用于图像拍摄的设备和方法技术

本发明专利技术提供了一种用于图像拍摄的设备，其中图像拍摄装置(14)和照明装置(13)设置在样品平面(11)的相同侧上。图像拍摄装置(13)具有可彼此独立控制的照明部段，例如各单个光源，以便能够以不同的角度和/或不同的方向照明样品平面(11)中的样品(12)。以此方式可以以不同的照明拍摄多个图像，所述多个图像可以组合成具有改进的特性的结果图像。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于图像拍摄的设备和方法
本专利技术涉及用于图像拍摄的设备以及利用对应的设备的方法。尤其是，本申请涉及用于图像拍摄的设备例如显微镜设备，在该设备中由多个各图像产生改进的结果图像。
技术介绍
在显微和宏观图像拍摄时在许多情况下使用照明，以便照亮待拍摄的对象，例如样本。当在此从相同的方向(从所述方向也进行图像拍摄)进行照明时，在图像中会出现不期望的反射。因此值得期望的是可以校正这种反射。此外值得期望的是，通常例如可以提高所拍摄的图像的对比度和/或分辨率，尤其是在对比度和/或者分辨率因反射或通过射束降低的情况下。基本上已知的是，通过组合从不同方向照明的多个图像实现提高的分辨率。针对傅里叶叠层衍射成像技术(Fourier-Ptychographie)情况，这例如在ShaunPacheco等人的“Transferfunctionanalysisinepi-illuminationFourierptychography”(OpticsLetters2015年第40卷第22期)中公开。在那里描述的设备中，在物镜的光路中经由分束器反射照明，以便这样实现样品的亮场照明。通过组合多个从不同方向照明的图像获得改善的结果图像的其他可能性例如在本申请人的DE102014113256和DE102014113258中公开。例如在本申请人的DE3906555A1中描述了一种照明装置。
技术实现思路
本专利技术的任务是提供设备和方法，其尤其也适合于暗场图像拍摄。就此而言，提供了根据权利要求1所述的设备以及根据权利要求18或19所述的方法。从属权利要求限定了其他实施形式。根据第一方面，提供了用于图像拍摄的设备，其包括：图像拍摄装置和围绕图像拍摄装置的光轴设置的照明装置，其中该照明装置具有凹进部，以便能够实现光穿透至图像拍摄装置，以及其中该照明装置具有多个可独立控制的照明部段；其中所述图像拍摄装置和所述照明装置设置在所述图像拍摄装置的样品平面的相同的侧上；以及其中在照明装置的相邻的照明部段之间的角度从样品平面来看比通过图像拍摄装置的数值孔径限定的角度小。通过使用这种围绕图像拍摄装置的光轴设置的带有可独立地控制的照明部段的照明装置尤其可以实现从不同的方向的暗场照明。通过选择如上所限定的角度可以提供从不同的方向的有利的照明，尤其是用于以后通过组合各个图像提高分辨率。应注意的是，在相邻的照明部段之间的角度针对不同的照明部段可以改变，只要该角度保持小于或等于通过照明装置的数值孔径限定的角度。例如，在相邻的照明部段之间的间距恒定的情况下该角度可以随着距图像拍摄装置的光轴的距离增加而变小，或在照明部段之间的间距可以选择使得该角度保持恒定。其他方式的改变也是可能的。在照明装置的相邻的照明部段之间的角度在此可以比通过图像拍摄装置的数值孔径限定的角度小至少10％、至少20％、至少30％或至少50％。图像拍摄装置距样品平面的间距与照明装置距样品的比例可以在1到1.5的范围中，然而并不限于此。这样，于是照明装置和图像拍摄装置可以以距样品平面并且因此距样品有类似的间距地设置。多个照明部段可以包括多个光源元件例如发光二极管。通过使用多个光源元件可以灵活地调节照明。尤其是，以不同的角度并且通过接通多个发光二极管可以从不同的方向实现照明，同时也具有不同的强度。光源元件可以单个地和/或分段地控制，以便这样实现多个彼此独立控制的照明部段。分段的大小和形状可以改变，例如通过将不同数量的光源元件组合成一个分段。