EA 026016B1 20170228

	Патентная документация ЕАПВ
Запрос:	ea000026016b*\id
Результат:	ID\|Номер и дата охранного документа

больше ...

Термины запроса в документе

Реферат

[RU]

1. Способ получения данных изображения для построения изображения области трехмерного целевого объекта, в котором обеспечивают из источника излучения падающее излучение, направленное на целевой объект; измеряют интенсивность излучения, рассеиваемого целевым объектом; определяют данные изображения для каждого из соответствующего множества срезов внутри целевого объекта, каждый из которых указывает на одну или несколько характеристик целевого объекта на соответствующей глубине внутри целевого объекта, причем данные изображения определяют на основании измеренной интенсивности излучения при помощи итерационного процесса, в котором текущие оценочные значения данных изображения для каждого из множества срезов пошагово модифицируют с каждой итерацией.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что данные изображения для каждого среза определяют на основании интеграла свойства объекта между первой и второй поверхностями.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что свойство объекта является одним из оптического потенциала или атомного потенциала объекта.

4. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что включает определение текущего оценочного значения функции пропускания для каждого среза, указывающего по меньшей мере одну характеристику целевого объекта.

5. Способ по п.4 при зависимости от п.2 или 3, отличающийся тем, что функция пропускания основана на интеграле свойства объекта между поверхностями.

6. Способ по п.4 или 5, отличающийся тем, что точность текущих оценочных значений функций пропускания улучшают при помощи повторного расчета функций пропускания с каждым шагом.

7. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором изменяют положение целевого объекта относительно падающего излучения от первой позиции ко второй позиции; получают указанные данные изображения, чувствительные, по меньшей мере, к обнаруженной интенсивности излучения в первой и второй позициях.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что первая и вторая позиции сформированы при помощи постепенно изменяющейся функции прозрачности или функции освещения, перемещающейся относительно указанного целевого объекта.

9. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором определяют функцию зонда, характеризующую одну или несколько характеристик падающего излучения, которое падает на каждый из множества срезов; определяют оценочные значения выходящей волны для каждого из срезов на основании функции зонда и функции пропускания, связанной с каждым соответствующим срезом; определяют оценочные значения для объединенной выходящей волны посредством распространения каждой выходящей волны к поверхности и объединения каждой из волн, выходящих из указанной поверхности.

10. Способ по п.9, отличающийся тем, что функция зонда характеризует оценочное значение падающего излучения, распространяющегося в свободном пространстве, соответствующем глубине каждого среза.

11. Способ по п.9 или 10, отличающийся тем, что включает распространение объединенной выходящей волны от поверхности к детектору для определения ожидаемой диаграммы рассеивания на детекторе.

12. Способ по п.11, отличающийся тем, что включает корректировку по меньшей мере одной характеристики указанной ожидаемой диаграммы рассеивания согласно измеренной интенсивности.

13. Способ по п.12, отличающийся тем, что включает обратное распространение откорректированной ожидаемой диаграммы рассеивания для получения модифицированного оценочного значения объединенной выходящей волны из поверхности.

14. Способ по п.13, отличающийся тем, что включает определение части модифицированного оценочного значения объединенной выходящей волны, соответствующей каждому срезу, и обратное распространение соответствующей части к каждому срезу.

15. Способ по п.14, отличающийся тем, что включает модифицирование функции пропускания, связанной с каждым соответствующим срезом, на основании обратно распространенной соответствующей части.

16. Способ по любому из пп.10-15, отличающийся тем, что выходящие волны объединяют на поверхности при помощи их суммирования.

17. Способ по п.16 при зависимости от п.14 или 15, отличающийся тем, что часть объединенной выходящей волны, соответствующей каждому срезу, определяют при помощи вычитания выходящих волн, распространяющихся к поверхности от других срезов.

18. Способ по любому из пп.14-17, отличающийся тем, что включает модифицирование функции зонда в одном из срезов на основании обратно распространенной соответствующей части модифицированной оценки объединенной выходящей волны.

19. Способ по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что включает определение функции зонда, характеризующей одну или несколько характеристик падающего излучения, которое падает на первый срез; определение первой оценки выходящей волны для первого среза на основании функции зонда и функции пропускания, связанной с первым срезом; распространение первой выходящей волны ко второму срезу, причем распространившаяся первая выходящая волна характеризует функцию зонда для второго среза; определение второго оценочного значения выходящей волны для второго среза на основании функции зонда и функции пропускания, связанной со вторым срезом.

20. Способ по п.19, отличающийся тем, что включает определение функций зонда и оценочных значений выходящей волны для одного или нескольких дополнительных срезов объекта.

21. Способ по п.19 или 20, отличающийся тем, что включает распространение выходящей волны от последнего среза объекта к детектору для определения ожидаемой диаграммы рассеивания на детекторе.

22. Способ по п.21, отличающийся тем, что включает корректировку по меньшей мере одной характеристики указанной ожидаемой диаграммы рассеивания согласно измеренной интенсивности.

23. Способ по п.22, отличающийся тем, что включает обратное распространение откорректированной ожидаемой диаграммы рассеивания для получения модифицированного оценочного значения выходящей волны из последнего среза.

24. Способ по п.23, отличающийся тем, что включает модифицирование функции пропускания, связанной с последним срезом, на основании модифицированного оценочного значения выходящей волны.

25. Способ по п.23 или 24, отличающийся тем, что включает модифицирование функции зонда, присущей последнему срезу, на основании модифицированного оценочного значения выходящей волны.

26. Способ по п.25, отличающийся тем, что включает обратное распространение модифицированной функции зонда к предыдущему срезу в качестве модифицированной выходящей волны для указанного среза.

27. Устройство получения данных изображения для генерирования изображения по меньшей мере одной области целевого объекта, содержащее источник излучения для обеспечения падающего излучения, которое направлено на целевой объект; по меньшей мере одно устройство для измерения интенсивности излучения, рассеиваемого указанным целевым объектом; процессор, который обеспечивает данные изображения, чувствительные к измеренной интенсивности рассеянного излучения, причем указанный процессор сконфигурирован для определения данных изображения для каждого из соответствующего множества срезов внутри целевого объекта, каждый из которых указывает на одну или несколько характеристик целевого объекта на соответствующей глубине внутри целевого объекта, причем данные изображения определены на основании измеренной интенсивности излучения при помощи итерационного процесса, в котором текущие оценочные значения данных изображения для каждого из множества срезов пошагово модифицированы с каждой итерацией.

28. Устройство по п.27, отличающееся тем, что процессор выполнен с возможностью осуществления способа по любому из пп.2-26.

29. Машиночитаемый носитель, содержащий записанные на нем инструкции, выполняемые компьютером, которые при их выполнении процессором заставляет процессор осуществлять способ по любому из пп.1-26.

