WO2019012796A1

WO2019012796A1 - 情報処理装置、情報処理方法、プログラム及び細胞観察システム

Info

Publication number: WO2019012796A1
Application number: PCT/JP2018/018350
Authority: WO
Inventors: 威國弘; 寛和辰田
Original assignee: ソニー株式会社
Priority date: 2017-07-10
Filing date: 2018-05-11
Publication date: 2019-01-17
Also published as: US20200125030A1

Abstract

本技術の一形態に係る情報処理装置は、演算部と、振幅置換部と、を有する。演算部は、画像センサのセンサ面で取得した観察対象である細胞のホログラムの光強度分布を含む第１の複素振幅分布を、センサ面から細胞を支持する支持面まで伝搬させる第１の光伝搬計算と、第１の光伝搬計算の結果得られる第２の複素振幅分布を、支持面からセンサ面まで伝搬させる第２の光伝搬計算とを繰り返し実行する。振幅置換部は、第２の光伝搬計算では、第２の複素振幅分布の振幅成分を、少なくとも１回、所定の振幅代表値で置換する。

Description

情報処理装置、情報処理方法、プログラム及び細胞観察システム

　本技術は、ホログラムから細胞の画像を再構成可能な情報処理装置、情報処理方法、プログラム及び細胞観察システムに関する。

　細胞を観察する顕微鏡として一般的に利用される位相差顕微鏡は、照明用のケーラー照明と観察用の拡大光学系が必要であり、システムが巨大になると共に、高コストである。このため、近年では、光源と一般的な画像センサのみから構成されるレンズレス顕微鏡が注目されている。

　レンズレス顕微鏡は、インラインホログラムを基本原理とし、撮像されたホログラムから計算により被写体の画像を再構成することができる。しかしながら、このようなインラインホログラムにおいて、上記画像センサでは光の強度情報（振幅の二乗値）しか記録できないため、被写体の再構成画像を得るには光の位相情報を回復する必要がある。

　ホログラムの位相情報を回復させる手法としては、波長を変えて撮像された複数のホログラムを拘束条件として、伝搬を繰り返すことにより、位相情報を回復させる反復位相回復法が報告されている（例えば、非特許文献１）。

A. Lambrechts,"Lens-free digital in-line holographic imaging for wide field-of-view, high resolution and real-time monitoring of complex microscopic objects", Proc. of SPIE, Vol. 8947 , 2014

　しかしながら、非特許文献１に記載されたような技術においても、ホログラムの位相情報を十分に回復できず、再構成画像のアーティファクトを除去しきれない課題がある。

　以上のような事情に鑑み、本技術の目的は、ホログラムの位相情報を正しく回復でき、再構成画像のアーティファクトを減少させることができる情報処理装置、情報処理方法、プログラム及び細胞観察システムを提供することにある。

　上記目的を達成するため、本技術の一形態に係る情報処理装置は、演算部と、振幅置換部と、を有する。
　上記演算部は、画像センサのセンサ面で取得した観察対象である細胞のホログラムの光強度分布を含む第１の複素振幅分布を、上記センサ面から上記細胞を支持する支持面まで伝搬させる第１の光伝搬計算と、上記第１の光伝搬計算の結果得られる第２の複素振幅分布を、上記支持面から上記センサ面まで伝搬させる第２の光伝搬計算とを繰り返し実行する。
　上記振幅置換部は、上記第２の光伝搬計算では、上記第２の複素振幅分布の振幅成分を、少なくとも１回、所定の振幅代表値で置換する。

　これにより、ホログラムの複素振幅分布の位相成分が適宜更新されていき、位相成分が十分に回復した細胞の再構成画像を得ることができる。即ち、デフォーカスしたホログラムからサンプル面を再構成することが可能となる。

　上記振幅置換部は、上記第１の光伝搬計算の毎回の実行時に、上記第１の複素振幅分布の振幅成分を、異なる撮影条件で取得した他のホログラムの振幅成分で置換してもよい。
　これにより、第１の複素振幅分布の振幅成分を拘束する頻度が高くなり、位相回復に必要な伝搬計算を実行する回数が低減する。

　上記他のホログラムは、上記照明光の波長が異なる複数のホログラムのうちの１つであってもよい。

　上記他のホログラムは、上記支持面からの距離が異なる複数のホログラムのうちの１つであってもよい。

　上記振幅置換部は、上記第２の光伝搬計算の毎回の実行時に、上記第２の複素振幅分布の振幅成分を上記所定の振幅代表値で置換してもよい。

　上記所定の振幅代表値は、上記第１の光伝搬計算の結果得られる複素振幅分布における振幅成分の平均値であってもよい。
　これにより、ホログラムの複素振幅分布の振幅成分が平滑化され、計算負荷が低減する。

　上記所定の振幅代表値は、上記平均値に所定の補正係数を乗じた値を含み、
　上記振幅置換部は、画素領域ごとに上記補正係数を異ならせてもよい。
　これにより、第２の複素振幅分布の振幅成分を拘束する頻度が調整される。

　上記所定の振幅代表値は、上記平均値に所定の補正係数を乗じた値を含み、
　上記振幅置換部は、上記第２の光伝搬計算を実行する毎に、上記補正係数を異ならせてもよい。
　これにより、第２の複素振幅分布の振幅成分を拘束する頻度が調整される。

　上記目的を達成するため、本技術の一形態に係る情報処理方法は、
　画像センサのセンサ面で取得した観察対象である細胞のホログラムの光強度分布を含む第１の複素振幅分布を、上記センサ面から上記細胞を支持する支持面まで伝搬させる第１の光伝搬計算と、上記第１の光伝搬計算の結果得られる第２の複素振幅分布を、上記支持面から上記センサ面まで伝搬させる第２の光伝搬計算とが繰り返し実行される。
　上記第２の光伝搬計算では、上記第２の複素振幅分布の振幅成分が、少なくとも１回、所定の振幅代表値で置換される。

　上記目的を達成するため、本技術の一形態に係るプログラムは、情報処理装置に以下のステップを実行させる。
　画像センサのセンサ面で取得した観察対象である細胞のホログラムの光強度分布を含む第１の複素振幅分布を、上記センサ面から上記細胞を支持する支持面まで伝搬させる第１の光伝搬計算と、上記第１の光伝搬計算の結果得られる第２の複素振幅分布を、上記支持面から上記センサ面まで伝搬させる第２の光伝搬計算とを繰り返し実行するステップ。
　上記第２の光伝搬計算では、上記第２の複素振幅分布の振幅成分を、少なくとも１回、所定の振幅代表値で置換するステップ。

　上記目的を達成するため、本技術の一形態に係る細胞観察システムは、光源と、試料ホルダと、画像センサと、再構成処理部と、を有する。
　上記光源は、照明光を出射する。
　上記試料ホルダは、観察対象である細胞を支持する支持面を有する。
　上記画像センサは、上記照明光が上記細胞で分離されて得られる透過光及び回折光の干渉によるホログラムを受光するセンサ面を有する。
　上記再構成処理部は、上記画像センサで取得したホログラムの光強度分布を含む第１の複素振幅分布を上記センサ面から上記支持面まで伝搬させる第１の光伝搬計算と、上記第１の光伝搬計算の結果得られる第２の複素振幅分布を上記支持面から上記センサ面まで伝搬させる第２の光伝搬計算とを繰り返し実行し、上記第２の光伝搬計算では、上記第２の複素振幅分布の振幅成分を、少なくとも１回、所定の振幅代表値で置換する。

