CN110050182A - 用于确定折射率的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于确定样本(12)的折射率(ns)的装置(100)、方法和盒(10)。所述装置(100)包括用于接收样本(12)的盒(10)和成像单元(102)，所述成像单元包括用于用光束(106)照射所述盒(10)的光源(104)、用于捕获所述盒(10)的所述部分的图像(122a)的图像传感器(108)、物镜(114)和用于分析所捕获的图像(122a)的处理模块(116)。所述盒(10)包括光学元件(20)，所述光学元件被配置为对光束(106)进行折射和/或衍射，其中，所述物镜(114)被布置为接收光束(106)的经折射和/或经衍射的部分。所述处理模块(116)被配置为通过分析所捕获的图像(122a)的图像强度来确定所述样本(12)的透射率(T)和/或反射率(R)，并且基于透射率(T)和/或基于反射率(R)来确定所述样本(12)的折射率(ns)。

Description

用于确定折射率的装置和方法
技术领域
本发明总体涉及确定和/或测量样本和/或样本材料的折射率。具体而言，本发明涉及一种用于确定样本的折射率的装置，一种用于在这种装置中使用的盒，以及一种用于确定样本的折射率的方法。
背景技术
通常使用各种方法和/或装置来确定和/或测量样本和/或样本材料的折射率(RI)。
这些方法中的一种基于临界角的检测，临界角是指在由不同折射率的两种介质限定的边界处光被全反射的最小入射角。然而，全反射现象仅对于从高RI材料传播到低RI材料的光而发生。因此，这种确定RI的方法(其被例如应用于所谓的Abbé和Pulfrich折射计)由于物理限制而具有特定约束。
另一种常用的方法是基于布鲁斯特角的检测，布鲁斯特角是指在不同折射率的介质之间的平面边界处的光的入射角，其中，在布鲁斯特角，p偏振光的反射消失。与临界角相似，这种现象仅发生在从高RI材料传播到低RI材料的光中。
另一种广泛使用的方法是基于表面等离子体谐振(SPR)。举例来说，所谓的Kretschmann棱镜传感器是SPR原理的众所周知的实现方式。
用于确定RI的另一种方法是基于通过折射的角度光束偏差，其中，光束被导向具有未知流体的容器。假设容器的几何形状和RI是已知的。光束的出射方向取决于光束通过的边界，特别是容器-流体边界，因为折射对流体的RI敏感。因此，出射光束方向的测量结果和/或入射光束与出射光束之间的偏移提供了对流体的RI的测量。采用这种方法的装置的一个示例是所谓的Hilger-Chance角度偏差折射计。
测量流体折射率的其他方法基于两束光的干涉，所使用的例如应用于迈克尔逊干涉仪中的两束光的干涉。通常，在这种双光束干涉仪方法中，两个光束之间发生相位差，因为一个光束传播通过未知流体而另一个光束传播通过已知材料。通过测量在两个光束之间产生2π相移所需流体体积的位移，可以确定流体的RI。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种用于以精确、成本有效和鲁棒的方式确定样本的折射率(RI)和/或其他参数同时还克服目前使用的系统和方法的至少一部分缺点的装置和方法。
该目的在独立权利要求的主题中实现，其中，进一步的实施例包含在从属权利要求和以下说明中。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于确定和/或测量样本的折射率和/或样本材料的折射率的装置。所述装置包括用于接收样本的盒和成像单元。其中，所述成像单元包括光源，所述光源用于发射光束并且用于利用所述光束来照射所述盒的至少一部分。所述成像单元还包括：图像传感器，其具有用于捕获所述盒的所述部分的图像的多个光敏像素；物镜，其被布置在所述光源与所述图像传感器之间的光路中；以及处理模块，其用于分析所捕获的图像。
其中，所述盒包括被配置为对所述光束的至少一部分进行折射和/或衍射的光学元件，其中，所述物镜被布置为接收和/或收集所述光束的经折射和/或经衍射的部分。此外，所述处理模块被配置为通过分析所捕获的图像的图像强度来确定所述样本的透射率和/或反射率，并且所述处理模块被配置为基于透射率和/或基于反射率来确定所述样本的所述折射率。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于在如上所述和如下文所述的装置中使用的盒。
根据本发明的第三方面，提供了一种用于确定样本的折射率的方法。
应该注意的是，装置的特征、元件、特征和/或功能可以是盒的特征、元件、特征和/或功能以及方法的特征、元件、特征和/或步骤。反之亦然，盒的特征、元件、特征和/或功能以及如上所述和如下文所述的方法的特征、元件、特征和/或步骤可以是装置的特征、元件、特征和/或步骤。换句话说，关于本发明的一个方面描述的所有特征、功能、特性和/或元件也可以是指本发明的任何其他方面。
这里和下文中，样本可以指流体样本，例如包含气态和/或液态材料的任何样本，以及包含固态材料的样本。而且，本发明可以应用于包括流体和固态材料的混合物的任何样本。举例来说，样本可以是尿液样本。此外，在本申请的上下文中，术语“样本”可以指“样本材料”。
这里和下文中，术语“成像单元”可以指的是至少包括光源、图像传感器和处理模块的成像装置。其中，“图像传感器”可以表示用于检测光和/或用于将光转换成电信号的图像探测器，其可以例如由处理模块进一步处理。例如，图像传感器可以包括光敏像素阵列，例如，基于CCD和/或CMOS的像素。光敏像素阵列可以是一维的(即图像传感器可以包括线传感器阵列)或者二维的。
在本申请的上下文中，术语“处理模块”可以指代被配置用于图像处理等的处理单元、处理电路和/或处理电路。处理模块可以至少部分地集成在成像单元中和/或布置在成像单元中。替代地，处理模块可以远离成像单元的其余部件布置和/或布置于成像单元的其余部件的远程。
此外，光源可以指发射任意波长的光的任何照明装置。光源可以例如指代白光源或激光源。
此外，所述装置可以部分或完全集成在例如显微镜的成像系统中。因此，所述装置可以指显微镜，其可以以透射模式和/或以反射模式操作。
