JP2007500880A - 対象物の画像を形成する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】対象物の画像を形成する方法、及び対象物の画像を形成するための装置を提供する。
【解決手段】対象物の照射、及び対象物が位置する区域からの光の検出、並びに検出された光に基づく画像の形成を含み、対象物の照射は、撮像平面又は空間内の画素を識別し、各個々の画素に対して、検出された光出力の所定の第１の閾値に達するまで、ある一定の長さの時間に亘って対象物の一部分を照射することにより行われ、また、各個々の画素に対して対応する露出時間が指示され、それに続いて画像は、少なくとも１つの所定の照射パラメータに依存する計算された光出力値を各個々の画素に対して判断することにより構成される、対象物の画像を形成する方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、第１に、対象物の照射、及び対象物が位置する区域からの光の検出、並びに検出された光に基づく画像の形成を含む、対象物の画像を形成する方法に関する。
本発明はまた、対象物を照射するための照射ユニット、及び対象物が位置する区域からの光を検出するための検出装置を含む、対象物の画像を形成するための装置に関する。

このような方法及び装置は、例えば、生体細胞の顕微鏡検査から公知である。生物学のこの分野においては、分子の位置、それらの位置及びそれらが移動する速度、及び分子間の相互作用に関する情報を得ることが望ましい。しかし、生体細胞を撮像する時の制限要因は、細胞又はそこにある分子の光感受性である。この光感受性により、例えば、細胞のＤＮＡ構造の損傷をもたらすことがあるいくつかの光化学反応が起こる。
従って、上述の実用上の理由から、上述の損傷及び光に起因する更なる損傷を抑制することができ、それにも関わらず対象物の正確で信頼性のある画像を取得することができる方法及び装置に対する必要性が存在する。

本発明によりこの目的のために提案される方法及び装置は、特許請求の範囲に示す手段の１つ又はいくつかによって特徴付けられる。
本発明の第１の態様において、対象物の画像を形成する方法は、対象物の照射が、撮像平面又は空間内の画素を識別し、各個々の画素に対して、検出された光出力の所定の第１の閾値に達するまで、ある一定の時間に亘って対象物の一部分を照射することにより実行され、また、各個々の画素に対して対応する露出時間も指示され、それに続いて画像は、少なくとも１つの所定の照射パラメータに依存する計算された光出力値を各個々の画素に対して判断することにより構成されることを特徴するものである。本方法はまた、顕微鏡検査の分野外でも有用であることに注意されたい。

これは、正確で満足できる画像を形成するのに必要な量に照射が常時調節されている制御された方法で各個々の画素を照射することを可能にする。このようにして、少量の照射のみを必要とする対象物の部分は、過度の光を回避し、同時に対象物の光に弱い部分は、適度に強化された照射を受ける。
対象物のある一定の部分を照射する時に、所定時間中に検出された光出力が所定の第２の閾値を超えるか否かを開始段階で判断し、その結果により、対象物のその部分の照射を停止するか又は続けることが賢明である。これは、割当てられた時間内で第２の閾値を超えない場合に、対象物のそれぞれの部分は、照射を更に継続することを正当化するのに不十分な撮像情報を有すると見なされるので、光に弱い対象物が最終的に過度の照射に露出されないことを保証することを可能にする。対象物のこの部分は、次に、背景情報のみを含むと見なされる。本発明により実行される照射は、従って、割当てられた時間内に第２の閾値を超える場合にのみ起こるものである。

照射された対象物の正確な再生である画像を形成するために、本発明の更に別の態様において、上述の少なくとも１つの照射パラメータは、照射の強度、露出時間、及び検出された光出力から成る群から選択されることが望ましい。
ところで、画像の構成は、恐らく露出時間のみに基づく場合がある。これは、特に、印加された照射の強度が一定値を有し、かつ所定の第１の閾値も固定されており、従って照射が常にこの固定値で終了する場合に達成することができる。この場合、検出される光出力は、対象物の各個々の部分で同じであり、対象物の照射される部分の光出力は、露出時間によって判断される。

上述のように、本発明はまた、対象物の画像を形成するための装置に具現化される。本発明によると、この装置は、照射ユニットから対象物のある一定の部分に選択的に光を配向するための配向手段が装置に設けられ、照射ユニットは、制御可能であり、かつ検出器に連結されたスイッチに接続されており、このスイッチは、検出器により検出された光に従って照射ユニットを制御し、この光は、照射が配向手段により制御された対象物のある一定の部分から入射することを特徴とする。
装置は、更に、スイッチが照射ユニットをオン位置とオフ位置の間で切り換えることができ、スイッチが照射ユニットを制御して、所定量の光が検出器により検出された時にオン位置からオフ位置に切り換えるように適切に具現化することができる。

