JPS597111B2 - ３次元対象物の横断面画像再生方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、複数の点照射源により対応する複数の異なる
斜方向から記録面に形成した３次元対象物のオーバーラ
ツプ２次元シヤドーグラフの複合画像から前記３次元対
象物の選択可能な横断面の画像を再生する方法および装
置に関するものである。

平坦な対象物を非コヒーレント光またはＸ線を使用して
異なる位置から同一フイルム上に結像することにより符
号化して複合画像を形成できることは既知である。

その場合複合画像は１平面内に投影された３次元対象物
の情報を含む。この画像における対象物に関する情報は
直接見ることはできず、対象物は復号と称する第２の操
作によつてだけ再び可視状態とすることができる。異な
る記録位置は、点状離散的放射線源分布を介し数学的に
規定することができる。上記の復号に好適な点分布は、
Ｍ．Ｊ．Ｅ．ＧＯｌａｙにより゛ＪＯｕｒｎａｌＯｆｔ
ｈｅＯｐｔｉｃａｌＳＯｃｉｅｔｙＯｆＡｍｅｒｉｃａ
―ＶＯｌｕｍｅ６ｌ、第２７２頁に提案された如きいわ
ゆる非冗長分布または静的分布である。複合画像を復号
するため、かかる複合画像の数学的特性、すなわちその
自己相関関数がデイラツクのδ関数に近似しているとい
う事実を利用する。

復号自体は、例えばＧ．ＧｒＯｈおよびＧ．Ｗ．Ｓｔｒ
Ｏｋｅにより０ｐｔ．Ｃ０ｍｍ．１、１９７０年第３３
９頁に提案された如きコヒーレント光学フーリエ装置に
おいて行なわれる。復号された画像の発生は次の如く説
明することができ、すなわち複合画像の記録に当りｎ点
の非冗長分布を使用した場合、復号によつて振幅ｎの画
像が生じ、この画像は振幅ｎの中心自己相関点の領域に
発生しかつ自己相関関数における振幅１のｎ（ｎ−１）
隣接点によつて生ずる振幅１の干渉副画像によつて囲ま
れる。ｎが１よりかなり大きい場合には、形成される画
像はこの画像を多少擾乱する副画像に比べｎ倍の輝度で
現われることとなる。この光学的復号方法は、コヒーレ
ント光の使用により復号された画像に著しい擾乱が生じ
、かかる擾乱は画像細部の寸法にまで達することがある
という欠点を有する。

ホログラフイにおいて周知であるかかる擾乱の除去は、
極めて緩慢かつ長時間にわたる完全な調整操作を行なわ
なければ達成できない。この欠点のため３次元対象物の
復号は最終的には不可能となり、その理由は毎時の対象
物の個別面の復号に当り光学装置を種々の構成配置とす
る必要があるので一層長時間の調整操作が必要となるか
らである。本発明の目的は、これらの欠点を除去する３
次元対象物の横断面画像再生方法および装置を提供する
ことである。

本発明による方法は、平坦参照波を介し収斂ビームにお
いて開口付きマスク（シャドーマスク）を照射すること
により点ホログラムを形成し、開口付きマスクの開口の
座標位置をピンホールカメラにより記録する分布放射線
源の点画像に対応させ、開口付きマスクの開口の相互間
隔を記録時に分布放射線源に最も近かつた複号画像にお
ける対象物平面の点画像関数の相互間隔に比べ同一とす
るかまたは増大し、非コヒーレント単色収斂ビームにお
いて照射レンズおよび点ホログラムの間で複合画像を推
移することにより複合画像の復号を行なうことを特徴と
する。本発明の方法は、医療診断におけるＸ線結像用、
すなわち脈動する心臓または血管に注入した急速移動コ
ントラスト剤の如き移動する３次元対象物の結像用に特
に好適である。

その場合移動対象物は異なる位置から異なるＸ線管によ
り単一フイルム上に同時に記録し、このフイルムの現像
後本発明の方法を用いてすべての層における画像を復号
する。本発明の再生方法は非コヒーレント光を用いるか
ら、調整操作は不要となる。対象物の個別の層は複合画
像を推移するだけで復号されるから、本発明の方法によ
れば動作を極めて迅速かつ円滑に進行させることができ
る。図面につき本発明を説明する。

