CN112748560A - 具有微机电光学系统的图像转换模块及应用其的方法 - Google Patents
具有微机电光学系统的图像转换模块及应用其的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112748560A CN112748560A CN202011180887.9A CN202011180887A CN112748560A CN 112748560 A CN112748560 A CN 112748560A CN 202011180887 A CN202011180887 A CN 202011180887A CN 112748560 A CN112748560 A CN 112748560A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- image
- optical
- sample
- data
- conversion module
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 124
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims abstract description 64
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 claims abstract description 64
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims description 21
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims description 16
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 15
- 238000000701 chemical imaging Methods 0.000 claims description 6
- 238000000339 bright-field microscopy Methods 0.000 claims description 3
- 238000001446 dark-field microscopy Methods 0.000 claims description 3
- 238000001931 thermography Methods 0.000 claims description 3
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 11
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000000386 microscopy Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 210000001747 pupil Anatomy 0.000 description 3
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 238000010801 machine learning Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000011002 quantification Methods 0.000 description 2
- 208000034628 Celiac artery compression syndrome Diseases 0.000 description 1
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- BBWBEZAMXFGUGK-UHFFFAOYSA-N bis(dodecylsulfanyl)-methylarsane Chemical compound CCCCCCCCCCCCS[As](C)SCCCCCCCCCCCC BBWBEZAMXFGUGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 238000004624 confocal microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000001917 fluorescence detection Methods 0.000 description 1
- 238000000569 multi-angle light scattering Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/0075—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 with means for altering, e.g. increasing, the depth of field or depth of focus
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B21/00—Microscopes
- G02B21/18—Arrangements with more than one light path, e.g. for comparing two specimens
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B21/00—Microscopes
- G02B21/0004—Microscopes specially adapted for specific applications
- G02B21/002—Scanning microscopes
- G02B21/0024—Confocal scanning microscopes (CSOMs) or confocal "macroscopes"; Accessories which are not restricted to use with CSOMs, e.g. sample holders
- G02B21/0032—Optical details of illumination, e.g. light-sources, pinholes, beam splitters, slits, fibers
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B21/00—Microscopes
