JP2022525008A - 空間符号化システム、復号化システム、撮像システム、およびそれらの方法 - Google Patents

Abstract

撮像するためのシステムは、光ビームを生成するための光源と、複数の異なる空間符号化パターンによって物体を同時に照明するように撮像ビームを符号化するための１つまたは複数の光学素子を備える空間符号化パターン生成器であって、前記異なる符号化パターンの各符号化パターンは、撮像パターンの別個の波長によって特徴付けられる、空間符号化パターン生成器と、を含む、照明システムが提供される。システムは、物体を透過した、または物体から反射した、符号化撮像ビームを受信するための撮像センサと、撮像からの画像データを復号し、物体の画像を再構成するためのプロセッサとをさらに含み得る。【選択図】図２Ａ

Description

本発明は、撮像に関する。より具体的には、本発明は、空間符号化システム、復号化システム、撮像システム、およびそれらの方法に関する。

インビボ生物学的組織撮像は、典型的には、特定の実験要件および条件に適合する異なるバイオ撮像方法の間で注意深い選択することを必要とする。磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）、高周波および低周波超音波（ＵＳ）などの深部貫通非侵襲的撮像の技法は高価であり、持続時間にも空間分解能にも制約がある。単一／多光子蛍光または共焦点蛍光マイクロ内視鏡法のような他の高分解能アプローチは、インビボで使用され得るが、典型的には浅い調査深度においてのみ有用である。

微小内視鏡光ファイバは、最小侵襲技術で、患者の体内の標的領域に深く挿入されるように開発されてきた。このような装置によって、生体試料の長期間のインビボモニタリングが可能になる。多くの市販のマイクロ内視鏡光ファイバは、マルチコアファイバ（ＭＣＥ）として知られる多数のコア束を含み、各コアは単一のファイバとして作用する。

多くのＭＣＥは、各コアを通る多くの空間電磁モードの通過を可能にするマルチモードファイバ（ＭＭＦ）を含み、こうして、内視鏡を通る画像の強度透過率を増加させる。しかしながら、ＭＭＦは、典型的には、空間と時間との両方において、これらのファイバを介して送信される情報をスクランブルする。この問題は、コア間光結合（クロストーク）を最小化するために、隣接するコア間に十分に大きな空間を有するＭＣＦ設計によって対処され得る。その結果、画像解像度が損なわれ、画素化アーチファクトが生成された画像に現れることがある。最適化アルゴリズム、デジタル位相共役、または伝送行列などの他の解決策が実証されたが、すべては、典型的には、ファイバ曲げに敏感である。

単一モードファイバ束（ＳＭＦＢ）は、典型的には、ファイバ曲げに対して感度が低く、情報スクランブルを受けにくいので、ＭＭＦの代わりに使用されることがある。ＳＭＦＢ撮像は、典型的には、レンズ付きの走査ヘッド、スペクトル分散機器、スペックル相関を採用することを含み、また、回折限界までの解像度をもたらし得る他の手法も含まれ得る。ＳＭＦＢのコア間長さが短くなり得るが、その一方で、装置を通して伝送される画像の輝度もまた、減少され得る。その結果、信号対雑音比も同様に低減され得る。ファイバの幾何学的設計が必要なことに加え、分解能は依然として制限され、散乱媒体を介した視野の深さも大幅に低下する可能性がある。

ＭＭＦ束およびＳＭＦＢ束の両方において、ファイバを通る様々な照明方法が知られており、例えば、試料の照明および同じ束を通る反射光の収集、光学的切片化を行うことができる共焦点マイクロ内視鏡、染色することなく光学的切片化を行うことができるスペックル相関技術などが知られている。

現在の技術は、１５０μｍ未満の典型的な浸透深さを示し、ファイバの遠位端と試料との間の実際の生物学的散乱媒体（例えば、血液）を扱うことが困難である。また、典型的な撮像取得レートはかなり低くなる（典型的には、３６×３６画素画像で数分までの場合、約５Ｈｚの間）。

したがって、本発明のいくつかの実施形態によれば、光ビームを生成するための光源と、複数の異なる空間符号化パターンによって物体を同時に照明するように撮像ビームを符号化するための１つまたは複数の光学素子を備える空間符号化パターン生成器であって、前記異なる符号化パターンの各符号化パターンは、撮像パターンの別個の波長によって特徴付けられる、空間符号化パターン生成器と、を含む、照明システムが提供される。

本発明のいくつかの実施形態では、システムは、光ビームを撮像ビームと参照ビームとに分割し、参照ビームが撮像ビームと結合された後に、参照ビームを撮像センサに導くための１つ以上の光学素子をさらに含む。

本発明のいくつかの実施形態では、空間符号化パターン生成器は、撮像ビームの伝搬方向に垂直な第一の軸を横切って物体上に前記複数の異なる空間符号化パターンを撮像するように構成され、第一の軸および撮像ビームの伝搬方向の両方に垂直な第二の軸を横切って物体上に前記複数の異なる空間符号化パターンのフーリエ変換を実行するように構成される。

本発明のいくつかの実施形態では、撮像ビームを符号化する１つまたは複数の光学素子は、回折格子グリッド、第一のレンズ、符号化パターン素子、および第二のレンズの順序で光路に沿って整列される。

本発明のいくつかの実施形態では、第一のレンズは、第一のレンズのＸ軸焦点距離に等しい距離だけ回折格子グリッドからも、符号化パターン素子からも離間しており、第二のレンズは、第二のレンズのＸ軸焦点距離に等しい距離だけ符号化パターン素子から離間している。

本発明のいくつかの実施形態では、レンズのそれぞれのＸ軸焦点距離が、そのレンズのＹ軸焦点距離の２倍である。

本発明のいくつかの実施形態では、撮像ビームを符号化する前記１つまたは複数の光学素子が、回折格子グリッド、第一のレンズ、符号化パターン素子、第二のレンズ、第二の回折格子グリッド、および第三のレンズの順序で備える光路を画定する。

本発明のいくつかの実施形態では、第一のレンズは、第一のレンズのＸ軸焦点距離に等しい距離だけ回折格子グリッドからも、符号化パターン素子からも離間しており、第二のレンズは、第二のレンズのＸ軸焦点距離に等しい距離だけ符号化パターン素子から離間しており、第三のレンズは、第三のレンズのＸ軸焦点距離に等しい距離だけ第二の回折格子グリッドから離間している。

