一種用于顯微鏡的成像方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及成像技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于顯微鏡的成像方法及系統(tǒng)，尤其是 用于實現(xiàn)強吸收、弱吸收、未染色透明的醫(yī)學或者生物樣品的高分辨率成像。
【背景技術(shù)】
[0002] 早期的顯微鏡成像方法主要是明場成像，但這種顯微鏡成像結(jié)果的對比度不高。 改善顯微鏡成像對比度的方法有很多，主要分為標記法和無標記法兩類。其中，較為常用的 無標記法包括暗場成像、相襯成像等。明場成像能收集樣品低頻部分信息，主要適用于觀察 具有強吸收的樣品；暗場成像是通過俘獲大角度的散射光成像，能夠獲取樣品的高頻細節(jié) 信息，故適用于弱吸收且輪廓清晰的樣品；相襯法成像能提取樣品的相位信息。而對于未 經(jīng)染色的透明樣品來說，其透過光線具有均勻的強度分布，唯一改變的只有其相位信息。因 此，相襯法對這類樣品的觀察非常適用。
[0003] 明場成像、暗場成像以及相襯成像方法相互補充，能夠提供較為完整的樣品信息， 所以在很多情況下需要綜合這三種成像模式。但對于傳統(tǒng)的顯微鏡來說，每種成像模式的 實現(xiàn)都基于不同的硬件結(jié)構(gòu)，需要聚光鏡光闌，偏振元件或是特殊的物鏡。要實現(xiàn)三種成像 模式操作復(fù)雜。所以，一種能同時實現(xiàn)明場、暗場、相襯成像的更為簡單的方法的提出，必不 可少。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目前，是為了解決上述問題，提出一種同時實現(xiàn)明場、暗場以及相襯三種 模式的成像方法及系統(tǒng)。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種用于顯微鏡的成像方法，其特征在于，包括以下步驟： [0006]a.采用光源設(shè)備照射樣品，使透過光線攜帶由樣品分布不均引起的相位變化信 息；所述光源設(shè)備用于產(chǎn)生可控的多種照明方式；
[0007]b.顯微鏡接收樣品透過光線），成像處理后分別傳輸?shù)侥跨R和照相設(shè)備；
[0008]c.照相設(shè)備采集顯微鏡所成圖像，并將獲得的采集圖像其發(fā)送到處理設(shè)備；
[0009] d.處理設(shè)備根據(jù)照相設(shè)備采集的圖像獲取成像圖片。
[0010] 進一步的，所述光源設(shè)備為發(fā)光二極管陣列。
[0011] 上述方案中，發(fā)光二極管陣列可為4X4、8X8、16X16、32X32等陣列大小。
[0012] 進一步的，所述發(fā)光二極管陣列包括明場區(qū)域和暗場區(qū)域，分別產(chǎn)生明場照明方 式和暗場照明方式；則，
[0013] 步驟a中，明場照明時，樣品透過光線攜帶樣品分布低頻信息，稱明場光線。暗場 照明時，樣品透過光線攜帶樣品分布高頻細節(jié)信息，稱暗場光線；
[0014] 步驟b中，顯微鏡接收樣品透射的明場光線，得到明場觀測結(jié)果，被照相設(shè)備采 集，或者，顯微鏡接收樣品透射的暗場光線，得到暗場觀測結(jié)果，被照相設(shè)備采集；
[0015] 步驟c中，照相設(shè)備采集顯微鏡所得明場觀測結(jié)果獲得明場采集圖像，或者，照相 設(shè)備采集顯微鏡所得暗場觀測結(jié)果獲得暗場采集圖像；將獲得的明場采集圖像或暗場采集 圖像發(fā)送到處理設(shè)備；