検出器により指示される光量を測定する簡単な方法は、スイッチに入力する積分器又は加算器が検出器に接続されることを特徴とする。
検出器の撮像区域の選択的照射のために、光学経路内で見て、開口を有するディスクが検出器の前に位置決めされることが更に望ましい。
本発明による装置の好ましい実施形態は、配向手段及び開口を有するディスクが、ニプコー円板に組み合わされることを特徴とする。
望ましくは、本発明による装置は、配向手段によって照射が制御された対象物のある一定の部分を照射するために照射ユニットがオン位置にある時間の長さを指示するための時間指示装置に接続された撮像装置を有する。

本発明により形成される照射された対象物の画像の精度を高めるために、本発明は、撮像装置が、更に、対象物の照射された部分からの光の累積量を指示するために検出器に接続された積分器又は加算器に接続されることを特徴とする。
撮像装置は、更に、対象物の場所又は位置を示す信号を発する位置検出手段にも接続されることが望ましい。これは、照射された対象物の三次元画像を形成する便利な方法である。
以下において、本発明は、図面を参照して非限定的な例示的実施形態により更に明らかにされる。

最初に図１を参照すると、本発明により具現化される顕微鏡の構成の概略図が示されている。この顕微鏡は、光源１及び光源１からの光の光度を調節するモジュレータ２を含む。この光は、ビーム・スプリッタ３の方向に配向され、配向手段４及びレンズ６を通じて、照射される対象物７に達する。レンズ６及び配向手段４によりビーム・スプリッタ３を通じて伝播する対象物７からの反射光又は蛍光性の光は、レンズ１０を通じて検出器１２の方向に伝達され、その際に、配向手段４によって照射されたこの対象物の部分に対応するディスク１１に設けられた開口を通過する。この開口は、撮像平面又は撮像空間内の対応する画素が結合した検出器１２の部分の照射を可能にするものである。

検出器１２は、制御ユニット１４及びモジュレータ２も含む閉鎖制御回路に組み込まれた積分器又は加算器１３に入力するものである。
積分器又は加算器１３は、対象物７のある一定の部分の照射の開始から検出器１２によって受け取られた光の量と所定の閾値に達する時間とを判断し、レギュレータ１４は、照射ユニット１からの光がそれ以上対象物７に達することができないようにモジュレータ２の位置を調節する。

制御ユニット１４は、更に、時間指示装置１５に接続される。この時間指示装置１５及び任意的に積分器又は加算器１３は、撮像装置１６に入力を行い、それに基づいて、これは、対象物７の画像を構成する。また、一方で走査装置４によって照射された対象物７の部分に関連した信号プロバイダ５を通じて得られる情報と、更に対象物７に関連する位置情報とが知的に用いられる。この位置情報は、対象物７が置かれたテーブルの位置設定を転送する信号プロバイダ９の助けにより得られるものである。

図２を更に参照すると、ニプコー円板が用いられる本発明による装置の第２の実施形態が示されている。
図２に示す装置はまた、照射ユニット１を含み、この照射ユニット１からの光は、ビーム・スプリッタ５を過った後に、レンズ２及び４とモジュレータ３を通ってニプコー円板６を通過することができ、更に別のレンズ７を通過した後に対象物８に達することができる。

対象物８からの反射光又は蛍光性の光は、再びレンズ７を通じてニプコー円板６を通って移動し、ビーム・スプリッタ５及びレンズ１１を通過した後に、この検出器１２に達する。検出器１２により検出された光を画素毎に記憶するために、この検出器１２に記憶装置１３を接続することができる。この記憶装置１３には、光源１からの光の量を制御するための閉鎖制御回路をモジュレータ３と共に形成する制御ユニット１５に入力を行う加算器１４が接続される。

有利な態様では、制御ユニット１５に更に接続されるのは、撮像装置１７において対象物８の画像を画素毎に構成するのに用いることができる時間指示ユニット１６である。対象物の画像を形成する時に、撮像装置１７はまた、精度を高めるために画素毎に検出された光の量を考慮することができる。この値は、加算器１４内で得ることができる。
三次元画像は、画像処理装置１８において、撮像装置１７からの二次元画像を対象物８の位置に関連する信号プロバイダ１０からの情報と組み合わせることによって得ることができる。

