顯微鏡下樣本圖片的獲取方法、成像裝置及其獲取樣本圖片的方法
【專利摘要】本發明涉及一種顯微鏡下樣本圖片的獲取方法、成像裝置及其獲取樣本圖片的方法，所述顯微鏡下樣本圖片的獲取方法包括：調整顯微鏡，使物鏡光軸與待成像樣本所在的平面形成預設的夾角；根據所述預設的夾角及預先獲取的形成所述待成像樣本的圖片的物理寬度，獲取所述待成像樣本的景深距離；根據所述物鏡的景深距離與獲得的所述待成像樣本的景深距離之間的關聯關系，將所述待成像樣本所在的圖片視野劃分為具有等距間隔的區塊；依次將所述待成像樣本所在的圖片視野移動所述等距間隔并拍攝成圖片。本發明可清晰地獲取待成像樣本的圖片。
【專利說明】
顯微鏡下樣本圖片的獲取方法、成像裝置及其獲取樣本圖片 的方法
技術領域
[0001] 本發明涉及顯微鏡下的樣本成像領域，特別是涉及一種顯微鏡下樣本圖片的獲取 方法、成像裝置及其獲取樣本圖片的方法。
【背景技術】
[0002] 顯微鏡作為一種普遍使用的光學儀器，主要用于放大觀察微小物體。顯微鏡一般 包括目鏡，物鏡，粗準焦螺旋，細準焦螺旋，壓片夾，通光孔，遮光器，轉換器，反光鏡，載物 臺，鏡臂，鏡筒，鏡座，聚光器等基本組件。
[0003] 自動掃描顯微鏡是在顯微鏡的基礎上加入自動平臺并連接成像設備（如CCD (Charge-coupled Device)圖像傳感器等）后，對樣本圖像進行自動采圖。由于在成像過程 中需要考慮樣本在自動平臺上的移動速度，因此，無法對每一個圖片都進行精確聚焦，導致 部分樣本的圖像會比較模糊，無法準確的采集到整體樣本的真實圖像。

【發明內容】

[0004] 基于此，有必要提供一種顯微鏡下樣本圖片的獲取方法、成像裝置及其獲取樣本 圖片的方法，形成高清晰度的圖像。
[0005] -種顯微鏡下樣本圖片的獲取方法，包括：
[0006] 調整顯微鏡，使物鏡光軸與待成像樣本所在的平面形成預設的夾角；
[0007] 根據所述預設的夾角及預先獲取的形成所述待成像樣本的圖片的物理寬度，獲取 所述待成像樣本的景深距離；
[0008] 根據所述物鏡的景深距離與獲得的所述待成像樣本的景深距離之間的關聯關系， 將所述待成像樣本所在的圖片視野劃分為具有等距間隔的區塊；
[0009] 依次將所述待成像樣本所在的圖片視野移動所述等距間隔并拍攝成圖片。
[0010]在其中一個實施例中，所述調整顯微鏡，使物鏡光軸與待成像樣本所在的平面形 成預設的夾角包括：
[0011] 調整物鏡的傾斜角度，使物鏡光軸與待成像樣本所在的平面形成預設的夾角；或 者
[0012] 調整所述待成像樣本所在的平面與焦平面的傾斜角度，使物鏡光軸與待成像樣本 所在的平面形成預設的夾角。
[0013] 在其中一個實施例中，預先獲取的形成所述待成像樣本的圖片的物理寬度包括：
[0014] 根據CCD圖像傳感器的參數和所述物鏡的參數獲取的形成所述待成像樣本的圖片 的物理寬度。
[0015] 在其中一個實施例中，所述獲取所述待成像樣本的景深距離具體為：
[0016] 獲取的形成所述待成像樣本的圖片的物理寬度與所述預設夾角的余弦值的乘積。
[0017] 在其中一個實施例中，所述物鏡的景深距離與獲得的所述待成像樣本的景深距離 之間的關聯關系具體為：
[0018] 所述物鏡的景深距離大于所述獲得的所述待成像樣本的景深距離與所述等距間 隔的區塊的個數的商。
[0019] 以上所述顯微鏡下樣本圖片的獲取方法中，物鏡光軸與待成像樣本所在的平面形 成預設的夾角，待成像樣本所在的圖片視野劃分為具有等距間隔的區塊，當對樣本所在的 圖片視野拍攝圖片時，依次將圖片視野移動等距間隔拍攝成圖片，對于待成像樣本所在的 圖片視野中的任一點，其均會被拍攝在連續的圖片中；由于同一點在相鄰圖片中的景深距 離為待成像樣本的景深距離與區塊的個數的商，且物鏡的景深距離大于待成像樣本的景深 距離與區塊的個數的商，因此，對于待成像樣本所在的圖片視野中的任一點，必然會有一張 圖片可以清晰地顯示，從而清晰地顯示待成像樣本。
[0020] 一種成像裝置，包括顯微鏡和與所述顯微鏡連接的圖像傳感器，所述顯微鏡的物 鏡光軸與待成像樣本所在的平面形成預設的夾角，所述待成像樣本所在的圖片視野被劃分 為具有等距間隔的區塊，且所述物鏡的景深距離大于所述待成像樣本的景深距離與所述等 距間隔的區塊的個數的商，其中，所述待成像樣本的景深距離為根據所述圖像傳感器的參 數和所述物鏡的參數獲取的形成所述待成像樣本的圖片的物理寬度與所述預設夾角的余 弦值的乘積；
[0021] 所述圖像傳感器在依次將所述待成像樣本所在的圖片視野移動所述等距間隔時 將所述待成像樣本所在的圖片視野拍攝成圖片。
[0022] 在其中一個實施例中，所述圖像傳感器為(XD圖像傳感器。
[0023] 在其中一個實施例中，通過調整物鏡的傾斜角度或者調整所述待成像樣本所在的 平面與焦平面的傾斜角度，使所述顯微鏡的物鏡光軸與待成像樣本所在的平面形成預設的 夾角。
[0024] 以上所述成像裝置中，物鏡光軸與待成像樣本所在的平面形成預設的夾角，待成 像樣本所在的圖片視野劃分為具有等距間隔的區塊，當對樣本所在的圖片視野拍攝圖片 時，依次將圖片視野移動等距間隔拍攝成圖片，對于待成像樣本所在的圖片視野中的任一 點，其均會被拍攝在連續的圖片中；由于同一點在相鄰圖片中的景深距離為待成像樣本的 景深距離與區塊的個數的商，且物鏡的景深距離大于待成像樣本的景深距離與區塊的個數 的商，因此，對于待成像樣本所在的圖片視野中的任一點，必然會有一張圖片可以清晰地顯 示，從而清晰地顯示待成像樣本。
[0025] -種成像裝置獲取樣本圖片的方法，所述成像裝置基于以上所述的成像裝置，所 述方法包括：
[0026] 調整顯微鏡，使物鏡光軸與待成像樣本所在的平面形成預設的夾角；
[0027] 將所述待成像樣本所在的圖片視野劃分為具有等距間隔的區塊；
[0028] 依次將所述待成像樣本所在的圖片視野移動所述等距間隔并通過圖像傳感器將 所述圖片視野拍攝成圖片。
[0029] 以上所述成像裝置獲取樣本圖片的方法中，物鏡光軸與待成像樣本所在的平面形 成預設的夾角，待成像樣本所在的圖片視野劃分為具有等距間隔的區塊，當對樣本所在的 圖片視野拍攝圖片時，依次將圖片視野移動等距間隔拍攝成圖片，對于待成像樣本所在的 圖片視野中的任一點，其均會被拍攝在連續的圖片中；由于同一點在相鄰圖片中的景深距 離為待成像樣本的景深距離與區塊的個數的商，且物鏡的景深距離大于待成像樣本的景深 距離與區塊的個數的商，因此，對于待成像樣本所在的圖片視野中的任一點，必然會有一張 圖片可以清晰地顯示，從而清晰地顯示待成像樣本。
【附圖說明】
[0030] 圖1為一實施例的顯微鏡下樣本圖片的獲取方法流程示意圖；
[0031] 圖2為物鏡光軸與待成像樣本所在的平面形成預設的夾角的示意圖；
[0032]圖3為根據圖1中的步驟S160拍攝圖片時的示意圖；
[0033]圖4為圖1中的顯微鏡的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0034]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對 本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并 不用于限定本發明。
[0035]如圖1所示，一實施例的顯微鏡下樣本圖片的獲取方法包括步驟S120至步驟S180。 [0036]步驟S120,調整顯微鏡，使物鏡光軸與待成像樣本所在的平面形成預設的夾角； [0037]步驟S140,根據預設的夾角及預先獲取的形成待成像樣本的圖片的物理寬度，獲 取待成像樣本的景深距離；
[0038]步驟S160,根據物鏡的景深距離與獲得的待成像樣本的景深距離之間的關聯關 系，將待成像樣本所在的圖片視野劃分為具有等距間隔的區塊；
[0039]步驟S180,依次將待成像樣本所在的圖片視野移動等距間隔并拍攝成圖片。
[0040] 以上所述顯微鏡下樣本圖片的獲取方法中，物鏡光軸與待成像樣本所在的平面形 成預設的夾角，待成像樣本所在的圖片視野劃分為具有等距間隔的區塊，當對樣本所在的 圖片視野拍攝圖片時，依次將圖片視野移動等距間隔拍攝成圖片，對于待成像樣本所在的 圖片視野中的任一點，其均會被拍攝在連續的圖片中；由于同一點在相鄰圖片中的景深距 離為待成像樣本的景深距離與區塊的個數的商，且物鏡的景深距離大于待成像樣本的景深 距離與區塊的個數的商，因此，對于待成像樣本所在的圖片視野中的任一點，必然會有一張 圖片可以清晰地顯示，從而清晰地顯示待成像樣本。