本発明のいくつかの実施形態では、レンズのそれぞれのＸ軸焦点距離が、そのレンズのＹ軸焦点距離の２倍である。

本発明のいくつかの実施形態では、光源は、レーザ発生器である。

本発明のいくつかの実施形態では、レーザ源は、パルスレーザ源である。

本発明のいくつかの実施形態では、システムは、内視鏡に組み込まれる。

本発明のいくつかの実施形態では、システムは、撮像システムに組み込まれ、撮像システムが、物体を透過した、または物体から反射した、符号化撮像ビームを受信するための撮像センサと、撮像からの画像データを復号し、物体の画像を再構成するためのプロセッサとをさらに含む。

本発明のいくつかの実施形態では、物体の画像を再構成するために、プロセッサは、反射または透過された符号化撮像ビームから得られる前記異なる符号化パターンの各符号化パターンの画像に、対応する復号化パターンを乗算して、積を取得し、積のすべてを合計して、物体の再構成画像を取得するように構成される。

本発明のいくつかの実施形態では、複数の異なる空間符号化パターンによって物体を同時に照射する符号化撮像ビームを受信するための撮像センサを含む復号化システムが提供され、前記異なる符号化パターンの各符号化パターンは、前記物体を透過した、または前記物体から反射した、撮像パターンの別個の波長によって特徴付けられる。復号化システムは、また、撮像からの画像データを復号し、前記物体の画像を再構成するためのプロセッサを含む。

本発明のいくつかの実施形態では、物体の画像を再構成するために、プロセッサは、反射または透過された、符号化撮像ビームから得られる前記異なる符号化パターンの各符号化パターンの画像に、対応する復号化パターンを乗算して、積を取得し、積のすべてを合計して、物体の再構成画像を取得するように構成される。

本発明のいくつかの実施形態では、光ビームを生成するステップと、空間符号化パターン生成器を使用して、撮像ビームを、複数の異なる空間符号化パターンによって物体を同時に照射するように符号化するステップであって、前記異なる符号化パターンの各符号化パターンは、撮像パターンの個別の波長によって特徴付けられる、ステップと、を含む、方法が提供される。

本発明のいくつかの実施形態では、撮像ビームを符号化するステップは、時間ゲートを適用するステップを含む。

本発明のいくつかの実施形態では、前記時間ゲートは、短光パルスゲート、コヒーレンスゲート、および回折格子グリッドによって生成される干渉パターンからなる技術グループの技術のいずれかを用いて適用される。

ームを符号化するための１つまたは複数の光学素子を備え、前記１つまたは複数の光学素子は、回折格子グリッド、第一のレンズ、符号化パターン素子、および第二のレンズの順序で光路に沿って整列される。

本発明のいくつかの実施形態では、撮像ビームを符号化するステップは、時間ゲートを適用するステップを含み、時間ゲートは、光ビームを撮像ビームと参照ビームとに分割し、参照ビームが撮像ビームと結合された後に、参照ビームを撮像センサに導くことによって、実現される。

本発明のいくつかの実施形態では、撮像センサを使用して、複数の異なる空間符号化パターンによって物体を同時に照射した符号化撮像ビームを受信するステップであって、前記異なる符号化パターンの各符号化パターンは、撮像パターンの別個の波長によって特徴付けられ、物体を透過するか、または物体から反射されたものである、ステップと、プロセッサを使用して、撮像からの画像データを復号し、物体の画像を再構成するステップと、を含む方法が提供される。

本発明をより良く理解し、その実用性を理解するために、以降、以下の図面が提供され参照される。これらの図面は、例示として付与されるに過ぎず、本発明の範囲を制限するものではないので注意されたい。同様の構成要素には、同様の参照符号が付される。

光と散乱媒体との相互作用についての光子数対時間を示すグラフである。 散乱媒体を介して撮像するためのシステムにおいて使用され得る、一対のバーカーベースのアレイを示す。 一次元照明パターンを用いて、本発明のいくつかの実施形態に従って、散乱媒体を介して撮像するためのシステムを示す。 本発明のいくつかの実施形態に従って、異なる平面上の特定の波長の光強度の画像を示す。 二次元照明パターンを用いて、本発明のいくつかの実施形態に従って、散乱媒体を介して撮像するためのシステムを示す。 本発明のいくつかの実施形態に従って、散乱媒体を介して撮像するためのシステムによって達成される離散的な光照射を示す。 本発明のいくつかの実施形態に従って、散乱媒体を介して撮像するためのシステムによって達成される光照射における単一波長の畳み込み成分を示す。 本発明のいくつかの実施形態に従って、散乱媒体を介して撮像するためのシステムによって達成される光照射における単一波長に対する最終畳み込みを示す。 本発明のいくつかの実施形態に従って、単一周波数格子を使用する連続波長符号化のためのスペクトル領域およびパターン画素を示す。 本発明のいくつかの実施形態に従って、空間軸平面上の各第二の格子グリッド周波数の撓みを示す。 本発明のいくつかの実施形態に従って、散乱媒体を通して物体を撮像するためのシステムを組み込んだマルチコアファイバ内視鏡を示す。 本発明のいくつかの実施形態に従って、散乱媒体を通して物体を撮像するための方法の図である。

以下の詳細な説明において、方法およびシステムの徹底した理解を提供するために、多数の特定の詳細が記載される。しかしながら、本発明の方法およびシステムは、これら特定の詳細がなくても実施され得ることは当業者に理解されよう。一方、周知の方法、手順、および構成要素については、本発明の方法およびシステムを不明確としないようにするために、詳細な説明を行なっていない。

本明細書で開示され、記述される例は、この点に関しては限定されないが、本明細書で使用される「複数」および「複数の」という用語は、例えば、「多数」または「２つ以上」を含んでもよい。これら「複数」および「複数の」という用語は、２つ以上の構成要素、装置、要素、ユニット、パラメータなどを説明するために、本明細書全体にわたって使用されることがある。明示されていない限り、本明細書に記載される方法例は、特定の順序または手順には限定されない。さらに、本明細書に記載の方法、例、またはそれらの要素の一部は、同時点に生じることも、あるいは実行されることもある。

他に具体的に記載されていなければ、以下の記述から明らかなとおり、明細書全体を通じて、「追加する」、「関連付ける」、「選択する」、「評価する」、「処理する」、「演算する」、「計算する」、「決定する」、「指定する」、「配置する」などの用語を使用した記載は、コンピュータ、コンピュータプロセッサ、もしくは演算システムまたは同様の電子演算装置のアクションおよび／またはプロセスを意味し、この演算システムなどは、演算システムのレジスタおよび／またはメモリ内の電子量など物理量として表示されたデータを、演算システムのメモリ、レジスタ、または他の情報格納、送信もしくは表示装置内の物理量として同様に表示された他のデータに操作、実行、および／または変換する。

