專利名稱：：用于掃描顯微成像樣本的方法和裝置的制作方法
技術領域：
：本發明涉及用于掃描顯微成像樣本的方法和裝置，分別根據權利要求I和權利要求9的前序部分。
背景技術：
：在掃描顯微術中，特別是在共焦顯微術中，并不能照射全部待成像樣本，只能以通過掃描光束的光柵移動來逐點掃描待成像樣本，掃描光束通常由激光光源發射。為了掃描單個樣本點，提供一掃描時間間隔，在該間隔期間掃描光束照射相應樣本點。由該樣本點發射的輻射，例如被掃描光束觸發的熒光，隨后被探測器感測并被轉換成圖像點信號。最后，由為單個樣本點生成的圖像點信號組合成光柵圖像信號，并基于該信號呈現描繪全部樣本的光柵圖像。該單個圖像點信號再現在相關掃描時間間隔期間由單個樣本點發射的輻射的亮度或強度。為了盡可能精確地感測輻射強度，可以想到，在相應掃描時間間隔期間，當前被掃描的樣本點發射的輻射強度被反復地感測，隨后由這些被感測的強度確定出強度平均值。在這種情況下，各自代表了相應掃描時間間隔期間上的平均強度或亮度的單個平均值圖像點信號組合成作為結果的光柵圖像信號，該光柵圖像信號再現了全部成像樣本。以上述方式獲得的光柵圖像唯一地包含作為圖像信息的樣本亮度。為了允許例如待分析的漫射的動態過程，可取的是，生成的該光柵圖像能夠提供多于亮度的圖像信息。可獲得另外的這種類型的圖像信息，例如以熒光相關光譜法的方式。然而，采用這種方法，通常僅感測單一圖像點的圖像信息，即不能由此生成可評價(evaluatable)的光柵圖像。采用與圖像信息的自相關協作的所謂光柵圖像相關光譜法，卻是可能的。但采用這種方法，光柵移動的速度必須以與待分析的動態過程，例如漫射，發生的速度在相同范圍內。此外，如果光柵的移動是非線性的，則采用這種方法的評價會特別復雜。在相關光譜領域中，還應提及在文獻中稱作“數量和亮度”(簡稱“N&B”)的分析方法。這種方法需要多個圖像以允許基于特定圖像位置處的波動對動態過程作出結論。
發明內容本發明的一個目的在于進一步發展最初提出的用于掃描顯微成像樣本的方法和裝置，從而能夠基于光柵圖像簡單快速地分析動態過程。借由權利要求I特征的方法和借由權利要求9特征的裝置，本發明可達到上述目的。根據本發明的方法，依據在各自的掃描樣本點感測的強度，除了作為平均值圖像點信號使用的強度平均值之外，還確定作為方差圖像點信號的強度方差值，并將為單個樣本點生成的方差圖像點信號組成方差光柵圖像信號。當然，此處的“樣本點”并不能被理解為嚴格數學意義上的點，而是空間地精細劃定的、被聚焦的掃描光束照射的樣本分區。因此，本發明提供了對掃描光束入射其上的每一單個樣本點，由該樣本點發射的輻射的強度在相關掃描時間間隔內被反復地感測，以及隨后依據這些多個強度值確定強度平均值和強度方差值。對每一樣本點，除了由強度平均值給出的平均亮度，強度方差值形式的另一圖像信息項由此可另外獲得。在每一情況中，強度平均值和強度方差值均用作圖像點信號。隨后，分別將為所有樣本點生成的圖像點信號組成平均值光柵圖像信號和方差光柵圖像信號。以這種方式生成兩個光柵圖像，即其每個圖像點或像素代表強度平均值及因而是平均亮度的一個圖像，和其每個圖像點或像素使得強度方差形式的另一圖像信息項可用的另一圖像。該另一圖像信息可用來分析動態過程。例如，其可用在熒光光譜法中以分析熒光染料的漫射。根據該應用，基于該另一圖像信息還可以獲得黏度波動、膜通透性、顆粒尺寸等的有關證據。因此，根據本發明的方法使得能夠在照射期間獲得一個樣本點的兩個不同的圖像信息項(即平均值和方差)，并因此生成與該樣本點關聯的兩個圖像點。因此，對入射在樣本上的同一掃描光束，組合這些圖像點的結果所生成不只一個光柵圖像而是二個，一個再現平均亮度，另一再現亮度方差。因而這種方法比現有技術已知的和前述引用的方法更有效。基于各自的平均值圖像點信號和關聯的方差圖像點信號，優選地生成評價圖像點信號。以這種方式生成的評價圖像點信號隨后被組合成評價光柵圖像信號。在該有利的改進中，另外生成的評價光柵圖像作為除了平均值光柵圖像和方差光柵圖像之外的第三圖像。這三個光柵圖像隨后以各種方式呈現在顯示設備上，例如一個接著另一個，一個重疊在另一個上，同時地，或依照預定的圖像序列，從而有助于分析動態程序。在每一掃描時間間隔內發射的輻射強度優選地在連續的子間隔中被η次數字化以感測出η個強度值，η為大于I的整數，且每一子間隔等于掃描時間間隔的I/η。舉個例子，如果掃描時間間隔(常也作為“像素時間”提及)為10μS，在每一掃描時間間隔內感測強度值的測量頻率為40MHz，則對每一圖像點或像素獲得了η=400個測量值。隨后，基于這400個測量值確定強度平均值和強度方差。在一有利的實施例中，通過如下方式感測該η個強度值在相應掃描時間間隔內，模數轉換器η次將相應于發射的輻射的模擬信號轉換成表示相應強度值的數字信號，每種情況下都以一等于子間隔的預定轉換時間進行轉換。這種情況下，因而要將模數轉換器的轉換時間設定為足夠的短，從而能在掃描時間間隔內η次操作轉換器，以η次數字化邏輯信號并因此感測η個強度值。在一可選的實施例中，代替模數轉換器，可采用光子計數器，該光子技術器的計數時間設定為足夠短以在掃描時間間隔內實施η次計數循環。優選地，根據下述公式(I)確定相應強度平均值I:_IX=-YjX1(I)ηι=根據下述公式(2)確定相應強度方差值VV=-^t(Xl-X)(2)n-l!=i其中，優選地，根據公式⑶確定變量權利要求1.一種用于掃描顯微成像樣本(28)的方法，包括下述步驟在相繼的掃描時間間隔中通過掃描光束(14)掃描多個樣本點，在相關掃描時間間隔內，反復感測相應掃描樣本點發射的輻射強度，依據相應掃描樣本點上感測的強度，確定出強度平均值，作為平均值圖像點信號，并且將該平均值圖像點信號組合成平均值光柵圖像信號，其中，依據相應掃描樣本點上感測的強度，另外確定出強度方差值，作為方差圖像點信號，并且將該方差圖像點信號組合成方差光柵圖像信號。2.根據權利要求I的方法，其中基于相應平均值圖像點信號和相關方差圖像點信號，生成評價圖像點信號，并將生成的評價圖像點信號組合成評價光柵圖像信號。3.根據權利要求I或2的方法，其中在相繼的子間隔中η次數字化每一掃描時間間隔內發射的輻射強度，以感測出η個強度值，η為大于I的整數，且每一子間隔等于掃描時間間隔的I/η。4.根據權利要求3的方法，其中通過如下方式感測該η個強度值在相應掃描時間間隔內，通過模數轉換器η次將相應于發射的輻射的模擬信號轉換成表示相應強度值的數字信號，每種情況下都以一等于子間隔的預定轉換時間進行轉換。5.根據權利要求3的方法，其中通過如下方式感測該η個強度值在相應掃描時間間隔內，通過光子計數器η次確定出相應于發射的輻射的光子數量，每種情況下都以一等于子間隔的預定轉換時間進行確定。6.根據前述權利要求之一的方法，其中根據下述公式(I)確定相應強度平均值7.根據權利要求6的方法，其中確定強度方差值V和強度平均值的商，作為評價圖像點信號。8.根據權利要求6或7的方法，其中確定在相關掃描時間間隔內探測的相應樣本點發射的光子數量Nph，作為評價圖像點信號，其為根據下述公式(4)的強度平均值[和強度方差值V的函數9.一種用于掃描顯微成像樣本的裝置，包括掃描單兀(12,18),設置為在相繼的掃描時間間隔中通過掃描光束(14)掃描多個樣本點，感測單元(36，38)，設置為在相關掃描時間間隔內，反復感測相應掃描樣本點發射的輻射強度，計算單元(40)，設置為依據相應掃描樣本點上感測的強度，確定出強度平均值，作為平均值圖像點信號，以及評價單元(42)，設置為將該平均值圖像點信號組合成平均值光柵圖像信號，其中，計算單元(40)進一步地設置為依據相應掃描樣本點上感測的強度，另外確定出強度方差值，作為方差圖像點信號，并且評價單元(42)進一步地設置為將該方差圖像點信號組合成方差光柵圖像信號。10.根據權利要求9的裝置，其中評價單元(42)進一步地設置為基于平均值圖像點信號和方差圖像點信號，生成評價光柵圖像信號，并將生成的評價圖像點信號組合成評價光柵圖像信號。11.根據權利要求8或9的裝置，其中感測單元(36，38)包含數字化工具(38)，其設置為在相繼的子間隔中η次數字化每一掃描時間間隔內探測的輻射強度，以感測出η個強度值，η為大于I的整數，且每一子間隔等于掃描時間間隔的1/η。12.根據權利要求11的裝置，其中該數字化工具包含模數轉換器(38)，其設置為通過如下方式感測該η個強度值在相應掃描時間間隔內，模數轉換器η次將相應于發射的輻射的模擬信號轉換成表示相應強度值的數字信號，每種情況下都以一等于子間隔的預定轉換時間進行轉換。13.根據權利要求11的裝置，其中該數字化工具包含光子計數器，其設置為通過如下方式感測該η個強度值在相應掃描時間間隔內，光子計數器η次確定出對應于發射的輻射的光子數量，每種情況下都以一等于子間隔的預定計數時間進行確定。14.根據權利要求9至13之一的裝置，其中該計算單元(40)包含自由可編程邏輯模塊，特別地為FPGA，DSP或ASIC。15.—種共焦掃描顯微鏡(10),具有根據權利要求9至14之一的裝置。全文摘要一種用于掃描顯微成像樣本(28)的方法和裝置。采取下述措施，在相繼的掃描時間間隔中通過掃描光束(14)掃描多個樣本點，在相關掃描時間間隔內，反復感測相應掃描樣本點發射的輻射強度，依據相應掃描樣本點上感測的強度，確定出強度平均值，作為平均值圖像點信號，并將該平均值圖像點信號組合成平均值光柵圖像信號。進一步采取措施，以依據相應掃描樣本點上感測的強度，另外確定出強度方差值，作為方差圖像點信號，并將該方差圖像點信號組合成方差光柵圖像信號。文檔編號G01N21/64GK102621111SQ201210006360公開日2012年8月1日申請日期2012年1月10日優先權日2011年1月11日發明者B·威茲高斯蓋,H·尼森,H·比爾克申請人:徠卡顯微系統復合顯微鏡有限公司