JP2016050929A - 位相撮影装置およびその復元方法 - Google Patents

Abstract

【課題】構造が簡単で製造コスト低減が可能な回折格子移動型位相撮影装置を提案し、緩和因子を導入した復元法を利用した位相撮影装置を提供する。【解決手段】回折格子を移動して撮影する複数の干渉縞画像に対して、回折格子の移動位置を考慮した緩和因子を各撮影画像に導入して位相シフトの復元を行い、相関緩和因子の値を求める方法と前記の方法を利用した位相撮影装置を提案する。【選択図】図１

Description

本発明は、機械操作に誤差があっても被検体の内部を高感度に観察できる位相撮影装置に関するものである。

光は、物質を透過する際に位相変化を行う。特に、光源がＸ線源の場合、軽元素に対してのＸ線の位相変化が吸収変化の１０００倍ぐらいになることを利用して、軽元素からなる物体の高感度画像を求めている。

回折格子移動型位相撮影装置では、被検体の高感度位相シフト画像を復元するため、回折格子の移動がＮ回の場合、回折格子周期のＮ分の１の等間隔距離で回折格子を精密に移動する必要がある。

回折格子の周期はマイクロレベルであるため、回折格子の移動距離はサブミクロンになり、実際の機械操作で生じたナノレベルの誤差は位相シフトの復元に影響を及ぼし、再撮影を必要とする場合があり、効率的に検査作業に行うことが困難である。

高精度の機械操作への要求は、製造コストにも関わる問題であり、位相撮影装置の製造・コスト低減・普及に影響を及ぼす。

国際公開ＷＯ２００４／０５８０７０号公報 特開２００８−１４５１１１号公報 特開２００９−１９５３４９号公報 特開２０１２−１６３７０号公報

Ｙａｓｈｉｒｏ Ｗ ｅｔ ａｌ，Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ａ ８２：０４３８２２（２０１０）

本発明は、機械操作に誤差がある回折格子移動型位相撮影装置でも、再撮影なしで、一発で高感度の位相シフト画像が復元できる技術を提供することである。

（従来の位相回折格子移動型装置および位相シフト復元法）
従来の回折格子移動型位相装置では、回折格子をＮ回移動して位相シフトを復元する場合、回折格子がｄ／Ｎ（ｄは回折格子の周期）の等間隔距離で精密に移動することを要求し、等間隔距離移動の条件下で位相シフトの復元を行う。そのため、位相シフト復元式は次のようになる。
ここで、
ａｒｇ（・）：複素数の偏角を求める関数；
ｉ：複素数の虚数単位；
である。

前記の従来位相シフト復元法は、回折格子がｄ／Ｎの等間隔で誤差なしで移動する場合に適用するものであり、回折格子の移動に誤差がある実際の装置では、理論的にその復元法が適用できない。

本発明では、ｋ＝０，１，…Ｎ−１に対して、回折格子の移動位置ｄ_ｋを考慮した緩和因子α_ｋを各撮影画像Ｉ_ｋ（ｘ，ｙ）に導入して位相シフトの復元を行う。
ここで、
Ｎ：撮影総回数；
Ｉ_ｋ（ｘ，ｙ）：ｋ番目撮影画像（ｋ＝０，１，…，Ｎ−１）；
ｄ_ｋ：回折格子のｋ番目撮影位置（ｋ＝０，１，…，Ｎ−１）；
ｄ：回折格子の周期；
ｎ_０：整数；
である。

前記の緩和因子ベクトル（α_０，…，α_Ｎ−１）^Ｔは、次の方程式の一つ或は複数を満足する解である。
ここで、ｎは整数である。

回折格子がｄ／Ｎ（ｄは回折格子の周期）の等間隔距離で精密に移動する場合、ｎ_０＝１であり、前記緩和因子ベクトルの値は、
であり、従来手法と同じ位相シフト復元式になる。

被写体がない状況も含めて回折格子を移動して撮影を行う場合、位相シフトの復元は、前記と同じ方法で求めた緩和因子を用いて演算を行う。
位相シフト復元式：
被検体を置いた場合、各パラメータの意味は前記と同じである。
つ或は複数を満足する解である。
ここで、
Ｍ：被検体がない場合の撮影総回数；
ｄ：回折格子の周期；
ｍ_０：整数；
ｍ：整数；
である。

本発明によれば、従来の回折格子の精密な移動操作の要求を緩和し、構造が簡単で製造コストが低減可能な位相撮影装置の技術が提供できる。実験結果、走査誤差がある場合に対して、本発明の復元方法では正しい位相シフト画像が求められている。

位相撮像装置の概略的な構成を説明するための説明図である。 複数の回折格子を使用する場合の位相撮像装置の説明図である。 従来の復元方法で求めた位相シフト画像の説明図である。 本発明の復元方法で求めた位相シフト画像の説明図である。

Ｘ線源を用いた場合、Ｘ線源と画像検出器の間に被検体と回折格子を置き、回折格子を移動しながら撮影を行い、本発明の復元方法でそのＸ線位相シフト画像を復元するＸ線位相撮影装置。回折格子の位置は、光源と被検体の間あるいは被検体と画像検出器の間に設置する。

複数の回折格子を使用する場合、まず［実施例１］と同じようにＸ線源、画像検出器、被検体、第１回折格子を配置し、第１回折格子の自己像が形成される位置または近傍に第２回折格子を配置し、二つの回折格子を相対移動させながら撮影を行い、本発明の復元方法でそのＸ線位相シフト画像を復元するＸ線位相撮影装置。

Claims (4)

1. 光源（可視光、Ｘ線など）と、回折格子と、光源画像検出器とを備えており、光源と光源画像検出器の間に、被検体と回折格子を置き、光を照射しながら回折格子を移動して撮影を行い、位相シフトの復元は次の条件を満足する緩和因子を導入して演算を行う位相撮影装置。
   位相シフト復元式：
   解である。
   ここで、
   ａｒｇ（・）：複素数の偏角を求める関数；
   ｉ：複素数の虚数単位；
   Ｎ：撮影総回数；
   Ｉ_ｋ（ｘ，ｙ）：ｋ番目撮影画像（ｋ＝０，１，…，Ｎ−１）；
   α_ｋ：ｋ番目撮影画像に導入する複素数型緩和因子（ｋ＝０，１，…，Ｎ−１）；
   ｄ_ｋ：回折格子のｋ番目撮影位置（ｋ＝０，１，…，Ｎ−１）；
   ｄ：回折格子の周期；
   ｎ_０：整数；
   ｎ：整数；
   である。
2. 前記の装置において、前記の回折格子の自己像が形成される位置または近傍に第２回折格子を配置し、［請求項１］の方法を用いて位相シフトを復元する光位相装置。
3. ［請求項１］と［請求項２］の配置で、被写体がない状況も含めて回折格子を移動して撮影を行い、位相シフトの復元は［請求項１］と同じ方法で求めた緩和因子を用いて演算を行う位相撮影装置。
   位相シフト復元式：
   被検体を置いた場合、各パラメータの意味は前記と同じである。
   或は複数を満足する解である。
   ここで、
   Ｍ：被検体がない場合の撮影総回数；
   ｄ：回折格子の周期；
   ｍ_０：整数；
   ｍ：整数；
   である。
4. 前記の［請求項１］、［請求項２］および［請求項３］の配置おいて、複素数型の変形である実数型緩和因子を導入し、緩和因子を満足する方程式を求めて位相シフト復元を行う位相撮影装置。