本発明のいくつかの実施形態によれば、空間照明を採用することによって、散乱媒体を介して、より深い撮像を可能にすることを目的とした新規な光学セットアップが提供される。

典型的には、４つの主要なパラメータが、散乱媒体内を光がどのように伝播するかに影響する。信号のエネルギーロスを決定する［ｍ－１］で測定された吸収係数μ_ａと、［ｍ－１］で測定され、散乱の間を光が通過する典型的な長さの尺度である散乱係数μ_ｓと、θを散乱偏向角として、平均値＜ｃｏｓ（θ）＞を測定する散乱異方性ｇと、（これによって、典型的な散乱がどの程度「前方」方向にあるかを計算できる）と、媒体屈折率ｎである。

μ_ｓおよびｇから、低減散乱係数μ_ｓ’を導くことができ、
μ_ｓ’＝μ_ｓ＊（１－ｇ） （１）
である。

これは、典型的な散乱方向を考慮した現実的な散乱長を表す。典型的な散乱時間は、低減散乱係数と屈折率によって計算することができる。

現実的な撮像の場合、光のパルスが散乱媒体を通して試料に向かって投影される。媒体中での散乱の結果として、パルスは、伸びて、弾道、スネークおよび拡散信号成分によって記述することがある。弾道成分は、媒体を通る最短経路をとり、画像情報を保存する。対照的に、拡散性光は多数の散乱を受け、散乱媒体内部を長距離移動し、直接像を形成するのに寄与しない。スネーク光子は、前方方向に何らかの散乱を受け、そのため、何らかの画像情報を保持する。次いで、光は、試料に衝突し、散乱して戻ってくるか、または再び散乱媒体を通ってセンサに向かって透過される。

前述のように、信号は伸びて、弾道、スネークおよび拡散信号成分によって記述することができる。

図１は、散乱媒体と相互作用する光についての光子数対時間のグラフである。散乱媒体を介して照明された光と試料との間の相互作用から到着する光子の３つのセクション（１２、１４および１６）が示されており、センサへの到着時間で分割されている。第一のセクション１２は、照射源から直接試料に到達した弾道光子（Ｂ１）と、試料と相互作用した後にセンサに到達した弾道光子（Ｂ２）とを含む。次のセクション１４は、数ピコ秒後に、２つの群の光子を含み、それらは、散乱媒体によって試料からセンサへと途中で散乱された光子（Ｂ１およびＰ２）と、媒体によって試料の方向に散乱され、試料からセンサへ弾道的であった光子（Ｐ１およびＢ２）である。第三のセクション１６は、センサに到着する前に、試料によっても散乱媒体によっても散乱されて、その結果、最後に到着する光子を含む。

画像データに寄与しない光子から画像データに寄与する光子をスクリーニングする多くのアプローチが知られている。理想的な結像方法は、第三のセクションの光子をゲートし、第一のセクションの光子を利用し、第二のセクションのスネーク光子からの最大量の情報を収集すべきである。

光の最初の到達から１００ｐｓ未満のタイムゲーティングと共に、ｔ_ｓ’未満の短い光パルスが使用されていることが知られている。これには、数ピコ秒以下の高価なレーザ光源と専用の時間ゲートセンサが必要である。

本発明のいくつかの実施形態によれば、短いパルスおよび時間でのゲーティングをする代わりに、散乱媒体を介して撮像するためのシステムは、狭い角度の光収集を採用することができ、それにより、弾道光子を維持しながら散乱光子を省略することができる。

所定の角度（例えば、０．２９°）よりも高い角度で進行する光を吸収する長い光学チャネルを含む光学系が知られているが、実際のインビボ条件で、散乱媒体を介する撮像には適さないことがある。また、このようなシステムで取得された信号は、通常、非常に弱く、多くの散乱を受けていた光子の迷光の影響を受けやすいので、すべての方向に均一に進む。

短いコヒーレンス長の照明源を有するホログラフィーベースのアプローチを採用することで、より長いパルス時間が可能になることがある。この手法では、コヒーレント長はμ_ｓ’と比較することができ、コヒーレンス長未満の光路をもたらす散乱を受ける光子のみが干渉縞に寄与し、一方、より長い距離を進む光は平均化され、ランダムノイズのみに寄与する。散乱媒体の幅（撮像ビームの伝搬方向（弾道経路）に沿った長さ）を広げると、干渉光子の数が減少することもあるが、その一方で、平均化されたノイズが増加する。その結果、信号対雑音比は、試料の空間周波数の再構成のぼけ（ｂｌｕｒｒｉｎｇ）および制限を低減し得る。変調位相を用いて照明を符号化することは、信号対雑音比を高めるために以前行われたことが知られている。しかしながら、実際のインビボシナリオのように、散乱媒体を通して散乱されることなく、照明システムが試料を直接照明しているものと想定されていた。また、このような方法は、取得持続時間を長びかせる時間多重化に依存する。

本発明のいくつかの実施形態によれば、散乱制限および高い取得時間は、空間的に構造化された照明を使用することによって対処することができる。これは、符号化照明パターンの自己相関を伴うことがある。

本発明のいくつかの実施形態によれば、散乱媒体を介して物体を撮像するシステムは、照明システムと、撮像センサと、撮像センサによって感知された画像データを処理するための処理ユニットとを含んでもよい。

本発明のいくつかの実施形態による照明システムは、光ビームを生成する光源を含むことができる。いくつかの実施形態では、光源は、例えば、白色光源、発光ダイオード（ＬＥＤ）、連続レーザ源、撮像光ビームを生成するためのパルスレーザ源（例えば、フェムト秒、ピコ秒、ナノ秒、ミリ秒パルスレーザ源など）であり得る。

空間符号化パターン生成器を使用して、物体を複数の異なる空間符号化パターンによって同時に照明するように撮像ビームを符号化することができ、ここで、異なる符号化パターンの各符号化パターンは、撮像パターンの個別の波長を有するものとして特徴付けられる。

異なる符号化パターンのいくつかは、全体的または部分的に重なり合っても、相関していないか、あるいは特定の点で急激な最大値を有する（これらの異なる符号化パターン間の）相関関数を有することができる。

