NL2001464C2 - Werkwijze voor het vormen van een afbeelding van een object. - Google Patents

Description

Werkwijze voor het vormen van een afbeelding van een object

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vormen van een afbeelding van een object, omvattende het belichten van het object, en het detecteren van licht afkomstig uit een gebied alwaar zich het object bevindt, en het op basis 5 van het gedetecteerde licht vormen van de afbeelding, waarbij het belichten van het object plaatsvindt door in een afbeel-dingsvlak of -ruimte beeldelementen te onderscheiden, en de met deze beeldelementen corresponderende objectdelen afzonderlijk te belichten onder gelijktijdige registratie van de daarbij toege-10 paste belichtingsdoses van die objectdelen, en waarbij de afbeelding vervolgens wordt geconstrueerd door samenstelling van de beeldelementen die corresponderen met. de belichte objectdelen in afhankelijkheid van de bij die beeldelementen horende lichtopbrengst en belichtingsdoses.

15 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 object, en een detectieorgaan voor het belichten van het object, en een detec-tieorgaan voor het detecteren van licht afkomstig uit een gebied 20 alwaar zich het object bevindt, welke inrichting is voorzien van een richtorgaan voor het selectief richten van licht van het belichtingsorgaan naar een deel van het object, waarbij het belichtingsorgaan bestuurbaar is en is aangesloten op een regelaar die gekoppeld is met het detectieorgaan, en welke regelaar het 25 belichtingsorgaan bestuurt in afhankelijkheid van het met het detectieorgaan gedetecteerde licht. Dit omvat de situatie dat de belichting voor alle beeldelementen tegelijk plaatsvindt, maar met een voor ieder beeldelement afzonderlijk bemeten belich-tingsdosis. Deze situatie doet zich voor bij wide-field-30 microscopie.

Een dergelijke werkwijze en inrichting zijn bekend uit de Nederlandse octrooiaanvrage NL-A-1023440 waarvan publicatie heeft plaatsgevonden op 17 november 2004.

In de bekende werkwijze en inrichting voor het vormen 35 van een afbeelding van een object vindt het belichten van het object plaats door in een afbeeldingsvlak of -ruimte beeldelementen te onderscheiden, en de met deze beeldelementen corresponderende objectdelen zolang te belichten totdat voor ieder beeldelement afzonderlijk een vooraf bepaalde eerste drempel-40 waarde van de gedetecteerde lichtopbrengst is bereikt, waarbij 2 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 afhanke-5 lijk is van tenminste een vooraf bepaalde belichtingsparameter.

Op deze wijze is het mogelijk om een gecontroleerde belichting voor ieder afbeeldingspunt afzonderlijk te verkrijgen waarbij de belichting telkens is afgestemd op de hoeveelheid licht die nodig is voor een zuivere en adequate beeldvorming.

10 Delen van het object die slechts weinig belichting behoeven, blijven zodoende verschoond van een teveel aan licht, terwijl meer lichtzwakke objectdelen een daarop aangepaste verhoogde verlichting ondergaan. Hiermede kan bij gebruik voor onderzoek van celmateriaal schade aan de DNA-structuur, en andere structu-15 ren zoals eiwitten en vetzuren van de belichte celdelen worden voorkomen. Buiten deze life-sciencetoepassing is de uitvinding echter ook op andere wijze bruikbaar, bijvoorbeeld bij radiodiagnostiek of bij microchipvervaardiging.

In de praktijk blijkt de bekende werkwijze en inrich-20 ting vooral bij lage signaal/ruisverhoudingen bij enkele beeldelementen foutieve belichtingsresultaten op te leveren, waardoor abusievelijk sommige objectdelen onvoldoende belicht worden, terwijl eveneens abusievelijk locaties waar zich geen te belichten objectdeel bevindt, juist overmatig belicht kunnen worden.

25 In de weergave van de afbeelding van het object valt dit waar te nemen als kleine gaatjes, terwijl de achtergrond van het object op enkele plaatsen ten onrechte oplicht.

Met de uitvinding is beoogd dit probleem tegen te gaan.

Hiertoe wordt de werkwijze en inrichting volgens de 30 uitvinding gekenmerkt door een of meer van de aangehechte oc-trooiconclusies.

Als meest algemeen kenmerk dat de werkwijze volgens de uitvinding karakteriseert, dient het aspect dat de belichtings-dosis van ieder objectdeel afzonderlijk ten minste afhankelijk 35 is van een lichtopbrengst en/of belichtingsdosis van een ander objectdeel of enkele andere objectdelen. Deze andere objectdelen kunnen zich nabij of juist op enige afstand van het actueel te belichten objectdeel bevinden.