重新描述本发明的第一方面，所述装置包括成像单元和盒，样本可以被布置在所述盒中和/或上。由光源沿发射方向发射的光可以以光束的形式沿着从光源到图像传感器的光路传播。这包括光束传播通过盒和/或样本以及光束在盒和/或样本上的反射。具有样本和光学元件的盒可以布置在光路中，其中，至少一部分光束可以被所述光学元件折射和/或衍射。其中，折射可以指由具有不同折射率的材料中的光束的不同传播速度引起的光束的光波的方向变化。因此，折射可以导致光束方向的变化，其中，在发射方向上照射到光学元件上的光束可以被引导到至少一个另外的方向，其中，所述至少一个另外的方向可以等于或不同于发射方向。因此，折射还可以导致至少一部分光束的反射。另一方面，衍射可以指光束在障碍物处和/或由光学元件提供的开口处的光波的弯折，其中，可以生成衍射图案和/或至少一个衍射级。换句话说，光束的至少一部分可以衍射成至少一个衍射级。此外，至少一部分光束的衍射还可以导致至少一部分光束反射成至少一个反射级。
此外，光束的折射和/或衍射部分可以至少部分地由物镜收集，其继而在图像传感器上生成和/或形成光束的折射和/或衍射部分的图像。物镜也可以引起特定的放大。由物镜形成的图像可以借助于光敏像素的至少部分来检测，其生成和/或输出与照射到相应光敏像素上的光的强度相关联的电信号。然后，处理模块和/或成像单元可以评估所述光敏像素的至少部分的电信号，其检测由所述物镜形成的图像。处理模块和/或成像单元还可以被配置为将所捕获的图像的数字图像数据存储在例如所述装置的数据存储设备中，并且进一步处理数字图像数据。因此，所捕获的图像可以是指数字图像数据。通过评估与光强度相关的光敏像素的电信号和/或通过评估数字图像数据，处理模块可以分析所捕获的图像的图像强度并从中导出样本的透射率和/或反射率。基于透射率和/或反射率，处理模块可最终导出、确定和/或计算样本的折射率。
通常，通过评估所捕获的图像和/或所捕获的图像的图像强度，所述装置可以提供用于确定折射率的鲁棒、成本有效且精确的方法。而且，这允许对折射率的测量结果进行校正，例如通过样本中包含的杂质来推断。举例来说，如果要确定尿液的折射率，则颗粒、灰尘、细菌等可能导致尿液折射率的测量和/或确定中的偏差。利用该装置可以容易地针对这种偏差和/或杂质进行校正，如下面更详细地说明的。而且，例如，为了确定由于发酵过程(例如酵母)而含有杂质和/或添加剂的样本的折射率，可以有利地使用该装置以针对这些杂质进行校正。
除此之外，与许多通常已知的方法不同，根据本发明的装置不需要明确限定的光束和/或光束取向，例如精确的准直和/或光束的特定入射角。因此，所述装置可以提供鲁棒、成本有效且精确的折射率确定。此外，所述装置可以容易地集成到和/或改装到成像系统，例如显微镜。
此外，所述设备可以有利地具有固有的相位灵敏度，并且因此具有固有的精度，与用于确定折射率的干涉仪方法相同，但是与干涉仪相比，由于所述装置固定和/或静止以及紧凑的几何形状，所述装置在实际使用中可以高度简化。而且，与已知方法相比，角度光束质量在本发明的装置中可能不是关键的。这通常可以允许设备的紧凑且成本有效的设计，而不需要例如在成像系统中的非常精确的对准。
根据一个实施例，处理模块被配置为滤除所捕获的图像中与样本中的添加剂和/或杂质有关的预定义结构。换句话说，处理模块可以被配置为从捕获的图像中移除预定义结构。预定义结构可以例如包括颗粒、灰尘颗粒、细菌、大分子、蛋白质或在所捕获的图像上可见的任何其他结构，并因此推断对确定样本折射率的偏差。所述预定义结构可以例如存储在包含在装置的数据存储设备中的查找表和/或数据库中。处理模块可以被配置为自动地和/或半自动地确定所捕获的图像中的预定义结构，以便从所捕获的图像中过滤出结构。这允许校正通过预定义结构推断的偏差，从而提高折射率确定的准确度和精度。过滤功能可以在处理模块中实现，例如通过实现的软件和/或实现的软件模块。
根据一个实施例，所述处理模块被配置为基于所捕获的图像的分割来滤除预定义结构。换句话说，处理模块可以被配置为将分割技术应用于捕获的图像以从捕获的图像中移除预定义结构。作为示例，处理模块可以被配置为裁剪所捕获的图像中的定位和/或捕获预定义结构的区域，以便从所捕获的图像中移除预定义结构。因此，处理模块可以被配置为选择所捕获的图像的无颗粒区域和/或所捕获的图像的没有预定义结构的部分。通过仅选择所捕获的图像的无颗粒区域和/或部分，可以改善折射率测量的质量和/或精度。
根据一个实施例，所述处理模块被配置为基于形态分析、对比度分析和/或基于预定义结构的分类来确定预定义结构。参考形态分析，可以例如基于预定义结构的特定结构、几何形状、形状、轮廓和/或形式来确定预定义结构，其中，与形态有关的参数可以存储在例如装置的查找表和/或数据库中。参考对比度分析，可以由处理模块确定诸如亮区和/或暗区的对比度变化相对于所捕获的图像的平均亮度。为此目的，例如对比度和/或亮度的阈值可以存储在例如装置的查找表和/或数据库中。参考分类，处理模块可以被配置为通过应用分类器进行机器学习，以便借助于相应结构的特征对特定预定义结构进行分类。这些特征和/或分类准则可以存储在例如装置的查找表和/或数据库中。
根据一个实施例，所述处理模块被配置为确定光敏像素中的至少部分的像素强度值，其中，所述处理模块被配置为基于所确定的像素强度值的平均强度值来确定透射率和/或反射率。因此，所述处理模块可以被配置为基于像素强度值来确定平均强度值。平均强度值可以提供透射率和/或反射率的可靠测量。因此，通过评估平均强度值并通过从中获得反射率和/或透射率，可以可靠且精确地确定折射率。
根据一个实施例，所述处理模块被配置为基于平均强度值和参考强度值的比率来确定透射率和/或反射率，其中，所述参考强度值被存储在所述装置的查找表和/或数据库中。平均强度值和参考强度值的比率可以与反射率和/或透射率成比例，而反射率和/或透射率继而可以是样本的折射率的函数。因此，通过确定和/或计算比率，可以精确地确定折射率。参考强度值可以例如基于公认的理论模型来计算，例如严格的耦合波分析、模态方法和/或Chandezon方法。此外，参考强度值可以在校准测量中确定并且例如存储在查找表和/或数据库中。
