[发明专利]用于捕获图像数据的设备和方法

说明书

本发明涉及一种用于捕获图像数据的设备，其包括检测光束路径和用于在第一检测路径和第二检测路径之间分离检测辐射的装置。检测器位于每个检测路径中。微透镜阵列布置在至少一个检测器的上游。第一检测器具有第一空间分辨率，第二检测器具有第二空间分辨率，第一空间分辨率高于第二空间分辨率。此外或可选地，第一检测器具有第一时间分辨率，第二检测器具有第二时间分辨率，第一时间分辨率低于第二时间分辨率。存在用于评估第一和第二检测器的捕获的图像数据的评估单元，其被配置为使得每个检测器捕获的图像数据以计算方式组合在一起从而形成三维解析的结果图像。本发明还涉及一种包括根据本发明的设备的显微镜，以及一种捕获图像数据的方法。

技术领域

本发明涉及一种用于捕获图像数据的设备和方法。

背景技术

现代显微术越来越注重三维样品体积的快速捕获。在此，一个重要的应用是测量神经细胞网络中的神经信号。这些网络在大脑中的分布超过数百或数千微米。为了能够理解大脑的基本能力，需要以高时间分辨率尽可能完整地捕获这些网络或其大部分的反应。

由于这不仅仅关系到对形态结构的理解，还涉及对功能过程的理解，这些方法也在功能成像的关键词下被结合。

在显微术领域，已知许多不同的方法，利用这些方法可以近似功能成像。基于方法的方案，例如，快速2D记录、然后轴向扫描，对于上述应用领域来说通常太慢。纯粹针对算法评估(计算成像)的方法通常容易受到伪像的影响。

并行度较低的共焦扫描方法的缺点在于，其运行相对较慢，并且是以时序方式运行的。速度的增加通常伴随着样品中发光功率的增加，其中，较高的发光功率会使所使用的荧光标记饱和并损坏样品。另一种点扫描方法是多光子显微术。这种情况下的并行度也很低。

例如，通过旋转盘显微术，可以提高并行度。在这种情况下，在样品上同时引导相对大量的采样光束，然后通过位于旋转盘中的所谓小孔来捕获在不同情况下引发的检测辐射。这种共焦方法允许例如数百个焦体积的并行扫描。

使用所谓的光片照明的方法和装置同样表现出相对较高的并行度。为此，生成静态或动态的光片，并将其导入样品中。由于光片的横向于其二维范围的厚度(光片厚度)非常小，仅在当前照明的平面中引发检测辐射，特别是荧光辐射。

除了选择性照明样品区域，当应用光场显微术时，还可使用宽场照明。就显微术而言，根据光场技术的检测允许以更大的体积和良好的深度分辨率快速捕获数据。可见，缺点在于缺少光学切片的可能性和强背景辐射。

通过使用检测器上游的微透镜阵列，可以实现相对较大体积的捕获，并且同时提高分辨率。为此，在Cong等人的出版物(Cong，L等人，2017；eLife，6:e28158)中提出了一种微透镜阵列，其中布置了不同焦距的微透镜。然而，缺点在于，每个微透镜组仅使用了一部分孔径。

发明内容

本发明基于提出一种可能性的目的，该可能性使得能够以高时间分辨率并且同时以高空间分辨率对样品的三维区域进行成像。

该目的通过一种用于捕获图像数据的设备来实现。该设备包括检测光束路径，至少一个显微镜的检测辐射沿着该检测光束路径被引导或可被引导。该设备可以例如在中间图像或在另一合适的界面接收显微镜的检测辐射。此外，用于在第一检测路径和第二检测路径之间分离检测辐射的装置存在于检测光束路径中。第一检测器布置在第一检测路径中，第二检测器布置在第二检测路径中，其中微透镜阵列布置在至少一个检测器的上游，特别是在相关的第一检测路径或第二检测路径中。至少一个微透镜阵列布置在光瞳平面或像平面中。这里，第一检测器具有第一空间分辨率(图像分辨率)，第二检测器具有第二空间分辨率。第一空间分辨率高于第二空间分辨率。附加地或替代地，第一检测器具有第一时间分辨率(检测率)，第二检测器具有第二时间分辨率，其中第一时间分辨率低于第二时间分辨率。