[0016] 步驟d中，處理設(shè)備根據(jù)明場采集圖像獲得明場成像圖片，或者，處理設(shè)備根據(jù)暗 場采集圖像獲得暗場成像圖片。
[0017] 上述方案中，發(fā)光二極管陣列明場區(qū)域和暗場區(qū)域的大小由顯微鏡物鏡數(shù)值孔徑 (NA)決定；當只點亮明場區(qū)域內(nèi)發(fā)光二極管時，樣品透射光線為明場光線；當只點亮暗場 區(qū)域內(nèi)的發(fā)光二極管時，樣品透射光線為暗場光線。
[0018] 進一步的，所述發(fā)光二極管陣列的明場區(qū)域還可劃分為兩個互補區(qū)域，分別為明 場第一區(qū)域和明場第二區(qū)域；則，
[0019] 步驟a中所述明場光線還包括第一明場光線和第二明場光線；
[0020] 步驟b中所述明場觀測結(jié)果還包括第一明場觀測結(jié)果和第二明場觀測結(jié)果；
[0021] 步驟c中所述明場采集圖像還包括第一明場采集圖像和第二明場采集圖像；
[0022] 步驟d中處理設(shè)備獲取最終明場成像圖片的方法為：
[0023] 假設(shè)第一明場采集圖像為L、第二明場采集圖像為12，則明場成像圖片IB"ght的獲 得方法為：IBright=Ii+I〗。
[0024] 上述方案中，第一明場區(qū)域和第二明場區(qū)域的劃分方式可以為，將明場區(qū)域左側(cè) 設(shè)置為第一明場區(qū)域，右側(cè)設(shè)置為第二明場區(qū)域；或者，將明場上部設(shè)置為第一明場區(qū)域， 下部設(shè)置為第二明場區(qū)域。
[0025] 上述方案中，第一明場區(qū)域和第二明場區(qū)域的劃分方式除左右上下劃分外，還可 以呈角度的變化：以過明場中點且與水平方向逆時針夾角的直線為對稱軸，將明場區(qū) 域劃分為沿該線對稱的兩個區(qū)域。
[0026] 進一步的，步驟d中處理設(shè)備還可以獲取樣品不同方向上的相襯成像圖片，具體 方法為：
[0027] 設(shè)樣品某一方向上的相襯成像圖片為IPh，則IPh的獲得方法為：
[0028] 上述方案中，所獲相襯成像圖片的相襯方向與明場區(qū)域的劃分對稱軸相互垂直。
[0029] 一種用于顯微鏡的成像系統(tǒng)，包括顯微鏡，其特征在于，還包括光源設(shè)備、照相設(shè) 備和處理設(shè)備；所述光源設(shè)備用于給樣品提供不同的照明方式，使得樣品透射光線攜帶不 同類型信息；所述顯微鏡用于接收樣品不同類型透射光線，得到相應(yīng)觀測結(jié)果；所述照相 設(shè)備用于采集顯微鏡觀測結(jié)果，獲得采集圖像；所述處理設(shè)備用于根據(jù)采集圖像獲取最終 成像圖片。
[0030] 上述方案中，照相設(shè)備可為帶有外部觸發(fā)的(XD相機、CMOS相機、sCMOS相機和 EMCXD相機中的一種。此外，為防止卡頓現(xiàn)象，建議采用單模式幀頻多24Hz
[0031] 進一步的，所述光源設(shè)備為發(fā)光二極管陣列；所述發(fā)光二極管陣列包括明場區(qū)域 和暗場區(qū)域；則，
[0032] 光源設(shè)備照射樣品后，樣品透射光線為明場光線或暗場光線；
[0033] 顯微鏡接收樣品透射的明場光線，得到明場觀測結(jié)果并將其傳輸?shù)秸障嘣O(shè)備，或 者，顯微鏡接收樣品透射的暗場光線，得到暗場觀測結(jié)果并將其傳輸?shù)秸障嘣O(shè)備；