根据一个实施例，所述盒包括第一区域和第二区域，光学元件被布置在所述第一区域中。第二区域可以没有和/或完全没有光学元件。换句话说，第二区域可以在光学元件方面为空和/或光学元件可以仅布置在第一区域中。成像单元被配置为使得捕获的图像包括第一区域的第一图像部分和第二区域的第二图像部分，其中，处理模块被配置为基于捕获第一图像部分的光敏像素的第一平均强度值与捕获第二图像部分的光敏像素的第二平均强度值的比率来确定透射率和/或反射率。因此，处理模块可以被配置为确定捕获第一图像部分的光敏像素的第一平均强度值和捕获第二图像部分的光敏像素的第二平均强度值。第二平均强度值可以指参考强度值。第一平均强度值与第二平均强度值的比率可以与反射率和/或透射率成比例，而反射率和/或透射率继而可以是样本的折射率的函数。因此，通过确定和/或计算比率，可以精确地确定折射率。
根据一个实施例，所述处理模块被配置为基于所确定的样本的折射率并基于转换函数来确定样本的比重值。转换函数可以例如是数学函数，例如多项式函数、线性函数或依赖于折射率的任何其他函数。转换函数的参数和/或参数值可以存储在例如查找表和/或数据库中。可以通过测量和/或统计分析来确定转换函数和/或相应的参数。
根据一个实施例，所述成像单元被配置为捕获暗图像。当光源切换到关闭状态时可以捕获暗图像，其中光源不会发出光。处理模块被配置为基于捕获的暗图像来确定暗强度值，其中，处理模块还被配置为考虑暗强度值来确定透射率和/或反射率。可以例如从所捕获的图像的平均强度值中减去暗图像强度值。这可以进一步提高折射率的确定的精度和准确度。
根据一个实施例，所述光学元件是衍射光学元件，其被配置为将光束衍射成至少两个衍射级，其中，物镜和衍射光学元件被配置为使得物镜接收至少两个衍射级，并且其中，所述成像单元被配置为捕获至少两个衍射级的两幅独立图像。换句话说，成像单元可以每个衍射级捕获一幅图像。例如，所述装置和/或成像单元可以被配置为分别过滤每个衍射级，以便一次仅向图像传感器提供一个衍射级和/或为了捕获至少两个衍射级的两幅独立图像。物镜和光学元件可以例如相对于它们的特性和/或参数进行调节和/或匹配。举例来说，物镜的孔径和/或物镜到衍射光学元件的距离可以与光栅的节距，凹槽高度和/或线宽匹配，所述光栅可以用作衍射光学元件，使得所述衍射光学元件生成可由物镜接收和/或收集的至少两个衍射级。通过捕获至少两个衍射级的两幅独立图像，可以实现折射率测量的冗余，从而提高测量精度。而且，通过比较至少两个衍射级的图像，可以不需要考虑参考强度值以确定反射率和/或透射率。
根据一个实施例，所述光学元件是折射光学元件，所述折射光学元件被配置为将光束折射成具有第一光束方向的至少第一光束部分和具有第二光束方向的第二光束部分。第一光束方向可以与第二光束方向不同。物镜和折射光学元件被配置为使得物镜接收第一光束部分和第二光束部分，其中，成像单元被配置为捕获第一光束部分和第二光束部分的两幅独立图像。换句话说，可以每波束部分捕获一幅图像。例如，所述装置可以被配置为分别过滤每个光束部分，以便一次仅向图像传感器提供一个光束部分和/或为了捕获至少两个光束部分的两个单独的图像。举例来说，折射光学元件可以是线-棱镜状结构，其可以逐行布置并且可以将入射光束分成具有不同方向的三个光束部分。因此，通过调整物镜的参数和/或使它们与折射元件的形状和/或结构匹配，可以用物镜收集和/或接收至少两个光束部分。通过捕获至少两个光束部分的两幅独立图像，可以实现折射率测量的冗余，从而提高测量精度。而且，通过比较至少两个光束部分的图像，可以不需要考虑参考强度值以确定反射率和/或透射率。
根据一个实施例，所述光学元件是相位衍射光学元件、振幅衍射光学元件、折射元件和/或包括相互不同的折射率的结构的元件中的至少一种。所述光学元件可以例如是光栅，例如具有特定节距、凹槽和/或线宽的线光栅，其可以用作衍射光学元件。这种光栅可以是二维或三维的。光学元件也可以是栅格，其可以用作衍射光学元件。此外，举例来说，光学元件可以包括特定几何轮廓，例如梯形、三角形和/或棱柱状几何轮廓，其可以用于折射和/或衍射至少一部分光束。几何轮廓可以以阵列布置在光学元件的表面上。例如，光学元件可以例如包括线棱镜阵列，其被配置为对光束的至少一部分进行折射。
根据一个实施例，所述成像单元被配置为执行光学切片显微术。替代地或者额外地，所述设备还可包括用于支撑所述盒的平台，其中，所述成像单元的光源和图像传感器相对于所述平台的主平面倾斜。可以例如扫描样本以获得其完整图像。这样，可以提高确定的精度。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于在如上所述和如下文所述的装置中使用的盒。所述盒包括第一板、第二板和布置在所述第一板与所述第二板之间的腔室，所述腔室被配置为接收和/或容纳样本。所述盒还包括第一衍射光学元件，所述第一衍射光学元件具有第一几何轮廓(profile)，所述第一几何轮廓被配置为将光束的至少一部分衍射成至少一个衍射级，所述第二衍射光学元件具有第二几何轮廓，所述第二几何轮廓被配置为光束的至少一部分衍射成至少一个衍射级，其中，所述第一衍射光学元件和所述第二衍射光学元件被布置在所述第一板和所述第二板中的至少一个上。第一和第二衍射光学元件可以布置在同一板上或不同的板上。第一和第二光学元件可以布置在至少一个板的一侧上，所述侧可以指向腔室和/或可以与腔室直接接触。所述腔室可以由第一板和第二板形成和/或至少部分地由其包围。此外，所述第一几何轮廓在轮廓形状上与所述第二几何轮廓不同。在该上下文中，轮廓形状可以分别指代第一和第二几何轮廓的几何特征。举例来说，第一和第二几何轮廓可以指梯形、三角形、对称和/或不对称几何轮廓中的至少一个以及具有例如特定节距、线宽和/或槽高定光栅轮廓。因此，第一几何轮廓可以与第二几何轮廓不同，例如在第一和第二轮廓的形状、尺寸、几何形状和/或任何其他前述特征上。这允许针对特定折射率范围优化第一和第二衍射光学元件中的每个，从而允许利用单个盒确定宽范围的折射率。所述盒还可包括两个以上的衍射光学元件。
根据一个实施例，第一衍射光学元件和第二衍射光学元件是光栅和/或衍射光栅，其中，第一几何轮廓与第二几何轮廓的不同之处在于间距、槽高和线宽中的至少一个。因此，利用每个光栅可以确定特定的折射率范围，从而允许利用单个盒确定宽范围的折射率。
根据本发明的第三方面，提供了一种用于确定样本的折射率的方法。所述方法包括以下步骤：
·提供包括所述样本和光学元件的盒；
