确定对比图像的显微术方法和显微镜技术

本发明专利技术涉及一种显微术方法，其中将照明辐射(3)指引通过布置在显微镜(1)的物平面(5)中的物体(12)，以将物体(12)成像，其中用显微镜(1)的第一构造(I)获取物体(12)的第一图像(IP)的图像数据和用显微镜(1)的第二构造(II)获取物体(12)的第二图像(IWF)的图像数据并且确定第一和第二图像(IP、IWF)的图像数据之间的差值(ΔIP，IWF)，并且根据确定的差值(ΔIP，IWF)来提供物体(12)的对比图像(IPRK)的图像数据。特征在于，在第一构造(I)中，相位掩模(13)布置在显微镜(1)的物镜光瞳(8)中，所述相位掩模(13)相对于显微镜(1)的光轴(7)横向地具有至少一个光学梯度(OG)，该光学梯度的效应具有的结果为：产生或可以产生穿过相位掩模(13)的照明辐射(3)的相位梯度(PG)，并且在第二构造(II)中，将相位掩模(13)从物镜光瞳(8)移除。本发明专利技术还涉及设计为进行该显微术方法的显微镜(1)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】确定对比图像的显微术方法和显微镜
本专利技术涉及根据权利要求1的前序部分的确定对比图像的显微术方法并且涉及根据权利要求8的前序部分的显微镜。
技术介绍
为了特别在光-光学显微镜中能够将低对比度物体成像，例如使用相位对比方法或者微分干涉对比(DIC)。这些需要在光路中布置两个昂贵的沃拉斯顿(Wollaston)或诺马斯基(Nomarski)棱镜以及两个偏振器。此外，必须将多个光学元件引入到照明束路径和成像束路径二者中，使得这样的显微镜更难以与其他方法(例如荧光显微术)灵活地结合使用。EP2645146B1公开了一种用光显微镜记录图像的方法，其中将照明光指引到样品上，并且将切割照明光的光圈引入到照明光的束路径中。在第一光圈设定中，一部分束路径的横截面被覆盖，在第二光圈设定中，第二部分束路径的横截面被覆盖。在每个光圈的设定的情况下，记录图像并且在计算上结合图像来创建对比图像。在这种情况下，该方法用于补偿照明光的横截面区域的限制的目的，该限制由包含样品的样品容器的壁引起。可以通过光圈电机将光圈枢转到束路径中。EP2645146B1还公开了光显微镜，该光显微镜设计为执行该方法并且具有可以枢转到束路径中的光圈。
技术实现思路
本专利技术基于提出与现有技术相比得到改进的显微术方法的目的。本专利技术还基于提出与现有技术相比得到改进的显微镜的目的。关于显微术方法，该目的由独立权利要求1的特征来实现。关于该显微镜，该目的由独立权利要求8的特征来实现。有利的实施例是从属权利要求的主题。在显微术方法的情况下，将照明辐射指引到布置在显微镜的物平面中的物体上，以通过从物平面获得的物体辐射来成像物体。在这种情况下，物体的第一图像的图像数据用显微镜的第一构造获取，且物体的第二图像的图像数据用显微镜的第二构造获取，并且确定第一图像和第二图像的图像数据之间的差值。根据所确定的差值，例如绝对差值，提供物体的对比图像的图像数据。根据本专利技术的显微术方法特征在于，在第一构造中，相位掩模布置在显微镜的光瞳中，该相位掩模具有关于显微镜的光轴横向的光学梯度。由相位掩模的效应，产生或者可以产生物体辐射的相位梯度。在第二构造中，将相位掩模从光瞳移除。因此以显微镜的第一构造和第二构造执行根据本专利技术的显微术方法。通过相位掩模的效应，相对于物体辐射的相位和/或其振幅可以改变或者已经改变该物体辐射，为简单起见总结为术语相位梯度。物体辐射被理解为意味着：照明辐射的已经穿过物体且已经与物体相互作用并且通过其物体可能已经改变的部分，和照明辐射的不通过物体但是从物平面获得的部分二者。物体辐射是从物平面获得的(例如获取的和/或收集的)照明辐射。显微术方法特别是透射光显微术方法，其中照明辐射的至少部分穿过物体并且被获取作为物体辐射。物体是例如形式为生物制品的样品，例如组织、细胞和/或细胞器官。