NL1023440C2 - Werkwijze en inrichting voor het vormen van een afbeelding van een object. - Google Patents

Description

Werkwijze en inrichting voor het vormen van een afbeelding van een object

De uitvinding heeft ten eerste betrekking op een werkwijze voor het vormen van een afbeelding van een object, I omvattende het belichten van het object, en het detecteren van licht afkomstig uit een gebied alwaar zich het object be-5 vindt, en het op basis van het gedetecteerde licht vormen van de afbeelding.

Tevens heeft de uitvinding betrekking op een inrichting voor het vormen van een afbeelding van een object, omvattende een belichtingsorgaan voor het belichten van het ob-10 ject, en een detectieorgaan voor het detecteren van licht afkomstig uit een gebied alwaar zich het object bevindt.

Een dergelijke werkwijze en inrichting is bijvoorbeeld bekend uit de microscopie van levende cellen. In deze tak van biologie is het wenselijk om informatie te verkrijgen 15 omtrent de positie die moleculen innemen, de plaats en snelheid waarmee deze bewegen en de onderlinge interactie die moleculen bezitten. Bij het maken van opnamen van levende cellen is een beperkende factor echter de fotogevoeligheid van de cel of de daarin aanwezige moleculen. Door deze fotogevoe-20 ligheid ontstaan of verlopen bepaalde fotochemische reacties die tot schade aan bijvoorbeeld de DNA-structuur van de cel aanleiding kunnen zijn.

Uit hoofde van de hiervoor beschreven praktijk bestaat er dientengevolge behoefte aan een werkwijze en inrich-25 ting waarmee de hiervoor bedoelde schade en overige schade door lichtbelasting beperkt kan blijven en waarmee nochtans een zuivere en betrouwbare afbeelding van het object kan worden verkregen.

De werkwijze en inrichting die volgens de uitvinding daartoe wordt voorgesteld is gekenmerkt door een of meer van de maatregelen die zijn verwoord in de aangehechte conclusies.

In een eerste aspect van de uitvinding is de werk-30 wijze voor het vormen van een afbeelding van een object erdoor gekenmerkt dat het belichten van het object plaatsvindt I door in een afbeeldingsvlak of -ruimte beeldelementen te on derscheiden, en de met deze beeldelementen corresponderende objectdelen zolang te belichten totdat voor ieder beeldelement afzonderlijk een voorafbepaalde eerste drempelwaarde van 5 de gedetecteerde lichtopbrengst is bereikt, waarbij eveneens voor ieder beeldpunt afzonderlijk een daarbij toegepaste belichtingsduur wordt geregistreerd, en dat vervolgens de afbeelding wordt geconstrueerd door voor ieder beeldpunt afzonderlijk een berekende lichtopbrengstwaarde te bepalen die af-10 hankelijk is van tenminste een voorafbepaalde belichtingspa-rameter. Voor de goede orde zij opgemerkt dat deze werkwijze ook buiten het terrein van de microscopie bruikbaar is.

Op deze wijze is het mogelijk om een gecontroleerde belichting voor ieder afbeeldingspunt afzonderlijk te ver-15 krijgen waarbij de belichting telkens is afgestemd op de hoeveelheid die nodig is voor een zuivere en adequate beeldvorming. Delen van het object die slechts weinig belichting behoeven, blijven zodoende verschoond van een teveel aan licht, terwijl meer lichtzwakke objectdelen een daarop aangepaste 20 verhoogde verlichting ondergaan.