·利用光源来用光束照射所述盒的至少一部分；
·利用光学元件来对所述光束的至少部分进行衍射和/或折射；
·利用物镜来接收所述光束的经折射的部分和/或经衍射的部分；
·利用图像传感器来捕获由所述物镜生成和/或形成的图像；
·利用处理模块来通过分析所捕获的图像的图像强度来确定所述样本的透射率和/或反射率；并且
·基于所述透射率和/或基于所述反射率来确定所述样本的所述折射率。
应注意，上文和下文关于装置和/或盒子描述的任何特征、特征、元件和/或功能可以是该方法的特征、特征、元件和/或步骤，并且反之亦然。
参考本文下文中所描述的实施例，本发明的这些和其他方面将显而易见并将得以阐述。
附图说明
下面将参考附图中示出的示例性实施例更详细地解释本发明的主题，其中：
图1示意性地示出了根据一个实施例的用于确定样本的折射率的装置；
图2示意性地示出了根据一个实施例的用于确定样本的折射率的装置；
图3示意性地示出了根据一个实施例的用于确定样本的折射率的装置；
图4A至4C各自示出了利用根据一个实施例的用于确定样本的折射率的装置捕获的图像；
图5A至5C示出了根据一个实施例的用于确定样本的折射率的装置的功能；
图6示意性地示出了根据一个实施例的盒的俯视图；
图7示出了图示根据一个实施例的用于确定样本的折射率的方法的步骤的流程图。
原则上，相同的、相似的和/或类似的部件在附图中具有相同的附图标记。附图不是按比例的。
具体实施方式
图1示意性地示出了根据一个实施例的用于确定样本12的折射率ns的装置100。装置100包括用于接收样本12和/或样本材料12的盒10。
装置100还包括成像单元102。成像单元102包括光源104，光源104用于利用光束106来照射盒10的至少一部分。光源104可以发射具有任意波长的光束106。光源104可以是例如白光源104或激光设备104。
成像单元102还包括具有光敏像素112的阵列110的图像传感器108，图像传感器108用于捕获用光源104照射的盒的一部分的图像122a、122b(参见图4A、4B)。光敏像素112可以例如是基于CCD和/或基于CMOS的像素112，其中，像素112被配置为将入射光转换成电信号。
成像单元102还包括物镜114，物镜114被配置和/或被布置为在图像传感器108上形成盒10的被照射部分的图像。物镜114通常可以是指光学物镜114并且可以包括多个透镜。
成像单元102还包括处理模块116、处理电路116、处理电路系统116和/或处理单元116，其被配置为分析借助于图像传感器108捕获的图像122a、122b(参见图4A、4B)。处理模块116可以被配置为直接评估和/或分析来自像素112的电信号。替代地或另外地，像素112的电信号可以由成像单元102转换为数字图像数据，其可以被存储在成像单元102的数据存储设备115中。因此，所捕获的图像122a、122b可以指存储的数字图像数据，其可以由处理模块116评估和/或处理。
盒10包括第一板14和第二板16，它们基本上彼此平行地布置。第一板14和/或第二板16可以指窗口和/或板状支撑结构。第一板14和第二板16彼此间隔开，使得在第一板14和第二板16之间形成腔室18(例如平面腔室18)。在腔室18中，包含和/或布置样本12，其中，腔室可以部分或完全填充样本12和/或样本材料12。第一板14、第二板16和/或盒10可由任何聚合物和/或玻璃制成。特别地，第一板14、第二板16和/或盒10的材料可以是光学透明的。举例来说，所述材料可包括环烯烃聚合物(COP)，聚碳酸酯(PC)，聚苯乙烯(PS)，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和/或苯乙烯-丁二烯共聚物(SBC)。关于从光源104传播到图像传感器108的光束116的光路，第一板14被布置为比第二板16更靠近光源104。因此，关于光路，第一板14可以指的是顶板14，第二板16可以指的是底板16。
所述盒10还包括光学元件20，光学元件20被配置为对光束106的至少一部分进行折射和/或衍射。光学元件20被布置在第一板14的侧面上，所述侧面面向和/或朝向腔室18。该布置可以避免可能包含在样本12中的颗粒和/或结构的沉降和/或团聚。通常，光学元件20可以是相位衍射光学元件20、振幅衍射光学元件20、折射棱镜20、微结构元件20和/或包括相互不同折射率的结构的元件20中的至少一种。
此外，光学元件20可以与盒10和/或第一板14一体地形成。例如，盒10可以注塑成型为一体。或者，光学元件20可以被胶合和/或焊接到第一板14。光学元件20可以由与第一板14和第二板16相同的材料制成，或者它可以由不同的材料制成。特别地，光学元件20可以由聚合物制成，例如PMMA、COP、PC、PS和/或SBC、和/或玻璃，例如P-SF 67、P-PK 53和/或N-BK7。特别地，光学元件20可以由梯度聚合物和/或光学梯度玻璃制成。此外，可以选择光学元件20的材料，使得材料的折射率的温度依赖性被最小化，去除和/或调整到样本12的折射率ns的相应温度依赖性。这允许更鲁棒和精确地确定样本12的折射率ns。
示例性地，图1中示出的光学元件20被描绘为光栅20，例如线光栅20。然而，如果没有另外说明，则参考图1描述的特征不限于作为光栅20的光学元件20。如图1中所示，光学元件20包括多个基本平行的凹槽22和脊23，每个被部分地或完全地填充有样本材料12。凹槽22以相邻凹槽22之间的特定间距和/或距离布置。通过示例的方式，光学元件20可以是尺寸为约100μm2至约3mm2的线光栅，具有约0.5微米至约2微米的节距，约0.5至2微米的槽高度h。
此外，光学元件20被布置在盒10的第一区域24中，其中，盒10还包括第二区域26，其没有光学元件20和/或对于光学元件20而言为空。换句话说，在盒10的第二区域26中没有布置光学元件20。如下面更详细描述的，第二区域26可以指盒10的参考区、部分和/或区域，其可以用于确定样本12的折射率ns。
样本12的折射率ns可以利用装置100确定和/或测量，如下所述。光束106由光源104发射，并且光束106的第一部分106a传播到盒10的第一区域24，光学元件20被布置在第一区域24中。光束106的第二部分106b传播到盒10的第二区域26，第二区域26中没有布置光学元件20。传播通过光学元件20的(其示例性地设计为图1中的光栅20)光束106的第一部分106a由脊23相对于填充有样本材料12的凹槽22不同地相位延迟。因此，已经通过凹槽22和/或脊23的光束106的第一部分106a经历干涉，即相长干涉或相消干涉，并且产生至少一个衍射级118a、118b、118c。在图1的示例中，示出了三个衍射级118a、118b、118c。替代地或另外地，光束106的第一部分106a的衍射可以导致第一部分106的至少一部分在至少一个反射级119a、119b、119c中的反射，如图1中示意性地描绘的。该效果允许通过捕获衍射级118a-c中的至少一个的图像和/或通过捕获反射级119a-c中的至少一个的图像来确定折射率ns。
原则上，图1中所示的装置100被配置为通过衍射测量来确定样本12的折射率ns，其中，测量、捕获和/或确定单个衍射级118a-c，例如透射的第0衍射级118b，或多个衍射级118a-c。同样，应注意，衍射级118a-c和反射级119a-c都可用于确定折射率ns。衍射级118a-c和/或反射级119a-c在光学元件20和样本12之间的边界处产生，因此携带样本12的折射率ns的信息。换句话说，在图1中表示为光栅的光学元件20产生更高阶的衍射光束，即入射光束106a由光学元件20分成多个良好定义的光束，描绘为衍射级118a-c和/或反射119a-c。衍射级118a-c和/或反射级119a-c之间的光能的重新分布强烈地取决于样本12的折射率ns，其中，级118a-c、119a-c的方向可以由光栅节距确定，而光学元件20的材料的折射率和光学元件20的轮廓形状可以确定衍射/反射效率。注意，假设第一板14和第二板16的材料的折射率是已知的，并且与样本12的折射率ns不同。
根据光学元件20透射和/或由光学元件20反射的光束106的第一部分106a推断的相位延迟跟样本12(和/或样本材料12)与光学元件的折射率Δn的差异成比例。折射率的这种差异，表示为Δn，可以表示为Δn＝ns-no，其中，ns指的是样本12的折射率，no指的是光学元件20的折射率。此外，样本12的透射率T还与相位延迟成比例。
应用粗略的0阶近似，相位延迟的函数依赖性，其与光学元件20(和/或脊23)与凹槽22中的一个中的样本12之间的折射率差Δn＝ns-no成比例，并且透射率T可以由下式给出：
其中，λ是光的波长，h是脊23和/或凹槽22(即光栅线)的高度。可以看出，巧妙地选择凹槽高度h使得透射率T对样本12的折射率ns的变化敏感。但是，应该注意，所述等式仅是粗略的近似。可以获得更准确计算的其他理论。它们都基于麦克斯韦方程、精确边界条件和光照条件。这种方法的示例是严格的耦合波分析(RCWA)、模态方法和Chandezon方法。
作为能量守恒的结果，透射率T和反射率R之和等于1。因此，反射率R也与相位延迟成比例。因此，透射率T和反射率R是相位差的函数，因此也是折射率差Δn的函数。因此，通过确定透射率T和/或反射率R，可以确定样本12的折射率ns。
通常，所捕获的图像的图像强度I是透射率T和/或反射率R的函数。这允许基于通过处理模块116分析图像强度I来确定透射率T和/或反射率R。因此，处理模块116被配置为通过分析图像强度I来确定样本12的透射率T和/或反射率R，并且基于透射率T和/或反射率R来确定折射率ns。
此外，为了提高样本12的折射率ns的确定精度，可以作为参考光束的光束106的第二部分106b的强度Iref与光束106的传播通过光学元件20的第一部分106a的强度Io之间的相对强度比较，提供了样本折射率ns的量度。强度Io和Iref可以从所捕获的图像122a、b(参见图4A、4B)和/或从像素112的平均强度值导出，其分别检测光束106的第一部分106a和第二部分106b。因此，成像单元102被配置为使得所捕获的图像包括第一区域24的第一图像部分和第二区域26的第二图像部分，其中，所述处理模块116被配置为基于捕获所述第一图像部分的光敏像素112的第一平均强度值Io与捕获所述第二图像部分的光敏像素112的第二平均强度值Iref的比率来确定所述透射率T和/或所述反射率R。替代地或另外地，也可以应用公认的理论模型和/或通过执行校准测量和存储强度值Iref如在装置100的查找表和/或数据库中)来计算第二部分106b的传播通过盒10的第二区域26和/或由盒10的第二区域26反射的强度值Iref。换句话说，样本12的折射率ns与测量信号之间的关系和/或所捕获的图像的第一部分中确定的平均强度值Io可以通过基于公认理论的测量和/或建模来建立。测量折射率ns的另一种方法是使用多于一个衍射级118a-c(和/或反射级119a-c)，包括第0级118b(119b)。
除了装置100的前述方面、特征、功能和/或元件之外，可以在装置100中采用各种其他方面、特征、功能和/或元件，以便提高样本的折射率ns的确定质量，这样的附加特点总结如下。
任选地，成像单元102可以用于捕获暗图像，其中，所述处理模块116可以被配置为根据捕获的暗图像来确定暗强度值I暗。当光源104关闭时，可以通过对所有像素112的一部分或所有像素112的强度值进行平均来确定暗强度值I暗。然后可以从捕获第一图像部分的光敏像素112的第一平均强度值Io和捕获第二图像部分的光敏像素112的第二平均强度值Iref中减去暗强度值I暗。
此外，可以将被照射的所捕获的图像分割和/或裁剪成第一图像部分和第二图像部分，所述第一图像部分中捕获有光学元件20的盒10的第一区域24，所述第二图像部分中捕获有盒10的第二区域26。因此，第一图像部分可以指的是采集具有光学元件20的区域，第二图像部分可以指的是在采集的没有光学元件20的区域。
此外，成像单元102和/或处理模块116可以应用分割和/或分割技术来识别预定义结构，例如颗粒和/或其他来源，例如盒10中的缺陷，引起异常效应和/或与样本12的折射率ns无关的偏置，如参考图4A至4C更详细地描述的。
此外，可以在处理模块116中采用滤波器来验证像素112的功能。举例来说，处理模块116可以被配置为确定和/或移除过于敏感的/欠敏感的，饱和的和/或坏的像素112。互补的一组分段像素112(表示了有效像素组)可以是用于进一步确定样本12的折射率ns的那些像素。
此外，处理模块116可以被配置为对第一和第二图像部分中的像素强度值进行平均，并且例如通过T＝(Io-I暗)/(Iref-I暗)来计算透射率T。
从包含样本12的透射率T和折射率ns之间的关系的查找表和/或基于相应的函数，可以根据透射率T确定折射率ns。以类似方式，可以使用反射率R代替透射率T。可以在校准测量中确定查找表和/或关联ns和T的函数。
为了提高精度，物镜114和光学元件20还可以被配置为使得物镜114接收至少两个衍射级118a-c，其中，成像单元102被配置为捕获至少两个衍射级118a-c的两幅独立图像。
此外，处理模块116可以被配置为基于所确定的样本12的折射率ns并且基于转换函数来确定样本12的比重值SG，如参考图5A至5C更详细地描述的。
此外，应注意，例如对于混浊样本12，由于样本12内的光散射，透射衍射信号可能受到光束106的角度色散的强烈干扰。因此，用于透射率测量的光收集可能受散射损失和/或散射的高阶光束的贡献的影响。
克服来自混浊样本12的散射效应的途径和/或方法是减小样本厚度和/或测量反射信号119a-c和/或反射级119a-c。反射衍射级119a-c仅探测样本-光学元件边界而不传播通过样本12。这意味着反射级119a-c可能不受样本12中光学散射的影响，否则会导致光束方向的角度色散。可以针对光束106的倾斜入射角进行反射测量，以避免来自包含样本12后面的窗口和/或壁的反射信号。
图2示意性地示出了根据一个实施例的用于确定样本12的折射率ns的装置100。如果没有另外说明，图2的装置100包括与参照图1描述的装置100相同的特征、功能和/或元件。
与图1的装置100不同，图2中所示的装置100包括折射光学元件20，折射光学元件20被配置为对光束106的第一部分106a的至少一部分进行折射。折射光学元件20可以包括折射几何轮廓，例如梯形、三角形、对称和/或不对称几何轮廓。举例来说，折射光学元件20可以包括线棱镜状结构和/或线棱镜阵列，其被配置为将光束106的第一部分106a分成透射通过盒10的具有不同方向的三个光束部分118a-118c。折射光学元件20可以替代地或另外地在具有不同方向的三个光束部分119a-c中反射光束的第一部分106a，如图2所示。
通常，为了确定样本12的折射率ns，例如可以使用折射光学元件20中的全内反射(TIR)和/或折射光学元件20的几何轮廓。这可以通过在临界角附近提供例如棱镜和/或棱镜侧的斜面来实现，在该临界角之上发生TIR。随着样本12的折射率ns改变，临界角也相应地改变。这可以导致改变的光量被折射光学元件20反射和/或透过折射光学元件20，这又可以允许确定样本12的折射率ns。
为了确定样本12的折射率ns，应用与参照图1描述的相同的原理。唯一的区别在于，不是使用至少一个衍射级118a-c和/或反射级119a-c来确定样本12的折射率ns，而是使用至少一个光束部分118a-c、119a-c。
此外，物镜114和折射光学元件20可以被配置为使得物镜114接收第一光束部分118b和第二光束部分118a、118c，其中，成像单元102被配置为捕获第一光束部分118b和第二光束部分118a、c的两幅独立图像。第一光束部分118b可以指的是可以直接透射通过盒10而不会使光弯折的光束部分。
图3示意性地示出了根据一个实施例的用于确定样本12的折射率ns的装置100。如果没有另外说明，图3的装置100包括与参照图1和图2描述的装置100相同的特征、功能和/或元件。
图3的装置100包括台架120，盒10被布置在台架120上并且台架120被配置为支撑和/或承载盒10。台架120被布置在台架120的主平面中，其中，成像单元102被配置为执行光学切片显微术。因此，成像单元102的光源104和图像传感器108相对于平台120的主平面倾斜，如图3中所示。换句话说，光轴可以相对于台架120的主平面倾斜。为了获得盒10的完整图像，可以扫描盒10，其中，平台120和成像单元102可以相对于彼此移位。
举例来说，样本12的每个点可以用入射角在1°至89°范围内的光照射，特别是在1°至20°范围内，优选地在7°至8°范围内。此外，物镜114的接受角可以在-20°至+20°的范围内，优选地在7°至8°的范围内。
通常，物镜114的数值孔径(NA)可以小于由物镜114收集的至少一个衍射级118a-c与相邻衍射级118a-c之间的角度间隔。在光学元件20是折射光学元件20的情况下，同样可以应用于光束部分118a-c。这可以允许仅收集所需衍射级118a-c(和/或光束部分118a-c)和/或避免通过其他衍射级118a-c污染检测到的衍射级118a-c(即通过收集超过一个衍射级118a-c)。此外，由于光源104也具有角度分布(如图3中所示)，物镜114的数值孔径可以相应地减小。结果，可以将物镜114的数值孔径选择为仅收集单个衍射级118a-c并基于该单个衍射级118a-c形成样本12的图像。在光学元件20是折射光学元件20的情况下，同样可以应用于光束部分118a-c。替代地或另外地，可以将光学元件20选择为使得物镜114仅收集单个衍射级118a-c和/或单个光束部分118a-c。
图4A至4C各自示出了根据一个实施例的用于确定样本12的折射率ns的装置100捕获的图像122a-c。所述捕获的图像122a-c可以用任何装置100采集，如参考图1至3中的一个所描述的。图4A示出了原始图像122a，图4B示出了图4A的图像122a的裁剪部分122b，并且图4C示出了图4B的裁剪图像122b的分割图像122c。每幅图像122a-c以任意单位和/或坐标示出。
在图4A中，以原始形式示出了包括光学元件20的盒10的第一区域24的所捕获的图像122a。因此，图像122a可以指代其中捕获光学元件20的第一图像部分，如在前面的描述中更详细地描述的。如图4A中可见，样本12和/或样本材料12含有杂质和/或添加剂，可识别为结构13和/或预定义结构13。预定义结构13在图4B的裁剪图像122b中更加清晰可见。例如，样本12可以是尿液，结构13可以指盒的第一板14和/或第二板16中的颗粒、灰尘颗粒、细菌、大分子、蛋白质和/或杂质。通过推断对测量的偏差，这样的结构13可能负面地影响样本12的折射率ns的确定。
