一物体（１１２）内和／或上的一区域的在焦图象通过以下方法被从离焦图象分离出来，从而既减小了该物体的图象信息中的误差：从一个宽带点光源（９０）产生一个探测光束（Ｐ２２Ｂ）和一个参考光束（Ｒ２２Ｂ）；产生参考光束的反对称空间性质（Ｒ３２Ｂ）；把探测光束通过第一色散元件以将该探测光束转换成聚焦至该物体内／或上的一线的一光束；产生一个在焦返回探测光束；产生在焦返回探测光束的反对称空间性质（Ｐ３２Ｂ）；空间滤波在焦返回探测光束（Ｐ４２Ａ）；通过一色散元件以将该探测光束（Ｐ４２Ｃ）聚焦至一检测器系统的一检测器平面中的一线；空间滤波该参考光束（Ｒ４２Ａ）并通过一色散元件以将该参考光束（Ｒ４２Ｃ）聚焦至该检测器平面中的一线；空间滤波来自一离焦图象点的一光束（Ｐ６２Ａ）并通过该色散元件（Ｐ６２Ｃ）；使在该检测器平面中的空间滤波的参考光束（Ｒ４２Ｃ）与来自该离焦图象点的在检测器平面中的空间滤波的光束（Ｐ６２Ｃ）发生干涉及与在该检测器平面的空间滤波的在焦返回探测光束（Ｐ４２Ｃ）发生干涉；通过检测器系统（１１４）检测在检测器平面的空间滤波的参考光束与在检测器平面的空间滤波的（Ｒ４２Ｃ）在焦返回探测光束之间的一个干涉项作为该空间滤波的在焦返回探测光束的－振幅，从而在检测器平面的空间滤波的离焦图象光束（Ｐ６２Ｃ）的振幅与在检测器平面的空间滤波的参考光束（Ｒ４２Ｃ）的振幅之间的干涉项的幅度被明显地减小，由此减小了由检测器系统（１１４）所产生的表示该物体的图象信息的数据中的误差。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
相关申请本专利技术是由H.A.Hill申请的文档号为5391-A-09，1998年6月2日递交的申请序列号为09、089,105，题为“通过使用波数域反射技术及背景振幅减少和补偿的共焦干涉显微术的多层、多迹道光盘访问”的共有未决的美国专利申请的部分继续申请，而后者是1997年1月28日递交的申请序列号为08/789,885(1998年6月2日授权，专利号为5,760,901(的题为“用于带有背景振幅减少和补偿的共焦干涉显微术的方法和设备”的共有未决的美国专利申请的部分继续申请，它们被结合在此作为参考。该申请要求由先前Henry A.Hill申请的于1999年3月18日递交的未决的美国临时申请序列号为60、125,057，题为“通过使用波数域反射技术及背景振幅减少和补偿的共焦干涉显微术的多层、多迹道光盘访问”的美国专利申请的利益。本专利技术的领域本专利技术涉及光学和声学成橡，包括利用这些象来对生物样品、晶片、集成电路、光盘和其他样品进行光学数据存储和抽取，及执行活组织切片检查。本专利技术的背景本专利技术涉及快速、精确地产生一个物体或其截面的在焦图象的技术，其中来自离焦前景和/或背景光源的光信号对统计误差和系统误差的影响大部分已被消除。共焦显微镜和共焦干涉显微镜例如在生命科学、生物样品研究、工业检验和半导体计量等领域有许多应用。这是因为这些仪器具有独特的三维成图象能力。或许当离焦图象造成的背景明显强于在焦图象信号时将遇到最困难的多维成图象。当研究厚样品时，特别是当共焦系统工作于反射模式而不是透射模式时，这种情况常常会出现。有两种一般的方法可以确定三维显微镜样品的体特性。这两种方法是基于普通显微镜和共焦显微镜的。一般地说，相对于共焦显微镜方法而言，普通的显微镜方法获取三维图象的数据所需的时间较短，但处理这些数据所需的时间较长。在普通的成图象系统中，当被成图象物体的某一部分沿轴向偏离其最佳聚焦位置时，图象的对比度将下降但其亮度却保持不变，所以图象中的偏离、非聚焦部分将对物体的聚焦部分的观察产生干扰。如果已知系统的点扩散函数，并且获得了物体每个独立断面的图象，则可以对这些图象应用已知的计算机算法来有效地除去离焦光所贡献的信号，产生仅含在焦数据的象。这些算法叫做“计算机退卷积”，有几种不同的类型，为了获得所希望的统计精度，一般需要昂贵的计算机设备，很长的计算时间和大量的数据。宽场方法(WFM)利用一个普通的显微镜相继地获取整个感兴趣体积内的一组相邻焦平面的图象。每个图象都用一个致冷的电荷耦合器件(CCD)象传感器记录，其中包含同时来于在焦图象面和离焦图象面的数据。关于WFM请参见D.A.Agard(阿加德)和J.W.Sedat(塞达特)的论文“three-dimensional Analysis of BiologicalSpecimens Utilizing Image Processing Techniques(利用象处理技术对生物样品的三维分析)”，Proc SPIE，264，110-117，1980；D.A.Agard、R.A.Steinberg(斯坦伯格)和R.M.Stroud(史屈劳德)的论文“Quantitative Analysis of EletrophoretogramsAMathematical Approach to Super-Resolution(电泳图的定量分析一种超分辨的数学方法)”，Anal Biochem 111，257-268，1981；D.A.Agard、Y.Hiraoka(希拉奥卡)、P.Shaw(肖)和J.W.Sedat的论文“Fluorescence Microscopy in Three Dimensions(三维荧光显微镜)”，Methods Cell Biol 30，353-377，1998；D.A.Agard的论文“Optical Sectioning MicroscopyCellular Architecture inThree Dimensions(光学层析显微镜三维蜂窝体系)”，Annu.Rev.Biophys.Bioeng.13，191-219，1984；Y.Hiraoka、J.W.Sedat和D.A.Agard的论文“The Use of a Charge-Coupled Device forQuantitative Optical Microscopy of Biological Structure(利用电荷耦合器件的生物结构定量光学显微镜)”，Sci，238，36-41，1987；以及W.Denk(邓克)、J.H.Strickler(史曲列克勒)和W.W.Webb(韦伯)的论文“Two-Photon Laser Scanning FluorescenceMicroscopy(双光子激光扫描荧光显微镜)”，Sci.248，73-76，1990。关于致冷的CCD象传感器请参见J.Kristian(克里斯汀)和M.Blouke(勃鲁克)的论文“Charge-coupled Devices in Astronomy(天文学中的电荷耦合器件)”，Sci.Am.247，67-74，1982。激光计算层析技术已用普通显微镜实现。S.Kawata(卡瓦塔)、O.Nakamura(那卡姆拉)、T.Noda(挪达)、H.Ooki(奥基)、K.Ogino(奥其诺)、Y.Kuroiwa(克劳依瓦)、和S.Minami(米那米)等人的论文“Laser Computed Tomography microscope(激光计算层析显微镜)”(Appl.Opt.29，3805-3809，1990)中所讨论的系统基于一种与X射线计算层析技术紧密相关的原理，但它不是采用二维分层重建，而采用了三维体重建。一个厚的三维样品的一些投影象由一个修改成带有倾斜照明系统的普通透射式显微镜获取，而样品内部的三维结构则由计算机重建。其中获取数据所需的时间短于处理三维图象数据所需的时间。S.Kawata等人的上述论文中的一个实验表明，对于80×80×36体图象素(voxel)的重建需要几分钟的时间来获取全部投影图和把它们送于微型计算机。其后，为了获得重建的数字象约需30分钟，虽然他们使用了一个速度为每秒2千万次浮点运算(20MFLOPS)的矢量处理器。在普通的点或针孔共焦显微镜中，来自一个点光源的光被聚焦在一个称之为斑(spot)的十分小的空间内。显微镜把由这个斑反射、散射、或透射的光聚焦到一个点状检测器上。在反射型点共焦显微镜中，入射光被样品的位于斑中的那一部分反射或后向散射。样品的位于斑外的部分所反射或后向散射的光都不能聚焦在检测器上，于是这些光将弥散，使得点检测器只接收到这些反射或后向散射光的一小部分。在透射型点共焦显微镜中，除了在样品的斑部分被散射或吸收之外，入射光将被透射。通常，点光源和点检测器可以分别用在普通的光源和普通的检测器前面放置一个带针孔的掩膜来近似。类似地，在普通地狭缝共焦显微镜系统中，来自一个线光源的光被聚焦在一个十分狭长的空间内，这个空间也叫做斑。狭缝共焦显微镜把自这个斑反射、散射、或透射的光聚焦在一个线检测器上。线光源和线检测器可分别用在普通的光源前面放置一个带狭缝的掩膜和一排本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种把在一物体内和／或上的一信息承载区的在焦图象从离焦图象区分出来以减小在确定由在该物体内和／或上的信息承载区表示的信息中的误差的方法，它包括以下步骤：（ａ）从一个单色点辐射光源的阵列产生一个探测光束和一个参考光束；（ｂ）通过将该探 测光束引至该信息承载区内和／或上的在焦图象点的一阵列而产生一个在焦返回探测光束；（ｃ）产生在焦返回探测光束的反对称空间性质；（ｄ）产生一个在焦参考光束；（ｅ）产生在焦参考探测光束的反对称空间性质；（ｆ）使该在焦参考光束与来自 多个离焦图象点的光束发生干涉；（ｇ）使在焦参考光束与在焦返回探测光束发生干涉；（ｈ）通过借助于一检测器的检测器元件检测该在焦探测返回光束的复振幅作为干涉数据而减少由该检测器产生的数据中的系统和统计误差以表示确定的该信息，其中该干涉数 据包括一在该在焦参考光束和该在焦返回探测光束之间的一干涉项和在该与离焦图象点相关联的离焦图象光束与在焦参考光束的对应部分之间的振幅显著减小的另一干涉项。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：亨利A西尔，
申请(专利权)人：探索研究院，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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