JP7190034B2 - 高スループット光トモグラフィ三次元イメージングシステム - Google Patents
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Description
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ない変調強度を有する。
前記イメージングモジュールは、変調ビームの照明下でのサンプルの少なくとも1つの表層の少なくとも1つのサンプルストリップを異なる画素でイメージングするために使用される。
前記切除モジュールは、サンプルのイメージングされた表層を切除するために使用される。
前記復調モジュールは、一つの表層の一つのサンプルストリップのサンプル画像を復調して光トモグラフィ画像を形成し、各表層の各サンプルストリップの光トモグラフィ画像を再構成して三次元画像を形成するために使用される。
イメージングカメラ122cのN行の画素は、サンプルストリップの移動方向と同じ横方向に沿って配置される。それにより、サンプル20のサンプルストリップは、異なる画素でイメージングされやすくなる。1つのサンプルストリップをイメージングする場合、イメージングカメラ122cの単一フレームの露光時間は、サンプル20が1行の画素を移動する時間と同じである。1フレームの画像における任意の1行の画素に対応する画像が1つのストライプ画像ブロックとして設定される場合、複数フレームの画像における任意の1行の画素に対応する複数のストライプ画像ブロックは、このサンプル20の各部分の順次連続的なイメージングである。この連続的なイメージングを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。N行の画素は、N個のストライプ画像を形成することができる。図4(a)に示すように、前記サンプル20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11b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11b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11b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する。具体的には、X方向は横方向であり、Y方向は縦方向である。また、N行の画素の分布方向及び幅は、それぞれ、線状照明変調ビーム11b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。それにより、イメージング領域は、線状照明変調ビーム11bに対応することが容易になる。本実施例の画素は行画素であり、サンプル画像はストライプ画像である。
Iin=c×|βI1-αI2|
である。
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が、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。
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三次元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、変調ビームの照明下での同一のサンプルの少なくとも1つの表層の少なくとも1つのサンプルストリップを異なる画素でイメージングし、複数のサンプル画像を形成するために使用され、前記変調ビームは、異なる行画素の配置方向において異なる変調強度を有し、イメージング時に、前記異なる行画素の前記配置方向に沿ってサンプルストライプが移動し、これにより前記異なる行の各行の画素が、前記配置方向に沿って複数のストライプ画像ブロックを順次形成し、前記異なる行の各行の画素により形成された前記複数のストライプ画像ブロックは、同一のサンプルの前記複数のサンプル画像のうちの対応する一つのサンプル画像をスプライスするために使用され、
前記切除モジュールは、サンプルのイメージングされた表層を切除するために使用され、
前記復調モジュールは、一つの表層の一つのサンプルストリップのサンプル画像を復調して光トモグラフィ画像を形成し、各表層の各サンプルストリップの光トモグラフィ画像を再構成して三次元画像を形成するために使用され、複数のサンプル画像を形成することを特徴とする高スループット光トモグラフィ三次元イメージングシステム。 - 前記イメージングモジュールでは、形成されたサンプルストリップの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、第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では、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行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行の画素で取得されたサンプル画像の累積合計であり、β×(α行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、α×(β行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、ことを特徴とする請求項1に記載の高スループット光トモグラフィ三次元イメージングシステム。 - 前記イメージングモジュールは、ビーム変調モジュールとサンプルを駆動して、互いに垂直な3つの方向に相対的に移動させるための駆動ユニットと、サンプルストリップの長さ方向に沿って連続的なイメージングを行うイメージングユニットとを含み、前記サンプルストリップの長さ方向は、ビーム変調モジュールとサンプルのうちの1つの相対的な移動方向と同じである、ことを特徴とする請求項2に記載の高スループット光トモグラフィ三次元イメージングシステム。
- 前記イメージングモジュールにおける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、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方向に沿って異なる変調強度を有し、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3に記載の高スループット光トモグラフィ三次元イメージングシステム。
- 前記イメージングモジュールによるイメージングの単一フレームの露光時間は、ビーム変調モジュールとサンプルがサンプルストリップの長さ方向に沿って1つの行の画素を相対的に移動する時間と同じであり、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6に記載の高スループット光トモグラフィ三次元イメージングシステム。
- 前記ビーム変調モジュールは、線状を呈する線状ビームに照明光線を整形するための整形光路と、線状ビームを線状照明変調ビームに変調するための変調光路とを含む、ことを特徴とする請求項7に記載の高スループット光トモグラフィ三次元イメージングシステム。
- 前記整形光路は、照明光線の伝送方向に沿って順次配置されたレーザ光源と、第1レンズと、第2レンズと、柱レンズとを含み、前記変調光路は、線状ビームの発散光線を平行光線に変調するための第3レンズと、線状ビームの入射方向を変調するダイクロイックミラーと、入射方向を変調した線状ビームと同軸に配置された対物レンズとを含む、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三次元イメージングシステム。
- 前記駆動ユニットは、サンプルを駆動して、互いに垂直な3つの方向に移動させるための平行移動ステージであり、前記平行移動ステージは、前記対物レンズのダイクロイックミラーから離れた側に位置し、前記変調ビームの光軸に垂直であり、前記切除モジュールは、振動スライスカッタ、ダイヤモンドカッタ、及び硬質合金カッタのうちの1つ又は複数を含む、ことを特徴とする請求項9に記載の高スループット光トモグラフィ三次元イメージングシステム。
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