相衬成像制造技术

本发明专利技术涉及从至少一个照射方向(110‑1、110‑2)被照射的物体(100)。对于每个照射方向(110‑1、110‑2)，在照射期间探测物体(100)的强度图像。基于至少一个强度图像，产生物体(100)的相衬图像。

Phase-contrast imaging

The present invention relates to at least one irradiation direction (110 1, 110 2) irradiated object (100). For each direction of irradiation (110 1, 110, 2) to detect objects during irradiation (100) intensity image. A phase contrast image of an object (100) is generated based on at least one intensity image.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相衬成像
本申请涉及一种用于产生物体的相衬图像的方法以及对应的光学器件。具体地说，本申请涉及从至少两个照射方向顺序地照射物体并且基于对应的强度图像产生相衬图像的技术。
技术介绍
在物体的光学成像中，通常可取的是产生被称为相衬图像的图像。在相衬图像中，图像对比度的至少一部分是由通过被描绘的物体的光的相移引起的。这使得尤其是不引起光的振幅衰减或者仅引起光的振幅略微衰减、但是引起显著相移的物体(相位物体)可以被以相对比较高的对比度描绘。通常，作为显微镜中的物体的生物样本可以引起比电磁场的振幅变化大的相位变化。用于相衬成像的各种技术是已知的，例如暗场照射、倾斜照射、微分干涉差(DIC)或Zernike相衬。其他技术将例如是纹影(刃边)法或螺旋相衬。此类前述技术具有各种缺点或约束。例如，就DIC技术、Zernike技术、纹影法和螺旋相衬来说，与常规的振幅成像相比，通常有必要在被称为探测光学仪器的仪器的区域中在样本和探测器之间提供附加光学元件。这可能导致结构设计受到约束，尤其是在模块化构造的显微镜的情况下。成本通常增加。就薄样本来说，在暗场照射下，通常只有几个光子对生成图像有贡献，这可能导致低劣质量的噪声图像。随后对图像的评价或分析可能是不可能的，或者仅具有受限程度的可能性。倾斜照射通常导致对比度不对称地提高，这继而可能引起图像的质量降低。
技术实现思路
因此需要改进的相衬成像技术。具体地说，需要使光学器件的鲁棒的且简单的构造成为可能并且使良好图像质量成为可能的此类技术。该目的通过独立权利要求的特征来实现。从属权利要求限定实施例。根据一个方面，本专利技术涉及一种用于用光学器件产生物体的相衬图像的方法。该方法包括从至少两个照射方向顺序地照射物体。该方法还包括对于每个照射方向，在从各个照射方向照射期间捕捉物体的强度图像。该方法还包括组合原始图像以获得物体的相衬图像。原始图像是基于捕捉的强度图像。所述至少两个照射方向在每种情况下被分配给一对照射方向。换句话说，所述至少两个照射方向在每种情况下可以形成对或者被布置成对。在这种情况下，可能的是，一个照射方向始终仅被分配给一对。然而，还将可能的是，照射方向中的至少一些被分配给多对。例如，光学器件可以是显微镜器件。相衬图像因此可以描绘放大的物体。所述至少两个照射方向可以尤其是与光学器件的理想化光束没有偏转地或者仅略有偏转地沿着其经过的轴(光轴)形成不同的角度。在简单的实现中，例如，可以组合来自与光轴形成不同角度的任何两个或三个或更多个照射方向的物体的强度图像。然后，特定相衬分量可能已经在相衬图像中被获得。虽然强度图像通常没有任何相衬或者没有显著的相衬，但是具有显著相衬分量的相衬图像可以通过组合原始图像来产生。具体地说，与其他常规的相衬成像技术相比，通过本案中描述的方法，可以实现一方面相衬成像的实现特别简单的效果以及光学器件的构造特别简单、因此成本低并且鲁棒的效果。具体地说，可以使用根据这里描述的技术的、对必要的探测光学仪器没有任何修改的不同的常规显微镜器件。各种标准可以应用于将两个照射方向分配到一对的分配。例如，一对照射方向的几何标准可以例如相对于光轴应用；这样，例如可以在相衬图像中产生特别高的相衬分量。例如，一对照射方向可以相对于光轴和/或包含光轴的平面对称地布置。然而，可替代地或另外地，还将可能的是，照射和捕捉的时间点被作为两个照射方向属于一对的可替代或附加标准考虑；例如，其各自的强度图像相继立即被捕捉或者相继不久被捕捉的那些照射方向可以形成一对；以这样的方式，例如，可以实现相对于移动伪像的一定鲁棒性。一般来说，随后用于产生相衬图像的评价也可以被作为两个照射方向属于一对的可替代或附加标准考虑；例如，可以通过组合一对两个强度图像来对这两个强度图像总是产生一个原始图像。将可能的是，一对的两个照射方向与光轴形成相关角度。相关角度意指例如如下角度，这些角度基本上是相同的，或者绝对项基本上是相同的；基本上可以特别是关于准确度的技术限制(比如举例来说光学器件捕捉强度图像中的系统或统计误差和/或光学器件的照射器件的结构引起的限制)而被表征的。只要尽管绝对项不同、但是例如在光学器件的准确度内是相同的角度被实现，这就可以满足基本上相同角度的此类标准。此类标准在下文中适用于光学器件的照射方向的角度和/或其他性质的对应指示。用照射矢量描述照射方向对于照射方向的几何性质的描述可能是有帮助的。照射矢量可以是相对于光学器件的原点定义的，例如相对于物体和/或焦平面与光轴的交点定义。照射矢量的长度可以例如对应于来自各个照射方向的照射的振幅；在后面对于各个照射矢量的方位的讨论中，考虑照射矢量的长度可能是不必要的。照射矢量与光轴形成的角度于是可以对应于各个照射方向的角度。例如，可能可取的是，一对照射方向的照射矢量相互形成大于10°的角度，优选地大于20°，特别优选地大于40°。可替代地或另外地，还将可能的是，一对照射方向的照射矢量在每种情况下与光轴形成大于5°的角度，优选地大于10°，特别优选地大于20°。这样，可以实现一对照射方向的两个照射矢量之间的差矢量具有垂直于光轴的显著分量；这可以使相衬图像中的相衬特别大幅地提高。具体地说，可能的是，一对照射方向的两个照射方向的照射矢量可以通过围绕光学器件的光轴旋转大于25°、优选地大于50°、特别优选地大于85°的角度而相互变换。结果，差矢量变得特别大。一对照射方向的两个照射方向还可以以这样的方式布置，即，相关联的照射矢量通过围绕光轴旋转160°至200°、有利地175°至185°、特别有利地180°的角度而相互形成。还将可能的是，相关联的照射矢量可以通过围绕光轴旋转70°至100°、有利地85°至95°、特别有利地90°的角度而相互变换。换句话说，一对照射方向的两个照射方向可以位于一个平面中，并且相对于光轴对称地或基本上对称地布置。例如如果180°的旋转使两个照射矢量相互变换，则光轴可以位于该平面中(被该平面所包含)。这样，可以在相衬图像中获得相比较大的相衬分量，因为一对的两个照射方向是以相互关系互补的这样的方式布置的。一般可能可取的是使用更多的照射方向来获得相衬图像。具体地说，通过各个照射方向的适当布置，相衬图像中的相衬分量可以提高。例如，将可以考虑多对照射方向。例如，将可以从2个或4个或6个或8个照射方向或更多个照射方向顺序地照射物体。例如，将可能的是，第一对照射方向确定相关联的照射矢量的第一差矢量。第二对照射方向可以对应地确定相关联的照射矢量的第二差矢量。第一差矢量和第二差矢量可以相互形成例如70°至110°、有利地85°至95°、特别有利地90°的角度。对应地将还可能的是，第一平面由第一对照射方向的照射矢量限定。第二平面可以例如由第二对照射方向的照射矢量限定。第一平面和第二平面可以例如相互形成70°至110°、有利地85°至95°、特别有利地90°的角度。平面可以例如由位于该平面中的各个照射矢量限定。还将可能的是，平面由法向矢量限定，法向矢量的方位平行于各个照射矢量的差矢量；光轴可以位于平面中。这样，两对照射方向的照射矢量的差矢量因此可以相互形成高达90°的相对比较大的角度；结果，相衬图像中的相衬可以沿着各个图像方向提高。例如，相衬图像中的相衬分量可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于用光学器件(500)产生物体(100)的相衬图像(410)的方法，所述方法包括以下步骤：‑从至少两个照射方向(110‑1‑110‑4)顺序地照射物体(100)；‑对于每个照射方向(110‑1‑110‑4)，在从各个照射方向(110‑1‑110‑4)照射期间捕捉物体(100)的强度图像(401‑1‑401‑6)；所述至少两个照射方向(110‑1‑110‑4)在每种情况下被分配给一对(420‑1‑420‑3)照射方向(110‑1‑110‑4)，‑基于图像空间中的捕捉的强度图像(401‑1‑401‑6)来组合原始图像(402‑1‑402‑6)以产生物体(100)的相衬图像(410)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.26 DE 102014112242.91.一种用于用光学器件(500)产生物体(100)的相衬图像(410)的方法，所述方法包括以下步骤：-从至少两个照射方向(110-1-110-4)顺序地照射物体(100)；-对于每个照射方向(110-1-110-4)，在从各个照射方向(110-1-110-4)照射期间捕捉物体(100)的强度图像(401-1-401-6)；所述至少两个照射方向(110-1-110-4)在每种情况下被分配给一对(420-1-420-3)照射方向(110-1-110-4)，-基于图像空间中的捕捉的强度图像(401-1-401-6)来组合原始图像(402-1-402-6)以产生物体(100)的相衬图像(410)。2.如权利要求1所述的方法，一对(420-1-420-3)所述两个照射方向(110-1-110-4)与光学器件(500)的光轴(120)形成相关角度。3.如权利要求1或2所述的方法，一对照射方向(110-1-110-4)的照射矢量相互形成大于10°的角度，优选地大于20°，特别优选地大于40°。4.如前述权利要求之一所述的方法，一对照射方向(110-1-110-4)的照射矢量在每种情况下与光学器件(500)的光轴(120)形成大于5°的角度，优选地大于10°，特别优选地大于20°。5.如前述权利要求之一所述的方法，第一对(420-1-420-3)照射方向(420-1-420-3)确定相关联的照射矢量的第一差矢量，第二对(420-1-420-3)照射方向(420-1-420-3)确定相关联的照射矢量的第二差矢量，第一差矢量(115-1、115-2)和第二差矢量(115-1、115-2)相互形成一角度。6.如权利要求5所述的方法，所述用于产生相衬图像(410)的方法在每种情况下被用于第一对(420-1-420-3)和第二对(420-1-420-3)照射方向(110-1-110-4)以便产生第一相衬图像(410)和第二相衬图像(410)。7.如前述权利要求之一所述的方法，所述从成对(420-1-420-3)布置的照射方向(110-1-110-4)顺序地照射物体(100)包括：-对于每对(420-1-420-3)：启动光学器件(500)的照射器件的发光二极管阵列的第一发光二极管以从第一照射方向(110-1-110-4)照射物体(100)，并且启动所述发光二极管阵列的第二发光二极管(300-1-300-16)以从第二照射方向(110-1-110-4)照射物体(100)，所述发光二极管阵列具有n行m列，所述第一发光二极管(300-1-300-16)对应于所述发光二极管阵列的i；j发光二极管(300-1-300-16)；所述第二发光二极管(300-1-300-16)选自以下组：n-i+1；j发光二极管(300-1-300-16)；i；m-j+1发光二极管(300-1-300-16)；n-i+1；m-j+1发光二极管(300-1-300-16)。8.如前述权利要求之一所述的方法，所述方法还包括：-组合与一对(420-1-420-3)照射方向(110-1-110-4)相对应的那些强度图像以在每种情况下形成原始图像。9.如前述权利要求之一所述的方法，所述方法还包括：-将算子应用于捕捉的强度图像以获得原始图像(402-1-402-6)，所述算子选自以下组：绝对值；平方值；根值；变号；像素的平滑；像素的像差校正；以及各个强...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉尔斯·施托佩，克里斯托夫·胡泽曼，
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