[发明专利]扫描显微镜和对样品成像的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用扫描显微镜对样品成像的方法，包括以下步骤：

-开始探测器的曝光阶段；

-在该探测器上生成样品的光学图像；以及

-终止该曝光阶段。

本发明还涉及一种用于扫描显微镜的成像系统，该成像系统包括：

-探测器；

-透镜系统，其用于在探测器上生成样品的光学图像；以及

-图像移置装置，其用于在探测器曝光阶段期间移置在探测器上的光学图像。

本发明还涉及一种包括上述成像系统的扫描显微镜。

背景技术

光学扫描显微镜法是一种用于提供显微样品高分辨率图像的已建立完善的技术。根据该技术，在样品中生成一个或几个不同的、高密度光斑。因为样品对光斑的光进行了调制，所以对来自光斑的光进行探测和分析就产生关于该光斑处样品的信息。通过扫描样品关于这些光斑的相对位置获得样品的完整二维或三维图像。该技术在生命科学(生物标本检查和研究)、数字病理学(使用显微镜载玻片的数字化图像的病理学)、基于自动图像的诊断(例如，用于子宫颈癌、疟疾、肺结核诊断)以及工业度量领域中找到应用。

可以通过采集在任何方向上离开光斑的光对来自该方向的、在样品中生成的光斑进行成像。具体地说，可以以透射方式对光斑进行成像，即通过探测样品远端上的光进行成像。可替换地，可以以反射方式对光斑进行成像，即通过探测样品近端上的光进行成像。在共焦扫描显微镜技术中，习惯上在经产生光斑的光学器件、即经光斑发生器的反射中对光斑进行成像。

US 6,248,988提出了一种多光斑扫描光学显微镜，其特征在于多个分离聚焦的光斑阵列对对象照射并且相应的阵列探测器针对每个分离聚焦的光斑探测来自对象的光。那么，以相对于光斑行的微小角度对阵列和对象的相对位置进行扫描允许以像素的细长列相继地照射整个对象区域并且对其进行成像。从而相当多地增大了扫描速度。

通常从准直光束中生成为了本目的所需的光斑阵列，通过光斑发生器对准直光束进行恰当调制，使得在距光斑发生器的某个距离上形成光斑。根据技术发展水平，光斑发生器具有折射或者衍射类型。折射光斑发生器包括诸如微透镜阵列的透镜系统、以及诸如在WO 2006/035393中所提出的二元相结构的相结构。

通常将经过样品对样品进行扫描的速度选择为恒定。很难实现不均匀速度，并且不均匀速度可能导致样品组件不期望的抖动。光电探测器具有不可忽略的曝光时间，扫描速度必须不能过大。否则光电探测器上的运动模糊将引起沿着扫描方向的分辨率损失。实际上，每个光电探测器记录在被称为曝光阶段的期间的光线。在曝光阶段结束时，读出所记录的光分布，并且开始新的曝光阶段。也将由曝光阶段和读出阶段组成的完整循环称为一帧。光电探测器在给定时间间隔期间可以记录的不同图像的数目称为探测器的帧速率。如果样品在曝光阶段期间关于光斑移动，记录在光电探测器上的光斑的图像将是光斑和在探测器曝光阶段期间通过光斑所扫描的所有样品片段之间相互作用的结果。这样，将样品的不同片段成像在光电探测器的相同点上。显然，期望将它们成像在光电探测器的不同区域上，而不减小扫描速度。

可以通过样品的脉冲照射或者通过调整图像传感器以仅在每帧的部分期间采集光电子，来有效消除运动模糊。然而，这些措施需要额外的电子控制装置，并且不解决吞吐量和分辨率之间的折衷。此外，他们可能导致在帧期间所采集的光量较低，这意味着较低的信号电平。

因此，本发明的目标是提供用于采用扫描显微镜对样品成像的装置和方法，其中，与现有技术现状相比，其增大了吞吐量。具体地说，本发明的目标是在给定最大允许运动模糊量下增大扫描速度，或者等价地，在给定扫描速度下减少运动模糊。

给出一些本申请中使用的词汇“图像”的重要注释。将“光学图像”理解为如果对对象均匀照射就由对象的光学透镜系统在图像平面上产生的图像。这样，可能提及由透镜系统生成的光学图像，而不考虑对对象进行照射的实际方式。因此，如这里所定义的光学图像是有助于对光学系统或者光学系统的使用进行描述的理论图像。相反，将“所记录的图像”理解为物理寄存在图像平面上的图像，特别是寄存在光电探测器上的图像。将“数字图像”定义为包含关于图像的信息的数字代码。

发明内容