[发明专利]成像系统和其关联的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于使样品成像的方法和光学成像系统。

背景技术

显微镜是研究和诊断所广泛使用的工具，特别是在细胞生物学、细胞学和病理学的领域中。显微镜用于检测未用或用显像剂、试剂或药剂处理的培养细胞或组织，和从正常或患病个体收集的组织样品是众所周知的。例如，在癌症研究中，显微分析帮助检测和将由癌症的发展引起的遗传变异量化。数字显微镜用于检查细胞形态，特定基因的表达（例如，基因扩增、基因缺失、基因突变）和编码蛋白质的表达。组织微阵列上的整个组织切片或单独细胞的显微分析是广为已知的。

显微镜方法惯常用于细胞和亚细胞水平的快速调查，但对于与主观性和可重复性关联的常规显微镜方法存在限制。已经开发系统来生成2维（2D）图像，但由于常规成像技术的景深中的限制，这些常常不提供样品的完整表示。也已经开发通过在多个焦平面采集多个图像并且选择和组合图像的最佳、清晰部分而生成模拟扩展景深的合成图像的系统。然而，因为需要在捕捉数字图像之前快速移动成像系统的焦点位置，这样的系统快速生成合成图像（尤其是实时地）的能力受限。快速生成聚焦良好的图像的能力进一步由将图像组后处理成合成图像以用于观察的需要限制。当前可用的数字成像系统和装置典型地包括摄像机、压力物镜、压电台、机动台和线性物镜转轮。然而，这些系统中没有一个能够快速采集和生成图像。

将具有自动成像构造的显微镜与高聚焦质量和可重复性组合的用于样品的视觉分析的改进装置是可期望的。存在对成像系统和用于成像系统的快速聚焦的方法的需要以用于获得感兴趣样品的整个厚度上的完整、清晰、显微的图像，其可用于静态高分辨率对象重新捕捉以及用于连续运动高分辨率图像观察。这样的成像系统和方法应该可期望地是成本有效的，具有相对简单的设备要求，并且容易适应于各种放大倍率。

发明内容

本发明涉及能够实时、快速生成样品图像的方法和成像系统。

用于生成样品的图像的本发明的成像系统的一个实施例包括用于照亮该样品的照明源；用于观察从该样品形成的图像的图像观察子系统；一个或多个可调光波板和一个或多个双折射元件，其安置在该样品和该图像观察子系统之间，使得该样品的这些图像在到达该图像观察子系统之前通过这些可调光波板和这些双折射元件；改变这些可调光波板的一个或多个相位延迟状态而导致图像的一个或多个偏振状态变化的装置；以及修改该装置来改变这些可调光波板的相位延迟的控制器。

在本发明的方法的一个示例中，用于通过成像系统使样品成像包括：照亮该样品；将来自该样品的图像引导通过该成像系统，其中该成像系统包括一个或多个LCP、一个或多个双折射元件、修改这些LCP的一个或多个相位延迟状态来修改该图像的焦距的控制器，以及图像观察子系统；生成该样品的多个图像；用该图像观察子系统观察这些图像。

用于生成样品的图像的成像系统的另一个实施例包括：用于照亮该样品的照明源；用于观察来自该样品的图像的图像观察子系统；多个LCP；以及多个双折射元件，其安置在该样品和该图像观察子系统之间，使得来自该样品的这些图像在到达该图像观察子系统之前通过这些LCP和这些双折射元件；改变这些LCP的相位延迟状态来改变该图像的偏振状态的装置；修改该装置来改变这些LCP的相位延迟状态的控制器；以及耦合于该图像观察子系统来从这些图像中的两个或更多图像生成合成图像的图像处理器子系统，其中这些图像以在从大约15个图像/秒到100个图像/秒的范围中的速率在预定焦距形成。

成像系统的一个实施例以比关联的观察系统的积分时间更快的速率在变化的焦距处生成一系列图像，来从处于多个景深的该系列图像形成可观察的合成图像。

附图说明

当下列详细描述参照附图（其中类似的符号在整个附图中表示类似的部件）阅读时，本发明的这些和其他特征、方面和优点将变得更好理解，其中：

图1是用于使用本发明的成像系统使样品连续实时成像的方法的示例的流程图。

图2是本发明的成像系统的实施例的示意图。

图3是用于使用本发明的成像系统在各种焦平面生成多个图像的方法的示例的流程图。

具体实施方式

成像系统的实施例中的一个或多个在短时段中生成样品的多个图像。成像系统的使用增强以高速捕捉的图像的质量并且使用户能够观察实时图像。

为了更清楚和简要地描述并且指出要求权利的本发明的主题，对特定术语提供下列定义，其在下列描述和随附权利要求书中使用。在整个说明书中，特定术语的使用应该认为是非限制性示例。