这样例如在分段之间的间距和这样上文提及的在照明装置的相邻的照明部段之间的角度可以调节。不同的光源元件在此可以在光谱范围和/或偏振方面有不同的特性，使得可以利用在不同的光谱范围中的照明或利用不同的偏振来进行图像拍摄。作为对各个光源元件的替选方案，该照明装置也可以包括面状的光源和可选择性控制的遮挡元件，用于将面状的光源的相应一部分遮暗。面状的光源在此可以是平的、但也可以是拱形的或不同地形成。照明装置可以是环形地，具有内直径和外直径，其中内直径限定了凹进部。以此方式可以从不同的方向进行照明。该设备可以是另一照明装置，其中光可以从另一照明装置耦合输入到图像拍摄装置的光路中。由此附加地可以实现亮场照明。该另一照明装置可以包括可运动的光源元件。可替选地，该另一照明装置可以包括多个可独立控制的照明部段。以此方式也可以从不同的方向和/或以不同的角度在通过图像拍摄装置的数值孔径实现的区域之内进行亮场照明。照明装置和/或另一照明装置可以是可运动的，例如在平行于样品平面的平面中或与之垂直地运动。该运动也可以包括倾斜或转动运动。在一些实施例中，照明装置的和/或该另一照明装置的不同的部分例如不同的照明部段可以彼此可相对运动。该设备还可以包括另一图像拍摄装置，其中该另一图像拍摄装置在数值孔径、工作间距、放大率和/或分辨率方面不同。这样，可以进行具有不同特性的图像拍摄。该另一图像拍摄装置可以相对于该图像拍摄装置设置在样品平面的相对置的侧上。这样，不仅可以执行透射光拍摄而且可以执行反射光拍摄。该设备可以包括附加的照明装置，其光可以耦合输入到该另一照明装置的光路中。这样，在照明方面可以实现更多的变型可能性。此外，该设备可以包括控制装置，其中该控制装置构建为，顺序地控制照明装置以激活不同的照明部段，以便以不同的角度和/或从不同的方向照明样品平面中的样品，并且控制该图像拍摄装置，对于照明装置的不同的控制获得相应的多个图像。通过从不同的方向照明尤其可以校正由于照明设置在与图像拍摄装置相同的一侧而产生的反射。此外，控制装置可以构建为，将多个图像组合成一个结果图像。在组合时，通过控制装置可以执行如下中的一个或多个：-校正反射，-改进分辨率，-改进对比度，-确定样品的z卡，-确定相位对比图，-提高景深范围。这样可以产生具有提高的特性的图像。此外，控制装置可以构成为评估结果图像的质量并且根据评估修改对照明装置的顺序的控制和/或用于组合选择的图像。这样，可以根据在组合时实现的结果和必要时根据所期望的结果动态地调整设定。根据第二方面，提供了用于图像拍摄的方法，其包括：利用如上所描述的设备拍摄多个图像，其中针对多个图像中的不同的图像激活该设备的照明装置的不同的照明部段，以及将多个图像组合成一个具有改进的图像特性的结果图像。根据第三方面，提供了用于图像拍摄的方法，其包括：-利用不同的照明方向拍摄多个图像，-从多个图像中选择要组合的图像，-确定在要组合的图像中的过曝的图像成分，以及-将要组合的图像组合成具有减小的反射的结果图像，其中在要组合的图像中忽略在组合时过曝的图像成分中的至少几个。此外，该方法还可以包括：-确定在要组合的图像中的过曝的图像成分是否有相同的位置，其中在组合要组合的图像时忽略如下图像成分，这些图像成分在要组合的图像中不具有相同的位置。此外，该方法还可以包括：-从多个图像中选择其他要组合的图像，其中所述其他要组合的图像不同于所述要组合的图像，以及-将所述其他要组合的图像组合，使得所述其他要组合的图像具有提高的图像对比度。可以通过选择所述其他要组合的图像触发从多个图像拍摄其他要组合的图像。