[發(fā)明專利]用于校正共聚焦掃描顯微鏡中的圖像失真的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110449864.8
• 申請日: 2011-12-29
• 公開（公告）號: CN102654638B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: H·比爾克
• 申請（專利權(quán)）人: 徠卡顯微系統(tǒng)復(fù)合顯微鏡有限公司
• 主分類號: G02B21/36
• 分類號: G02B21/36;G02B21/00
• 代理公司: 北京泛華偉業(yè)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11280
• 代理人: 王勇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于確定(identify)用于操作共聚焦掃描顯微鏡掃描單元的掃描坐標(biāo)值或者校正掃描坐標(biāo)值的方法。本發(fā)明還涉及一種借助于共聚焦顯微鏡來創(chuàng)建樣本圖像的方法。

背景技術(shù)

共聚焦掃描顯微鏡能夠用來例如激發(fā)樣本特別是組織樣本中的熒光物質(zhì)，并檢測由此產(chǎn)生的熒光。其原理在于，照射光束經(jīng)由掃描單元引導(dǎo)到樣本上，掃描單元根據(jù)包含掃描坐標(biāo)值的驅(qū)動信號來操作。該掃描坐標(biāo)值表示掃描單元的定位元件的位置。從樣本中發(fā)出的熒光經(jīng)由掃描單元以及從照射光中分離該熒光的分束器引導(dǎo)到檢測針孔，該檢測針孔允許小部分檢測光(detected?light)通過而到達(dá)檢測器。借助于檢測器所測出的檢測光根據(jù)掃描坐標(biāo)值而被檢測。換句話說，除了掃描單元所檢測的信號，還記錄在對檢測光的檢測中掃描單元的定位元件所處的位置，該位置是由掃描坐標(biāo)值表示的。

檢測光能夠根據(jù)用以驅(qū)動掃描單元的掃描坐標(biāo)值而被檢測；如果掃描單元(特別是它的位置)是以閉環(huán)方式控制的，那么也能夠?qū)⒃擃A(yù)定義掃描坐標(biāo)值稱為“目標(biāo)”掃描坐標(biāo)值。或者，掃描單元的真實位置能夠借助于傳感器測出，然后就能夠?qū)⑦@些測出的掃描坐標(biāo)值與在該測出位置所檢測到的檢測光關(guān)聯(lián)起來；再者，如果掃描單元的位置是以閉環(huán)方式控制的，那么也能夠?qū)⑦@些測出的掃描坐標(biāo)值稱為“實際”掃描坐標(biāo)值。

在樣本的光學(xué)掃描期間或者之后，樣本的圖像能夠基于許多的采集像點組合而成，每個像點的位置是由一對圖像坐標(biāo)值確定的，并且相應(yīng)的掃描坐標(biāo)值是關(guān)聯(lián)到圖像坐標(biāo)值的。通過近似法確定圖像坐標(biāo)值與掃描坐標(biāo)值的這一關(guān)聯(lián)是已知的。然而，這能夠產(chǎn)生失真和/或變形，特別是在樣本圖像的邊緣處。

圖像失真的產(chǎn)生不僅僅因為近似計算得到的掃描坐標(biāo)值，而且因為共聚焦掃描顯微鏡的光學(xué)元件的光學(xué)效應(yīng)，該光學(xué)效應(yīng)在已知的掃描顯微鏡或者用于操作掃描顯微鏡的方法中未加考慮。

失真是成問題的，特別是要從多個并置的單個圖像組成成樣本的整個圖像的時候，因為此時圖像在它們的邊緣處彼此并不匹配。此外，在將以共聚焦方式獲取的樣本的圖像疊置于寬視場圖像上時，這可能更成問題，因為在圖像邊緣處的這種失真對于寬視場成像不會產(chǎn)生，而樣本的兩幅圖像在一起不會適配，尤其是在圖像的邊緣處。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是建立一種用于確定用于操作共聚焦掃描顯微鏡的掃描單元的掃描坐標(biāo)值或者校正掃描坐標(biāo)值的方法，或者一種借助于掃描顯微鏡來創(chuàng)建樣本圖像的方法，其能夠利用簡單的手段創(chuàng)建樣本的精確圖像，特別是在圖像邊緣處。

該目的通過獨立權(quán)利要求的特征來實現(xiàn)。有利的實施例出現(xiàn)在從屬權(quán)利要求中。

根據(jù)第一方面，本發(fā)明特征在于：通過笛卡爾圖像坐標(biāo)值到球面坐標(biāo)系統(tǒng)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，根據(jù)樣本的要創(chuàng)建的圖像的像點的笛卡爾圖像坐標(biāo)，確定球面掃描坐標(biāo)值。根據(jù)該球面掃描坐標(biāo)值來操作該掃描單元。

笛卡爾圖像坐標(biāo)值到球面坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換有助于樣本的圖像的像點(其通過對檢測光的檢測來確定)與共聚焦掃描顯微鏡的掃描單元的位置之間的精確關(guān)聯(lián)，掃描單元的該位置由球面掃描坐標(biāo)值來預(yù)定義。這得到了這樣的結(jié)果：樣本的圖像精確地對應(yīng)于樣本，特別是在圖像的邊緣處。

球面掃描坐標(biāo)值以一定格式存在，或者被格式化，以使掃描單元可根據(jù)球面掃描坐標(biāo)值來操作。就這一點來說，其意即，將球面掃描坐標(biāo)值保存在關(guān)聯(lián)明細(xì)例如表格中，之后將該關(guān)聯(lián)明細(xì)存儲在掃描顯微鏡的控制單元的存儲單元中，并且在共聚焦掃描顯微鏡的工作期間由控制單元讀出。調(diào)制驅(qū)動信號，以使掃描單元的定位元件居于與球面掃描坐標(biāo)值對應(yīng)的位置。或者，能夠?qū)⑶蛎鎾呙枳鴺?biāo)值正好以如下方式格式化，即，它們已經(jīng)作為驅(qū)動信號、例如調(diào)制過的而存在(無需轉(zhuǎn)換)；并且將這些例如以數(shù)字化方式存儲在控制單元的存儲單元中。在每種情形下，掃描單元的位置指的都是，借助于掃描單元而偏轉(zhuǎn)的照明光束與在掃描單元參考位置時借助于掃描單元而偏轉(zhuǎn)的參考光束形成的夾角。

在有利的實施例中，當(dāng)確定該球面掃描坐標(biāo)值時對掃描顯微鏡的不同的變焦步進(jìn)(zoom?step)加以考慮。“變焦”指的是區(qū)域或者坐標(biāo)區(qū)域的極限。變焦步進(jìn)對應(yīng)于放大率步進(jìn)，并且也能夠這樣稱呼它。就此而言，如果該不同的變焦步進(jìn)是通過將像點彼此之間的間隔預(yù)定義為與變焦步進(jìn)相關(guān)來加以考慮的，那么這是特別有利的。對變焦步進(jìn)加以考慮使得總是可以保證以后操作掃描顯微鏡時圖像創(chuàng)建有相同的精度，而不管變焦步進(jìn)如何。