Полный текст патента

(57) Реферат / Формула:

Евразийское 026016 (13) B1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45) Дата публикации и выдачи патента 2017.02.28
(21) Номер заявки 201300399
(22) Дата подачи заявки
2011.09.22
(51) Int. Cl.
A61B 6/02 (2006.01) G01N 21/47 (2006.01) G01T1/29 (2006.01)
(54) СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ДАННЫХ ИЗОБРАЖЕНИЯ
(31) 1016088.5; 1111423.8
(32) 2010.09.24; 2011.07.05
(33) GB
(43) 2013.09.30
(86) PCT/GB2011/051786
(87) WO 2012/038749 2012.03.29
(71) (73) Заявитель и патентовладелец:
ФЕЙЗ ФОКУС ЛИМИТЕД (GB)
(72) Изобретатель:
Роденбург Джон Мариус, Мейден Эндрю, Хампфри Мартин (GB)
(74) Представитель:
Дементьев В.Н. (RU) (56) WO-A1-2008142360
MAIDEN A. M. ET AL.: "An improved ptychographical phase retrieval algorithm for diffractive imaging", ULTRAMICROSCOPY, ELSEVIER, AMSTERDAM, NL, vol. 109, no. 10, 1 September 2009 (2009-09-01), p. 1256-1262, XP026470501, ISSN: 0304-3991, DOI: 10.1016/J.ULTRAMIC.2009.05.012 [retrieved on 2009-06-06], the whole document
LIU C. ET AL.: "Influence of thick crystal effects on ptychographic image reconstruction with
moveable illumination", ULTRAMICROSCOPY, ELSEVIER, AMSTERDAM, NL, vol. 109, no. 10, 1 September 2009 (2009-09-01), p. 1263-1275, XP026470502, ISSN: 0304-3991, DOI:
10.1016/J.ULTRAMIC.2009.05.017 [retrieved on 2009-06-06], the whole document
ANDREW M. MAIDEN ET AL.: "Optical
ptychography: a practical implementation with useful
resolution" OPTICS LETTERS, OSA, OPTICAL
SOCIETY OF AMERICA, WASHINGTON, DC, US, vol. 35, no. 15, 1 August 2010 (2010-08-01), p.
2585-2587, XP001556362, ISSN: 0146-9592, DOI:
10.1364/OL. 35.002585, the whole document
(57) Способ обеспечения данных изображения для конструирования изображения области трехмерного целевого объекта, предусматривающий: обеспечение из источника излучения падающего излучения, направленного на целевой объект, обнаружение интенсивности излучения, рассеиваемого целевым объектом, и определение данных изображения для каждого из соответствующего множества срезов внутри целевого объекта, каждый из которых указывает на одну или несколько характеристик целевого объекта на соответствующей глубине внутри целевого объекта, причем данные изображения определяют на основании обнаруженной интенсивности излучения при помощи итерационного процесса и текущие оценки данных изображения для каждого из множества срезов пошагово модифицируют.
Область техники
Настоящее изобретение относится к способу и устройству для обеспечения данных изображения, из которых может быть сгенерировано изображение целевого объекта. В частности, хотя и не исключительно, варианты осуществления настоящего изобретения относятся к способам и устройству для получения данных изображения, из которых могут быть сгенерированы трехмерные изображения целевого объекта.
Уровень техники
В документе WO 2005/106531 раскрыт способ обеспечения данных изображения, которые могут быть использованы для построения изображения объекта на основании измеренной интенсивности нескольких дифракционных картин. Этот способ известен как птихографический итерационный движок (PIE). В PIE используют итерационный способ решения фазовой задачи для определения оценки поглощения и фазового изменения, вызванных объектом в волновом поле при прохождении его через объект или отражении его объектом. В этом способе используют избыточность во множестве дифракционных картин для определения оценки.
В документе WO 2010/064051 раскрыт способ на основе улучшенного PIE (ePIE), в котором отсутствует необходимость знать или оценивать функцию зонда. Альтернативно раскрыт процесс, в котором функцию зонда итерационно пошагово вычисляют, причем текущую оценку функции зонда используют для определения текущих оценок функции объекта, связанной с целевым объектом.
В документе WO 2008/142360 раскрыт способ получения трехмерных изображений. Согласно этому способу сложное волновое поле освещения определяют во множестве плоскостей ниже по потоку от источника освещения. Как правило, эти плоскости пересекают объект. При помощи информации об освещении в каждой плоскости может быть осуществлен итерационный процесс, такой как раскрыт в документах WO 2005/106531 или WO 2010/064051, для построения оценки объекта в указанной плоскости, исходя из которой может быть получено изображение объекта в указанной плоскости.
Посредством повторения итерационного процесса для каждой из множества плоскостей может быть получено трехмерное изображение объекта.
Тем не менее, были отмечены проблемы, заключающиеся в том, что изображения, полученные при помощи способа, раскрытого в документе WO 2008/142360, могут быть усложнены из-за граничных зон Френеля, относящихся к плоскости, смежной с интересуемой плоскостью, такой как плоскость впереди (выше по потоку) или позади (ниже по потоку) интересуемой плоскости. Кроме того, способ не учитывает эффекты многократного рассеивания. А именно, способ не учитывает влияние объекта на освещение, когда оно распространяется через объект, такое как из-за рассеивания, которое вызвано расположенными выше по потоку слоями объекта, ранее пройденными освещением.
Цель настоящего изобретения заключается, по меньшей мере, в уменьшении одной или нескольких проблем, присущих уровню техники.
Краткое описание фигур
Далее исключительно в качестве примера будут описаны варианты осуществления настоящего изобретения со ссылками на прилагаемые фигуры, где
на фиг. 1 представлено устройство согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 2 представлен первый способ согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 3 представлено устройство, связанное со способом, представленным на фиг. 2, согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 4 представлен второй способ согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 5 представлено устройство, связанное со способом, представленным на фиг. 4. согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 6 представлено устройство согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 7 представлено устройство согласно дополнительному варианту осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 8 представлено определение данных изображения для объекта в нескольких положениях пространстве согласно варианту осуществления настоящего изобретения; и
на фиг. 9 дополнительно представлено определение данных изображения для объекта в нескольких положениях в пространстве согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Подробное описание изобретения
Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения волновые поля освещения определяют во множестве срезов. Оценку объекта определяют в каждом из срезов. Выходящую волну из каждого из срезов определяют как результат взаимодействия освещения с объектом в указанном срезе. Выходящие волны распространяются к плоскости суммирования, которая может быть или может не быть плоскостью, в которой определяют оценку объекту, причем составную волну определяют в качестве результата вкладов от множества волновых полей, распространенных к указанной плоскости или определенных в ней (причем поле суммирования также является плоскостью, в которой определяют выходящую волну). Составная волна распространяется к плоскости детектора, в которой определяют оценку дифракционной картины. Оцененную дифракционную картину корректируют на основании дифракци
онной картины, измеренной детектором, перед обратным распространением к каждому из срезов, в которых будут определены оценки объекта. Оценки объекта модифицируют на основании обратно распространившейся волны. Способ осуществляют итерационно, причем множество оценок объекта пошагово модифицируют с каждой итерацией. Иными словами, множество оценок модифицированы в последовательном порядке во время каждой итерации способа. Преимущественно это позволяет учитывать взаимодействия между различными плоскостями.
