画像化システム
画像化装置は、画像化されるべき目標の一連の要素画像を取得するために動作可能な取得装置と、複数の出力画像を発生するよう動作可能な画像発生器と、を備え、画像発生器は、２つまたは３つ以上の要素画像の対応のサブセットからそれぞれの出力画像を発生するよう動作可能であり、取得装置は、１つのサブセットの要素画像が、一連の要素画像における他のサブセットの要素画像でインターリービングされるように、要素画像を取得するよう動作可能である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像化装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
目標（例えば生物学的サンプル）の一組の画像を取得するために画像取得装置を用いること、並びに、次に、該取得された画像を比較する及び／または結合して、目標に関する情報を推論し、及び／または推論された情報の正確さ／信頼性を改善することが良く知られている。画像を取得するための条件は、例えば、（ｉ）取得装置の露出時間を変えることによって、または、（ｉｉ）目標を照射することと画像を取得することとの間の遅延時間を変えることによって、または、（ｉｉｉ）例えば、波長レシオメトリック（ratiometric）画像を提供するために、または偏波異方性を画像化するために、異なった光学フィルタを通して画像を取得することによって、画像ごとに変えられ得る。
【０００３】
このような画像化の例は、蛍光性寿命画像化（ＦＬＩＭ）において生じ、これにおいて、目標には、ある特性の寿命を有する目標の領域を識別するために用いられ得る蛍光性分子が与えられる。光学画像化技術は、次に、蛍光体の寿命のマップを生成するために用いられ得る。例示的なＦＬＩＭ装置は、目標が、高周波の反復的にパルス化されたレーザのような変調された光源で照射されることと関連する。結果の蛍光性信号は、例えば、反復照射の期間よりも短い露出時間で反復的にトリガされるカメラによって取得される。異なった画像が、照射のパルスに続く、異なった遅延時間において取得される。目標の照射に対する蛍光性信号の時間依存性が次に分析される。蛍光性信号の時間依存性の分析は、目標の結果の画像に強調されたコントラストを提供し得る。この技術は、例えば、生物的画像化において特に有用である。
【０００４】
このような時間依存性分析は、時間または周波数領域において行われ得る。しかしながら、一般に、双方のスキームは、変調された光源および変調された検出器を用い、２つまたはそれ以上の画像が、変調された光源による照射と変調された検出器による取得との間のタイミングを変化させつつ取得される。変調された光源による照射のタイミングと変調された検出器による取得との間の関係は、光源及び検出器の「位相」と称されるであろう。
【０００５】
多くの応用において、異なった位相及び露出時間を有する一組の画像、例えば、４つの画像を取得することが望ましい。動作のぼやけまたはぶれ（例えばターゲットが静止していないならば）の可能性及び影響を減じるためにできるだけ早くこれを行うことが好ましい。このことは、互いに対する順次画像の相対変位が、目標上の同じ領域に対応しない引き続くフレームのピクセルに帰結して、引き続く分析での問題を引き起こしえるので、重要である。他の適用においては、画像獲得時間に匹敵し得る時間目盛り上で、サンプルの漂白または照射信号の電力における変化も、引き続く分析におけるエラーに導き得る。
【０００６】
従って、照射に関して異なった遅延で露出される一組の画像を取得することが望ましく、それにおいて、１つの画像から次の画像にできる限り対象状態の変動を少なくして、画像が取得される。各々が異なった位相で変調される（取得装置の例としての）幾つかのイメージ増強管（image intensifiers）が、一組の画像を同時に取得するために用いられるということが提案されてきた。このことは、正確な差動測定を行うために異なった光電陰極を平衡させるという困難さをもたらす。それは、また、多数のゲーティングされたイメージ増強管を用いることに起因して、一層高価でもある。さらに、それは、増強管の各々の間で蛍光を分担するために光スプリッタを必要とする。他では、単一の検出器上に異なった画像チャンネルを分割して遅延させることが提案されている。しかしながら、これは、複雑な光学器を必要とし、多数のゲーティングされたイメージ増強管のかなりの価格を回避するにもかかわらず、視野を減じる。現在採用されている方法は、種々の遅延において各々が１つずつ取得される一連の画像を取得するために、単一の変調されたイメージ増強管及び電子カメラを用いることである。非常に明るい信号の存在においてさえ、及び非常に迅速な位相切り替えの能力でもってさえ、このようなシステムが異なった位相で一組のＮ個の画像を取得することができる最短の時間は、電子カメラの読み出し時間にＮを乗算することによって与えられる。代表的には、この読み出し時間は、ミリ秒の数十倍程度のものであり、この時間は、１秒のかなりの分数である獲得時間に導く。画像化されている目標が、この時間中に移動するならば、次に、得られた画像の組は整列しないであろうし、任意の引き続く画像分析を一層困難なものとし、及び/または一層有用でないものとする。
【０００７】
他の適用に対しては、画像の組は、照射源及び取得装置の位相以外の取得条件を変えることによって形成され得るということが理解されるであろう。例えば、取得されるべきである偏光及び／または取得されるべきである周波数（波長）の範囲を変えることによって画像の組を取得することが可能である。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によれば、
画像化されるべき目標の一連の要素画像を取得するために動作可能な取得装置と、
複数の出力画像を発生するよう動作可能な画像発生器と、
を備え、画像発生器は、２つまたは３つ以上の要素画像の対応のサブセットからそれぞれの出力画像を発生するよう動作可能であり、取得装置は、１つのサブセットの要素画像が、一連の要素画像における他のサブセットの要素画像でインターリービングされるように、要素画像を取得するよう動作可能である、画像化装置が提供される。
【０００９】
本発明の実施形態は、一連の要素画像を取得し、これらの要素画像の組合せ（もしくは一体化または記録）として一組の出力画像を形成する。１つの出力画像を発生するために用いられる要素画像は、他の出力画像を発生するために用いられる要素画像でインターリービングされる。従って、各出力画像は、各出力画像を１つずつ取得するのではなく、実質的に同じ取得期間に渡って取得される。従って、画像化されるべき目標が静止していないならば、移動の影響は、すべての出力画像に対して実質的に同じである、すなわち、要素画像は実質的に整列されたままである。このことは、出力画像に基づいて行われる任意の引き続く分析の品質を改善する利点を有する。サンプルが照射強度における揺動または光退色を呈する状況においては、インターリービングされた要素画像はこのような変動を一層等しく経験し、このことは、引き続く分析へのこのような変動の有害な衝撃を減少する。
【００１０】
本発明の実施形態は、任意のインターリービングされたパターンに従ってインターリービングされた要素画像のそれぞれのサブセットから出力画像を発生し得る。しかしながら、本発明の好適な実施形態においては、Ｎの出力画像がある場合には、次に、各出力画像ごとに、要素画像の対応のサブセットが一連の要素画像においてＮの離間した要素画像を含む。このようなインターリービングされたパターンは、画像化されている目標の任意の移動が出力画像を横切って一層等しく配分されるようになるのを確実にするのを助ける。規則的でないインターリービング・パターンが用いられる場合には、次に、一層明白な移動アーチファクトが出力画像内に存在しそうであり、このことは、引き続く分析の値／正確さを潜在的に減少し得る。
【００１１】
本発明の実施形態は、目標の画像が取得され得る種々の状態を提供し得るが、本発明の好適な実施形態は、１つまたは複数の光のパルスで画像化されるべき目標を照射するよう動作可能な光パルス発生器と、光のパルスに続く所定の遅延時間において取得装置が光を取得するように取得装置上に入射する光を変調するよう動作可能な光変調器と、を備え、要素画像の異なったサブセットは、異なった所定の遅延時間を有する。光パルス発生器と光変調器との組み合わされた使用は、画像化装置が、光源照射及び光検出器の異なった位相を有する出力画像を発生するのを可能とする。このことは、例えば、ＦＬＩＭのような時間分解される画像化において特に有用である。
【００１２】
本発明の実施形態は、光パルス発生器の単一のパルスからの光から出力画像を発生し得るが、本発明の好適な実施形態は、光パルスの所定の数をスパンする時間期間に渡って要素画像を取得し、光パルスの所定の数は、取得されている要素画像が属しているサブセットに依存している。多くの適用において、単一の光パルスから画像化装置によって受信された光の強度は、充分な解像度の要素画像を発生するためには不充分である。複数の光パルスの期間に渡って要素画像を取得することにより、一層高い品質の要素画像が達成され得る。
【００１３】
画像化装置に入射する光の強度は、光パルス発生器からのパルスに続く時間に渡って変化し得るので、異なった位相において取得された要素画像（従って、出力画像）は、異なった信号レベルを有し得る。従って、本発明の好適な実施形態においては、要素画像のサブセットに対応する光パルスの所定の数は、対応の所定の遅延時間に依存する。さらに、画像化装置に入射する光の強度は、光のパルスに続く時間において減少することが予想されるので、本発明の好適な実施形態においては、一層大きい対応の所定の遅延時間を有する要素画像のサブセットは、光パルスの一層大きい対応の所定の数を有する。所定の遅延時間への光パルスの所定数のこのような従属性は、異なった位相に対する要素画像が、異なった取得期間に渡って取得されるのを可能とし、これにより、異なった位相に対する要素画像を横切る信号レベルが実質的にバランスされるのを可能とする。