- G02B21/36—Microscopes arranged for photographic purposes or projection purposes or digital imaging or video purposes including associated control and data processing arrangements
- G02B21/361—Optical details, e.g. image relay to the camera or image sensor
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B21/00—Microscopes
- G02B21/36—Microscopes arranged for photographic purposes or projection purposes or digital imaging or video purposes including associated control and data processing arrangements
- G02B21/365—Control or image processing arrangements for digital or video microscopes
- G02B21/367—Control or image processing arrangements for digital or video microscopes providing an output produced by processing a plurality of individual source images, e.g. image tiling, montage, composite images, depth sectioning, image comparison
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B23/00—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
- G02B23/02—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices involving prisms or mirrors
- G02B23/04—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices involving prisms or mirrors for the purpose of beam splitting or combining, e.g. fitted with eyepieces for more than one observer
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
- G02B26/0816—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
- G02B26/0833—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
- G02B26/10—Scanning systems
- G02B26/101—Scanning systems with both horizontal and vertical deflecting means, e.g. raster or XY scanners
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/10—Beam splitting or combining systems
- G02B27/1066—Beam splitting or combining systems for enhancing image performance, like resolution, pixel numbers, dual magnifications or dynamic range, by tiling, slicing or overlapping fields of view
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/10—Beam splitting or combining systems
- G02B27/14—Beam splitting or combining systems operating by reflection only
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
- G02B7/28—Systems for automatic generation of focusing signals
- G02B7/36—Systems for automatic generation of focusing signals using image sharpness techniques, e.g. image processing techniques for generating autofocus signals
- G02B7/365—Systems for automatic generation of focusing signals using image sharpness techniques, e.g. image processing techniques for generating autofocus signals by analysis of the spatial frequency components of the image
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B21/00—Microscopes
- G02B21/06—Means for illuminating specimens
- G02B21/08—Condensers
- G02B21/082—Condensers for incident illumination only
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B21/00—Microscopes
- G02B21/06—Means for illuminating specimens
- G02B21/08—Condensers
