CN112955806B - 用于对样本区域成像的显微镜系统和相应的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于对样本的至少一个区域成像的显微镜系统(100)，其具有：图像产生机构(110)，用于对有待成像的样本区域的在观察光路(118)中检测的部分区域予以显微地成像；移动机构(120)，其被设计用于使得有待成像的所述部分区域移动到所述图像产生机构(110)的观察光路(118)中；显示在显示器(131)上的图形用户界面(130)，用于通过至少一个用户输入来确定与待成像的所述样本区域相应的移动区域(133)，其中，所述图形用户界面经过设计，使得它显示坐标系(132)，并且在所显示的坐标系(132)中输入至少一个点(A、B、C、D)之后，规定移动空间形式的移动区域(133)；和控制机构(140)，其根据规定的移动空间(133)来控制所述移动机构(120)，从而该移动机构使得与所确定的移动空间相应数量的部分区域前后相继地进入到所述观察光路(118)中，并且分别通过所述图像产生机构(110)对这些部分区域予以成像。

Description

用于对样本区域成像的显微镜系统和相应的方法
技术领域
本发明涉及一种用于对样本的至少一个区域成像的显微镜系统，该显微镜系统具有：图像产生机构，其用于对有待成像的样本区域的位于观察光路的焦点上的部分区域予以显微地成像；移动机构或扫描机构，其被设计用于使得有待成像的部分区域移动到图像产生机构的观察光路的焦点上；以及控制机构，其根据待规定的移动区域来控制移动机构，从而在规定的移动区域内部靠近预定量的部分区域并且通过图像产生机构予以成像。
背景技术
这种显微镜系统通常由现有技术已知。它们例如当样本或者待成像的样本区域超过在成像光学件的视场(英文“field of view”)中的显微成像所能检测的尺寸时使用。通常，在放大率低时，可以产生样本一部分的概览图像。然后用户例如选出感兴趣的样本区域，随后按照确定好的模式巡检或者扫描该样本区域。在此，要成像的样本区域按如下方式予以成像：按照预定的扫描模式接近预定数量的部分区域并予以成像，其中随后，所产生的图像通过合适的图像处理程序予以叠加，并且组成样本区域的整体图像(马赛克图像)。要成像的样本区域通常是指在x-方向、y-方向和z-方向上延展的样本空间。大多数情况下，在多个x-y平面中以不同的z-坐标对样本区域予以扫描。为此，显微镜系统通常具有在x-方向和y-方向上可移动的显微镜台，以及具有聚焦机构，该聚焦机构可以在z-方向上改变或确定显微镜系统的观察光路的焦点。为了聚焦的目的，显微镜系统的物镜和/或所提到的显微镜台可在z-方向上移动。
对于这种已知的显微镜系统，确定待成像的样本区域或相关的移动区域(扫描区域)往往表明是有问题的，并且用户友好性差。目前，例如通过滑块来确定扫描区域，利用这些滑块可以在x-方向、y-方向和z-方向上规定扫描区域。如果扫描区域选择得太大，则成像就会涵盖其中不存在样本或不感兴趣的样本区域位于其中的区域。这二者提高了成本，延长了图像检测的时长。如果扫描区域选择得太小，就会产生未完全地对感兴趣的样本空间成像的危险。
发明内容
本发明的目的是，提出一种能够更精确地且更加用户友好地确定与待成像的样本区域相应的移动区域或扫描区域的可行方案。
该目的通过独立权利要求的主题得以实现。有利的设计可由相应的从属权利要求和后续说明得到。
根据本发明的显微镜系统是开篇所述类型的显微镜系统。为了对样本的至少一个区域成像，该显微镜系统具有图像产生机构，用于对待成像的样本区域的位于观察光路的焦点上的部分区域进行显微成像。这种图像产生机构例如包括至少一个显微镜物镜、放大倍率转换器和/或变焦系统，以及通常具有带后置摄像机的镜筒。无镜筒的显微镜也是已知的。显微镜图像因而可以例如直接成像到图像传感器上。通过这种方式，可以按公知的方式对位于观察光路中的部分区域予以显微地成像。此外，显微镜系统具有移动或扫描机构，其被设计用于使得分别待成像的部分移动至所提到的图像产生机构的观察光路中。为此移动承载有样本的显微镜台，和/或相应地调节显微镜系统的聚焦机构。为了聚焦的目的，物镜和/或显微镜台可沿焦点方向移动。通过这种方式，可以在所有三个空间方向上接近待成像的部分区域，并且被图像产生机构成像。有利地，引至观察光路中的部分区域布置在图像产生机构的焦点上。
根据本发明的显微镜系统还具有图形用户界面，其显示在显示器上，并且用于通过至少一个用户输入来确定与待成像的样本区域相应的移动区域或扫描区域。
“图形用户界面”在此可以是指由程序产生的图形显示部。用户可以在该显示部上将指令输入至显微镜系统。这些指令被转换为显微镜系统的动作。用户输入直接在显示部中进行，例如通过移动鼠标指针(英文“Cursor”)和点击或选择所希望的位置来进行。如果显示器是接触敏感的或电容性的显示屏(英文“Touchscreen”)，则输入可以用手指进行，或者用与显示屏适配的输入笔进行。
图形用户界面经过设计，使得它显示坐标系，并且通过在坐标系中输入至少一个点来规定移动空间形式的移动区域。显微镜系统的控制机构根据规定的移动空间来控制移动机构，从而在规定的移动空间以内接近预定量的部分区域，并且通过图像产生机构予以成像。换句话说，与移动空间相应数量的部分区域前后相继地进入到观察光路中，并且分别对这些部分区域予以成像。这些部分区域的通过这种方式产生的图像按公知的方式叠加和组合，以便得到对要成像的样本区域的成像。空间内的部分区域的数量和位置视该成像的所要求的图像质量而定。
图形用户界面至少设计成使得用户能够确定或规定与所希望的样本区域的成像相应的移动区域。为此，在图形用户界面上显示坐标系，用户可以在该坐标系内通过输入一个或多个点来规定移动空间或扫描空间。以此方式规定的移动区域由用户界面例如以轮廓固定的移动空间的形式予以显示。在确认规定的移动空间之后，然后例如进行扫描，并伴随相应的图像产生。为此例如可以使得图形用户界面与计算单元处于连接中，该计算单元被设计用于产生信号，这些信号被发送至控制机构。但这种计算单元也可以单独地例如位于显示器中，或者位于显卡上。
在此特别有利的是，要由用户输入的点中的至少一个点，但特别是其中的每个点，位于要成像的样本区域上或中。在此特别有益的是，用户前后相继地规定三个点，这些点形成要成像的样本区域的边缘点。通过在空间中选出至少三个这种点，可以选定相应的样本空间，并且将相应的移动区域规定为移动空间，并利用图形用户界面予以显示。随后，在规定的移动空间之内进行扫描，伴随相应的图像产生。
在不限制通用性的情况下，下面假定，所显示的坐标系是在x-方向、y-方向和z-方向上的笛卡尔坐标系。通过在这种坐标系中选择至少三个点，可以—如果这些点中的至少一个点未位于与其它点相同的平面中—规定三维的移动空间。又在不限制通用性的情况下，要假定长方体形的移动空间。不言而喻，在确定至少三个点时，也可以在笛卡尔坐标系中规定其它的移动空间。此外，也可以基于另一种坐标系，比如球面或柱面坐标系。如果下面提及x-、y-和z-坐标，则这不应限制本发明的通用构思。相同的情况适用于规定的移动空间的形状。
下面介绍规定长方体形移动区域的第一种有利的可行方案。
由图形用户界面，在所示坐标系中首先在共同的x-y平面内输入第一点A和第二点B。点A有利地是当前的焦点位置，其中，点A形成待规定的移动区域的边缘点或边界值。随后，通过在x-y平面内移动显微镜台，样本进一步移动至第二边界值B，用户例如通过按钮或鼠标点击的适当输入来确认该第二边界值。图形用户界面经过设计，从而规定预定的矩形的移动区域，其中，点A和点B形成该移动区域的边缘点或边界值。特别有益的是，点A和点B形成矩形移动区域的彼此相对的顶点。基于对矩形移动区域的规定，原则上已经可以进行图像扫描，但这种图像扫描于是局限于所选定的x-y平面。为了规定移动空间，用户在所示的同一坐标系中输入第三点C，该点位于经过点A和B伸展的x-y平面之外。以有利的方式，图形用户界面经过设计，从而输入的第三点C形成特别是长方体形移动区域的边缘点。点C例如位于如下平面中：该平面位于由点A和B形成的平面的对面并且与其平行地伸展。点C有利地位于待成像的样本区域上或中。又可以有益的是，点C位于长方体形移动区域的顶角。例如，用户可以从点之一A或B沿z-方向移动样本区域，以便到达一个点，用户把这个点确定为点C。从所确定的三个点A、B和C，图形用户界面规定长方体形的移动区域。
在规定长方体形的移动空间之后，显微镜系统的控制机构按预定的方式控制移动机构，从而扫描由此规定的样本区域。例如，首先在x-y平面内，然后随即在平行于该x-y平面的平面内，采集部分区域的图像，直至扫描了整个扫描空间。在每个扫描位置都产生图像，所采集的图像在不同的扫描位置重叠，并且组成了样本区域的整体图像。
对于本领域技术人员显而易见的是，通过在坐标系的空间内输入三个点，也可以规定其它预定的移动空间。原则上，几乎任意的几何形体都可以通过规定该形体的三个边缘点来设定。在带有可在x-y方向上移动的显微镜台和可在z-方向上移动的聚焦机构的显微镜系统的实践中，长方体形的移动空间往往是最有益的。
此外并非强制必需的是，三个给定的点A、B和C全部都位于待成像的样本区域中或上。例如，在规定长方体形移动区域的上述例子中，可以把点C放在确保检测待成像的样本区域的全部z-坐标的高度(z-坐标)。为此，点C可以略高于样本的实际延伸。相同的考察方式完全类似地适用于点A和B。
下面介绍规定长方体形移动区域的另一种有利的可行方案。
