[发明专利]用于结构照明显微术的图像序列和评估方法及系统

说明书

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。

技术领域

本发明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，本发明涉及一种用于提供标本(specimen)的3D高度图的改进方法及系统。

背景技术

EP 2 327 956 A1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 A1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。

发明内容

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，在本发明的第一方面中，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