本发明专利技术涉及一种用于对物场中的物体(18)成像的显微镜(10)，包括：用于对物体(18)进行宽视场照明的照明装置(12、112、212、312)，其中，照明装置(12、112、212、312)具有多个光源(36)，用于拍摄物体(18)的宽视场图像的检测装置(14)，以及用于控制检测装置(14)和照明装置(12、112、212、312)的控制装置(16)。控制装置(16)将光源(36)划分成至少两个组(50a、50b)，其中，所有组的光源(36)共同无间隙地填充物场，其中，控制装置(16)针对每个组(50a、50b)接通所述组(50a、50b)的所有光源(36)，促使检测装置(14)拍摄物体(18)的单个图像，关断所述组(50a、50b)的光源(36)，并且这样接通所有的组以及产生多个单个图像，控制装置(16)基于所产生的单个图像产生物体(18)的图像。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有用于照明的光发射器的组的显微镜以及显微成像方法
本专利技术涉及一种用于对物场中的物体成像的显微镜，其中，显微镜包括：用于对物体进行宽视场照明的照明装置，照明装置具有多个光源；用于拍摄物体的宽视场图像的检测装置；以及用于控制检测装置和运动装置的控制装置。本专利技术还涉及一种用于对物场中的物体成像的显微成像方法，物体在宽视场中利用具有多个光源的照明装置得到照射。
技术介绍
在经典光学显微镜中，当查看三维伸展的物体，即沿光轴的伸展大于所用物镜的景深的物体时，出现的问题是，清晰的图像与成像不清晰的焦外的图像成分相叠加。这防止了共焦成像，其中，借助针孔来阻挡来自焦平面上方和下方的光，进而使这样的光对成像没有贡献。以这种方式，产生了所谓的光学分段。通过在不同焦点位置上拍摄多个光学截面图像，可以获得“z叠层”，这使得物体的立体呈现成为可能。制造光学部分的另一种方法是使用结构化的照明。作为例子参考EP1556728B1。这里通过照射具有周期性结构的物体来改善深度辨别，实现对由此产生的亮度分布的记录，周期性结构的相位位置被移位，并且所记录的亮度分布相互计算合成(verrechnen)，以便获得物体亮度分布。这种方式利用了如下原理：以不同方式照射物体并且基于不同照明而能够计算深度辨别。此外，还可以通过产生具有均匀照明的图像和具有随机强度分布的图像的方式来获得深度辨别，例如在DarylLim等人的“利用混合散斑和均匀照明显微术的宽视场荧光切片(Wild-fieldflourescencesectioningwithhybridspeckleanduniform-illuminationmicroscopy)，2008年8月15日，Vol.33，No.16，光学通信(OpticalLetters)”中有所描述。对于具有相同效果的其他方法，参考L.H.等人的“结构性照明显微术：人工分析和减少应用参数优化逼近(Structuredilluminationmicroscopy：artefactanalysisandreductionutilizingaparameteroptimizationapproach”，Vol.216，Pt2，2004年11月，第165至174页，显微术期刊(MicroscopyJournal)和G.Danuser和C.Waterman-Storer的“细胞骨架动力学的定量荧光散斑显微术(Quantitativefluorescentspecklemicroscopyofcytoskeletondynamics)”，Annu.Rev.Biophys，Biomol.，Struct.，2006年，35：361-87。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种显微镜和一种显微成像方法，借助其能够实现改进的深度分辨。本专利技术在权利要求1和9中限定。从属权利要求描述了本专利技术的优选示例性实施方式。本专利技术提出一种用于对物场中的物体成像的显微镜，其中显微镜包括照明装置、检测装置或控制装置。照明装置用于产生对物体的宽视场照明并具有多个光源。检测装置设置用于拍摄物体的宽视场图像。控制装置控制检测装置和照明装置。控制装置将光源分成至少两组，其中所有组的光源共同无间隙地填充物场。对于每个组，控制装置接通一组的所有光源，检测装置拍摄物体的单个图像，并关闭该组的光源。控制装置基于所产生的各个图像、特别是考虑到针对相应的单个图像的各个光源的位置的情况下，产生物体的图像。照明和成像在宽视场中进行，即不是共焦的。在物体上或物体中由此通过成像限定的物场由所述组无间隙地、即完全覆盖。这些组能够个别或者说单独地切换，并且光源可根据操作模式不同地对应于组。在实施方式中，所述组的光源被实施为单独的光发射器，例如作为布置在一个平面中的光发射器，特别是LED，其能够单独地接通和断开。因此，用不同的照明图案照射物体，并且为每个照射图案拍摄物体的单个图像。多个光源实现了，可变地、即以不同的照明图案照射物体，以进行深度辨别。在实施方式中，控制装置将光源与各个组相对应，例如根据事先提供的、要求确定的操作模式的调整信号来执行。在实施方式中，物体的照明还在物体的光学特性方面进行调整。该显微镜的另一个优点是，显微镜的任何部分都不需要机械移动，以产生各个图像的可变照明。例如，没有规定，在照明光束路径中移动光栅或漫射器。省去了用于产生准随机强度分布的扩散器的插入。由于不需要移动机械部件，因此减少了测量时长。光源的切换时间短于移动机械部件的时长。控制装置将光源分成不同的组，其中，所有组的光源共同在给定的区域内、即在物场中完全地、也就是说无间隙地照亮物体。这意味着，所有组的光源在投射到物场中的情况下，彼此直接相邻。物体的照明没有间隙。因此可行的是，以规则的强度分布照亮物体，特别是均匀地照亮。