本技術の第１の実施形態に係る細胞観察システムの構成例を示す模式図である。上記実施形態の情報処理装置の情報処理方法を示すフローチャートである。上記実施形態の細胞観察システムが細胞の再構成画像を得るまでの手順を示すブロック図である。上記実施形態の前処理部の前処理の手順を示すブロック図である。上記実施形態の再構成処理部が実行する反復位相回復法におけるイタレーション内の計算処理（アルゴリズム）を示す図である。上記実施形態の振幅置換部の振幅置換処理の手順を示すブロック図である。上記実施形態の振幅置換部の振幅置換処理の手順を示すブロック図である。従来法と上記実施形態の反復位相回復法の計算結果を比較する図である。従来法と上記実施形態の反復位相回復法の計算結果を比較する図である。上記実施形態の反復位相回復法により得られた細胞の再構成画像と、定量位相顕微鏡により撮像された細胞の画像とを併記して示す図である。上記各種画像の位相値を示すグラフである。本技術の第２の実施形態の再構成処理部が実行する反復位相回復法におけるイタレーション内の計算処理（アルゴリズム）を示す図である。本技術の第３の実施形態の再構成処理部が実行する反復位相回復法におけるイタレーション内の計算処理（アルゴリズム）を示す図である。本技術の変形例における振幅置換部の振幅置換処理の手順を示すブロック図である。

　以下、図面を参照しながら、本技術の実施形態を説明する。

　＜第１の実施形態＞
　図１は、本技術の第１の実施形態に係る細胞観察システム１００の構成例を示す模式図である。細胞観察システム１００は、図１に示すように、光源１０と、観察ステージ２０と、画像センサ３０と、センサ・光源制御部４０と、入力部５０と、情報処理装置６０と、を有する。なお、図１では相互に直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を示す。

　光源１０は、例えば、ＲＧＢのそれぞれに対応した波長（λ_Ｒ：６３６ｎｍ、λ_Ｇ：５１５ｎｍ、λ_Ｂ：４７０ｎｍ）の照明光を観察ステージ２０上の細胞Ｃに照射可能に構成される。

　光源１０からの照明光が細胞Ｃ（観察対象物）に照射されると、この照明光が透過光と回折光とに分離される。透過光は、画像センサ３０上で回折光と干渉することにより、画像センサ３０上にホログラムが生じる。透過光は、ホログラムを生成するための参照光とも称することができる。このホログラム（干渉縞）は、Fresnel-Kirchhoffの回折公式や、後述するRayleigh-Sommerfeldの回折公式（式（１）参照）から計算可能である。

　本実施形態の光源１０は、典型的には部分コヒーレントなＬＥＤ光源であるが、バンドパスフィルタによって時間的コヒーレンスを、ピンホールによって空間的コヒーレンスを高める構成になっていてもよい。

　観察ステージ２０は、細胞Ｃを支持する試料ホルダＨを支持する。試料ホルダＨは、観察対象である細胞Ｃを支持する支持面Ｓ１を有する。試料ホルダＨは特に限定されないが、典型的にはスライドガラスとカバーガラスとからなるプレパラートであり、光透過性を有する。

　観察ステージ２０は、Ｚ軸方向に移動可能に構成されていてもよい。これにより、支持面Ｓ１と後述する画像センサ面Ｓ２との間の距離Ｚが調整され、細胞Ｃに対する画像センサ３０の相対位置が調整可能となる。

　観察ステージ２０は、光源１０の照明光を透過させる光透過性を有する領域を有し、この領域上に試料ホルダＨが設置される。観察ステージ２０に設けられた光透過性を有する領域は、ガラス等から構成されてもよく、観察ステージ２０のＺ軸方向上下面を連通させる開口部で構成されてもよい。

　なお、本実施形態において、細胞観察システム１００の被写体として細胞Ｃが採用されるが、これに限られない。例えば、組織、精子、受精卵、微生物等の生体に由来するもの全般を被写体として採用してもよい。

　画像センサ３０は、画像センサ面Ｓ２に生じた細胞Ｃのホログラムを記録し、このホログラムに関する画像データを情報処理装置６０に出力する。画像センサ３０は、例えば、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の一般的なイメージセンサである。このため、画像センサ面Ｓ２に記録されたホログラムにおいては、光強度分布（振幅の二乗値）のみ記録される。なお、画像センサ面Ｓ２は、細胞Ｃのホログラムを受光する受光面である。

　センサ・光源制御部４０は、光源１０及び画像センサ３０に無線又は有線により接続され、これらを制御可能に構成される。センサ・光源制御部４０が光源１０を制御することにより、例えば、細胞Ｃに照射される照明光の波長が切り替えられる。

　入力部５０は、ユーザによる操作情報を情報処理装置６０に入力させる操作デバイスである。入力部５０は、キーボードやマウス等の操作デバイスであってもよく、タッチパネル等であってもよい。

　情報処理装置６０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等のコンピュータに必要なハードウェアを有する。ＣＰＵが、ＲＯＭやＨＤＤに格納された本技術のプログラムをＲＡＭにロードして実行することにより、後述する情報処理装置６０の反復位相回復法が実行される。

　プログラムは、例えば種々の記憶媒体（内部メモリ）を介して情報処理装置６０にインストールされる。あるいは、インターネット等を介してプログラムのインストールが実行されてもよい。本実施形態では、情報処理装置６０として、例えば、ＰＣ（Personal Computer）等が用いられるが、他の任意のコンピュータが用いられてもよい。

　［情報処理装置］
　情報処理装置６０は、画像取得部６１と、前処理部６２と、再構成処理部６３と、表示制御部６４と、を有する。

　画像取得部６１は、相互に異なる条件で細胞Ｃが撮像された複数のホログラムの画像データを記録した画像センサ面Ｓ２から、当該画像データを取得する。

　例えば、光源１０がそれぞれ個別に波長λ_R、λ_G、λ_Bの照明光を細胞Ｃに照射した場合に、これらの波長に対応したホログラムｇ_λR、ｇ_λG、ｇ_λBに関する画像データが取得される。

　あるいは、光源１０が所定波長λの照明光を細胞Ｃに照射した場合に、細胞Ｃに対して第１～第３の位置Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３にある画像センサ面Ｓ２に記録された各種ホログラムｇ_Z1、ｇ_Z2、ｇ_Z3に関する画像データが取得される。

　前処理部６２は、画像取得部６１から出力されたホログラムに関する画像データに対して、後述する反復位相回復法における反復処理が適切に行われるように各種の補正を施す。

　再構成処理部６３は、演算部６３ａと振幅置換部６３ｂとを有する。再構成処理部６３は、前処理部６２から出力されたホログラムを拘束条件として、画像センサ面Ｓ２と支持面Ｓ１との間の平面間の伝搬を繰り返すことにより、画像センサ面Ｓ２で失われたホログラムに関する複素振幅分布の位相成分を回復させる。

