JP2019507871A5

JP2019507871A5 -

Info

Publication number: JP2019507871A5
Application number: JP2018543184A
Authority: JP
Filing date: 2017-02-07
Publication date: 2020-03-26

Claims

動く対象の少なくとも１つの運動パラメータを示す少なくとも部分的にコヒーレントな光ビームを受けるための撮像システムであって、当該システムが、
検出器を有し、前記動く対象を像面上に結像させ、前記動く対象を示す画像データをｘ−ｙ平面上に生成するように構成され動作可能である撮像ユニットであって、３つの軸次元および傾斜次元に沿った動きの６自由度の異なる要素のそれぞれを横方向の平行移動に変換することにより、３次元空間における少なくとも１の運動パラメータの空間的画像空間変換を、前記運動パラメータと空間的画像空間との間の幾何学的関係に適用するように構成され動作可能な光学変換器を具え、前記撮像システムが、前記動きの６自由度を示すモーションデータを生成する、撮像ユニットと、
前記対象の位相シフトを示す干渉パターンを、ｚ軸に沿った時間的変化を示すものとして検出するように構成され動作可能な干渉計モジュールであって、少なくとも部分的にコヒーレントな光ビームを受け、当該ビームを第１の対象物ビームと参照ビームとに分割するように構成された少なくとも１のビームスプリッタ／コンバイナを具える、干渉計モジュールと、
前記参照ビーム光路内に配置され、前記ビームスプリッタ／コンバイナを介して前記参照ビームを前記検出器に向けて反射するように構成された少なくとも１のミラー構成であって、前記参照ビームが対象の応答を示す第２の対象物ビームと干渉して前記第１の対象物ビームと相互作用するミラー構成とを具え、
前記少なくとも１のミラー構成は、所定の周波数で変位して干渉パターンの制御可能な時間変調を誘導するように構成されており、
前記干渉計モジュールは、前記対象物及び参照ビームが実質的に同一の光路長を有する光路に沿って伝播するように構成されていることを特徴とする撮像システム。
請求項１に記載のシステムにおいて、前記撮像ユニットは、対象面における対象の非合焦画像を提供し、二次スペックルパターンのシーケンスを収集し、二次スペックルパターンのシーケンスに現れる対象の領域間の少なくとも１つのシフトを特定し、それによって、傾斜次元に沿った対象の動きを示すモーションデータと、ｘ−ｙ平面内の画像データとを提供するように選択的に動作可能であることを特徴とする撮像システム。
請求項１に記載のシステムにおいて、照射セッションと検出セッションとの間の相関を可能にするように選択された変調周波数を有するパルス光を生成するよう構成され動作可能である少なくとも部分的にコヒーレントな光の光源を具えることを特徴とする撮像システム。
請求項２または３に記載のシステムにおいて、前記参照ビームの光路内に配置され、前記参照ビームの光路及び前記対象物ビームの光路に沿って伝播する光の強度を等しくするように構成されたフィルタをさらに具えることを特徴とする撮像システム。
請求項１乃至４のいずれかに記載のシステムにおいて、前記参照ビームの光路の下流の前記検出器の間に配置されたフィードバック回路をさらに具え、前記フィードバック回路は周波数逓倍を補正するように構成されていることを特徴とする撮像システム。
請求項１乃至５のいずれかに記載のシステムにおいて、前記撮像ユニットは、前記干渉パターンを収集するように構成され動作可能な前記干渉計モジュールを具えることを特徴とする撮像システム。
請求項１乃至６のいずれかに記載のシステムにおいて、前記対象を支持し、当該対象に周期的な刺激を与えるための支持面を含むことを特徴とする撮像システム。
請求項１乃至７のいずれかに記載のシステムにおいて、前記光学変換器は、フーリエ変換、メリン変換、ｒが半径座標でθが角座標であるとき（ｌｏｇ（ｒ），θ）にするデカルト座標変換を含む座標変換、または円調和変換のうちの少なくとも１つを適用することを特徴とする撮像システム。
請求項１乃至８のいずれかに記載のシステムにおいて、二次スペックルパターンの一部を収集するためのピンホールをさらに具えることを特徴とする撮像システム。
動く対象の少なくとも１つの運動パラメータをモニタする方法であって、