撮像センサを用いて、画像ビームが物体を透過した後、または物体から反射した後に、画像ビームを受信することができ、処理ユニットを用いて、センサによって感知された画像データの画像を再構成することができる。

物体の画像の再構成において、処理ユニットは、画像再構成アルゴリズムを実行するように設計されてもよく、画像再構成アルゴリズムは、空間符号化パターンからの偏差を表す任意の画像データを無視することによって、物体を照射し、散乱媒体によって散乱された光子を無視する符号化された空間パターンを復号する。例えば、緑色光子が、他の１つ（または複数）の色によって照射されると想定された領域に到達した場合、それは、それが弾道光子ではないという仮定の下で、物体画像の再構成において無視される（例えば、それは、光源から検出された位置に直接進まず、その途中で散乱される可能性が最も高い）。

本発明のいくつかの実施形態では、散乱光子から弾道光子を分離するために、時間ゲートが使用される。時間ゲートは、例えば、非常に短いレーザパルスを印加することによって、短いコヒーレンスゲート（例えば、干渉を介して）を印加することによって、達成されてもよい。コヒーレンスゲートは、例えば、先着光（ＦＡＬ）アプローチを採用して、照明のコヒーレンス成形を実行して、所望の時間ゲートを得ることによって実現することができる。

例えば、ＦＡＬアプローチを適用するために、参照ビームを、光源によって生成された光ビームから分割し、代替の光路に沿ってセンサに向けて、干渉測定を可能にすることができる。

空間符号化パターンは、例えば、バーカー（Ｂａｒｋｅｒ）ベースのアレイを使用することによって得ることができる。横方向にシフトしたバーカー符号化パターンのセット（図１Ｂに示される）が、試料上に投影されてもよい。このシフトは、試料のパターン走査を引き起こすことがある。

一次元（１Ｄ）走査は、元の走査方向に関係なく、すべての方向において二次元（２Ｄ）画像を強化することができる。本発明のいくつかの実施形態に従うシステムによって生成される照明に関連する別の特徴は、異なる波長で、同時に複数のパターンを投影できることである。次に、シフトパターン照明試料画像を分離し、（例えば、波長多重化を使用して）収集時間を増加させるために分析することができる。

図１Ｂは、一対のバーカーベースのアレイを示し、この対は、散乱媒体を介して撮像するためのシステムにおいて使用され得る。この例では、１３×１３バーカーベースのアレイ（ａ）であり、各行は、基本的なバーカー符号化ベクトルの５画素シフトである。アレイ（ｂ）は、（ａ）のバーカーアレイの自己相関である。本発明のいくつかの実施形態では、他の配置（他の画素数、他の符号化ベクトル）を使用することもできる。

コヒーレンス長は、図１Ａと相関して、計算することができる。簡単なアプローチは、第一のセクションからの光子のみが干渉するように、コヒーレンス長を決定することを含み得る。コヒーレンス長を長くすると、中間のセクションからより多くの光子を集めることができ、信号とノイズの両方が増加し得る。次いで、空間符号化は、データに寄与するスネーク光子を保持しながら、データに寄与しないＢ１＋Ｐ２光子から来るノイズを除去する。

図２Ａは、一次元照明パターンを用いて、本発明のいくつかの実施形態に従って、散乱媒体を介して撮像するためのシステムを示す。このシステムは、照明ビームの異なる波長に対して異なる空間符号化を実行して、分解能を向上し、散乱組織の向こう側を見るように設計することができる。

システム１００は、照明源１０２、例えば、連続レーザ、パルスレーザ（例えば、いくつかの実施形態ではフェムト秒、ピコ秒パルスレーザ、他の実施形態ではナノ秒またはミリ秒パルスレーザ、パルスが速ければ速いほど、高解像度画像形成結果に、より良く寄与し得る）などのレーザビーム発生器を含む。光源１０２によって生成された光ビームは、ビームスプリッタ１０４によって２つのビームに分割することができる。一方のビームは、参照ビームとして働き、ミラー（１０６および１１８）によって、第二のビームスプリッタ１２６を介して、光学撮像センサ１３０に向けられる。他方のビームは、以下、撮像ビームと呼ぶが、これは、空間符号化パターン生成器１０５、例えば、一連の光学素子を通って導かれる。本発明のいくつかの実施形態によれば、空間符号化パターン生成器は、画像ビームを伝搬する方向に垂直な第一の軸を横切って画像される物体上に複数の異なる空間符号化パターンを撮像するように構成され、また第一の軸にも、画像ビームの伝搬方向にも直交する第二の軸を横切って物体上に前記複数の異なる空間符号化パターンのフーリエ変換を行うように構成される。

まず、撮像ビームは、回折格子グリッドＧ１ １０８、例えば、１ｍｍあたり３００本を横断し、他の格子は、１ｍｍあたり２００～２／ラムダ（中心照明波長）の範囲の格子線であってもよく、複数の平行なビームに回折され、次いで、複数の平行なビームは、円柱レンズＬ１を通過するとき、Ｘ軸方向にフーリエ変換される。Ｌ１は、２つの直交軸のそれぞれに対して、２つの異なる焦点長値（例えば、Ｙ軸のｆおよびＸ軸の２ｆ、例えば、それぞれ、２５．４ｍｍおよび５０．８ｍｍ）を有することを特徴とする。回折格子グリッドＧ１ １０８は、Ｌ１から２ｆ（Ｌ１のＸ軸焦点距離）だけ離れており、その結果、Ｘ軸におけるフーリエ共役面がＬ１のＸ軸焦点に位置し、ビームの結像面がＹ軸焦点に位置するようになっている。これにより、撮像ビームは、Ｘ面内の波長に対応して、異なる偏向位置で異なる波長の複数のビームに分離され、Ｙ面内のビームの元の高さが維持される。符号化パターン素子１１２（例えば、２つのバーカーベースのアレイ１１４で、例えば、図１Ｂに描かれているもののようなもの）は、Ｌ１から２ｆ（Ｌ１のＸ軸焦点距離）の距離に位置する、撮像ビームの伝搬方向下方にさらに設けられ、それに応じて異なる波長の複数のビームの各ビームを符号化する。次に、撮像ビームは、再びレンズＬ２ １１６を通過し、Ｘ軸焦点距離が、そのレンズのＹ軸焦点距離の２倍である（例えば、それぞれ２５．４ｍｍおよび５０．８ｍｍ）。符号化パターン素子１１２は、Ｌ１ １１０から２ｆ（Ｌ１のＸ軸焦点距離）だけ離れ、その点に、Ｙ軸における符号化パターンの像が形成され、レンズＬ２ １１６は、２ｆの距離（Ｌ１のＸ軸焦点距離）に位置し、Ｘ軸における撮像ビームをその元の幅に戻すように広げる役割を果たす。

