JP2014137558A5 - - Google Patents

Claims (21)

1. 標本を照明する照明光学系と、
   前記標本の光学像を形成する結像光学系と、
   前記照明光学系および前記結像光学系の少なくとも一方の瞳面に、光軸に対して非対称な透過率分布および位相分布の少なくとも一方を生成する光変調手段と、
   前記結像光学系により形成された前記標本の光学像を光電変換する撮像素子と、
   前記結像光学系の焦点面と前記標本および前記撮像素子の少なくとも一方との、前記結像光学系の光軸方向の相対位置を変化させる駆動手段と、を有し、
   前記駆動手段により前記相対位置を変化させて前記標本の複数の画像を取得することを特徴とする撮像装置。
2. 前記駆動手段は前記標本の前記光軸方向の位置を変化させており、
   前記結像光学系の標本側の焦点深度をＤ、前記結像光学系の標本側の開口数をＮＡ、前記照明光学系による照明光の波長をλとすると、
   
   を満たし、前記標本の位置の変化量はＤよりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記駆動手段は前記撮像素子の前記光軸方向の位置を変化させており、
   前記結像光学系の像側の焦点深度をＤ’、前記結像光学系の像側の開口数をＮＡ’、前記照明光学系による照明光の波長をλとすると、
   
   を満たし、前記撮像素子の位置の変化量はＤ’よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
4. 前記光変調手段は、前記照明光学系および前記結像光学系の両方の瞳面に、前記光軸に対して非対称な透過率分布および位相分布の少なくとも一方を生成することを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の撮像装置。
5. 前記照明光学系と前記結像光学系とは部分コヒーレント結像系を形成することを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の撮像装置。
6. 前記照明光学系と前記結像光学系とはインコヒーレント結像系を形成し、
   前記光変調手段は、前記結像光学系の瞳面に、前記光軸に対して非対称な透過率分布および位相分布の少なくとも一方を生成することを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の撮像装置。
7. 前記照明光学系の瞳面は、前記光軸からずれた位置に一重極の透過率分布を有し、前記一重極の面積は直径ｄの円の面積以下であり、ｄの値は瞳面の半径の１％から２０％であることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載の撮像装置。
8. 前記複数の画像に対して圧縮センシング再構成アルゴリズムを実行することにより、前記標本の情報を再構成する演算装置と接続されていることを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載の撮像装置。
9. 前記演算装置は、前記標本の複数の画像の全画素数よりもデータ要素数が多い前記標本の情報を再構成することを特徴とする請求項８に記載の撮像装置。
10. 前記演算装置により再構成される前記標本の情報は、屈折率、消衰係数、蛍光強度の少なくとも１つを含むか、または屈折率、消衰係数、蛍光強度の少なくとも１つから一意に決定される情報を含むことを特徴とする請求項８に記載の撮像装置。
11. 前記演算装置を備えていることを特徴とする請求項８乃至１０のうちいずれか１項に記載の撮像装置。
12. ネットワークを介して前記演算装置と接続されていることを特徴とする請求項８乃至１０のうちいずれか１項に記載の撮像装置。
13. 前記光変調手段は、前記駆動手段が前記相対位置を変化させる毎に、前記照明光学系および前記結像光学系の少なくとも一方の瞳面の、透過率分布および位相分布の少なくとも一方を調整することを特徴とする請求項１乃至１２のうちいずれか１項に記載の撮像装置。
14. 前記光変調手段は、前記照明光学系および前記結像光学系の少なくとも一方の瞳面の近傍に配置される可動絞り、空間光変調器、デジタルマイクロミラーデバイスのいずれかであることを特徴とする請求項１乃至１３のうちいずれか１項に記載の撮像装置。
15. 標本を照明する照明光学系と、
    前記標本の光学像を形成する結像光学系と、
    前記結像光学系により形成された前記標本の光学像を光電変換する撮像素子と、
    前記結像光学系の焦点面と前記標本および前記撮像素子の少なくとも一方との、前記結像光学系の光軸方向の相対位置を変化させる駆動手段と、を有し、
    前記駆動手段により前記相対位置を変化させて前記標本の複数の画像を取得する撮像システムであって、
    前記照明光学系および前記結像光学系の少なくとも一方の瞳面は、光軸に対して非対称な透過率分布および位相分布の少なくとも一方を有しており、
    前記複数の画像に対して圧縮センシング再構成アルゴリズムを実行することにより、前記標本の情報を再構成する演算装置と接続されていることを特徴とする撮像システム。
16. 前記演算装置を備えていることを特徴とする請求項１５に記載の撮像システム。
17. 前記演算装置により再構成される前記標本の情報は、屈折率、消衰係数、蛍光強度の少なくとも１つを含むか、または屈折率、消衰係数、蛍光強度の少なくとも１つから一意に決定される情報を含むことを特徴とする請求項１５または１６に記載の撮像システム。
18. 前記照明光学系と前記結像光学系とは部分コヒーレント結像系を形成し、前記複数の画像を結合し定数を減算して得られるＭ行１列のベクトルをＩ、前記照明光学系および前記結像光学系から決定されるＭ行Ｎ列の行列をΦ、前記標本の３次元情報を表すＮ行１列のベクトルをＴ、前記標本の３次元屈折率分布を表すＮ行１列のベクトルをｎ、前記標本における背景屈折率をｎ_０、アダマール積をとる演算を・、全要素が１のＮ行１列のベクトルを１とする時、前記演算装置は
    
    なる関係に基づき前記圧縮センシング再構成アルゴリズムを実行することを特徴とする請求項１５乃至１７のうちいずれか１項に記載の撮像システム。
19. 前記演算装置により再構成される前記標本の情報を表示する表示手段を更に有すること特徴とする請求項１５乃至１８のうちいずれか１項に記載の撮像システム。
20. 照明光学系により照明された標本の光学像を結像光学系により形成し、該結像光学系により形成された前記標本の光学像を撮像素子により光電変換する撮像装置、において取得される前記標本の画像に対する画像処理方法であって、
    前記照明光学系および前記結像光学系の少なくとも一方の瞳面は、光軸に対して非対称な透過率分布および位相分布の少なくとも一方を有しており、
    前記結像光学系の焦点面と前記標本および前記撮像素子の少なくとも一方との、前記結像光学系の光軸方向の相対位置を変化させる駆動工程と、
    前記撮像装置により前記標本の画像を取得する撮像工程と、
    前記駆動工程および前記撮像工程を繰り返すことにより得られる複数の画像に対して、圧縮センシング再構成アルゴリズムを実行することにより前記標本の情報を再構成する再構成工程と、を有することを特徴とする画像処理方法。
21. 前記照明光学系および前記結像光学系の少なくとも一方の瞳面に、光軸に対して非対称な透過率分布および位相分布の少なくとも一方を生成する光変調工程を有することを特徴とする請求項２０に記載の画像処理方法。