【００１４】
さらに、本発明の好適な実施形態は、所定の遅延時間及び光パルスの所定の数に従って、取得装置と光パルス発生器とを同期させるよう動作可能なタイミング制御器を備える。このようなタイミング制御器は、光パルス及び画像取得がタイミング制御器によって同期化されかつ制御されるので、画像化装置によって発生される出力画像の位相が一層正確であるのを確実にする。
【００１５】
本発明の実施形態は、任意の所定の遅延時間を使用し得るけれども、本発明の好適な実施形態は、ユーザからの入力を受信するよう動作可能であり、かつユーザからの入力に従って要素画像の１つまたは複数のサブセットに対する所定の遅延時間を設定するよう動作可能である遅延時間入力装置を含む。このような分けで、画像化装置は、一層特定の位相が取得されるのを許容することにより、一層柔軟かつ有用となる。
【００１６】
さらに、本発明の好適な実施形態は、ユーザからの入力を受信するよう動作可能であり、かつユーザからの入力に従って要素画像の１つまたは複数のサブセットに対する光パルスの所定の数を設定するよう動作可能であるパルス数入力装置を含む。このような分けで、画像化装置は、一層特定のパルス数（すなわち、取得期間）が特定されるのを許容することにより、一層柔軟かつ有用となる。
【００１７】
本発明の実施形態は、多くの異なった方法で出力画像を発生し得るけれども、本発明の好適な実施形態においては、取得装置は複数の画像記憶を含み、画像発生器は対応の画像記憶における各出力画像を発生し、取得装置は、取得されている要素画像が属しているサブセットに依存して画像記憶間でスイッチングするよう動作可能である。このような好適な実施形態は、要素画像が他のどこかの記憶のために画像化装置から読み出される必要が無いので（要素画像が寄与する各出力画像ごとに１つの複数の記憶を画像化装置が有しているので）、一層高速の画像取得を提供する。
【００１８】
本発明の実施形態は、種々の方法で画像記憶を実現し得る。しかしながら、本発明の好適な実施形態においては、画像記憶は異なったカメラに対応し、このことは、比較的単純な画像化装置の構成設計を為す。代替的な好適な実施形態においては、取得装置は電荷結合素子（ＣＣＤ）アレイを含み、画像記憶は、画像化装置から読み出されるべき画像の異なったピクセル領域に対応し、好ましくは、画像化装置から読み出されるべき画像のピクセルのインターリービングされた行または列に対応する。このことは、単一のＣＣＤ取得装置を用いることの利点を有し、（カメラから読み出される１つの画像の形態で）複数の画像記憶を同時に読み出すための標準技術の使用を許容する。ピクセルのインターリービングされた行または列として画像を記憶させることは、一層単純な設計を許容する。
【００１９】
本発明の実施形態は、単一のセットの出力画像を発生するように配列され得るけれども、本発明の好適な実施形態は、出力画像の１つまたは２つ以上のシーケンスを発生するよう動作可能であり、かつ１つまたは２つ以上のビデオ・シーケンスとして出力画像の１つまたは２つ以上のシーケンスを出力するよう動作可能である。このような好適な実施形態は、例えば実時間ＦＬＩＭビデオを提供し得、このことは、画像化されている目標の分析を改善し得る。
【００２０】
さらに、本発明の好適な実施形態は、少なくとも２つの出力画像を比較するよう動作可能であり、かつ該比較から、画像化された目標の特性を決定するよう動作可能である画像分析器を備え、それにより、時間分解される分析、スペクトル分解される分析、並びに偏波分解される分析のような分析が行われるのを許容する。
【００２１】
本発明のもう１つの態様によれば、画像化する方法であって、
画像化されるべき目標の要素画像のシーケンスを取得するステップと、
２つまたは３つ以上の要素画像の対応のサブセットから複数の出力画像を発生するステップと、
を備え、要素画像は、１つのサブセットの要素画像が、要素画像のシーケンスにおける他のサブセットの要素画像でもってインターリービングされるように取得される、画像化する方法が提供される。
【００２２】
以下に、本発明の実施形態を添付図面を参照して説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の実施形態をＦＬＩＭを参照して説明する。しかしながら、本発明の実施形態は、その例を以後説明する他の分野の画像分析にも適用され得ることが理解されるであろう。
【００２４】
図１は、画像システムを概略的に示す。パルス化された光源１は、画像化されるべきである目標対象２を照射する。目標対象２は、ＦＬＩＭにとって適切である対象である（例えば、示されていない蛍光体が目標対象２に導入されてきた）。入力光学素子３は、レンズ３ａ及びフィルタ３ｂを備える。レンズ３ａは、目標対象２の画像を形成し、フィルタ３ｂは、パルス化された光源から散乱されたもとの照射を拒絶するが、蛍光は通す（それは、異なった波長においてである）。この実施形態においては変調されたイメージ増強管である変調された光検出器４は、入力光学素子３を通して透過する蛍光によって形成される画像を検出する。変調された光検出器４の変調は、後で一層詳細に説明されるであろう。電子カメラ５は、パルス化された光源１からの照射の幾つかのパルスをスパンされた（span）ものであって良い、限定された期間の間変調された光検出器４によって検出される画像を一体化（記録）する。電子カメラ５は、受信された光信号を幾つかの画像記憶（メモリもしくは記憶装置）の１つに一体化（integrate: 記録）するための手段を含む。このようなものとして、異なった目的先画像記憶（メモリ）が、変調された光検出器４の現在の変調パターンに従って用いられ得る。このことは、後で一層詳細に説明されるであろう。変調された光検出器４は、プログラム可能なトリガ・シーケンサ７によってトリガされる駆動電子機器６によって駆動される。同期信号８は、パルス化された光源１とトリガ・シーケンサ７とを同期化させる。一実施形態において、パルス化された光源１は、同期信号８を発生し、トリガ・シーケンサ７は、同期信号８に応答する。代替的実施形態においては、トリガ・シーケンサ７が同期信号８を発生し、パルス化された光源１が同期信号８に応答する。さらにもう一つの実施形態においては、同期信号８は、外部手段（図示せず）によって発生され、パルス化された光源１及びトリガ・シーケンサ７の双方が同期信号８に応答する。この方法で、パルス化された光源１及び変調された光検出器４の異なった位相が達成され得る。トリガ・シーケンサ７は、ホスト・コンピュータ９によってプログラムされる。
【００２５】
図２は、多数の記憶（メモリ）がある循環集積（循環記録）電子カメラの例を概略的に示しており、多数のメモリ間で、変調された光検出器４によって検出された画像が循環され得る。４つの従来の電子カメラ（もしくは画像メモリ）１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、及び１０ｄは、回転するシャッタ輪１２によってシャッタを切られる複数の画像面を有する。４つの結合レンズ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、及び１４ｄは、それぞれの電子カメラ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、及び１０ｄに、変調された光検出器（イメージ増強管）４の後部上の蛍光体１６の類似視野を提供する。この方法で、電子カメラ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、または１０ｄの１つは、現在活動している画像記憶（メモリ）として作用し、以下で一層詳細するように、与えられた期間の間それが受信する光を一体化（記録）することができる。
【００２６】
４つの電子カメラ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、及び１０ｄが電子カメラ５の画像メモリを構成するものとして示されたけれども、それよりも多いまたは少ないカメラが、獲得されるために必要な画像の数に依存して異なった実施形態において用いられ得ることが理解されるであろう。
【００２７】
獲得期間の開始において、変調パターンが変調された検出器４のために創設されて、パルス化された光源１に対して、特定の位相Ｐａにおいて目標２からの光をサンプリングする。第１の画像記憶１０ａは、シャッタ輪１２の適切な回転によって活性化される。変調された光検出器４からの光信号は、時間期間Ｔａの間、この画像記憶に一体化（記録）され、該時間期間Ｔａは、パルス化された光源１からの光の幾つかのパルスが、Ｔａ中に発生するように照射パルス間隔よりも長くあり得、そして、画像記憶１０ａにおける画像の一体化（記録）に寄与する。時間期間Ｔａの後、変調された光源４の変調パターンは、それが新しい位相Ｐｂをサンプリングするように変化され、そして、次の画像記憶１０ｂが、シャッタ輪１２の適切な回転によって活性化される。変調された光検出器４からの光信号は、時間期間Ｔｂの間、この画像記憶に一体化（記録）される。この方法でプロセスは、対応の位相Ｐｃ及びＰｄ及び時間の一体化（記録）期間Ｔｃ及びＴｄで残りの画像記憶（メモリ）１０ｃ及び１０ｄを通して続けられる。この方法で、画像記憶１０ａ、１０ｂ、１０ｃ及び１０ｄの各々だけが、その対応の位相に従って光を受信する。循環（サイクル）時間、Ｔｃｙｃｌｅ＝Ｔｃ＋Ｔｃ＋Ｔｃ＋Ｔｃ、は、獲得期間よりも短く、それ故、獲得期間の間中、画像記憶（メモリ）の周りの循環が幾つかの回数を反復され、これにより、前記記憶（メモリ）の各々における一体化（記録）された画像が、幾つかのインターリービングされた副画像の合計を成す。