　具体的には、演算部６３ａによる光波伝搬計算により、ホログラムを遷移させつつ、振幅置換部６３ｂがこれらの振幅成分の置き換えを繰り返すことで、失われた位相成分を回復させる。この際、再構成処理部６３では、伝搬計算の結果から得られたホログラムの複素振幅分布の振幅成分を、位相成分のみ残るように、実測した振幅成分に差し替えるサイクルを繰り返し実行する。

　ここで、本実施形態における「ホログラムの伝搬」とは、伝搬元のホログラムにおける複素振幅分布（ｇ（ｘ,ｙ,ｚ））から、下記式（１）で表されるRayleigh-Sommerfeldの回折積分に基づき、伝搬先のホログラムにおける複素振幅分布（ｇ（ｘ,ｙ,０））を算出する光波伝搬計算を実行することを意味する。

　式（１）の積分形式の状態では、計算に時間がかかるため、本実施形態では、式（１）をフーリエ変換の積の形に変換した下記式（２）が採用される。なお、式（２）では、Ｇはｇのフーリエ変換を表し、ｕとｖはＸ方向とＹ方向の空間周波数成分を表す。

　本実施形態の再構成処理部６３は、後述するように、画像センサ面Ｓ２から所定の波長で支持面Ｓ１に伝搬されたホログラムの複素振幅分布から、支持面Ｓ１から上記波長とは異なる波長で画像センサ面Ｓ２に伝搬するホログラムの複素振幅分布を再計算する。従って、本実施形態では、式（２）が下記式（３）となった計算式が採用される。

　式（３）では、波長λ_Ｂで画像センサ面Ｓ２から支持面Ｓ１に伝搬したホログラムｇ_λBの複素振幅分布から、波長λ_Gで支持面Ｓ１から画像センサ面Ｓ２に伝搬するホログラムｇ_λGの複素振幅分布を算出することを意味している。

　本実施形態では、演算部６３ａが式（２），（３）の伝搬計算の式に基づき、センサ面Ｓ２と支持面Ｓ１との間における光波伝搬計算を繰り返し実行するものとなる。

　例えば、振幅置換部６３ｂが、支持面Ｓ１において振幅置換を実行しない場合は式（３）に基づく伝搬計算が実行される。一方、振幅置換を実行する場合は式（２）に基づき、波長λ_Bで画像センサ面Ｓ２から支持面Ｓ１に伝搬したホログラムｇ_λBの複素振幅分布の振幅成分を所定の振幅代表値に置換してから、波長λ_Gで支持面Ｓ１から画像センサ面Ｓ２に伝搬するホログラムｇ_λGの複素振幅分布が算出される。

　［情報処理方法］
　図２は情報処理装置６０の情報処理方法を示すフローチャートであり、図３は細胞観察システム１００が細胞Ｃの再構成画像を生成するまでの手順を示すブロック図である。以下、これらの図を適宜参照しながら情報処理装置６０の情報処理方法について説明する。

　（ステップＳ０１：画像取得）
　ステップＳ０１では、光源１０からＲＢＧのそれぞれに対応した波長λ_R，λ_G，λ_Bの照明光が細胞Ｃに個別に照射される。これにより、これらの各波長に対応したホログラムｇ_λR、ｇ_λG、ｇ_λB（ホログラム強度）が個別に撮像される（Ｓ１０１）。これらの画像は画像センサ面Ｓ２に記録され、各画像に基づく画像データが画像取得部６１に出力される（Ｓ１０２）。

　（ステップＳ０２：前処理）
　次に、前処理部６２が画像取得部６１から出力されたホログラムｇ_λR、ｇ_λG、ｇ_λBに関する画像データに対して各種の補正を施す（Ｓ１０３）。図４は、前処理部６２の前処理の手順を示すブロック図である。

　先ず、画像センサ３０の階調補正（ダークレベル補正、逆ガンマ補正）を行い、画像取得部６１から取得したホログラムｇ_λR、ｇ_λG、ｇ_λBに基づく画像信号をリニア（線形）な状態に戻す（Ｓ２０１）。次いで、この画像信号をアップサンプリングする（Ｓ２０２）。本実施形態の細胞観察システム１００がレンズレス顕微鏡の場合、レンズレス顕微鏡の分解能は、画像センサ３０のナイキスト周波数を超えるため、限界性能を発揮させるためにはアップサンプリングする必要がある。

　続いて、ホログラムｇ_λR、ｇ_λG、ｇ_λBの端部の処理を行う（Ｓ２０３）。画像端部では入力値の外は０という境界条件が適用され、端部にナイフエッジが存在するのと同条件にたるため、回折光が生じ新たなアーティファクトの要因となる。そこで、元画像の画素数の縦横２倍の画素数を用意し、中心に配置した元画像の外側に、再端部の輝度値を埋め込む処理を行う。これにより、画像端の処理によって生じる回折縞が元画像の範囲内に影響を及ぼさないようにすることができる。

　続いて、ホログラムｇ_λR、ｇ_λG、ｇ_λBを形成する光の複素振幅の実数部を画素値の平方根とし、虚数部を０とする。これにより、振幅成分のみを有するホログラムｇ_λR、ｇ_λG、ｇ_λBに関する初期複素振幅が算出される（Ｓ２０４）。なお、上記の画素値とは、上述したダークレベル補正（ダーク減算）等によって処理された処理済の画素値である。

　次いで、前処理部６２により上記した前処理が実行されたホログラムｇ_λR、ｇ_λG、ｇ_λBに基づく画像データが、再構成処理部６３に出力される（Ｓ１０４）。なお、前処理部６２の前処理は上述の手法に限られず他の方法が採用されてもよい。また、ステップＳ０２は必要に応じて省略されてもよい。

　（ステップＳ０３：伝搬距離決定）
　次に、細胞Ｃの再構成画像を得る上での伝搬距離（画像センサ面Ｓ２と支持面Ｓ１との間の距離Ｚ）を決定する（Ｓ１０５）。

　伝搬距離の決定方法としては、式（２）に基づくデジタルフォーカシングにより決定してもよく、細胞観察システム１００のメカ精度によって決定してもよい。なお、上記デジタルフォーカシングとは、画像センサ面Ｓ２と支持面Ｓ１との間の距離を調整することにより、各種ホログラムｇ_λR、ｇ_λG、ｇ_λBの焦点位置を決定する手法である。

　本実施形態では、このデジタルフォーカシングが画像センサ面Ｓ２上でのホログラムｇ_λR、ｇ_λG、ｇ_λBを観察しながらマニュアルで行われてもよく、オートフォーカシングにより行われてもよい。

　（ステップＳ０４：振幅置換）
　図５は本実施形態の再構成処理部６３が実行する反復位相回復法におけるイタレーション内の計算処理（アルゴリズム）を示す図である。また、図６は支持面Ｓ１上での振幅置換部６３ｂの振幅置換処理の手順を示すブロック図であり、図７は画像センサ面Ｓ２上での振幅置換部６３ｂの振幅置換処理の手順を示すブロック図である。