Ｌ２ １１６から出る光は、Ｌ２から２ｆの距離（Ｌ２のＸ軸焦点距離）に位置し得る試料（例えば、患者の体内の組織）に向けられる。試料を透過した光は、光学撮像センサ１３０によって収集される。光学撮像センサ１３０に衝突する前に、参照ビームを撮像ビームと組み合わせるために、ビームスプリッタ１２６を途中に配置してもよい。

Ｌ１とＬ２の対応するＸ軸焦点距離、Ｙ軸焦点距離は、同じであっても、異なっていてもよい。

図２Ｂは、本発明のいくつかの実施形態に従って、異なる平面上の特定の波長の光強度の画像を示す。画像（ａ）は、符号化パターンの直前のＸ軸焦点面において、撮像ビームがＬ１に達するときの強度画像を示す。画像（ｂ）は、符号化パターンを横断した後の撮像ビームの強度画像を示す。明らかに、１つのラインのみが通過し、Ｙ軸に符号化されている。画像（ｃ）は、物体上の撮像ビームの投影強度である。

結局、図２の例では、（Ｌ１から現れる複数の波長の）各波長に対する結果は、Ｙ軸において符号化されたパターンに従い、Ｘ軸において元のビームプロファイルに従うスポットである。各波長は、符号化パターンに従って、物体上に異なるパターンを生成する。

符号化パターンを使用して、横方向にシフトされたパターンのセットを導入する（例えば、２Ｄ画像、図２に示されるパターンにおける単一の行のパターンを符号化し、各波長に対して符号化行をシフトする）ことにより、導入部で説明したように、画像強調およびコヒーレンスゲート信号を維持することができる。

図３は、二次元照明パターンを用いて、本発明のいくつかの実施形態に従って、散乱媒体を介して撮像するためのシステムを示す。

システム２００は、図２Ａのシステム１００と同様に設計されるが、空間符号化パターン生成器内に、いくつかの追加の光学素子を有する。これらの光学素子は、空間符号化パターン生成器の光路に沿って、第二の回折格子グリッド１２０、第三のレンズＬ３ １２２の順序である。第三のレンズのＬ３ １２２は、Ｘ軸焦点距離がそのレンズのＹ軸焦点距離の２倍である（例えば、それぞれ２５．４ｍｍおよび５０．８ｍｍ）。

回折格子グリッド１２０（例えば、１ｍｍあたり３００本で、他の格子は、１ｍｍあたり２００～２／ラムダ（中心照明波長）の範囲の格子線であってもよい）は、レンズ１１６のＸ軸焦点およびレンズＬ３ １２２のＸ軸焦点に配置される。

レンズの焦点距離（Ｘ、Ｙ）は、（図２Ｂおよび図３に描かれたシステムのいずれにおいても）必ずしも同じではない。

この構成で生成される空間符号化パターン投影は、追加された光学素子の結果として、二次元である。

本発明のいくつかの実施形態は、離散波長符号化パターンを利用することができる。本発明のいくつかの実施形態は、連続波長（帯域）符号化パターンを利用することができる。

第二の回折格子グリッドＧ２ １２０は、要求される機能性を満たすように設計されてもよい。

例えば、離散波長については、Ｇ２は、

の周波数を有するように設計される。ここで、ν_０はＧ１の周波数であり、ｆ_Ｌ１ｘおよびｆ_Ｌ２ｘは、Ｌ１およびＬ２のＸ軸焦点距離である。

連続波長帯の場合、単一周波数Ｇ２を有するグリッドは、ΔΩが

となるような周波数を有することができる。ここで、Ｎ_ｎｕｍは物体に投影される異なるパターンの数で、λ_０は最小投影波長であり、Δλである。

符号化パターンを使用して、横方向にシフトされたパターンのセット（例えば、図１Ｂに示されるパターンの２Ｄ画像、各波長の水平方向に１画素だけ符号化をシフトする円）を導入すると、画像再構成が強化され、コヒーレンスゲート信号が上述したように得られる。

空間符号化パターン生成器の光学的構成の数学的説明を、以下に提供する。

平面Ｕ（Ｘ_０，Ｙ_０）の場合、波面が一定で、格子に向かってθ傾斜していると仮定すれば、

となる。

周波数ν０の格子Ｇ１の後ろの平面Ｕ（Ｘ_１，Ｙ_１）の場合、

である。

平面Ｕ（Ｘ_２，Ｙ_２）の場合、ｆ１＊ラムダによるスケーリングを伴うフーリエ変換で、一次回折次数のみをとると仮定し、

を得る。

離散波長の場合。

レンズは、Ｕ（ｘ１，ｙ１）と平面Ｕ（ｘ２，ｙ２）との間の長さがｆｘ＝２＊ｆｙであるように異なる焦点を有し、したがって、ｙ平面での撮像およびｘ平面でのフーリエ変換を生成することができる。

Ｘ平面において、レンズは、制限された直径アパーチャＤを有し、その結果、平面Ｕ（ｘ２，ｙ２）において、パターンを配置するのに十分な位置があり、照明強度の変化は最小になる。

空間符号化パターン素子（符号化マスク）は、同じ直径の正弦関数を再び得るように、Ｌ１の焦点面の前に配置されてもよい。

これらの条件下では、離散的な位置にある異なるカラースポットを符号化する前に、［ｆ_１・ｓｉｎθ＋ｆ_１ν_０λ］を中心にして、異なるカラースポットを得ることができる。各位置について、図４に示すように、符号化パターンを一致させることができる。システム４００内のレーザ源４０２は、格子グリッド４０４、レンズ４０６を横断し、空間符号化パターン素子４０８上に色（青４１０、緑４１２および赤４１４）の離散的に分離されたスポットを照射する撮像ビームを生成する。

平面Ｘ_３は、符号化パターンで乗じる。

平面Ｘ_４は、ｆ２＊ラムダによるスケーリングでフーリエ変換する。

グリッド２を導入する。

スポットを一体化するために、グリッド２は、

と同じであるべきである。

平面Ｘ_６は、フーリエ変換する。

これは、グリッドが波長に関係なく各波長を光軸位置に偏向させることを意味する。

別の解決策は、連続波長帯、１つの周波数格子を生成することを含む。

レンズは、Ｕ（ｘ１，ｙ１）と平面Ｕ（ｘ２，ｙ２）との間の長さがｆｘ＝２＊ｆｙとなるように異なる焦点を有するので、ｙ平面撮像およびｘ平面におけるフーリエ変換を得ることができる。