【００２８】
この循環一体化（循環記録）の利点は、完全な獲得期間に渡って拡散される幾つかのタイムスライスで各画像が構成されるので、画像の各々に対する一体化（記録）期間が実質的に同じであるということである。このことは、（画像化されている目標２の動作のように）獲得中に生ずる変化に感応しない異なった位相で獲得される画像間の差に基づいて、測定を行わせる。これらの変化が一体化サイクル（記録循環）時間、Ｔｃｙｃｌｅ、に匹敵し得るタイムスケール上で生じない限り、獲得された画像上に異なった相当の影響はないであろう。サイクル（循環）時間は、通常のシステムにおける各獲得された画像を読み出さなければならないことの固有の遅延に起因して、一層通常のシリアル態様（すなわち、各位相における画像を獲得した後に単一の電子カメラから読み出す）における幾つかの一連の画像を獲得するためにかかる時間よりも少なくあり得る。従って、循環の一体化（循環記録）は、電子カメラの読み出し時間よりも大いに短いタイムスケール上で変化が生じる状況において、一組の意味ある画像が獲得されるのを許容する。
【００２９】
蛍光の強度は、パルス化された光源１からの光のパルスの後にほぼ指数関数的に減衰する。従って、画像記憶１０ａ、１０ｂ、１０ｃ及び１０ｄの各々によって受信される光の強度は、用いられている対応の位相に依存して変わるであろう。このような分けで、好適な実施形態においては、一体化（記録）期間Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ及びＴｄは、画像記憶１０ａ、１０ｂ、１０ｃ及び１０ｄの各々における実質的に類似の信号レベルを達成するために、変わり得る。好ましくは、一体化（記録）期間は、パルス化された光源１及び変調された光検出器４間の位相が増加するにつれて増加される。
【００３０】
位相Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ及びＰｄ並びに一体化（記録）期間Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ及びＴｄのための値の選択は、ホスト・コンピュータ９を用いてオペレータによって入力される。オペレータは、値のための所定の一組の可能性を提起され得、代替的には、オペレータは、所望の値を直接入れ得る。トリガ・シーケンサ７は、変調された光検出器４の変調パターンを制御し、そして、ホスト・コンピュータ９及び同期信号８からそれが受信する位相及び一体化期間（記録期間）に依存して、どの画像記憶１０ａ、１０ｂ、１０ｃ及び１０ｄが（駆動電子機器６を介して）現在活性化しているかを決定する。
【００３１】
図３は、循環多数記憶電子カメラ５の幾つかのサイクルを含む獲得期間２４を概略的に示す。各サイクルは、画像記憶１０ａ、１０ｂ、１０ｃ及び１０ｄを順次的に用いることに関連する。獲得期間２４は、それぞれ画像記憶１０ａ、１０ｂ、１０ｃ及び１０ｄに対応する一体化（記録）セクションａ、ｂ、ｃ及びｄに副分割される。一体化（記録）セクションａ、ｂ、ｃ及びｄの各々は、対応の一体化（記録）期間Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ及びＴｄの間続く。獲得期間２４の部分２６は、電子カメラ５の画像記憶１０ａ、１０ｂ、１０ｃ及び１０ｄ間の幾つかのサイクルを示す。画像１０ｃを用いることから画像記憶１０ｄを用いることまでの遷移は、部分２８で示されており、変調された光検出器４によって用いられる変調パターン３１及びパルス化された光源１の光パルス周波数３０を示している。この実施形態において、変調パターン３１は、照射の対応パルスの後固定された遅延における方形ゲートの単純な列であるけれども、当業者は、他の変調パターン３１も可能であることを認識するであろう。位相Ｐｃ及びＰｄは、光を検出するように変調されている変調された光検出器４及び照射のパルスを生成するパルス化された光源１間の時間差として示されている。それから分かるように、画像記憶１０ａ、１０ｂ、１０ｃ及び１０ｄの各々は、特定の位相設定において検出された光を収集し、そして、それらの各々に対する一体化（記録）期間は、実質的に重複している。
【００３２】
図２に示される循環集積（循環記録）カメラ５の機能が実現され得る多くの他の手段があるということが認識されるであろう。例えば、単一の電子カメラが、４つのカメラ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ及び１０ｄの代わりに用いられ得、その活性化領域は、幾つかの一層小さい領域に分割され得、その各々は、循環されるべき画像記憶の１つを形成する。ダイナミック・ディフレクタ、ＬＣＤシャッタまたは多数開口輪のような活性化記憶領域を選択するための他の多くの手段が用いられても良い。
【００３３】
循環一体化（循環記録）カメラ５を実現するための好適な方法は、電荷結合素子（ＣＣＤ）が画像を獲得する電子カメラを用いることである。図４は、多数画像記憶を有する例示的ＣＣＤカメラ４０を概略的に示す。ＣＣＤカメラ４０は、光が各４番目の行のピクセルを除く全てのピクセルからマスキングされるように変更されているＣＣＤアレイ４１を有する伝統的なＣＣＤカメラである。ピクセルの行４２は、マスキングされておらず、従って、入射光に対し感応するが、残りの行のピクセル４４は、マスキングされている。好ましくは、ピクセルの行４２は、ＣＣＤカメラ４０の光収集効率が高められ得るように、ピクセルの行４４よりも大きい。４つの画像記憶ａ、ｂ、ｃ及びｄがあり、その各々は、異なった行のオフセットにおいて始まる画像アレイ４６における各４番目のラインから成る。ＣＣＤクロッキングは、どの１つが現在活性化しているかに従って、各ピクセルの行４２に対する電荷が、適切な画像記憶ａ、ｂ、ｃまたはｄに向けられるように配列されている。完全な獲得期間の後、ＣＣＤカメラ４０から読み出された画像は、読み出された画像におけるインターレースされたラインとして現出する４つの獲得された画像の組でもって、通常の方法で行われ得るであろう。
【００３４】
多数の画像記憶を有する取得装置が既に提案されてきた。本発明の好適な実施形態は、一連の画像が画像シーンの「映画」を提供する目的で取得される、かかる画像取得装置のいわゆる「フレーミング動作」とは区別されると言うことが留意されるべきである。フレーミング動作においては、単一の露出だけが各画像記憶に一体化（記録）され、それに反して、本発明の好適な実施形態においては、特定の画像記憶に一体化（記録）された光は、複数の露光から構成される。
【００３５】
電子的にスイッチングされるマルチフレーム・カメラ（例えば、ＣＣＤカメラ４０）の使用は、画像記憶間のサイクルタイムが、機械的にスイッチングされるシステムを有するものよりも相当短いということを許容する。このことは、種々の位相に対する一体（記録）期間の一層正確な重複が獲得されるのを許容し、従って、フレームごとの一層良好なバランスを許容する。さらに、画像スプリット（分割）は必要とされない。
【００３６】
獲得の最大割合は、電子カメラ５を読み出すための時間によって設定される。しかしながら、一組の画像が取得され得る最短時間は、所望の画像を取得するために利用可能な充分な光があると仮定して、１つの画像記憶から次の画像記憶までに循環するためにかかる最大時間に、画像記憶の数を乗算することによって与えられる。記憶（メモリ）から記憶（メモリ）へのスイッチングの最大時間は、イメージ増強管４の蛍光体の持続時間、及びこれが機械的または電子的であっても、循環一体化（循環記録）カメラ５の記憶間でスイッチングするためにかかる時間の内の大きい方である。
【００３７】
従って、本発明の好適な実施形態は、イメージ増強管４における高速減衰蛍光体を使用しており、その理由は、これが、最大記憶スイッチング時間を減少することを助けるからである。Ｐ４６タイプのような代表的な高速減衰蛍光体は、循環一体化（記録）カメラ５が電子的にスイッチングされ、かつこれよりも低速でなくスイッチングされるということを仮定して、約５マイクロ秒での記録から記憶への切換えを許容する。４つの画像記憶の場合、一組の４つの画像は、２０マイクロ秒で取得され得る。しかしながら、比較的低い信号レベルに起因して、獲得期間は、画像記憶スイッチング・サイクルの数十倍後に数ミリ秒であるであろう。
【００３８】
本発明の好適な実施形態は、一組の画像が例えば２０ミリ秒の期間内で取得されるのを許容する。これらの画像は、次に、ビデオ・シーケンスにおける単一のフレームを形成するために用いられ得る。このような分けで、本発明の実施形態は、取得された画像から実時間のビデオ・シーケンスを生成するために配列され得る。代替的には、複数の実時間ビデオ・シーケンスが、異なった方法で種々の出力画像を結合することにより生成され得る。
【００３９】
本発明をＦＬＩＭを参照して説明したけれども、本発明の実施形態は、また、濁った媒体を通しての時間分解画像化（例えば、一連の画像が異なった位相で取得されなければならない生物学的組織の光学的Ｘ線断層撮影または透視法のための）のような他の時間依存性の研究にも適用され得ることが理解されるであろう。本発明の実施形態は、パルス化された照射の遷移時間が１シーンにおける対象の範囲を決定するために用いられ得るＬＩＤＡＲ（または光レーダ）に適用され得る。本発明の実施形態は、複数の画像が効果的に、同時的に及び同じ光軸上で、しかし、異なった範囲のゲート設定でもって取得されるのを許容する。このことは、動作のぼやけ（ぶれ）を減少し、（異なった視角によって引き起こされる）視差に起因する歪みを除去し、３Ｄ画像がビデオ・レートにおいて単一の検出器でもって取得されるのを許容する。
【００４０】
ソフトウェア制御されるデータ処理装置を用いて、少なくとも部分的に上述した本発明の実施形態が履行される限りにおいて、このようなソフトウェア制御を提供するコンピュータ・プログラム、並びにかかるコンピュータ・プログラムが提供される、送信、記憶または他の媒体が、本発明の態様として認識されるということが理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】画像化システムを概略的に示す図である。
【図２】循環一体化（記録）電子カメラの例を概略的に示す図である。
【図３】獲得期間を概略的に示す図である。
【図４】複数の画像記憶を有する例示的なＣＣＤカメラを概略的に示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１ 光源
２ 目標対象
３ 入力光学素子
３ａ レンズ
３ｂ フィルタ
４ 光検出器
５ 電子カメラ
６ 駆動電子機器
７ トリガ・シーケンサ
８ 同期信号
９ ホスト・コンピュータ
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ 電子カメラ
１２ シャッタ輪
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ 結合レンズ
１６ 蛍光体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像化装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
目標（例えば生物学的サンプル）の一組の画像を取得するために画像取得装置を用いること、並びに、次に、該取得された画像を比較する及び／または結合して、目標に関する情報を推論し、及び／または推論された情報の正確さ／信頼性を改善することが良く知られている。画像を取得するための条件は、例えば、（ｉ）取得装置の露出時間を変えることによって、または、（ｉｉ）目標を照射することと画像を取得することとの間の遅延時間を変えることによって、または、（ｉｉｉ）例えば、波長レシオメトリック（ratiometric）画像を提供するために、または偏波異方性を画像化するために、異なった光学フィルタを通して画像を取得することによって、画像ごとに変えられ得る。
【０００３】
このような画像化の例は、蛍光性寿命画像化（ＦＬＩＭ）において生じ、これにおいて、目標には、ある特性の寿命を有する目標の領域を識別するために用いられ得る蛍光性分子が与えられる。光学画像化技術は、次に、蛍光体の寿命のマップを生成するために用いられ得る。例示的なＦＬＩＭ装置は、目標が、高周波の反復的にパルス化されたレーザのような変調された光源で照射されることと関連する。結果の蛍光性信号は、例えば、反復照射の期間よりも短い露出時間で反復的にトリガされるカメラによって取得される。異なった画像が、照射のパルスに続く、異なった遅延時間において取得される。目標の照射に対する蛍光性信号の時間依存性が次に分析される。蛍光性信号の時間依存性の分析は、目標の結果の画像に強調されたコントラストを提供し得る。この技術は、例えば、生物的画像化において特に有用である。
【０００４】
このような時間依存性分析は、時間または周波数領域において行われ得る。しかしながら、一般に、双方のスキームは、変調された光源および変調された検出器を用い、２つまたはそれ以上の画像が、変調された光源による照射と変調された検出器による取得との間のタイミングを変化させつつ取得される。変調された光源による照射のタイミングと変調された検出器による取得との間の関係は、光源及び検出器の「位相」と称されるであろう。
【０００５】
多くの応用において、異なった位相及び露出時間を有する一組の画像、例えば、４つの画像を取得することが望ましい。動作のぼやけまたはぶれ（例えばターゲットが静止していないならば）の可能性及び影響を減じるためにできるだけ早くこれを行うことが好ましい。このことは、互いに対する順次画像の相対変位が、目標上の同じ領域に対応しない引き続くフレームのピクセルに帰結して、引き続く分析での問題を引き起こしえるので、重要である。他の適用においては、画像獲得時間に匹敵し得る時間目盛り上で、サンプルの漂白または照射信号の電力における変化も、引き続く分析におけるエラーに導き得る。
【０００６】
従って、照射に関して異なった遅延で露出される一組の画像を取得することが望ましく、それにおいて、１つの画像から次の画像にできる限り対象状態の変動を少なくして、画像が取得される。各々が異なった位相で変調される（取得装置の例としての）幾つかのイメージ増強管（image intensifiers）が、一組の画像を同時に取得するために用いられるということが提案されてきた。このことは、正確な差動測定を行うために異なった光電陰極を平衡させるという困難さをもたらす。それは、また、多数のゲーティングされたイメージ増強管を用いることに起因して、一層高価でもある。さらに、それは、増強管の各々の間で蛍光を分担するために光スプリッタを必要とする。他では、単一の検出器上に異なった画像チャンネルを分割して遅延させることが提案されている。しかしながら、これは、複雑な光学器を必要とし、多数のゲーティングされたイメージ増強管のかなりの価格を回避するにもかかわらず、視野を減じる。現在採用されている方法は、種々の遅延において各々が１つずつ取得される一連の画像を取得するために、単一の変調されたイメージ増強管及び電子カメラを用いることである。非常に明るい信号の存在においてさえ、及び非常に迅速な位相切り替えの能力でもってさえ、このようなシステムが異なった位相で一組のＮ個の画像を取得することができる最短の時間は、電子カメラの読み出し時間にＮを乗算することによって与えられる。代表的には、この読み出し時間は、ミリ秒の数十倍程度のものであり、この時間は、１秒のかなりの分数である獲得時間に導く。画像化されている目標が、この時間中に移動するならば、次に、得られた画像の組は整列しないであろうし、任意の引き続く画像分析を一層困難なものとし、及び/または一層有用でないものとする。
【０００７】
他の適用に対しては、画像の組は、照射源及び取得装置の位相以外の取得条件を変えることによって形成され得るということが理解されるであろう。例えば、取得されるべきである偏光及び／または取得されるべきである周波数（波長）の範囲を変えることによって画像の組を取得することが可能である。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によれば、
画像化されるべき目標の一連の要素画像を取得するために動作可能な取得装置と、
複数の出力画像を発生するよう動作可能な画像発生器と、
を備え、画像発生器は、２つまたは３つ以上の要素画像の対応のサブセットからそれぞれの出力画像を発生するよう動作可能であり、取得装置は、１つのサブセットの要素画像が、一連の要素画像における他のサブセットの要素画像でインターリービングされるように、要素画像を取得するよう動作可能である、画像化装置が提供される。
【０００９】
本発明の実施形態は、一連の要素画像を取得し、これらの要素画像の組合せ（もしくは一体化または記録）として一組の出力画像を形成する。１つの出力画像を発生するために用いられる要素画像は、他の出力画像を発生するために用いられる要素画像でインターリービングされる。従って、各出力画像は、各出力画像を１つずつ取得するのではなく、実質的に同じ取得期間に渡って取得される。従って、画像化されるべき目標が静止していないならば、移動の影響は、すべての出力画像に対して実質的に同じである、すなわち、要素画像は実質的に整列されたままである。このことは、出力画像に基づいて行われる任意の引き続く分析の品質を改善する利点を有する。サンプルが照射強度における揺動または光退色を呈する状況においては、インターリービングされた要素画像はこのような変動を一層等しく経験し、このことは、引き続く分析へのこのような変動の有害な衝撃を減少する。
【００１０】
本発明の実施形態は、任意のインターリービングされたパターンに従ってインターリービングされた要素画像のそれぞれのサブセットから出力画像を発生し得る。しかしながら、本発明の好適な実施形態においては、Ｎの出力画像がある場合には、次に、各出力画像ごとに、要素画像の対応のサブセットが一連の要素画像においてＮの離間した要素画像を含む。このようなインターリービングされたパターンは、画像化されている目標の任意の移動が出力画像を横切って一層等しく配分されるようになるのを確実にするのを助ける。規則的でないインターリービング・パターンが用いられる場合には、次に、一層明白な移動アーチファクトが出力画像内に存在しそうであり、このことは、引き続く分析の値／正確さを潜在的に減少し得る。
【００１１】
本発明の実施形態は、目標の画像が取得され得る種々の状態を提供し得るが、本発明の好適な実施形態は、１つまたは複数の光のパルスで画像化されるべき目標を照射するよう動作可能な光パルス発生器と、光のパルスに続く所定の遅延時間において取得装置が光を取得するように取得装置上に入射する光を変調するよう動作可能な光変調器と、を備え、要素画像の異なったサブセットは、異なった所定の遅延時間を有する。光パルス発生器と光変調器との組み合わされた使用は、画像化装置が、光源照射及び光検出器の異なった位相を有する出力画像を発生するのを可能とする。このことは、例えば、ＦＬＩＭのような時間分解される画像化において特に有用である。
【００１２】
