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专利名称：波前测量装置和波前测量方法
技术领域：
实施例的公开方面涉及一种波前测量装置以及在其中使用的波前测量方法。更具体地，公开方面涉及一种用于根据已经被样本(即，要被分析的物体)调制的周期模式(光的周期模式)获得波前信息的波前测量装置和波前测量方法。
背景技术：
在光学计量中，通常通过分析周期模式的调制来获得样本的信息。作为用于周期模式的分析技术，已知的有相移方法和加窗傅里叶变换方法。通过将由下式(I)表示的周期模式I (X，y)作为例子，来简要地描述相移方法和加窗傅里叶变换方法。为了简化，下面讨论一维周期模式，但是下面的讨论也类似地应用于二维周期模式
权利要求
1.一种波前测量装置，包括光学元件，其被布置成由从光源发出的光形成周期模式；检测器，其具有用于检测从所述光学元件进入所述检测器的光的多个像素；以及计算机，其被配置成基于所述检测器的检测结果计算已经透过样本或已经被所述样本反射的光的波前中的多个位置处的波前信息，其中，所述检测器检测由来自所述光学元件的光形成的第一周期模式以及由来自所述光学元件的光形成的并且相位相对于所述第一周期模式的相位进行了偏移的第二周期模式，并且其中，所述计算机通过使用以下各项来计算所述多个位置中的一个位置处的所述波前信息在检测到所述第一周期模式时在所述多个像素中的第一像素中检测到的检测结果；在检测到所述第一周期模式时在所述多个像素中的第二像素中检测到的检测结果，所述第二像素位于离所述第一像素在三个像素以内的位置处；以及在检测到所述第二周期模式时在所述第一像素中检测到的检测结果。
2.根据权利要求I所述的波前测量装置，其中，在以下检测结果被当作在检测到不同周期模式时在所述第一像素或所述第二像素中检测到的检测结果的条件下，所述计算机通过使用这些检测结果来计算所述多个位置中的一个位置处的所述波前信息在检测到所述第一周期模式时在所述第一像素中检测到的检测结果；在检测到所述第一周期模式时在所述第二像素中检测到的检测结果；以及在检测到所述第二周期模式时在所述第一像素中检测到的检测结果。
3.根据权利要求I所述的波前测量装置，其中，在以下检测结果被当作在检测到不同周期模式时在所述第一像素中检测到的检测结果的条件下，所述计算机通过将这些检测结果应用于基于相移方法的公式来计算所述波前信息在检测到所述第一周期模式时在所述第一像素中检测到的检测结果；在检测到所述第一周期模式时在所述第二像素中检测到的检测结果；以及在检测到所述第二周期模式时在所述第一像素中检测到的检测结果。
4.根据权利要求2所述的波前测量装置，其中，所述计算机通过使用以下各项来计算所述波前信息在检测到所述第一周期模式时在所述第一像素中检测到的检测结果；在检测到所述第一周期模式时在所述第二像素中检测到的检测结果；在检测到所述第二周期模式时在所述第一像素中检测到的检测结果；以及在检测到所述第二周期模式时在所述第二像素中检测到的检测结果。
5.根据权利要求2所述的波前测量装置，其中，所述第一像素和所述第二像素彼此相邻。
6.根据权利要求I所述的波前测量装置，其中，所述计算机通过对包含以下各项的强度分布进行傅里叶变换来计算所述波前信息在检测到所述第一周期模式时在所述第一像素中检测到的检测结果的信息；在检测到所述第一周期模式时在所述第二像素中检测到的检测结果的信息；以及在检测到所述第二周期模式时在所述第一像素中检测到的检测结果的信息。
7.根据权利要求6所述的波前测量装置，其中，所述计算机合成包含以下各项的强度分布形式的组合周期模式在检测到所述第一周期模式时在所述第一像素中检测到的检测结果的信息；在检测到所述第一周期模式时在所述第二像素中检测到的检测结果的信息；以及在检测到所述第二周期模式时在所述第一像素中检测到的检测结果的信息，并且其中，在所述组合周期模式中，在检测到所述第一周期模式时在所述第一像素中检测到的检测结果以及在检测到所述第二周期模式时在所述第一像素中检测到的检测结果位于在三个像素内。
8.根据权利要求I所述的波前测量装置，其中，所述波前信息是与已经透过所述样本的光的波前的相位、微分相位、振幅和散射中的至少一者有关的信息。
9.根据权利要求I所述的波前测量装置，其中，所述计算机通过对在所述一个位置处计算出的所述波前信息进行映射，来形成所述样本的吸收图像、散射图像、相位图像或微分相位图像。
10.根据权利要求I所述的波前测量装置，其中，所述周期模式是干涉模式或波纹。
11.根据权利要求I所述的波前测量装置，其中，所述光学元件包括衍射光栅和屏蔽光栅，并且，所述周期模式是由所述衍射光栅和所述屏蔽光栅形成的。
12.根据权利要求I所述的波前测量装置，其中，所述光是X射线。
