[发明专利]用于形成具有扩展景深的显微图像的显微镜和方法

说明书

本发明涉及一种用于形成具有扩展景深的显微图像的显微镜和方法，该方法借助于显微镜来产生具有扩展景深的显微图像。该显微镜包括图像传感器，该图像传感器包括布置为由线形成的矩阵的像素。在该方法的一个步骤中，在改变焦点位置(z)的同时获取样本的多个显微帧。逐线获取显微帧。在获取显微帧的个体的过程中改变焦点位置(z)。在进一步的步骤中，识别所获取的线的个体的部分。这些部分对样本锐利地成像。组成线的被识别的部分以便形成具有扩展景深的样本的显微图像。此外，本发明涉及显微镜。

技术领域

本发明首先涉及一种借助于显微镜产生具有扩展景深的显微图像的方法。本发明还涉及一种具有用于对样本进行光学成像的物镜(objective lens)的显微镜。

背景技术

在2019年1月美洲奥林巴斯公司科学解决方案部的Takeo Ogama的白皮书“选择显微镜相机时要考虑的事项”中，讨论了影响显微成像质量的相机因素。例如，解释了卷帘快门。由卷帘快门引起的图像失真是CMOS传感器快速读出特征的副作用。对于快速移动的样品，在全局快门后的全局重置功能是可以有助于抑制失真的理想解决方案。

在2017年10月Carl Zeiss Microscopy GmbH的手册“Zeiss Axiocam系列-蔡司显微镜相机技术指南”1.0版中，介绍了显微镜相机。关于CMOS技术，据称广泛使用的卷帘快门架构会导致运动物体的几何失真。

在第10届欧洲计算机视觉会议论文集，法国马赛，2008年10月12日至18日，第60至73页的Sujit Kuthirummal、Hajime Nagahara、Changyin Zhou和Shree K.Nayar的论文“灵活的景深摄影”中，描述了原型相机，它使用微致动器在图像集成期间沿光轴平移检测器。介绍了灵活DOF的三种应用。显示了扩展DOF，其中，使用非常宽的光圈捕获大深度范围，但具有几乎与深度无关的散焦模糊。对捕获的图像应用反卷积可以得到具有扩展DOF但是高SNR的图像。此外，还显示了具有不连续DOF的图像的捕获。例如，可以锐利地对近处和远处的对象进行成像，而中间的对象则严重模糊。此外，描述了一种在不倾斜图像检测器的情况下捕获具有倾斜DOF的图像的相机。

在光学通信，第6卷，第1期，1972年9月，第38-42页中的G.的论文“通过两步图像处理增加焦点深度的方法”中，介绍了获得增加景深的方法。该方法包括两个步骤。第一步骤是生成一个修改后的三维对象的非相干图像，其虽然退化了，但对所有对象平面都有相同的退化。第二步骤是在相干图像处理器中对该修改后的图像进行过滤以获得具有增加焦点深度的未退化图像。

DE 197 33 193 A1教导了一种具有自适应光学器件的显微镜。发射波前调制器位于物镜和管透镜之间。该显微镜可用于共聚焦显微镜、激光支持显微镜、常规显微镜或分析显微镜。

US 7,269,344 B2教导了一种光学装置，其具有配备有可变形镜和电子变焦功能的成像光学系统。可变形镜的光线偏转功能根据对应于要使用的图像的对象区域的改变而改变。即使在可变放大率增加时，该解决方案也旨在所拍摄图像的高锐利度。

WO 2005/119331 A1教导了一种可变焦距透镜，该透镜包括多个具有两个自由度旋转和一个自由度平移的微镜。控制微镜的两个自由度旋转和一个自由度平移来改变透镜的焦距并且满足光线的相同相位条件。透镜是衍射菲涅耳透镜。

WO 2007/134264 A2示出了一种具有可变焦距微镜阵列透镜的三维成像系统。微镜阵列透镜包括多个微镜，其中，每个微镜被控制以改变微镜阵列透镜的焦距。成像系统还包括成像单元和图像处理单元，图像处理单元利用成像单元捕获的图像和微镜阵列透镜的焦距信息来产生三维图像数据。

US 2014/0185462 A1公开了一种显微镜，该显微镜具有在z方向上用于定位包括物镜和相机的单元的第一电动驱动器，并且具有在z方向上用于定位接收样本的样本台的第二电动驱动器。第一电动驱动器使得能够获取具有扩展景深的图像。