JP7427266B2 - 顕微鏡撮像における口径食を低減するための装置および方法 - Google Patents
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Description
a.アクティブ領域を画定するステップであって、
i.pSLMの各画素を連続的に起動させて、光を透過し、一方で、他の全ての画素が光の少なくとも一部分を遮断することと、
ii.連続的に起動した画素ごとに画像センサによって画像を取り込むことと、
iii.pSLMの各画素と、それらのアクティブ化に影響を及ぼされる画像センサの画素とを関連付けることと、を含む、アクティブ領域を画定するステップと、
b.中央整列ステップであって、
i.pSLMの中央を包含している複数の画素をアクティブ化することと、
ii.ステップb.のi.のアクティブ化した複数の画素について画像センサによって画像を取り込むことと、
iii.ステップb.のii.の1つ当たりの画像センサの影響を及ぼされた領域と、画像センサの中央とを比較することと、影響を及ぼされた領域が画像センサの中央にない場合に、
iv.pSLMをセンタリング方向に移動することと、を含む、中央整列ステップと、
c.画素整列ステップであって、
i.pSLM画素のx方向およびy方向が画像センサのx方向およびy方向とそれぞれ整列されるようにpSLMを回転させることを含む、画素整列ステップと、
d.これらのステップの組み合わせと、を含む。
fn=(I(PSn)-C)/I(PSn) (1):式中、
fn=セグメントの減衰係数Sn
C=平坦な照明野の目標強度、
I(PSn)=セグメントnの非減衰強度値、である。
fn=(I(PSn)-ITmax)/I(PSn) (2):式中、
fn=セグメントの減衰係数Sn
I(PSn)=電力レベルP2でのセグメントnの非減衰強度値、である。
g(p1S1)=f1;g(p2S1)=f1;…;g(pjS1)=f1
g(p1S2)=f2;g(p2S2)=f2;…;g(pjS2)=f2
g(p1Sn)=fn;g(p2Sn)=fn;…;g(pjSn)=fn
fn=(I(PSn)-ISmin)/I(PSn) (3)
Dn=Kn/Rn (4):式中、
Dn=n番目のpSLMセグメントの画素密度
Kn=n番目のpSLMセグメントのアクティブ化された画素(すなわち、g(x)=1)の数
Rn=n番目のpSLMセグメントの総画素数、である。
上で決定したように、Dn=fnであることに留意されたい。いくつかの形態において、アクティブ化された画素は、好ましくはセグメントを通して等しく分配されたパターンを形成する。
用語:
d 画像センサの画素数
yi 画像センサのi番目の画素
k pSLM内の画素数
xi pSLMアレイの中でi番目の画素、1≦i≦k
I pSLMまたは画像センサの画素、セグメント、または全アレイの強度
L(xi) pSLMアレイのi番目の画素に進入する前の光度
g(xi) pSLMアレイのi番目の画素の減衰値、g(xi)は実数であり、よって、0≦g(x)≦1である
t(xi) pSLMアレイのi番目の画素を通して透過される光度
n pSLMの離散セグメントの数
Sn pSLMのn番目のセグメント、1<n<pSLM内の画素数
pjSn セグメントSnのj番目の画素
PSn セグメントSnを形成する一組の画素
I(PSn) pSLMのn番目のセグメントを形成する画素の平均強度、強度は、pSLMの減衰前に画像センサで測定される
g(PSn) pSLMのセグメントSn内に収容されている画素の各々に適用される吸収値
P 照明源の電力レベル
C 平坦な照明野を表す、取り込まれた画像の目標強度値
fn n番目のセグメント内の画素の吸収値、よって、fn×IPSn=C
T 画像センサによって取り込まれた画像
ITmax 画像Tの最大強度
Smin 最低強度を呈するpSLMセグメント
ISmin セグメントSminの最小強度、
g(PSn)は、n番目のpSLMセグメントの減衰値である
An pSLMのn番目の環状セグメント
Dn n番目のpSLMセグメントの画素密度
Kn n番目のpSLMセグメントのアクティブ化された画素の数
Rn n番目のpSLMセグメントの総画素数
Claims (14)
- 顕微鏡装置の光源からの光の口径食を補正するために、前記顕微鏡装置内の画像センサの視野にわたる光の強度を修正するための方法であって、
前記顕微鏡装置が、画素を有する画像センサと、試料ステージと、を含み、前記光源からの光が、光路に沿って、前記試料ステージに、次いで、前記画像センサに進行し、