　先ず、前処理部６２から出力されたホログラムｇ_λRの複素振幅分布（光強度分布）を、画像センサ面Ｓ２から支持面Ｓ１に伝搬させる第１の光波伝搬計算を実行する（Ｓ３０１）。
前処理部６２から出力されたホログラムｇ_λRの複素振幅分布は、下記式（４）で表され、支持面Ｓ１に伝搬したホログラムｇ_λRの複素振幅分布は、下記式（５）で表される。

　下記式（５）で表されるホログラムｇ_λRの複素振幅分布は、上記第１の光波伝搬計算の結果得られるホログラムｇ_λRの複素振幅分布である。なお、本実施形態のホログラムの複素振幅分布とは、当該ホログラムを形成する光の複素振幅分布であり、以下の説明においても同義とする。

　ｇ_λR（ｘ,ｙ,ｚ）＝Ａ（ｘ,ｙ,ｚ）exp（ｉφ（ｘ,ｙ,ｚ））・・・（４）
　（Ａ（ｘ,ｙ,ｚ）：振幅成分、ｅｘｐ（ｉφ（ｘ,ｙ,ｚ））：位相成分（任意の初期値））

　ｇ_λR（ｘ,ｙ,０）＝Ａ'（ｘ,ｙ,０）exp（ｉφ'（ｘ,ｙ,０））・・・（５）
　（Ａ'（ｘ,ｙ,０）：振幅成分、exp（ｉφ'（ｘ,ｙ,０））：位相成分）

　続いて、支持面Ｓ１に波長λ_Rで伝搬されたホログラムｇ_λRに関する複素振幅分布の振幅成分Ａ'を分離し（Ｓ３０２）、この振幅成分Ａ'の平均値Ａ_ａｖｅを算出する（Ｓ３０３）。次いで、ホログラムｇ_λRに関する複素振幅分布の振幅成分Ａ'を、後述する第２の光波伝搬計算の一環として、支持面Ｓ１上において平均値Ａ_aveに置換する（Ｓ３０４）。これは、細胞のように透過率の高い物体の場合、ホログラムの振幅成分がほぼゼロになることを振幅成分の拘束条件として利用している。

　これにより、ホログラムｇ_λRにおける複素振幅分布の振幅成分が平滑化され、以降の反復処理における計算負荷が低減する。振幅成分Ａ'が平均値Ａ_aveに置換されたホログラムｇ_λR（Ｓ３０５）は、下記式（６）で表される。

　ｇ_λR（ｘ,ｙ,０）＝Ａ_aveexp（ｉφ'（ｘ,ｙ,０））
　Ａ_ave＝１／Ｎ（ΣΣＡ'（ｘ,ｙ,０））・・・（６）
　（Ａ_ave：振幅成分、exp（ｉφ'（ｘ,ｙ,０））：位相成分、Ｎ：全画素数）

　なお、本実施形態の平均値Ａ_aveは、典型的には上記第１の光波伝搬計算の結果得られる複素振幅分布（式（５））における振幅成分Ａ'の平均値である。当該平均値とは、ホログラムｇ_λR（ｘ,ｙ,０）の画素数Ｎに対するホログラムｇ_λR（ｘ,ｙ,０）の各画素に対応した振幅成分の総和の割合（積算平均）とすることができる。

　また、上記の例では、振幅成分Ａ'は平均値Ａ_aveに置換されるが、これに限られず、ホログラムｇ_λRの複素振幅分布（式（５））の振幅成分Ａ'における所定の振幅代表値であれば、特に限定されない。

　例えば、振幅成分Ａ'は平均値Ａ_ave以外に、振幅成分Ａ'の中央値に置換されてもよく、振幅成分Ａ'のローパスフィルタ透過成分に置換されてもよい。あるいは、予め細胞Ｃが無い状態で取得された画像の振幅成分に置換してもよい。

　続いて、振幅成分Ａ'が平均値Ａ_aveに置換されたホログラムｇ_λRの複素振幅分布を、支持面Ｓ１から波長λ_Gで画像センサ面Ｓ２に伝搬させる第２の光波伝搬計算を実行する（Ｓ４０１）。即ち、式（６）で表されるホログラムｇ_λRの複素振幅分布から、画像センサ面Ｓ２に波長λ_Gで伝搬するホログラムｇ_λGの複素振幅分布を伝搬計算により求める。このホログラムｇ_λGに関する複素振幅分布は、下記式（７）で表される。

　ｇ_λG（ｘ,ｙ,ｚ）＝Ａ''（ｘ,ｙ,ｚ）exp（ｉφ''（ｘ,ｙ,ｚ））・・・（７）
　（Ａ''（ｘ,ｙ,ｚ）：振幅成分、exp（ｉφ''（ｘ,ｙ,ｚ））：位相成分）

　次いで、波長λ_Gで伝搬されたホログラムｇ_λGの複素振幅分布の振幅成分Ａ''を、上記第１の光波伝搬計算の一環として、画像センサ面Ｓ２上において振幅成分Ａ''の実測値Ａ_λGに置換する（Ｓ４０２）。この実測値Ａ_λGは、先のステップＳ０１においてホログラムｇ_λRを取得した撮影条件とは異なる撮影条件で取得したホログラムｇ_λG（Ｓ４０３）から分離された振幅成分（Ｓ４０４）である。

　換言すると、実測値Ａ_λGは、先のステップＳ０１において取得されたホログラムｇ_λRと照明光の波長が異なる複数のホログラムのうちの１つであるホログラムｇ_λGの振幅成分である。つまり、細胞Ｃに波長λ_Gの照明光を照射することによって画像センサ面Ｓ２に記録されたホログラムｇ_λGの振幅成分である。

　画像センサ面Ｓ２上において、振幅成分Ａ''が実測値Ａ_λGに置換されたホログラムｇ_λGは、下記式（８）で表される。これにより、位相成分を有するホログラムｇ_λGが得られる。

　ｇ_λG（ｘ,ｙ,ｚ）＝Ａ_λG（ｘ,ｙ,ｚ）exp（ｉφ''（ｘ,ｙ,ｚ））・・・（８）
　（Ａ_λG（ｘ,ｙ,ｚ）：振幅成分、exp（ｉφ''（ｘ,ｙ,ｚ））：位相成分）

　このようにして、画像センサ面Ｓ２で取得した細胞Ｃのホログラムの光強度分布を含む複素振幅分布を、画像センサ面Ｓ２から支持面Ｓ１まで伝搬させる第１の光伝搬計算を実行し、第１の光伝搬計算の結果得られる複素振幅分布を、支持面Ｓ１から画像センサ面Ｓ２まで伝搬させる第２の光伝搬計算を実行するサイクルが行われる。

　本実施形態では、図５に示すように、このサイクルが全てのホログラムｇ_λR、ｇ_λG、ｇ_λBについて行われるイタレーションが実行され、計算が収束するまで規定回数実行される（Ｓ０５のＮＯ,Ｓ１０６）。イタレーションの回数は、特に限定されないが、１０回～１００回程度が好ましい。