Согласно другим вариантам осуществления волновое поле освещения определяют в первом срезе, в котором будет определена оценка объекта. Определяют выходящую волну из указанного среза, после чего она распространяется к другому срезу, в котором будет определена оценка объекта. Иными словами, выходящую волну, распространяющуюся из предыдущего среза, используют в качестве волнового поля освещения в последующем срезе. Выходящая волна из последующего среза может быть определена, после чего процесс повторяют для всех необходимых интересуемых срезов. Из последнего среза выходящая волна распространяется к плоскости детектора. После того, как данные, записанные в плоскости детектора, используют для регулировки модуля волны, рассчитанного возле детектора, волна распространяется обратно к выходному или последнему срезу объекта. Оценки объекта и волн, проходящих внутри объекта, модифицируют на основании обратно распространившихся волн, таким образом, что последующее распространение, включающее многократное рассеяние, прослеживается через объект.
На фиг. 1 представлено устройство 100 согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Устройство 100 пригодно для предоставления данных трехмерного изображения объекта 30, которые могут быть, кроме прочего, использованы для получения трехмерного изображения, по меньшей мере, области объекта. Под данными трехмерного изображения подразумевают данные изображения, относящиеся к множеству срезов объекта 30, таким как срезы 31, 32, которые пересекают объект 30. Не смотря на то, что представлены два среза 31, 32, предполагается, что данные изображения могут относиться к большему числу срезов. В частности, срезы могут быть разнесены вдоль направления оптической оси 50. Не смотря на то, что срезы 31, 32 представлены в качестве плоскостей, следует понимать, что срезы не обязательно должны быть плоскостями, т.е. быть плоскими. Срезы 31,32 могут характеризоваться другой формой, такой как изогнутая форма.
Источник излучения, который не показан на фиг. 1, является источником излучения 10, которое падает на фокусирующее устройство 20, такое как одна или несколько линз, и обеспечивает освещение области целевого объекта 30. Такое освещение не обязательно должно быть сформировано линзой, а может быть получено при помощи любого типа оптического устройства, апертуры или источника, при условии, что полученная в результате волна, которая падает на объект, является, по существу, локализированной и характеризуется внутри него угловым, но возможно и произвольным, распределением падающих лучей.
Следует понимать, что термин излучение имеет широкое толкование. Термин излучение включает различные фронты волны. Излучение включает энергию от источника излучения. Термин будет включать электромагнитное излучение, включая рентгеновское излучение, испущенные частицы, такие как электроны. Другие типы излучения включают акустическое излучение, такое как звуковые волны. Такое излучение может быть представлено при помощи функции фронта волны у|/(х, у). Эта функция волны включает реальную часть и мнимую часть как будет понятно специалисту в данной области техники. Это может быть представлено при помощи модуля и фазы функции волны. у*(х, у) является комплексно сопряженный числом \|/(х, у) и \|/(х, у) !|/*(х, у)=|\|/(х, у)|2, где |у(х, у)|2 является интенсивностью, которая может быть измерена для функции волны.
Фокусирующее устройство или линза 20 образует функцию зонда Р(х, у), которая приспособлена для выбора области целевого объекта 30 для исследования. Р(х, у) является сложным стационарным значением этого волнового поля, вычисленным в плоскости, такой как срез 31. Соответствующая функция зонда может быть вычислена для каждого из множества срезов 31, 32.
Таким образом, падающее излучение 10 падает на расположенную выше по потоку сторону целевого объекта 30 и рассеивается целевым объектом 30 при передаче. Целевой объект 30 может быть, по меньшей мере, частично прозрачным для падающего излучения. Целевой объект 30 может или не может характеризоваться некоторой повторяемой структурой. Альтернативно, целевой объект 30 может полностью или частично отражать излучение, в случае чего диаграмму рассеивания измеряют на основании отраженного излучения.
Таким образом, выходящая волна | (х, у) формируется после взаимодействия излучения с объектом 30, что может быть аппроксимировано в качестве ряда функций прозрачности, как будет объяснено ниже. Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения используют некоторое количество двухмерных сложных функций прозрачности On(x, y), причем каждая соответствует срезу внутри объекта на различном расстоянии zn вдоль оптической оси 50, как представлено для примеров 31 и 32 на фиг.
В случае аппроксимации объекта 30 в виде двух срезов, будет понятно, что первый срез 31 имеет связанную функцию пропускания О1(х, у), которая относится к интегралу оптического потенциала V(x, у, z) в направлении z между, например, плоскостью 33, совпадающей с передней поверхностью объекта
30, и плоскостью 34, например расположенной на полпути через V(x, у, z) в направлении z. Будет понятно, что интеграл может также быть определен между поверхностями, которые не являются плоскими, такими как криволинейные поверхности. Второй срез 32 имеет связанную функцию пропускания О2(х, у), которая аналогично относится к интегралу в направлении z оптического потенциала V(x, у, z) от, например, плоскости 34 до, например, плоскости 35, совпадающей с задней поверхностью (расположенной ниже по потоку) объекта 30. Будет понятно, что при аппроксимации объект 30 в виде ряда срезов 31, 32, расположение указанных срезов 31, 32, а также диапазон z, на протяжении которого выполняют интегрирование, могут быть выбраны по желанию.
Можно предположить, что при наличии On(x, y) каждая такая двухмерная функция пропускания смоделирует эффект изменения модуля и фазы падающей волны на передней поверхности 33, 34, скажем \|/(х, у), для получения выходящей волны, |уе(х, у) на задней поверхности 34, 35, при помощи простого умножения, следовательно уе(х, у^у/^, y)-On(x, y).
Функция выходящей волны v|/e(x, у) является функцией выходящей волны излучения при его выходе из соответствующего среза объекта 30, такого как срез 31 или срез 32. Эта выходящая волна уе(х, у) может, по меньшей мере, частично продолжиться для распространения через объект 30 и может образовать функцию зонда для одного или нескольких расположенных ниже по потоку срезов. Таким образом, для первого среза 31 будет понятно, что | 1(х, у) = Р (х, у), а для второго среза 32 согласно некоторым вариантам осуществления | 12(x, у) является Р(х, у), распространившейся ко второму срезу 32, или согласно некоторым вариантам осуществления является выходящей волной из первого среза 31, уе1(х, у), распространившейся ко второму срезу, причем подстрочный индекс обозначает соответствующий срез. Впоследствии выходящая волна из конечного или последнего среза распространяется 36 к детектору 40 для образования дифракционной картины vy(u, v) в плоскости дифракции, причем и, v являются двухмерными координатами в плоскости детектора 40.
Будет понятно, что если плоскость дифракции, в которой обнаруживают рассеянное излучение, переместить ближе к образцу, то будут обнаружены дифракционные картины Френеля, а не дифракционные картины Фурье, как описано ниже. В этом случае функция распространения от выходящей волны уе(х, у) к дифракционной картине vy(u, v) будет преобразованием Френеля, а не преобразованием Фурье. Кроме того, будет понятно, что функция распространения от выходящей волны уе(х, у) к дифракционной картине | (u, v) может включать другие физические конфигурации, которые могут быть смоделированы при помощи других преобразований.
Для того чтобы выбрать область целевого объекта 30 для освещения или зондирования, лин-за(линзы) 20 или апертура может быть установлена на ступень для перемещения по осям х/у, что обеспечивает движение функции зонда относительно объекта 30. Кроме того, может быть реализовано, чтобы объект 30 мог перемещаться относительно линзы(линз) или апертуры. Функция зонда 20 может быть перемещена при помощи ступени для перемещения по конфигурации из позиций.