前記方法が、
前記光源と前記画像センサとの間の前記光路内に、プログラム可能な空間光変調器であって、かつ各画素を通過する光の強度が最小より大きく最大未満の強度に変更可能である複数の画素を有する、pSLMを介在させることと、
前記画像センサにおいて生じうる光の口径食の影響を低減する、変更した照明環境を前記画像センサの前記視野に生成するために、前記pSLMの前記複数の画素のうちの1つ以上の画素を通過する前記光の強度を変調することであって、かつ前記複数の画素のうちの1つ以上の画素を通過する前記光の強度を、最小より大きく最大未満の強度に変更させること、とを含み、
前記変調の前に、
前記画像センサの前記視野内に基準試料を配置することと、
前記pSLMにおける1つ以上の画素を有するセグメントを複数画定することと、
電力レベルP1で前記光源によって前記基準試料を照明することと、
各セグメントが別個に光を透過する一方で、残りのセグメントが光の少なくとも一部分を遮断することによって、電力レベルP1で前記pSLMの各セグメントを通って前記画像センサに到達する前記光の強度を別個に測定することとにより、
前記顕微鏡装置の基準照明環境を評価することをさらに含み、
前記pSLMを通過する前記光の強度を変調することが、
基準照明環境の最低強度を呈する、強度ISminを有するセグメントSminを識別することと、
各セグメントが別個に光を透過する一方で、前記残りのセグメントが光の少なくとも一部分を遮断し、その各セグメントごとに、前記セグメントがISmin以下の強度を呈するまで、第1の増分値で、前記pSLMの吸収を段階的に増加させることによって、電力レベルP1でISminよりも大きい前記pSLMの前記セグメントを通して前記画像センサに到達する前記光の強度を別個に低減することと、を含み、
前記強度がISmin未満に減少した場合、前記方法が、前記第1の増分値未満である第2の増分値でそのセグメントでの前記pSLMの吸収を段階的に減少させることをさらに含む、方法。 - 前記pSLMが、液晶ディスプレイ、液晶オンシリコン、デジタルマイクロミラーデバイス、および懸濁粒子デバイスからなる群から選択される、請求項1に記載の方法。
- 前記変更した照明環境が、光の強度の均一性を有し、前記視野にわたる光の強度が、前記視野にわたる平均強度の±5%以内である、請求項1に記載の方法。
- 前記1つ以上の画素を通過する前記光の強度が、プロセッサからの入力によって制御される、請求項1に記載の方法。
- 各セグメントが別個に光を透過する一方で、残りのセグメントが光の少なくとも一部分を遮断するステップにおいて、光の少なくとも一部分を遮断する前記残りのセグメントが、前記pSLMによって許容される最低強度で光を透過する、請求項1に記載の方法。
- 前記複数のセグメントは、環状セグメントと、中央セグメントと、を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記pSLMを通過する前記光の強度を変調することが、
基準照明環境の最低強度を呈する、強度ISminを有するセグメントSminを識別することと、
電力レベルP1でISminよりも大きい前記pSLMの前記セグメントの前記画素の各々を通過する前記光の強度を、ISminにより近づくように低減することと、を含む、請求項1に記載の方法。 - 前記光の強度を別個に低減するステップにおいて、光の少なくとも一部分を遮断する前記残りのセグメントが、前記pSLMによって許容される最低強度の光を透過する、請求項1に記載の方法。
- 顕微鏡装置の光源からの光の口径食を補正するために、前記顕微鏡装置内の画像センサの視野にわたる光の強度を修正するための方法であって、
前記顕微鏡装置が、画素を有する画像センサと、試料ステージと、を含み、前記光源からの光が、光路に沿って、前記試料ステージに、次いで、前記画像センサに進行し、
前記方法が、
前記光源と前記画像センサとの間の前記光路内に、プログラム可能な空間光変調器であって、かつ各画素を通過する光の強度が最小より大きく最大未満の強度に変更可能である複数の画素を有する、pSLMを介在させることと、
前記画像センサにおいて生じうる光の口径食の影響を低減する、変更した照明環境を前記画像センサの前記視野に生成するために、前記pSLMの前記複数の画素のうちの1つ以上の画素を通過する前記光の強度を変調することであって、かつ前記複数の画素のうちの1つ以上の画素を通過する前記光の強度を、最小より大きく最大未満の強度に変更させること、とを含み、