　なお、図５では、画像センサ面Ｓ２と支持面Ｓ１との間で繰り返されるホログラムの伝搬において、伝搬波長がλ_R→λ_G→λ_G→λ_B→λ_B→λ_G→λ_G→λ_R→λ_Rの順であるが、これに限られず、順不同である。例えば、その順序がλ_R→λ_B→λ_B→λ_G→λ_G→λ_B→λ_B→λ_Rであってもよく、λ_B→λ_R→λ_R→λ_G→λ_G→λ_R→λ_R→λ_B→λ_B等であってもよい。あるいは、用いる波長が２つとしてもよいし、４つ以上であってもよい。

　（ステップＳ０６：再構成画像出力）
　上記したイタレーションにおける計算が十分に収束した場合（Ｓ０５のＹＥＳ）、ステップＳ０４の振幅置換処理により得られたホログラムの複素振幅分布を式（２）に基づいて最後に支持面Ｓ１に伝搬させることで、細胞Ｃの再構成画像を得る。

　ステップＳ０５では、先のステップＳ０４により十分にイタレーションが実行されることで、波長λ_R，λ_B，λ_Gの照明光を細胞Ｃに照射することにより得られた細胞Ｃの各種ホログラムｇ_λR、ｇ_λG、ｇ_λBの位相成分が適宜更新されていき、位相成分が十分に回復した再構成画像を得ることができる（Ｓ１０７）。即ち、デフォーカスしたホログラムｇ_λR、ｇ_λG、ｇ_λBからサンプル面を再構成することが可能となる。

　［作用］
　本実施形態の反復位相回復法は電子線ホログラム分野で、R.W. Gerchberg とW.O. Saxton が１９７２年に報告したＧＳアルゴリズムを基本原則としている。この手法は結像面とデフォーカス面の二つの電子線の複素振幅を記録し、その２面の振幅測定値を拘束条件として平面間の伝搬を繰り返すことで、位相を回復する手法である。

　この反復位相回復法は、デフォーカスしたホログラム間にも適用することができる。つまり複数の異なるホログラムを取得し、その画像を拘束条件にして伝搬を繰り返して位相を回復することができる。

　ここで、A. Lambrechts らは、この技術を光波に適用し、被写体に入射させる照明光の波長を変更することにより得られた複数のホログラムを取得し、波長の差を伝搬距離の差に置き換える方法（以下、従来法）で失われたホログラムの位相成分が回復できることを報告している（A. Lambrechts,"Lens-free digital in-line holographic imaging for wide field-of-view, high resolution and real-time monitoring of complex microscopic objects", Proc. of SPIE, Vol. 8947 , 2014）。

　しかながら、上記した従来法では、例えば、式（２）に基づいた伝搬計算によって、波長λ_Rで撮影されたホログラムｇ_λRから波長λ_Gで伝搬するホログラムｇ_λGを算出した場合に、このホログラムｇ_λGのホログラム波形が、シミュレーションにより得られたホログラムｇ_λGのホログラム波形（正解のホログラム波形）と高周波領域において完全に一致しない（図８（ａ）参照）。

　これにより、従来法では、計算により得られたホログラムの振幅成分を、当該振幅成分の実測値（観察により得られたホログラム）に置換する際に誤差が生じるため、計算誤差が堆積し、反復処理の収束に時間がかかる課題があった（図９（ａ）参照）。

　そこで、本願発明者は種々検討の結果、位相成分が失われたホログラムから細胞Ｃの再構成画像を得る上で、以下の改善手法を見出した。以降この改善手法について順を追って説明する。

　（改善手法１）
　図８（ａ）は、従来法に基づき、波長λ_Rにおける位相既知のホログラムｇ_λRから伝搬計算した波長λ_Gのホログラムｇ_λGのホログラム波形Ｗ１（振幅波形）と、シミュレーションにより得られたホログラムｇ_λGのホログラム波形Ｗ２（正解の振幅波形）とを重畳させたグラフである。

　一方、図８（ｂ）は、式（３）に基づき、波長λ_Rにおける位相既知のホログラムｇ_λRから伝搬計算した波長λ_Gのホログラムｇ_λGのホログラム波形Ｗ３（振幅波形）と、シミュレーションにより得られたホログラムｇ_λGのホログラム波形Ｗ２（正解の振幅波形）とを重畳させたグラフである。

　また、図９（ａ）は従来法における被写体面とセンサ面との間の伝搬回数と収束誤差との関係を示すグラフであり、図９（ｂ）は本実施形態の反復位相回復法における支持面Ｓ１と画像センサ面Ｓ２との間の伝搬回数と収束誤差との関係を示すグラフである。

　図８（ｂ）に示すように、式（３）に基づき算出されたホログラムｇ_λGのホログラム波形Ｗ３は、従来法とは違い、高周波領域においても、シミュレーションより得られたホログラムｇ_λGのホログラム波形Ｗ２と完全に一致している。

　従って、本実施形態の反復位相回復法では、算出されたホログラムの振幅成分を、当該振幅成分の実測値に置換する際に誤差が生じにくくなるため、反復処理が従来法よりも早く収束する。これは、図９（ｂ）に示す結果からみても明らかである。これにより、位相回復に必要な反復回数を従来法よりも削減することができ、処理時間を短縮することが可能となる。

　（改善手法２）
　しかしながら、画像センサ面Ｓ２に記録されたホログラムを一度支持面Ｓ１（Ｚ＝０の位置）に伝搬させてから、支持面Ｓ１に伝搬したホログラムを画像センサ面Ｓ２に再伝搬させる伝搬計算を行う改善手法１（式（３）参照）では、高周波成分に存在していた計算誤差がなくなり収束性が向上するが、実測においては再構成画像の低周波アーティファクトを取り切ることが難しい（図１０（ａ）参照）。

　そこで、本実施形態では、改善手法１で導入した伝搬計算において、支持面Ｓ１に伝搬されたホログラムにおける複素振幅成分の振幅成分を、この振幅成分の平均値に置き換える改善手法２を導入した（ステップＳ０４参照）。

　これにより、細胞の周囲に存在していた低周波のアーティファクトを低減させることが可能となる（図１０（ｂ）参照）。図１０（ｂ）の例で言えば、核のように位相差がある部分でのコントラストが向上し、細胞周辺のアーティファクトが減少していることがわかる。

　図１０は、改善手法１及び２により得られた細胞の再構成画像と、位相値を計測可能な顕微鏡（定量位相顕微鏡）により細胞が撮像された画像を示す図である。また、図１１はこれらの画像の任意の２点Ａ，Ｂ間の位相値を示すグラフである。図１０及び図１１では、定量位相顕微鏡による計測結果を真として、改善手法１及び２と比較して示す。

　図１１を参照すると、改善手法２により得られた位相値は、改善手法１よりも明らかに真値に近いことがわかる。なお、改善手法１では位相値の平均２乗誤差が真値と比較して１２．８ｄｅｇであり、改善手法２では位相値の平均２乗誤差が真値と比較して４．３ｄｅｇである。

　＜第２の実施形態＞
　図１２は、本技術の第２の実施形態の再構成処理部６３が実行する反復位相回復法におけるイタレーション内の計算処理（アルゴリズム）を示す図である。以下、第１の実施形態と同様のステップについては、その説明を省略する。

