专利名称：：用于扫描显微成像样本的方法和装置的制作方法
技术领域：
：本发明涉及用于扫描显微成像样本的方法和装置，分别根据权利要求I和权利要求9的前序部分。
背景技术：
：在扫描显微术中，特别是在共焦显微术中，并不能照射全部待成像样本，只能以通过扫描光束的光栅移动来逐点扫描待成像样本，扫描光束通常由激光光源发射。为了扫描单个样本点，提供一扫描时间间隔，在该间隔期间扫描光束照射相应样本点。由该样本点发射的辐射，例如被扫描光束触发的荧光，随后被探测器感测并被转换成图像点信号。最后，由为单个样本点生成的图像点信号组合成光栅图像信号，并基于该信号呈现描绘全部样本的光栅图像。该单个图像点信号再现在相关扫描时间间隔期间由单个样本点发射的辐射的亮度或强度。为了尽可能精确地感测辐射强度，可以想到，在相应扫描时间间隔期间，当前被扫描的样本点发射的辐射强度被反复地感测，随后由这些被感测的强度确定出强度平均值。在这种情况下，各自代表了相应扫描时间间隔期间上的平均强度或亮度的单个平均值图像点信号组合成作为结果的光栅图像信号，该光栅图像信号再现了全部成像样本。以上述方式获得的光栅图像唯一地包含作为图像信息的样本亮度。为了允许例如待分析的漫射的动态过程，可取的是，生成的该光栅图像能够提供多于亮度的图像信息。可获得另外的这种类型的图像信息，例如以荧光相关光谱法的方式。然而，采用这种方法，通常仅感测单一图像点的图像信息，即不能由此生成可评价(evaluatable)的光栅图像。采用与图像信息的自相关协作的所谓光栅图像相关光谱法，却是可能的。但采用这种方法，光栅移动的速度必须以与待分析的动态过程，例如漫射，发生的速度在相同范围内。此外，如果光栅的移动是非线性的，则采用这种方法的评价会特别复杂。在相关光谱领域中，还应提及在文献中称作“数量和亮度”(简称“N&B”)的分析方法。这种方法需要多个图像以允许基于特定图像位置处的波动对动态过程作出结论。
发明内容本发明的一个目的在于进一步发展最初提出的用于扫描显微成像样本的方法和装置，从而能够基于光栅图像简单快速地分析动态过程。借由权利要求I特征的方法和借由权利要求9特征的装置，本发明可达到上述目的。根据本发明的方法，依据在各自的扫描样本点感测的强度，除了作为平均值图像点信号使用的强度平均值之外，还确定作为方差图像点信号的强度方差值，并将为单个样本点生成的方差图像点信号组成方差光栅图像信号。当然，此处的“样本点”并不能被理解为严格数学意义上的点，而是空间地精细划定的、被聚焦的扫描光束照射的样本分区。因此，本发明提供了对扫描光束入射其上的每一单个样本点，由该样本点发射的辐射的强度在相关扫描时间间隔内被反复地感测，以及随后依据这些多个强度值确定强度平均值和强度方差值。对每一样本点，除了由强度平均值给出的平均亮度，强度方差值形式的另一图像信息项由此可另外获得。在每一情况中，强度平均值和强度方差值均用作图像点信号。随后，分别将为所有样本点生成的图像点信号组成平均值光栅图像信号和方差光栅图像信号。以这种方式生成两个光栅图像，即其每个图像点或像素代表强度平均值及因而是平均亮度的一个图像，和其每个图像点或像素使得强度方差形式的另一图像信息项可用的另一图像。该另一图像信息可用来分析动态过程。例如，其可用在荧光光谱法中以分析荧光染料的漫射。根据该应用，基于该另一图像信息还可以获得黏度波动、膜通透性、颗粒尺寸等的有关证据。因此，根据本发明的方法使得能够在照射期间获得一个样本点的两个不同的图像信息项(即平均值和方差)，并因此生成与该样本点关联的两个图像点。因此，对入射在样本上的同一扫描光束，组合这些图像点的结果所生成不只一个光栅图像而是二个，一个再现平均亮度，另一再现亮度方差。因而这种方法比现有技术已知的和前述引用的方法更有效。基于各自的平均值图像点信号和关联的方差图像点信号，优选地生成评价图像点信号。以这种方式生成的评价图像点信号随后被组合成评价光栅图像信号。在该有利的改进中，另外生成的评价光栅图像作为除了平均值光栅图像和方差光栅图像之外的第三图像。这三个光栅图像随后以各种方式呈现在显示设备上，例如一个接着另一个，一个重叠在另一个上，同时地，或依照预定的图像序列，从而有助于分析动态程序。在每一扫描时间间隔内发射的辐射强度优选地在连续的子间隔中被η次数字化以感测出η个强度值，η为大于I的整数，且每一子间隔等于扫描时间间隔的I/η。举个例子，如果扫描时间间隔(常也作为“像素时间”提及)为10μS，在每一扫描时间间隔内感测强度值的测量频率为40MHz，则对每一图像点或像素获得了η=400个测量值。随后，基于这400个测量值确定强度平均值和强度方差。在一有利的实施例中，通过如下方式感测该η个强度值在相应扫描时间间隔内，模数转换器η次将相应于发射的辐射的模拟信号转换成表示相应强度值的数字信号，每种情况下都以一等于子间隔的预定转换时间进行转换。这种情况下，因而要将模数转换器的转换时间设定为足够的短，从而能在扫描时间间隔内η次操作转换器，以η次数字化逻辑信号并因此感测η个强度值。在一可选的实施例中，代替模数转换器，可采用光子计数器，该光子技术器的计数时间设定为足够短以在扫描时间间隔内实施η次计数循环。优选地，根据下述公式(I)确定相应强度平均值I:_IX=-YjX1(I)ηι=根据下述公式(2)确定相应强度方差值VV=-^t(Xl-X)(2)n-l!=i其中，优选地，根据公式⑶确定变量权利要求1.一种用于扫描显微成像样本(28)的方法，包括下述步骤在相继的扫描时间间隔中通过扫描光束(14)扫描多个样本点，在相关扫描时间间隔内，反复感测相应扫描样本点发射的辐射强度，依据相应扫描样本点上感测的强度，确定出强度平均值，作为平均值图像点信号，并且将该平均值图像点信号组合成平均值光栅图像信号，其中，依据相应扫描样本点上感测的强度，另外确定出强度方差值，作为方差图像点信号，并且将该方差图像点信号组合成方差光栅图像信号。2.根据权利要求I的方法，其中基于相应平均值图像点信号和相关方差图像点信号，生成评价图像点信号，并将生成的评价图像点信号组合成评价光栅图像信号。3.根据权利要求I或2的方法，其中在相继的子间隔中η次数字化每一扫描时间间隔内发射的辐射强度，以感测出η个强度值，η为大于I的整数，且每一子间隔等于扫描时间间隔的I/η。4.根据权利要求3的方法，其中通过如下方式感测该η个强度值在相应扫描时间间隔内，通过模数转换器η次将相应于发射的辐射的模拟信号转换成表示相应强度值的数字信号，每种情况下都以一等于子间隔的预定转换时间进行转换。5.根据权利要求3的方法，其中通过如下方式感测该η个强度值在相应扫描时间间隔内，通过光子计数器η次确定出相应于发射的辐射的光子数量，每种情况下都以一等于子间隔的预定转换时间进行确定。6.根据前述权利要求之一的方法，其中根据下述公式(I)确定相应强度平均值7.根据权利要求6的方法，其中确定强度方差值V和强度平均值的商，作为评价图像点信号。8.根据权利要求6或7的方法，其中确定在相关扫描时间间隔内探测的相应样本点发射的光子数量Nph，作为评价图像点信号，其为根据下述公式(4)的强度平均值[和强度方差值V的函数9.一种用于扫描显微成像样本的装置，包括扫描单兀(12,18),设置为在相继的扫描时间间隔中通过扫描光束(14)扫描多个样本点，感测单元(36，38)，设置为在相关扫描时间间隔内，反复感测相应扫描样本点发射的辐射强度，计算单元(40)，设置为依据相应扫描样本点上感测的强度，确定出强度平均值，作为平均值图像点信号，以及评价单元(42)，设置为将该平均值图像点信号组合成平均值光栅图像信号，其中，计算单元(40)进一步地设置为依据相应扫描样本点上感测的强度，另外确定出强度方差值，作为方差图像点信号，并且评价单元(42)进一步地设置为将该方差图像点信号组合成方差光栅图像信号。10.根据权利要求9的装置，其中评价单元(42)进一步地设置为基于平均值图像点信号和方差图像点信号，生成评价光栅图像信号，并将生成的评价图像点信号组合成评价光栅图像信号。11.根据权利要求8或9的装置，其中感测单元(36，38)包含数字化工具(38)，其设置为在相继的子间隔中η次数字化每一扫描时间间隔内探测的辐射强度，以感测出η个强度值，η为大于I的整数，且每一子间隔等于扫描时间间隔的1/η。12.根据权利要求11的装置，其中该数字化工具包含模数转换器(38)，其设置为通过如下方式感测该η个强度值在相应扫描时间间隔内，模数转换器η次将相应于发射的辐射的模拟信号转换成表示相应强度值的数字信号，每种情况下都以一等于子间隔的预定转换时间进行转换。13.根据权利要求11的装置，其中该数字化工具包含光子计数器，其设置为通过如下方式感测该η个强度值在相应扫描时间间隔内，光子计数器η次确定出对应于发射的辐射的光子数量，每种情况下都以一等于子间隔的预定计数时间进行确定。14.根据权利要求9至13之一的装置，其中该计算单元(40)包含自由可编程逻辑模块，特别地为FPGA，DSP或ASIC。15.—种共焦扫描显微镜(10),具有根据权利要求9至14之一的装置。全文摘要一种用于扫描显微成像样本(28)的方法和装置。采取下述措施，在相继的扫描时间间隔中通过扫描光束(14)扫描多个样本点，在相关扫描时间间隔内，反复感测相应扫描样本点发射的辐射强度，依据相应扫描样本点上感测的强度，确定出强度平均值，作为平均值图像点信号，并将该平均值图像点信号组合成平均值光栅图像信号。进一步采取措施，以依据相应扫描样本点上感测的强度，另外确定出强度方差值，作为方差图像点信号，并将该方差图像点信号组合成方差光栅图像信号。文档编号G01N21/64GK102621111SQ201210006360公开日2012年8月1日申请日期2012年1月10日优先权日2011年1月11日发明者B·威兹高斯盖,H·尼森,H·比尔克申请人:徕卡显微系统复合显微镜有限公司