СПОСОБ АНАЛИЗА ФАЗОВОЙ ИНФОРМАЦИИ, НОСИТЕЛЬ ИНФОРМАЦИИ И УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ РЕНТГЕНОВСКИХ ИЗОБРАЖЕНИЙ Российский патент 2014 года по МПК G01B11/25 G02B27/60 G21K7/00 

Область техники

Настоящее изобретение относится к способу анализа фазовой информации, носителю информации и устройству формирования рентгеновских изображений.

В частности, настоящее изобретение относится к способу вычисления отличия фазового волнового фронта исходной падающей волны или фазового волнового фронта от периодической структуры, такой как муар (интерференционная картина или распределение интенсивности), образуемый за счет интерференции падающей волны, такой как свет, с любым фазовым волновым фронтом.

Уровень техники

Известен способ получения интерференции с помощью волн с различными длинами волн, включая свет и рентгеновские лучи, для использования при измерении формы подлежащего обнаружению объекта.

В соответствии с вышеуказанным способом измерения (когерентный) падающий свет с постоянным фазовым волновым фронтом облучает объект и отражается или пропускается.

Известно, что отраженный свет или пропущенный свет изменяет волновой фронт в зависимости от формы или состава объекта.

В свете этого с помощью некоторого способа получения интерференции данное изменение преобразуется в изображение муара (называемое также интерференционной картиной, но в данном случае используется муар), и анализируется его структура. В соответствии с этим может вычисляться измененная при этом фазовая информация (фазовый волновой фронт или разностное изображение фазового волнового фронта (разностное фазовое изображение)).

Типичным примером такого метода является метод измерения волнового фронта для измерения формы линзы или чего-либо в этом роде.

Кроме того, в последние годы метод формирования фазовых изображений рентгеновского излучения известен как метод, с таким же успехом использующий рентгеновские лучи в медицинских областях применения.

В соответствии с этим методом при пропускании падающего рентгеновского излучения через объект разность фаз, вызываемая различием в показателе преломления объекта, извлекается с использованием периодической структуры (картины), такой как муар.

Материал каждого компонента в объекте имеет свой показатель преломления, и, следовательно, изменение волнового фронта обладает соответствующей характеристикой. В свете этого фазовый волновой фронт обнаруживается с помощью интерференции или чего-либо в этом роде.

Метод вычисления изменения в исходном волновом фронте или фазовом волновом фронте падающего света по распределению (картине) интенсивности, получаемому с помощью интерференции, называется методом восстановления фазы.

Существуют несколько видов способа восстановления фазы, и одним из них является способ оконного преобразования Фурье (см. работу «Способ оконного преобразования Фурье для демодуляции интерференционных полос несущей частоты», Opt. Eng. 43(7) 1472-1473 (июль 2004 г.), именуемую далее непатентной литературой 1).

Данный способ позволяет вычислять форму фазового волнового фронта путем анализа распределения (характеристик) с использованием способа оконного преобразования Фурье при выполнении преобразования Фурье применением оконной функции к распределению интенсивности.

Список библиографических ссылок

Непатентная литература

NPL 1: Способ оконного преобразования Фурье для демодуляции интерференционных полос несущей частоты», Opt. Eng. 43(7) 1472-1473 (июль 2004 г.)

NPL 2: A. Momose, et al., Jpn. J. Appl. Phys. 42, L866 (2003)

Сущность изобретения

Вышеупомянутый способ оконного преобразования Фурье, описанный в непатентной литературе 1, имеет преимущество, состоящее в улучшении устойчивости изображения к помехам по сравнению с традиционно используемым общим способом преобразования Фурье, но имеет следующий недостаток.

Способ оконного преобразования Фурье, в основном, эффективен для объекта с относительно плавным изменением формы волнового фронта, но получаемое изображение фазового волнового фронта может быть искажено в зависимости от размера используемой оконной функции (в качестве ее показателя часто используется полная ширина на половине максимума).

В частности, когда полная ширина на половине максимума оконной функции мала, на восстановленное изображение фазового волнового фронта накладывается постоянная картина, и, следовательно, точное изображение фазового волнового фронта не может быть получено.