前記変調の前に、
前記画像センサの前記視野内に基準試料を配置することと、
前記pSLMにおける1つ以上の画素を有するセグメントを複数画定することと、
電力レベルP1で前記光源によって前記基準試料を照明することと、
各セグメントが別個に光を透過する一方で、残りのセグメントが光の少なくとも一部分を遮断することによって、電力レベルP1で前記pSLMの各セグメントを通って前記画像センサに到達する前記光の強度を別個に測定することとにより、
前記顕微鏡装置の基準照明環境を評価することをさらに含み、
前記pSLMを通過する前記光の強度を変調することが、
前記基準照明環境内の最大の光の強度ITmaxを識別することと、
前記基準照明環境の最低強度を呈する、強度ISminを有するセグメントSminを識別することと、
前記Sminの強度を監視しつつ、前記光源の電力を電力レベルP2まで増加させて、前記Sminの強度をITmaxまで上昇させることと、
電力レベルP2でITmaxよりも大きい前記pSLMの前記セグメントの前記画素の各々を通過する前記光の強度を、電力レベルP2でITmaxにより近づくように低減することと、を含む、方法。 - 顕微鏡装置の光源からの光の口径食を補正するために、前記顕微鏡装置内の画像センサの視野にわたる光の強度を修正するための方法であって、
前記顕微鏡装置が、画素を有する画像センサと、試料ステージと、を含み、前記光源からの光が、光路に沿って、前記試料ステージに、次いで、前記画像センサに進行し、
前記方法が、
前記光源と前記画像センサとの間の前記光路内に、プログラム可能な空間光変調器であって、かつ各画素を通過する光の強度が最小より大きく最大未満の強度に変更可能である複数の画素を有する、pSLMを介在させることと、
前記画像センサにおいて生じうる光の口径食の影響を低減する、変更した照明環境を前記画像センサの前記視野に生成するために、前記pSLMの前記複数の画素のうちの1つ以上の画素を通過する前記光の強度を変調することであって、かつ前記複数の画素のうちの1つ以上の画素を通過する前記光の強度を、最小より大きく最大未満の強度に変更させること、とを含み、
前記変調の前に、
前記画像センサの前記視野内に基準試料を配置することと、
前記pSLMにおける1つ以上の画素を有するセグメントを複数画定することと、
電力レベルP1で前記光源によって前記基準試料を照明することと、
各セグメントが別個に光を透過する一方で、残りのセグメントが光の少なくとも一部分を遮断することによって、電力レベルP1で前記pSLMの各セグメントを通って前記画像センサに到達する前記光の強度を別個に測定することとにより、
前記顕微鏡装置の基準照明環境を評価することをさらに含み、
前記pSLMを通過する前記光の強度を変調することが、
前記基準照明環境内の光の最大強度ITmaxを識別することと、
前記基準照明環境の最低強度を呈する、強度ISminを有するセグメントSminを識別することと、
前記Sminの強度を監視しつつ、前記光源の電力を電力レベルP2まで増加させて、前記Sminの強度をITmaxまで上昇させることと、
各セグメントが別個に光を透過する一方で、前記残りのセグメントが光の少なくとも一部分を遮断し、その各セグメントごとに、前記セグメントがITmax以下の強度を呈するまで、第1の増分値で、前記pSLMの吸収を段階的に増加させることによって、電力レベルP2でITmaxよりも大きい前記pSLMの前記セグメントを通って前記画像センサに到達する前記光の強度を別個に低減することと、
前記強度がITmax未満に減少した場合、前記方法が、前記第1の増分値未満である第2の増分値でそのセグメントでの前記pSLMの吸収を段階的に減少させることをさらに含む、方法。 - 前記光の強度を別個に低減するステップにおいて、光の少なくとも一部分を遮断する前記残りのセグメントが、前記pSLMによって許容される最低強度の光を透過する、請求項10に記載の方法。
- 前記基準試料が、反射率に基づいて、実質的に均一な背景を提供する基準材料であり、反射率が、前記画像センサの視野にわたって5%を超えて変動しない、請求項1に記載の方法。
- 顕微鏡装置の光源からの光の口径食を補正するために、前記顕微鏡装置内の画像センサの視野にわたる光の強度を修正するための方法であって、
前記顕微鏡装置が、画素を有する画像センサと、試料ステージと、を含み、前記光源からの光が、光路に沿って、前記試料ステージに、次いで、前記画像センサに進行し、