当所有组的光源接通时和/或当一组的光源接通时，获得照明的规则强度分布。当投射到物场中的强度分布对于每个光源是相同的并且接通的光源在投射到物场中观察时具有规则分布时，物体的照明是规则的。为了特别好的均匀性，在实施方式中，投射到物场中的各个光源的强度分布重叠。在实施方式中，通过将光源投射到物场中使得各个光源的重叠区域的强度分布相加，使得物体的每个点处的辐射强度的总和恒定或接近恒定，实现了物体的可选均匀照明。例如，物体上的辐射强度的变化小于5％、10％或20％。光源可以自动或手动分成各个组，特别是取决于物体的属性。在实施方案中，将光源分成组的过程以如下方式进行，使得防止荧光染料在物体中漂白。这例如通过如下方式实现，当两个组的光源先后接通时，物体的特定位置仅被照射一次。下面将更详细地解释分组的可行方案。在多种实施方式中，照明装置包括屏幕或显示器，其中，照明装置的像素是光源。在另外的实施方式中，照明装置包括发光二极管(LED)或其他点型光源的阵列。各个光源可选地具有相同的设计。控制装置例如通过电导体连接到各个光源，使得控制由此单独地接通或关断相应的光源，并且以这种方式还根据操作模式将光源分成组。控制装置接通第一组的所有光源，促使检测装置产生单个图像，然后关断第一组的所有光源。对所有组重复上述过程，使得对于每个组都产生单个图像，其照度不同于其他单个图像的照度。控制装置从各个图像产生物体的具有改善的景深的整体图像。在计算整体图像时，可选地顾及到分别接通的组中的各个光源的位置。在优选实施方式中，计算各个图像以在模块化的、可后续装备的、例如可移动的系统中，直接在检测装置的摄像机上，例如通过现场可编程门阵列(FPGA)将单个图像合成整体图像。在实施方式中，检测装置还用作用于致动光源的触发器。以这种方式，可以实现具有增加的深度辨别的、整体图像的快速输出。为了模拟已知的方法，其中为了深度辨别，光栅移动通过照明光束路径，并且能够使用计算方法，以进行深度辨别，在实施方式中，控制装置将光源以如下方式划分成组，使得光源提供物体的照明，其对应于利用后续接入的光栅的均匀照明。因此，设置有至少一组的光源，特别是所有组的光源在物场中彼此直接相邻。以这种方式，可以在物场中产生照明图案，照明图案例如是栅格形或条形。如果每组的光源彼此直接相邻，则在各个组的照明图案中，在照射区域中不会出现强度分布的间隙。物场中的其他组的光源优选地本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于对物场中的物体(18)成像的显微镜，包括：用于对物体(18)进行宽视场照明的照明装置(12、112、212、312)，其中，所述照明装置(12、112、212、312)具有多个光源(36)，用于拍摄物体(18)的宽视场图像的检测装置(14)，以及用于控制检测装置(14)和照明装置(12、112、212、312)的控制装置(16)，其特征在于，控制装置(16)将光源(36)划分成至少两个组(50a、50b)，其中，所有组的光源(36)共同无间隙地填充物场，其中，控制装置(16)针对每个组(50a、50b)接通所述每个组的所有光源(36)，促使检测装置拍摄物体(18)的单个图像，关断所述每个组(50a、50b)的光源(36)，以上述方式接通所有的组以及产生多个所述单个图像，控制装置(16)基于所产生的多个所述单个图像产生物体(18)的图像。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.15 DE 102016107041.61.一种用于对物场中的物体(18)成像的显微镜，包括：用于对物体(18)进行宽视场照明的照明装置(12、112、212、312)，其中，所述照明装置(12、112、212、312)具有多个光源(36)，用于拍摄物体(18)的宽视场图像的检测装置(14)，以及用于控制检测装置(14)和照明装置(12、112、212、312)的控制装置(16)，其特征在于，控制装置(16)将光源(36)划分成至少两个组(50a、50b)，其中，所有组的光源(36)共同无间隙地填充物场，其中，控制装置(16)针对每个组(50a、50b)接通所述每个组的所有光源(36)，促使检测装置拍摄物体(18)的单个图像，关断所述每个组(50a、50b)的光源(36)，以上述方式接通所有的组以及产生多个所述单个图像，控制装置(16)基于所产生的多个所述单个图像产生物体(18)的图像。2.根据权利要求1所述的显微镜，其特征在于，组(50a、50b)中的至少一个的光源(36)在物场中直接彼此相邻接。3.根据权利要求1或2所述的显微镜，其特征在于，在组(50a、50b)中的至少一个的光源(36)之间在物场中存在间隙。4.根据权利要求1所述的显微镜，其特征在于，第一组(50a)的光源(36)在物场中直接彼此相邻接，第二组(50b)的光源(36)形成第一组(50a)的光源(36)的一部分。5.根据前述权利要求中任一项所述的显微镜，其特征在于，光源(36)分别构造用于，产生具有至少两个不同的波长范围的辐射，控制装置(16)操控光源(36)，以输出具有不同的波长范围的辐射，以及控制装置(16)针对每个波长范围设置组(50a、50b)的组合，其中，一个组合的光源(36)无间隙地填充物场并且组(50a、50b)的各组合不同。6.根据前述权利要求中任一项所述的显微镜，其特征在于，所有组的光源(36)共同构成光源(36)的总数。7.根据权利要求1至5中任一项所述的显微镜，其特征在于，所有组的...
【专利技术属性】
技术研发人员：因格·克莱珀，托马斯·卡尔克布莱纳，
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
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