JP6694182B2 - 微小試料観測システム及び微小試料の観察方法 - Google Patents
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Description
前記高精細画像書込み型画像表示器が2つのセグメントに分けられ、それぞれのセグメントにフレネルレンズ機能と平面波発生機能を持たせた画像パターンを搭載し、
基準画像のサイズと回転角に応じて垂直または水平に平行移動させる対数極座標変換機能を持つ画像処理手段によって異なる形状の複数の基準画像についてそれぞれの対数極座標変換パターンを取得し、前記高精細画像書込み型画像表示器のフレネルレンズ機能搭載セグメントに、取得された異なる形状の複数の基準画像についてそれぞれの対数極座標変換パターンを重ねて書き込み、書き込まれた異なる形状の複数基準画像についての光回折されたそれぞれの対数極座標変換パターンと共に平面波の参照光を、前記高精細画像書込み型画像表示器に搭載のフレネルレンズ機能の焦点面に設置されたホログラム作成器上で同時に得て、干渉縞を形成する、画像識別の多重性を確保した多重マッチトフィルタを形成し、フレネルレンズ機能搭載セグメントに、異なる形状の複数の被検査画像のそれぞれの対数極座標変換パターンを重ねて書き込み、可干渉性レーザ平行光束を前記高精細画像書込み型画像表示器に照射し、多重マッチトフィルタによって、同形状でサイズと回転角が基準画像と異なる被検査画像を同時に識別すること
を特徴とする異なる形状の複数の被検査画像を同時検出する方法が記載されている。
該位相差画像作成光学系は、前記フーリエ変換レンズが可干渉性拡大平行レーザ光束中に設置されて、前記フーリエ変換レンズの前焦点面導入物体の画像を前記逆フーリエ変換レンズの後焦点面に結像させる該後焦点面の位置に、前記フーリエ変換レンズの前焦点面上の光軸上および光軸から直角方向に外方に外れた位置の導入物体の位相差像を広い視野で撮り込むことを特徴とする位相差画像表示装置が記載されている。
干渉性のあるレーザ拡大平行光が、微小試料の流動する溶液に照射され、微小試料からの屈折・散乱・回折の画像情報が高口径比のレンズで受けられ、フーリエ変換されて散乱光を零次回折光と高次回折光に分けて、光の位相と強度が光学フィルタで自動加工後干渉され、画像形成されるようにして画像が生成される位相差画像検査装置からの計測された微小試料の画像が取得される微小試料観測システムであって、
前記位相差画像表示装置が流動路内を流動する溶液に対してその流動方向と並行するように対峙して設置され、
微小試料を含んだ溶液の流動路が、前記可干渉性拡大平行レーザ光束を流動する溶液に照射したときに、照射方向に対して直角方向に多数個並列させたときの該多数個並列させた微小試料を撮像可能な寸法の断面積を持つように形成され、
当該流動路に対する測定視野が、前記可干渉性拡大平行レーザ光束が当該流動路と並行方向から照射される範囲で定まり、直角方向に、流動する微小試料の深みの設定された撮像画像が、流動する溶液と共に継続して撮影されることで取得されること
を特徴とする微小試料観測システムを提供する。
流動する微小試料の深みの異なる撮像画像から微小試料についての数量情報と共に縁、核または/及び内部粒子についての性状が解析情報として取得されて、微小試料構造解析情報が形成されること
を特徴とする微小試料観測システムを提供する。
前記位相差画像表示装置が流動路内を流動する溶液に対してその流動方向と並行するように対峙して設置され、
微小試料を含んだ溶液の流動路が、前記可干渉性拡大平行レーザ光束を流動する溶液に照射したときに、照射方向に対して直角方向に多数個並列させたときの該多数個並列させた微小試料を撮像可能な寸法の断面積を持つように形成され、
当該流動路に対する測定視野を、前記可干渉性拡大平行レーザ光束が当該流動路と並行方向から照射される範囲で定め、直角方向に、流動する微小試料の深みの設定された撮像画像を、流動する溶液と共に継続して撮影することで取得され、
流動する微小試料の深みの異なる撮像画像から微小試料についての数量情報と共に縁、核または/及び内部粒子についての性状が解析情報として取得されて、微小試料構造解析情報が形成され、
前記微小試料微細構造解析情報が、生死判別されたときに、生きた微小試料、死んだ微小試料、あるいは生きた微小試料及び死んだ微小試料についての微小試料微細構造解析情報であること
を特徴とする微小試料観測システムによる微小試料観測方法を提供する。
・化粧品に含まれる微小試料
・飲料品に含まれる微小試料
・再生医療に必要なiPS細胞中の微小試料
・薬品中の微小試料
・血球中の微小試料
・微細細胞中の微小試料
・生体細胞中の微小試料
等がある。
・溶液情報(流動速度・溶液量)
・広く、深い視野で撮像された画像情報
・解析情報