　本実施形態では図１２に示すように、イタレーション毎に、上記第１の光波伝搬計算に基づいて定まる複素振幅分布の振幅成分を、当該振幅成分の所定の振幅代表値に置換する。

　この場合、図１２に示す例で言えば、ホログラムｇ_λRの複素振幅分布を画像センサ面Ｓ２から波長λ_Rで支持面Ｓ１に伝搬させる第１の光波伝搬計算に基づき得られたホログラムｇ_λRの振幅成分Ａ'（式（５）参照）を、例えば振幅成分Ａ'の平均値Ａ_aveに置き換えることで振幅成分Ａ'の平滑化が図られる。これにより、支持面Ｓ１上での振幅置換処理が繰り返し実行されることによって生じる計算誤差の堆積が抑制され、もともと存在するはずのなかった新たなアーティファクトが再構成画像に生じることが抑制される。

　＜第３の実施形態＞
　図１３は、本技術の第３の実施形態の再構成処理部６３が実行する反復位相回復法におけるイタレーション内の計算処理（アルゴリズム）を示す図である。以下、第１の実施形態と同様のステップについては、その説明を省略する。

　本実施形態の反復位相回復法では、支持面Ｓ１からの距離がそれぞれ異なる任意の位置Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３の画像センサ３０が個別に取得した各種ホログラムｇ_Z1，ｇ_Z2，ｇ_Z3を拘束条件として、画像センサ面Ｓ２と支持面Ｓ１との間の平面間の伝搬を繰り返すことにより、画像センサ面Ｓ２上で失われたホログラムの位相成分を回復させる。以下、その詳細について説明する。

　（ステップＳ０１：画像取得）
　ステップＳ０１では、細胞Ｃに所定波長λの照明光を照射することにより、細胞Ｃに対してそれぞれ異なる任意の位置Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３の画像センサ面Ｓ２に、各位置に対応したホログラムｇ_Z1，ｇ_Z2，ｇ_Z3（ホログラム強度）が個別に記録される。これらの各画像に基づく画像データは画像取得部６１に出力される。

　（ステップＳ０４：振幅置換）
　先ず、細胞Ｃに対して第１の位置Ｚ１にある画像センサ面Ｓ２に記録されたホログラムｇ_Ｚ１の複素振幅分布（光強度分布）を、画像センサ面Ｓ２から支持面Ｓ１に伝搬させる第１の光波伝搬計算を実行する。画像センサ面Ｓ２に記録されたホログラムｇ_Z1の複素振幅分布は、下記式（９）で表され、支持面Ｓ１に伝搬したホログラムｇ_Z1の複素振幅分布は、下記式（１０）で表される。

　下記式（１０）で表されるホログラムｇ_Z1の複素振幅分布は、上記第１の光波伝搬計算の結果得られるホログラムｇ_Z1の複素振幅分布である。

　ｇ_Z1（ｘ,ｙ,ｚ）＝Ａ（ｘ,ｙ,ｚ）exp（ｉφ（ｘ,ｙ,ｚ））・・・（９）
　（Ａ（ｘ,ｙ,ｚ）：振幅成分、exp（ｉφ（ｘ,ｙ,ｚ））：位相成分（任意の初期値））

　ｇ_Z1（ｘ,ｙ,０）＝Ａ'（ｘ,ｙ,０）exp（ｉφ'（ｘ,ｙ,０））・・・（１０）
　（Ａ'（ｘ,ｙ,０）：振幅成分、exp（ｉφ'（ｘ,ｙ,０））：位相成分）

　続いて、支持面Ｓ１に波長λで伝搬されたホログラムｇ_Ｚ１に関する複素振幅分布の振幅成分Ａ'を、後述する第２の光波伝搬計算の一環として、支持面Ｓ１上において平均値Ａ_aveに置換する。振幅成分Ａ'が平均値Ａ_aveに置換されたホログラムｇ_Z1の複素振幅分布は、下記式（１１）で表される。

　ｇ_Z1（ｘ,ｙ,０）＝Ａ_aveｅｘｐ（ｉφ'（ｘ,ｙ,０））
　Ａ_ave＝１／Ｎ（ΣΣＡ'（ｘ,ｙ,０））・・・（１１）
　（Ａ_ave：振幅成分、exp（ｉφ'（ｘ,ｙ,０））：位相成分、Ｎ：全画素数）

　なお、本実施形態の平均値Ａ_aveは、典型的には上記第１の光波伝搬計算の結果得られる複素振幅分布（式（１０））における振幅成分Ａ'の平均値である。また、上記の例では、振幅成分Ａ'は平均値Ａ_aveに置換されるが、これに限られず、ホログラムｇ_Z1の複素振幅分布（式（１０））の振幅成分Ａ'における所定の振幅代表値であれば、特に限定されない。

　続いて、振幅成分Ａ'が平均値Ａ_aveに置換されたホログラムｇ_Z1の複素振幅分布を、支持面Ｓ１から、細胞Ｃに対して第２の位置Ｚ２にある画像センサ面Ｓ２に波長λで伝搬させる第２の光波伝搬計算を実行する。即ち、式（１１）で表されるホログラムｇ_Z1の複素振幅分布から、第２の位置Ｚ２にある画像センサ面Ｓ２に波長λで伝搬するホログラムｇ_Z2の複素振幅分布を伝搬計算により求める。このホログラムｇ_Z2に関する複素振幅分布は、下記式（１２）で表される。

　ｇ_Z2（ｘ,ｙ,ｚ）＝Ａ''（ｘ,ｙ,ｚ）exp（ｉφ''（ｘ,ｙ,ｚ））・・・（１２）
　（Ａ''（ｘ,ｙ,ｚ）：振幅成分、exp（ｉφ''（ｘ,ｙ,ｚ））：位相成分）

　次いで、波長λで伝搬されたホログラムｇ_Z2の複素振幅分布の振幅成分Ａ''を、上記第１の光波伝搬計算の一環として、画像センサ面Ｓ２上において振幅成分Ａ''の実測値Ａ_Z2に置換する。この実測値Ａ_Z2は、先のステップＳ０１においてホログラムｇ_Z1を取得した撮影条件とは異なる撮影条件で取得したホログラムｇ_Z2に関する複素振幅分布の振幅成分である。

　換言すると、実測値Ａ_Z2は、先のステップＳ０１において取得されたホログラムｇ_Z1と支持面Ｓ１からの距離が異なる複数のホログラムのうちの一つであるホログラムｇ_Z2の振幅成分である。つまり、先のステップＳ０１において第２の位置Ｚ２で記録されたホログラムｇ_Z2の振幅成分である。

　画像センサ面Ｓ２上において、振幅成分Ａ''が実測値Ａ_Z2に置換されたホログラムｇ_Z2は、下記式（１３）で表される。これにより、位相成分を有するホログラムｇ_Z2が得られる。

　ｇ_Z2（ｘ,ｙ,ｚ）＝Ａ_Z2（ｘ,ｙ,ｚ）exp（ｉφ''（ｘ,ｙ,ｚ））・・・（１３）
　（Ａ_Z2（ｘ,ｙ,ｚ）：振幅成分、exp（ｉφ''（ｘ,ｙ,ｚ））：位相成分）