Het is daarbij wenselijk dat in een aanvangsfase van het belichten van een objectdeel wordt gemeten of in een voorafbepaalde tijd de gedetecteerde lichtopbrengst een voorafbepaalde tweede drempelwaarde overschrijdt en dat in afhan-25 kelijkheid daarvan het belichten van het objectdeel wordt gestaakt of gecontinueerd. Hiermee kan worden zekergesteld dat lichtzwakke objectdelen niet alsnog een teveel aan belichting ondergaan doordat, wanneer in de daarvoor toegemeten tijd de tweede drempelwaarde niet wordt overschreden, het desbetref-30 fende objectdeel geacht wordt onvoldoende beeldinformatie in zich te dragen om een verdere voortzetting van de belichting te rechtvaardigen. Dit objectdeel wordt dan geacht slechts achtergrondinformatie te behelzen. De volgens de uitvinding uit te voeren belichting vindt derhalve slechts plaats bij 35 overschrijding van de tweede drempelwaarde in de daarvoor toegemeten tijd.

Voor de vorming van een afbeelding die een getrouwe weergave vormt van het belichte object is het in een verder I aspect van de uitvinding wenselijk dat de ten minste ene be- lichtingsparameter geselecteerd is uit de groep omvattende de I sterkte van de belichting, de belichtingsduur en de gedetec- I teerde lichtopbrengst.

5 Hierbij is overigens denkbaar dat de constructie van I de afbeelding slechte wordt gebaseerd op de belichtingsduur.

I Dit is met name bereikbaar wanneer de sterkte van de toege- I paste belichting een constante waarde heeft en tevens wanneer I de voorafbepaalde eerste drempelwaarde eveneens een vaste I 10 waarde heeft, zodat de belichting altijd wordt beëindigd op deze vaste waarde. In dat geval is de gedetecteerde lichtop- brengst voor ieder objectdeel afzonderlijk gelijk, en is de belichtingsduur maatgevend voor de lichtopbrengst van het be- lichte objectdeel.

I 15 Zoals hiervoor reeds opgemerkt, is de uitvinding te- I vens belichaamd in een inrichting voor het vormen van een af- I beelding van een object. Overeenkomstig de uitvinding is deze I inrichting erdoor gekenmerkt dat deze voorzien is van een I richtorgaan voor het selectief richten van licht van het be- I 20 lichtingsorgaan naar een deel van het object, en dat het be- I lichtingsorgaan bestuurbaar is en is aangesloten op een rege- I laar die gekoppeld is met het detectieorgaan, welke regelaar I het belichtingsorgaan bestuurt in afhankelijk van het met het I detectieorgaan gedetecteerde licht dat afkomstig is van het I 25 onder besturing van het richtorgaan belichte deel van het ob- I ject.

De inrichting laat zich verder geschikt zo uitvoeren dat de regelaar het belichtingsorgaan kan verstellen tussen een aan-stand en een uit-stand en dat de regelaar het belich-30 tingsorgaan verstelt van de aan-stand naar de uit-stand wanneer een voorafbepaalde hoeveelheid licht door het detectie-orgaan is gedetecteerd.

Een eenvoudige wijze waarop een hoeveelheid van het met het detectieorgaan geregistreerde licht kan worden geme-35 ten, is erdoor gekenmerkt dat op het detect ieorgaan een integrator of sommator is aangesloten die de regelaar voedt.

Het is verder wenselijk dat, gezien in de lichtweg voor het detect ieorgaan, een schijf met een lichtdoor latende I opening ie geplaatst voor het selectief belichten van een af- I beeldingsgebied van het detectieorgaan.

I Een voorkeursuitvoeringsvorm van de inrichting vol- gens de uitvinding is erdoor gekenmerkt dat het richtorgaan I 5 en de schijf met de lichtdoorlatende opening gecombineerd zijn in een Nipkov-schijf.

I Wenselijk is dat de inrichting volgens de uitvinding I beschikt over een beeldvormend orgasm dat is aangesloten op I een tijdregistratieorgaan voor het registreren van de duur I 10 dat het belichtingsorgaan in de aan-stand is gesteld voor het I belichten van het onder besturing van het richtorgaan belich- I te deel van het object.

