JP2022511677A - 高スループット光トモグラフィイメージング方法及びイメージングシステム - Google Patents
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Abstract
Description
S1では、ビームを、対物レンズの焦点面に焦点を合わせ、対物レンズの焦点ぼけ面で発散することができる変調ビームに変調し、前記変調ビームは、対物レンズの焦点面で完全に同じではない変調強度を有し、
S2では、カメラを使用して、変調ビーム照明での同一サンプルを異なる画素でイメージングし、形成されたサンプル画像の計算式は次のとおりであり、
I(i)=Iinf(i)+Iout
I(i)は、i画素で形成されたサンプル画像であり、f(i)は、サンプル画像I(i)に対応する変調強度であり、Iinは、サンプル画像の焦点面画像であり、Ioutは、サンプル画像の焦点ぼけ面画像であり、
S3では、異なる画素でのサンプル画像を復調アルゴリズムにより復調して、サンプル画像の焦点面画像を取得し、この焦点面画像は光トモグラフィ画像であり、前記復調アルゴリズムの復調式は次のとおりである。
Iin=c×|βI1-αI2|
α、βは正の整数であり、cは0より大きい定数であり、I1はα個の画素で取得されたサンプル画像の累積合計であり、I2はβ個の画素で取得されたサンプル画像の累積合計であり、α個の画素でのサンプル画像に対応する変調強度の累積値は、β個の画素でのサンプル画像に対応する変調強度の累積値とは異なる。
前記ビーム変調モジュールは、ビームを、対物レンズの焦点面に焦点を合わせ、対物レンズの焦点ぼけ面で発散することができる変調ビームに変調するために使用され、前記変調ビームは、対物レンズの焦点面で完全に同じではない変調強度を有する。
前記イメージングモジュールは、カメラを使用して、変調ビーム照明下での同一のサンプルを異なる画素でイメージングするために使用され、形成されたサンプル画像の計算式はI(i)=Iinf(i)+Ioutであり、I(i)は、i画素で形成されたサンプル画像であり、f(i)は、サンプル画像I(i)に対応する変調強度であり、Iinは、サンプル画像の焦点面画像であり、Ioutは、サンプル画像の焦点ぼけ面画像であり、
前記復調モジュールは、異なる画素でのサンプル画像を復調アルゴリズムにより復調して、サンプル画像の焦点面画像を取得し、この焦点面画像は光トモグラフィ画像であり、前記復調アルゴリズムの復調式はIin=c×|βI1-αI2|であり、α、βは正の整数であり、cは0より大きい定数であり、I1は、α個の画素で取得されたサンプル画像の累積合計であり、I2は、β個の画素で取得されたサンプル画像の累積合計であり、α個の画素でのサンプル画像に対応する変調強度の累積値は、β個の画素でのサンプル画像に対応する変調強度の累積値とは異なる。
S1では、ビームを、対物レンズの焦点面に焦点を合わせ、対物レンズの焦点ぼけ面で発散することができる変調ビームに変調し、前記変調ビームは、対物レンズの焦点面で完全に同じではない変調強度を有する。
具体的な変調では、まず、照明光線は、線状を呈する線状ビームに整形され、次に、線状ビームは、線状照明変調ビームに変調される。本実施例は、対物レンズの焦点面に焦点を合わせることができるとともに、対物レンズの焦点ぼけ面で発散することができる変調ビームによって、サンプルを線状に照明する。これは、サンプルが蛍光を励起するのを容易にするので、後続のイメージングを容易にする。
I(i)=Iinf(i)+Iout
I(i)は、i画素で形成されたサンプル画像であり、f(i)は、サンプル画像I(i)に対応する変調強度であり、Iinは、サンプル画像の焦点面画像であり、Ioutは、サンプル画像の焦点ぼけ面画像である。
具体的なイメージングでは、次のステップS21~S22を含む。
S21では、前記変調ビームとサンプルを駆動して、前記X方向に連続的に等速で相対的に移動させ、
S22では、前記カメラは、前記サンプルをその相対的な移動方向に沿って順次連続的にイメージングする。
本実施例の変調ビームは、サンプルの移動方向に垂直であり得、サンプルイメージングを連続イメージングする方向は、複数の行の画素の配置方向と同じである。即ち、サンプルが変調ビームに対して移動するプロセス中に、サンプルの連続的に証明される部分は、連続的にイメージングされる。本実施例では、変調ビームとサンプルが連続的に等速で相対的に移動できる限り、サンプルを駆動して、線状照明変調ビームに垂直な方向に沿って連続的に等速で移動させることができ、また、変調ビームを駆動して、サンプルに平行な方向に沿って連続的に等速で移動させることもできる。
Mは、完全なストライプ画像に対応するストライプ画像ブロックの数である。具体的には、前記ストライプ画像は、M個のストライプ画像ブロックをスプライスして形成される。は、前記ストライプ画像における第m個のストライプ画像ブロックに対応する焦点面画像であり、m≦Mである。
Iin=c×|βI1-αI2|
α、βは正の整数であり、cは0より大きい定数であり、I1はα個の画素で取得されたストライプ画像の累積合計であり、I2はβ個の画素で取得されたサンプル画像の累積合計である。α個の画素でのサンプル画像に対応する変調強度の累積値は、β個の画素でのサンプル画像に対応する変調強度の累積値とは異なる。
S31では、少なくとも1行の画素のストライプ画像を累積して第1ストライプ画像を形成し、少なくとも1行の画素のストライプ画像を累積して第2ストライプ画像を形成する。
上記のN個のストライプ画像を取得する場合、そのうちの1つ、2つ又は複数のストライプ画像を任意に選択して累積し、第1ストライプ画像を形成し、次に同じ方式で累積して第2ストライプ画像を取得することができる。上記の復調アルゴリズムにより取得されて光トモグラフィ画像がゼロになるのを防止するために、本実施例では、α個の画素でのストライプ画像に対応する変調強度の累積値が、β個の画素でのストライプ画像に対応する変調強度の累積値とは異なるように設定することができる。
図4(a)に示すように、サンプルがN行の画素の配置方向に沿って移動すると、時間t1~時間tN+M-1の間にN+M-1フレームの画像(Mは、完全なストライプ画像に対応するストライプ画像ブロックの数であり、この実施例では、Nは8であり、Mは9である)を取得することができる。N+M-1フレームの画像における各行の画素は、1つのストライプ画像ブロックに対応する。例えば、第1フレームの画像の第1行の画素のストライプ画像ブロックI1(1)、第2フレームの画像の第1行の画素のストライプ画像ブロックI2(1)、第Nフレームの画像の第1行の画素のストライプ画像ブロックIN(1)、及び第N+M-1フレームの画像の第1行の画素のストライプ画像ブロックI(N+M-1)(1)を取得することができる。上記のストライプ画像ブロックI1(1)、ストライプ画像ブロックI2(1)からストライプ画像ブロックI(N+M-1)(1)を順次スプライスして、ストライプ画像を形成することができる。対応する第2行の画素~第N行の画素をスプライスして、対応するストライプ画像を形成することができる。
Claims (10)
- 高スループット光トモグラフィイメージング方法であって、ステップS1~S3を含み、
S1では、ビームを、対物レンズの焦点面に焦点を合わせ、対物レンズの焦点ぼけ面で発散することができる変調ビームに変調し、前記変調ビームは、対物レンズの焦点面で完全に同じではない変調強度を有し、
S2では、カメラを使用して、変調ビーム照明での同一サンプルを異なる画素でイメージングし、形成されたサンプル画像の計算式は次のとおりであり、
I(i)=Iinf(i)+Iout
I(i)は、i画素で形成されたサンプル画像であり、f(i)は、サンプル画像I(i)に対応する変調強度であり、Iinは、サンプル画像の焦点面画像であり、Ioutは、サンプル画像の焦点ぼけ面画像であり、
S3では、異なる画素でのサンプル画像を復調アルゴリズムにより復調して、サンプル画像の焦点面画像を取得し、この焦点面画像は光トモグラフィ画像であり、前記復調アルゴリズムの復調式はIin=c×|βI1-αI2|であり、