　本実施形態では、図１３に示すように、このサイクルが細胞Ｃに対して各位置Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３にある画像センサ３０に個別に記録された全てのホログラムｇ_Z1，ｇ_Z2，ｇ_Z3について行われるイタレーションが実行され、計算が収束するまで規定回数実行される（Ｓ０５のＮＯ）。

　（ステップＳ０６：再構成画像出力）
　上記したイタレーションにおける計算が十分に収束した場合（Ｓ０５のＹＥＳ）、ステップＳ０４の振幅置換処理により得られたホログラムの複素振幅分布を式（２）に基づいて最後に支持面Ｓ１に伝搬させることで、細胞Ｃの再構成画像を得る

　ステップＳ０６では、先のステップＳ０４により十分にイタレーションが実行されることで、細胞Ｃに対して各位置Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３にある画像センサ３０に個別に記録された各種ホログラムｇ_Z1，ｇ_Z2，ｇ_Z3の位相成分が随時更新されていき、位相成分が十分に回復した再構成画像を得ることができる。即ち、デフォーカスしたホログラムｇ_Z1、ｇ_Z2、ｇ_Z3からサンプル面を再構成することができる。

　以上、本技術の実施形態について説明したが、本技術は上述の実施形態に限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。

　例えば、上記実施形態では、ホログラムの各画素の振幅成分の全てが平均値に置換されるがこれに限られず、振幅置換部６３ｂが振幅成分を平均値に置換する割合を調整可能に構成されてもよい。この場合、ホログラムの複素振幅分布は、下記式（１４）で表される。なお、αは補正係数である。

　ｇ（ｘ,ｙ,０）＝｛（１－α）Ａ（ｘ,ｙ,０）＋αＡ_ave｝exp（ｉφ'（ｘ,ｙ,０））・・・・（１４）
　（（１－α）Ａ（ｘ,ｙ,０）＋αＡ_ave：振幅成分、exp（ｉφ'（ｘ,ｙ,０））：位相成分、０≦α≦１）

　または、ホログラムの複素振幅分布の振幅成分が平均値に所定の補正係数βを乗じた値を含み、上記第２の光波伝搬計算が実行される回数に応じて補正係数βが変化してもよい。この場合、ホログラムの複素振幅分布は、下記式（１５）で表される。

　ｇ（ｘ,ｙ,０）＝｛（１－β（ｎ））Ａ（ｘ,ｙ,０）＋β（ｎ）Ａ_ave｝exp（ｉφ'（ｘ,ｙ,０））・・・（１５）
　（（１－β（ｎ））Ａ（ｘ,ｙ,０）＋β（ｎ）Ａ_ave：振幅成分、exp（ｉφ'（ｘ,ｙ,０））：位相成分、０≦β≦１）

　あるいは、ホログラムの複素振幅分布の振幅成分が平均値に所定の補正係数γを乗じた値を含み、画素領域毎に補正係数γが異なっていてもよい。この場合、ホログラムの複素振幅分布は、下記式（１６）で表される。

　ｇ（ｘ,ｙ,０）＝｛（１－γ（ｘ,ｙ,０））Ａ（ｘ,ｙ,０）＋γ（ｘ,ｙ,０）Ａ_ave｝exp（ｉφ'（ｘ,ｙ,０））・・・（１６）
　（（１－γ（ｘ,ｙ,０））Ａ＋γ（ｘ,ｙ,０）Ａ_ave：振幅成分、exp（ｉφ'（ｘ,ｙ,０））：位相成分、０≦γ≦１）

　加えて、ホログラムの複素振幅分布の振幅成分を平均値に置換するのではなく、バンドパスフィルタ等を適用してもよい。

　図１４は、支持面Ｓ１上での振幅置換部６３ｂの振幅置換処理の手順を示すブロック図である。具体的には、支持面Ｓ１に伝搬したホログラムｇ（Ｓ５０１）に関する複素振幅分布の振幅成分を分離し（Ｓ５０２）、当該振幅成分の空間周波数帯域を除去する（Ｓ５０３）。そして、ホログラムｇに関する複素振幅分布の振幅成分を、空間周波数成分が除去された振幅成分に置換してもよい（Ｓ５０４）。

　また、第１の実施形態では、ホログラムが画像センサ面Ｓ２から支持面Ｓ１に伝搬し、支持面Ｓ１から画像センサ面Ｓ２に伝搬する１サイクル毎に、振幅置換部６３ｂがホログラムの複素振幅分布の振幅成分を所定の振幅代表値に置換するが、これに限られない。

　例えば、振幅置換部６３ｂは、１回のイタレーションが実行される過程で、１サイクルおきに振幅成分を振幅代表値に置換してもよく、複数回のサイクルおきに振幅成分を振幅代表値に置換してもよい。