[0034] 照相設(shè)備采集顯微鏡明場觀測結(jié)果獲得明場采集圖像，或者，照相設(shè)備采集顯微 鏡暗場觀測結(jié)果獲得暗場采集圖像；將獲得的明場采集圖像或暗場采集圖像發(fā)送到處理設(shè) 備；
[0035] 處理設(shè)備根據(jù)明場采集圖像獲得明場成像圖片，或者，處理設(shè)備根據(jù)暗場采集圖 像獲得暗場成像圖片。
[0036] 進一步的，所述明場區(qū)域包括第一明場區(qū)域和第二明場區(qū)域；則，
[0037] 所述明場光線還包括第一明場光線和第二明場光線；
[0038] 所述明場觀測結(jié)果還包括第一明場觀測結(jié)果和第二明場觀測結(jié)果；
[0039] 所述明場采集圖像還包括第一明場采集圖像和第二明場采集圖像；
[0040] 處理設(shè)備獲取明場成像圖片的方法為：
[0041] 假設(shè)第一明場采集圖像為L、第二明場采集圖像為12，則明場成像圖片IB"ght的獲 得方法為：IBright=Ii+I〗。
[0042] 進一步的，處理設(shè)備還可以獲取樣品不同方向上的相襯成像圖片，具體方法為：
[0043] 設(shè)樣品某一方向上的的相襯成像圖片為IPh，則IPh的獲得方法為：
[0044] 上述方案中，所獲相襯成像圖片的相襯方向與明場區(qū)域的劃分對稱軸相互垂直。
[0045] 進一步的，還包括控制器，所述控制器分別與發(fā)光二極管陣列和照相設(shè)備連接；所 述控制器用于控制發(fā)光二極管陣列和照相設(shè)備的開關(guān)。
[0046] 本發(fā)明的有益效果為，能同時的明場、暗場和相襯三種模式的成像結(jié)果；還具有方 便靈活，可控性強的優(yōu)點。
【附圖說明】
[0047] 圖1為本發(fā)明的基于發(fā)光二極管陣列實現(xiàn)三種模式成像的系統(tǒng)構(gòu)成示意圖；
[0048] 圖2為物鏡數(shù)值孔徑不意圖；
[0049] 圖3為本發(fā)明成像系統(tǒng)中發(fā)光二極管陣列結(jié)構(gòu)及劃分示意圖；其中，（a)為發(fā)光二 極管陣列結(jié)構(gòu)示意圖；(b)為發(fā)光二極管陣列劃分為左右兩個半場的結(jié)構(gòu)示意圖；(c)為發(fā) 光二極管陣列劃分為上下兩個半場的結(jié)構(gòu)示意圖；（d)為發(fā)光二極管陣列劃分為斜上下兩 個半場的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0050] 圖4為本發(fā)明系統(tǒng)圖像采集和處理控制示意圖；
[0051] 圖5控制器控制流程圖；
[0052] 其中，1為發(fā)光二極管陣列（10為發(fā)光二極管陣列中的一個發(fā)光二極管；11為發(fā)光 二極管陣列暗場部分；12為發(fā)光二極管陣列明場部分，它由13和14兩部分構(gòu)成，13為左明 場，14為右明場）；2為待測樣品；4為市面既存的透射式顯微鏡，3和6分別為其物鏡部分 和目鏡部分；5為相機；7為PC端，用于圖像的顯示和處理；8為存儲器；9為控制器；表示發(fā) 光二極管陣列明場半徑；表示發(fā)光二極管陣列與顯微鏡物鏡間距；表示發(fā)光二極管陣列相 鄰兩個發(fā)光二極管的間距；表示明場劃分變換角度；a，b分別表示控制器向發(fā)光二極管陣 列輸入的控制信號和時鐘信號；c，d分別表不控制器向相機輸入的控制信號和相機向控制 器傳輸?shù)姆答佇盘?；e表示存儲器驅(qū)動程序；Tl，T2,T3分別表示連接相機與計算機的傳輸 鏈路，控制器與相機間的JTAG接口以及存儲器與相機間的