少なくとも１つの部分的にコヒーレントな光ビームを、２つの同様の光路に沿った第１の対象物ビームと参照ビームに分割するステップと、
前記動く対象から反射される第２の対象物ビームを受けるステップと、
前記動く対象を像面上に結像させるステップと、
光路のうちの１つの長さの変化によって引き起こされる前記対象の位相シフトを示す干渉パターンであって、ｚ軸に沿った時間的変化を示す干渉パターンを検出するステップと、
前記干渉パターンの制御可能な時間変調を誘導するステップと、
３次元空間における動きの少なくとも１つのパラメータに光学空間的画像空間変換を適用して、運動パラメータと空間的画像空間の間の幾何学的関係を提供するステップであって、前記空間的画像空間変換は、３つの軸次元および傾斜次元に沿った動きの６自由度の異なる成分のそれぞれを、横方向の平行移動に変換するよう構成されている、ステップと、
動きの６自由度を示すモーションデータを生成するステップとを含むことを特徴とする方法。
請求項１０に記載の方法において、前記光学変換は、フーリエ変換、円調和変換、メリン変換、ｒが半径座標でθが角座標であるとき（ｌｏｇ（ｒ），θ）にするデカルト（ｘ，ｙ）座標を含む座標変換のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする方法。
請求項１０または１１に記載の方法において、前記光学変換の適用は、第１および第２の光路に沿って伝搬する第１および第２のビーム内の少なくとも部分的にコヒーレントな光ビームを分離するステップと、第１の光路に撮像ユニットを配置し、二次スペックルパターンのシーケンスを前記撮像ユニットで収集するステップであって、前記二次スペックルパターンのシーケンスは、前記動く対象から変位した面に焦点が合っている、ステップと、前記二次スペックルパターンのシーケンスに現れる前記対象の領域間の少なくとも１つのシフトを特定するステップとを含むことを特徴とする方法。
請求項１０乃至１２のいずれかに記載の方法において、前記対象の位相シフトを示す干渉パターンを、ｚ軸に沿った時間的変化を示すものとして検出するステップを含むことを特徴とする方法。
請求項１０乃至１３のいずれかに記載の方法において、少なくとも部分的にコヒーレントな電磁ビームで前記動く対象を照明するステップと、
キャプチャされた二次スペックルパターンセットにおいて照明スポットのサイズとスペックルのサイズとの間の所望の比を提供するように、前記コヒーレントなビームのコヒーレンス長を選択するステップとを含むことを特徴とする方法。
請求項１０乃至１４のいずれかに記載の方法において、周期的に変化する刺激周波数の刺激場を対象に適用するステップを含むことを特徴とする方法。
請求項１０乃至１５のいずれかに記載の方法において、前記干渉パターンを前記像面上に同時に結像させるステップを含むことを特徴とする方法。
請求項１０乃至１６のいずれかに記載の方法において、前記干渉パターンに時間変調を提供することによって、撮像面に同時に撮像される前記干渉パターンと前記モーションデータとの間を分離するステップを含むことを特徴とする方法。
請求項１０乃至１７のいずれかに記載の方法において、ｚ軸に沿って前記動く対象の速度および周波数の少なくとも１つを測定するステップを含むことを特徴とする方法。
請求項１０乃至１８のいずれかに記載の方法において、前記少なくとも部分的にコヒーレントな光ビームのコヒーレンス長を、前記動く対象と前記対象を少なくとも部分的に囲む反射面との間の典型的な距離よりも短くなるように選択することによって、前記対象と前記反射面の間を分離するステップを含むことを特徴とする方法。
撮像システムであって、
対象面内の対象の非合焦画像が提供されるときに、前記対象面内の対象の非合焦画像および合焦画像の少なくとも一方を提供するよう選択的に動作可能な撮像ユニットを具え、
前記撮像ユニットは、二次スペックルパターンのシーケンスを収集し、前記二次スペックルパターンのシーケンスに現れる前記対象の領域間の少なくとも１つのシフトを決定するように構成され動作可能であり、
前記対象の合焦画像がｘ−ｙ平面内の動きおよびｚ軸の動きのうちの少なくとも一方を示し、前記対象の非合焦画像が角度傾斜の次元をを示し、それによって、傾き次元に沿った前記対象の動きを示すモーションデータとｘ−ｙ平面内の画像データとを提供することを特徴とする撮像システム。