如果物体自身具有光学梯度或者由其尺寸、局部相位差、折射率改变和/或由材料构成已经引入物体的光学梯度，则物体辐射可以具有相位梯度。图像数据优选地以空间分辨形式来获取，其中它们各分配或可以分配到物平面的点和/或区域。例如，单独的图像数据可以在显示器上表示为图像的图像元素(像素、图片元素)。在显微镜的光瞳中，存在物平面的图像的傅里叶变换。相位掩模是光学元件，通过其效应改变或者可以改变穿过相位掩模的辐射(特别是物体辐射)的相位和/或振幅。相位掩模的光学梯度例如由特别是关于光轴横向地具有改变的厚度和/或改变的折射率的相位掩模来形成。在这种情况下，厚度可以实际上改变，例如增大或减小。在其它实施例中，它还可以在例如增加或减少光学厚度的意义下改变。由相位掩模的效应，特别是由相位掩模的光学梯度的效应，产生或可以产生穿过相位掩模的物体辐射的相位梯度。在光学梯度的区域中穿过相位掩模的物体辐射至少在横向于光轴的方向上具有该物体辐射相位和/或振幅的梯度(相位梯度)。在显微镜的第二构造中，将相位掩模从光瞳移除。在这种情况下，至少相对于物体辐射，实际上可以已经物理地移除相位掩模或使相位掩模的光学效应停止。用显微镜的第二构造，获取宽场图像的图像数据。这些图像数据可以与包含由相位掩模引起的相位梯度的图像数据进行比较，并且可以确定差别。在这种情况下使用宽场图像作为未受影响的图像或未受影响的图像数据的参考。图像数据之间的差值可以确定为绝对差值。在其它实施例中，它们还可以确定为形式为关系或百分比的相对差值。以适合于根据本专利技术的显微术方法的应用的一些其他形式来确定差值也是可能的。为了补偿吸收损失，在显微术方法的其他实施例中将第一和第二图像的图像数据归一化和/或缩放。在这种情况下，例如，补偿发生在相位掩模中的吸收损失。在显微术方法的其他实施例中，根据图像数据的所确定的绝对差值来产生，特别是计算反向对比图像。在反向对比图像的情况下，示出了与对比图像的情况相反的明暗分布。根据物体的和/或光学系统的光学性质，有利地选择相位掩模的光学梯度，由此可以实现与预期的应用对应的对比图像的质量。在显微术方法的其他实施例中，获取多个第一和/或第二图像的图像数据是可能的。所选择的第一和第二图像可以用于确定差值。在确定差值之前校正该第一和/或第二图像也是可能的，例如抑制强度峰或丢弃图像也是可能的。根据本专利技术的显微术方法可以与其他成像方法有利地结合，特别是与其他显微术方法有利地结合。在有利实施例中，通过第一构造和第二构造与多个获取过程交替来进行图像数据的获取，该多个获取过程用显微镜的第三构造执行。这种显微镜的第三构造例如是荧光获取和/或其中不获取透射光的获取过程。在一个可能实施例中，显微术方法可以用于根据对比图像的图像数据来执行物体的状态的分析。出于该目的，将对比图像的图像数据的至少一个子集与目标数据进行比较。优选地自动执行对比过程，并且可以优选地与所获取的实际数据一起，例如通过叠加、覆盖和/或在显示器上显示目标数据来进行该比较过程。目标数据与实际数据的比较是可视的，但是也可以通过使用适当的算法以自动的方式比较和评估目标数据和实际数据的偏离来进行该比较。这样的状态分析可以有利地与执行其他成像过程结合。例如，在通过第三构造的多个获取过程之后，可以检查物体的状态，其中通过第一构造和第二构造来获取图像数据并通过对比图像来确定图像数据，并且评估至少一个对比图像。如果在这样的数据分析下，发现物体的不需要的或过多的提前退化，则随后将要通过第三构造执行的获取过程可以被对应地修改或者防止其他获取过程，以例如节省时间和成本。还可以由显微镜实现该目的。显微镜包括光源、聚光器、物镜单元、成像单元和获取单元，该光源提供照明辐射，该聚光器在物平面中聚焦照明辐射，该物镜单元在显微镜的光轴的方向上将从物平面获得的物体辐射收集并且将其成像在像侧光瞳中，该成像单元将物体辐射成像在像平面中，以及该获取单元在像平面中空间上分辨地获取图像数据。