Конфигурация может быть сеткой, которая может содержать, например, 20x20 позиций, хотя другие количества позиций могут быть использованы, кроме того, сетка может не содержать равного числа позиций в направлениях х и у. Кроме того, предусмотрено, что конфигурация может характеризоваться круглой или другой формой, а каждая позиция конфигурации может предусматривать соответствующее смещение.
Детектор 40 является подходящим записывающим устройством, таким как ПЗС-камера или подобное устройство, которое позволяет записывать дифракционные картины. Детектор 40 обеспечивает обнаружение дифракционной картины в плоскости дифракции. Детектор 40 может содержать матрицу из детекторных элементов, такую как в ПЗС.
Способ 200 согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения представлен на фиг. 2 и описан со ссылкой на фиг. 3. Согласно этому варианту осуществления текущие оценки выходящей волны из множества срезов определяют во время каждой итерации способа 200, т.е. модифицируют пошаговым образом, и объединяют в плоскости перед распространением к детектору.
Интересуемый объект 30 разбит на N срезов n = 1,2,3 ... N, каждый из которых лежит в плоскости z = zn, как представлено на фиг. 3 для N = 2, где первый срез обозначен позицией 340 и второй срез обозначен позицией 350. Каждый срез имеет связанную комплексную функцию пропускания в виде:
Ой,фшя.(х,у) = е J" Уравнение 1
где а является поперечным сечением рассеяния, а мнимая часть V(x, у, z) относится к поглощению излучения объектом 30 и его реальная часть относится к фазовому изменению, вызванному в волне, проходящей через функцию пропускания.
Разделение срезов 340, 350 в плоскости z, т.е. вдоль оптической оси, не обязательно должно быть равным. Ограничения подынтегрального выражения могут быть от плоскостей, лежащих на полпути между предыдущим и следующим срезами, или в пределах других диапазонов, до тех пор, пока каждый воксель объекта 30 вносит вклад только в одну функцию пропускания. В этом примере первый срез 340 совпадает с передней поверхностью объекта 310 для удобства объяснения, хотя будет понятно, что это не
существенно. Подстрочный индекс "факт." указывает на то, что эта функция пропускания является тем, что мы получим, если мы точно знаем структуру физического объекта 310.
В последующем описании On(x, y) будет представлять текущую оценку n-й функции пропускания. Алгоритмы реконструкции согласно вариантам осуществления настоящего изобретения разработаны, чтобы итерировать при, т.е. чтобы находить, точной оценке On(x, y) и O^^^, у), по меньшей мере, для некоторых или всех N. В случае рассеяния электронов, V(x, у, z) может соответствовать атомному потенциалу, в случае электромагнитного излучения, V(x, у, z) может соответствовать оптическому потенциалу согласно скалярной теории рассеивания света, или V(x, у, z) может соответствовать некоторому другому свойству объекта 30, которое при интегрировании приводит к аналогичной функции пропускания, как описано уравнением 1, причем это также справедливо для некоторых других типов излучения или, например, для типа поляризованной волны.
Функция освещения описана двухмерным комплексным стационарным волновым полем Рфакт(х, у), которое воздействует на переднюю поверхность объекта 310, т.е. поверхность, направленную к источнику освещения. В следующем описании Р(х, у) представляет оценку функции освещения, причем понятно, что способы реконструкции согласно вариантам осуществления настоящего изобретения разработаны, чтобы итерировать при точной оценке: Р(х, у) и Рфакт(х, у).
Интенсивность множества J дифракционных картин записывают при помощи детектора 320, причем каждая дифракционная картина обозначена посредством j =1,2 ...J, которую мы обозначим как Ij(u, v), причем каждая из J дифракционных картин собрана при нахождении зонда в соответствующем положении Рф^^-Х^ y-Yj), где Xj и Yj являются перемещениями зонда относительно объекта 310 в плоскостях х и у. Желательно, чтобы эти перемещения зонда были выполнены так, чтобы площадь объекта 30, освещаемая при нахождении зонда в одной позиции, частично совпадала с площадью при нахождении зонда в соседней позиции, т.е. чтобы позиции зонда, по меньшей мере, частично перекрывались, как это обычно происходит в двухмерных реализациях PIE. Кроме того, следует понимать, что данные дифракционной картины могут также быть собраны с освещением или объектом 310, смещенным вдоль направления z, причем совместно собранные данные будут использованы для второго или дальнейшего повторения вариантов осуществления способа, изложенных ниже, для того, чтобы уточнить оценку функции передачи On(x, y). Согласно некоторым вариантам осуществления далее такие наборы данных измерений дифракционной картины могут быть собраны с объектом 310, повернутым или наклоненным в различные положения, как будет объяснено ниже.
Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения используют четыре уровня итерационных циклов. Самый низкий ("самый внутренний") цикл проверяет данные, собранные от отдельной j-й позиции зонда, модифицируя оценки Р(х, у) и On(x, y) в соответствии с "прямым" вычислением и противоположным "обратным" вычислением, варианты которых будут описаны ниже. За пределами этого самого внутреннего цикла, способ повторяется циклически относительно j, повторяя самый внутренний цикл для каждой J позиции зонда; это может быть известно как цикл "поля обзора". За пределами цикла поля обзора, весь цикл поля обзора повторяют некоторое количество раз; это может быть известно как "цикл единой ориентации". Циклы поля обзора и единой ориентации являются идентичными для ранее описанных способов PIE и ePIE. В предшествующих заявках, поданных настоящим Заявителем, обсуждается улучшение производительности указанных способов, например посредством изменения порядка, в котором данные из J позиций расположены в цикле поля обзора, или посредством оптимизации выбранных перемещений Xj и Yj для минимизации артефактов реконструкции. Такие способы могут быть включены в варианты осуществления настоящего изобретения. Наконец, самый ближний внешний цикл может необязательно повторять низкоуровневые циклы с использованием данных, собранных от объекта 30 после того, как он был наклонен или повернут в одно или несколько новых положений в пространстве, как описано ниже.
Варианты осуществления настоящего изобретения модифицируют N текущих оценок функций пропускания On(x, y) и в тоже время также сохраняют запись и/или модифицируют текущие оценки функций волны, падающей на и выходящей из каждой функции пропускания On(x, y), как для прямого вычисления, так и для обратного вычисления.
Прямое вычисление моделирует модуль и фазу рассеянного излучения, v|/f(u, v), которые можно было бы ожидать для того, чтобы достичь дифракционной картины принимая во внимание текущую оценку Р(х, у), текущие оценки каждого On(x, y) для всех zn, известную позицию зонда Xj и Yj, а также форму функции распространения, согласно которой распространяется выходящая волна, исходящая от объекта 310 к детектору 320, которую называем 3 и которая может иметь форму функции распространения Френеля, функции распространения Фраунгофера или другой функции распространения.
Ограничение интенсивности используют в плоскости дифракции, причем модуль v|/f(u, v) заменен на VIj(u, v), но ее фаза сохранена для получения ^(u, v), как описано в источниках, описывающих PIE или ePIE.
Обратное вычисление использует ^b(u, v) для обращения процесса рассеивания, обратно распространяя излучение к объекту 310 и модифицируя оценки функции пропускания On(x, y).
Каждый срез 340, 350 объекта 310 имеет связанную с ним двухмерную сложную функцию волны \|/{;П(Х, у), которая падает на переднюю поверхность (направленную к источнику излучения) срезов 340, 350. Каждый срез также имеет связанную функцию волны ||/\П(Х, у) ниже по потоку от соответствующего среза, выходящую волну, которая была изменена посредством свойств среза. В этой терминологии верхние индексы i и е, обозначают падающую и выходящую волны, соответственно. Нижний индекс f указывает на то, что оценка получена из прямого вычисления, а n указывает на то, что эта падающая и или выходящая волна относится к n-му срезу. Аналогично, Ч/Ь,П(Х, у) и ||/\П(Х, у) описывают оцененные функции волны, падающей на и выходящей из n-го среза, которые были вычислены при обратном вычислении.