- G02B21/086—Condensers for transillumination only
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B21/00—Microscopes
- G02B21/06—Means for illuminating specimens
- G02B21/08—Condensers
- G02B21/12—Condensers affording bright-field illumination
- G02B21/125—Condensers affording bright-field illumination affording both dark- and bright-field illumination
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B21/00—Microscopes
- G02B21/16—Microscopes adapted for ultraviolet illumination ; Fluorescence microscopes
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Astronomy & Astrophysics (AREA)
- Microscoopes, Condenser (AREA)
Abstract
一种具有微机电光学系统的图像转换模块及应用其的方法。图像转换模块(09)包括用于建立光学路径(07)的光学接口(10)。图像转换模块还包括在光学路径上的分束元件(13)。分束元件被配置用于将在光学路径上进入光学接口的光束分成第一光学子路径(14)和第二光学子路径(16)。图像转换模块还包括微机电光学系统(17)，其被配置用于增大被导向第一光电子模块(21)的第一光学子路径上的景深，第一光电子模块包括图像传感器(22)。图像转换模块还包括第二光电子模块(24)，其包括第二光学子路径上的电子传感器(26)。第二光电子模块被配置用于获取关于样本(02)的附加数据。
Description
技术领域
本发明涉及一种图像转换模块，其包括用于增大景深的微机电光学系统。例如，图像转换模块可以用作显微镜或另一光学仪器的一部分。此外，本发明涉及一种用于应用所述图像转换模块的方法。
背景技术
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与镜筒透镜之间。显微镜可以用于共聚焦显微镜术、激光支持显微镜术、常规显微镜术或分析显微镜术。
US 7,345,816 B2示出了一种光学显微镜，其包括用照明光照射样本的光源。具有可变反射表面的镜反射照明光。校正表存储与焦点位置和像差的改变对应的反射表面的多种形状的多个数据。
US 7,269,344 B2教导了一种光学设备，其具有设置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与要使用的图像对应的对象区域的改变而改变。该解决方案目标在于即使在可变放大率增大时所拍摄的图像的高清晰度。
WO 2005/119331 A1教导了一种可变焦距透镜，其包括具有两个旋转自由度和一个平移自由度的多个微镜。控制微镜的两个旋转自由度和一个平移自由度以改变透镜的焦距并满足光的相同相位条件。透镜是衍射菲涅耳透镜。
WO 2007/134264 A2示出了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，控制微镜中的每一个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，该图像处理单元使用由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。
EP 3 486 706 A1教导了一种用于显微镜的功能模块。该功能模块包括用于将功能模块可移除地安装到显微镜的模块支架的机械接口。功能模块还包括用于建立从显微镜的物镜到功能模块的光学路径的光学接口。此外，功能模块包括至少一个图像传感器。功能模块包括第一微机电光学系统和第二微机电光学系统。第一微机电光学系统被配置用于增大被导向图像传感器的第一光学子路径上的景深。第二微机电光学系统配置用于增大被导向图像传感器的第二光学子路径上的景深。使用两个微机电光学系统的益处是提高了光效率。
发明内容
本发明的目的是提供具有增大的景深和附加数据的样本的图像，如例如关于样本的附加光谱数据、具有不同尺寸和分辨率的附加视场或具有不同尺寸和分辨率的景深、关于样本的偏振数据、关于样本的几何性质的数据或关于样本的特征的数据。
前述目的通过根据本发明的第一方面的图像转换模块和根据本发明的第二方面的方法来实现。
根据本发明的图像转换模块旨在用作光学仪器的一部分。光学仪器是成像装置，并且其优选地是显微镜或望远镜。光学仪器包括用于收集来自对象或待检查样本的光的物镜。
图像转换模块包括用于建立图像转换模块的光学路径的光学接口。光学接口优选地是图像转换模块的入口。光学接口优选地位于中间图像平面处。
图像转换模块还包括光学路径上的分束元件。该分束元件被配置用于将进入光学路径上的光学接口的光束分成第一光学子路径和第二光学子路径。
图像转换模块还包括具有图像传感器的第一光电子模块，该图像传感器用于将由光学仪器收集并向图像传感器传递的图像转换成电信号。因此，建立了从分束元件到图像传感器的第一光学子路径。图像传感器优选地是半导体图像传感器阵列，例如CMOS。
图像转换模块还包括微机电光学系统，其被配置用于增大被导向图像传感器的第一光学子路径上的景深。因此，图像传感器可以非常快速地获取具有有限景深的多个单独图像，并且这些图像可以电子地组合成具有表示样本的增大的景深的图像。
图像转换模块还包括第二光电子模块，其包括第二光学子路径上的电子传感器。该第二光电子模块被配置用于获取关于样本的附加数据和/或信息。使用第二光电子模块获取的附加数据(如光谱数据或对比数据)可以补充和/或支持具有使用第一光电子模块获取的增大的景深的至少一个图像。
第二光电子模块是图像转换模块的附加子模块。图像转换模块也可以在没有第二光电子模块的情况下使用。特别地，可以使用不具有第二光电子模块的图像转换模块来记录具有增大的景深的图像。第一光电子模块是可交换的。而且，第一光电子模块内的部件优选地是可交换的。第二光电子模块是可交换的。而且，第二光电子模块内的部件优选地是可交换的。
