JP6081520B2 - 非干渉位相計測 - Google Patents
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Description
本出願は、米国特許法第35巻119(a)条の下で、2014年5月28日に出願されたインド特許出願第1413/DEL/2014号の優先権を主張する。該インド特許出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
A1 (0)(ρ,ψ)=√I1(ρ,ψ)exp[iΨ1 (0)(ρ,ψ)] (1)
後述するように、第1のフィールド値は反復処理を使用して算出することができる。ある例では、この処理のn番目の反復の第1のフィールド値は、前回までの反復の値に基づいて以下の関係式により算出される。
AI (n−1)(ρ,ψ)=√I1(ρ,ψ)exp[(iΨ1 (n−1)(ρ,ψ)] (2)
Ψ2 (n)(ρ,ψ)=arg[B2(n)(ρ,ψ)] (3)
また、データ領域制約付き第1のアパーチャフィールド(B2 (n)(ρ,ψ))と第2の強度データ(I2)(192)に基づき、以下の関係式により第2のフィールド値(A2 (n)(ρ,ψ))を求めることができる。
A2 (n)(ρ,ψ)=√I2(ρ,ψ)exp[(iΨ2 (n)(ρ,ψ)] (4)
Ψ1 (0)(ρ,ψ)=arg[B1 (n)(ρ,ψ)] (5)
A1 (n)(ρ,ψ)=√I1(ρ,ψ)exp[(iΨ1 (n)] (6)
ある例では、更新された第1のフィールド値(A1 (n)(ρ,ψ))の振幅成分は第1の強度データ(I1(191)に基づき得る。
Claims (24)
- 光信号の位相データを算出する方法であって、
前記光信号を第1の光学素子を介して透過させることと、
光センサによって前記第1の光学素子の第1の焦点面における第1の強度データを取得することと、
前記光信号を、位相変換マスクを含む第2の光学素子を介して透過させることと、
前記光センサによって前記第2の光学素子の第2の焦点面における第2の強度データを取得することと、
前記第1の強度データと前記第2の強度データとに基づいて前記光信号の位相データを算出することとを含み、
前記光信号の位相データを算出することは、前記第1の強度データと前記第2の強度データとに螺旋位相制約と開口制約とを反復的に適用することによって前記光信号の前記位相データを算出することを含み、前記螺旋位相制約は前記位相変換マスクに対応し、前記開口制約は前記第1の光学素子に対応する、方法。 - 前記螺旋位相制約と前記開口制約とを反復的に適用することは、
前記第1の強度データと推測位相値とに基づいて第1のフィールド値を算出することと、
前記第1のフィールド値を逆フーリエ変換して第1のアパーチャフィールドを求めることと、
前記第1のアパーチャフィールドに前記螺旋位相制約と前記開口制約とを適用して制約付き第1のアパーチャフィールドを求めることと、
前記制約付き第1のアパーチャフィールドをフーリエ変換して、第1の位相成分を有するデータ領域制約付き第1のアパーチャフィールドを求めることと、
前記データ領域制約付き第1のアパーチャフィールドに基づいて第2のフィールド値を計算することとを含み、前記第2のフィールド値の振幅成分は前記第2の強度データに基づき、前記第2のフィールド値の位相成分は前記第1の位相成分と等しい請求項1に記載の方法。 - 前記螺旋位相制約と前記開口制約とを反復的に適用することは、
前記第2のフィールド値を逆フーリエ変換して第2のアパーチャフィールドを求めることと、
前記第2のアパーチャフィールドに共役螺旋位相制約と前記開口制約とを適用して制約付き第2のアパーチャフィールドを求めることと、
前記制約付き第2のアパーチャフィールドをフーリエ変換して、第2の位相成分を有するデータ領域制約付き第2のアパーチャフィールドを求めることと、
前記データ領域制約付き第2のアパーチャフィールドに基づいて、更新された第1のフィールド値を計算することとをさらに含み、前記更新された第1のフィールド値の振幅成分は前記第1の強度データに基づき、前記更新された第1のフィールド値の位相成分は前記第2の位相成分と等しい請求項2に記載の方法。 - 前記更新された第1のフィールド値を計算することは、前記更新された第1のフィールド値を前記第1のフィールドと比較することと、前記第1のフィールド値関数の収束値が得られるまで前記螺旋位相制約と前記開口制約とを適用することによって前記第1のフィールド値を更新することとをさらに含む請求項3に記載の方法。
- 前記第1のフィールド値の前記収束した値に基づいて前記光信号の前記位相を算出することをさらに含む請求項4に記載の方法。
- 物体に光線を向けることをさらに含み、前記光信号は前記光線と前記物体との相互作用から生成される請求項1に記載の方法。
- 前記位相データから物体の画像を形成することをさらに含む請求項6に記載の方法。
- 光信号の位相データを算出するように構成された装置であって、