Ｘ平面において、アパーチャＤは、平面Ｕ（ｘ２，ｙ２）において、各波長に対してデルタ関数が存在するように開けられてもよい。

平面Ｘ_３は、符号化パターンで乗じる。
ｕ_３（ｘ_３，ｙ_３）＝
δ（ｘ_３－［ｆ_１・ｓｉｎθ＋ｆ_１ν_０λ］Ｂ（ｘ_３－ｆ_１ν_０λ_ｍｉｎ）） （１１）

ここで取り上げた例では、符号化パターンは、Ｎ_ｐ個の大きさΔＸ_ｐｔの離散画素から構築されていること、すなわち、各パターンがＬ_ｐｔ＝Ｎ_ｐΔＸ_ｐｔの長さを必要とし得ることを意味し、Ｎ_ｎｕｍ個の異なったパターンが望まれる場合、大きさＬ_ｎｕｍ＝Ｎ_ｎｕｍ Ｌ_ｐｔ＝Ｎ_ｎｕｍ Ｎ_ｐΔＸ_ｐｔのスポットが必要とされる得ることに留意すべきである。

これは、レーザスペクトル帯域は、

である必要があることを意味する。

平面Ｘ_４は、ｆ２＊ラムダによるスケーリングを伴うフーリエ変換する。

周波数が１つだけのグリッドＧ２を導入する。

ｆ_１＝ｆ_２かつθ＝０と仮定すると、以下のようになる。

ここで、ΔΩは、現在、決定されていない。

平面Ｘ_５は、グリッド２で乗じる。

平面Ｘ_６は、フーリエ変換する。

単一波長の場合、図５は、単一波長に対する式１０の畳み込み成分を実証する。上は方程式の左成分であり、下は方程式の右成分であり、波長ごとの最終的な畳み込みは、図６に示す。

図６は、単一波長に対する最終的な畳み込みに関する式１０を示す。

したがって、無限量のオーダーでは、空間全体が符号化パターンでカバーされ得るが、スケーリングされたバーカーコードが必要とされ得る。

最小波長位置は、以下である。
ｘ_０＝λ_０ｆ_３ν_０ （１１）

第一の波長と重なり合う次の波長は、以下である。
λ_０ｆ_３ν_０＝λ_１ｆ_３（ν_０－ΔΩ）

一般に、ｎ番目の重なり合いは、以下である。

全帯域幅を使用するために、グリッド周波数は、正確にＮ_ｎｕｍ個のレプリカが得られるように取られる。

最終的に、以下のようになる。

ｆ_１≠ｆ_２およびθ＝０で、どこでもν_０ある場合、これは、

に置き換えられ、以下のようになる。

一般に、ｎ番目の重なり合いは、以下のようになる。

式（１４）から、各パターンレジームλ_ｎ－λ_ｎ－１は、異なるスペクトルサイズを有するので、パターンは各パターン領域においてスケールされるべきであることに留意されたい。

図７は、異なるスペクトル領域がマークされているスペクトル軸の説明図を示している。各領域を開始する波長は、黒い破線でマークされる。各領域は、最終的にベーススペクトル領域にシフトされるであろう。

各領域内のパターン画素は、ベーススペクトル領域内のｎ個の等間隔画素に適合するようにスケールされる。図の下部には、各パターン画素が青色の線で示されており、異なるパターンは、指定されたパターン画素の内側の空間を埋めることによって示されている。Ｌ１レンズのＸ軸焦点に置かれる符号化パターンは、下部の合計パターンによって示されるように、これらの波長対応位置における全体の符号化パターンからなるべきである。

図８は、解決策２のスペクトル領域およびパターン画素を示す。ｎ番目のスペクトルレジームは、各領域に対して異なるスペクトルサイズを有するλ_ｎ－λ_ｎ－１の領域を有する。レジーム内の画素は青色の線でマークされ、各パターンは異なるスペクトル画素を異なる方法で塗りつぶす。結局、符号化マスクは、レンズＬ１のＸ軸焦点面内の平面の空間軸内の対応する位置に、ここに例示されているのと同じパターンを含む。

スケールを見出すために、Ｎｐ個の画素が第一のレジームにおいて等間隔である。式（１４）および式（１５）から、グリッド乗算による第一のパターンの重なり合いは、以下である。

また、第一のレジームは、λ_１－λ_０をＮｐ個の等間隔画素に分割し、各画素長さは、以下のようになる。

また、各画素の開始スペクトル波長は、以下のようになる。

したがって、各ｎ番目のレプリカにおいて、ｍ番目の画素の開始スペクトル波長は、以下のようになる。

解決策３：連続波長、多重周波数回折格子に対する示唆。

前節では、投影照明を最小波長のＧ１偏向位置に折り畳む１つの周波数を含むグリッドＧ２が示された。

その代わり、これは、複数の周波数を有する異なるＧ２回折格子を用いて行うことができ、各回折格子は、異なる波長を所望の位置に向かって偏向させることになる。この方法の利点は、単一周波数グリッド法よりも撮像ビームを光軸に近づけて偏向させることである。

必要な周波数と、それぞれの新しいパターンを開始する波長を計算するために、反復接続部を以下のように考えてもよい。

この場合、光軸内のレプリカを図８に示すことができる。この図では、それぞれの新しいＧ２グリッド周波数の空間軸平面上でのたわみを示している。グリッド周波数の３つの例を示す。（ラムダ（λ）軸上の）太い線は、異なる各符号化パターン周波数間の分離波長をマークする。

上記の反復関係を適用すると、グリッド内の各新しい周波数が波長を既知の位置に偏向させ、レーザ源帯域幅内のセクションが特定のセクション内の特定の計算波長の間に留まる。（Ｇ１－ν_０）λ_０から（Ｇ１－ν_０）λ_１の間の第一の空間セクションでは、一連の空間符号化パターンが完了する間に、空間領域は、追加の波長を取得し、シフトし、または空間的な位置に到達する波長で別の時間に投影することによって、拡大される得ることに留意されたい。

物体の画像の再構成において、物体から反射された、または物体を透過した、符号化撮像ビームから取り出された異なる符号化パターンの各符号化パターンの画像に、対応する復号化パターンを乗算して積を取得し、積のすべてを合計して、物体の再構成画像を取得することができる。

