[发明专利]高分辨率扫描显微术

说明书

本发明涉及一种样品的高分辨率扫描显微术，其中实行以下步骤：a)通过照明辐射照明样品，b)将点在空间分辨表面检测器上成像为衍射图像，其中衍射结构被分辨，c)在至少两个扫描方向上相对于样品移位点，且在各种扫描位置中从检测器像素中读取像素信号，其中像素信号分别分配到扫描位置，并且相邻的扫描位置彼此重叠而且根据扫描增量来设置，d)生成样品的图像，图像的分辨率提高至超过成像的分辨率极限，其中，在步骤d)中基于所读取的像素信号和所分配的扫描位置且基于点扩散函数来实行解卷积，其中基于像素信号和样品的图像，在解卷积中对于扫描方向中的至少一个扫描方向生成中间位置，该样品的图像包含比扫描位置更多的图像点。

技术领域

本发明涉及样品的高分辨率扫描显微术的方法，其中样品通过照明辐射在样品中或样品上的一点处被照明，将该点沿着光轴且根据点扩散函数成像在包括检测器像素的空间分辨表面检测器上来成像为衍射图像，其中衍射图像的衍射结构被分辨，将该点相对于样品移位且从检测像素中读取像素信号以对位置进行扫描，其中相邻的扫描位置重叠并且根据扫描增量来设置，并且从所读取的像素信号和所分配的扫描位置中生成样品的图像，该样品的图像的分辨率提高至超过成像的分辨率极限。

本发明还涉及样品的高分辨率扫描显微术的显微镜，包括：照明光束路径，用于照明样品上或样品中的点；成像光束路径，用于沿着光轴将该点在具有检测器像素的空间分辨表面检测器上衍射极限地成像为衍射图像，其中成像光束路径具有点扩散函数且表面检测器将衍射图像的一个衍射结构进行分辨；扫描装置，用于相对于样品移位该点；评估装置，该评估装置以控制的方式连接到表面检测器和扫描装置，并且该评估装置被配置为：致动用于相对于样品移位点的扫描装置，在读出时间从检测器像素中读出像素信号，其中读出时间设定扫描位置且相邻的扫描位置重叠且根据扫描增量进行设置，并且从所读取的像素信号和属于相应读出时间的扫描位置生成样品的图像，该图像的分辨率提高至超过成像光束路径的分辨率极限。

背景技术

光学显微镜的常规应用领域是激光扫描显微术(也简称LSM)，它将共聚焦检测布置用于仅对位于物镜的焦平面中的样品的平面进行成像(参见US 3013467 A)。所获得的是光学截面，其厚度取决于共焦光阑的尺寸。在样品的不同深度处记录多个光学截面允许生成样品的三维图像，然后该三维图像由不同的光学截面构成。因此，激光扫描显微术适用于检查较厚制品。

在激光扫描显微术中，在不同的扫描位置中对样品进行扫描。在每个扫描位置处，通过针孔记录共聚焦信号。空间分辨率由扫描位置的密度决定性地确定。获得的图像点的数目恰好等于扫描位置的数目。因此，扫描位置的密度的增加与针孔光阑的减小直接关联，因为当扫描位置较靠近在一起地进行移动时必须减小针孔的尺寸。这限制了分辨率的提高，因为在针孔太小的情况下，检测器处的信噪比变得不合适，使得无法再组合扫描位置处获得的单独的信号以形成有意义的图像。所谓的艾里扫描显微术利用此作为起点。借助于允许更密集地布置扫描位置而不必相应地减小针孔的尺寸，艾里扫描显微术提高了分辨率。替代地，用空间分辨率检测样品光，即在空间分辨检测器上成像样品光，所述样品光来自样品区域，在常规的激光扫描显微术中，该样品区域将对应于很大的针孔，因此不会适合提高分辨率。同时，扫描位置之间的距离减少，使得单独扫描位置目前发生重叠。然而，通过数学解卷积对于每个扫描位置获得图像信息，因此总体上，出现了图像，其像素的数目对应于扫描位置(现在较靠近在一起)的数目。由于相对于常规的激光扫描显微术，扫描位置的密度增加，因此分辨率最终也得到了改进。