В противоположность этому, когда полная ширина на половине максимума оконной функции велика, изображение трудно исказить, но при этом в жертву приносится общее разрешение.

По этой причине в методе оконного преобразования Фурье имеется проблема, состоящая в том, что не может быть получена детальная форма точного фазового волнового фронта в зависимости от формы объекта.

Это основные проблемы, связанные с методом оконного преобразования Фурье, и, следовательно, даже если можно было пренебречь шумами исходного изображения, эти шумы налагают ограничение на разрешение.

В настоящем изобретении предлагается способ анализа фазовой информации и т.п., способный дополнительно улучшить ее разрешение при анализе при использовании метода оконного преобразования Фурье.

В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения способ анализа для получения фазовой информации путем анализа периодической структуры муара включает в себя этапы: подвергания, по меньшей мере, части периодической структуры (картины) муара оконному преобразованию Фурье с помощью оконной функции; аналитического вычисления на основе муара, подвергающегося оконному преобразованию Фурье, информации о первом спектре, содержащем фазовую информацию, и информации о втором спектре, наложенной на информацию о первом спектре; и отделения информации о первом спектре от информации о втором спектре для получения фазовой информации.

Другие признаки настоящего изобретения станут понятными из нижеследующего описания примеров осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи.

Краткое описание чертежей

[Фиг.1] Фиг.1 представляет собой функциональную схему, иллюстрирующую процесс вычисления изменения волнового фронта по муару, описывающую один вариант осуществления настоящего изобретения.

[Фиг.2] Фиг.2 представляет собой чертеж, иллюстрирующий интерферометр Тальбота для использования при описании этого варианта осуществления настоящего изобретения.

[Фиг.3А] Фиг.3А представляет собой схематическое изображение, описывающее спектр муаровой картины с помощью оконного преобразования Фурье.

[Фиг.3В] Фиг.3В представляет собой схематическое изображение, описывающее спектр муаровой картины с помощью оконного преобразования Фурье.

[Фиг.4] Фиг.4 представляет собой чертеж, иллюстрирующий конструкцию объекта, используемого в первом варианте осуществления настоящего изобретения.

[Фиг.5А] Фиг.5А представляет собой чертеж, иллюстрирующий полосовую структуру, используемую в первом варианте осуществления.

[Фиг.5В] Фиг.5В представляет собой чертеж, иллюстрирующий шахматную структуру, используемую во втором варианте осуществления.

[Фиг.6] Фиг.6 представляет собой чертеж, иллюстрирующий муар, используемый при описании первого варианта осуществления настоящего изобретения.

[Фиг.7А] Фиг.7А представляет собой чертеж, иллюстрирующий результат восстановления волнового фронта в уровне технике.

[Фиг.7В] Фиг.7В представляет собой чертеж, иллюстрирующий результат восстановления волнового фронта в первом варианте осуществления.

[Фиг.8] Фиг.8 представляет собой чертеж, иллюстрирующий муар, используемый при описании второго варианта осуществления настоящего изобретения.

[Фиг.9А] Фиг.9А представляет собой чертеж, иллюстрирующий разностное изображение фазового волнового фронта по оси Y в уровне технике.

[Фиг.9В] Фиг.9В представляет собой чертеж, иллюстрирующий разностное изображение фазового волнового фронта по оси Y во втором варианте осуществления.

[Фиг.10А] Фиг.10А представляет собой чертеж, иллюстрирующий разностное изображение фазового волнового фронта по оси Х во втором варианте осуществления.

[Фиг.10В] Фиг.10В представляет собой чертеж, иллюстрирующий разностное изображение фазового волнового фронта по оси Х в уровне технике.

Описание вариантов осуществления

В соответствии со способом анализа фазовой информации настоящего изобретения при анализе периодической картины муара с помощью оконного преобразования Фурье информация о заданном спектре (например, спектре 1-го порядка, несущем фазовую информацию) аналитически отделяется от информации о другом спектре (например, спектре 0-го порядка либо спектре 2-го или более высокого порядка), наложенной на информацию о заданном спектре.

