用于拍摄试样区域的荧光图像的方法和显微镜系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于拍摄具有生物试样的试样区域的显微镜的荧光图像的方法。将激光射线借助物镜向着试样区域指向。沿着物镜的光学轴线改变在物镜与试样区域之间的相对间距以产生相应的、不同的相对间距。针对相应的相对间距，检测相应量的像素强度值，所述相应量的像素强度值通过在界限面上反射的且通过物镜透射返回的激光射线在图像传感器的传感器像素上产生。此外，基于针对相应的相对间距所检测的相应量的像素强度值确定相应的聚焦度规。此外，基于所求取的聚焦度规来求取优选的相对间距。最后，调整到所述优选的相对间距，利用激励辐射照亮试样区域以及借助图像传感器检测显微镜的荧光图像。此外，本发明专利技术涉及一种显微镜系统和一种处理器。

【技术实现步骤摘要】
用于拍摄试样区域的荧光图像的方法和显微镜系统
本专利技术涉及用于拍摄具有生物试样的试样区域的显微镜的荧光图像的方法和显微镜系统。此外，本专利技术涉及一种处理器。
技术介绍
由现有技术已知如下方法以及装置，在所述方法和装置中借助激光射线对于相机或图像传感器相对于具有生物试样的试样区域进行聚焦，并且然后检测试样区域的荧光图像。尤其是已知一种方法，在该方法中，在具有带例如635nm波长的激光射线的情况下，利用第一相机或第一图像传感器检测在所谓的红色通道中的反射，以便为了聚焦的目的得到试样区域相对于显微镜的物镜的优化的取向或优化的间距。然后利用另外的相机在绿色通道中检测具有生物试样的试样区域的荧光图像。在此，也可以在绿色通道中检测不具有红色份额的绿色的荧光图像。DE102008015885A1描述了一种用于光学仪器的自动聚焦的方法，其中，为此利用同心环拍摄图像，所述同心环的直径根据要确定的聚焦位置的间距来改变。WO2016/133787A1公开了用于显微镜的自动聚焦的方法和系统，其中，将反射的激光射线的峰值用作针对系统的聚焦度的指标。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供用于在自动聚焦的情况下拍摄显微镜的荧光图像的特别高效的系统和方法。按照本专利技术的目的通过所提出的用于拍摄具有生物试样的试样区域的显微镜的荧光图像的方法来实现。激光射线借助至少一个物镜向着试样区域指向，该试样区域具有至少一个界限面，其中，物镜引起激光射线聚焦在聚焦平面中。沿着物镜的光学轴线改变在物镜与试样区域之间的相对间距，以便产生相应的、不同的相对间距。在此，针对相应的相对间距，检测相应量的像素强度值，所述相应量的像素强度值通过在界限面上反射的且通过物镜透射返回的激光射线在图像传感器的相对应的传感器像素上产生。此外，针对相应的相对间距，基于针对所述相应的相对间距所检测的相应量的像素强度值确定相应的聚焦度规(Fokusmetrik)。此外，基于所求取的聚焦度规来求取优选的相对间距。最后，调整到所述优选的相对间距，利用激励辐射照亮试样区域以及借助图像传感器检测显微镜的荧光图像、尤其是在所述优选的相对间距上或在调整到优选的相对间距时借助图像传感器检测显微镜的荧光图像。按照本专利技术的方法的特征在于，所述图像传感器是具有前置的色彩滤镜矩阵的光传感器，此外，所述显微镜的荧光图像是彩色图像、尤其是非单色的彩色图像，并且激光射线具有在近红外范围中的波长。所提出的、按照本专利技术的方法允许：检测试样区域的荧光图像作为彩色图像，其中，仅须将唯一一个图像传感器用于检测彩色图像并且用于聚焦过程，因为图像传感器前置有色彩滤镜矩阵。这种具有前置于图像传感器的色彩滤镜矩阵的图像传感器也可以在聚焦期间同时用于检测像素强度值，因为激光具有在近红外范围中的波长。近红外范围是对于人而言不可见的红外范围，并且是如下波长范围，在该波长范围中色彩滤镜矩阵与激光射线产生特别的共同作用，如下文更详细解释的。按照现有技术普遍的是，在单独的红色通道中利用单独的图像传感器或相机和单独的光学色彩滤镜检测具有例如635nm波长的激光。如果将具有635nm波长的激光射线与一个图像传感器或光传感器相组合同时与一个色彩滤镜矩阵相组合地用于聚焦过程，那么不一定能保证：激光射线入射到色彩滤镜矩阵的如下区域上，所述区域对于这种635nm波长的红光而言是可充分透射的。色彩滤镜矩阵通常包括针对不同色彩通道的不同滤镜元件型式、尤其是至少包括红色通道和绿色通道的型式、特别优选此外也包括蓝色通道的型式。色彩滤镜矩阵则由多个色彩滤镜元件的二维的布置结构构造，其中，沿一个布置方向相对彼此紧挨着相邻的色彩滤镜元件分别是不同的滤镜元件型式。因此，在色彩滤镜矩阵中不能保证，激光射线入射到色彩滤镜矩阵的合适的色彩通道或红色通道的滤镜元件上并且然后充分透射至图像传感器。因此，将这种630nm的激光与图像传感器和色彩滤镜矩阵相组合地用于聚焦是有问题的，因为可能由于色彩滤镜矩阵的确定的区域或滤镜元件而发生对镭射光的不期望的压制。通过按照本专利技术使用在近红外范围中的激光射线并且使图像传感器具有前置的色彩滤镜矩阵，充分利用了如下令人惊讶的效果：市场上常见的色彩滤镜矩阵可以在近红外范围中在其所有通道中或在其不同色彩通道的所有部分区域中对于近红外范围的光而言是可充分透射的、尤其是对于大于780nm、优选大于800nm、特别优选等于或大于850nm的波长的光而言是可充分透射的。由此，尽管图像传感器前置有色彩滤镜矩阵，相同的图像传感器仍不仅可以用于检测呈彩色图像形式的荧光图像而且可以用于借助激光射线来聚焦。通过检测荧光图像作为彩色图像，也可实现：可以给用户展现如下图像，该图像不仅具有在唯一的绿色通道中的有色部和/或荧光而且具有其他色彩区域或色彩通道、例如红色通道的有色部和/或荧光。生物试样、例如生物组织的荧光图像不仅具有基于结合荧光颜料的单纯的绿色着色部，而且必要时还具有自有着色部，所述自有着色部不仅在绿色区域中可见而且例如在橙色或棕色区域中也可见，从而带有红色份额。此外，组织或器官组织也可以具有所谓的自动荧光，所述自动荧光同样更确切地说在橙色区域或棕色区域中对于用户是可见的。用户、例如医生想要执行检验并且有时习惯于通过显微镜的目镜来查看并且在没有另外的有色部或色彩通道挑选的情况下光学地对荧光图像进行观察，以便然后执行检验。如果如由现有技术已知的那样仅使用绿色通道，那么用户则在这种单纯的绿色通道荧光图像的情况下在后期在再现该荧光图像时不能察觉到其他色彩份额。因此，以有利的方式提供一种方法，在该方法中，可以将具有前置的色彩滤镜矩阵的图像传感器用于获取荧光图像作为彩色图像，其中，这种具有前置的色彩滤镜矩阵的图像传感器同时也可以用于借助在近红外范围中的激光射线进行聚焦。亦即不需要另外的、附加的或单独的相机或图像传感器用来探测反射的激光射线。本专利技术的有利的实施方式是从属权利要求的技术方案，并且在下文的描述中在部分参照附图的情况下详细解释。优选地，所述显微镜的荧光图像是数字的彩色图像，该数字的彩色图像尤其是具有至少一个绿色份额和红色份额。特别优选地，所述数字的彩色图像还具有蓝色份额。这种色彩份额可以通过对应于RGB色彩编码的数字的彩色图像来展现。但替代地，也可设想，所述数字的彩色图像在另外的色彩编码、例如CMYK色彩编码中展现这种色彩份额。优选地，所述色彩滤镜矩阵是具有多个色彩通道的矩阵，所述矩阵具有至少一个绿色通道和红色通道、特别优选此外也具有蓝色通道。特别优选地，所述色彩滤镜矩阵是RGB矩阵。所述波长优选大于780nm、优选大于800nm。所述波长优选处于780nm至1000nm的范围中、优选处于800nm至1000nm的范围中。在一种特别的实施方式中，所述波长为850nm。所述色彩滤镜矩阵优选是拜耳矩阵。所述光传感器优选是CMOS传感器或CCD传感器。优选通过检测相应的色彩通道的相应的部分量的像素强度值来针对相应的相对间距检测相应量的像素强度值，其中，基于所述相应的部本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于拍摄具有生物试样的试样区域(P)的显微镜的荧光图像的方法，该方法具有：/n-将激光射线(LS)借助至少一个物镜(OB)向着所述试样区域(P)指向，该试样区域具有至少一个界限面(59)，其中，所述物镜(OB)引起所述激光射线(LS)聚焦在聚焦平面中，/n-沿着所述物镜(OB)的光学轴线(OA)改变在所述物镜(OB)与所述试样区域(P)之间的相对间距以用于产生相应的、不同的相对间距，/n-针对相应的相对间距，/n检测相应量的像素强度值，所述相应量的像素强度值通过在所述界限面(57)上反射的且通过所述物镜(OB)透射返回的激光射线(LS)在图像传感器(BS)的相对应的传感器像素上产生，/n以及此外基于针对所述相应的相对间距所检测的相应量的像素强度值确定相应的聚焦度规，/n-基于所求取的聚焦度规来求取优选的相对间距，/n-调整到所述优选的相对间距，利用激励辐射(AS)照亮所述试样区域(P)以及借助所述图像传感器(BS)检测显微镜的荧光图像，/n其特征在于，/n-所述图像传感器(BS)是具有前置的色彩滤镜矩阵(FFM)的光传感器(PS)，/n-所述显微镜的荧光图像是彩色图像，/n-并且所述激光射线(LS)具有在近红外范围中的波长(WB)。/n...

【技术特征摘要】
20181220 EP 18214781.91.用于拍摄具有生物试样的试样区域(P)的显微镜的荧光图像的方法，该方法具有：
-将激光射线(LS)借助至少一个物镜(OB)向着所述试样区域(P)指向，该试样区域具有至少一个界限面(59)，其中，所述物镜(OB)引起所述激光射线(LS)聚焦在聚焦平面中，
-沿着所述物镜(OB)的光学轴线(OA)改变在所述物镜(OB)与所述试样区域(P)之间的相对间距以用于产生相应的、不同的相对间距，
-针对相应的相对间距，
检测相应量的像素强度值，所述相应量的像素强度值通过在所述界限面(57)上反射的且通过所述物镜(OB)透射返回的激光射线(LS)在图像传感器(BS)的相对应的传感器像素上产生，
以及此外基于针对所述相应的相对间距所检测的相应量的像素强度值确定相应的聚焦度规，
-基于所求取的聚焦度规来求取优选的相对间距，
-调整到所述优选的相对间距，利用激励辐射(AS)照亮所述试样区域(P)以及借助所述图像传感器(BS)检测显微镜的荧光图像，
其特征在于，
-所述图像传感器(BS)是具有前置的色彩滤镜矩阵(FFM)的光传感器(PS)，
-所述显微镜的荧光图像是彩色图像，
-并且所述激光射线(LS)具有在近红外范围中的波长(WB)。


2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，所述显微镜的荧光图像是数字的彩色图像、尤其是非单色的、数字的彩色图像，所述数字的彩色图像优选具有至少一个绿色份额和红色份额、特别优选还具有蓝色份额。


3.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，所述波长大于780nm。


4.根据权利要求3所述的方法，
其特征在于，所述波长大于800nm、特别优选等于或大于850nm。


5.根据权利要求3所述的方法，
其特征在于，所述波长处于780nm至1000nm的范围中、优选处于800nm至1000nm的范围中。


6.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，所述色彩滤镜矩阵(FFM)是具有多个色彩通道的矩阵，所述矩阵尤其是具有至少一个绿色通道和红色通道、优选此外也具有蓝色通道。


7.根据权利要求6所述的方法，
其特征在于，所述色彩滤镜矩阵(FFM)是拜耳矩阵。


8.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，所述光传感器(PS)是CMOS传感器或CCD传感器。


9.根据权利要求1所述的方法，
其中，通过检测相应的色彩通道的相应的部分量的像素强度值来针对相应的相对间距检测相应量的像素强度值，并且基于所述部分量的像素强度值求取所述相应量的像素强度值。


10.根据权利要求9所述的方法，
其特征在于，相应的色彩通道在所述激光射线(LS)的波长上具有相应的彼此最大相差为5的因数的透射率。


11.根据权利要求1所述的方法，
其中，所述激光射线(LS)基本上具有准直的、平行的射线束。


12.根据权利要求1所述的方法，
其中，在所述物镜(OB)与所述图像传感器(BS)之间的探测光路中设置有透镜或透镜系统(TS)，所述透镜或所述透镜系统将所述物镜(OB)的焦平面映射到所述图像传感器(BS)上。


13.根据权利要求1所述的方法，
该方法还具有
-基于相应量的像素强度值将相应最高的像素强度值确定作为针对相应的相对间距的相应的聚焦度规，
-通过将所述相应最高的像素强度值配设给相应的相对间距来确定各最高的像素强度值的曲线(73)，
-借助各最高的像素强度值的曲线(73)...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·哈根埃格特，T·J·祖姆普夫，
申请(专利权)人：欧蒙医学实验诊断股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE