JP6130464B2 - Hilbert位相画像処理のためのシステムと方法 - Google Patents
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Description
の好ましい実施例には、光ファイバーを含めて、光を画像処理される組織のようなオブジェクト上に光を結合しうる。レーザー(lasers)又は種々の波長の非常にコーヒーレント(coherent)の光源を使用できる。コンピューター又は他のデータ処理装置又は画像処理装置を、画像データの処理のために、画像処理装置の出力に接続できる。好ましい実施例では、データ処理装置は最初に画像を処理するために、ソフトウエア・プログラムを用いてプログラムされて、基準として、視野内で選ばれたポイント(point)を用いて、ノイズ(noize)を除去する。そして、画像にHilbert変換を行って画像の処理を行う。干渉撮影にフーリエ変換を行ってその後フィルター(filter)をかけて、フィルター処理済み画像データを得る。この後で、逆フーリエ変換を行ってラップド(wrapped)及び非ラップド(unwrapped)位相画像を得る。これが関心を持っているオブジェクトの定量的位相画像になる。
が以下の形をとる。
t)を示し、それがサンプルの透過度の表示になっている。図2b−dが位相再構築の手順内の中間ステップを示し、かつ、図2aに示されている長方形領域に対応している。この領域がグリセロール/クラディングとクラディング/コアの境界を包んでいる。CCD(図2b)により記録された干渉撮影は、フーリエの変換と高域フィルターリングであり、正弦波信号が得られる(図2c)。この実数の信号と関連して、複素解析信号を得るために、2次元フーリエ変換を計算し、負の空間周波数を抑制する。逆フーリエ変換の操作で、複素2次元信号が得られ、図2に示すようにオブジェクトの位相についての情報を独自に提供する。強いラップド及び非ラップドの位相画像がそれぞれ図2d及び図2eに示されている。光ファイバーの定量的位相画像が、直線的位相を減算することにより得られ、図2fに示されている。その一方で、図2gには断面が示されている。連続線がモデルとされたフィット(fit)を示し、変動パラメーターとして、グリセロールの反射指数を用いている。最良のフィットのためのグリセロールの反射指数はn=1.467の値を有し、ほぼ既知の値である。
も有意に不規則である(あるときに非単調性)。質量の時間的変化は、蒸発中の形状変化の不連続性を示す。
RBCs)は非常に特殊なタイプの構造で、細胞核と主要な細胞小器官が欠落している。それで、RBCsは光学的に均質なオブジェクトとしてモデル化できる。即ち、それらは、局部的、光学的、厚みに比例した位相の移動を生じる。それゆえ、赤血球の定量的位相画像は、光学的波長の非常に小さな部分に対応した精度で細胞の厚みプロフィールを提供する。ナノスケール(nanoscale)の形態学的情報が、細胞の生物物理的特性及び健康状態の洞察を提供する。核又は光学的不透明成分を有する細胞を前記の反射プロセスを用いて測定できる。
くの用途では100ミリ秒未満の適用で得られる。結果として、動的事象のビデオ記録を分子レベルで記録できる。
Claims (15)
- 光源、撮影対象を有する第一の光学的経路、第二の基準光学的経路、及び第一の光学的経路及び第二の基準光学的経路からの光を受けるように配置され、光源からの光による1回の撮影のためのフルフィールド照射に応答して対象のフルフィールドの二次元画像を検知する撮影装置、
撮影装置での二次元画像の撮影を可能とする干渉縞構造を形成するために第二の基準光学的経路に対して角度を以って第一の光学的経路が傾斜されるように光源からの光を配置する装置、及び
撮影装置に接続され、撮影装置から二次元画像データを受けて撮影対象の位相画像を形成するように二次元画像データのヒルベルト(Hilbert)変換を実施する、ソフトウエア・プログラムでプログラム組みされたプロセッサー、
を具備するヒルベルト(Hilbert)位相撮影顕微鏡装置。 - 光源から第一の光学的経路及び第二の基準光学的経路に光を結合する光ファイバー装置を更に備えている、請求項1記載の装置。
- 前記光源がレーザーを備え、
1回の撮影によるフルフィールド位相画像が前記撮影装置で形成されるように、前記第二の基準光学的経路からの画像と前記第一の光学的経路からの画像とを結合するビームスプリッタを更に有している、請求項1記載の装置。 - 可動ミラーを有している請求項1記載の装置。
- 撮影装置で撮影された干渉縞構造を形成するために第二の基準光学的経路に対して角度を以って第一の光学的経路が傾斜されるように、光源からの光を配置する調節装置を更に有し、
撮影対象用のホルダーにより倒立顕微鏡に対して撮影対象が取付けられている、
請求項1記載の装置。 - 倒立顕微鏡は、撮影対象用のホルダー、対物レンズ、ビームスプリッタ、及び撮影装置上に光を結ぶレンズを有している請求項5記載の装置。
- 一時的に連続する複数の画像を発生させる撮影装置、ここで各画像が対象の1回の撮影によるフルフィールド位相画像を含む、を含む、請求項1記載の装置。
- プロセッサーは、フーリエ高域フイルターリングにより放射照度をフーリエ変換し、周波数が所定の値より高い成分だけ取り出して逆フーリエ変換するソフトウエア・プログラムを有している請求項1記載の装置。
- 撮影装置が、少なくとも480×640の画素を有し且つ少なくとも10フレーム/秒で動作するCCD又はCMOS装置を備えている請求項1記載の装置。
- 光源からの1回の撮影のための光で撮影対象のフルフィールドの視野を照射して、x軸とy軸を有する撮影装置で対象を撮影し、ここで、撮影装置は第二の基準光学的経路に対して角度をもっている第一の光学的経路から光を受ける、過程と、
1回の撮影のための光照射に応答して二次元画像データを形成するために撮影装置で干渉縞構造を検出する過程と、
撮影装置に接続され、撮影対象の二次元定量位相画像を形成するために画像データのヒルベルト(Hilbert)変換を行うようにソフトウエア・プログラムでプログラム組みされたデータプロセッサーで二次元画像データを処理する過程と、
を有する顕微鏡で撮影対象を撮影する方法。 - 撮影装置の直交軸に対して45°の角度で干渉パターンの縞構造を配置する過程を有する請求項10記載の方法。
- 生物学的材料または組織サンプルを撮影する過程を有している請求項10記載の方法。
- レーザー光源を設ける過程を有し、1回の撮影によるフルフィールド位相画像を検出する第一の光学的経路及び第二の基準光学的経路内に撮影装置が配置されている請求項10記載の方法。
- フーリエ高域フイルターリングにより放射照度をフーリエ変換し、周波数が所定の値より高い成分だけ取り出して逆フーリエ変換する請求項10記載の方法。
- 測定のために哺乳動物の身体から採取した組織又は血液を撮影する過程を有している請求項14記載の方法。
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