При этом термин «аналитически» относится к способу вычисления спектральных данных с компонентой 0-го порядка и компонентами 1-го и более высокого порядка по двум или более данным путем решения уравнения.

То есть способ анализа настоящего изобретения может прогнозировать форму спектра после преобразования Фурье, поскольку используется заданная оконная функция. Следовательно, когда спектральные данные с компонентой 0-го порядка отделяются от компонент 1-го и более высокого порядка, форма каждых спектральных данных может вычисляться решением уравнения.

Например, при использовании Гауссиана в качестве оконной функции муар формируется таким образом, что спектр 0-го порядка и спектры 1-го и более высокого порядка аппроксимируются гауссовым перекрытием, формируемым преобразованием Гаусса.

Затем при предположении, что каждый спектр является гауссовым, спектр 0-го порядка может быть аналитически отделен от спектров 1-го и более высокого порядков.

Затем форма волнового фронта вычисляется по отделенным спектрам 1-го и более высокого порядков. При этом могут быть получены более детальные данные волнового фронта, чем в том случае, когда отделение пика аналитически не осуществляется.

Таким образом, конфигурация в соответствии с настоящим вариантом осуществления может дополнительно улучшать разрешение. С другой стороны, традиционный способ оконного преобразования Фурье может дать искаженное изображение полученного фазового волнового фронта в зависимости от размера используемой оконной функции. Его подробное описание приводится ниже.

Перед этим сначала будут описаны основные принципы метода оконного преобразования Фурье. В соответствии с методом оконного преобразования Фурье преобразование Фурье участка, извлеченного оконным преобразованием Фурье, разделяется на спектр 0-го порядка фона и спектры 1-го и более высокого порядков муаровой картины.

Информация о фазовом волновом фронте в диапазоне, извлеченном оконной функцией, может быть получена по спектрам 1-го и более высокого порядков. Информация о фазовом волновом фронте в каждом положении может быть соединена в цепь смещением положения оконной функции. Таким образом на полученном изображении может быть образована форма фазового волнового фронта.

Один из способов увеличения разрешения с помощью такого метода оконного преобразования Фурье состоит в уменьшении радиуса извлечения оконной функции.

Однако при использовании малого окна спектр 0-го порядка и спектры 1-го и более высокого порядков перекрывают друг друга в пространстве волновых чисел за счет оконного преобразования Фурье, при этом информация о фазовом волновом фронте подвергается взаимному влиянию. Следовательно, форма восстановленного волнового фронта искажается. В общем случае периодическая полосовая структура, такая как муаровая картина, например, в случае одномерного пространства выражается следующим уравнением:

$$I(x)=a_0+{\displaystyle \sum _{n=1}^{\infty }{a}_n\cos \left(\frac{2\pi nx}{T}\right)}+{\displaystyle \sum _{n=1}^{\infty }{b}_n\sin \left(\frac{2\pi nx}{T}\right)}$$ (Уравнение 1),

где первый член (n=0) означает спектр 0-го порядка, второй член (n=1) означает спектр 1-го порядка, а второй, третий и последующие члены (n=2, 3,...) означают спектры еще более высокого порядка. При этом «n» означает номер порядка. «Х» означает координату в одном измерении. «Т» означает период муара. Конкретно, термин «а₀» означает спектр 0-го порядка. «a_n» и «b_n» означают факторы, формирующие спектр более высокого (n-го) порядка. Как видно из уравнения, описанный выше спектр более высокого порядка может иметь произвольный номер бесконечного порядка. В целях упрощения объяснения в нижеследующем описании предполагается, что только спектр 0-го порядка и спектр 1-го порядка описываются как по существу вносящие вклад в муаровый рисунок, а спектры еще более высокого порядка являются пренебрежимо малыми.

Каждая из фиг.3А и 3В представляет собой схематическое изображение муаровой картины, подвергавшейся оконному преобразованию Фурье с помощью оконной функции.

На фиг.3А и 3В номер позиции 30 означает спектр 0-го порядка, а номер позиции 31 означает спектр 1-го порядка.