根据本专利技术的显微镜特征在于：相位掩模布置在光瞳中或者存在设计为将相位掩模移进或移出光瞳的给送装置，该相位掩模具有至少一个光学梯度，该光学梯度关于光轴横向地形成，并且由该光学梯度的效应来产生或可以产生物体辐射的相位梯度。物镜单元和成像单元各由至少一个光学透镜构成。在显微镜的其他可能实施例中，将至少两个相位掩模保持在改变装置中，可以单独地选择该至少两个相位掩模本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种显微术方法，其中将照明辐射(3)指引通过布置在显微镜(1)的物平面(5)中的物体(12)，以通过从所述物平面(5)获得的物体辐射(30)将所述物体(12)成像，用所述显微镜(1)的第一构造(I)获取所述物体(12)的第一图像(IP)的图像数据和用所述显微镜(1)的第二构造(II)获取所述物体(12)的第二图像(IWF)的图像数据以及确定所述第一图像(IP)的图像数据与所述第二图像(IWF)的图像数据之间的差值(ΔIP，IWF)，并且根据确定的差值(ΔIP，IWF)来提供所述物体(12)的对比图像(IPRK)的图像数据，其特征在于，在所述第一构造(I)中，相位掩模(13)关于所述显微镜(1)的光轴(7)横向地具有至少一个光学梯度(OG)，通过所述光学梯度的效应产生或能够产生所述物体辐射(30)的相位梯度(PG)，所述相位掩模(13)布置在所述显微镜(1)的光瞳(8)中，并且在所述第二构造(II)中，将所述相位掩模(13)从所述光瞳(8)移除。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.09 DE 102015221991.71.一种显微术方法，其中将照明辐射(3)指引通过布置在显微镜(1)的物平面(5)中的物体(12)，以通过从所述物平面(5)获得的物体辐射(30)将所述物体(12)成像，用所述显微镜(1)的第一构造(I)获取所述物体(12)的第一图像(IP)的图像数据和用所述显微镜(1)的第二构造(II)获取所述物体(12)的第二图像(IWF)的图像数据以及确定所述第一图像(IP)的图像数据与所述第二图像(IWF)的图像数据之间的差值(ΔIP，IWF)，并且根据确定的差值(ΔIP，IWF)来提供所述物体(12)的对比图像(IPRK)的图像数据，其特征在于，在所述第一构造(I)中，相位掩模(13)关于所述显微镜(1)的光轴(7)横向地具有至少一个光学梯度(OG)，通过所述光学梯度的效应产生或能够产生所述物体辐射(30)的相位梯度(PG)，所述相位掩模(13)布置在所述显微镜(1)的光瞳(8)中，并且在所述第二构造(II)中，将所述相位掩模(13)从所述光瞳(8)移除。2.根据权利要求1所述的显微术方法，其特征在于，以所述第二构造(II)，获取宽场图像的图像数据。3.根据权利要求1或2所述的显微术方法，其特征在于，进行所述第一和第二图像(IP、IWF)的图像数据的归一化和/或缩放。4.根据前述权利要求中任一项所述的显微术方法，其特征在于，根据所述图像数据的确定的差值(ΔIP，IWF)来产生反向对比图像。5.根据前述权利要求中任一项所述的显微术方法，其特征在于，根据所述物体(12)的光学性质选择所述相位掩模(13)的光学梯度(OG)。6.根据前述权利要求中任一项所述的显微术方法，其特征在于，通过所述第一构造(I)和第二构造(II)与多个获取过程交替进行所述图像数据的获取，所述多个获取过程用所述显微镜(1)的第三构造来执行。7.根据前述权利要求中任一项所述的显微术方法，其特征在于，基于所述对比图像(IPRK)的图像数据执行所述物体(12)的状态的分析，其中所述对比图像(IPRK)的图像数据中的至少一个子集与目标数...

【专利技术属性】
技术研发人员：T卡尔克布伦纳，
申请(专利权)人：卡尔蔡司显微镜有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE