一种用于结构照明显微术的图像序列和评估方法及系统。在用于确定标本的表面上的多个空间位置的高度的方法及装置中，将光束投射在表面上。光束具有在垂直于光束的光轴的至少两个方向上是周期性的并且被移动到不同的空间图案位置的空间图案。在不同扫描位置处沿着光轴扫描表面。在随后的空间图案位置之间的移动距离、与随后的扫描位置之间的扫描距离之间存在固定关系。利用具有对应的空间图案位置的空间图案在扫描位置处检测由表面反射的光。根据用于表面的每个空间位置的检测到的光，确定对应于扫描位置的强度值的包络曲线。选择包络曲线的最大值以及其对应的扫描位置，其代表表面的空间位置的高度。分别在第一和第二方向上通过1/4和1/n图案波长的距离在2n个步阶(n>2)的序列中移动所述空间图案。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及显微镜系统的领域，并且更具体地，涉及一种用于结构照明显微术 (structured illumination microscopy)的方法及系统。具体地，本专利技术涉及一种用于提 供标本（specimen)的3D高度图的改进方法及系统。
技术介绍
EP 2 327 956 Al公开了一种用于确定三维结构的个体特征的范围（距离）的光 学传感器。该传感器具有被组成空间调制周期性图案的光源，该光源用于照明标本。使用 检测器元件的阵列来检测所投射的图案的图像。在将标本移动经过焦点位置的同时，当在 平行于其中周期性图案是周期性的方向的、垂直于光学传感器的光轴的方向上移动空间周 期性光图案时，图案在至少三个空间调制相位中变化。分析检测器的输出信号包括：对于检 测器的每个空间位置，确定在扫描期间检测到的信号的幅度；以及确定其中幅度具有最大 值的扫描位置。 US 2010/0135547 Al公开了用于具有结构照明的光学切片显微术的系统和方法。 光源产生具有空间图案的光束，以便相继地在多个相位中的每个相位处照亮样本。使用多 个方向上的正弦图案。在单个Z位置处，在X和y这两个方向上移动图案，并且该专利给出 用于获得轴向切片的图像的评估方法。 US 2012/0140243涉及用于形成测试对象的三维图像的方法。所述方法包括将光 引导到成像光学镜的最佳焦点的表面，其中，光在最佳焦点的表面中在至少一个方向上具 有强度调制。相对于成像光学镜来扫描测试对象，使得在扫描测试对像时，测量对象的表面 通过成像光学镜的最佳焦点的表面。对于测试对象在扫描期间的一系列位置中的每一个位 置，使用成像光学镜来获取测量对象的单个图像。对于相继的图像而言，在最佳焦点的表面 中的光的强度调制是不同的。基于所获取的图像来形成测试对象的三维图像。没有公开图 像的序列和评估。 在现有技术中，没有提供解决方案，以用于创建具有优秀Z分辨率、并且高度独立 于表面结构的标本的3D高度图，在该表面结构中，邻近点可能具有不同的高度和反射率， 且可能存在局部倾斜。
技术实现思路
将期望提供一种用于创建标本的改进的3D高度图的方法和装置。还将期望提供 一种用于创建具有优秀Z分辨率的标本的3D高度图的方法和装置。进一步将期望提供一 种用于创建显著独立于表面结构的标本的3D高度图的方法和装置。 为了更好地解决这些问题中的一个或多个，在本专利技术的第一方面中，提供了一种 用于确定标本的表面上的多个空间位置的高度的方法。该方法包含以下步骤： 将光束投射在表面上，所述光束具有在垂直于所述光束的光轴的至少两个方向上 是周期性的空间图案； 将所述空间图案移动到不同的空间图案位置； 在不同的扫描位置处沿着所述光轴扫描表面，其中，在随后的空间图案位置之间 的移动距离、与随后的扫描位置之间的扫描距离之间存在固定关系； 利用具有对应的空间图案位置的空间图案在扫描位置处检测由表面反射的光； 根据用于表面的每个空间位置的检测到的光，确定对应于扫描位置的强度值的包 络曲线；以及 选择包络曲线的最大值以及其对应的扫描位置，所述扫描位置代表表面的空间位 置的高度， 其中，所述空间图案是在所述至少两个方向上具有图案波长的正弦图案，在2η个 步阶（η>2)的序列中移动所述空间图案，通过将涉及开始空间图案位置、以及下一个空间 图案位置的以下步骤（a)至（c)重复η次来移动所述空间图案： (a)相对于开始空间图案位置，在第一空间方向上通过1/4图案波长的第一移动 距离来移动空间图案； (b)相对于开始空间图案位置，在第二空间方向上通过1/n图案波长的第二移动 距离来将空间图案移动至下一个空间图案位置；以及 (C)使该下一个空间图案位置成为开始空间图案位置。 在正弦空间图案中，光强度可以被舍入，并且可以被数字化成至少两个级别。该图 案可以包含数字化的像素，其中，在每个图案波长中，都包含至少两个像素。 该方法允许创建具有优秀Z分辨率、并且独立于表面结构的标本的3D高度图。对 比度包络曲线对具有不同高度和反射率的邻近点、对局部倾斜不太敏感，并且看上去对在 标本上组成图案的光束的投影中和/或在被标本反射的光的检测中的所使用的显微镜物 镜的像差也不太敏感。 