在所述另一种可行方案中，仅把两个点A和C输入到由图形用户界面显示的坐标系中就足够了。为此，图形用户界面经过设计，从而它把输入的两个点视为长方体形移动区域的边缘点。按有利的方式，两个点A和C规定了长方体形移动空间的彼此相对的顶点，确切地说，它们形成了长方体形移动空间的空间对角线的起始点和终点。在说明书末尾的实施例中也有该设计的更详细的说明。
最后，参考规定长方体形移动区域或更普遍地任一预定的移动空间的另一有利的可行方案。为此，图形用户界面可以经过设计，从而从在所示坐标系中输入的点A起，在该坐标系中示出了预定的空间轮廓，借助该坐标系来规定移动空间，或者说，该坐标系规定了移动空间。例如，可以在坐标系中显示长方体形空间轮廓，输入的点A例如位于该坐标系的一个顶角处。这种设计例如在如下时候是有利的：要按时间顺序检查相同尺寸或相似尺寸的样本区域，从而很少改变移动空间。在这种情况下，设定该移动空间的一个唯一的顶点或边缘点(点A)就可以足以规定该移动空间。
此外，图形用户界面可以经过设计，在其中含有移动空间的坐标系内示出起始于与待成像的部分区域相应的起始点的平面网格或空间网格。例如，可以在坐标系中显示长方体形的空间网格，例如点A位于该坐标系的一个顶角处。在该空间网格中标出了与部分区域相应的起始点。
通常有利的是，在坐标系中例如以空间轮廓或空间网格—其表明了移动空间的边界—的形式示出规定的移动空间。也可以有益的是，在坐标系中显示最大可能的移动空间或最大的移动区域。最大可能的移动空间通过显微镜台的或聚焦机构的系统参数来确定，即通过在x-方向、y-方向和z-方向上的最大的相应移动距离来确定。在该设计中，用户可以看到他离开最大可能的移动空间的边界有多远。
通常，为了找到感兴趣的待成像的样本区域，已经对样本的部分区域进行了摄像。这些摄像可以事先已经产生，或者在规定移动空间期间产生。这种成像或者还有在z-方向上采集的图像序列可以由图形用户界面在单独的显示区域中显示，或者—例如半透明地—在坐标系中显示，以便于用户例如规定移动空间。
在一种有利的设计中，图形用户界面经过设计，从而在规定移动空间之后，可以通过输入至少一个其它的点来修改或者重新规定该移动空间。例如，可以通过选择和输入位于规定的移动空间之外的另一点D来扩展移动空间，而通过输入位于规定的移动空间之内的另一点D来缩小该移动空间。在此特别有益的是，输入的另一点D形成了新规定的特别是扩展或缩小的移动空间的新的边缘点。在此，这个新边缘点尤其可以是例如长方体形移动区域的新边缘点或顶点。在这种设计中也可以有益的是，图形用户界面经过设计，从而可以通过选择或点击所显示的规定的移动空间的边缘点来使得该移动空间按规定的方式特别是在保持长方体形状的情况下扩大或缩小。一旦如所希望的那样修改了移动空间，用户就通过在新的点D处的输入(例如松开点击的边缘点)来确认此点。
本发明还涉及一种用于借助显微镜系统对样本的至少一个区域成像的方法，其中，借助图像产生机构对要成像的样本区域的部分区域予以成像，该部分区域位于显微镜系统的图像产生机构的观察光路中，借助显微镜系统的移动机构使得要成像的部分区域移动到图像产生机构的观察光路中，在显微镜系统的图形用户界面中通过至少一个用户输入来确定与要成像的样本区域相应的移动区域，其中，用户界面显示坐标系，并且通过在该坐标系中输入至少一个点(A、B、C、D)来规定移动空间形式的移动区域，其中，由显微镜系统的控制机构根据规定的移动区域来控制移动机构，从而在规定的移动区域以内接近预定量的部分区域，并且通过图像产生机构予以成像。
关于根据本发明的方法、其设计和优点，具体参见针对根据本发明的显微镜系统所做的介绍。
根据一种有利的实施方式，选择至少一个要输入的点(A、B、C、D)中的至少一个点，使得它处于要成像的样本区域上或中。
根据一种有利的实施方式，通过输入至少三个点(A、B、C)，利用图形用户界面来规定移动空间，其中，把这三个点(A、B、C)用作移动空间的边缘点。
根据另一种有利的实施方式，作为所显示的坐标系，采用笛卡尔x-y-z坐标系。
在另一种有利的实施方式中，如果在由图形用户界面显示的坐标系中在一个共同的平面内输入了第一和第二点(A、B)，则由图形用户界面首先规定一个矩形的移动区域作为移动区域，并且如果在所示的同一坐标系中输入在延伸经过第一和第二点(A、B)伸展的平面之外的第三点(C)，则随后规定一个长方体形的移动空间作为移动区域。起初选择的平面在此可以是平行于显微镜台的台表面的xy-平面。但作为初始面，例如也可以选择分别垂直于显微镜台的台表面的xz-平面或yz-平面。然后利用第三点(C)来选择第三空间方向。
在另一种有利的替代的实施方式中，由图形用户界面采用输入的第一、第二和/或第三点(A、B、C)作为长方体形的移动空间的边缘点。在另一种有利的实施方式中，由图形用户界面规定长方体形的移动空间作为移动区域，其方式为，在所示的坐标系中输入第一和第二点(A、C)，其中，采用第一和/或第二点作为长方体形的移动空间的边缘点，特别是作为该长方体空间的空间对角线的起始点和端点。