本発明による方法を、複合画像作製のため２つの記録位
置だけを考慮した簡単化した態様のものについて説明す
る。

これを任意数の斜方向記録位置の場合に拡張適用できる
こと勿論である。第１図ではピンホールカメラＬＫｌを
用いて例えば２個のＸ線管で構成した放射線源ＲＱｌお
よびＲＱ２より成る分布放射線源の点画像を平面Ｐに形
成するようにする。その場合ピンホールカメラＬＫｌに
よつて得られる点０１の画像は２つの点１およびから成
る。従つてこの点画像は物点０１に対する放射線源ＲＱ
ｌおよびＲＱ２の位置に関する情報を含む。後の段階に
おいてピンホールカメラＬＫｌに代え投影路に３次元対
象物０を挿入した場合、対象物の各点は２点に結像し、
例えば平面ＬＫ２における点０２は点１およびに結像す
る。従つて対象物の２重重畳画像が得られる。放射線源
の点画像の記録に当りピンホールカメラを配置した位置
の完全に背後に対象物を配置した場合、任意対象物点の
画像点の間の距離は常に点画像関数の点１およびの間の
距離より小さい。これは後の段階での復号のために重要
である。第２図は、第１図の点画像の記録に基づいてい
わゆる点ホログラムＨを記録する態様を示す。レーザに
より発生した平坦なコヒーレント光波ＬＳｌをレンズＬ
１により焦点距離ｆにおけるその焦平面に集光する。レ
ンズＬ１の背後に、相互に第１図に従つて形成される点
画像の位置に２個の開口１およびを有するテンプレツト
すなわち型板部材Ｐを配置する。そして参照波ＬＳ２を
用いて点画像のホログラムＨを作製する。このホログラ
ムＨには点１およびの方向すなわち角度αに関する情報
が蓄積される。しかしこれは、ホログラムＨが参照ビー
ムＬＳ２により変調された方向を有する格子を示してい
ることを意味するに過ぎない。このホログラム格子を結
像系の瞳孔部に配置した場合各画像点は２重になり、こ
れは非コヒーレント単色光を用いた場合に起る。点ホロ
グラムのこの特性を、第１図のＲＱｌおよびＲＱ２の方
向から記録した複合画像を復号するため第３図において
使用する。第３図は第２図と同様な構成を示し、ホログ
ラムＨは記録位置に維持し、この場合第２図の分布点Ｐ
に代え複合画像を平面Ｅ１に配置する。

この画像を、レンズＬ１により収斂した非コヒーレント
単色光ビームＬＳｌによつて照射する。まず、ホログラ
ムＨおよび第２レンズＬ２による平面Ｅ１における２つ
の点１および２の結像を説明する。距離Ｆｌ，ｆ２およ
びＦ３は一連のレンズの焦点距離である。点１および２
はホログラムＨの中心に対し第２図におけると同じ角度
αを成す。点１から始まる投影ビームは光軸と合致し、
投影瞳孔部に配置したホログラムＨによりホログラムＨ
を記録するために使用した参照ビームの方向に偏向され
、これと同時に投影ビームはホログラムＨによつて角度
αを成す傾斜した２つのビームに分割される。その場合
レンズＬ２により２つの画像点１″および１″が発生す
る（この過程においてはホログラムＨｆ）Ｏ次および１
次成分は光学格子と同じで結像に際しては重要でない）
。同様に、点２の投影により画像点２′およびγ が生
ずる。しかし、点１および２がホログラムＨにつき角度
αで分離して配置されていること、およびこれら２点か
ら入射する投影ビームが第２図のホログラムの記録にお
いて角度αにて分割されたことのため、画像点１″ お
よび２′は重畳される。従つて、第１図におけるピンホ
ールカメラＬＫｌの孔と同一平面に配置した対応する対
象物点から形成された、複合画像における点１および２
と同様な各画像における点１および２と同様な各画像点
対によつて、２個の単一点ｖおよび７並に１個の重畳（
オーバーラツフリ点２″，１″ と同様な３つの点にお
いて対応する画像が形成され、その理由は、点０１の位
置する平面に配置された対応する対象物点から形成され
るすべての画像点対が同一角度変位αにて分離されたか
らである。その場合後者の点２′，１″は隣接点ｖおよ
び２Ｉに対し２倍の光度を有する。しかしこれは正に、
前述した分布放射線源の自己相関関係である。点２″，
１″は復号した複合画像の構成点であり、点１″および
２″はこの構成画像を擾乱する隣接点である。これと同
じ考察は第１図の点０１の平面における対象物のすべて
の点に適用できること明らかである。対象物を２方向か
らだけではなくｎ方向から記録する場合には、少くとも
隣接画像点が重畳されないならば構成画像点の光度は隣
接画像点に比べｎ倍に増大する。しかし放射線源分布と
して前記非冗長分布を使用すれば、隣接画像点は排除さ
れる。そして他のすべての対象物層の復号はホログラム
Ｈの方向に複合画像を推移することによつて行なう。

複合画像を平面Ｅ２に配置した場合、角度αにて見るこ
とのできる点３および４によつて２重点３″，４″が形
成されると同時に隣接点ざおよびＣが形成される。これ
は、点３および４に対応する態様において一層小さい距
離で離間された複合画像の対応する対を成す点のすべて
が投影されること、すなわち第１図の点０２を通る平面
に位置する原対象物における点が投影されることを意味
する。しかし、点３および５の如き点３および４とは異
なる相互間隔を有する対を成す点は最早や重畳投影され
ない。従つて、複合画像を平面Ｅ１から平面Ｅ２へ推移
することにより対応対象物平面をホログラムＨに適合さ
せることができ、これは第３図における収斂ビーム通路
に基づき良好に行なわれる。第４図は、多数の放射線源
ＲＱおよび対象物０の平面０，１，２に対して拡張適用
せる記録方式を示す。