13.一种波前测量装置，包括光学元件，其被布置成由从光源发出的光形成二维周期模式；检测器，具有用于检测从所述光学元件进入所述检测器的光的多个像素；以及计算机，其被配置为基于所述检测器的检测结果，计算已经透过样本或已经被所述样本反射的光的波前中的多个位置处的剪切波前信息，其中，所述检测器检测由来自所述光学元件的光形成的第一光学模式、由来自所述光学元件的光形成的并且相位相对于所述第一周期模式的相位在第一方向上进行了偏移的第二周期模式以及由来自所述光学元件的光形成的并且相位相对于所述第一周期模式的相位在第二方向上进行了偏移的第三周期模式，所述第二方向与所述第一方向交叉，其中，所述计算机通过使用以下各项来计算所述多个位置中的一个位置处的在所述第一方向上的剪切波前信息在检测到所述第一周期模式时在所述多个像素中的第一像素中检测到的检测结果；在检测到所述第二周期模式时在所述第一像素中检测到的检测结果；以及在检测到所述第一周期模式时或者在检测到所述第二周期模式时在所述多个像素中的第二像素中检测到的检测结果，所述第二像素位于离所述第一像素在三个像素以内的位置处，并且其中，所述计算机通过使用以下各项来计算所述多个位置中的一个位置处的在所述第二方向上的剪切波前信息在检测到所述第一周期模式时在所述多个像素中的所述第一像素中检测到的检测结果;在检测到所述第三周期模式时在所述第一像素中检测到的检测结果；以及在检测到所述第一周期模式时或者在检测到所述第三周期模式时在所述多个像素中的第三像素中检测到的检测结果，所述第三像素位于离所述第一像素在三个像素以内的位置处。
14.一种X射线成像装置，包括光学元件，其被布置成由从X射线源发出的X射线形成X射线周期模式；检测器，具有用于检测从所述光学元件进入所述检测器的所述X射线的多个像素；以及计算机，其被配置成基于所述检测器的检测结果，来计算已经透过样本或者已经被所述样本反射的所述X射线的波前中的多个位置处的波前信息，其中，所述检测器检测由来自所述光学元件的X射线形成的第一 X射线周期模式以及由来自所述光学元件的X射线形成的并且相位相对于所述第一X射线周期模式的相位进行了偏移的第二 X射线周期模式，并且其中，所述计算机通过使用以下各项来计算所述多个位置中的一个位置处的所述波前信息在检测到所述第一X射线周期模式时在所述多个像素中的第一像素中检测到的检测结果;在检测到所述第一X射线周期模式时在所述多个像素中的第二像素中检测到的检测结果，所述第二像素位于离所述第一像素在三个像素以内的位置处；在检测到所述第二 X射线周期模式时在所述第一像素中检测到的检测结果。
15.根据权利要求14所述的X射线成像装置，其中，所述X射线成像装置是被配置成执行计算断层摄影的X射线成像装置，并且其中，所述计算机通过多次执行对所述多个位置中的一个位置处的所述波前信息的计算来计算投影图像的信息；通过多次执行对所述投影图像的信息的计算来获取多个投影图像的信息；以及通过使用所述多个投影图像的信息来获取所述样本的断层摄影图像的信息。
16.一种X射线计算断层摄影装置，包括光学元件，其被布置成由从X射线源发出的X射线形成X射线周期模式；检测器，具有用于检测从所述光学元件进入所述检测器的X射线的多个像素；以及计算机，其被配置成基于所述检测器的检测结果，来计算样本的断层摄影图像的信息，其中，所述检测器检测在第一投影角度处由来自所述光学元件的X射线形成的第一X射线周期模式以及在第二投影角度处由来自所述光学元件的X射线形成的第二 X射线周期模式，其中所述第二投影角度与所述第一投影角度不同，并且其中，所述计算机通过使用以下各项来计算所述样本的投影图像在检测到所述第一X射线周期模式时在所述多个像素中的第一像素中检测到的检测结果;在检测到所述第一X射线周期模式时在所述多个像素中的第二像素中检测到的检测结果，所述第二像素位于离所述第一像素在三个像素以内的位置处；以及在检测到所述第二 X射线周期模式时在所述第一像素中检测到的检测结果，所述计算机还通过多次执行对所述投影图像的计算来计算多个投影图像的信息，并且根据所述多个投影图像的信息来计算所述样本的所述断层投影图像的信息。
17.—种在波前测量装置中使用的波前测量方法，所述方法包括以下操作使用光学元件由从光源发出的光形成周期模式；使用检测器来检测由来自所述光学元件的光形成的第一周期模式，所述检测器具有用于检测从所述光学元件进入所述检测器的光的多个像素；使用所述检测器来检测由来自所述光学元件的光形成的并且相位相对于所述第一周期模式的相位进行了偏移的第二周期模式；以及基于所述检测器的检测结果，来计算已经透过样本的光的波前中的多个位置处的波前信息，其中，计算波前信息包括通过使用以下各项来计算所述多个位置中的一个位置处的所述波前信息在检测到所述第一周期模式时在所述多个像素中的第一像素中检测到的检测结果；在检测到所述第一周期模式时在所述多个像素中的第二像素中检测到的检测结果，所述第二像素位于离所述第一像素在三个像素以内的位置处；以及在检测到所述第二周期模式时在所述第一像素中检测到的检测结果。
全文摘要
本发明公开了波前测量装置和波前测量方法。一种波前测量装置，包括由光形成周期模式的光学元件，具有用于检测光的像素的检测器，以及基于检测器的检测结果来计算透过样本或被样本反射的光的波前中的多个位置处的波前信息的计算机。检测器检测由光形成的第一周期模式以及由光形成的并且在相位上从第一周期模式进行了偏移的第二周期模式。计算机通过使用在检测到第一周期模式时在像素中的第一像素中检测到的结果、在检测到第一周期模式时在像素中的第二像素中检测到的结果以及在检测到第二周期模式时在第一像素中检测到的结果来计算多个位置中的一个位置处的波前信息，其中，第二像素位于离第一像素在三个像素以内的位置处。
文档编号G01J9/04GK102914374SQ20121026937
公开日2013年2月6日 申请日期2012年7月31日 优先权日2011年8月3日
发明者近藤刚史 申请人:佳能株式会社