本発明による装置の上述の非限定的な例示的実施形態は、生体物質を伴う画像を形成するのに必要な照射が引き起こす損傷が、従来技術のシステム及び方法を用いる場合よりも少なくなるように方法を機能的にするものである。重要なことは、得られるピクセル又は画素に対応する対象物の一部分の照射は、画素毎に適用される照射が現実に検出される画像情報に対して判断されるという意味で制御されることである。従って、画像を構成する時に、画像は、実施される照射、それぞれの露出時間、及び検査対象物から検出された光の量を考慮して最終的に得られることになる。

以上から明らかなように、本発明は、全く新しい手法に関しており、従来技術で利用可能であったものとは異なる生体組織の画像を形成するための原理を呈示するものである。その結果、本発明の正当な保護範囲は、上述の例示的実施形態に限定されると見なすべきではなく、逆に、特許請求の範囲に集約され、かつ以上の明細書及び添付図から認識することができるような本発明の精神を含むべきものである。

本発明による装置の第１の実施形態を示す図である。 本発明による装置の第２の実施形態を示す図である。

符号の説明

１ 光源
２ モジュレータ
３ ビーム・スプリッタ
４ 配向手段
７ 対象物
１２ 検出器

Claims (12)

1. 対象物の照射、及び該対象物が位置する区域からの光の検出、並びに該検出された光に基づく画像の形成を伴う対象物の画像を形成する方法であって、
   対象物の照射は、撮像平面又は空間内の画素を識別し、各個々の画素に対して、検出された光出力の所定の第１の閾値に達するまで、ある一定の長さの時間に亘って該対象物の一部分を照射することにより行われ、また、各個々の画素に対して対応する露出時間が指示され、
   それに続いて画像は、少なくとも１つの所定の照射パラメータに依存する計算された光出力値を各個々の画素に対して判断することにより構成される、
   ことを特徴とする方法。
2. 前記少なくとも１つの照射パラメータは、前記照射の強度、前記露出時間、及び前記検出された光出力から成る群から選択されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記個々の画素に対応する対象物の一部分の照射は、該対象物の各部分に対して別々に実行されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の方法。
4. 所定の長さの時間中の前記検出された光出力が所定の第２の閾値を超えるか否か、及びその結果により、前記対象物の前記部分の照射を停止するか又は続けるかを開始段階で判断することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の方法。
5. 対象物を照射するための照射ユニットと該対象物が位置する区域からの光を検出するための検出装置とを含む対象物の画像を形成するための装置であって、
   照射ユニットからの光を対象物の一部に選択的に配向するための配向手段が設けられ、
   前記照射ユニットは、制御可能であり、検出器に連結されたスイッチに接続され、該スイッチは、該検出器により検出された光に従って該照射ユニットを制御し、該光は、照射が前記配向手段によって制御された前記対象物の前記部分から入射する、
   ことを特徴とする装置。
6. 前記スイッチは、前記照射ユニットをオン位置とオフ位置の間で切り換えることができ、
   前記スイッチは、前記照射ユニットを制御して、光の所定量が前記検出器により検出された時に前記オン位置から前記オフ位置に切り換える、
   ことを特徴とする請求項５に記載の装置。
7. 前記スイッチに入力する積分器又は加算器が、前記検出器に接続されていることを特徴とする請求項６に記載の装置。
8. 光学経路内で見て、開口を有するディスクが、前記検出器の撮像区域の前記選択的照射のために該検出器の前に位置決めされていることを特徴とする請求項５から請求項７のいずれか１項に記載の装置。
9. 前記配向手段及び前記開口を有するディスクは、ニプコー円板に組み合わされていることを特徴とする請求項５又は請求項８に記載の装置。
10. 前記配向手段によって照射が制御された前記対象物の前記部分を照射するために前記照射ユニットが前記オン位置にある時間の長さを指示するための時間指示装置に接続された撮像装置を有することを特徴とする請求項５から請求項９のいずれか１項に記載の装置。
11. 前記撮像装置は、前記対象物の前記照射された部分からの光の累積量を指示するために、前記検出器に接続した前記積分器又は加算器に更に接続されていることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
12. 前記撮像装置は、前記対象物の場所又は位置を示す信号を発する位置検出手段にも接続されていることを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載の装置。

Images