在另一种有利的替代的实施方式中，利用图形用户界面，在其中含有移动空间的坐标系内显示起于与待成像的部分区域相应的起始点的平面网格或空间网格。
通常有益的是，利用图形用户界面在坐标系中显示规定的移动空间。
在另一种有利的实施方式中，利用图形用户界面在坐标系中显示最大可能的移动空间。
在另一种有利的实施方式中，利用图形用户界面显示已经成像的样本区域。这些已经成像的样本区域可以在输入用于所希望的移动空间的选择点时用作暂停点。例如，这些已经成像的样本区域可以作为半透明的平面或空间显示在坐标系中。
在另一种有利的实施方式中，在图形用户界面中，在通过输入至少一个其它的点(D)来规定第一移动空间之后，重新规定或者修改改变了的移动空间。
在另一种有利的实施方式中，由图形用户界面采用至少一个其它的输入的点(D)作为新规定的移动空间的新的边缘点。
最后，本发明涉及一种带有程序代码的计算机程序，其中，在根据本发明的显微镜系统的计算单元上执行该计算机程序时实施根据本发明的方法。此外，本发明涉及一种相应的计算机程序产品，其具有存储于其上的带程序代码的计算机程序，在根据本发明的显微镜系统的计算单元上执行该计算机程序时实施根据本发明的方法。计算机程序本身可以下载或上传，或者存储或暂存在计算机程序产品上。作为计算机程序产品，考虑采用易失性或非易失性的存储介质，比如公知类型的U盘、RAM或ROM存储器。根据本发明的显微镜系统的所述计算单元在此可以是显微镜系统的控制机构或该控制机构的一部分。
本发明的其它优点和设计可由说明书和附图得到。
不言而喻，前述特征和下面还将介绍的特征不仅可按分别给出的组合来采用，而且可按其它组合来采用，或者可单独采用，而不偏离于本发明的范畴。
附图说明
本发明借助实施例在附图中示意性地示出，并将在下面参照附图来介绍。
图1以第一视图示意性地示出根据本发明的显微镜系统的图形用户界面的至少一个局部；
图2以另一视图示意性地示出根据本发明的显微镜系统的图形用户界面的至少一个局部；
图3以另一视图示意性地示出根据本发明的显微镜系统的图形用户界面的至少一个局部；
图4以另一视图示意性地示出根据本发明的显微镜系统的图形用户界面的至少一个局部；
图5以另一视图示意性地示出根据本发明的显微镜系统的图形用户界面的至少一个局部；
图6在一种替代的实施方式中示意性地示出根据本发明的显微镜系统的图形用户界面的至少一个局部；
图7在又一种替代的实施方式中示意性地示出根据本发明的显微镜系统的图形用户界面的至少一个局部；
图8示意性地示出根据本发明的显微镜系统的一种实施方式；
图9示意性地示出根据本发明的显微镜系统的另一种实施方式。
具体实施方式
这些附图将统一描述，相同的标号表示相同的部件。首先要借助图1～5介绍图形用户界面130的一种实施方式，其用于通过待介绍的用户输入来确定与待成像的样本区域相应的移动区域或扫描区域。图形用户界面130显示在显示器131或监视器或显示系统上，其中，在显示器131上在图形用户界面130中显示出坐标系132。在当前的实施例中，这是带有x-轴、y-轴和z-轴的笛卡尔坐标系。135表示最大可能的移动区域，其比如通过显微镜系统的可在x-方向和y-方向上移动的x-y显微镜台的最大位置和最小位置来规定。
图2示出在用户输入点A之后的图形用户界面130。该点A在此是实际上的焦点位置，样本的指配于点A的部分区域的相应图像例如显示在图形用户界面130的另一(未示出的)区域中，或者显示在显示器131的另一(未示出的)显示器区域上，或者显示在一个单独的显示器(未示出)上。
在图3所示的另一步骤中，用户在同一个x-y平面中输入第二个点B。有利地(但并非强制)，样本的与点B相应的部分区域移动至显微镜系统的图像产生机构的观察光路的焦点，并且产生相应的图像。通过这种方式，用户可以检查点B是否仍位于感兴趣的样本区域中或者仍位于样本以内。点A和B的坐标可以如下描述：A＝(xA,yA,z1)；B＝(xB,yB,z1)。在经过用户确认之后，在图形用户界面130中首先规定矩形的移动区域134，其中，点A和B在该实施例中形成矩形的移动区域134的彼此相对的顶点。矩形的移动区域134在x-方向上在坐标xA和xB之间伸展，且在y-方向上在坐标yB～yA之间伸展。
在图4所示的下一步骤中，通过在所示的同一坐标系132中输入另一点C来规定移动空间133形式的扫描区域。为此只输入一个点C，该点位于延伸经过点A和B的x-y平面之外。该点C可以用其坐标来表示为C＝(xC,yC,zC)。图形用户界面130经过设计，从而平行于矩形的移动区域134在坐标zC的高度上形成了x-y平面，由此可以规定长方体形的移动空间133作为扫描空间。在根据图4的所示实施例中，点C位于该长方体形的移动空间133的一条边上。
最后图5示出了移动空间133的一种可行的改型。在此，通过输入位于根据图4最初规定的移动空间133之外的点D，规定了新的改变了的移动空间133'。点D可以用坐标(xD,yD,zD)来描述。所得到的扩展的移动空间133'在图形用户界面130中经过规定，使得该移动空间从所输入的点的最小的x-值伸展至所输入的点的最大的x-值，从所输入的点的最小的y-值伸展至所输入的点的最大的y-值，最终从所输入的点的最小的z-值伸展至所输入的点的最大的z-值。在根据图5的实施例中，移动空间133'在x-方向上从xD伸展至xB，在y-方向上从yB伸展至yD，在z-方向上从z1伸展至zD。
在选择点C和/或D时，样本的相应区域有益地能够移动至显微镜系统的图像产生机构的观察光路的焦点，以便把部分区域的相应图像显示给用户。通过这种方式，例如可以采用简单的方式来检查点D是否仍相应于在感兴趣的待成像的样本区域以内的或者在样本以内的点。
在通过图形用户界面130规定移动空间133或133'之后，例如在坐标z1开始样本扫描。然后扫描相应的x-y-矩形面，这例如按行进行或者曲折地进行。在此，在预定的坐标采集样本的相应的部分区域的图像。随后，在平行的扫描平面中，在另一z-坐标以相同的方式进行扫描，并在这种情况下采集图像，直至在坐标zD到达最后的矩形扫描区域。在扫描了这个最后的扫描平面之后，可以处理所采集的图像。通常把x-y平面的图像组成一个马赛克图像，从而在相关的平面中产生相应的样本面的图像。总之，通过这种方式得到了图像的z-堆栈，即图像堆栈，这些图像本身也可以处理成相应的样本空间的三维图像。
图6示出用于规定长方体形的移动空间的另一替代方案，如果用户在图形用户界面130中显示的坐标系132内输入第一点A和第二点C。在此，点A和C形成了长方体形的移动空间的边缘点，这里—为了便于理解基本原理—为长方体形移动空间133″的两个彼此相对的顶点。点A和C因而形成了长方体的空间对角线的两个端点，该长方体规定了移动空间133″。与上面已述做法类似地对两个点A和C进行确定。唯一要注意的是，点A和C并不位于同一个x-y平面内，因为否则只会规定一个二维的矩形移动区域。也有益的是，点A和C位于待成像的样本区域中或上。
在输入两个点A和C之后，显微镜系统100的计算单元计算长方体形的移动空间133″，并且将其显示在图形用户界面中。计算单元也可以至少部分地是用户界面的组成部分，或者单独地例如位于显示器机构或显卡中，或者最终本身就是布置在控制机构140或显微镜系统100的另一组件中的广义的计算单元的组成部分。点A和C的坐标可以用(xA,yA,zA)或(xC,yC,zC)来表示。长方体形的移动区域133″在x-方向上从xA伸展至xC，在y-方向上从yC伸展至yA，在z-方向上从zA伸展至zC。
在规定了长方体形的移动区域133″之后，以相同的方式进行扫描并产生图像，如上面已借助图1～5所述。
图7也示出了一种用于确定与待成像的样本区域相应的移动区域133″′的替代的可行方案，其中，在这种情况下，图形用户界面130经过设计，从而通过由用户把唯一的点A输入到在图形用户界面130上显示的坐标系132中，在坐标系132中显示出起始于点A的空间网格或空间轮廓136，借此来规定移动空间133″′。
在图7所示的实施例中，在规定的位置，这里从点A起，产生规定尺寸的长方体形的移动空间133″′，并且显示在显示器131上的图形用户界面130中。用户现在可以通过输入所提出的空间网格或空间轮廓136来确认，该空间网格136确定了长方体形的移动空间133″′。也可以规定，用户可以按照与根据图5的实施例类似的做法，对空间网格136进行修改。这可以通过输入另一点(相应于图5中的点D)来进行，该点位于空间网格136之外或之内，并且被规定为新的移动空间的新的边缘点或顶点。同样替代地，空间网格136可以在一定的位置例如在顶点予以点击，并且通过公知的鼠标控制通过拖动予以放大或缩小。
替代地或附加地，所示的空间轮廓136也可以用作或者理解为空间网格。在这种情况下，可以有利地把与待成像的部分区域相应的接近位置在空间网格136中显示为网格点(未示出)。通过这种方式，用户能够快速地浏览用于样本区域成像的那些部分区域的布局。
在一种广泛的有利设计中，在坐标系132中输入至少一个点A、B、C或D之后，输入的点用图形予以凸显。它例如可以是彩色的，或者是较粗的点或闪烁的点。
在规定了合适的移动空间133″′之后，与上述实施例类似地进行扫描并且采集图像。
图8～9示出显微镜系统100的具体实施方式的例子。显微镜系统100非常简化地被示出，因为由现有技术本身已知的组件在此将不予详述。显微镜系统100具有图像产生机构110、移动机构120、控制机构140以及图形用户界面130。控制机构140可以包括计算单元。但该计算单元同样可以布置在显微镜系统100的另一组件中。图像产生机构110在图8中借助组件显微镜物镜112和摄像机111示出。为了照明，采用了鹅颈灯114以及环形地围绕物镜112伸展的环形灯113。鹅颈灯114和环形灯113可以有选择地单独地激活或者组合地激活。这能实现从任意照明方向以任意照明角度进行照明。这对于具有明显拓扑的样本和观察对象来说是有利的，以便更清晰地对样本或观察对象的结构成像。
在该实施例中，移动机构120主要具有x-y-z显微镜台，该显微镜台可以在所有三个空间方向上移动。因而可以省去物镜112在z-方向上的移动。为了在x-y平面上移动样本以及为了通过在z-方向上移动而聚焦到样本的部分区域上，控制显微镜台121。样本本身位于显微镜台121上的样本架122上。对显微镜台121的控制通过控制机构140来进行。如所示，控制机构140也控制其它的组件，比如物镜112、环形灯113、摄像机111和鹅颈灯114。通过这种方式，可以适当地调节照明的以及摄像机的所希望的参数。对扫描区域的规定和后续的伴随图像产生的扫描，同样通过控制机构140与图形用户界面130一起予以控制。在该实施例中，控制机构140与图形用户界面130处于无线的连接中，其中，以适当的方式采用W-LAN-连接141(英文WiFi)。替代地，有线连接当然也是可行的。原则上，W-LAN-连接能实现使得图形用户界面130与显微镜系统100的其余组件在空间上分开。为此，它例如显示在平板计算机的显示器131上，该计算机通过W-LAN与显微镜系统100连接。
显示器131示出了与上面处理的实施例类似的图形用户界面130，其中，显示了用于规定移动空间的坐标系。在显示器131上例如显示了根据图1～7的显示内容。如由图8可见，除了图形用户界面130外，显示器131还示出了另一个较大的显示区域137，在该显示区域上有益地对恰好位于图像产生机构110的焦点上的部分区域予以成像。这便于用户在样本中导航，进而辨别出要成像的样本区域。通过这种方式，用户可以例如按照图1～4的实施例辨别出感兴趣的样本区域，并且规定相应的移动空间133。在图形用户界面130中规定移动空间133之后，控制机构140通过控制移动机构120来控制扫描，并且通过控制图像产生机构110来控制与此同步的图像产生。在扫描一个x-y平面之后，把处理过的图像例如显示在显示区域137中。同样的情况适用于其它的x-y平面，直至扫描了整个规定的z-区域。然后，可以对被成像的样本区域的三维图像进行计算，其中，可以又在显示区域137中进行相应的3D-显示。
图9示意性地示出显微镜系统100的另一实施方式，其能进行垂直照明和透射照明。要再次仅粗略地提及这种显微镜系统的本已公知的组件。显微镜系统100具有图像产生机构110、移动机构120、控制机构140以及图形用户界面130。图像产生机构110包括作为主要组件的在z-方向上可移动的显微镜台115以及未进一步标出的转向部件和透镜及布置在观察光路118中的摄像机111。布置在物镜侧的垂直照明机构用116表示。它的光通过半透明的分光器转向物镜115。
所产生的照明光路通过未标出的转向部件和物镜115转向至样本。从样本的部分区域的焦点发出的光被物镜115和观察光路118形式的其它未标出的光学部件反转至摄像机111，在该摄像机中产生部分区域的图像。样本本身位于x-y显微镜台123上的样本架122上。作为移动机构120，在此采用显微镜台123的x-y移调部以及物镜115的在z-方向上的焦点驱动部(参见带有方向x、y、z的双箭头)。
此外示出了透射照明机构117，其光透射样本，然后到达物镜115。透射照明机构117具有另一未详细标出的用于产生透射照明光路的透镜，该透射照明光路照明样本架122上的样本，其中，透射光被物镜115获取，并以照明光路118的形式转向摄像机111。通过这种方式，可以利用这里所示的显微镜系统100，在垂直照明和/或透射照明中对样本予以观察和成像。对相应的图像产生的控制通过控制机构140来进行，该控制机构(至少)控制透射照明机构117的组件、显微镜台123、摄像机111、垂直照明机构116、物镜115的焦点驱动部。此外，在所示情况下，控制机构140与显示器131或图形用户界面130处于有线连接中。不言而喻，这里替代地也可以采用W-LAN-连接，其比如结合图8介绍过。
图形用户界面130在此也示出了用于规定移动空间的坐标系132。相应的显示和用于规定这种移动空间的相应设置可以相应于根据图1～7的实施方式。显示器131除了具有图形用户界面130外，还具有较大的显示区域137，在该显示区域上可以显示分别产生的图像。例如，这里在辨别出感兴趣的样本区域时可以对部分区域的图像予以成像，由此便于选出用于规定移动空间的合适的点。在规定移动区域之后，按照借助图8已介绍的做法，进行扫描，伴随着图像产生。为此，例如在物镜115的焦点位置固定情况下，显微镜台123按照预定的模式沿x-y方向移动，直至在待成像的样本区域的x-y平面中存在图像。该图像可以又在显示区域137中显示。随后，以物镜115的改变了的z-位置进行进一步的x-y-扫描。该方法重复一段时间，直至移动空间的整个z-区域都被处理了。由所产生的图像堆栈(z-堆栈)，可以计算出三维的样本图像，该样本图像例如又在显示区域137上作为3D-图像示出。
附图标记清单
100 显微镜系统
110 图像产生机构
111 摄像机
112 物镜
113 环形灯
114 鹅颈灯
115 物镜
116 垂直照明机构
117 透射照明机构
118 观察光路
120 移动机构
121 x-y-z-显微镜台
122 样本架
123 x-y-显微镜台
130 图形用户界面
131 显示器
132 坐标系
133、133'、133″、133″′ 移动空间、移动区域
134 矩形的移动区域
135 最大的移动区域
136 空间网格
137 显示区域
140 控制机构
141 W-LAN-连接
A、B、C、D 点

Claims (30)

1.一种用于对样本的至少一个区域成像的显微镜系统(100)，具有：
图像产生机构(110)，用于对有待成像的样本区域的在观察光路(118)中检测的部分区域予以显微地成像；
移动机构(120)，其被设计用于使得有待成像的所述部分区域移动到所述图像产生机构(110)的观察光路(118)中；
显示在显示器(131)上的图形用户界面(130)，用于通过至少一个用户输入来确定与待成像的所述样本区域相应的三维移动区域(133)，其中，所述图形用户界面经过设计，使得它显示三维坐标系(132)，并且在所显示的三维坐标系(132)中输入至少一个点(A、B、C、D)之后，规定移动空间形式的三维移动区域(133)；和
控制机构(140)，其根据规定的移动空间来控制所述移动机构(120)，从而该移动机构使得与所确定的移动空间相应数量的部分区域前后相继地进入到所述观察光路(118)中，并且分别通过所述图像产生机构(110)对这些部分区域予以成像，
其中，所述图形用户界面(130)经过设计，从而规定的移动空间显示在所述三维坐标系中，
其中，所述至少一个点(A、B、C、D)的输入在成像之前进行并且直接在所述图形用户界面(130)中进行。
2.如权利要求1所述的显微镜系统，其中，至少一个待输入的点(A、B、C、D)中的至少一个点位于待成像的所述样本区域上或中。
3.如权利要求1或2所述的显微镜系统，其中，所述图形用户界面(130)经过设计，从而通过输入至少三个点(A、B、C)来规定所述移动空间，其中，所述三个点(A、B、C)形成所述移动空间的边缘点。
4.如权利要求1或2所述的显微镜系统，其中，所述图形用户界面(130)经过设计，从而所显示的三维坐标系(132)是笛卡尔x-y-z坐标系。
5.如权利要求1或2所述的显微镜系统，其中，所述图形用户界面(130)经过设计，从而如果在所述图形用户界面(130)中显示的三维坐标系(132)内在一个共同的平面内输入了第一和第二点(A、B)，则首先规定一个矩形的移动区域(134)作为移动区域，并且如果在所述图形用户界面(130)中显示的同一三维坐标系(132)内输入在经过所述第一和第二点(A、B)伸展的平面之外的第三点(C)，则随后规定一个长方体形的移动空间作为移动区域。
6.如权利要求5所述的显微镜系统，其中，所述图形用户界面(130)经过设计，从而输入的第一、第二和/或第三点(A、B、C)形成所述长方体形的移动空间的边缘点。
7.如权利要求1或2所述的显微镜系统，其中，所述图形用户界面(130)经过设计，从而如果在所述图形用户界面(130)中显示的三维坐标系(132)内输入了第一和第二点(A、C)，则规定了长方体形的移动空间作为移动区域，其中，对所述长方体形的移动空间的规定适当地进行，从而第一和/或第二点形成所述长方体形移动空间的边缘点。
8.如权利要求7所述的显微镜系统，其中，第一和/或第二点形成所述长方体形移动空间的空间对角线的起始点和终点。
9.如权利要求1所述的显微镜系统，其中，所述图形用户界面(130)经过设计，从而在其中含有移动空间的三维坐标系内示出起始于与待成像的所述部分区域相应的起始点的平面网格或空间网格(136)。
10.如权利要求1或2所述的显微镜系统，其中，所述图形用户界面(130)经过设计，从而在所述三维坐标系内显示最大可能的移动区域(135)。
11.如权利要求1或2所述的显微镜系统，其中，所述图形用户界面(130)经过设计，从而在规定所述移动空间之前或期间显示已经成像的样本区域或部分区域。
12.如权利要求1或2所述的显微镜系统，其中，所述图形用户界面(130)经过设计，从而在通过输入至少一个其它的点(D)来事先对移动空间进行规定之后，重新规定改变了的移动空间(133')。
13.如权利要求12所述的显微镜系统，其中，所述图形用户界面(130)经过设计，从而输入的至少一个其它的点(D)形成所述改变了的移动空间(133')的新的边缘点。
14.如权利要求1或2所述的显微镜系统，其中，移动到所述观察光路(118)中的部分区域分别布置在所述图像产生机构(110)的焦点上。
15.一种用于借助显微镜系统(100)对样本的至少一个区域成像的方法，其中：
借助图像产生机构对要成像的样本区域的部分区域予以成像，该部分区域位于所述显微镜系统的图像产生机构(110)的观察光路(118)中，
借助所述显微镜系统的移动机构(120)使得要成像的所述部分区域移动到所述图像产生机构的观察光路中，
在所述显微镜系统的图形用户界面(130)中通过至少一个用户输入来确定与要成像的所述样本区域相应的三维移动区域(133)，其中，所述图形用户界面显示三维坐标系(132)，并且通过在所述三维坐标系中输入至少一个点(A、B、C、D)来规定移动空间形式的所述三维移动区域，其中，由所述显微镜系统的控制机构(140)根据规定的移动空间来控制所述移动机构，从而在规定的所述移动空间以内接近预定量的部分区域，并且通过所述图像产生机构予以成像，
其中，利用所述图形用户界面把规定的移动空间显示在所述三维坐标系中，
其中，所述至少一个点(A、B、C、D)的输入在成像之前进行并且直接在所述图形用户界面(130)中进行。
16.如权利要求15所述的方法，其中，至少一个要输入的点(A、B、C、D)经过选择，使得它位于待成像的所述样本区域上或中。
17.如权利要求15或16所述的方法，其中，利用所述图形用户界面，通过输入至少三个点(A、B、C)来规定所述移动空间，其中，所述三个点(A、B、C)用作所述移动空间的边缘点。
18.如权利要求15或16所述的方法，其中，作为所显示的三维坐标系，采用笛卡尔x-y-z坐标系。
19.如权利要求15或16所述的方法，其中，利用所述图形用户界面，如果在由所述图形用户界面显示的三维坐标系内在一个共同的平面内输入了第一和第二点(A、B)，则首先规定一个矩形的移动区域作为移动区域，并且如果在所述图形用户界面中显示的同一三维坐标系内输入在经过所述第一和第二点(A、B)伸展的平面之外的第三点(C)，则随后规定一个长方体形的移动空间作为移动区域。
20.如权利要求19所述的方法，其中，利用所述图形用户界面，把输入的第一、第二和/或第三点(A、B、C)指配为所述长方体形的移动空间的边缘点。
21.如权利要求15或16所述的方法，其中，利用所述图形用户界面，如果在所显示的三维坐标系内输入了第一和第二点(A、C)，则规定了长方体形的移动空间作为移动区域，其中，采用所述第一和/或第二点作为所述长方体形移动空间的边缘点。
22.如权利要求21所述的方法，其中，所述第一和/或第二点形成所述长方体形移动空间的空间对角线的起始点和终点。
23.如权利要求15所述的方法，其中，利用所述图形用户界面，在其中含有移动空间的三维坐标系内示出起始于与待成像的所述部分区域相应的起始点的平面网格或空间网格。
24.如权利要求15或16所述的方法，其中，利用所述图形用户界面，在所述三维坐标系内显示最大可能的移动空间。
25.如权利要求15或16所述的方法，其中，利用所述图形用户界面，在规定所述移动空间之前或期间在所述三维坐标系内显示已经成像的样本区域或部分区域。
26.如权利要求15或16所述的方法，其中，利用所述图形用户界面，在通过输入至少一个其它的点(D)来规定第一移动空间之后，重新规定改变了的移动空间(133')。
27.如权利要求26所述的方法，其中，利用所述图形用户界面，检测至少一个其它的输入的点(D)，作为所述改变了的移动空间(133')的新的边缘点。
28.如权利要求15或16所述的方法，其中，把移动到所述观察光路(118)中的部分区域分别布置在所述图像产生机构(110)的焦点上。
29.一种带有程序代码的计算机程序，其中，在根据权利要求1～14中任一项所述的显微镜系统(100)的计算单元上执行该计算机程序时实施根据权利要求15～28中任一项所述的方法。
30.一种计算机程序产品，具有存储于其上的带程序代码的计算机程序，在根据权利要求1～14中任一项所述的显微镜系统(100)的计算单元上执行该计算机程序时实施根据权利要求15～28中任一项所述的方法。
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