为了提高样本12的折射率ns的确定的质量和精度，处理模块116被配置为滤除和/或移除所捕获的图像122a、122b中的预定义结构13。为此目的，处理模块116被配置为应用和/或执行对所捕获的图像122a、122b的分割。为了分割和/或识别预定义结构，处理模块116被配置为应用和/或执行预定义结构13的形态分析、对比度分析和/或分类。参考形态分析，可以例如基于预定义结构13的特定结构、几何形状、形状、轮廓和/或形式来确定预定义结构13，其中，与形态有关的参数可以存储在例如装置100的查找表和/或数据库中。参考对比度分析，可以由处理模块116确定诸如亮区和/或暗区的对比度变化相对于所捕获的图像122a、122b的平均亮度。为此目的，例如对比度和/或亮度的阈值可以存储在例如装置100的查找表和/或数据库中。参考分类，处理模块116可以被配置用于通过应用分类器进行机器学习，以便借助于相应结构13的特征来对某些预定义结构13进行分类。这些特征和/或分类准则可以存储在例如装置的查找表和/或数据库中。应用这些技术中的任何一种，可以导出如图4C所示的分割图像122c，从其可以容易地检测预定义结构13并且因此从原始图像122a、122b中移除预定义结构13，其可以在去除预定义结构13之后用于确定样本12的折射率ns，如参考图1至3详细描述的。
图5A至5C示出了根据一个实施例的用于确定样本12的折射率ns的装置100的功能。参考图5A至5C描述的功能可以应用于先前附图中描述的任何装置100中。
在图5A中，示意性地描绘了在装置100中应用的测量和/或检测原理。如在先前的图中更详细描述的，由光源104发射的光束106的第一部分106a传播通过盒10的光学元件20所布置于的第一区域24，并且最终被捕获为捕获的图像122a中的第一图像部分。此外，光束106的第二部分106传播通过盒10的第二区域26，其被捕获为所捕获的图像中的第二图像部分。处理模块116评估第一图像部分以导出第一平均强度值Io。此外，处理模块116评估第二图像部分以导出第二平均强度值Iref。由于透射率T与第一平均强度值Io和第二平均强度值Iref的比率成比例，因此可以根据所捕获的图像来确定透射率。
图5B以任意单位示出了样本12的透射率T和折射率ns的关系和/或函数依赖性。可以看出，通过知道透射率T，可以确定样本12的折射率ns。
此外，基于样本12的折射率ns，例如可以导出样本的比重值SG。为此目的，可以使用描述比重值SG和样本12的折射率ns的函数依赖性的转换函数。这种转换函数在图5C中以任意单位显示，示例性地针对两种不同动物的尿液样本12。
尿液样本12的测量折射率ns转换成比重SG的转换函数已经很好地建立，例如用于人类、狗和猫。这些建立的关系是在20℃的参考温度和589.3nm的照射参考波长(钠D-线)下的标准报告。举例来说，图5C中所示的比重SG和折射率ns之间的转换函数可以是三阶的多项式函数，其中，转换函数的参数可以存储在例如装置100的查找表和/或数据库中，使得装置100能够基于样本12的确定的折射率ns来计算比重值SG。
图6示意性地示出了根据一个实施例的盒10的顶视图。如果没有另外说明，图6中所示的盒10包括与先前图中描述的盒10相同的特征、功能和/或元件。
盒10包括多个衍射光学元件20，其被配置为将光束106、106a的至少一部分衍射成至少一个衍射级118a-c。总的来说，盒包括八个光学元件20，它们在盒10中被布置为两列和四行。然而，光学元件20可以以任意图案布置。此外，盒10还可包括多于或少于八个光学元件20。特别地，盒10可包括至少第一光学元件20和第二光学元件20。
每个光学元件20具有特定的几何轮廓21，其中，光学元件20的至少一部分的几何轮廓21在轮廓形状上彼此不同。在该上下文中，轮廓形状可以指几何轮廓21的几何特征。举例来说，几何轮廓21可以指梯形、三角形、对称和/或不对称几何轮廓21中的至少一个以及具有例如特定间距、线宽和/槽高的特定光栅轮廓21。因此，光学元件20的几何轮廓21的至少一部分可以彼此不同，例如在几何轮廓21的形状、尺寸、几何形状和/或任何其他前述特征上。这允许针对特定折射率范围优化光学元件20的每个或至少一部分，从而允许利用单个盒10确定宽范围的折射率。
举例来说，图6中所示的光学元件20的至少一部分可以是光栅20和/或衍射光栅20，其中，光学元件20的至少一部分的几何轮廓21可以在间距、槽高和线宽中的至少一个方面不同。
此外，示出了盒的第一区域24，其中布置有光学元件20中的一个，以及盒的第二区域26，其中没有布置光学元件20。其中，第二区域26可以是盒10的没有光学元件20的任何区域。
图7示出了图示根据一个实施例的用于确定样本12的折射率ns的方法的步骤的流程图。该方法可以由先前附图中描述的任何装置100进行。
在第一步骤S1中，提供包括样本12和光学元件20的盒10。在第二步骤S2中，借助于光源104利用光束106来照射盒10的至少一部分。在另一步骤S3中，光束106的至少一部分被光学元件20衍射和/或折射。在另一步骤S4中，利用物镜114来接收光束106的经折射和/或经衍射的部分。在进一步的步骤S5中，利用图像传感器108捕获由物镜114生成的图像122a。在进一步的步骤S6中，利用处理模块116，通过分析所捕获的图像122a的图像强度来确定样本12的透射率T和/或反射率R。在另一步骤S7中，基于透射率T和/或基于反射率R来确定样本12的折射率ns。
尽管已经在附图和前面的描述中详细图示和描述了本发明，但是这样的图示和描述应当被认为是图示性或示范性的，而非限制性的。本发明不限于公开的实施例。本领域技术人员通过研究附图、公开以及权利要求书，在实践请求保护的本发明时，可以理解和实现对所公开实施例的其他的变型。
在权利要求中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。尽管特定措施是在互不相同的从属权利要求中记载的，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。权利要求书中的任何附图标记不应被解释为对范围的限制。

Claims (13)

1.一种用于确定样本(12)的折射率(ns)的装置(100)，所述装置(100)包括：
盒(10)，其用于接收所述样本(12)；以及
成像单元(102)，其包括：
光源(104)，其用于利用光束(106)来照射所述盒(10)的至少部分；
图像传感器(108)，其具有用于捕获所述盒(10)的所述部分的图像(122a)的多个光敏像素(112)；
物镜(114)，其被布置在所述光源(104)与所述图像传感器(108)之间的光路中；以及
处理模块(116)，其用于分析所捕获的图像(122a)；
其中，所述盒(10)包括光学元件(20)，所述光学元件被配置为对所述光束(106)的至少部分进行折射和/或衍射；
其中，所述物镜(114)被布置为接收光束(106)的经折射的部分和/或经衍射的部分；
其中，所述处理模块(116)被配置为通过分析所捕获的图像(122a)的图像强度来确定所述样本(12)的透射率(T)和/或反射率(R)；并且
其中，所述处理模块(116)被配置为基于所述透射率(T)和/或基于所述反射率(R)来确定所述样本(12)的所述折射率(ns)。
2.根据权利要求1所述的装置(100)，
其中，所述处理模块(116)被配置为滤除所捕获的图像(122a)中的与所述样本(12)中的添加剂有关的预定义结构(13)。
3.根据权利要求2所述的装置(100)，
其中，所述处理模块(116)被配置为基于对所捕获的图像(122a)的分割(122c)来滤除所述预定义结构(13)。
4.根据权利要求2或3中的任一项所述的装置(100)，
其中，所述处理模块(116)被配置为基于形态分析、对比度分析和/或基于对所述预定义结构(13)的分类来确定所述预定义结构(13)。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的装置(100)，
其中，所述处理模块(116)被配置为确定所述光敏像素(112)中的至少部分的像素强度值；并且
其中，所述处理模块(116)被配置为基于所确定的像素强度值的平均强度值(Io)来确定所述透射率(T)和/或所述反射率(R)。
6.根据权利要求5所述的装置(100)，
其中，所述处理模块(116)被配置为基于所述平均强度值(Io)与参考强度值(Iref)的比率来确定所述透射率(T)和/或所述反射率(R)；
其中，所述参考强度值(Iref)被存储在查找表中。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的装置(100)，
其中，所述盒(10)包括第一区域(24)和第二区域(26)，所述光学元件(20)被布置在所述第一区域(24)中；
其中，所述成像单元(102)被配置为使得所捕获的图像(122a)包括所述第一区域(24)的第一图像部分和所述第二区域(26)的第二图像部分；并且
其中，所述处理模块(116)被配置为基于捕获所述第一图像部分的光敏像素(112)的第一平均强度值(Io)与捕获所述第二图像部分的光敏像素(112)的第二平均强度值(Iref)的比率来确定所述透射率(T)和/或所述反射率(R)。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的装置(100)，
其中，所述处理模块(116)被配置为基于所确定的所述样本(12)的折射率(ns)并且基于转换函数来确定所述样本(12)的比重值(SG)。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的装置(100)，
其中，所述成像单元(102)被配置为捕获暗图像；
其中，所述处理模块(116)被配置为基于所捕获的暗图像来确定暗强度值(I暗)；并且
其中，所述处理模块(116)被配置为考虑所述暗强度值(I暗)来确定所述透射率(T)和/或所述反射率(R)。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的装置(100)，
其中，所述光学元件(20)是衍射光学元件(20)，所述衍射光学元件被配置为将所述光束(106、106a)衍射成至少两个衍射级(118a-c)；
其中，所述物镜(114)和所述衍射光学元件(20)被配置为使得所述物镜(114)接收所述至少两个衍射级(118a-c)；并且
其中，所述成像单元(102)被配置为捕获所述至少两个衍射级(118a-c)的两幅独立图像。
11.根据权利要求1至9中的任一项所述的装置(100)，
其中，所述光学元件(20)是折射光学元件(20)，所述折射光学元件被配置为将所述光束(106、106a)至少折射成具有第一光束方向的第一光束部分(118b)和具有第二光束方向的第二光束部分(118a、c)；
其中，所述物镜(114)和所述折射光学元件(20)被配置为使得所述物镜(114)接收所述第一光束部分(118b)和所述第二光束部分(118a、c)；并且
其中，所述成像单元(102)被配置为捕获所述第一光束部分(118b)和所述第二光束部分(118a、c)的两幅独立图像。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的装置(100)，
其中，所述光学元件(20)是以下中的至少一种：相位衍射光学元件、振幅衍射光学元件、折射元件和/或包括相互不同的折射率的结构的元件。
13.一种用于确定样本(12)的折射率(ns)的方法，所述方法包括以下步骤：
提供(S1)包括所述样本(12)和光学元件(20)的盒(10)；
利用光源(104)来用光束(106)照射(S2)的所述盒(10)的至少部分；
利用所述光学元件(20)来对所述光束(106)的至少部分进行衍射和/或折射(S3)；
利用物镜(114)来接收(S4)所述光束(106)的经折射和/或经衍射的部分；
利用图像传感器(108)来捕获(S5)由所述物镜(114)生成的图像(122a)；
利用处理模块(116)，通过分析所捕获的图像的图像强度(122a)来确定(S6)所述样本(12)的透射率(T)和/或反射率(R)；并且
基于所述透射率(T)和/或基于所述反射率(R)来确定(S7)所述样本(12)的所述折射率(ns)。
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