Функцию распространения волны pAz и ее обращение p-1Az формы Френеля или углового спектра, или подобные функции распространения используют для распространения различных | (х, у) прямо и обратно через расстояния Az внутри объема объекта 30.
Оператор модификации среза объекта определяют при помощи уравнения 2
ОГ(х,у) = Ой(х,у) + аУ^"{Х'у)) { <у\"(х,у)-уг'/Лъу)) Уравнение2 \y/'fAx,yi
I Iniax
где а является константой от 0 до 2, которая определяет скорость сходимости алгоритма, и * обозначает комплексно сопряженное число. Уравнение 2 может быть записано в компактной форме On(x, y^UolO^x^)], причем понятно, что модифицированная оценка Onextn(x, y) теперь становится текущей оценкой On(x, y), т.е. On(x, y) = Onextn(x, y).
Функция модифицирования освещения задана уравнением 3:
?'му) = Ч> '"(х,у)+а ^0^х,у^ %"[х,у)-ц> е{р(х,у)) Уравнение 3
l°.(*.> oL
которое может быть аналогично записано как
(/"Л*. у)= и"ш к''Л*> у)1
Далее будет более подробно пояснен способ 200 со ссылкой на фиг. 2 и 3. Способ является особенно подходящим, когда объект 30 характеризуется низким рассеиванием, хотя варианты осуществления настоящего изобретения не ограничены в этом отношении. Способ 200 предусматривает следующие стадии, где:
На стадии 205 выбирают первую или изначальную позицию зонда. Первая позиция зонда не обязательно должна быть j = 1, а может быть другой позицией из J позиций зонда, выбранной по возможности случайным образом.
На стадии 210 распространяют текущую оценку свободного пространства смещенного зонда на все плоскости при Zn, как
у/'/л {х, у) = [Р(х ~Хгу~Г^].
Если определено, что Р(х - Xj, у - Yj) расположено при z0 = 0, как на фиг. 3, что само по себе совпадает с первым срезом 340 объекта 310, то Az1 = 0 и Az2 = z2, Az3 = z3, и т.д. Этот процесс с использованием двух срезов 340, 350 представлен на фиг. 3.
На стадии 215 в каждом срезе определяют выходящую волну, как
уе/Лх,у)=ч/'/Лх> у)°Ах> у)
На стадии 220 каждая выходящая волна затем распространяется к плоскости суммирования 360, расположенной ниже по потоку относительно объекта 310, которая также может быть выходной поверхностью объекта 310, т.е. расположенной ниже по потоку поверхностью объекта 310, как показано стрелкой 361.
На стадии 225 выполняют суммирование всех волн, которые распространились к плоскости суммирования 360. Суммирование в плоскости суммирования 360 может быть определено как
У/ЛХ> У) = Ил <*'У)\+Р:,И.2(Х> У)]+ Pz,Vh(*> • • ¦ + Pz.-*к\р),к(*> y)\¦ На стадии 230 суммированная выходящая волна щjS(x, у) распространяется 370 к детектору 320,
чтобы получить **/Ли'у)= ^l^/.s^'^J причем ее фазу сохраняют, а ее модуль задают равным Vlj(u,v), чтобы получить | b(u, v) на стадии 235.
На стадии 240 ||/b(u, v) обратно распространяется 380 к плоскости суммирования 360, что дает отличающуюся оценку волны ("обратно вычисленной" волны) в плоскости суммирования
36o^tJC> > ') = 3"l[4*t"> v> ]
На стадии 246 выбирают срез реконструкции On(x, y). Срез может быть выбран как последний срез 350 объекта, т.е. непосредственно перед плоскостью суммирования 360. Тем не менее, другие срезы могут также быть выбраны, как описано ниже.
На стадии 247 распространившиеся выходящие волны всех других срезов (за исключением выбран
ного среза n), вычисленные в прямом направлении, вычитают из плоскости суммирования ||/Ь)8(х, у) обратно распространившихся волн, чтобы получить ч^^^, у). Следовательно, например, если срезом, выбранным на стадии 246, является Oi(x, у), то на стадии 247 мы вычисляем следующее:
Ґb,Sl (х,у) = y/bs (_х,у)- p2s_:i \у}2 (х, у)]-\j/ef 3 (х, у) ].. - рг_гк \f)" (х, у)\.
Аналогично, если срезом, выбранным на стадии 246, является O2(x, у), то на стадии 247 мы вычисляем следующее:
На стадии 248 оставшаяся выходящая волна, т.е. после вычитания, \|/b)Sn (x, у), обратно распространяется к выбранному n-му срезу и т.д. Следовательно, например, если O2^, у) является срезом, выбранным на стадии 246, волна обратно распространяется через него, чтобы получить
у/еьл О,у) = р'\,-z, УЬ Зг (х, у)]
и в общем случае
у/еьАх> у) = p-\,-z, )y/b s (х,у)\. На стадии 249 для выбранного среза, к которому обратно распространилась выходящая волна, осуществляют модификацию функции пропускания объекта On(x, y), чтобы получить On(x, y) = U0lOn(x, у)]. Следовательно, например, в первом срезе 340 связанную функцию пропускания модифицируют следующим образом:
ОГ(х,у) = 0^х,у) + аУ/Лх'^) (yV(*,jO-y'/.i(*,jO),
после чего присваивают О1(х, у)=Onext1(x, y) для того, чтобы модифицированная функция пропускания теперь стала текущей оценкой функции пропускания.
На стадии 250 определяют, были ли рассмотрены все срезы, т.е. была ли модифицирована функция пропускания, связанная с каждым срезом. Если не все срезы были рассмотрены, то способ переходит обратно к стадии 246 и стадии 246-249 повторяют для следующего выбранного среза до тех пор, пока все срезы не будут рассмотрены.
На стадии 255 текущую оценку функции зонда Р(х - Xj, у - Yj) модифицируют в одном из срезов 340, 350 или в плоскости суммирования 360. Функция зонда может быть модифицирована в первом срезе 340, например следующим образом:
Р(х -Xj,y-Yj) = ^V.i (х,у) + а ^ (?'ьл(х,у) - ? <,., (х,у)).
т*> УАш"
Если модификация зонда осуществлена в другой плоскости, то это является перемещенной оценкой характерного зонда, используемой в прямом вычислении, которая модифицирована. Для зонда, перемещающегося в свободном пространстве (как в этом варианте осуществления настоящего изобретения) определение зонда в любом срезе определит его для всех остальных срезов, включая плоскость входа и плоскость суммирования.
Самый внутренний цикл, образованный стадиями 210-255, может быть повторен от стадии 210, хотя, как правило, теперь предпочтительно выбрать новую позицию зонда j на стадиях 260-265 посредством определения, были ли рассмотрены все J позиции зонда, и, таким образом, продолжить при помощи итерации поля обзора, проходящей через стадии 210-255 для всех последующих позиций зонда, применяя соответствующие данные дифракционной картины для каждого положения.
Когда выполнили обращение ко всем J позициям зонда в цикле поля обзора, дополнительные циклы поля обзора могут быть выполнены до тех пор, пока некоторое условие не будет достигнуто или не будет осуществлено определенное число итераций поля обзора, как представлено на стадии 270. Если будут выполнены дополнительные итерации самого ближнего внешнего цикла, то позиция зонда может быть возвращена в исходное состояние на стадии 275, например в исходную позицию зонда, используемую на стадии 205.
Далее будет описан второй вариант осуществления настоящего изобретения, который особенно подходит для случаев, когда объект 30 характеризуется сильным рассеиванием, хотя варианты осуществления настоящего изобретения не ограничены в этом отношении. Под "сильным рассеиванием" подразумевают, что первое борновское приближение не удовлетворяется. Иными словами, освещение в точке внутри объекта 30 подвергается существенному влиянию посредством рассеивания, которое возникает в слоях образца, расположенных выше по потоку от указанной точки. Второй вариант осуществления настоящего изобретения отличается от первого варианта осуществления стадиями, осуществляемыми в самом внутреннем цикле алгоритма.
Согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения рассеивание при распространении вперед осуществляют с использованием распространившейся выходящей волны из одного среза для воздействия в качестве падающей волны на следующий срез, причем обратное вычисление выполня