本発明のいくつかの実施形態によれば、上述の方法で復号化することは、散乱媒体を介して撮像することにも、撮像解像度を超解像度に向上させることにも適している。

図９は、本発明のいくつかの実施形態に従って、散乱媒体を通して物体を撮像するためのシステムを組み込んだマルチコアファイバ内視鏡８００を示す。内視鏡８００は、１つまたは複数の照明ファイバ８０４と、１つまたは複数の撮像ファイバ８１２とを有する細長いマルチコアファイバ本体８０２を含むことができる。物体８１４（例えば、患者の体内の組織）を照射するように、空間符号化パターン生成器８０６によって生成された複数の異なる空間符号化パターンを内視鏡本体８０２を通してその遠位端から導くように設計された、１つまたは複数の照明ファイバ８０４に光学的に連結された空間符号化パターン生成器８０６を設けることができる。内視鏡の１つまたは複数の撮像ファイバ８１２は、物体８１４から反射された照明光を受信し、それを（例えば、ビームスプリッタ８０８を介して、撮像センサ８１６および処理ユニット８１８を含む撮像装置８１０に）送信する。

図１０は、本発明のいくつかの実施形態に従って、散乱媒体を通して物体を撮像するための方法の図である。方法９００は、光ビームを生成するステップ９０２を含むことができる。方法９００はまた、空間符号化パターン生成器を使用して、物体を複数の異なる空間符号化パターンによって同時に照明するように撮像ビームを符号化するステップ９０４を含むことができ、ここで、異なる符号化パターンの各符号化パターンは、撮像パターンの個別の波長によって特徴付けられる。

方法９００は、また、撮像センサを使用して、物体を透過した、または物体から反射した、符号化撮像ビームを受信するステップ９０６と、プロセッサを使用して、撮像からの画像データを復号し、物体の画像を再構成するステップ９０８と、を含むことができる。

本発明のいくつかの実施形態は、システム、方法、またはコンピュータプログラム製品の形態で具現化することができる。同様に、いくつかの実施形態は、ハードウェアとして、ソフトウェアとして、または両方の組合せとして具現化されてもよい。いくつかの実施形態は、１つ以上の非一時的コンピュータ可読媒体上に、そこに具現化されたコンピュータ可読プログラムコードの形態で、保存されたコンピュータプログラム製品として具現化することができる。このような非一時的コンピュータ可読媒体は、実行されると、プロセッサに実施例に従った方法ステップを実行させる命令を含むことができる。いくつかの例では、コンピュータ可読媒体上に記憶された命令は、インストールされたアプリケーションの形態であることも、インストールパッケージの形態であることもある。

このような命令は、例えば、１つ以上のプロセッサによってロードされ、実行され得る。

例えば、コンピュータ可読媒体は、非一時的コンピュータ可読記憶媒体であってもよい。非一時的なコンピュータ可読記憶媒体は、例えば、電子、光学、磁気、電磁気、赤外線、または半導体のシステム、機器、または装置、あるいはそれらの任意の組合せとすることができる。

コンピュータプログラムコードは、任意の適切なプログラミング言語で書くことができる。プログラムコードは、単一のコンピュータシステム上でも、あるいは複数のコンピュータシステム上でも実行することができる。

いくつかの実施形態は、様々な実施形態による方法、システム、およびコンピュータプログラム製品を描写するフローチャートおよび／またはブロック図を参照して、上記で説明されている。

本明細書で議論される様々な実施形態の特徴は、本明細書で議論される他の実施形態とともに使用されてもよい。実施形態の前述の説明は、例示および説明の目的で提示されている。前述の説明は、網羅的であることも、開示された厳密な形態に限定することも意図されていない。上記の教示に照らして、多くの修正、変形、置換、変更、および均等物が可能であることを、当業者は理解すべきである。したがって、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の精神に含まれるそのようなすべての修正および変更を包含することを意図していることを理解されたい。

Claims (32)