H Ter verhoging van de nauwkeurigheid van de met de H inrichting volgens de uitvinding te vormen afbeelding van het 15 belichte object is deze erdoor gekenmerkt dat het beeldvor- mend orgaan verder is aangesloten op de integrator of sorama- tor die op het detectieorgaan is aangesloten voor het regi- streren van de geaccumuleerde hoeveelheid licht die afkomstig is van het belichte deel van het object.

20 Voorts is wenselijk dat het beeldvormend orgaan te- I vens is aangesloten op positiemeetmiddelen die een signaal af geven dat maatgevend is voor een door het object ingenomen positie of stand. Op deze wijze kan geschikt een driedimensi- onaal beeld van het belichte object worden gevormd.

H 25 De uitvinding zal hierna verder worden toegelicht asm de hand van de hierna gegeven niet-beperkende uitvoe- ringsvoorbeelden onder verwijzing naar de tekening.

In de tekening toont: - figuur 1 een eerste uitvoeringsvorm van de inrich-30 ting volgens de uitvinding, en - figuur 2 een tweede uitvoeringsvorm van de inrich- H ting volgens de uitvinding.

H Verwijzend nu eerst naar figuur 1 toont deze in een schematische weergave de constructie van een microscoop die 35 is uitgevoerd overeenkomstig de uitvinding. Deze microscoop H omvat een lichtbron 1 en een modulator 2 voor het reguleren van de lichtintensiteit van het van de lichtbron 1 afkomstige licht. Dit licht wordt gestuurd in de richting van een beam- H splitter 3 en bereikt via een richtorgaan 4 en een lens 6 het te belichten object 7. Het van het object 7 gereflecteerde of fluorescerende licht dat via lens 6 en het richtorgaan 4 door H de beam-splitter 3 propageert, wordt via een lens 10 in de 5 richting van detectieorgaan 12 geleid en passeert daarbij een in schijf 11 opgenomen lichtdoorlatende opening die corres- pondeert met het door middel van het richtorgaan 4 belichte deel van het object 7. Deze lichtdoorlatende opening staat de belichting toe van dat deel van detectieorgaan 12 waaraan een 10 overeenkomstig beeldelement in het afbeeldingsvlak of afbeel- H dingeruimte is gekoppeld.

I Detectieorgaan 12 voedt een integrator of sommator I 13 die is opgenomen in een gesloten regelkring waarvan rege- I laar 14 en modulator 2 tevens deel uitmaken.

15 De integrator of sommator 13 bepaalt hoeveel licht I sinds de aanvang van een belichting van een deel van het ob- ject 7 door het detectororgaan 12 ontvangen is en wanneer een I voorafbepaalde drempelwaarde is bereikt, verstelt regelaar 14 modulator 2 van stand zodanig dat licht afkomstig van het be- I 20 lichtingsorgaan 1 het object 7 niet langer kan bereiken.

Op de regelaar 14 is voorts een tijdregistratieor- I gaan 15 aangesloten. Dit tijdregistratieorgaan 15 en optio- I neel de integrator of sommator 13 voeden een beeldvormend or gaan 16 welke op basis daarvan een afbeelding van het object 25 7 construeert. Daarbij wordt tevens zinvol gebruik gemaakt van enerzijds met signaalgever 5 verkregen informatie met betrekking tot het deel van het object 7 dat door middel van richtorgaan 4 belicht is en voorts van positie-informatie met betrekking tot het object 7. Deze positie-informatie is ver-30 kregen met behulp van signaalgever 9 die de positie- instelling van een tafel waarop het object 7 is geplaatst, doorgeeft.

Verwijzend nu verder naar figuur 2 wordt een tweede uitvoeringsvorm van de inrichting volgende de uitvinding ge-35 toond waarin gebruik gemaakt wordt van een Nipkov-schijf.