ет эту процедуру в обратном направлении, модифицируя, как функцию зонда, так и функцию пропускания в каждом срезе, и затем обратно распространяя модифицированную функцию зонда на предыдущий срез, и т.д., до тех пор, пока, наконец, не будет получена новая оценка функции падающего освещения. Второй вариант осуществления может быть описан следующим образом со ссылками на фиг. 4 и 5, а также в отношении примера, содержащего объект 510, падающее излучение 530, детектор 520 и два среза 540, 550, хотя следует понимать, что дополнительные срезы могут быть рассмотрены.
Как и в варианте осуществления, ранее описанном со ссылкой на фиг. 2, на стадии 405 выбирают изначальную позицию зонда, как и на стадии 205 ранее описанного способа. На стадии 405 также выбирают первую плоскость 540 объекта 510, которая является самой передней плоскостью, т.е. обращенной к источнику излучения 530.
На стадии 410 волну 530, падающую на текущий срез объекта, определяют
как'*' f'"(x> y)~ Р(х~%j> y ~ ^г) ЧТо для первой итерации стадии 410 является текущей оценкой волны освещения, падающей на первый срез 540 объекта, для зонда в j-й позиции, для которой были записаны или измерены данные дифракции Ij(u, v).
На стадии 415 для каждого среза определяют выходящую волну, как
W'u (х, у) = y'ffl (х, у) ¦ 0( {х, у)
Если на стадии 420 текущий срез не является последним срезом объекта, то способ переходит к стадии 425. Иными словами, если существует последующий срез объекта, то способ переходит к стадии 425. Последующий срез 550 может быть следующим или смежным срезом в направлении ниже по потоку. В первой итерации стадии 420 согласно примеру, представленному на фиг. 5, последующий срез является вторым срезом 550.
На стадии 425 выходящая волна из среза 540 распространяется к последующему срезу 550, создавая последующую падающую волну
y'f**\ (х,у)=р^ [ff "/> (х, у)], где Az,=Z2-zi
Возвращаемся к стадии 415, на которой определяют выходящую волну из следующего среза 550
У*1 {х,у) = у/ У** 1 (х, у) • Оп+1(х, у) Если на стадии 420 существует еще один последующий срез, то выходящая волна распространяется к следующему срезу, создавая последующую падающую волну
yf'u+г (х, у) = р^ fcf {х, у)]
где Azn+1=zn+2-zn+1. Этот процесс повторяют аналогично для каждого последующего среза 540, 550 объекта 510 до тех пор, пока мы не получим оценку конечной выходящей волны, ч/^^, y). Оценка конечной выходящей волны для фиг. 5 является оценкой волны, выходящей из среза 550, причем на стадии 420 определяют, что срез 550 является последним срезом объекта, после чего способ переходит на стадию 430.
На стадии 430 конечная выходящая волна v|/ef N(x, у) распространяется к детектору 40, что дает
Vf(u,v) = z[y,ef,N(x,yj\
причем ее фазу сохраняют, а ее модуль задают равным Vlj(u,v), чтобы получить ^b(u, v), т.е. применяют ограничение интенсивности, на стадии 435.
На стадии 440 волна, модифицированная в детекторе, | b(u, v) обратно распространяется к выходному срезу, т.е. последнему срезу 550 в примере, представленном на фиг. 5, что дает
Ґeb.x(x,y) = 3-l[Ґb(u,v)\
На стадии 445 в срезе выполняю модифицирование функции пропускания и функции зонда. Функция пропускания и функция освещения могут быть модифицированы, как описано в способе ePIE, следующим образом:
ОГ(х,у) = Оп{х,у) + аУ/Лх> у)) (4,\Ax,y)-VefAx,y)).
\v'fAx,y)\
Аналогично, модификация функции освещения, такая как описана в способе ePIE, может также быть выполнена для вычисления новой обратной оценки волны, которая падает на указанный срез, а именно:
(е'мО,у) = ?7,"(х,у) + а У^х,у^ {^\"(х,у) - tffef,"(х,у)).
На стадии 450 определяют, является ли текущий срез первым срезом, т.е. самым передним срезом объекта. Если текущий срез не является первым срезом, то способ переходит к стадии 455.
На стадии 455 модифицированную оценку функции волны в текущем срезе обратно распространяют на предыдущий срез согласно
где Azn_i является расстоянием между срезом п и предыдущим срезом п-1. На стадии 445 выполняют модифицирование, как связанной функции пропускания,
Оп.}(х, у) = U0[On.,(x, у)]
так и
функции освещения, падающего на указанный срез, ^ ъ*-\{х,у) - UMum [(е /,n-i(x,j/)J; RaR и в цредыду. щей итерации стадии 445.
На стадии 450, если еще остались предыдущие срезы, заново оцененная функция 4A,> n-1(x, y) обратно распространяется к следующему предыдущему срезу, где выполняют дополнительную пару модификаций, и т.д. по всем срезам 540, 550, применяя обобщенные функции модификаций в уравнениях 2 и 3, до тех пор, пока, наконец, не будет определена новая оценка освещения на передней поверхности объекта 510
P(x-Xj,y-Yj)=y/b,i(x,y)
Самая внутренняя итерация для второго варианта осуществления может быть повторена из стадии 405, хотя, как правило, теперь предпочтительно выбрать новую позицию зонда j, если все позиции зонда не были рассмотрены, как на стадии 460. Новую позицию зонда выбирают на стадии 465. Модифицированную оценку освещения в первой плоскости Р(х, у), вычисленную на стадии 445, используют в качестве освещения в первой плоскости на стадии 410, которую повторно выбирают на стадии 470 в качестве текущей плоскости. Стадии 410-455 повторяют для всех последующих позиций зонда, применяя для каждой позиции соответствующие данные дифракционной картины.
На стадии 460, когда выполнили обращение ко всем позициям зонда в итерации поля обзора, способ переходит на стадию 475, где выполняют дополнительные итерации поля обзора до тех пор, пока некоторое условие не будет достигнуто или не будет осуществлено некоторое количество итераций поля обзора, как описано в раскрытых источниках. Если способ повторяют, то позицию зонда возвращают в исходное состояние и повторно выбирают первую плоскость на стадии 480.
Как указано выше, варианты осуществления настоящего изобретения могут быть использованы для определения функций пропускания для множества срезов, пересекающих объект, причем каждый срез из множества срезов наклонен под соответствующим углом. Т.е. по меньшей мере некоторые из множества срезов, пересекают друг друга, а также наклонены под соответствующим углом, как будет описано ниже.
Варианты осуществления настоящего изобретения, определяют функции пропускания во множестве срезов, разнесенных вдоль оптической оси, например как представлено на фиг. 1. Функция пропускания, связанная с каждым срезом, может быть определена при помощи любого из описанных выше способов. Хотя объект 30 может быть изначально размещен в любом положении относительно оптической оси, т.е. изначальное физическое положение объекта в пространстве может быть выбрано по желанию, изначальное положение срезов, представленных на фиг. 1, будет принято как 0° относительно объекта 30. Посредством использования любого из описанных выше способов, т.е. представленных на фиг. 2 или фиг. 4, может быть определена соответствующая функция пропускания, связанная с каждым срезом 31,
32.
На фиг. 6 представлено устройство, аналогичное устройству, представленному на фиг. 1, согласно варианту осуществления настоящего изобретения, причем первый и второй срезы 31, 32 пересекают объект 30, и объект 30 повернут на первый угол на фиг. 6(а) и на второй угол на фиг. 6(b). Далее варианты осуществления настоящего изобретения могут быть использованы для определения одной или нескольких функций пропускания, связанных с каждым срезом, каждый из которых связан с соответствующим поворотом объекта 30.
На первой стадии вариант осуществления настоящего изобретения используют для определения функций пропускания, связанных со срезами 31, 32, при 0° относительно объекта 30. Ссылаясь на фиг. 1, были определены две функции пропускания, связанные со срезами 31, 32 при 0°. После определения первого множества функций пропускания, объект 30 повернули на некоторый угол, как показано на фиг. 6(а). Позиция объекта 30 остается постоянной относительно оптической оси 50. Вариант осуществления настоящего изобретения, предпочтительно тот же вариант осуществления, который был использован ранее, затем применяют для осуществления второй итерации с тем, чтобы определить второе множество функций пропускания в каждом из срезов 31, 32, причем объект 30 расположен под углом, например, составляющим 15°.