1. 照明システムであって、
   光ビームを生成するための光源と、
   複数の異なる空間符号化パターンによって物体を同時に照明するように撮像ビームを符号化するための１つまたは複数の光学素子を備える空間符号化パターン生成器であって、前記異なる符号化パターンの各符号化パターンは、撮像パターンの別個の波長によって特徴付けられる、空間符号化パターン生成器と、
   を備える、照明システム。
2. 前記光ビームを撮像ビームと参照ビームとに分割し、前記参照ビームが前記撮像ビームと結合された後に、前記参照ビームを撮像センサに導くための１つ以上の光学素子をさらに備える、請求項１に記載の照明システム。
3. 前記空間符号化パターン生成器は、前記撮像ビームの伝搬方向に垂直な第一の軸を横切って前記物体上に前記複数の異なる空間符号化パターンを撮像するように構成され、前記第一の軸および前記撮像ビームの伝搬方向の両方に垂直な第二の軸を横切って前記物体上に前記複数の異なる空間符号化パターンのフーリエ変換を実行するように構成される、請求項１または２に記載の照明システム。
4. 前記撮像ビームを符号化する前記１つまたは複数の光学素子は、回折格子グリッド、第一のレンズ、符号化パターン素子、および第二のレンズの順序で光路に沿って整列される、請求項１～３のいずれか一項に記載の照明システム。
5. 前記第一のレンズは、前記第一のレンズのＸ軸焦点距離に等しい距離だけ前記回折格子グリッドからも、前記符号化パターン素子からも離間しており、前記第二のレンズは、前記第二のレンズのＸ軸焦点距離に等しい距離だけ前記符号化パターン素子から離間している、請求項４に記載の照明システム。
6. 前記レンズのそれぞれのＸ軸焦点距離が、そのレンズのＹ軸焦点距離の２倍である、請求項４または５に記載の照明システム。
7. 前記撮像ビームを符号化する前記１つまたは複数の光学素子が、前記回折格子グリッド、前記第一のレンズ、前記符号化パターン素子、前記第二のレンズ、第二の回折格子グリッド、および第三のレンズの順序で備える光路を画定する、請求項４～６のいずれか一項に記載の照明システム。
8. 前記第一のレンズは、前記第一のレンズのＸ軸焦点距離に等しい距離だけ前記回折格子グリッドからも、前記符号化パターン素子からも離間しており、前記第二のレンズは、前記第二のレンズのＸ軸焦点距離に等しい距離だけ前記符号化パターン素子から離間しており、前記第三のレンズは、前記第三のレンズのＸ軸焦点距離に等しい距離だけ前記第二の回折格子グリッドから離間している、請求項７に記載の照明システム。
9. 前記レンズのそれぞれのＸ軸焦点距離は、そのレンズのＹ軸焦点距離の２倍である、請求項８に記載の照明システム。
10. 前記光源がレーザ発生器である、請求項１～９のいずれか一項に記載の照明システム。
11. レーザ源がパルスレーザ源である、請求項１０に記載の照明システム。
12. 内視鏡に組み込まれる、請求項１～１１のいずれか一項に記載の照明システム。
13. 撮像システムに組み込まれ、前記撮像システムが、
    前記物体を透過した、または前記物体から反射した、符号化撮像ビームを受信するための撮像センサと、
    撮像からの画像データを復号し、前記物体の画像を再構成するためのプロセッサと、
    をさらに備える、請求項１～１２のいずれか一項に記載の照明システム。
14. 前記物体の画像を再構成するために、前記プロセッサは、反射または透過された、前記符号化撮像ビームから得られる前記異なる符号化パターンの各符号化パターンの画像に、対応する復号化パターンを乗算して、積を取得し、前記積のすべてを合計して、前記物体の再構成画像を取得するように構成される、請求項１３に記載の照明システム。
15. 復号化システムであって、
    複数の異なる空間符号化パターンによって物体を同時に照射する符号化撮像ビームを受信するための撮像センサであって、前記異なる符号化パターンの各符号化パターンは、前記物体を透過した、または前記物体から反射した、撮像パターンの別個の波長によって特徴付けられる、撮像センサと、
    撮像からの画像データを復号し、前記物体の画像を再構成するためのプロセッサと、
    を備える、復号化システム。
16. 前記物体の画像を再構成するために、前記プロセッサは、反射または透過された、前記符号化撮像ビームから得られる前記異なる符号化パターンの各符号化パターンの画像に、対応する復号化パターンを乗算して、積を取得し、前記積のすべてを合計して、前記物体の再構成画像を取得するように構成される、請求項１５に記載の復号化システム。
17. 光ビームを生成するステップと、
    空間符号化パターン生成器を使用して、撮像ビームを、複数の異なる空間符号化パターンによって物体を同時に照射するように符号化するステップであって、前記異なる符号化パターンの各符号化パターンは、撮像パターンの個別の波長によって特徴付けられる、ステップと、
    を含む、方法。
18. 前記撮像ビームを符号化するステップは、時間ゲートを適用するステップを含む、請求項１７に記載の方法。
19. 前記時間ゲートは、短光パルスゲート、コヒーレンスゲート、および回折格子グリッドによって生成される干渉パターンからなる技術グループの技術のいずれかを用いて適用される、請求項１８に記載の方法。
20. 空間符号化パターン生成器が、前記撮像ビームを符号化するための１つまたは複数の光学素子を備え、前記１つまたは複数の光学素子は、回折格子グリッド、第一のレンズ、符号化パターン素子、および第二のレンズの順序で光路に沿って整列される、請求項１７～１９のいずれか一項に記載の方法。
21. 前記撮像ビームを符号化するステップは、時間ゲートを適用するステップを含み、前記時間ゲートは、前記光ビームを撮像ビームと参照ビームとに分割し、前記参照ビームが前記撮像ビームと結合された後に、前記参照ビームを撮像センサに導くことによって、実現される、請求項２０に記載の方法。
22. 前記第一のレンズは、前記第一のレンズのＸ軸焦点距離に等しい距離だけ前記回折格子グリッドからも、前記符号化パターン素子からも離間しており、前記第二のレンズは、前記第二のレンズのＸ軸焦点距離に等しい距離だけ前記符号化パターン素子から離間している、請求項２０または２１に記載の方法。
23. 前記レンズのそれぞれのＸ軸焦点距離が、そのレンズのＹ軸焦点距離の２倍である、請求項２０～２２のいずれか一項に記載の方法。
24. 前記撮像ビームを符号化する前記１つまたは複数の光学素子が、前記回折格子グリッド、前記第一のレンズ、前記符号化パターン素子、前記第二のレンズ、第二の回折格子グリッド、および第三のレンズの順序で備える光路を画定する、請求項２０～２３のいずれか一項に記載の方法。
25. 前記第一のレンズは、前記第一のレンズのＸ軸焦点距離に等しい距離だけ前記回折格子グリッドからも、前記符号化パターン素子からも離間しており、前記第二のレンズは、前記第二のレンズのＸ軸焦点距離に等しい距離だけ前記符号化パターン素子から離間しており、前記第三のレンズは、前記第三のレンズのＸ軸焦点距離に等しい距離だけ前記第二の回折格子グリッドから離間している、請求項２４に記載の方法。
26. 前記レンズのそれぞれのＸ軸焦点距離が、そのレンズのＹ軸焦点距離の２倍である、請求項２５に記載の方法。
27. 前記光ビームは、レーザ源によって生成される、請求項１７～２６のいずれか一項に記載の方法。
28. 前記レーザ源がパルスレーザ源である、請求項２７に記載の方法。
29. 撮像センサを使用して、前記物体を透過した、または前記物体から反射した、符号化撮像ビームを受信するステップと、
    プロセッサを使用して、撮像からの画像データを復号し、前記物体の画像を再構成するステップと、
    をさらに含む、請求項１７～２８のいずれか一項に記載の方法。
30. 前記物体の画像を再構成するために、反射または透過された、前記符号化撮像ビームから得られる前記異なる符号化パターンの各符号化パターンの画像に、対応する復号化パターンを乗算するステップと、積を取得し、前記積のすべてを合計して、前記物体の再構成画像を取得するステップをさらに含む、請求項２９に記載の方法。
31. 撮像センサを使用して、複数の異なる空間符号化パターンによって物体を同時に照射した符号化撮像ビームを受信するステップであって、前記異なる符号化パターンの各符号化パターンは、撮像パターンの別個の波長によって特徴付けられ、前記物体を透過するか、または前記物体から反射されたものである、ステップと、
    プロセッサを使用して、撮像からの画像データを復号し、前記物体の画像を再構成するステップと、
    を含む、方法。
32. 前記物体の画像を再構成するステップは、反射または透過された、前記符号化撮像ビームから得られる前記異なる符号化パターンの各符号化パターンの画像に、対応する復号化パターンを乗算するステップと、積を取得し、前記積のすべてを合計して、前記物体の再構成画像を取得するステップを含む、請求項３１に記載の方法。

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