На фиг.3А показан случай, в котором используется большая весовая функция. На фиг.3В показан случай, в котором используется малая весовая функция.

На фиг.3А как спектр 0-го порядка, расположенный в центре, так и спектр 1-го порядка, расположенный с обеих сторон, являются практически независимыми спектрами, и, следовательно, информация о спектре 1-го порядка может использоваться в качестве величины спектра. Далее, если спектральная информация извлекается таким образом, маловероятно, что изображение восстановленного фазового волнового фронта будет искажено. В противоположность этому, на фиг.3В как спектр 0-го порядка, так и спектр 1-го порядка проходят в поперечном направлении в его нижней части с тем, чтобы смешиваться друг с другом. В результате спектральные данные 0-го порядка и спектральные данные 1-го порядка перекрывают друг друга, и поэтому трудно извлечь отдельную информацию о спектре 1-го порядка. Следовательно, точная форма фазового волнового фронта не может быть извлечена, но наложенные данные о спектре 0-го порядка и спектре 1-го порядка извлекаются попросту извлечением величины спектра 1-го порядка.

С другой стороны, конфигурация настоящего варианта осуществления может дополнительно улучшить разрешение, исключая влияние спектра 0-го порядка аналитическим отделением спектра 0-го порядка и спектра 1-го порядка от оконной компоненты Фурье независимо от размера используемой оконной функции.

Далее, в качестве конфигурации настоящего варианта осуществления такой способ анализа фазовой информации может быть выполнен в виде программы анализа фазовой информации, подлежащей исполнению компьютером.

Кроме того, настоящий вариант осуществления может быть выполнен в виде машиночитаемого носителя информации, хранящего программу анализа фазовой информации.

Далее описывается способ анализа фазовой информации в соответствии с настоящим вариантом осуществления, при этом основное внимание уделяется вычислению информации о фазовом волновом фронте.

В непатентной литературе 1 представлен способ, называемый Интерференционными полосами несущей частотой, в котором способ оконного преобразования Фурье используется для вычисления интерференционной картины.

Настоящий вариант осуществления совершенствует вычисление информации о фазовом волновом фронте в традиционном способе оконного преобразования Фурье, посредством которого часть периодической структуры муара извлекается с помощью оконной функции и подвергается преобразованию Фурье; а затем по данным спектра последовательно определяется фаза.

Фиг.1 представляет собой функциональную схему в соответствии с настоящим вариантом осуществления, иллюстрирующую усовершенствованную процедуру вычисления с помощью традиционного способа оконного преобразования Фурье.

Как показано на фиг.1, сначала на этапе 11 извлекается изображение муара (интерференционная картина). Затем на этапе 12 извлеченное изображение муара подвергается оконному преобразованию Фурье.

Для оконного преобразования Фурье могут использоваться различные весовые функции.

Затем на этапе 13 из оконного преобразования Фурье извлекаются отдельные данные спектра 1-го порядка, а именно спектр, соответствующий частоте муара.

При этом величина данных на участке, соответствующем извлеченному спектру 1-го порядка, используется так же, как и в традиционном способе, в то время как в настоящем варианте осуществления спектр 0-го порядка и спектр 1-го порядка аналитически отделяются для исключения влияния спектра 0-го порядка из спектра 1-го порядка.

Для этой цели вычисляется разность в предположении о том, что данные спектра 0-го порядка наложены на данные спектра 1-го порядка.

С целью вычисления этой разности добавляется процедура для извлечения данных спектра, соответствующих спектру 0-го порядка, и аналитического вычисления информации о спектре 0-го порядка, наложенном на спектр 1-го порядка.

При этом исходя из того, что для высокоскоростной обработки как форма спектра 0-го порядка, так и форма спектра 1-го порядка могут аппроксимироваться Гауссианом, используется процедура разделения двух спектров путем подбора.

Затем на этапе 14 вычисляется величина изменения фазового волнового фронта путем вычисления угла сдвига фазы относительно извлеченных данных.

Осуществляется свертка угла сдвига фазы, вычисленного на вышеуказанном этапе, от -π до π. При этом на этапе 15 выполняется обратная свертка фазы для анализа ее точки перегиба с целью коррекции.