を入力する。位相差画像検査装置から、取得された画像が撮像ごと時々刻々に取り入れられる。解析情報が、画像解析者によって解析されたときに解析情報として、あるいは解析装置で解析されたときには解析装置から電子情報として入力される。
細胞の場合、断続的に計測された微小試料の細胞の縁、核または/及び内部顆粒を撮像した微細構造画像を含み、微細構造の解析がなされたときに溶液流動状態の微小試料微細構造解析情報を取得する。
・画像中の微小試料の数の取得
・微小試料が並列に流動する溶液の特定の容量中に存在する微小試料の数量の取得
・溶液全量中の微小試料数量の観測データ
を含め得る。
演算処理手段12で取得した微小試料微細構造解析情報を出力する。
・過去の観測データを含む微小試料情報
・微小試料数量閾値情報
を記録する。また、位相差画像表示装置情報が含まれる。
図7は、時々刻々に継続して計測された、菌(バクテリア)測定写真である。
菌のサイズ:0.5μm以下
菌バクテリア測定写真から溶液流動状態の微小試料微細構造解析情報が取得された。
図8は、時々刻々に継続して計測された、血球粒子測定写真である。事例1と同様に撮影された。
血球のサイズ:白血球5μm以上 赤血球; 5μm程度
事例1と同様に、血球測定写真から液流動状態の微小試料微細構造解析情報が取得された。
図9は、時々刻々に継続して計測された、血球粒子測定写真である。事例1と同様に撮影された。
血球のサイズ:白血球5μm以上 赤血球; 5μm程度
事例1と同様に、血球測定写真から液流動状態の微小試料微細構造解析情報が取得された。
なお、多重マッチトフィルタMMSFに基準画像を投影する方法は、PCで制御されたCCDカメラで撮り込まれた複数の異なる形状の基準画像あるいはPCから送られた複数の異なる形状の基準画像を、LCOS105上のフレネルレンズパターン領域に投影することによって行われる。以上のMMSF作成法が実験的に確かめられた。(図10参照)。
CCDカメラまたはPCから取り込まれた識別したい異なる形状の複数の基準画像を該高精細画像書込み型画像表示器105上のフレネルレンズ機能搭載セグメントにこれに重ねて書き込み、可干渉性レーザ平行光束を該高精細画像書込み型画像表示器105に照射することによって、前記の高精細画像書込み型画像表示器105上に書込んだ識別したい異なる形状の複数基準画像の光回折パターンを同時に発生させると共に平面波の参照光も同時に発生させて、前記高精細画像書込み型画像表示器105に搭載のフレネルレンズ機能の焦点面に設置されたホログラム作成器106上で、複数の基準画像の光回折パターン群と参照光とを同時に得て、ホログラム作成面上に干渉縞を構成する。
画面表示134に示すような二つのセグメントに分けたそれぞれのセグメントにフレネルレンズ機能と平面波発生機能を持たせた画像パターンを搭載したLCOS(Liquid Crystal on Silicon)等の高精細画像書込み型画像表示器145、λ/2板147、該偏光ビームスプリッタ144、LCOS147のフレネルレンズ機能の焦点面にPPH作成器146、PPH作成器146を前焦点面とした集光レンズ148、集光レンズ148の後焦点面を画像の焦点面としてCCDカメラ149を、同時に光学レール151上に載せると共に、光学ベース152上に偏光ビームスプリッタ144と共に可干渉性レーザ光源101、レーザ平行光作成光学系を構成する凹レンズ102と凸レンズ103、λ/2板107を載せて、一体型に配置して設置し、LCOS等の高精細画像書込み型画像表示器145のフレネル機能を搭載したセグメントに前記検査画像の対数極座標変換パターン同時取得装置のCCDカメラ121から投入される複数の検査画像の対数極座標変換パターンが重ねて書き込まれれば、それらの対数極座標変換パターンの同時識別が自動的に行われる装置を構成する。
同一形状の画像であることが識別できる装置を図16に示すように構成した。
ように行われた。
図26〜図29に示される位相差画像検査装置(3)は、本件特許出願人になる特願2016−9399に記載された位相差画像検査装置である。
乱光との干渉を図ることに対し、本実施例では広い領域を持つλ/4板中央に零次光透過の穴322を開け、カメラ310の前方に偏光板323を置くことにより特許文献2に記載された技術とは逆に散乱高次光をλ/4板を通過させ、偏光板323通過で減光した零次光と干渉させる。
(1)広いλ/4板で回折光を高次光まで取り込むことにより高次光による微細画像再構成で輪郭明確化が実現される。
(2)λ/4板中央に零次光透過穴を開けることにより、試料透過の零次光が自己干渉を起こすことを防ぎ、従来型に生ずる零次光干渉の効果による、後光効果(halo effect)を防ぐことができる。