此外，该方法还可以包括：-执行优化以提供用于将所述其他要组合的图像的组合的组合参数，其中所述组合参数确保了所述结果图像满足作本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于图像拍摄的设备，包括：图像拍摄装置(14；20；30，31)，和围绕所述图像拍摄装置(14；20；30，31)的光轴设置的照明装置(13；21；61)，其中所述照明装置(13；21；61)具有凹进部，以便能够实现光穿透至所述图像拍摄装置(14；20；30，31)，以及其中所述照明装置具有多个可独立控制的照明部段；其中所述图像拍摄装置(14；20；30，31)和所述照明装置(13；21；61)设置在所述图像拍摄装置的样品平面(11；22)的相同侧上；以及其中在所述照明装置(13；21；61)的相邻的照明部段(13A，13B)之间的角度(18)从所述样品平面(11；22)来看比通过所述图像拍摄装置(14；20；30，31)的数值孔径限定的角度(17)小。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.23 DE 102015122712.61.一种用于图像拍摄的设备，包括：图像拍摄装置(14；20；30，31)，和围绕所述图像拍摄装置(14；20；30，31)的光轴设置的照明装置(13；21；61)，其中所述照明装置(13；21；61)具有凹进部，以便能够实现光穿透至所述图像拍摄装置(14；20；30，31)，以及其中所述照明装置具有多个可独立控制的照明部段；其中所述图像拍摄装置(14；20；30，31)和所述照明装置(13；21；61)设置在所述图像拍摄装置的样品平面(11；22)的相同侧上；以及其中在所述照明装置(13；21；61)的相邻的照明部段(13A，13B)之间的角度(18)从所述样品平面(11；22)来看比通过所述图像拍摄装置(14；20；30，31)的数值孔径限定的角度(17)小。2.根据权利要求1所述的设备，其中，在所述照明装置(13；21；61)的相邻的照明部段(13A，13B)之间的角度(18)比通过所述图像拍摄装置(14；20；30，31)的数值孔径限定的角度(17)小至少10％。3.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述多个照明部段包括多个光源元件(61)。4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述光源元件能够单个地和/或分段地控制。5.根据权利要求3或4所述的设备，其中，不同的光源元件在光谱范围和/或偏振方面具有不同的特性。6.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述照明装置包括面状的光源和可选择性控制的遮挡元件，用于将面状的光源的相应一部分遮暗。7.根据权利要求1至6中任一项所述的设备，其中，所述照明装置是环形的，具有内直径(Rin)和外直径(Rout)，其中所述内直径(Rin)限定了凹进部。8.根据权利要求1至7中任一项所述的设备，还包括另一照明装置(40；50)，其中光能够被所述另一照明装置(40；50)耦合输入到图像拍摄装置(14；20；30，31)的光路中。9.根据权利要求8所述的设备，其中，所述另一照明装置包括可运动的光源元件。10.根据权利要求8所述的设备，其中，所述另一照明装置(50)包括多个能独立控制的另外的照明部段。11.根据权利要求1至10中任一项所述的设备，还包括另一图像拍摄装置(80；102)，其中，所述另一图像拍摄装置在数值孔径、工作间距、放大率和/或分辨率方面与所述图像拍摄装置(14；20；30，31)不同。12.根据权利要求11所述的设备，其中，所述另外的图像拍摄装置相对于所述图像拍摄装置(14；20；30，31)设置在所述样品平面(11；22)的相对置的侧上。13.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：亚历山大·盖杜克，马库斯·斯帝克尔，拉尔斯·施托佩，拉尔夫·沃勒斯金斯基，
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