本発明の実施形態は、光パルス発生器の単一のパルスからの光から出力画像を発生し得るが、本発明の好適な実施形態は、光パルスの所定の数をスパンする時間期間に渡って要素画像を取得し、光パルスの所定の数は、取得されている要素画像が属しているサブセットに依存している。多くの適用において、単一の光パルスから画像化装置によって受信された光の強度は、充分な解像度の要素画像を発生するためには不充分である。複数の光パルスの期間に渡って要素画像を取得することにより、一層高い品質の要素画像が達成され得る。
【００１３】
画像化装置に入射する光の強度は、光パルス発生器からのパルスに続く時間に渡って変化し得るので、異なった位相において取得された要素画像（従って、出力画像）は、異なった信号レベルを有し得る。従って、本発明の好適な実施形態においては、要素画像のサブセットに対応する光パルスの所定の数は、対応の所定の遅延時間に依存する。さらに、画像化装置に入射する光の強度は、光のパルスに続く時間において減少することが予想されるので、本発明の好適な実施形態においては、一層大きい対応の所定の遅延時間を有する要素画像のサブセットは、光パルスの一層大きい対応の所定の数を有する。所定の遅延時間への光パルスの所定数のこのような従属性は、異なった位相に対する要素画像が、異なった取得期間に渡って取得されるのを可能とし、これにより、異なった位相に対する要素画像を横切る信号レベルが実質的にバランスされるのを可能とする。
【００１４】
さらに、本発明の好適な実施形態は、所定の遅延時間及び光パルスの所定の数に従って、取得装置と光パルス発生器とを同期させるよう動作可能なタイミング制御器を備える。このようなタイミング制御器は、光パルス及び画像取得がタイミング制御器によって同期化されかつ制御されるので、画像化装置によって発生される出力画像の位相が一層正確であるのを確実にする。
【００１５】
本発明の実施形態は、任意の所定の遅延時間を使用し得るけれども、本発明の好適な実施形態は、ユーザからの入力を受信するよう動作可能であり、かつユーザからの入力に従って要素画像の１つまたは複数のサブセットに対する所定の遅延時間を設定するよう動作可能である遅延時間入力装置を含む。このような分けで、画像化装置は、一層特定の位相が取得されるのを許容することにより、一層柔軟かつ有用となる。
【００１６】
さらに、本発明の好適な実施形態は、ユーザからの入力を受信するよう動作可能であり、かつユーザからの入力に従って要素画像の１つまたは複数のサブセットに対する光パルスの所定の数を設定するよう動作可能であるパルス数入力装置を含む。このような分けで、画像化装置は、一層特定のパルス数（すなわち、取得期間）が特定されるのを許容することにより、一層柔軟かつ有用となる。
【００１７】
本発明の実施形態は、多くの異なった方法で出力画像を発生し得るけれども、本発明の好適な実施形態においては、取得装置は複数の画像記憶を含み、画像発生器は対応の画像記憶における各出力画像を発生し、取得装置は、取得されている要素画像が属しているサブセットに依存して画像記憶間でスイッチングするよう動作可能である。このような好適な実施形態は、要素画像が他のどこかの記憶のために画像化装置から読み出される必要が無いので（要素画像が寄与する各出力画像ごとに１つの複数の記憶を画像化装置が有しているので）、一層高速の画像取得を提供する。
【００１８】
本発明の実施形態は、種々の方法で画像記憶を実現し得る。しかしながら、本発明の好適な実施形態においては、画像記憶は異なったカメラに対応し、このことは、比較的単純な画像化装置の構成設計を為す。代替的な好適な実施形態においては、取得装置は電荷結合素子（ＣＣＤ）アレイを含み、画像記憶は、画像化装置から読み出されるべき画像の異なったピクセル領域に対応し、好ましくは、画像化装置から読み出されるべき画像のピクセルのインターリービングされた行または列に対応する。このことは、単一のＣＣＤ取得装置を用いることの利点を有し、（カメラから読み出される１つの画像の形態で）複数の画像記憶を同時に読み出すための標準技術の使用を許容する。ピクセルのインターリービングされた行または列として画像を記憶させることは、一層単純な設計を許容する。
【００１９】
本発明の実施形態は、単一のセットの出力画像を発生するように配列され得るけれども、本発明の好適な実施形態は、出力画像の１つまたは２つ以上のシーケンスを発生するよう動作可能であり、かつ１つまたは２つ以上のビデオ・シーケンスとして出力画像の１つまたは２つ以上のシーケンスを出力するよう動作可能である。このような好適な実施形態は、例えば実時間ＦＬＩＭビデオを提供し得、このことは、画像化されている目標の分析を改善し得る。
【００２０】
さらに、本発明の好適な実施形態は、少なくとも２つの出力画像を比較するよう動作可能であり、かつ該比較から、画像化された目標の特性を決定するよう動作可能である画像分析器を備え、それにより、時間分解される分析、スペクトル分解される分析、並びに偏波分解される分析のような分析が行われるのを許容する。
【００２１】
本発明のもう１つの態様によれば、画像化する方法であって、
画像化されるべき目標の要素画像のシーケンスを取得するステップと、
２つまたは３つ以上の要素画像の対応のサブセットから複数の出力画像を発生するステップと、
を備え、要素画像は、１つのサブセットの要素画像が、要素画像のシーケンスにおける他のサブセットの要素画像でもってインターリービングされるように取得される、画像化する方法が提供される。
【００２２】
以下に、本発明の実施形態を添付図面を参照して説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の実施形態をＦＬＩＭを参照して説明する。しかしながら、本発明の実施形態は、その例を以後説明する他の分野の画像分析にも適用され得ることが理解されるであろう。
【００２４】
図１は、画像システムを概略的に示す。パルス化された光源１は、画像化されるべきである目標対象２を照射する。目標対象２は、ＦＬＩＭにとって適切である対象である（例えば、示されていない蛍光体が目標対象２に導入されてきた）。入力光学素子３は、レンズ３ａ及びフィルタ３ｂを備える。レンズ３ａは、目標対象２の画像を形成し、フィルタ３ｂは、パルス化された光源から散乱されたもとの照射を拒絶するが、蛍光は通す（それは、異なった波長においてである）。この実施形態においては変調されたイメージ増強管である変調された光検出器４は、入力光学素子３を通して透過する蛍光によって形成される画像を検出する。変調された光検出器４の変調は、後で一層詳細に説明されるであろう。電子カメラ５は、パルス化された光源１からの照射の幾つかのパルスをスパンされた（span）ものであって良い、限定された期間の間変調された光検出器４によって検出される画像を一体化（記録）する。電子カメラ５は、受信された光信号を幾つかの画像記憶（メモリもしくは記憶装置）の１つに一体化（integrate: 記録）するための手段を含む。このようなものとして、異なった目的先画像記憶（メモリ）が、変調された光検出器４の現在の変調パターンに従って用いられ得る。このことは、後で一層詳細に説明されるであろう。変調された光検出器４は、プログラム可能なトリガ・シーケンサ７によってトリガされる駆動電子機器６によって駆動される。同期信号８は、パルス化された光源１とトリガ・シーケンサ７とを同期化させる。一実施形態において、パルス化された光源１は、同期信号８を発生し、トリガ・シーケンサ７は、同期信号８に応答する。代替的実施形態においては、トリガ・シーケンサ７が同期信号８を発生し、パルス化された光源１が同期信号８に応答する。さらにもう一つの実施形態においては、同期信号８は、外部手段（図示せず）によって発生され、パルス化された光源１及びトリガ・シーケンサ７の双方が同期信号８に応答する。この方法で、パルス化された光源１及び変調された光検出器４の異なった位相が達成され得る。トリガ・シーケンサ７は、ホスト・コンピュータ９によってプログラムされる。
【００２５】
図２は、多数の記憶（メモリ）がある循環集積（循環記録）電子カメラの例を概略的に示しており、多数のメモリ間で、変調された光検出器４によって検出された画像が循環され得る。４つの従来の電子カメラ（もしくは画像メモリ）１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、及び１０ｄは、回転するシャッタ輪１２によってシャッタを切られる複数の画像面を有する。４つの結合レンズ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、及び１４ｄは、それぞれの電子カメラ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、及び１０ｄに、変調された光検出器（イメージ増強管）４の後部上の蛍光体１６の類似視野を提供する。この方法で、電子カメラ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、または１０ｄの１つは、現在活動している画像記憶（メモリ）として作用し、以下で一層詳細するように、与えられた期間の間それが受信する光を一体化（記録）することができる。
【００２６】
４つの電子カメラ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、及び１０ｄが電子カメラ５の画像メモリを構成するものとして示されたけれども、それよりも多いまたは少ないカメラが、獲得されるために必要な画像の数に依存して異なった実施形態において用いられ得ることが理解されるであろう。
【００２７】
獲得期間の開始において、変調パターンが変調された検出器４のために創設されて、パルス化された光源１に対して、特定の位相Ｐａにおいて目標２からの光をサンプリングする。第１の画像記憶１０ａは、シャッタ輪１２の適切な回転によって活性化される。変調された光検出器４からの光信号は、時間期間Ｔａの間、この画像記憶に一体化（記録）され、該時間期間Ｔａは、パルス化された光源１からの光の幾つかのパルスが、Ｔａ中に発生するように照射パルス間隔よりも長くあり得、そして、画像記憶１０ａにおける画像の一体化（記録）に寄与する。時間期間Ｔａの後、変調された光源４の変調パターンは、それが新しい位相Ｐｂをサンプリングするように変化され、そして、次の画像記憶１０ｂが、シャッタ輪１２の適切な回転によって活性化される。変調された光検出器４からの光信号は、時間期間Ｔｂの間、この画像記憶に一体化（記録）される。この方法でプロセスは、対応の位相Ｐｃ及びＰｄ及び時間の一体化（記録）期間Ｔｃ及びＴｄで残りの画像記憶（メモリ）１０ｃ及び１０ｄを通して続けられる。この方法で、画像記憶１０ａ、１０ｂ、１０ｃ及び１０ｄの各々だけが、その対応の位相に従って光を受信する。循環（サイクル）時間、Ｔｃｙｃｌｅ＝Ｔｃ＋Ｔｃ＋Ｔｃ＋Ｔｃ、は、獲得期間よりも短く、それ故、獲得期間の間中、画像記憶（メモリ）の周りの循環が幾つかの回数を反復され、これにより、前記記憶（メモリ）の各々における一体化（記録）された画像が、幾つかのインターリービングされた副画像の合計を成す。
【００２８】
この循環一体化（循環記録）の利点は、完全な獲得期間に渡って拡散される幾つかのタイムスライスで各画像が構成されるので、画像の各々に対する一体化（記録）期間が実質的に同じであるということである。このことは、（画像化されている目標２の動作のように）獲得中に生ずる変化に感応しない異なった位相で獲得される画像間の差に基づいて、測定を行わせる。これらの変化が一体化サイクル（記録循環）時間、Ｔｃｙｃｌｅ、に匹敵し得るタイムスケール上で生じない限り、獲得された画像上に異なった相当の影響はないであろう。サイクル（循環）時間は、通常のシステムにおける各獲得された画像を読み出さなければならないことの固有の遅延に起因して、一層通常のシリアル態様（すなわち、各位相における画像を獲得した後に単一の電子カメラから読み出す）における幾つかの一連の画像を獲得するためにかかる時間よりも少なくあり得る。従って、循環の一体化（循環記録）は、電子カメラの読み出し時間よりも大いに短いタイムスケール上で変化が生じる状況において、一組の意味ある画像が獲得されるのを許容する。
【００２９】
蛍光の強度は、パルス化された光源１からの光のパルスの後にほぼ指数関数的に減衰する。従って、画像記憶１０ａ、１０ｂ、１０ｃ及び１０ｄの各々によって受信される光の強度は、用いられている対応の位相に依存して変わるであろう。このような分けで、好適な実施形態においては、一体化（記録）期間Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ及びＴｄは、画像記憶１０ａ、１０ｂ、１０ｃ及び１０ｄの各々における実質的に類似の信号レベルを達成するために、変わり得る。好ましくは、一体化（記録）期間は、パルス化された光源１及び変調された光検出器４間の位相が増加するにつれて増加される。
【００３０】
位相Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ及びＰｄ並びに一体化（記録）期間Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ及びＴｄのための値の選択は、ホスト・コンピュータ９を用いてオペレータによって入力される。オペレータは、値のための所定の一組の可能性を提起され得、代替的には、オペレータは、所望の値を直接入れ得る。トリガ・シーケンサ７は、変調された光検出器４の変調パターンを制御し、そして、ホスト・コンピュータ９及び同期信号８からそれが受信する位相及び一体化期間（記録期間）に依存して、どの画像記憶１０ａ、１０ｂ、１０ｃ及び１０ｄが（駆動電子機器６を介して）現在活性化しているかを決定する。
【００３１】
図３は、循環多数記憶電子カメラ５の幾つかのサイクルを含む獲得期間２４を概略的に示す。各サイクルは、画像記憶１０ａ、１０ｂ、１０ｃ及び１０ｄを順次的に用いることに関連する。獲得期間２４は、それぞれ画像記憶１０ａ、１０ｂ、１０ｃ及び１０ｄに対応する一体化（記録）セクションａ、ｂ、ｃ及びｄに副分割される。一体化（記録）セクションａ、ｂ、ｃ及びｄの各々は、対応の一体化（記録）期間Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ及びＴｄの間続く。獲得期間２４の部分２６は、電子カメラ５の画像記憶１０ａ、１０ｂ、１０ｃ及び１０ｄ間の幾つかのサイクルを示す。画像１０ｃを用いることから画像記憶１０ｄを用いることまでの遷移は、部分２８で示されており、変調された光検出器４によって用いられる変調パターン３１及びパルス化された光源１の光パルス周波数３０を示している。この実施形態において、変調パターン３１は、照射の対応パルスの後固定された遅延における方形ゲートの単純な列であるけれども、当業者は、他の変調パターン３１も可能であることを認識するであろう。位相Ｐｃ及びＰｄは、光を検出するように変調されている変調された光検出器４及び照射のパルスを生成するパルス化された光源１間の時間差として示されている。それから分かるように、画像記憶１０ａ、１０ｂ、１０ｃ及び１０ｄの各々は、特定の位相設定において検出された光を収集し、そして、それらの各々に対する一体化（記録）期間は、実質的に重複している。
【００３２】
図２に示される循環集積（循環記録）カメラ５の機能が実現され得る多くの他の手段があるということが認識されるであろう。例えば、単一の電子カメラが、４つのカメラ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ及び１０ｄの代わりに用いられ得、その活性化領域は、幾つかの一層小さい領域に分割され得、その各々は、循環されるべき画像記憶の１つを形成する。ダイナミック・ディフレクタ、ＬＣＤシャッタまたは多数開口輪のような活性化記憶領域を選択するための他の多くの手段が用いられても良い。
【００３３】
循環一体化（循環記録）カメラ５を実現するための好適な方法は、電荷結合素子（ＣＣＤ）が画像を獲得する電子カメラを用いることである。図４は、多数画像記憶を有する例示的ＣＣＤカメラ４０を概略的に示す。ＣＣＤカメラ４０は、光が各４番目の行のピクセルを除く全てのピクセルからマスキングされるように変更されているＣＣＤアレイ４１を有する伝統的なＣＣＤカメラである。ピクセルの行４２は、マスキングされておらず、従って、入射光に対し感応するが、残りの行のピクセル４４は、マスキングされている。好ましくは、ピクセルの行４２は、ＣＣＤカメラ４０の光収集効率が高められ得るように、ピクセルの行４４よりも大きい。４つの画像記憶ａ、ｂ、ｃ及びｄがあり、その各々は、異なった行のオフセットにおいて始まる画像アレイ４６における各４番目のラインから成る。ＣＣＤクロッキングは、どの１つが現在活性化しているかに従って、各ピクセルの行４２に対する電荷が、適切な画像記憶ａ、ｂ、ｃまたはｄに向けられるように配列されている。完全な獲得期間の後、ＣＣＤカメラ４０から読み出された画像は、読み出された画像におけるインターレースされたラインとして現出する４つの獲得された画像の組でもって、通常の方法で行われ得るであろう。
【００３４】
多数の画像記憶を有する取得装置が既に提案されてきた。本発明の好適な実施形態は、一連の画像が画像シーンの「映画」を提供する目的で取得される、かかる画像取得装置のいわゆる「フレーミング動作」とは区別されると言うことが留意されるべきである。フレーミング動作においては、単一の露出だけが各画像記憶に一体化（記録）され、それに反して、本発明の好適な実施形態においては、特定の画像記憶に一体化（記録）された光は、複数の露光から構成される。
【００３５】
電子的にスイッチングされるマルチフレーム・カメラ（例えば、ＣＣＤカメラ４０）の使用は、画像記憶間のサイクルタイムが、機械的にスイッチングされるシステムを有するものよりも相当短いということを許容する。このことは、種々の位相に対する一体（記録）期間の一層正確な重複が獲得されるのを許容し、従って、フレームごとの一層良好なバランスを許容する。さらに、画像スプリット（分割）は必要とされない。
【００３６】
獲得の最大割合は、電子カメラ５を読み出すための時間によって設定される。しかしながら、一組の画像が取得され得る最短時間は、所望の画像を取得するために利用可能な充分な光があると仮定して、１つの画像記憶から次の画像記憶までに循環するためにかかる最大時間に、画像記憶の数を乗算することによって与えられる。記憶（メモリ）から記憶（メモリ）へのスイッチングの最大時間は、イメージ増強管４の蛍光体の持続時間、及びこれが機械的または電子的であっても、循環一体化（循環記録）カメラ５の記憶間でスイッチングするためにかかる時間の内の大きい方である。
【００３７】
従って、本発明の好適な実施形態は、イメージ増強管４における高速減衰蛍光体を使用しており、その理由は、これが、最大記憶スイッチング時間を減少することを助けるからである。Ｐ４６タイプのような代表的な高速減衰蛍光体は、循環一体化（記録）カメラ５が電子的にスイッチングされ、かつこれよりも低速でなくスイッチングされるということを仮定して、約５マイクロ秒での記録から記憶への切換えを許容する。４つの画像記憶の場合、一組の４つの画像は、２０マイクロ秒で取得され得る。しかしながら、比較的低い信号レベルに起因して、獲得期間は、画像記憶スイッチング・サイクルの数十倍後に数ミリ秒であるであろう。
【００３８】
本発明の好適な実施形態は、一組の画像が例えば２０ミリ秒の期間内で取得されるのを許容する。これらの画像は、次に、ビデオ・シーケンスにおける単一のフレームを形成するために用いられ得る。このような分けで、本発明の実施形態は、取得された画像から実時間のビデオ・シーケンスを生成するために配列され得る。代替的には、複数の実時間ビデオ・シーケンスが、異なった方法で種々の出力画像を結合することにより生成され得る。
【００３９】
本発明をＦＬＩＭを参照して説明したけれども、本発明の実施形態は、また、濁った媒体を通しての時間分解画像化（例えば、一連の画像が異なった位相で取得されなければならない生物学的組織の光学的Ｘ線断層撮影または透視法のための）のような他の時間依存性の研究にも適用され得ることが理解されるであろう。本発明の実施形態は、パルス化された照射の遷移時間が１シーンにおける対象の範囲を決定するために用いられ得るＬＩＤＡＲ（または光レーダ）に適用され得る。本発明の実施形態は、複数の画像が効果的に、同時的に及び同じ光軸上で、しかし、異なった範囲のゲート設定でもって取得されるのを許容する。このことは、動作のぼやけ（ぶれ）を減少し、（異なった視角によって引き起こされる）視差に起因する歪みを除去し、３Ｄ画像がビデオ・レートにおいて単一の検出器でもって取得されるのを許容する。
【００４０】
ソフトウェア制御されるデータ処理装置を用いて、少なくとも部分的に上述した本発明の実施形態が履行される限りにおいて、このようなソフトウェア制御を提供するコンピュータ・プログラム、並びにかかるコンピュータ・プログラムが提供される、送信、記憶または他の媒体が、本発明の態様として認識されるということが理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】画像化システムを概略的に示す図である。
【図２】循環一体化（記録）電子カメラの例を概略的に示す図である。
【図３】獲得期間を概略的に示す図である。
【図４】複数の画像記憶を有する例示的なＣＣＤカメラを概略的に示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１ 光源
２ 目標対象
３ 入力光学素子
３ａ レンズ
３ｂ フィルタ
４ 光検出器
５ 電子カメラ
６ 駆動電子機器
７ トリガ・シーケンサ
８ 同期信号
９ ホスト・コンピュータ
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ 電子カメラ
１２ シャッタ輪
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ 結合レンズ
１６ 蛍光体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像化装置であって、
画像化されるべき目標の一連の要素画像を取得するために動作可能な取得装置と、
複数の出力画像を発生するよう動作可能な画像発生器と、
を備え、画像発生器は、２つまたは３つ以上の要素画像の対応のサブセットからそれぞれの出力画像を発生するよう動作可能であり、取得装置は、１つのサブセットの要素画像が、一連の要素画像における他のサブセットの要素画像でインターリービングされるように、要素画像を取得するよう動作可能である、画像化装置。
【請求項２】
Ｎの出力画像があり、各出力画像ごとに、要素画像の対応のサブセットが一連の要素画像においてＮの離間した要素画像を含む請求項１に記載の画像化装置。
【請求項３】
１つまたは複数の光のパルスで画像化されるべき目標を照射するよう動作可能な光パルス発生器と、
光のパルスに続く所定の遅延時間において取得装置が光を取得するように取得装置上に入射する光を変調するよう動作可能な光変調器と、をさらに備え、要素画像の異なったサブセットは、異なった所定の遅延時間を有する請求項１乃至２のいずれかに記載の画像化装置。
【請求項４】
取得装置は、光パルスの所定の数をスパンする時間期間に渡って要素画像を取得するよう動作可能であり、光パルスの所定の数は、取得されている要素画像が属しているサブセットに依存している請求項３に記載の画像化装置。
【請求項５】
要素画像のサブセットに対応する光パルスの所定の数は、対応の所定の遅延時間に依存する請求項４に記載の画像化装置。
【請求項６】
一層大きい対応の所定の遅延時間を有する要素画像のサブセットは、光パルスの一層大きい対応の所定の数を有する請求項５に記載の画像化装置。
【請求項７】
所定の遅延時間及び光パルスの所定の数に従って、取得装置と光パルス発生器とを同期させるよう動作可能なタイミング制御器をさらに備える請求項４乃至６のいずれかに記載の画像化装置。
【請求項８】
ユーザからの入力を受信するよう動作可能であり、かつユーザからの入力に従って要素画像の１つまたは複数のサブセットに対する所定の遅延時間を設定するよう動作可能である遅延時間入力装置をさらに含む請求項３乃至７のいずれかに記載の画像化装置。
【請求項９】
ユーザからの入力を受信するよう動作可能であり、かつユーザからの入力に従って要素画像の１つまたは複数のサブセットに対する光パルスの所定の数を設定するよう動作可能であるパルス数入力装置をさらに含む請求項４乃至８のいずれかに記載の画像化装置。
【請求項１０】
取得装置は複数の画像記憶を含み、画像発生器は対応の画像記憶における出力画像を発生するよう動作可能であり、取得装置は、取得されている要素画像が属しているサブセットに依存して画像記憶間でスイッチングするよう動作可能である請求項１乃至９のいずれかに記載の画像化装置。
【請求項１１】
画像記憶は異なったカメラに対応する請求項１０に記載の画像化装置。
【請求項１２】
取得装置はＣＣＤアレイを含み、画像記憶は、画像化装置から読み出されるべき画像の異なったピクセル領域に対応する請求項１０に記載の画像化装置。
【請求項１３】
異なったピクセル領域は、画像化装置から読み出されるべき画像のピクセルのインターリービングされた行または列を含む請求項１２に記載の画像化装置。
【請求項１４】
画像発生器は、出力画像の１つまたは２つ以上のシーケンスを発生するよう動作可能であり、かつ１つまたは２つ以上のビデオ・シーケンスとして出力画像の１つまたは２つ以上のシーケンスを出力するよう動作可能である請求項１乃至１３のいずれかに記載の画像化装置。
【請求項１５】
少なくとも２つの出力画像を比較するよう動作可能であり、かつ該比較から、画像化された目標の特性を決定するよう動作可能である画像分析器をさらに備える請求項１乃至１４のいずれかに記載の画像化装置。
【請求項１６】
画像化する方法であって、
画像化されるべき目標の要素画像のシーケンスを取得するステップと、
２つまたは３つ以上の要素画像の対応のサブセットから複数の出力画像を発生するステップと、
を備え、要素画像は、１つのサブセットの要素画像が、要素画像のシーケンスにおける他のサブセットの要素画像でもってインターリービングされるように取得される、画像化する方法。
【請求項１７】
Ｎの出力画像があり、各出力画像ごとに、要素画像の対応のサブセットが、要素画像のシーケンスにおいてＮを離間された要素画像を含む請求項１６に記載の画像化する方法。
【請求項１８】
光の１つまたは２つ以上のパルスで画像化されるべき目標を照射するステップをさらに備え、
要素画像のシーケンスを取得するステップは、光のパルスに続く所定の遅延時間において光を取得するステップを備え、要素画像の異なったサブセットは、異なった所定の遅延時間を有する請求項１６または１７に記載の画像化する方法。
【請求項１９】
要素画像は、光パルスの所定数をスパンする時間期間に渡って取得され、光パルスの所定数は、取得されている要素画像が属しているサブセットに依存している請求項１８に記載の画像化する方法。
【請求項２０】
要素画像のサブセットに対応する光パルスの所定数は、対応する所定の遅延時間に依存する請求項１９に記載の画像化する方法。
【請求項２１】
一層大きい対応する所定の遅延時間を有する要素画像のサブセットは、光パルスの一層大きい対応する所定数を有する請求項２０に記載の画像化する方法。
【請求項２２】
所定の遅延時間及び光パルスの所定数に従って要素画像のシーケンスの取得及び画像化されるべき目標の照射を同期化させるステップをさらに備える請求項１９乃至２１のいずれかに記載の画像化する方法。
【請求項２３】
ユーザから入力を受信するステップと、
ユーザからの入力に従って要素画像のサブセットの１つまたは複数に対する所定の遅延時間を設定するステップと、
をさらに備える請求項１８乃至２２のいずれかに記載の画像化する方法。
【請求項２４】
ユーザから入力を受信するステップと、
ユーザからの入力に従って要素画像のサブセットの１つまたは複数に対する光パルスの所定数を設定するステップと、
をさらに備える請求項１９乃至２３のいずれかに記載の画像化する方法。
【請求項２５】
複数の画像記憶に出力画像を記憶させるステップと、
取得されている要素画像が属するサブセットに依存して画像記憶間でスイッチングさせるステップと、
をさらに備える請求項１６乃至２４のいずれかに記載の画像化する方法。
【請求項２６】
画像記憶は、異なったカメラに対応する請求項２５に記載の画像化する方法。
【請求項２７】
要素画像のシーケンスを取得するステップは、ＣＣＤアレイを含む画像化装置によって行われ、画像記憶は、画像化装置から読み出されるべき画像の異なったピクセル領域に対応する請求項２５に記載の画像化する方法。
【請求項２８】
異なったピクセル領域は、画像化装置から読み出されるべき画像のピクセルのインターリービングされた行または列を含む請求項２７に記載の画像化する方法。
【請求項２９】
出力画像の１つまたは２つ以上のシーケンスを発生するステップと、
１つまたは２つ以上のビデオ・シーケンスとして出力画像の１つまたは２つ以上のシーケンスを出力するステップと、
