[发明专利]利用吸收滤光器进行相衬成像的角度可变照明

说明书

本发明涉及一种包括显微镜(100)的系统(90)，该显微镜具有：照明模块(111)；样本固持器(113)；检测器(114)；以及位于该样本固持器113)与该检测器(114)之间的成像光学单元(112)。该系统还包括至少一个计算单元(115)，该至少一个计算单元被设计为：控制该照明模块(111)，以便利用来自多个照明方向(700‑703，381，382)的光照射样本物体(390)，并且控制该检测器(114)，以捕获各自对应于该多个照明方向(700‑703，381，382)之一的图像。该系统还包括吸收滤光器(800)，该吸收滤光器位于该成像光学单元(112)中并具有取决于位置的吸收率(810)。

技术领域

本发明的各种示例总体上涉及一种包括显微镜和至少一个计算单元的系统。在本案中，显微镜包括照明模块，该照明模块被配置为用来自多个照明方向的光照射样本物体。可以借助于计算单元执行数字后处理，以获得具有定制对比度的结果图像。本发明尤其涉及布置在显微镜的成像光学单元中的吸收滤光器的使用。

背景技术

在样本物体的光学成像中，通常可能值得生成样本物体的所谓相衬图像。在相衬图像中，至少一些图像对比度是由穿过被成像的样本物体的光的相移引起的。特别地，这使得那些没有引起振幅衰减或仅引起较小振幅衰减但引起显著相移的样本物体能够以相对较高的对比度成像；通常，这样的样本物体也称为相位物体。在显微镜中作为样本物体的生物样本通常可能引起比电磁场振幅变化相对更大的相位变化。

已知存在各种相衬成像技术，例如暗场照明、斜射照明、微分干涉对比(DIC)或Zernike相衬法。

上述这样的技术具有各种缺点或局限性。通常，可能需要在所谓的成像光学单元的区域中在样本与检测器之间提供附加的光学元件，以便于相衬成像。这可能会导致结构上的限制。此外，可能存在应用上的限制：举例来说，通过提供附加的光学元件可能使荧光成像更加困难。

还已知可以借助于所谓的角度可变照明来获得相衬的技术。在本案中，与本披露相关联的角度可变照明旨在表示一种技术，在这种技术中，可以在整个区域上以不同的照明几何形状、即特别是从不同的照明方向来照射样本物体。照明几何形状是通过一个或多个照明方向实施的。

在DE 10 2014 112 242 A1中披露了可以借助于角度可变照明来获得具有相衬的图像的技术的第一示例。还参见：Tian、Lei和Laura Waller。“3D intensity and phaseimaging from light field measurements in an LED array microscope[通过LED阵列显微镜中的光场测量获得的3D强度和相位成像]。”optica 2.2(2015):104-111。但是，这些技术具有一定的局限性。举例来说，已经观察到，在这些技术中，如果检测器数值孔径大于照明数值孔径，则相衬强度降低。然而，另一方面，在与高分辨率成像相关联的情况下，如果使用较大的检测器数值孔径，则可能是值得的。

发明内容

因此，需要改进的相衬成像技术。特别地，需要消除至少一些上述缺点和局限性的相衬成像技术。

这个目的通过独立专利权利要求的特征来实现。从属专利权利要求的特征限定了实施例。

在一个示例中，一种系统包括显微镜。该显微镜具有照明模块、样本固持器和检测器。该显微镜还具有布置在该检测器与该样本固持器之间的成像光学单元。另外，该系统还包括至少一个计算单元。在本案中，该至少一个计算单元被配置为控制该照明模块，以便利用来自多个照明方向的光照射样本物体。另外，该至少一个计算单元还被配置为控制该检测器，以便捕获图像。在本案中，这些图像各自对应于该多个照明方向之一。该系统还包括吸收滤光器。该吸收滤光器布置在该成像光学单元中。该吸收滤光器具有位置相关吸收率。

这些照明方向可以实施不同的照明几何形状。在本案中，可以在各自情况下通过一个或多个照明方向形成照明几何形状。