При этом полученное изображение, освобожденное от влияния спектра 0-го порядка аналитическим отделением спектра 0-го порядка и спектра 1-го порядка от оконной компоненты Фурье, используется в качестве информации, указывающей на изменение волнового фронта или его отличие.

Изменение фазового волнового фронта может быть получено дополнительным интегрированием информации об отличии. В приведенном выше описании с целью упрощения объяснения описывается вариант осуществления, включающий в себя только спектр 0-го порядка и спектр 1-го порядка. Фактически, в соответствии с муаровой картиной в Уравнении 1 могут возникнуть спектры еще более высокого порядка (n=2, 3,...). При этом указанные спектры еще более высокого порядка (n=2, 3,...) могут быть вычислены и отделены от спектра 0-го порядка в пределах объема и сущности настоящего изобретения для получения требуемой характеристики.

Далее с помощью фиг.2 описывается пример конфигурации устройства формирования рентгеновских фазовых изображений настоящего варианта осуществления. В настоящем варианте осуществления особое внимание уделено примеру конфигурации устройства формирования рентгеновских фазовых изображений в виде интерференционной системы с использованием интерферометра Тальбота.

Устройство формирования рентгеновских фазовых изображений в последние годы привлекает значительное внимание в медицинских областях применения. В медицинских областях применения объектом является человеческий организм, и, следовательно, данный метод формирования изображений с детальной структурой является незаменимым.

Среди других в настоящее время интерферометр Тальбота активно изучается как представляющий интерес для медицинского формирования рентгеновских фазовых изображений.

Необходимо отметить, что настоящее изобретение не ограничивается интерферометром Тальбота или устройством формирования рентгеновских фазовых изображений, а может применяться к общим методам измерений с использованием муаровой или периодической картины (структуры).

Подробное описание устройства формирования рентгеновских фазовых изображений с использованием интерферометра Тальбота можно найти в работе «A. Momose, et al., Jpn. J. Appl. Phys. 42, L866 (2003)».

Фиг.2 иллюстрирует пример конфигурации устройства формирования рентгеновских фазовых изображений (устройства формирования рентгеновских изображений) с использованием интерферометра Тальбота.

На фиг.2 номер 210 позиции обозначает источник рентгеновского излучения, номер 220 позиции обозначает объект, номер 230 позиции обозначает фазовую решетку (дифракционную решетку), номер 240 позиции обозначает поглощающую решетку, номер 250 позиции обозначает детектор, номер 260 позиции обозначает калькулятор, а номер 261 позиции обозначает центральный процессор (CPU).

В нижеследующем описании особое внимание уделяется последовательности операций с использованием устройства формирования рентгеновских фазовых изображений от формирования рентгеновского излучения, его пропускания через объект и до получения фазовой информации (фазового волнового фронта).

Фазовая решетка 230 представляет собой блок для модулирования фазы или интенсивности рентгеновского излучения, которое испускается из источника рентгеновского излучения и пропускается через объект.

Поглощающая решетка 240 блокирует часть интерференционной картины (изображение Тальбота), формируемой за счет эффекта Тальбота, вызываемого фазовой решеткой 230, и формирует муар на воспринимающей поверхности детектора 250. Поглощающая решетка 240 и фазовая решетка 230 разнесены на так называемое расстояние Тальбота.

Детектор 250 обнаруживает муар и получает его изображение.

Калькулятор 260 представляет собой блок для извлечения фазовой информации рентгеновского излучения, падающего на фазовую решетку, на основе муара, полученного детектором 250, и содержит вычислительную систему, обеспечивающую исполнение компьютером вышеописанного способа анализа фазовой информации настоящего изобретения.

Ниже описывается действие вышеописанной конфигурации. Сначала рентгеновские лучи, генерируемые источником 210 рентгеновского излучения, который является секцией генерирования излучения, проходят через объект 220.

При прохождении рентгеновских лучей через объект 220 рентгеновские лучи претерпевают изменение и поглощение волнового фронта в зависимости от формы и т.п. объекта 220.

Рентгеновские лучи, прошедшие через объект 220, проходят затем через фазовую решетку 230 для формирования интерференционной картины. Рентгеновские лучи проходят через поглощающую решетку 240, предусматриваемую в положении, в котором формируется интерференционная картина, и образуют муар с тем, чтобы соответствовать разрешению устройства формирования изображений.

Информация об интенсивности муара рентгеновских лучей, прошедших через поглощающую решетку 240, обнаруживается детектором 250. Под детектором 250 имеется в виду элемент, способный обнаруживать информацию об интенсивности интерференционной картины излучения. К примерам детектора 250 относится такое устройство формирования изображений, как ПЗС (прибор с зарядовой связью).

Информация об интенсивности интерференционной картины, обнаруживаемой детектором 250, анализируется калькулятором 260, выполняющим арифметическую операцию на каждом шаге вышеописанного способа анализа, и преобразуется в фазовую разностную информацию, а именно в изображение, получаемое дифференцированием волнового фронта в определенном осевом направлении.

Необходимо отметить, что калькулятор 260 содержит CPU (Центральный процессор) 261. Объект 220 может быть помещен между фазовой решеткой 230 и поглощающей решеткой 240.

Варианты осуществления

Ниже описывается настоящий вариант осуществления.

Первый вариант осуществления

В настоящем варианте осуществления описывается пример вычисления посредством компьютерного моделирования. При моделировании используются следующие параметры.

Во-первых, сделано предположение о том, что рентгеновские лучи, испускаемые из источника 210 рентгеновского излучения, являются когерентными падающими рентгеновскими лучами, каждый из которых имеет энергию 17,7 кэВ и длину волны 0,7 Å, то есть постоянный фазовый волновой фронт.

Падающие рентгеновские лучи претерпевают изменение фазового волнового фронта объектом 220. Предполагается, что объект, используемый в настоящем варианте осуществления, изготовлен из четырех кальциево-фосфатных сфер 41, каждая из которых имеет диаметр 200 мкм, перекрывающихся, как показано на фиг.4.

При этом в качестве вышеописанной фазовой решетки используется 4-микронная полосовая π-решетка (полосовая структура).

При этом под 4-микронной полосовой π-решеткой имеется в виду полосовая структура, в которой, как показано на фиг.5А, участок 501 с фазой падающих рентгеновских лучей, подвергающейся π-изменению, и участок 502 с фазой, не подвергающейся изменению, предусматриваются в отношении 1:1, а пара полосовых структур имеет период шириной 4 мкм.

Пример изображения муара, обнаруживаемого детектором 250, показан на фиг.6.

Муаровое изображение, подвергавшееся восстановлению волнового фронта, иллюстрируется на фиг.7В.

В целях сравнения фиг.7А иллюстрирует результат в прототипе, а фиг.7В иллюстрирует результат в настоящем варианте осуществления.

Необходимо отметить, что в качестве прототипа иллюстрируется результат, основанный на непатентной литературе 1.

Необходимо также отметить, что в качестве оконной функции используется Гауссиан. Предполагается, что размер полной ширины на половине максимума оконной функции составляет два пикселя на изображении.

Настоящий вариант осуществления отличается от прототипа на этапе 13 процедурой вычисления информации о волновом фронте, показанной на фиг.1.

В прототипе в качестве эталонных данных при извлечении данных на участке, соответствующем спектру 1-го порядка, попросту используется фактическая величина данных, а в настоящем варианте осуществления к этому добавляется процедура аналитического разделения спектра 0-го порядка и спектра 1-го порядка. Этот процесс описан в приведенном выше варианте осуществления, поэтому его повторное описание сюда не включается.

Фиг.7А и 7В иллюстрируют, насколько отличаются в разностном изображении восстановленного фазового волнового фронта уровень техники и настоящий вариант осуществления.

В уровне технике изображение имеет структуру (картину) горизонтальных полос. Это ложное изображение, которое возникает потому, что при выполнении оконного преобразования Фурье изображение спектра 0-го порядка накладывается на изображение спектра 1-го порядка. В противоположность этому, в настоящем варианте осуществления такая структура горизонтальных полос не обнаруживается, поскольку спектр 0-го порядка отделен.

Это доказывает, что настоящее изобретение эффективно. С целью воспроизведения детальной структуры объекта, чем меньше оконная функция, тем эффективнее настоящее изобретение.

Второй вариант осуществления

В отличие от первого варианта осуществления, использующего в качестве фазовой решетки полосовую структуру, второй вариант осуществления использует 4-микронную шахматную π-решетку (шахматную структуру).

При этом под 4-микронной шахматной π-решеткой имеется в виду форма, в которой участок 511 с фазой, подвергающейся π-изменению, и участок 512 с фазой, не подвергающейся изменению, появляются попеременно в шахматном порядке, как показано на фиг.5В.

Размер полной ширины на половине максимума оконной функции составляет два пикселя на изображении так же, как и в первом варианте осуществления. Муаровое изображение, обнаруживаемое в данный момент времени детектором 250, имеет 2-мерную структуру, как показано на фиг.8.

Каждая из фиг.9А-10В иллюстрирует разностное изображение восстановленного фазового волнового фронта для сравнения уровня техники с настоящим вариантом осуществления. Фиг.9А иллюстрирует разностное изображение фазового волнового фронта по оси Y в уровне техники. Фиг.9В иллюстрирует разностное изображение фазового волнового фронта по оси Y во втором варианте осуществления. Фиг.10А иллюстрирует разностное изображение фазового волнового фронта по оси Х во втором варианте осуществления. Фиг.10В иллюстрирует разностное изображение фазового волнового фронта по оси Х в уровне технике.

Как и в первом варианте осуществления, в настоящем варианте осуществления добавляется процедура аналитического отделения спектра 0-го порядка и спектра 1-го порядка на этапе 13 вычисления волнового фронта.

В уровне техники без выполнения такого отделения накладывались полосовые структуры.

В противоположность этому, в настоящем варианте осуществления четкое изображение без нежелательных накладываемых полосовых структур может быть получено в фазовом разностном изображении вдоль как оси X, так и оси Y.

Это доказывает, что настоящее изобретение эффективно независимо от того, является ли структура муара одномерной или двумерной. Форма муара может использоваться для анализа изменения волнового фронта или информации о фазе по изменению формы муара.

Выше описывались предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения, но настоящее изобретение не ограничивается этими вариантами осуществления, и возможны различные другие варианты в пределах сущности и объема настоящего изобретения.

Например, настоящее изобретение не ограничивается таким устройством, как рентгеновское устройство и устройство Тальбота, используемое в первом варианте осуществления и втором варианте осуществления, описанных выше, а может использоваться для общего анализа муаровых изображений с использованием электромагнитных волн из диапазона длин волн, более длинных, чем у рентгеновского излучения, например видимого света. Таким образом, настоящее изобретение может использоваться для анализа муаровых изображений путем интерференции волны с некоторой длиной волны, в частности света или рентгеновского излучения.

Кроме того, в вышеописанных вариантах осуществления анализ выполняется подверганием оконного преобразования Фурье Гауссиану, но это лишь пример, и он не предполагает ограничения формы оконной функции настоящего изобретения указанной. Может использоваться любая форма оконной функции и соответствующий этому способ анализа.

Необходимо отметить, что технические элементы, приведенные в описании или на чертежах, имеют техническую применимость сами по себе или в различных комбинациях и не ограничиваются комбинациями, описанными в формуле изобретения на момент регистрации заявки. Кроме того, методы, поясняемые в описании или на чертежах, одновременно достигают множества целей и имеют техническую применимость просто за счет достижения одной из этих целей.

Несмотря на то что настоящее изобретение описано со ссылкой на примеры осуществления, следует понимать, что изобретение не ограничивается описанными примерами осуществления. Объем нижеследующей формулы изобретения должен соответствовать наиболее широкому толкованию с тем, чтобы охватить все такие изменения и эквивалентные конструкции и функции.

По настоящей заявке испрашивается приоритет Заявки на патент Японии № 2010-027214, зарегистрированной 10 февраля 2010 г., полное содержание которого включено в настоящий документ в виде ссылки во всей ее полноте.

Способ анализа для получения фазовой информации путем анализа периодической структуры муара содержит этапы: подвергания периодической структуры муара оконному преобразованию Фурье с помощью оконной функции; отделения информации о первом спектре, содержащем фазовую информацию, от информации о втором спектре, наложенной на информацию о первом спектре для получения фазовой информации с использованием аппроксимации каждой из форм первого и второго спектров в форму предварительно заданной функции. Устройство содержит дифракционную решетку для дифрагирования рентгеновских лучей от источника рентгеновского излучения, поглощающую решетку для экранирования части дифрагированных рентгеновских лучей, детектор для обнаружения муара и калькулятор, который извлекает фазовую информацию на основе муара в соответствии со способом анализа. Технический результат - улучшение разрешения при анализе фазовой информации за счет исключения взаимного влияния перекрытия спектров. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 15 ил.

1. Способ анализа для получения фазовой информации путем анализа периодической структуры муара, содержащий этапы:
подвергания, по меньшей мере, части периодической структуры муара оконному преобразованию Фурье с помощью оконной функции;
отделения на основе муара, подвергающегося оконному преобразованию Фурье, информации о первом спектре, содержащем фазовую информацию, от информации о втором спектре, наложенной на информацию о первом спектре для получения фазовой информации; при этом в пространстве волновых чисел, полученных посредством этапа оконного преобразования Фурье, информацию о первом спектре отделяют от информации о втором спектре с использованием аппроксимации каждой из форм первого и второго спектров в форму предварительно заданной функции.

2. Способ анализа по п.1, в котором форма предварительно заданной функции представляет собой форму преобразования Фурье оконной функции.

3. Способ анализа по п.1 или 2, в котором для отделения информации первого спектра от информации второго спектра используют метод подбора.

4. Способ анализа по п.1 или 2, в котором периодическая структура имеет двумерную структуру, и как фазовая информация, фазовое разностное изображение получается вдоль как оси Х, так и оси Y.

5.Способ анализа по п.1 или 2, в котором отделение состоит в отделении - на основе вычисления с помощью уравнения двух или более данных муара, подвергающегося оконному преобразованию Фурье, - информации о первом спектре, содержащем фазовую информацию, от информации о втором спектре, не содержащем фазовой информации, наложенной на информацию о первом спектре, содержащем фазовую информацию.

6. Способ анализа по любому из пп.1 и 2, в котором оконное преобразование Фурье определяется таким образом, что первый спектр, содержащий фазовую информацию, и второй спектр, не содержащий фазовой информации, накладываются друг на друга.

7. Способ анализа по п.1 или 2, в котором на этапе отделения Фурье-компонента, извлекаемая из первого спектра, отделяется от Фурье-компоненты по координате в пространстве волновых чисел, по которой первый спектр и второй спектр накладываются друг на друга.

8. Способ анализа по п.1 или 2, в котором в предположении, что первый спектр, содержащий фазовую информацию, и второй спектр, не содержащий фазовой информации, имеют соответственно форму оконной функции Фурье, указанная информация о спектрах разделяется аналитически.

9. Способ анализа по п.1 или 2, в котором в качестве оконной функции используется Гауссиан.

10. Машиночитаемый носитель информации, хранящий программу анализа для управления компьютером для осуществления способа анализа по одному из пп.1-9.

11. Устройство формирования рентгеновских изображений, содержащее:
дифракционную решетку для дифрагирования рентгеновских лучей от источника рентгеновского излучения;
поглощающую решетку для экранирования части рентгеновских лучей, дифрагированных дифракционной решеткой;
детектор для обнаружения муара рентгеновских лучей, прошедших сквозь поглощающую решетку; и
калькулятор для извлечения фазовой информации рентгеновских лучей, пропускаемых сквозь объект, на основе муара, обнаруживаемого детектором, в котором
калькулятор извлекает фазовую информацию в соответствии со способом анализа по одному из пп.1-9.

12. Устройство формирования рентгеновских изображений по п.11, в котором дифракционная решетка выполнена в виде полосовой структуры или шахматной структуры.