[发明专利]动态高速高灵敏度成像装置及成像方法

说明书

使用具有结构化的照明模式的光学系统或具有光特性不同的多个区域的结构化的检测系统中的任一者或双方。并且，在改变观测对象与光学系统或检测系统中任一者的相对位置的同时，用一个或少量像素检测元件检测来自观测对象的光信号，从而得到光信号的时间序列信号信息，从时间序列信号信息重建与观测对象相关的图像。

技术领域

本发明涉及观测对象物和投射结构照明的光学系统或具有结构的检测系 统相对位移的动态高速高灵敏度成像技术。

本申请基于2015年2月24日在日本申请的日本特愿2015-033520号要 求优先权，其内容援用于本文。

背景技术

日本特开2014-175819号公报(专利文献1)公开了包括排列成二维阵 列状的电磁波检测元件的成像系统。使用了阵列型检测元件的成像装置存在 如下问题：因使元件动作的电性限制而造成拍摄速度有限，且价格昂贵，尺 寸也大。

日本特表2006-520893号公报(专利文献2)公开了单一像素检测装置。 另外，日本专利3444509号公报(专利文献3)公开了具有一个像素检测单 元的图像读取装置。进行一个像素检测的成像装置需要在时间空间上使照明 光结构化以拍摄图像。因此，进行一个像素检测的成像装置随着在时间空间 上改变照明光而产生机械/电性限制，从而在成像速度方面有限。

例如，共聚焦显微镜机械地空间扫描激光的速度有限，不能高速地拍摄 像。鬼成像(Ghost imaging)是使用空间光调制器等照射数量不同的大量结 构化照明，重复检测而重构图像的方法。对于该方法而言，由于受到照射照 明的速度的限制，所以成像的速度很低。

日本特开2013-15357号公报(专利文献4)公开了使用连续时间编码振 幅显微镜法(STEAM)的流式细胞仪。在该公报中，从激光照射部以恒定时 间间隔射出波长宽度足够宽的激光脉冲，由二维空间分散器使各脉冲的波长 二维分散。将由二维空间分散器分散的各波长的激光照射到试样上的不同位 置，进行反射。该被反射的各波长的激光反过来通过二维空间分散器，从而 返回到一个脉冲。使该脉冲通过傅立叶变换器，将频率分量转换为时间后， 用光电二极管检测。由于采用连续时间编码振幅显微镜法使频率(波长)与 试样上的位置相对应，并且采用傅立叶变换器将频率分量变换为时间，因此， 时间具有试样上的位置信息。即，将二维的强度分布变换为时间序列。能够 从如此获取的各脉冲的强度信号的时间变化得到被检测粒子的表面结构的信 息。

连续时间编码振幅显微镜法(STEAM)受到脉冲激光的重复频率的限制。 另外，使用STEAM的成像装置价格非常昂贵而且尺寸也大，适用的光波长 区域局限于长波长，在可见光区域难以实现高灵敏度。因此，STEAM存在 不能适用于应用到生命科学/医疗领域所需要的可见荧光波长区域的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-175819号公报

专利文献2：日本特表2006-520893号公报

专利文献3：日本专利3444509号公报

专利文献4：日本特开2013-15357号公报

发明内容

发明要解决的问题

于是，本发明的目的在于，提供高速、高灵敏度、低成本且紧凑的成像 装置。

解决问题的技术方案

本发明的第一方面涉及高速成像方法。该方法使用具有结构化的照明模 式的光学系统或具有光特性不同的多个区域的结构化的检测系统中的任一者 或双方。而且，在改变观测对象与光学系统或检测系统中任一者的相对位置 的同时，用一个或少量像素检测元件检测来自观测对象的光信号，从而得到 光信号的时间序列信号信息，从时间序列信号信息重建与观测对象相关的图 像。