α、βは正の整数であり、cは0より大きい定数であり、I1はα個の画素で取得されたサンプル画像の累積合計であり、I2はβ個の画素で取得されたサンプル画像の累積合計であり、α個の画素でのサンプル画像に対応する変調強度の累積値は、β個の画素でのサンプル画像に対応する変調強度の累積値とは異なる、ことを特徴とする高スループット光トモグラフィイメージング方法。 - 前記カメラのイメージング領域は、N行の画素であり、N≧2であり、前記サンプルのイメージング平面に平行な平面上に互いに垂直なX方向とY方向である2つの方向を形成し、前記変調ビームは、X方向とY方向にそれぞれ次の特性を持ち、前記変調ビームは、前記N行の画素でX方向に沿って完全に同じではない変調強度を有し、前記変調ビームは、前記N行の画素の各行の画素でY方向に沿って同じ変調強度を有し、前記画素は行画素であり、前記サンプル画像はストライプ画像である、ことを特徴とする請求項1に記載の高スループット光トモグラフィイメージング方法。
- 前記カメラの単一フレームの露光時間は、1行の画素を相対的に移動する時間と同じである、ことを特徴とする請求項3に記載の高スループット光トモグラフィイメージング方法。
- 前記N行の画素の分布方向及び幅は、それぞれ、変調ビームの分布方向及び幅と同じであり、互いに物体画像共役関係にある、ことを特徴とする請求項4に記載の高スループット光トモグラフィイメージング方法。
- 前記変調ビームは線状を呈する、ことを特徴とする請求項1に記載の高スループット光トモグラフィイメージング方法。
- 高スループット光トモグラフィイメージングシステムであって、ビーム変調モジュールと、イメージングモジュールと、切除モジュールと、復調モジュールとを含み、
前記ビーム変調モジュールは、ビームを、対物レンズの焦点面に焦点を合わせ、対物レンズの焦点ぼけ面で発散することができる変調ビームに変調するために使用され、前記変調ビームは、対物レンズの焦点面で完全に同じではない変調強度を有し、
前記イメージングモジュールは、カメラを使用して、変調ビーム照明下での同一のサンプルを異なる画素でイメージングするために使用され、形成されたサンプル画像の計算式はI(i)=Iinf(i)+Ioutであり、I(i)は、i画素で形成されたサンプル画像であり、f(i)は、サンプル画像I(i)に対応する変調強度であり、Iinは、サンプル画像の焦点面画像であり、Ioutは、サンプル画像の焦点ぼけ面画像であり、
前記復調モジュールは、異なる画素でのサンプル画像を復調アルゴリズムにより復調して、サンプル画像の焦点面画像を取得し、この焦点面画像は光トモグラフィ画像であり、前記復調アルゴリズムの復調式はIin=c×|βI1-αI2|であり、α、βは正の整数であり、cは0より大きい定数であり、I1は、α個の画素で取得されたサンプル画像の累積合計であり、I2は、β個の画素で取得されたサンプル画像の累積合計であり、α個の画素でのサンプル画像に対応する変調強度の累積値は、β個の画素でのサンプル画像に対応する変調強度の累積値とは異なる、ことを特徴とする高スループット光トモグラフィイメージングシステム。 - 前記カメラのイメージング領域は、N行の画素であり、N≧2であり、前記サンプルのイメージング平面に平行な平面上に互いに垂直なX方向とY方向である2つの方向を形成し、前記変調ビームは、X方向とY方向にそれぞれ次の特性を持ち、前記変調ビームは、前記N行の画素でX方向に沿って完全に同じではない変調強度を有し、前記変調ビームは、前記N行の画素の各行の画素でY方向に沿って同じ変調強度を有し、前記画素は行画素であり、前記サンプル画像はストライプ画像であり、前記N行の画素の分布方向及び幅は、それぞれ、変調ビームの分布方向及び幅と同じであり、互いに物体画像共役関係にある、ことを特徴とする請求項8に記載の高スループット光トモグラフィイメージングシステム。
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