根据本发明的图像转换模块的特殊益处在于，可以同时记录具有增大的景深(EDoF)的图像和关于样本或关于待成像的对象的附加数据。图像转换模块可以放置在显微镜或另一成像装置上，并且其能够增大显微镜或成像装置的成像性质。特别地，可以增大显微镜或成像装置的景深。可以增大显微镜或成像装置的视场。显微镜或成像装置可以同时使用数个景深和/或视场。可以在预定义的景深和视场中同时检测多个成像参数和/或成像模态。图像转换模块提供用于以不同模式和/或规格同时进行数据获取的选项，诸如放大率、光谱范围、分辨率、检测对比度、获取速度、时间分辨率、视场、偏振。
在根据本发明的图像转换模块的优选实施例中，第二光电子模块的电子传感器是附加图像传感器。因此，图像转换模块包括至少两个图像传感器，即，第一光电子模块的常规图像传感器和第二光电子模块的附加图像传感器。优选地，这两个图像传感器示出了不同的特性，特别是在对比度、色彩和/或视场范围方面。替选地，可以使用这两个图像传感器中的仅一个，但是它将具有固定的焦点位置、固定的景深、固定的视场、固定的分辨率等。可以出于特定目的适当选择来选择该图像传感器。例如，对于具有相同像素数量的两个图像传感器，具有更大像素的传感器将具有更大的视场，但其XYZ分辨率更小。
在图像转换模块的优选实施例中，第二光电子模块的电子传感器被配置用于测量样本的几何性质，或电子传感器被配置用于检测样本的特征，或电子传感器被配置用于检测样本的高度特征。出于该目的，第二光电子模块的电子传感器优选地是激光测距仪。
在图像转换模块的优选实施例中，第二光电子模块的电子传感器被配置用于获取关于样本的对比数据、关于样本的光谱数据、关于样本的偏振数据、关于样本的几何性质的数据和/或关于样本的特征的数据。
在根据本发明的图像转换模块的优选实施例中，第二光电子模块的附加图像传感器是偏振图像传感器、高光谱图像传感器、热图像传感器或被调整用于荧光检测的光学传感器系统。这种图像传感器提供支持具有增强的景深的图像的关于样本的附加数据。
微机电光学系统优选地是镜面阵列透镜系统。这种镜面阵列透镜系统以商标MALS供应。
在根据本发明的图像转换模块的优选实施例中，微机电光学系统包括可移动微镜阵列。可移动微镜中的每一个示出了两个旋转自由度和一个平移自由度。微机电光学系统的可移动微镜的平移自由度优选地沿着第一光学子路径。微机电光学系统的可移动微镜的两个旋转自由度优选地垂直于第一光学子路径。
在根据本发明的图像转换模块的优选实施例中，光学接口、第一光电子模块、第二光电子模块和微机电光学系统被导向分束元件。分束元件优选地是分束器、色彩分束器或偏振分束器。分束器、色彩分束器和偏振分束器分别将光学路径分成被导向微机电光学系统的第一光学子路径和被导向第二光电子模块的第二光学子路径。此外，微机电光学系统优选地经由分束元件光学地被导向第一光电子模块。
优选地，第一光学子路径和第二光学子路径在分束元件内彼此交叉。
优选地，分束元件位于光学接口与微机电光学系统之间。优选地，分束元件位于第一光电子模块与第二光电子模块之间。
优选地，微机电光学系统、分束元件和光学接口被布置在第一直线上。优选地，第一光电子模块和分束元件以及第二光电子模块被布置在第二直线上。
优选地，分束器是偏振分束器。偏振分束器使光学路径的光偏振。
在根据本发明的图像转换模块的优选实施例中，波片位于第一光学子路径上和/或第二光学子路径上。一个波片或每个波片优选地是λ/4波片。优选地，波片位于微机电光学系统与分束元件之间的第一光学子路径上。
在根据本发明的图像转换模块的优选实施例中，分束器是偏振分束器，并且显微镜还包括第一λ/4波片，该第一λ/4波片位于微机电光学系统与分束器之间的第一光学子路径上。
在根据本发明的图像转换模块的优选实施例中，透镜、滤色器、有源声光调制器、有源电光调制器和/或无源或有源干涉测量元件位于第一光学子路径上、第二光学子路径上和/或光学路径上。这些另外的部件可以提供特定的功能性。
透镜、滤色器、有源声光调制器、有源电光调制器和/或无源或有源干涉测量元件优选地位于第二光电子模块与分束元件之间和/或分束元件与第一光电子模块之间。透镜、滤色器、有源声光调制器、有源电光调制器和/或无源或有源干涉测量元件优选地位于第二光电子模块与分束元件之间的第二光学子路径处。在第二光电子模块与分束元件之间的透镜与在分束元件与第一光电子模块之间的透镜组合可以产生第一光学子路径和第二光学子路径的各种放大率，并引起图像传感器进行的相继检测。
图像转换模块优选地包括用于将图像转换模块可移除地安装到光学仪器的模块支架的机械接口。因此，图像转换模块是可交换的。
根据本发明的图像转换模块的优选实施例还包括用于控制微机电光学系统、第一光电子模块和第二光电子模块的控制单元。
优选地，控制单元还被配置用于使用第二光电子模块来获取关于样本的附加对比数据。该附加对比数据优选地是偏振数据、微分干涉数据、相位对比数据、热成像数据、光谱成像数据和/或高光谱成像数据以及根据明场显微镜术和/或暗场显微镜术获取的对比数据。控制单元优选地被配置用于将附加对比数据与用图像传感器获取的增大的景深的至少一个图像进行组合，从而得到共同的图像。
优选地，控制单元还被配置用于将附加对比数据与表示一个或多个空间方向上的不同空间规模的增大的景深的图像进行组合。例如，显微图像中的一个是具有减小的分辨率的大的面积或体积的概述图像，而显微图像中的另一个表示大的面积或体积内的更小的面积或体积，但是具有更高的分辨率。
优选地，控制单元还被配置用于使用附加对比数据以用于可以快速执行的自动聚焦。优选地，控制单元还被配置用于使用附加对比数据以用于提高表示样本的图像的质量。优选地，控制单元还被配置用于使用附加对比数据以用于校准显微镜。
优选地，控制单元还被配置用于通过微机电光学系统形成光栅。
优选地，控制单元还被配置用于拍摄具有得到图像堆叠的不同聚焦值的多个图像。通过以下操作获得不同的聚焦值：通过控制微机电光学系统，特别地，通过移动微机电光学系统的可移动微镜，更特别地，通过移动微机电光学系统的可移动微镜以形成各自具有不同焦距值的菲涅耳透镜或光栅。
优选地，控制单元还被配置用于将图像堆叠处理成具有增大的景深的图像。
优选地，控制单元还被配置用于处理图像堆叠或具有增大的景深的图像以实现三维图像。
优选地，控制单元还被配置用于处理多个图像堆叠或具有增大的景深的多个图像以实现至少一个三维图像。
优选地，控制单元还配置用于使第一光学子路径的图像和第二光学子路径的图像分离。优选地基于偏振、基于光谱范围、基于光的相位或基于焦点位置来获得该分离。
优选地，控制单元还被配置用于第一光学子路径和第二光学子路径的不同放大率。优选地，控制单元还被配置用于第一光学子路径和第二光学子路径的可变放大率。
优选地，图像转换模块包括多色分束器单元，该多色分束器单元优选地由三种色彩的分束器、由一组双色分束器或由接连地布置的介电镜形成。该多色分束器单元提供了具有单独光谱区的多个通道。这些通道是多于两个通道。图像转换模块的该实施例优选地包括如上文所描述的多于一个图像传感器。通道和光学子路径的数目优选地随图像传感器数目的增加而进一步缩放。替选地，图像转换模块包括声光致动器或使不同色彩分离的干涉仪。
根据本发明的方法以检查样本或对象为目的。为此，使用具有根据本发明的图像转换模块或具有根据本发明的图像转换模块的优选实施例的光学仪器。根据本发明的方法优选地以用显微镜检查样本为目的。在方法的步骤中，使用光学仪器、图像转换模块的第一光电子模块和微机电光学系统对样本或对象进行成像。所得图像示出了借助微机电光学系统增大的景深。在另一步骤中，使用第二光电子模块记录关于样本的附加数据。显示具有增大的景深和附加数据的图像。由于图像和附加数据与同一样本相关，因此显示的数据支持显示的图像。图像优选地是显微图像。
在方法的优选实施例中，附加数据是样本或对象的附加图像、关于样本或对象的对比数据、关于样本或对象的光谱数据、关于样本或对象的偏振数据、关于样本或对象的至少一个几何性质的数据和/或关于样本或对象的特征的数据。光谱数据可以是具有增大的景深的图像的光谱数据的附加部分。偏振数据可以是偏振图像。
与具有增大的景深的图像相比，样本或对象的附加图像优选地示出了在三个维度中的至少一个中不同的分辨率。附加地或替选地，附加图像表示样本的与具有增大的景深的图像表示的部分不同的部分。
附加对比数据优选地是偏振数据、微分干涉数据、相位对比数据、热成像数据、光谱成像数据和/或高光谱成像数据。
附加对比数据优选地与根据明场显微镜术和/或暗场显微镜术获取的基本对比数据进行组合。优选地使用图像传感器来获取基本对比数据。
方法的优选实施例包括另一步骤。在该步骤中，将附加对比数据与增大的景深的图像进行组合，从而得到要被显示的共同的图像。显示该至少一个共同的图像。
在方法的优选实施例中，附加对比数据用于将光学仪器自动聚焦在样本或对象上。在方法的优选实施例中，附加对比数据用于将光学仪器自动粗略聚焦在样本或对象上。相比于可用于第一光电子模块的有限景深或增大的景深，该自动聚焦和该自动粗略聚焦分别可以在更大的范围内执行。
在方法的优选实施例中，附加对比数据用于提高表示样本的图像的质量。
在方法的优选实施例中，附加对比数据用于光学仪器的校准。
附图说明
从以下参考附图对本发明的优选实施例的描述，本发明的附加优点、细节和改进将变得明显。
图1示出了具有根据本发明的图像转换模块的优选实施例的显微镜的示意性表示。
具体实施方式
在图1中，该显微镜包括物镜01，该物镜01用于收集来自要用显微镜被检查的样本02的光。显微镜还包括照明03。照明03可以属于不同类型中的任一种，例如暗场照明31、包括透镜04和分束器06的明场照明32或透射光照明33，该分束器用于将照明03的光馈入到显微镜的光学路径07中。
机械接口08用于安装图像转换模块09。中间图像平面10和光瞳11形成光学接口，该光学接口可以位于机械接口08内并使光学路径07延伸。
光学元件12(如滤光器)可以位于物镜01与光瞳11之间。
图像转换模块09包括分束器13，该分束器13将光学路径07分成第一光学子路径14和第二光学子路径16。
图像转换模块09的微机电光学系统17位于第一光学子路径14上。微机电光学系统17包括可移动微镜18的阵列。可移动微镜18中的每一个示出了两个旋转自由度和一个平移自由度。微机电光学系统17还可以包括光学元件19、20，如滤光器或λ/4波片。
图像转换模块09还包括具有图像传感器22的第一光电子模块21。由微机电光学系统17的微镜18反射的光经由分束器13被导向图像传感器22。光学元件23(如滤光器或λ/4波片)可以位于图像传感器22的前面。
根据本发明，图像转换模块09还包括位于第二光学子路径16上的附加的第二光电子模块24。第二光电子模块24包括电子传感器26，该电子传感器26可以是例如偏振图像传感器或高光谱图像传感器。第二光电子模块24还可以包括光学元件27、28，如滤光器或λ/4波片。
在第一示例性实施例中，电子传感器26是光谱或高光谱检测器，尤其是光谱或高光谱图像传感器。图像转换模块09的该实施例提供具有增大的景深的图像(包括光谱/高光谱图像)作为附加模式。附加光谱数据可以在样本02的体积上或样本02的体积的一部分上求平均。替选地，可以为样本02的体积中的特定位置提供附加光谱数据。该第一示例性实施例适用于材料识别、图像质量提高、3D图像和具有增大的景深的图像的质量提高、3D分辨率和速度的改善、分类、量化和/或作为机器学习的输入。附加的第二光电子模块24可以包括另一传感器(未示出)，如光谱仪或用于扩展光谱范围的热或IR检测器/相机。
在第二示例性实施例中，电子传感器26是偏振敏感检测器，例如偏振敏感图像传感器。使用该偏振敏感检测器26，可以同时获得具有不同偏振值的样本02的图像，例如检测器的偏振元件与敏感元件之间的角度为0°、45°、90°和135°的四个图像。
偏振敏感检测器26允许提供附加偏振数据的附加模式，该附加偏振数据可以在样本02的体积上或在样本02的体积的一部分上求平均。替选地，可以为样本02的体积中的特定位置提供附加偏振数据。该第二示例性实施例适用于材料识别、图像质量提高、3D图像和具有增大的景深的图像的质量提高、3D分辨率和速度的改善、分类、量化和/或作为机器学习的输入。
在第三示例性实施例中，电子传感器26被配置用于在样本02的体积中同时或相继进行获取，其中，与由图像传感器22成像的体积相比，该体积被扩大。替选地，电子传感器26被配置用于样本02的体积的一部分的同时或相继获取。该专用电子传感器26(如专用图像传感器)允许一种附加模式，该附加模式为样本02的较大体积的观察提供减小的轴向分辨率和可能相同的轴向分辨率，或在样本02的较小体积中提供了改善的轴向或/和横向分辨率。该第三示例性实施例适用于快速样本数字化、样本02的大体积上的快速导航、具有改善的分辨率的显微文档、3D中的操控、3D图像和具有增大的景深的图像的质量提高和/或自动对焦。附加的第二光电子模块24可以包括激光测距仪作为另一选项。
附图标记列表
01 物镜
02 样本
03 照明
04 透镜
05 –
06 分束器
07 光学路径
08 机械接口
09 图像转换模块
10 中间图像平面
11 光瞳
12 光学元件
13 分束器
14 第一光学子路径
15 –
16 第二光学子路径
17 微机电光学系统
18 可移动微镜
19 光学元件
20 光学元件
21 第一光电子模块
22 图像传感器
23 光学元件
24 第二光电子模块
25 –
26 电子传感器
27 光学元件
28 光学元件
29
30
31 暗场照明
32 明场照明
33 透射光照明
Claims (15)
1.一种图像转换模块(09)，包括：
光学接口(10)，所述光学接口(10)用于建立所述图像转换模块(09)的光学路径(07)；
–分束元件(13)，所述分束元件(13)在所述光学路径(07)上，其中，所述分束元件(13)被配置用于将在所述光学路径(07)上进入所述光学接口(10)的光束分成第一光学子路径(14)和第二光学子路径(16)；