De in figuur 2 getoonde inrichting omvat eveneens een belichtingsorgaan 1 waarbij het licht afkomstig van dit belichtingsorgaan 1 via lenzen 2 en 4 en een modulator 3 na I 6 I passage van een beam-splitter 5 de Nipkov-schijf 6 kan passe- I ren en na passage van een verdere lens 7 het object 8 kan be- I reiken.

I Het van het object 8 afkomstige gereflecteerde of I 5 fluorescerende licht verplaatst zich via lens 7 wederom door I de Nipkov-schijf 6 en na passage van de beam-splitter 5 en I lens ll bereikt dit detectieorgaan 12. Op dit detectieorgaan I 12 kan een geheugeneenheid 13 zijn aangesloten voor het I beeldpuntsgewijs opslaan van het met detectieorgaan 12 geme- 10 ten licht. Op deze geheugeneenheid 13 sluit een sommator 14 I aan die een regelaar 15 voedt en die tezamen met de modulator I 3 een gesloten regelkring vormt voor het controleren van de I hoeveelheid licht die afkomstig is van de lichtbron 1.

I Voordelig is dat op de regelaar 15 voorts een tijd- 15 registratieorgaan 16 is aangesloten die gebruikt kan worden I voor het beeldpunt voor beeldpunt construeren van een afbeel- I ding van het object 8 in beeldvormend orgasm 17. Ter verho- ging van de nauwkeurigheid kan beeldvormend orgaan 17 in de vorming van de afbeelding van het object ook de per beeldpunt 20 gemeten lichthoeveelheid betrekken. Deze waarde is in somma- tor 14 beschikbaar.

Een driedimensionale weergave kan verkregen worden door in beeldbewerkingsorgaan 18 het van beeldvormend orgaan H 17 afkomstige tweedimensionale beeld te combineren met van 25 signaalgever 10 afkomstige informatie met betrekking tot de H positie van het object 8.

H Met de hiervoor beschreven niet-beperkende uitvoe- ringsvoorbeelden van de inrichting volgens de uitvinding is een werkwijze bruikbaar waarmee de voor het vormen van een 30 afbeelding nodige belichting bij levend materiaal tot gerin-gere schade leidt dan het geval is in systemen en werkwijzen uit de stand van de techniek. Van belang is hierbij dat er een bestuurde belichting plaatsvindt van de delen van het ob-ject die corresponderen met de te verkrijgen afbeeldingspun-35 ten of elementen, zodanig dat de toegepaste belichting per beeldpunt is afgestemd op de feitelijk gemeten beeldinforma-tie. De afbeelding wordt daarbij uiteindelijk verkregen door in de constructie van het beeld rekening te houden met de 7 uitgevoerde belichting respectievelijk belichtingstijd en de gemeten hoeveelheid licht die afkomstig is van het onderzochte object.

Zoals uit het voorgaande duidelijk zal zijn, betreft 5 de onderhavige uitvinding een geheel nieuwe weg en biedt zij een ander principe dat in de stand van de techniek beschikbaar was voor het vormen van een afbeelding van een levend organisme. De beschermingsomvang die aan de uitvinding toekomt, dient dienovereenkomstig niet-beperkt geacht te worden 10 tot de hiervoor gegeven uitvoeringsvoorbeelden, maar dient zich uit te strekken tot het wezen van de uitvinding zoals deze in de conclusies is belichaamd en uit de voorgaande be-I schrijving en bijhorende tekening kan worden begrepen.

Claims (12)