(3)偏光板の角度調整により、零次光を減衰させ、バックグラウンド光を弱めることで、散乱光強度を相対的に強め、零次光のバックグラウンド光と高次散乱光との干渉を強め、画像のコントラストを強め、検査体の輪郭ばかりでなく内部構造までも明確な画像とすることができる。
Claims (3)
- レーザ光源、可干渉性拡大平行レーザ光束を形成するレーザ光拡大平行光構成光学系、可干渉性拡大平行レーザ光束中に設置され、後焦点面に、零次光と高次の回折光からなる光回折パターンを形成するフーリエ変換レンズ、該フーリエ変換レンズの後焦点面に設けられてフーリエ変換像の前記光回折パターンを通す光学フィルタ、該フーリエ変換レンズの後焦点面に前焦点面として設置され、当該高次の回折光と当該零次光を集光し、当該高次の回折光及び当該零次光による位相差干渉像を形成する逆フーリエ変換レンズ及び該逆フーリエ変換レンズの集光面に結像された前記位相差干渉像を撮影し微小試料の位相差干渉画像を取得する電子カメラを備えた位相差画像検査装置を備え、当該位相差画像検査装置で取得された該位相差干渉画像と該位相差干渉画像の画像解析から取得された解析情報とを結合した微小試料微細構造解析情報を画面に表示する表示手段を備える微小試料観測システムであって、
前記位相差画像検査装置は、該フーリエ変換レンズの前側に設置され、可干渉性拡大平行レーザ光束を、流動路内を流動する溶液に照射するときに、照射方向に対して直角方向に形成された前記微小試料を含んだ溶液の流動路を備え、該流動路に対する、測定視野及び微小試料についての測定する深みを設定する測定視野設定手段及び深み設定手段を備え、前記測定視野を、前記可干渉性拡大平行レーザ光束を当該流動路に直角方向から照射される範囲内に設定し、かつ前記深みを深さ方向に予め定めた範囲内を含むように設定し、前記可干渉性拡大平行レーザ光束を、前記測定視野及び前記深みの設定された前記流動路内に流動する溶液に照射し、前記微小試料の位相差干渉画像を継続的に取得し、
前記微小試料観測システムが、前記位相差画像検査装置で継続的に取得された前記位相差干渉画像を入力する入力手段を備え、前記継続的に取得された前記微小試料の複数の一連の前記位相差干渉画像と前記微小試料の解析情報とを結合した微細試料微細構造解析情報を前記表示手段の画面に表示すること
を特徴とする微小試料観測システム。 - 請求項1に記載された微小試料観測システムにおいて、
前記位相差画像検査装置が、前記微小試料の前記位相差干渉画像として、微小試料の縁、核又は/及び内部粒子の微細構造画像を取得し、
前記微小試料観測システムが、過去の前記微細試料微細解析情報を記録する記憶手段を備えること
を特徴とする微小試料観測システム。 - レーザ光源、可干渉性拡大平行レーザ光束を形成するレーザ光拡大平行光構成光学系、可干渉性拡大平行レーザ光束中に設置され、後焦点面に、零次光と高次の回折光からなる光回折パターンを形成するフーリエ変換レンズ、該フーリエ変換レンズの後焦点面に設けられてフーリエ変換像の前記光回折パターンを通す光学フィルタ、該フーリエ変換レンズの後焦点面に前焦点面として設置され、当該高次の回折光と当該零次光を集光し、当該高次の回折光及び当該零次光による位相差干渉像を形成する逆フーリエ変換レンズ及び該逆フーリエ変換レンズの集光面に結像された前記位相差干渉像を撮影し微小試料の位相差干渉画像を取得する電子カメラを備えた位相差画像検査装置を備え、当該位相差画像検査装置で取得された該位相差干渉画像と該位相差干渉画像の画像解析から取得された解析情報とを結合した微小試料微細構造解析情報を画面に表示する表示手段を備える微小試料観測システムによる微小試料観測方法において、
前記位相差画像検査装置は、該フーリエ変換レンズの前側に設置され、可干渉性拡大平行レーザ光束を、流動路内を流動する溶液に照射するときに、照射方向に対して直角方向に形成された前記微小試料を含んだ溶液の流動路を備え、該流動路に対する、測定視野及び微小試料についての測定する深みを設定する測定視野設定手段及び深み設定手段を備え、前記測定視野を、前記可干渉性拡大平行レーザ光束を当該流動路に直角方向から照射される範囲内に設定し、かつ前記深みを深さ方向に予め定めた範囲内を含むように設定し、前記可干渉性拡大平行レーザ光束を、前記測定視野及び前記深みの設定された前記流動路内に流動する溶液に照射し、前記微小試料の位相差干渉画像を継続的に取得し、
前記微小試料観測システムが、前記位相差画像検査装置で継続的に取得された前記位相差干渉画像を入力する入力手段を備え、前記継続的に取得された前記微小試料の複数の一連の前記位相差干渉画像と前記微小試料の解析情報とを結合した微細試料微細構造解析情報を前記表示手段の画面に表示すること
を特徴とする微小試料観測システムによる微小試料観測方法。
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