第1の光学素子と、位相変換マスクを含む第2の光学素子とを含み、前記光信号を前記第1の光学素子と前記第2の光学素子とを介して透過させるように構成された光学アセンブリと、
前記第1の光学素子の第1の焦点面と前記第2の光学素子の第2の焦点面とに配置され、前記第1の光学素子の前記第1の焦点面における第1の強度データを取得し、前記第2の光学素子の前記第2の焦点面における第2の強度データを取得するように構成された光センサであって、前記第1の強度データと前記第2の強度データとは前記透過光信号に対応する光センサと、
前記光センサに結合され、前記第1の強度データと前記第2の強度データとを処理して前記光信号の位相データを算出するように構成された画像プロセッサとを含み、
前記画像プロセッサは、前記第1の強度データと前記第2の強度データとに螺旋位相制約と開口制約とを反復的に適用して前記光信号の位相を算出するように構成され、前記螺旋位相制約は前記位相変換マスクに対応し、前記開口制約は前記第1の光学素子に対応する、装置。 - 前記光学アセンブリは、物体を介して透過されて前記光信号を生成する光線を生成するように構成された光源をさらに含む請求項8に記載の装置。
- 前記光源からの前記光線は前記物体から反射されて前記光信号を生成する請求項9に記載の装置。
- 前記物体は透明な物体、部分的に透明な物体、反射する物体、またはこれらの組合せを含む請求項9に記載の装置。
- 前記光源はレーザ光源、平行狭帯域熱光源、発光ダイオード(LED)光源、またはこれらの組合せを含む請求項9に記載の装置。
- 前記光学アセンブリは、前記光源と前記物体の間に配置された空間フィルタと第3の光学素子とをさらに含み、前記空間フィルタは前記光線をフィルタリングしてフィルタ処理された光線を生成するように構成され、前記第3の光学素子は、前記フィルタ処理された光線を前記物体に向けるように構成された請求項9に記載の装置。
- 前記第1の光学素子は、レンズ、凹面鏡、凸面鏡、またはこれらの組合せを含む請求項8に記載の装置。
- 前記光センサは、相補型金属酸化膜半導体(CMOS)センサ、電荷結合素子(CCD)センサ、写真フィルム、またはこれらの組合せを含む請求項8に記載の装置。
- 前記位相変換マスクは、螺旋位相変換マスク、疑似ランダム位相符号化マスク、またはこれらの組合せを含む請求項8に記載の装置。
- 前記第2の光学素子は、フォーク回折格子とレンズとを含み、前記フォーク回折格子は振幅フォーク回折格子、位相フォーク回折格子、二値振幅位相回折格子、ダンマン渦回折格子、またはこれらの組合せを含む請求項8に記載の装置。
- 前記光学アセンブリは、前記光信号を第1の光信号と第2の光信号とに分割するように構成されたビームスプリッタをさらに含み、前記光学アセンブリは、第1の光信号を第1の光学素子を通過させ、前記第2の光信号を前記第2の光学素子を通過させて前記第1の強度データと前記第2の強度データとを生成するように構成された請求項8に記載の装置。
- カメラ、顕微鏡、望遠鏡またはこれらの組合せを含む撮像装置である請求項8に記載の装置。
- 物体の画像を形成する方法であって、
前記物体に光線を向けて前記光線と前記物体との間の相互作用から光信号を生成することと、
前記光信号を第1の光学素子を介して透過させて第1の透過光線を得ることと、
前記第1の透過光線の第1の強度データを求めることと、
前記光信号を、位相変換マスクを含む第2の光学素子を介して透過させて第2の透過光線を得ることと、
前記第2の透過光線の第2の強度データを求めることと、
前記第1の強度データと前記第2の強度データとに基づいて前記光信号の位相データを算出することと、
前記位相データを使用して前記物体の画像を形成することとを含み、
前記光信号の位相データを算出することは、前記第1の強度データと前記第2の強度データとに螺旋位相制約と開口制約とを反復的に適用することによって前記光信号の前記位相データを算出することを含み、前記螺旋位相制約は前記位相変換マスクに対応し、前記開口制約は前記第1の光学素子に対応する、方法。 - 前記相互作用は、反射、透過、吸収、回折、拡散、散乱またはこれらの組合せからなる相互作用のグループから選択される請求項20に記載の方法。
- 前記光信号を前記第1の光学素子を介して透過させることは、前記光信号をレンズを介して透過させて前記第1の透過光線を得ることを含み、前記光信号は前記位相変換マスクを通過しない請求項20に記載の方法。
- 前記光信号を前記第2の光学素子を介して透過させることは、前記光信号を前記第1の光学素子と前記第2の光学素子の両方を介して透過させて前記第2の透過光線を得るように前記第2の光学素子を配置することを含む請求項20に記載の方法。
- 前記光信号を前記第2の光学素子を介して透過させることは、前記光信号をレンズと前記位相変換マスクとを介して透過させて前記第2の透過光線を得ることを含む請求項20に記載の方法。
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