軸外被照空間ヘテロダインホログラムの軸をフーリエ空間に変換して、参照ビームおよび対象物ビーム間の角度によって規定されたヘテロダイン搬送周波数の上端に位置するようにし、逆フーリエ変換を行う前に元の原点の周囲の信号をカットオフする、装置。 - ビームスプリッタおよび対象物間に光学的に結合される対象物用対物レンズをさらに備える、請求項17に記載の装置。
- レーザは、ビームスプリッタに対して移動可能である、請求項17に記載の装置。
- ビームスプリッタ、参照ビームミラー、およびデジタルレコーダは、マイケルソン形状を規定する、請求項17に記載の装置。
- ビームスプリッタ、参照ビームミラー、およびデジタルレコーダは、マッハ‐ツェンダー形状を規定する、請求項17に記載の装置。
- フーリエ変換を行い、デジタルフィルタを適用し、逆フーリエ変換を行うコンピュータに結合されたデジタル記憶媒体をさらに備える、請求項17に記載の装置。
- デジタルレコーダは、ピクセルを規定するCCDカメラを含む、請求項17に記載の装置。
- 参照ビームおよび対象物ビーム間の角度および集束レンズによって与えられた拡大率は、フーリエ分析のための空間ヘテロダインフリンジを含む軸外被照空間ヘテロダインホログラムの特徴をデジタルレコーダが分解するように選ばれ、1フリンジにつき2ピクセルを有する2つのフリンジが提供される、請求項23に記載の装置。
- 請求項17に記載の装置を用いて生成されたデータを備える、機械読み取り可能な媒体。
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Cited By (6)
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JP2010522350A (ja) * | 2007-03-22 | 2010-07-01 | アプンテック カンパニー リミテッド | 虚像のないディジタルホログラムの記録・再構成装置及び方法 |
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