前記方法が、
前記光源と前記画像センサとの間の前記光路内に、プログラム可能な空間光変調器であって、かつ各画素を通過する光の強度が最小より大きく最大未満の強度に変更可能である複数の画素を有する、pSLMを介在させることと、
前記画像センサにおいて生じうる光の口径食の影響を低減する、変更した照明環境を前記画像センサの前記視野に生成するために、前記pSLMの前記複数の画素のうちの1つ以上の画素を通過する前記光の強度を変調することであって、かつ前記複数の画素のうちの1つ以上の画素を通過する前記光の強度を、最小より大きく最大未満の強度に変更させること、とを含み、
前記変調の前に、
前記画像センサの前記視野内に基準試料を配置することと、
前記pSLMにおける1つ以上の画素を有するセグメントを複数画定することと、
電力レベルP1で前記光源によって前記基準試料を照明することと、
各セグメントが別個に光を透過する一方で、残りのセグメントが光の少なくとも一部分を遮断することによって、電力レベルP1で前記pSLMの各セグメントを通って前記画像センサに到達する前記光の強度を別個に測定することとにより、
前記顕微鏡装置の基準照明環境を評価することをさらに含み、
前記基準試料は、均一な背景を提示せず、前記顕微鏡装置が、反射率に基づいて、焦点を外し、前記基準試料を不明瞭にして、実質的に均一な背景を提供し、反射率が、前記画像センサの視野にわたって5%を超えて変動しない、方法。 - 顕微鏡装置の光源からの光の口径食を補正するために、前記顕微鏡装置内の画像センサの視野にわたる光の強度を修正するための方法であって、
前記顕微鏡装置が、画素を有する画像センサと、試料ステージと、を含み、前記光源からの光が、光路に沿って、前記試料ステージに、次いで、前記画像センサに進行し、
前記方法が、
前記光源と前記画像センサとの間の前記光路内に、プログラム可能な空間光変調器であって、かつ各画素を通過する光の強度が最小より大きく最大未満の強度に変更可能である複数の画素を有する、pSLMを介在させることと、
前記画像センサにおいて生じうる光の口径食の影響を低減する、変更した照明環境を前記画像センサの前記視野に生成するために、前記pSLMの前記複数の画素のうちの1つ以上の画素を通過する前記光の強度を変調することであって、かつ前記複数の画素のうちの1つ以上の画素を通過する前記光の強度を、最小より大きく最大未満の強度に変更させること、とを含み、
前記変調の前に、
前記画像センサの前記視野内に基準試料を配置することと、
前記pSLMにおける1つ以上の画素を有するセグメントを複数画定することと、
電力レベルP1で前記光源によって前記基準試料を照明することと、
各セグメントが別個に光を透過する一方で、残りのセグメントが光の少なくとも一部分を遮断することによって、電力レベルP1で前記pSLMの各セグメントを通って前記画像センサに到達する前記光の強度を別個に測定することとにより、
前記顕微鏡装置の基準照明環境を評価することをさらに含み、
前記基準照明環境を評価することの前に、整列ステップをさらに含み、前記整列ステップが、
a.アクティブ領域を画定するステップであって、
i.前記pSLMの各画素を連続的に起動させて、光を透過し、一方で、他の全ての画素が光の少なくとも一部分を遮断することと、
ii.連続的に起動した画素ごとに前記画像センサによって画像を取り込むことと、
iii.前記pSLMの各画素と、それらのアクティブ化に影響を及ぼされる前記画像センサの画素とを関連付けることと、を含む、アクティブ領域を画定するステップ、
b.中央整列ステップであって、
i.前記pSLMの中央を包含している複数の画素をアクティブ化することと、
ii.ステップb.のi.の前記アクティブ化した複数の画素について前記画像センサによって画像を取り込むことと、
iii.ステップb.のii.の1つ当たりの前記画像センサの前記影響を及ぼされた領域と、前記画像センサの前記中央とを比較することと、前記影響を及ぼされた領域が前記画像センサの中央にない場合に、
iv.前記pSLMをセンタリング方向に移動することと、を含む、中央整列ステップ、
c.画素整列ステップであって、
i.前記pSLM画素のx方向およびy方向が前記画像センサのx方向およびy方向とそれぞれ整列されるように前記pSLMを回転させることを含む、画素整列ステップ、ならびに
d.これらのステップの組み合わせ、から選択される、方法。
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