注意的是，步骤（a)和（b)的次序可以是相反的。还要注意的是，第一空间方向不 同于第二空间方向。具体地，第一空间方向与第二空间方向成一定角度（不同于0度）。 在该方法的实施例中，所述至少两个方向中的每一个中的图案波长是相等的。通 过这样相等的图案波长，对标本上的定向结构的敏感度受到限制。 在该方法的实施例中，空间图案包含两个正交的正弦图案，并且其中，对于k个扫 描位置，将空间图案的点（x，y)的强度I(x，y)定义为：【主权项】1. 一种用于确定标本（8)的表面（9)上的多个空间位置的高度的方法，该方法包含以 下步骤： 将光束（3)投射在表面（9)上，所述光束（3)具有在垂直于所述光束（3)的光轴的至 少两个方向上是周期性的空间图案； 将所述空间图案移动到不同的空间图案位置； 在不同的扫描位置处沿着所述光轴扫描表面（9)，其中，在随后的空间图案位置之间的 移动距离、与随后的扫描位置之间的扫描距离之间存在固定关系； 利用具有对应的空间图案位置的空间图案在扫描位置处检测由表面（9)反射的光； 根据用于表面（9)的每个空间位置的检测到的光，确定对应于扫描位置的强度值的包 络曲线；以及 选择包络曲线的最大值以及其对应的扫描位置，所述扫描位置代表表面（9)的空间位 置的高度， 其中，所述空间图案是在所述至少两个方向上具有图案波长的正弦图案，在2n个步阶 (n>2)的序列中移动所述空间图案，通过将涉及开始空间图案位置、以及下一个空间图案位 置的以下步骤（a)至（c)重复η次来移动所述空间图案： (a) 相对于开始空间图案位置，在第一空间方向上通过1/4图案波长的第一移动距离 来移动空间图案； (b) 相对于开始空间图案位置，在第二空间方向上通过1/n图案波长的第二移动距离 来将空间图案移动至下一个空间图案位置；以及 (c) 使该下一个位置成为开始空间图案位置。2. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少两个方向中的每一个中的图案波长是 相等的。3. 根据权利要求1或2所述的方法，其中，空间图案包含两个正交的正弦图案，并且其 中，对于k个扫描位置，将空间图案的点（x，y)的强度I(x，y)定义为：其中： i = 1，2,…，η j =0,1,0,1,- k = 2i+j_l〇4. 根据权利要求1或2所述的方法，其中，空间图案包含彼此以120°朝向的三个正弦 图案，并且其中，对于k个扫描位置，将空间图案的点（x，y)的强度I(x，y)定义为：其中： i = 1，2,…，η j =0,1,0,1,- k = 2i+j_l〇5. 根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，在两个随后的空间图案位置与两 个随后的扫描位置之间的移动的时间段是相等的。6. 根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，扫描移动是连续的移动，具体地是 平坦移动。7. 根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，选择包络曲线的最大值的步骤本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于确定标本(8)的表面(9)上的多个空间位置的高度的方法，该方法包含以下步骤：将光束(3)投射在表面(9)上，所述光束(3)具有在垂直于所述光束(3)的光轴的至少两个方向上是周期性的空间图案；将所述空间图案移动到不同的空间图案位置；在不同的扫描位置处沿着所述光轴扫描表面(9)，其中，在随后的空间图案位置之间的移动距离、与随后的扫描位置之间的扫描距离之间存在固定关系；利用具有对应的空间图案位置的空间图案在扫描位置处检测由表面(9)反射的光；根据用于表面(9)的每个空间位置的检测到的光，确定对应于扫描位置的强度值的包络曲线；以及选择包络曲线的最大值以及其对应的扫描位置，所述扫描位置代表表面(9)的空间位置的高度，其中，所述空间图案是在所述至少两个方向上具有图案波长的正弦图案，在2n个步阶(n>2)的序列中移动所述空间图案，通过将涉及开始空间图案位置、以及下一个空间图案位置的以下步骤(a)至(c)重复n次来移动所述空间图案：(a)相对于开始空间图案位置，在第一空间方向上通过1/4图案波长的第一移动距离来移动空间图案；(b)相对于开始空间图案位置，在第二空间方向上通过1/n图案波长的第二移动距离来将空间图案移动至下一个空间图案位置；以及(c)使该下一个位置成为开始空间图案位置。...
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：H海特杰马，F德努伊杰，L雷德拉斯基，
申请(专利权)人：株式会社三丰，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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