　さらに、第２の実施形態では、イタレーション毎に振幅置換部６３ｂがホログラムの複素振幅分布の振幅成分を所定の振幅代表値に置換するが、これに限られない。

　例えば、振幅置換部６２ｂは、一回のイタレーションおきに振幅成分を振幅代表値に置換してもよく、複数回のイタレーションおきに振幅成分を振幅代表値に置換してもよい。

　なお、本技術は以下のような構成もとることができる。

　（１）
　画像センサのセンサ面で取得した観察対象である細胞のホログラムの光強度分布を含む第１の複素振幅分布を、上記センサ面から上記細胞を支持する支持面まで伝搬させる第１の光伝搬計算と、上記第１の光伝搬計算の結果得られる第２の複素振幅分布を、上記支持面から上記センサ面まで伝搬させる第２の光伝搬計算とを繰り返し実行する演算部と、
　上記第２の光伝搬計算では、上記第２の複素振幅分布の振幅成分を、少なくとも１回、所定の振幅代表値で置換する振幅置換部と
　を具備する情報処理装置。
　（２）
　上記（１）に記載の情報処理装置であって、
　上記振幅置換部は、上記第１の光伝搬計算の毎回の実行時に、上記第１の複素振幅分布の振幅成分を、異なる撮影条件で取得した他のホログラムの振幅成分で置換する
　情報処理装置。
　（３）
　上記（２）に記載の情報処理装置であって、
　上記他のホログラムは、上記照明光の波長が異なる複数のホログラムのうちの１つである
　情報処理装置。
　（４）
　上記（２）に記載の情報処理装置であって、
　上記他のホログラムは、上記支持面からの距離が異なる複数のホログラムのうちの１つである
　情報処理装置。
　（５）
　上記（１）から（４）のいずれか１つに記載の情報処理装置であって、
　上記振幅置換部は、上記第２の光伝搬計算の毎回の実行時に、上記第２の複素振幅分布の振幅成分を上記所定の振幅代表値で置換する
　情報処理装置。
　（６）
　上記（１）から（５）のいずれか１つに記載の情報処理装置であって、
　上記所定の振幅代表値は、上記第１の光伝搬計算の結果得られる複素振幅分布における振幅成分の平均値である
　情報処理装置。
　（７）
　上記（６）に記載の情報処理装置であって、
　上記所定の振幅代表値は、上記平均値に所定の補正係数を乗じた値を含み、
　上記振幅置換部は、画素領域ごとに上記補正係数を異ならせる
　情報処理装置。
　（８）
　上記（６）に記載の情報処理装置であって、
　上記所定の振幅代表値は、上記平均値に所定の補正係数を乗じた値を含み、
　上記振幅置換部は、上記第２の光伝搬計算を実行する毎に、上記補正係数を異ならせる
　情報処理装置。
　（９）
　画像センサのセンサ面で取得した観察対象である細胞のホログラムの光強度分布を含む第１の複素振幅分布を、上記センサ面から上記細胞を支持する支持面まで伝搬させる第１の光伝搬計算と、上記第１の光伝搬計算の結果得られる第２の複素振幅分布を、上記支持面から上記センサ面まで伝搬させる第２の光伝搬計算とを繰り返し実行し、
　上記第２の光伝搬計算では、上記第２の複素振幅分布の振幅成分を、少なくとも１回、所定の振幅代表値で置換する
　情報処理方法。
　（１０）
　画像センサのセンサ面で取得した観察対象である細胞のホログラムの光強度分布を含む第１の複素振幅分布を、上記センサ面から上記細胞を支持する支持面まで伝搬させる第１の光伝搬計算と、上記第１の光伝搬計算の結果得られる第２の複素振幅分布を、上記支持面から上記センサ面まで伝搬させる第２の光伝搬計算とを繰り返し実行するステップと、
　上記第２の光伝搬計算では、上記第２の複素振幅分布の振幅成分を、少なくとも１回、所定の振幅代表値で置換するステップと
　を情報処理装置に実行させるプログラム。
　（１１）
　照明光を出射する光源と、
　観察対象である細胞を支持する支持面を有する試料ホルダと、
　上記照明光が上記細胞で分離されて得られる透過光及び回折光の干渉によるホログラムを受光するセンサ面を有する画像センサと、
　　上記画像センサで取得したホログラムの光強度分布を含む第１の複素振幅分布を上記センサ面から上記支持面まで伝搬させる第１の光伝搬計算と、上記第１の光伝搬計算の結果得られる第２の複素振幅分布を上記支持面から上記センサ面まで伝搬させる第２の光伝搬計算とを繰り返し実行し、
　　上記第２の光伝搬計算では、上記第２の複素振幅分布の振幅成分を、少なくとも１回、所定の振幅代表値で置換する
　再構成処理部と
　を具備する細胞観察システム。

　１００・・・細胞観察システム
　１０・・・光源
　２０・・・観察ステージ
　３０・・・画像センサ
　６０・・・情報処理装置
　６１・・・画像取得部
　６２・・・前処理部
　６３・・・再構成処理部
　６３ａ・・演算部
　６３ｂ・・振幅置換部
　Ｃ・・・・細胞
　Ｓ１・・・支持面
　Ｓ２・・・画像センサ面
　Ｈ・・・・試料ホルダ

Claims

　画像センサのセンサ面で取得した観察対象である細胞のホログラムの光強度分布を含む第１の複素振幅分布を、前記センサ面から前記細胞を支持する支持面まで伝搬させる第１の光伝搬計算と、前記第１の光伝搬計算の結果得られる第２の複素振幅分布を、前記支持面から前記センサ面まで伝搬させる第２の光伝搬計算とを繰り返し実行する演算部と、
　前記第２の光伝搬計算では、前記第２の複素振幅分布の振幅成分を、少なくとも１回、所定の振幅代表値で置換する振幅置換部と
　を具備する情報処理装置。
　請求項１に記載の情報処理装置であって、
　前記振幅置換部は、前記第１の光伝搬計算の毎回の実行時に、前記第１の複素振幅分布の振幅成分を、異なる撮影条件で取得した他のホログラムの振幅成分で置換する
　情報処理装置。
　請求項２に記載の情報処理装置であって、
　前記他のホログラムは、前記照明光の波長が異なる複数のホログラムのうちの１つである
　情報処理装置。
　請求項２に記載の情報処理装置であって、
　前記他のホログラムは、前記支持面からの距離が異なる複数のホログラムのうちの１つである
　情報処理装置。
　請求項１に記載の情報処理装置であって、
　前記振幅置換部は、前記第２の光伝搬計算の毎回の実行時に、前記第２の複素振幅分布の振幅成分を前記所定の振幅代表値で置換する
　情報処理装置。
　請求項１に記載の情報処理装置であって、
　前記所定の振幅代表値は、前記第１の光伝搬計算の結果得られる複素振幅分布における振幅成分の平均値である
　情報処理装置。
　請求項６に記載の情報処理装置であって、
　前記所定の振幅代表値は、前記平均値に所定の補正係数を乗じた値を含み、
　前記振幅置換部は、画素領域ごとに前記補正係数を異ならせる
　情報処理装置。
　請求項６に記載の情報処理装置であって、
　前記所定の振幅代表値は、前記平均値に所定の補正係数を乗じた値を含み、
　前記振幅置換部は、前記第２の光伝搬計算を実行する毎に、前記補正係数を異ならせる
　情報処理装置。
　画像センサのセンサ面で取得した観察対象である細胞のホログラムの光強度分布を含む第１の複素振幅分布を、前記センサ面から前記細胞を支持する支持面まで伝搬させる第１の光伝搬計算と、前記第１の光伝搬計算の結果得られる第２の複素振幅分布を、前記支持面から前記センサ面まで伝搬させる第２の光伝搬計算とを繰り返し実行し、
　前記第２の光伝搬計算では、前記第２の複素振幅分布の振幅成分を、少なくとも１回、所定の振幅代表値で置換する
　情報処理方法。
　画像センサのセンサ面で取得した観察対象である細胞のホログラムの光強度分布を含む第１の複素振幅分布を、前記センサ面から前記細胞を支持する支持面まで伝搬させる第１の光伝搬計算と、前記第１の光伝搬計算の結果得られる第２の複素振幅分布を、前記支持面から前記センサ面まで伝搬させる第２の光伝搬計算とを繰り返し実行するステップと、
　前記第２の光伝搬計算では、前記第２の複素振幅分布の振幅成分を、少なくとも１回、所定の振幅代表値で置換するステップと
　を情報処理装置に実行させるプログラム。
　照明光を出射する光源と、
　観察対象である細胞を支持する支持面を有する試料ホルダと、
　前記照明光が前記細胞で分離されて得られる透過光及び回折光の干渉によるホログラムを受光するセンサ面を有する画像センサと、
　　前記画像センサで取得したホログラムの光強度分布を含む第１の複素振幅分布を前記センサ面から前記支持面まで伝搬させる第１の光伝搬計算と、前記第１の光伝搬計算の結果得られる第２の複素振幅分布を前記支持面から前記センサ面まで伝搬させる第２の光伝搬計算とを繰り返し実行し、
　　前記第２の光伝搬計算では、前記第２の複素振幅分布の振幅成分を、少なくとも１回、所定の振幅代表値で置換する
　再構成処理部と
　を具備する細胞観察システム。