1. Werkwijze voor het vormen van een afbeelding van een object, omvattende het belichten van het object, en het H detecteren van licht afkomstig uit een gebied alwaar zich het object bevindt, en het op basis van het gedetecteerde licht H 5 vormen van de afbeelding, met het kenmerk, dat het belichten H van het object plaatsvindt door in een afbeeldingsvlak of -ruimte beeldelementen te onderscheiden, en de met deze beeldelementen corresponderende objectdelen zolang te belich- ten totdat voor ieder beeldelement afzonderlijk een voorafbe- 10 paalde eerste drempe1waarde van de gedetecteerde lichtop- brengst is bereikt, waarbij eveneens voor ieder beeldpunt af- zonderlijk een daarbij toegepaste belichtingsduur wordt gere- gistreerd, en dat vervolgens de afbeelding wordt geconstru- eerd door voor ieder beeldpunt afzonderlijk een berekende 15 lichtopbrengstwaarde te bepalen die afhankelijk is van ten- minste een voorafbepaalde belichtingsparameter.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, H dat de tenminste ene belichtingsparameter geselecteerd is uit de groep omvattende de belichtingssterkte, de belichtingsduur I 20 en de gedetecteerde lichtopbrengst.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het ken- I merk, dat de belichting van de met de afzonderlijke beeldele- menten corresponderende objectdelen voor ieder objectdeel af- I zonderlijk plaatsvindt.

4. Werkwijze volgens conclusie l of 2, met het ken- I merk, dat in een aanvangsfase van het belichten van een ob- jeetdeel wordt gemeten of in een voorafbepaalde tijd de gede- tecteerde lichtopbrengst een voorafbepaalde tweede drempel- I waarde overschrijdt en dat in afhankelijkheid daarvan het be- 30 lichten van het objectdeel wordt gestaakt of gecontinueerd.

5. Inrichting voor het vormen van een afbeelding van I een object, omvattende een belichtingsorgaan voor het belich- I ten van het object, en een detectieorgaan voor het detecteren I van licht afkomstig uit een gebied alwaar zich het object be- I 35 vindt, mat het kenmerk, dat deze voorzien is van een richtor- H gaan voor het selectief richten van licht van het belich- tingsorgaan naar een deel van het object, en dat het belich- tingsorgaan bestuurbaar is en is aangesloten op een regelaar die gekoppeld is met het detectieorgaan, welke regelaar het 5 belichtingsorgaan bestuurt in afhankelijk van het met het de~ I tectieorgaan gedetecteerde licht dat afkomstig is van het on- I der besturing van het richtorgaan belichte deel van het ob- I ject.

6. Inrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk, I 10 dat de regelaar het belichtingsorgaan kan verstellen tussen I een aan-stand en een uit-stand en dat de regelaar het belich- I tingsorgaan verstelt van de aan-stand naar de uit-stand wan- I neer een voorafbepaalde hoeveelheid licht door het detectie- I orgaan is gedetecteerd.

7. Inrichting volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat op het detectieorgaan een integrator of soiranator is aan- gesloten die de regelaar voedt.

8. Inrichting volgens conclusie 5-7, met het ken- I merk, dat gezien in de lichtweg, voor het detectieorgaan een I 20 schijf met een lichtdoor.latende opening is geplaatst voor het I selectief belichten van een afbeeldingsgebied van het detec- I tieorgaan.

9. Inrichting volgens conclusie 5 en 8, met het ken- I merk, dat het richtorgaan en de schijf met de lichtdoorlaten- I 25 de opening gecombineerd zijn in een Nipkov-schijf.

10. Inrichting volgens een der conclusies 5-9, met I het kenmerk, dat deze een beeldvormend orgaan bezit dat is aangesloten op een tijdregistratieorgaan voor het registreren van de duur dat het belichtingsorgaan in de aan-stand is ge-30 steld voor het belichten van het onder besturing van het richtorgaan belichte deel van het object.

11. Inrichting volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat het beeldvormend orgaan verder is aangesloten op de integrator of sommator die op het detectieorgaan is aangeslo- 35 ten voor het registreren van de geaccumuleerde hoeveelheid licht die afkomstig is van het belichte deel van het object.

12. Inrichting volgens conclusie 10 of 11, met het kenmerk, dat het beeldvormend orgaan tevens is aangesloten op I 10 I positiemeetmiddelen die een signaal afgeven dat maatgevend is I voor een door het object ingenomen positie of stand.