Посредством преобразования уравнения 1 и со ссылкой на фиг. 8 получили две или боле двухмерных функции пропускания 801 и 802 согласно настоящему изобретению для обратного проецирования оптических потенциалов 803 и 804, соответственно, через неполную глубину объекта 30. На фиг. 9 многочисленные двухмерные функции пропускания, собранные с объекта 30 при различных положениях в пространстве, согласно настоящему изобретению могут быть использованы для построения обратных проекций при различных объемах объекта 30. Например, объем 901 содержит две обратные проекции, полученные от срезов 902 и 903; объем 904 содержит две обратные проекции, полученные от срезов 905 и 906 и т.д. Посредством добавления фильтрованных обратных проекций при вокселях, занимающих весь объем объекта 30, получают оценку трехмерного объекта. Специалисту в данной области техники
будет понятно, что фильтрованные обратные проекции относятся к способу стандартной томографии, в котором доступна только одна обратная проекция по всему объему объекта, тогда как в настоящем способе обрабатывают множество объемов, таких как 901 и 904. Данные могут быть собраны из множества положений объекта перед выполнением процесса реконструкции, а порядок, в котором обрабатывают данные из различных положений, может быть выбран по желанию.
Согласно некоторым вариантам осуществления входными данными во вторую итерацию является функция пропускания, полученная от обратно проецируемого потенциала от первой итерации. Для среза 31, например, функцию пропускания, полученную из уравнения 1 при помощи обратно проецируемой функции пропускания, определенной при 0°, используют в качестве первой функции пропускания для указанного среза 31, которая пересекает срез во второй итерации, когда объект повернут под другим углом. Преимущественно это позволяет осуществить более быстрое определение функции пропускания во второй итерации. После определения второго множества функций пропускания при втором угле поворота объекта, дополнительные итерации способа могут быть осуществлены при поворотах объекта 30 на соответствующий угол, как представлено на фиг. 6(b), чтобы определить третье или дополнительное множество функций пропускания, каждая из которых связана с одним из срезов 31, 32. Кроме того, каждая итерация модификации для данных из каждого положения может чередоваться с итерациями модификаций с использованием данных из других положений в пространстве.
В отличие от существующих техник томографии, настоящее изобретение преимущественно учитывает воздействия интеграла трехмерного когерентного рассеивания, постепенного изменения освещающего луча, когда он распространяется через объект, а также эффектов многократного рассеивания. Специалистам в данной области техники будет понятно, что количество наклонов объекта, необходимое для точного осуществления стандартной томографической реконструкции с фильтрованными обратными проекциями, увеличивается соразмерно с толщиной объекта. Поскольку согласно настоящему изобретению объект разделен срезами, которые представляют частичную толщину объекта, количество таких наклонов, необходимое для точной томографической реконструкции объекта, является преимущественно более низким, чем число наклонов для известных техник.
Варианты осуществления настоящего изобретения могут также быть использованы, по меньшей мере, с частично прозрачными объектами. На фиг. 7 представлено устройство согласно варианту осуществления настоящего изобретения для использования, по меньшей мере, с частично прозрачными объектами с тем, чтобы определить функции, связанные с объектом.
Падающее излучение 710 направлено на фокусирующее устройство 720, такое как линза, как было описано ранее, которое фокусирует излучение по направлению к светорасщепляющему устройству 730. Светорасщепляющее устройство расположено для направления падающего излучения от линзы 720 к объекту 740 посредством перенаправления падающего излучения под углом 90° к объекту 740. Излучение впоследствии проникает, по меньшей мере, через частично прозрачный объект, пока не столкнется с зеркальной поверхностью 750 на расположенной ниже по потоку стороне объекта 740. Например, объект 740 может быть расположен на зеркальной поверхности 750. Излучение отражается зеркальной поверхностью 750 обратно к светорасщепляющему устройству. Отраженное излучение не обязательно сталкивается ср светорасщепляющим устройством, т.е. излучение может быть отражено под некоторым углом, таким образом, что оно пройдет мимо светорасщепляющего устройства 730. Однако светорасщепляющее устройство расположено не для того, чтобы направлять отраженное излучение, как известно из уровня техники. Отраженное излучение пройдет через светорасщепляющее устройство для измерения детектором 760. Согласно некоторым вариантам осуществления отражающая поверхность 750 может быть расположена ниже объекта 740, а детектор 760 расположен над объектом 740 и светорасщепляющим устройством 730. Это конфигурация является оптическим эквивалентом предварительно описанного варианта прохождения, но в этот раз с наблюдаемым дважды образцом, причем в направлении z отражена одна версия, которая находится ниже по потоку от первой версии.
Следует понимать, что варианты осуществления настоящего изобретения могут быть реализованы в виде аппаратного обеспечения, программного обеспечения или сочетания аппаратного и программного обеспечения. Любое из такого программного обеспечения может храниться в виде энергозависимого или энергонезависимого запоминающего устройства, такого как, например, запоминающее устройство в виде ПЗУ, либо стираемое, либо перезаписываемое или нет, или в виде памяти, такой как, например, ОЗУ, микросхемы памяти, устройство или интегральные микросхемы, или на оптически или магнитно считываемом носителе, таком как, например, CD, DVD, магнитный диск или магнитная пленка. Следует понимать, что запоминающие устройства и запоминающие носители являются вариантами осуществления машиносчитываемой среды, которая пригодна для хранения программы или программ, которые при выполнении реализуют варианты осуществления настоящего изобретения. Соответственно, варианты осуществления обеспечивают содержащий программу код для реализации системы или способа, раскрытого в настоящем описании, и машиносчитываемое запоминающее устройство, хранящее такую программу. Кроме того, варианты осуществления настоящего изобретения могут быть переданы посредством электроники через среду, такую как сигнал связи, распространяющийся по проводному или беспроводному соединению, и варианты осуществления, соответственно охватывают и это.
Все признаки, раскрытые в этом описании (включая прилагаемую формулу изобретения, реферат и фигуры), и/или все стадии любого способа или процесса, описанного таким образом, могут быть объединены в любых сочетаниях, за исключением сочетаний, в которых, по меньшей мере, некоторые из таких признаков и/или стадий являются взаимоисключающими.
Каждый признак, раскрытый в этом описании (включая прилагаемую формулу изобретения, реферат и фигуры), может быть заменен на альтернативные признаки, служащие для такой же, эквивалентной или аналогичной цели, если прямо не указано противоположное. Таким образом, если прямо не указано противоположное, каждый раскрытый признак является только одним примером из родственной серии эквивалентных или подобных признаков.
Настоящее изобретение не ограничено признаками любых приведенных выше вариантов осуществления. Настоящее изобретение относится к любой новой или любым новым сочетаниям признаков, раскрытых в настоящем описании (включая прилагаемую формулу изобретения, реферат и фигуры), к любой новой или любым новым сочетаниям стадий любого способа или процесса, описанного таким образом. Формулу изобретения следует истолковывать как покрывающую не только представленные выше варианты осуществления, а также любые варианты осуществления, которые попадают в объем формулы изобретения.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ получения данных изображения для построения изображения области трехмерного целевого объекта, в котором