De regelaar die deel uitmaakt van de inrichting volgens 40 de uitvinding is op overeenkomstige wijze zodanig ingericht dat de inrichting de zojuist genoemde werkwijze volgens de uitvinding uitvoert.

3

Door de genoemde keuze van de belichtingsdosis voor ieder objectdeel afzonderlijk toe te passen, kan deze belichtingsdosis met een hogere nauwkeurigheid worden bepaald waardoor gaten in de afbeelding van het object en onnodig belichte delen 5 daaromheen minder vaak zullen voorkomen.

De inrichting en werkwijze volgens de uitvinding zijn bruikbaar in verschillende soorten microscopische systemen. Genoemd kunnen worden singlefocus confocale microscopie, multifo-cus confocale microscopie (Nipkov-disc), maar ook in wide-field-10 microscopietoepassingen. Zoals hierboven reeds opgemerkt is de uitvinding ook buiten het gebied van de microscopie bruikbaar.

Voor het bepalen van de belichtingsdosis van een objectdeel kan de lichtopbrengst en/of belichtingsdosis van een ander objectdeel dat zich nabij het desbetreffende objectdeel 15 bevindt, worden gebruikt maar ook van objectdelen die zich verder verwijderd bevinden. Ook kunnen de gegevens van hetzelfde objectdeel maar dan verkregen op een ander tijdstip, worden gebruikt .

In een eerste voorkeursuitvoeringsvorm wordt de werk-20 wijze en inrichting volgens de uitvinding erdoor gekenmerkt dat de belichtingsdosis van ieder objectdeel afzonderlijk tevens afhankelijk is van de tijdens het belichten gemeten lichtopbrengst van dat objectdeel.

Daarbij geniet het in de regel de voorkeur dat de be-25 lichtingsdosis van ieder objectdeel afzonderlijk afhankelijk is van de lichtopbrengst van dat objectdeel en van de lichtopbrengst en/of belichtingsdosis van een of meer andere objectdelen in een ten opzichte van elkaar vooraf bepaalde verhouding.

In een andere voorkeursuitvoeringsvorm is de werkwijze 30 en inrichting volgens de uitvinding erdoor gekenmerkt dat de belichtingsdosis van ieder objectdeel afzonderlijk wordt bepaald in afhankelijkheid van de belichtingsdoses en daarbij gemeten lichtopbrengsten van enkele naburige objectdelen. Hierbij kan de belichtingsdosis in de regel vooraf bepaald worden op basis van 35 een gemiddelde waarde van de belichtingsdosis en de daarbij gemeten lichtopbrengsten van de betrokken naburige objectdelen. Voor de duidelijkheid wordt hierbij opgemerkt dat "naburig" hierbij verstaan moet worden als "in de omgeving van" zonder dat het daarbij om direct naburige objectdelen hoeft te gaan.

40 Verder wordt opgemerkt dat de belichtingsdosis voor ie der objectdeel afzonderlijk wordt ingesteld door een vooraf bepaalde keuze van belichtingstijd en belichtingssterkte. Hierbij 4 kan het de voorkeur genieten om de lichtdosis te regelen op basis van een instelling van de belichtingssterkte onder handhaving van een vaste belichtingstijd. Het voordeel hiervan is dat een daarbij te gebruiken lagere belichtingssterkte minder foto-5 schade kan opleveren aan een te belichten object.

De uitvinding is tevens belichaamd in software voor een computer die deel uitmaakt van een inrichting om deze te laten werken overeenkomstig de werkwijze zoals hiervoor is toegelicht.

De uitvinding zal in het navolgende verder worden toe-10 gelicht aan de hand van twee voorkeursuitvoeringsvorraen van de werkwijze en inrichting volgens de uitvinding en onder verwijzing naar de tekening.

In de tekening toont: - fig. 1 enkele afbeeldingen behorend bij belichting en 15 weergave van een object op conventionele wijze respectievelijk met gebruikmaking van de in NL-A-1023440 beschreven technologie respectievelijk volgens de onderhavige uitvinding.

- fig. 2 enkele naastliggende beeldelementen behorend bij de werkwijze volgens een eerste voorkeursuitvoeringsvorm, en 20 - fig. 3 enkele naastliggende beeldelementen behorend bij de uitvoering van de werkwijze volgens de tweede voorkeursuitvoeringsvorm .

De fysieke onderdelen van de inrichting volgens de uitvinding stemmen geheel overeen met de onderdelen van de inrich-25 ting zoals beschreven in NL-A-1023440 waarvan de inhoud geacht wordt hierin volledig te zijn geinsereerd en opgenomen.