–第一光电子模块(21)，所述第一光电子模块(21)具有图像传感器(22)；
–微机电光学系统(17)，所述微机电光学系统(17)被配置用于增大被导向所述第一光电子模块(21)的所述第一光学子路径(14)上的景深；以及
–第二光电子模块(24)，所述第二光电子模块(24)包括在所述第二光学子路径(16)上的电子传感器(26)，其中，所述第二光电子模块(24)被配置用于获取关于所述样本(02)的附加数据。
2.根据权利要求1所述的图像转换模块(09)，其特征在于，所述第二光电子模块(24)的所述电子传感器(26)是附加图像传感器，或所述第二光电子模块(24)的所述电子传感器(26)被配置用于测量所述样本(02)的几何性质，或所述第二光电子模块(24)的所述电子传感器(26)被配置用于检测所述样本(02)的特征。
3.根据权利要求2所述的图像转换模块(09)，其特征在于，所述第二光电子模块(24)的所述附加图像传感器(26)是偏振图像传感器、高光谱图像传感器或热图像传感器。
4.根据权利要求1至3中的一项所述的图像转换模块(09)，其特征在于，所述微机电光学系统(17)包括可移动微镜(18)的阵列，其中，所述可移动微镜(18)中的每一个示出两个旋转自由度和一个平移自由度。
5.根据权利要求1至3中的一项所述的图像转换模块(09)，其特征在于，所述分束元件是分束器(13)、色彩分束器或偏振分束器，其中，所述分束器(13)、所述色彩分束器或所述偏振分束器被导向所述第一光电子模块(21)。
6.根据权利要求1至3中的一项所述的图像转换模块(09)，其特征在于，所述第一光学子路径(14)和所述第二光学子路径(16)在所述分束元件(13)内彼此交叉。
7.根据权利要求1至3中的一项所述的图像转换模块(09)，其特征在于，所述分束元件(13)位于所述微机电光学系统(17)与所述光学接口(10)之间，其中，所述分束元件(13)位于所述第一光电子模块(21)与所述第二光电子模块(24)之间。
8.根据权利要求1至3中的一项所述的图像转换模块(09)，其特征在于，其包括机械接口(08)，所述机械接口(08)用于将所述图像转换模块(09)可移除地安装到光学仪器的模块支架。
9.一种用于使用具有根据权利要求1所述的图像转换模块(09)的光学仪器检查样本(02)的方法，其中，所述方法包括以下步骤：
–使用所述光学仪器(01)、所述第一光电子模块(21)和所述微机电光学系统(17)对所述样本(02)进行成像，其中，所得图像示出增大的景深；
–使用所述第二光电子模块(24)记录关于所述样本(02)的附加数据；以及
–显示具有所述增大的景深和所述附加数据的所述图像。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述附加数据是所述样本(02)的附加图像、关于所述样本(02)的对比数据、关于所述样本(02)的光谱数据、关于所述样本(02)的偏振数据、关于所述样本(02)的几何性质的数据、和/或关于所述样本(02)的特征的数据。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述样本(02)的所述附加图像示出在三个维度中的至少一个中与具有所述增大的景深的所述图像的不同分辨率，和/或所述附加图像表示所述样本(02)的与由具有所述增大的景深的所述图像表示的所述样本(02)的部分不同的部分。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，附加的所述对比数据是偏振数据、微分干涉数据、相位对比数据、热成像数据、光谱成像数据、和/或高光谱成像数据。
13.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，附加的所述对比数据用于将所述光学仪器自动聚焦在所述样本(02)上。
14.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，附加的所述对比数据与根据明场显微镜术和/或暗场显微镜术获取的基本对比数据进行组合。
15.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，其还包括以下步骤：
–将附加的所述对比数据与所述增大的景深的所述图像进行组合，从而得到要被显示的共同的图像。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP19206199.2A EP3816692A1 (en) | 2019-10-30 | 2019-10-30 | Image conversion module with a microelectromechanical optical system and method for applying the same |
| EP19206199.2 | 2019-10-30 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112748560A true CN112748560A (zh) | 2021-05-04 |
Family
ID=68424602
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011180887.9A Pending CN112748560A (zh) | 2019-10-30 | 2020-10-29 | 具有微机电光学系统的图像转换模块及应用其的方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11940609B2 (zh) |
| EP (1) | EP3816692A1 (zh) |
| CN (1) | CN112748560A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023005374A1 (zh) * | 2021-07-27 | 2023-02-02 | 重庆西山科技股份有限公司 | 偏振光内窥镜装置及数据处理方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20220290553A1 (en) * | 2021-03-15 | 2022-09-15 | Saudi Arabian Oil Company | Real-time multimodal radiometry for subsurface characterization during high-power laser operations |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004029373A (ja) * | 2002-06-26 | 2004-01-29 | Keyence Corp | カラー顕微鏡 |
| US20050258335A1 (en) * | 2004-05-24 | 2005-11-24 | Hamamatsu Photonics K.K. | Microscope system |
| US20080266652A1 (en) * | 2007-04-30 | 2008-10-30 | General Electric Company | Microscope with dual image sensors for rapid autofocusing |
| WO2013176549A1 (en) * | 2012-05-24 | 2013-11-28 | Stichting Vu-Vumc | Optical apparatus for multiple points of view three-dimensional microscopy and method |
| CN109060660A (zh) * | 2018-08-08 | 2018-12-21 | 天津大学 | 基于液晶可变延迟器的反射差分光学测量系统及方法 |
| WO2019096547A1 (en) * | 2017-11-16 | 2019-05-23 | Carl Zeiss Microscopy Gmbh | Functional module and microscope equipped with the same |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3926500A (en) * | 1974-12-02 | 1975-12-16 | Ibm | Method of increasing the depth of focus and or the resolution of light microscopes by illuminating and imaging through a diaphragm with pinhole apertures |
| US6771417B1 (en) | 1997-08-01 | 2004-08-03 | Carl Zeiss Jena Gmbh | Applications of adaptive optics in microscopy |
| DE19733193B4 (de) | 1997-08-01 | 2005-09-08 | Carl Zeiss Jena Gmbh | Mikroskop mit adaptiver Optik |
| JP2004247947A (ja) | 2003-02-13 | 2004-09-02 | Olympus Corp | 光学装置 |
| US6934072B1 (en) | 2004-05-27 | 2005-08-23 | Angstrom Inc. | Variable focal length lens comprising micromirrors with two degrees of freedom rotation and one degree of freedom translation |
| US7742232B2 (en) | 2004-04-12 | 2010-06-22 | Angstrom, Inc. | Three-dimensional imaging system |
| US7345816B2 (en) | 2005-01-11 | 2008-03-18 | Olympus Corporation | Optical microscope |
| WO2008070269A2 (en) * | 2006-10-06 | 2008-06-12 | Novadaq Technologies, Inc. | Methods, software and systems for imaging |
| DE102010035104A1 (de) * | 2010-08-23 | 2012-04-05 | Euroimmun Medizinische Labordiagnostika Ag | Vorrichtung und Verfahren zur automatischen Fokussierung für die Mikroskopie schwach leuchtender Substrate |
| DE102011086018A1 (de) * | 2011-11-09 | 2013-05-16 | Carl Zeiss Ag | Verfahren und Anordnung zur Autofokussierung eines Mikroskops |
| DE102012009836A1 (de) * | 2012-05-16 | 2013-11-21 | Carl Zeiss Microscopy Gmbh | Lichtmikroskop und Verfahren zur Bildaufnahme mit einem Lichtmikroskop |
| DE102017100904B4 (de) * | 2017-01-18 | 2023-01-19 | Carl Zeiss Microscopy Gmbh | Bildwandlungsmodul für ein Mikroskop und Mikroskop |
| DE102017208615A1 (de) * | 2017-05-22 | 2018-11-22 | Carl Zeiss Microscopy Gmbh | Verfahren und Adapter zur Adaption eines Mikroskopobjektivs an ein Digitalmikroskop |
| US11512946B2 (en) * | 2020-02-17 | 2022-11-29 | Purdue Research Foundation | Method and system for automatic focusing for high-resolution structured light 3D imaging |
| WO2022192157A1 (en) * | 2021-03-07 | 2022-09-15 | Cellino Biotech, Inc. | Platforms and systems for automated cell culture |
| CN117121477A (zh) * | 2021-03-29 | 2023-11-24 | 爱尔康公司 | 具有连续自动对焦模式的立体成像平台 |