記号Ｂは数字の複合画像を示す。第５図は複合画像の非
コヒーレント復号の例を示す。

レンズＬ３はレーザＬＱから発散光ビームを発生させる
。この発散光ビーム内にレーザ光の空間的コヒーレンス
を擾乱または著しく減少させる回転不透明窓Ｓを配設す
る。レンズＬ１は収斂ビームを介し位置Ｂ，，Ｂ２，Ｂ
３に推移される複合画像を照射する。点ホログラムＨお
よびレンズＬ２により３次元対象物の復号された画像Ｂ
１″，Ｂｆ，Ｂ；／が画像平面内に順次形成される。こ
れらの画像はコヒーレントな干渉を含まない。

【図面の簡単な説明】

第１図は点画像関数の記録原理を示す路線図、第２図は
点ホログラム記録用の光学的フーリエ装置を示す路線図
、第３図は複合画像復号装置を示す路線図、第４図は３
次元対象物に対する多数投影を示す路線図、第５図は非
コヒーレント復号方法を例示する路線図である。 ＬＫｌ・・・゛・・ピンホールカメラ、ＲＱｌ，ＲＱ２
・・・・・・放射線源、Ｈ・・・・・・点ホログラム、
ＬＳｌ・・・・・・レーザ光、ＬＳ２・・・・・・参照
波、ＲＱ・・・・・・放射線源、０・・・−・一対象物
、ＬＱ・・・・・・レーザ、Ｓ・・・−・・回転不透明
窓、Ｂ，Ｂ／，Ｂ２′，Ｂ３ζ・・・・・複合画像。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数の点照射源により、対応する複数の異なる斜方
   向から記録面に形成した３次元対象物のオーバーラップ
   ２次元シャドーグラフの複合画像から前記３次元対象物
   の選択可能な横断面の画像を再生するに当り、前記複合
   画像を保持部材によつて保持し、コヒーレント放射線の
   平坦参照ビームと、該コヒーレント放射線の収斂ビーム
   内に配設した開口付きマスクから生ずる放射線とをオー
   バーラップさせたものにホログラム記録媒体を露光する
   ことによつて点ホログラムを形成し、前記開口付きマス
   クには、ピンホールを３次元対象物の場所および前記点
   照射源の間に配設したピンホールカメラにより、３次元
   対象物の存在しない状態で前記複合画像の各成分を形成
   する際に使用される前記点照射源の点画像を形成した場
   合に前記記録面における前記点画像の分布に対し正比例
   関係で対応した分布を有する開口を設け、前記複合画像
   保持部材を非コヒーレント単色光の収斂ビームにおける
   選択された場所に配設し、かつ前記点ホログラムを前記
   非コヒーレント単色光の収斂ビームの収斂点に配設し、
   前記点ホログラムに対する前記複合画像保持部材の場所
   によつて選択された前記３次元対象物の横断面の画像を
   、第１焦点が前記点ホログラムの平面に配設される画像
   形成系の第２焦点面に形成することを特徴とする３次元
   対象物の横断面画像再生方法。 ２ 光源と、該光源の発射光から非コヒーレント単色光
   の収斂ビームを形成する手段と、前記収斂ビームの収斂
   点に配設する点ホログラムとを備え、該点ホログラムは
   、コヒーレント放射線の収斂ビーム内に配設した開口付
   きマスクから生ずる放射線と、前記コヒーレント放射線
   の傾斜した平坦参照ビームとをオーバーラップさせたも
   のにホログラム記録媒体を露光させることによつて形成
   し、前記開口付きマスクには、ピンホールを前記３次元
   対象物の場所および前記点照射源の間に配設したピンホ
   ールカメラにより、前記３次元対象物の存在しない状態
   で前記記録面に形成される前記複合画像の対応する成分
   を形成する際に使用される点照射源の前記記録面におけ
   る座標に対し一つの共通の係数を介し直線性で関連する
   平面座標を有する開口を設け、画像形成レンズ系を備え
   、該画像形成レンズ系の第１焦点を前記点ホログラムの
   平面に配置し、かつ光軸を前記点ホログラムを含むホロ
   グラム板に対し前記参照ビームの方向に沿つて指向させ
   、３次元対象物の前記複合画像を保持する画像保持部材
   を前記非コヒーレント単色光の収斂ビームにおいて前記
   点ホログラムから選択可能な距離に配置する手段を備え
   、前記距離を、前記３次元対象物において観察を所望す
   る横断面の場所に応じて選択し、前記横断面の画像を前
   記画像形成レンズ系の第２焦点面に形成する。 構成としたことを特徴とする３次元対象物の横断面画像
   再生装置。 ３ 特許請求の範囲第２項記載の３次元対象物の横断面
   画像再生装置において、前記光源をレーザ光源とし、前
   記レーザ光源の発射光から非コヒーレント単色光の収斂
   ビームを形成する手段が前記レーザ光源からの光から発
   散ビームを生ぜしめる手段と、拡散窓と、前記発散ビー
   ムを収斂させる手段とを備え、前記拡散窓をこの窓に対
   し垂直で前記発散ビーム中に配置する軸の周りで回転す
   る構成としたことを特徴とする３次元対象物の横断面画
   像再生装置。