Eerste voorkeursuitvoeringsvorm 30 Onder verwijzing naar figuur 2 wordt zeer schematisch de toepassing van de werkwijze volgens de uitvinding volgens een eerste voorkeursuitvoeringsvorm getoond waarin de beslissing omtrent een bij een belichtingselement toe te passen belichtings-dosis afhankelijk is van slechts één naburig beeldelement. Hier-35 toe is in figuur 2 een vierkant van negen beeldelementen opgenomen waarvan de beeldelementen met nummers 1-4 reeds een belichting hebben ondergaan. Voor beeldelement 5 dient de belichtingssterkte actueel te worden bepaald, terwijl de belichtingssterkte van beeldelementen 6-9 daarna successievelijk bepaald zullen 40 worden.

In deze eerste voorkeursuitvoeringsvorm wordt de belichtingssterkte van beeldelement nr. 4 als enige betrokken in 5 de bepaling van de belichtingssterkte van beeldelement nr. 5.

In geval dit wordt uitgevoerd in een zogeheten 'scanned systeem' gevormd door een confocale microscoop zal tijdens de registratie van de gemeten lichtopbrengst van beeldelement 5 een 5 waarde bij dat signaal worden opgeteld dat representatief is voor de daarvoor gemeten lichtopbrengst van beeldelement 4. Een en ander kan in een vooraf bepaalde verhouding plaatsvinden. Bijvoorbeeld kunnen de signalen die representatief zijn voor de lichtopbrengst van beeldelement 4 en beeldelement 5 evenredig 10 worden gewogen, maar ook kan dit in een verhouding geschieden waarbij de waarde van beeldelement 4 bijvoorbeeld minder meetelt, bijvoorbeeld 20%, ten opzichte van de gemeten lichtopbrengst van beeldelement 5 (80%).

15

Tweede voorkeursuitvoeringsvorm

In de tweede voorkeursuitvoeringsvorm, welke hierna 20 wordt toegelicht onder verwijzing naar fig. 3 kan de belich-tingsdosis voor beeldelement 5 bepaald worden op basis van de gemeten lichtopbrengst van de beeldelementen 1, 2, 3 en 4. Hiertoe kan het gemiddelde van de lichtopbrengst van deze beeldelementen 1-4 worden berekend en worden toegepast als verwachtings-25 waarde voor beeldelement 5.

Een daarbij berekende lage verwachtingswaarde leidt ertoe dat beeldelement 5 wordt gerekend waarschijnlijk niet tot het object te behoren, zodat de belichtingsdosis kan worden gereduceerd. Anderzijds leidt een hoge verwachtingswaarde tot een 30 daarbij horende hoge belichtingsdosis.

Voor het bepalen van de verwachtingswaarde behoeft niet alleen van het rekenkundig gemiddelde van de belichtingsop-brengst van de beeldelementen 1-4 te worden uitgegaan, maar ook kan gebruik gemaakt worden van een gewogen gemiddelde of de me-35 diaan van de gemeten waarden.

De bepaalde verwachtingswaarde voor beeldelement 5 kan gebruikt worden voor een voorafgaande instelling van de belichtingsdosis op basis van een te kiezen belichtingstijd en/of belichtingssterkte. De voorkeur geniet daarbij dat de uiteindelijk 40 toe te passen belichtingsdosis voor beeldelement 5 wordt ingesteld met de lichtintensiteit onder handhaving van een vaste belichtingstijd. Hiermee is de schade die aan het te belichten bi- 6 ologisch preparaat wordt toegebracht, te beperken.

Resultaten 5 Onder verwijzing naar fig. 1 worden enkele resultaten van de werkwijze en inrichting volgens de uitvinding in vergelijking met de stand van de techniek getoond.

In fig. 1 is met verwijzingscijfer 1 een beeld van een object getoond dat is opgenomen met een standaardtechnologie 10 zonder gebruikmaking van de uit NL-A-1023440 bekende beeldvorming. Alle beeldelementen zijn hierbij opgenomen met een ongeregelde en vaste belichtingsdosis, hetgeen in figuurdeel 4 gerepresenteerd is door een volledig wit vlak.

Figuurdeel 2 betreft de opname van hetzelfde object on-15 der gebruikmaking van de in NL-A-1023440 beschreven beeldvor-mingstechnologie. Hierbij treden in de weergave van het object gaten op die als donkere pixels omgeven door lichtere pixels zichtbaar zijn. Deze donkere pixels zijn abusievelijk als ach-tergrondpixels met een te lage belichtingsdosis belicht. De be-20 lichtingsdosis van deze pixels is getoond in figuurdeel 5 als donkere stippen.