をさらに含む請求項１６乃至２８のいずれかに記載の画像化する方法。
【請求項３０】
出力画像の少なくとも２つを比較するステップと、
該比較から、画像化された目標の特性を決定するステップと、
をさらに備える請求項１６乃至２９のいずれかに記載の画像化する方法。
【請求項１】
画像化装置であって、
画像化されるべき目標の一連の要素画像を取得するために動作可能な取得装置と、
複数の出力画像を発生するよう動作可能な画像発生器と、
を備え、画像発生器は、２つまたは３つ以上の要素画像の対応のサブセットからそれぞれの出力画像を発生するよう動作可能であり、取得装置は、１つのサブセットの要素画像が、一連の要素画像における他のサブセットの要素画像でインターリービングされるように、要素画像を取得するよう動作可能である、画像化装置。
【請求項２】
Ｎの出力画像があり、各出力画像ごとに、要素画像の対応のサブセットが一連の要素画像においてＮの離間した要素画像を含む請求項１に記載の画像化装置。
【請求項３】
１つまたは複数の光のパルスで画像化されるべき目標を照射するよう動作可能な光パルス発生器と、
光のパルスに続く所定の遅延時間において取得装置が光を取得するように取得装置上に入射する光を変調するよう動作可能な光変調器と、をさらに備え、要素画像の異なったサブセットは、異なった所定の遅延時間を有する請求項１乃至２のいずれかに記載の画像化装置。
【請求項４】
取得装置は、光パルスの所定の数をスパンする時間期間に渡って要素画像を取得するよう動作可能であり、光パルスの所定の数は、取得されている要素画像が属しているサブセットに依存している請求項３に記載の画像化装置。
【請求項５】
要素画像のサブセットに対応する光パルスの所定の数は、対応の所定の遅延時間に依存する請求項４に記載の画像化装置。
【請求項６】
一層大きい対応の所定の遅延時間を有する要素画像のサブセットは、光パルスの一層大きい対応の所定の数を有する請求項５に記載の画像化装置。
【請求項７】
所定の遅延時間及び光パルスの所定の数に従って、取得装置と光パルス発生器とを同期させるよう動作可能なタイミング制御器をさらに備える請求項４乃至６のいずれかに記載の画像化装置。
【請求項８】
ユーザからの入力を受信するよう動作可能であり、かつユーザからの入力に従って要素画像の１つまたは複数のサブセットに対する所定の遅延時間を設定するよう動作可能である遅延時間入力装置をさらに含む請求項３乃至７のいずれかに記載の画像化装置。
【請求項９】
ユーザからの入力を受信するよう動作可能であり、かつユーザからの入力に従って要素画像の１つまたは複数のサブセットに対する光パルスの所定の数を設定するよう動作可能であるパルス数入力装置をさらに含む請求項４乃至８のいずれかに記載の画像化装置。
【請求項１０】
取得装置は複数の画像記憶を含み、画像発生器は対応の画像記憶における出力画像を発生するよう動作可能であり、取得装置は、取得されている要素画像が属しているサブセットに依存して画像記憶間でスイッチングするよう動作可能である請求項１乃至９のいずれかに記載の画像化装置。
【請求項１１】
画像記憶は異なったカメラに対応する請求項１０に記載の画像化装置。
【請求項１２】
取得装置はＣＣＤアレイを含み、画像記憶は、画像化装置から読み出されるべき画像の異なったピクセル領域に対応する請求項１０に記載の画像化装置。
【請求項１３】
異なったピクセル領域は、画像化装置から読み出されるべき画像のピクセルのインターリービングされた行または列を含む請求項１２に記載の画像化装置。
【請求項１４】
画像発生器は、出力画像の１つまたは２つ以上のシーケンスを発生するよう動作可能であり、かつ１つまたは２つ以上のビデオ・シーケンスとして出力画像の１つまたは２つ以上のシーケンスを出力するよう動作可能である請求項１乃至１３のいずれかに記載の画像化装置。
【請求項１５】
少なくとも２つの出力画像を比較するよう動作可能であり、かつ該比較から、画像化された目標の特性を決定するよう動作可能である画像分析器をさらに備える請求項１乃至１４のいずれかに記載の画像化装置。
【請求項１６】
画像化する方法であって、
画像化されるべき目標の要素画像のシーケンスを取得するステップと、
２つまたは３つ以上の要素画像の対応のサブセットから複数の出力画像を発生するステップと、
を備え、要素画像は、１つのサブセットの要素画像が、要素画像のシーケンスにおける他のサブセットの要素画像でもってインターリービングされるように取得される、画像化する方法。
【請求項１７】
Ｎの出力画像があり、各出力画像ごとに、要素画像の対応のサブセットが、要素画像のシーケンスにおいてＮを離間された要素画像を含む請求項１６に記載の画像化する方法。
【請求項１８】
光の１つまたは２つ以上のパルスで画像化されるべき目標を照射するステップをさらに備え、
要素画像のシーケンスを取得するステップは、光のパルスに続く所定の遅延時間において光を取得するステップを備え、要素画像の異なったサブセットは、異なった所定の遅延時間を有する請求項１６または１７に記載の画像化する方法。
【請求項１９】
要素画像は、光パルスの所定数をスパンする時間期間に渡って取得され、光パルスの所定数は、取得されている要素画像が属しているサブセットに依存している請求項１８に記載の画像化する方法。
【請求項２０】
要素画像のサブセットに対応する光パルスの所定数は、対応する所定の遅延時間に依存する請求項１９に記載の画像化する方法。
【請求項２１】
一層大きい対応する所定の遅延時間を有する要素画像のサブセットは、光パルスの一層大きい対応する所定数を有する請求項２０に記載の画像化する方法。
【請求項２２】
所定の遅延時間及び光パルスの所定数に従って要素画像のシーケンスの取得及び画像化されるべき目標の照射を同期化させるステップをさらに備える請求項１９乃至２１のいずれかに記載の画像化する方法。
【請求項２３】
ユーザから入力を受信するステップと、
ユーザからの入力に従って要素画像のサブセットの１つまたは複数に対する所定の遅延時間を設定するステップと、
をさらに備える請求項１８乃至２２のいずれかに記載の画像化する方法。
【請求項２４】
ユーザから入力を受信するステップと、
ユーザからの入力に従って要素画像のサブセットの１つまたは複数に対する光パルスの所定数を設定するステップと、
をさらに備える請求項１９乃至２３のいずれかに記載の画像化する方法。
【請求項２５】
複数の画像記憶に出力画像を記憶させるステップと、
取得されている要素画像が属するサブセットに依存して画像記憶間でスイッチングさせるステップと、
をさらに備える請求項１６乃至２４のいずれかに記載の画像化する方法。
【請求項２６】
画像記憶は、異なったカメラに対応する請求項２５に記載の画像化する方法。
【請求項２７】
要素画像のシーケンスを取得するステップは、ＣＣＤアレイを含む画像化装置によって行われ、画像記憶は、画像化装置から読み出されるべき画像の異なったピクセル領域に対応する請求項２５に記載の画像化する方法。
【請求項２８】
異なったピクセル領域は、画像化装置から読み出されるべき画像のピクセルのインターリービングされた行または列を含む請求項２７に記載の画像化する方法。
【請求項２９】
出力画像の１つまたは２つ以上のシーケンスを発生するステップと、
１つまたは２つ以上のビデオ・シーケンスとして出力画像の１つまたは２つ以上のシーケンスを出力するステップと、
をさらに含む請求項１６乃至２８のいずれかに記載の画像化する方法。
【請求項３０】
出力画像の少なくとも２つを比較するステップと、
該比較から、画像化された目標の特性を決定するステップと、
をさらに備える請求項１６乃至２９のいずれかに記載の画像化する方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公表番号】特表２００８−５０９３８３（Ｐ２００８−５０９３８３Ａ）
【公表日】平成２０年３月２７日（２００８．３．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５２４３８４（Ｐ２００７−５２４３８４）
【出願日】平成１７年７月８日（２００５．７．８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＧＢ２００５／００２６９２
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０１３３１４
【国際公開日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【出願人】（５００１６５８０９）インペリアル・イノベイションズ・リミテッド (32)
【出願人】（５０７０３６８７６）ケンテック・インストルメンツ・リミテッド (1)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年３月２７日（２００８．３．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年７月８日（２００５．７．８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＧＢ２００５／００２６９２
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０１３３１４
【国際公開日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【出願人】（５００１６５８０９）インペリアル・イノベイションズ・リミテッド (32)
【出願人】（５０７０３６８７６）ケンテック・インストルメンツ・リミテッド (1)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]