-
2019
- 2019-10-30 EP EP19206199.2A patent/EP3816692A1/en active Pending
-
2020
- 2020-10-29 CN CN202011180887.9A patent/CN112748560A/zh active Pending
- 2020-10-30 US US17/084,812 patent/US11940609B2/en active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004029373A (ja) * | 2002-06-26 | 2004-01-29 | Keyence Corp | カラー顕微鏡 |
| US20050258335A1 (en) * | 2004-05-24 | 2005-11-24 | Hamamatsu Photonics K.K. | Microscope system |
| US20080266652A1 (en) * | 2007-04-30 | 2008-10-30 | General Electric Company | Microscope with dual image sensors for rapid autofocusing |
| WO2013176549A1 (en) * | 2012-05-24 | 2013-11-28 | Stichting Vu-Vumc | Optical apparatus for multiple points of view three-dimensional microscopy and method |
| WO2019096547A1 (en) * | 2017-11-16 | 2019-05-23 | Carl Zeiss Microscopy Gmbh | Functional module and microscope equipped with the same |
| CN109060660A (zh) * | 2018-08-08 | 2018-12-21 | 天津大学 | 基于液晶可变延迟器的反射差分光学测量系统及方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023005374A1 (zh) * | 2021-07-27 | 2023-02-02 | 重庆西山科技股份有限公司 | 偏振光内窥镜装置及数据处理方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP3816692A1 (en) | 2021-05-05 |
| US20210132356A1 (en) | 2021-05-06 |
| US11940609B2 (en) | 2024-03-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20180307005A1 (en) | Multifunction Autofocus System and Method for Automated Microscopy | |
| US10725279B2 (en) | Systems and methods for extended depth-of-field microscopy | |
| CN108139650B (zh) | 线扫描成像中的实时聚焦 | |
| US8081309B2 (en) | Optical microscope and spectrum measuring method | |
| US8760756B2 (en) | Automated scanning cytometry using chromatic aberration for multiplanar image acquisition | |
| CN110235045B (zh) | 用于对样品进行显微检查的显微镜和方法 | |
| JP5897563B2 (ja) | ライン走査式顕微鏡における同期用システム | |
| EP2758825B1 (en) | Slide scanner with a tilted image plane | |
| WO2017019795A1 (en) | Imaging assemblies with rapid sample auto-focusing | |
| EP3486706B1 (en) | Functional module and microscope equipped with the same | |
| US20090296207A1 (en) | Laser scanning microscope and its operating method | |
| US11940609B2 (en) | Image conversion module with a microelectromechanical optical system and method for applying the same | |
| JP4725967B2 (ja) | 微小高さ測定装置及び変位計ユニット | |
| KR20010034046A (ko) | 다수의 스캐닝 빔을 갖는 공초점 현미경 | |
| JP2008065144A (ja) | 分光光学ユニット | |
| JP2000241123A (ja) | 微小寸法測定装置 | |
| US20220113523A1 (en) | Microscope | |
| JP2015203730A (ja) | 結像光学系および撮像装置 | |
| JP2009192721A (ja) | 共焦点顕微鏡 | |
| WO2014159843A1 (en) | Compact microscope systems and components thereof |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: Analytik Jena Applicant after: Carl Zeiss Microscopy GmbH Applicant after: SD optics Applicant after: Stereo display Co. Address before: Analytik Jena Applicant before: Carl Zeiss Microscopy GmbH Applicant before: SD optics Ltd. Applicant before: STEREO DISPLAY Inc. |