Figuurdeel 3 betreft de beeldvormingswerkwijze volgens de onderhavige uitvinding. Het weergegeven object zoals getoond in figuurdeel 3 is weer hetzelfde als in de figuurdelen 1 en 2, 25 en is nu vrij van gaten in het object doordat alle relevante beeldelementen een adequate belichtingsdosis hebben verkregen. Dit is gerepresenteerd in figuurdeel 6 dat toont dat er vrijwel geen gaten meer in het object aanwezig zijn.

Claims (11)

1. Werkwijze voor het vormen van een afbeelding van een object, omvattende het belichten van het object, en het detecteren van licht afkomstig uit een gebied alwaar zich het object bevindt, en het op basis van het gedetecteerde licht vormen van 5 de afbeelding, waarbij het belichten van het object plaatsvindt door in een afbeeldingsvlak of -ruimte beeldelementen te onderscheiden, en de met deze beeldelementen corresponderende object-delen afzonderlijk te belichten onder gelijktijdige registratie van de daarbij toegepaste belichtingsdoses van die objectdelen, 10 en waarbij de afbeelding vervolgens wordt geconstrueerd door samenstelling van de beeldelementen die corresponderen met de belichte objectdelen in afhankelijkheid van de bij die beeldelementen horende lichtopbrengst en belichtingsdoses, met het kenmerk, dat de belichtingsdosis van ieder objectdeel afzonderlijk 15 ten minste afhankelijk is van een lichtopbrengst en/of belichtingsdosis van een ander objectdeel of enkele andere objectdelen .

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de belichtingsdosis van ieder objectdeel afzonderlijk tevens af- 20 hankelijk is van de tijdens het belichten gemeten lichtopbrengst van dat objectdeel.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 en 2, met het kenmerk, dat de belichtingsdosis van ieder objectdeel afzonderlijk afhankelijk is van de lichtopbrengst van dat objectdeel en van de 25 lichtopbrengst en/of belichtingsdosis van een of meer andere objectdelen in een ten opzichte van elkaar vooraf bepaalde verhouding.

4. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de belichtingsdosis van ieder objectdeel afzonderlijk wordt be- 30 paald in afhankelijkheid van de belichtingsdoses en daarbij gemeten lichtopbrengsten van enkele naburige objectdelen.

5. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de belichtingsdosis voor ieder objectdeel afzonderlijk wordt ingesteld door een vooraf bepaalde keuze van 35 belichtingstijd en belichtingssterkte.

6. Inrichting voor het vormen van een afbeelding van een object, omvattende een belichtingsorgaan voor het belichten van het object, en een detectieorgaan voor het belichten van het object, en een detectieorgaan voor het detecteren van licht af- komstig uit een gebied alwaar zich het object bevindt, welke inrichting is voorzien van een richtorgaan voor het selectief richten van licht van het belichtingsorgaan naar een deel van het object, waarbij het belichtingsorgaan bestuurbaar is en is 5 aangesloten op een regelaar die gekoppeld is met het detectieor-gaan, en welke regelaar het belichtingsorgaan bestuurt in afhankelijkheid van het met het detectieorgaan gedetecteerde licht, met het kenmerk, dat tijdens bedrijf de regelaar de belichtings-dosis van ieder objectdeel afzonderlijk aanpast zodanig dat deze 10 ten minste afhankelijk is van een lichtopbrengst en/of belich-tingsdosis van een ander objectdeel of enkele andere objectde-len.

7. Inrichting volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de regelaar zodanig is ingericht dat de belichtingsdosis van ie- 15 der objectdeel afzonderlijk tevens afhankelijk is van de tijdens het belichten gemeten lichtopbrengst van dat. objectdeel.

8. Inrichting volgens conclusie 6 en 7, met het kenmerk, dat de regelaar zodanig is ingericht dat de belichtingsdosis van ieder objectdeel afzonderlijk afhankelijk is van de 20 lichtopbrengst van dat objectdeel en van de lichtopbrengst en/of belichtingsdosis van een of meer andere objectdelen in een ten opzichte van elkaar vooraf bepaalde verhouding.

9. Inrichting volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de regelaar zodanig is ingericht dat de belichtingsdosis van ie~ 25 der objectdeel afzonderlijk wordt bepaald in afhankelijkheid van de belichtingsdoses en daarbij gemeten lichtopbrengsten van enkele naburige objectdelen.

10. Inrichting volgens een der conclusies 6-9, met het kenmerk, dat de regelaar zodanig is ingericht dat de belich- 30 tingsdosis voor ieder objectdeel afzonderlijk wordt ingesteld door een vooraf bepaalde keuze van belichtingstijd en belich-tingssterkte.

11. Software bestemd voor een computer die deel uitmaakt van een inrichting volgens een der conclusies 6-10, ten- 35 einde deze te laten werken volgens de werkwijze van een der conclusies 1-5.