[发明专利]具有传输函数的相衬成像

说明书

一种光学系统(100)，包括：样本架(113)，其配置为固定样本对象；照明模块(111)，其配置为以至少一个结构化照明几何结构(300)照明所述样本对象；光学成像单元(112)，其配置为生成所述样本对象的图象表示，该样本对象被检测器(114)上至少一个结构化照明几何结构(300)照明；检测器(114)，其配置为基于所述图像表示，捕获所述样本对象的至少一个图像；控制器(115)，其配置为基于传递函数(400)和至少一个图像，确定具有相衬的结果图像。在此，所述传递函数(400)对应于已经基于光学成像单元(112)的孔径尺寸进行了缩放的参考传递函数(400)。

技术领域

本发明的各种示例通常涉及具有照明模块的光学系统，该照明模块设置成以结构化照明几何结构照明样本对象。本发明的各种示例尤其涉及基于传递函数和样本对象的至少一个图像来确定结果图像的技术，所述结果图像具有相衬。

背景技术

在样本对象的光学成像中，生成样本对象的所谓相衬图像通常是有价值的。在相衬图像中，至少部分的图像对比度是由穿过被成像的样本对象的光的相移引起的。特别是，这使得那些没有引起衰减，或者仅引起振幅的较小衰减，但有明显相移的样本对象能够以较高的对比度成像。通常，这样的样本对象也称为相位对象。生物样本作为显微镜下的样本对象，通常会产生比电磁场的振幅变化更大的相位变化。

相衬成像技术有很多种，例如，暗场照明、倾斜照明、差分干涉对比度(DIC)或泽尼克(Zernike)相衬等。

上述技术有各种缺点或限制。通常，在所谓的光学成像单元的区域中，可能需要在样本和检测器之间提供附加的光学元件，以便于促进相衬成像。而这可能造成结构限制。此外，还可能存在应用上的限制，例如，提供附加的光学元件可能增加荧光成像的难度。

人们还知道利用结构化照明获得相衬的技术。在DE 10 2014 112 242 A1中公开了借助于结构化照明获得具有相衬的图像的技术的第一个例子。但是，这种技术具有一定的局限性。通过这种技术，其中，不同强度的图像与不同的照明方向相结合，相应的结果图像可能例如以类似梯度的方式表示相衬。这意味着相位对象的相对边缘可能具有不同的对比度符号(sign of the contrast)。因此，通过这样的技术，可能无法，或只能在有限的程度上产生，例如，样本对象的高度轮廓(height profiles)，它与样本对象的高(低)点的大(小)值的形成对比。

另一种通过结构化照明获得具有相衬的结果图像的技术是所谓的定量差分相衬(QDPC)技术。参见，例如，L.Tian和L.Waller：“LED阵列显微镜的定量差分相衬成像”(Quantitative differential phase contrast imaging in an LED arraymicroscope)，Optics Express 23(2015)，11394(Tian，Waller见下)。

然而，这样的技术的缺点在于，取决于所采用的光学系统，对于具有相衬的结果图像不能获得有效的结果。举例来说，出于检测目的，对于照明模块的孔径尺寸相对于光学单元的孔径尺寸，可能存在特定的要求。这可能会限制在实际问题中使用QDPC的能力。此外，可以观察到，例如，如果所采用的孔径存在一定的公差，则在QDPC中可能会发生不希望出现的成像频率的放大。

发明内容

因此，需要有改进的技术来确定具有相衬的结果图像。特别是，需要这样的技术，消除或减少至少一些上述的限制和缺点。

该目标通过独立权利要求的特征实现。从属专利权利要求的特征定义了实施例。