一種用于顯微鏡的成像方法及系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及成像技術領域，特別涉及一種用于顯微鏡的成像方法及系統，尤其是 用于實現強吸收、弱吸收、未染色透明的醫學或者生物樣品的高分辨率成像。
【背景技術】
[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 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。但對于傳統的顯微鏡來說，每種成像模式的 實現都基于不同的硬件結構，需要聚光鏡光闌，偏振元件或是特殊的物鏡。要實現三種成像 模式操作復雜。所以，一種能同時實現明場、暗場、相襯成像的更為簡單的方法的提出，必不 可少。

【發明內容】

[0004] 本發明的目前，是為了解決上述問題，提出一種同時實現明場、暗場以及相襯三種 模式的成像方法及系統。
[0005] 本發明的技術方案為：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；所述光源設備用于產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到目鏡和照相設備；
[0008]c.照相設備采集顯微鏡所成圖像，并將獲得的采集圖像其發送到處理設備；
[0009] d.處理設備根據照相設備采集的圖像獲取成像圖片。
[0010] 進一步的，所述光源設備為發光二極管陣列。
[0011] 上述方案中，發光二極管陣列可為4X4、8X8、16X16、32X32等陣列大小。
[0012] 進一步的，所述發光二極管陣列包括明場區域和暗場區域，分別產生明場照明方 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，得到明場觀測結果，被照相設備采 集，或者，顯微鏡接收樣品透射的暗場光線，得到暗場觀測結果，被照相設備采集；
[0015] 步驟c中，照相設備采集顯微鏡所得明場觀測結果獲得明場采集圖像，或者，照相 設備采集顯微鏡所得暗場觀測結果獲得暗場采集圖像；將獲得的明場采集圖像或暗場采集 圖像發送到處理設備；
[0016] 步驟d中，處理設備根據明場采集圖像獲得明場成像圖片，或者，處理設備根據暗 場采集圖像獲得暗場成像圖片。
[0017] 上述方案中，發光二極管陣列明場區域和暗場區域的大小由顯微鏡物鏡數值孔徑 (NA)決定；當只點亮明場區域內發光二極管時，樣品透射光線為明場光線；當只點亮暗場 區域內的發光二極管時，樣品透射光線為暗場光線。
[0018] 進一步的，所述發光二極管陣列的明場區域還可劃分為兩個互補區域，分別為明 場第一區域和明場第二區域；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中所述明場觀測結果還包括第一明場觀測結果和第二明場觀測結果；
[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中處理設備獲取最終明場成像圖片的方法為：
[0023] 假設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，第一明場區域和第二明場區域的劃分方式可以為，將明場區域左側 設置為第一明場區域，右側設置為第二明場區域；或者，將明場上部設置為第一明場區域， 下部設置為第二明場區域。
[0025] 上述方案中，第一明場區域和第二明場區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 域劃分為沿該線對稱的兩個區域。
[0026] 進一步的，步驟d中處理設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域的劃分對稱軸相互垂直。
[0029] 一種用于顯微鏡的成像系統，包括顯微鏡，其特征在于，還包括光源設備、照相設 備和處理設備；所述光源設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，得到相應觀測結果；所述照相 設備用于采集顯微鏡觀測結果，獲得采集圖像；所述處理設備用于根據采集圖像獲取最終 成像圖片。
[0030] 上述方案中，照相設備可為帶有外部觸發的(XD相機、CMOS相機、sCMOS相機和 EMCXD相機中的一種。此外，為防止卡頓現象，建議采用單模式幀頻多24Hz
[0031] 進一步的，所述光源設備為發光二極管陣列；所述發光二極管陣列包括明場區域 和暗場區域；則，
[0032] 光源設備照射樣品后，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，得到明場觀測結果并將其傳輸到照相設備，或 者，顯微鏡接收樣品透射的暗場光線，得到暗場觀測結果并將其傳輸到照相設備；
[0034] 照相設備采集顯微鏡明場觀測結果獲得明場采集圖像，或者，照相設備采集顯微 鏡暗場觀測結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送到處理設 備；
[0035] 處理設備根據明場采集圖像獲得明場成像圖片，或者，處理設備根據暗場采集圖 像獲得暗場成像圖片。
[0036] 進一步的，所述明場區域包括第一明場區域和第二明場區域；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] 所述明場觀測結果還包括第一明場觀測結果和第二明場觀測結果；
[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] 處理設備獲取明場成像圖片的方法為：
[0041] 假設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光二極管陣列和照相設備連接；所 述控制器用于控制發光二極管陣列和照相設備的開關。
[0046] 本發明的有益效果為，能同時的明場、暗場和相襯三種模式的成像結果；還具有方 便靈活，可控性強的優點。
【附圖說明】
[0047] 圖1為本發明的基于發光二極管陣列實現三種模式成像的系統構成示意圖；
[0048] 圖2為物鏡數值孔徑不意圖；
[0049] 圖3為本發明成像系統中發光二極管陣列結構及劃分示意圖；其中，（a)為發光二 極管陣列結構示意圖；(b)為發光二極管陣列劃分為左右兩個半場的結構示意圖；(c)為發 光二極管陣列劃分為上下兩個半場的結構示意圖；（d)為發光二極管陣列劃分為斜上下兩 個半場的結構示意圖；
[0050] 圖4為本發明系統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為發光二極管陣列（10為發光二極管陣列中的一個發光二極管；11為發光 二極管陣列暗場部分；12為發光二極管陣列明場部分，它由13和14兩部分構成，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 光二極管陣列明場半徑；表示發光二極管陣列與顯微鏡物鏡間距；表示發光二極管陣列相 鄰兩個發光二極管的間距；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 器傳輸的反饋信號；e表示存儲器驅動程序；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