обеспечивают из источника излучения падающее излучение, направленное на целевой объект; измеряют интенсивность излучения, рассеиваемого целевым объектом;
определяют данные изображения для каждого из соответствующего множества срезов внутри целевого объекта, каждый из которых указывает на одну или несколько характеристик целевого объекта на соответствующей глубине внутри целевого объекта, причем данные изображения определяют на основании измеренной интенсивности излучения при помощи итерационного процесса, в котором текущие оценочные значения данных изображения для каждого из множества срезов пошагово модифицируют с каждой итерацией.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что данные изображения для каждого среза определяют на основании интеграла свойства объекта между первой и второй поверхностями.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что свойство объекта является одним из оптического потенциала или атомного потенциала объекта.
4. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что включает определение текущего оценочного значения функции пропускания для каждого среза, указывающего по меньшей мере одну характеристику целевого объекта.
5. Способ по п.4 при зависимости от п.2 или 3, отличающийся тем, что функция пропускания основана на интеграле свойства объекта между поверхностями.
6. Способ по п.4 или 5, отличающийся тем, что точность текущих оценочных значений функций пропускания улучшают при помощи повторного расчета функций пропускания с каждым шагом.
7. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором
изменяют положение целевого объекта относительно падающего излучения от первой позиции ко второй позиции;
получают указанные данные изображения, чувствительные, по меньшей мере, к обнаруженной интенсивности излучения в первой и второй позициях.
8. Способ по п.7, отличающийся тем, что первая и вторая позиции сформированы при помощи постепенно изменяющейся функции прозрачности или функции освещения, перемещающейся относительно указанного целевого объекта.
9. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором
определяют функцию зонда, характеризующую одну или несколько характеристик падающего излучения, которое падает на каждый из множества срезов;
определяют оценочные значения выходящей волны для каждого из срезов на основании функции зонда и функции пропускания, связанной с каждым соответствующим срезом;
определяют оценочные значения для объединенной выходящей волны посредством распространения каждой выходящей волны к поверхности и объединения каждой из волн, выходящих из указанной поверхности.
10. Способ по п.9, отличающийся тем, что функция зонда характеризует оценочное значение падающего излучения, распространяющегося в свободном пространстве, соответствующем глубине каждого среза.
11. Способ по п.9 или 10, отличающийся тем, что включает распространение объединенной выходящей волны от поверхности к детектору для определения ожидаемой диаграммы рассеивания на детекторе.
10.
12. Способ по п.11, отличающийся тем, что включает корректировку по меньшей мере одной характеристики указанной ожидаемой диаграммы рассеивания согласно измеренной интенсивности.
13. Способ по п.12, отличающийся тем, что включает обратное распространение откорректированной ожидаемой диаграммы рассеивания для получения модифицированного оценочного значения объединенной выходящей волны из поверхности.
14. Способ по п.13, отличающийся тем, что включает определение части модифицированного оценочного значения объединенной выходящей волны, соответствующей каждому срезу, и обратное распространение соответствующей части к каждому срезу.
15. Способ по п.14, отличающийся тем, что включает модифицирование функции пропускания, связанной с каждым соответствующим срезом, на основании обратно распространенной соответствующей части.
16. Способ по любому из пп.10-15, отличающийся тем, что выходящие волны объединяют на поверхности при помощи их суммирования.
17. Способ по п.16 при зависимости от п.14 или 15, отличающийся тем, что часть объединенной выходящей волны, соответствующей каждому срезу, определяют при помощи вычитания выходящих волн, распространяющихся к поверхности от других срезов.
18. Способ по любому из пп.14-17, отличающийся тем, что включает модифицирование функции зонда в одном из срезов на основании обратно распространенной соответствующей части модифицированной оценки объединенной выходящей волны.
19. Способ по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что включает
определение функции зонда, характеризующей одну или несколько характеристик падающего излучения, которое падает на первый срез;
определение первой оценки выходящей волны для первого среза на основании функции зонда и функции пропускания, связанной с первым срезом;
распространение первой выходящей волны ко второму срезу, причем распространившаяся первая выходящая волна характеризует функцию зонда для второго среза;
определение второго оценочного значения выходящей волны для второго среза на основании функции зонда и функции пропускания, связанной со вторым срезом.
20. Способ по п.19, отличающийся тем, что включает определение функций зонда и оценочных значений выходящей волны для одного или нескольких дополнительных срезов объекта.
21. Способ по п.19 или 20, отличающийся тем, что включает распространение выходящей волны от последнего среза объекта к детектору для определения ожидаемой диаграммы рассеивания на детекторе.
22. Способ по п.21, отличающийся тем, что включает корректировку по меньшей мере одной характеристики указанной ожидаемой диаграммы рассеивания согласно измеренной интенсивности.
23. Способ по п.22, отличающийся тем, что включает обратное распространение откорректированной ожидаемой диаграммы рассеивания для получения модифицированного оценочного значения выходящей волны из последнего среза.
24. Способ по п.23, отличающийся тем, что включает модифицирование функции пропускания, связанной с последним срезом, на основании модифицированного оценочного значения выходящей волны.
25. Способ по п.23 или 24, отличающийся тем, что включает модифицирование функции зонда, присущей последнему срезу, на основании модифицированного оценочного значения выходящей волны.
26. Способ по п.25, отличающийся тем, что включает обратное распространение модифицированной функции зонда к предыдущему срезу в качестве модифицированной выходящей волны для указанного среза.
27. Устройство получения данных изображения для генерирования изображения по меньшей мере одной области целевого объекта, содержащее
источник излучения для обеспечения падающего излучения, которое направлено на целевой объект; по меньшей мере одно устройство для измерения интенсивности излучения, рассеиваемого указанным целевым объектом;
процессор, который обеспечивает данные изображения, чувствительные к измеренной интенсивности рассеянного излучения, причем указанный процессор сконфигурирован для определения данных изображения для каждого из соответствующего множества срезов внутри целевого объекта, каждый из которых указывает на одну или несколько характеристик целевого объекта на соответствующей глубине внутри целевого объекта, причем данные изображения определены на основании измеренной интенсивности излучения при помощи итерационного процесса, в котором текущие оценочные значения данных изображения для каждого из множества срезов пошагово модифицированы с каждой итерацией.
28. Устройство по п.27, отличающееся тем, что процессор выполнен с возможностью осуществления способа по любому из пп.2-26.
29. Машиночитаемый носитель, содержащий записанные на нем инструкции, выполняемые компьютером, которые при их выполнении процессором заставляет процессор осуществлять способ по любому из пп.1-26.
28.
28.
28.
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
026016
026016
- 1 -
- 1 -
(19)
026016
026016
- 1 -
- 1 -
(19)
026016
026016
- 1 -
- 1 -
(19)
026016
026016
- 4 -
- 3 -
(19)
026016
- 11 -
- 12 -
026016
026016
- 14 -
- 14 -