[0041] 步驟S120中，可以通過調整物鏡的傾斜角度，使物鏡光軸與待成像樣本所在的平 面形成預設的夾角；或者調整待成像樣本所在的平面與焦平面的傾斜角度，使物鏡光軸與 待成像樣本所在的平面形成預設的夾角。可以知道的是，以上本實施例對傾斜角度的調整 方式只是優選的選擇方案，本實施例不限于其他可以調整角度的方案。
[0042]本實施例中，拍攝圖片前，可以提前獲取形成待成像樣本的圖片的物理高度和寬 度。本實施例中，優選采用CCD圖像傳感器對待成像樣本拍攝圖片。因此，可以知道的是，根 據CCD圖像傳感器的參數和物鏡的參數即可獲取形成待成像樣本的圖片的物理寬度。
[0043]通常我們將拍攝的一張圖片中所包含的內容稱為圖片視野，圖片視野與要獲取的 圖片具有相同的物理寬度，在拍攝時，可以將圖片視野中的樣本拍攝成圖片。如圖2所示，為 方便說明，圖2中顯示待成像樣本在一個圖片視野內，圖片視野所在的平面作為本實施例觀 測的水平面，圖片視野的寬度為P w，物鏡光軸與待成像樣本所在的平面的預設的夾角為a， 待成像所在的平面與焦平面的夾角為90° -a。由此可知，待成像樣本的景深距離即為獲取 待成像樣本的圖片的物理寬度與預設夾角的余弦值的乘積。因此，由步驟S140可以得出拍 攝的圖片景深H=Pw cos(a)。
[0044] 在對待成像樣本拍攝圖片時，如果僅簡單地拍攝一張或若干張圖片，無法將所有 的待成像樣本清晰地拍攝出來。為此，本實施例可以通過步驟S160,根據物鏡的景深距離與 獲得的待成像樣本的景深距離之間的關聯關系，將待成像樣本所在的圖片視野劃分為具有 等距間隔的區塊。具體而言，將待成像樣本所在的圖片視野劃分為具有等距間隔的N個區塊 后，通過步驟S180可以依次將待成像樣本所在的圖片視野移動等距間隔并拍攝成圖片，生 成N張圖片。由于待成像樣本中點在光軸方向上的最大距離為H，因此，只要物鏡的景深距離 大于獲得的待成像樣本的景深距離除以N，則對于待成像樣本中的每一個點，必然會有拍攝 清晰的一張圖片。因此，可以知道的是，物鏡的景深距離與獲得的待成像樣本的景深距離之 間的關聯關系即：物鏡的景深距離大于獲得的待成像樣本的景深距離與等距間隔的區塊的 個數的商。物鏡的景深距離可以根據顯微鏡的具體參數進行計算，本實施例不再詳述。具體 設物鏡的景深距離為D，由D>H/N可知，D>P W cos (a)/N，則N>PW cos (a)/D。由此可知，物鏡的 景深距離與獲得的待成像樣本的景深距離之間的關聯關系也可以顯示為區塊的個數N與預 設的夾角a之間的關聯關系，即N>P W cos(a)/D。
[0045] 為具體說明，如圖3所示，假設N為5,當待成像樣本所在的圖片視野每移動Pw/N，則 拍攝一張圖片，則總計可以拍攝5張，如圖3中的顯示的圖1、圖2、圖3、圖4及圖5所標注。對于 待成像樣本中的任一點P，在拍攝5張圖片后，由于其上下跨越的距離為H，且物鏡的景深距 離D>H/N，則在這5張圖片中必然至少一張圖片可以清晰地顯示出P點。因此，這5張圖片可以 清晰地將所有的待成像樣本顯示出來。
[0046] 本實施例中，可以進一步的選擇和確定區塊的個數N和預設的夾角a的值使拍攝的 圖片達到最優效果。如圖2中所示，點F為為物鏡光軸與樣本的交點，根據掃描范圍內平臺精 度及樣本平整度，可以計算得到點F和實際的焦平面間的最大距離Df。通常由于預設的夾角 a較大，因此，對于待成像樣本所在的平面與焦平面的夾角b = 90° - a，通常b足夠小，一般為 0到3度，因此，可以認為H = Df。根據CCD圖像傳感器的參數與物鏡的參數可以獲取圖片視野 的寬度為Pw，則由H=PW cos(a)，可以得出
。進一步根據D>H/N，D為物鏡的景 深，可以得出N>Df/D。
[0047] 如圖4所示，進一步結合顯微鏡的結構對本實施例作進一步說明。需要指出的是， 圖4僅是顯示了可實現本實施例的必要結構。如圖4中所示，顯微鏡包括X軸移動平臺110、Y 軸移動平臺120、Ζ軸移動平臺130、物鏡140、載物臺150,載物臺150可以承載待成像樣本。對 于顯微鏡所包含的其它結構，如目鏡，粗準焦螺旋，細準焦螺旋，壓片夾，通光孔，遮光器，轉 換器，反光鏡，鏡臂，鏡筒，鏡座，聚光器等，為方便本實施例的具體實現，在圖4中不再標出。 通過調整X軸移動平臺11〇、Υ軸移動平臺120、Ζ軸移動平臺130、物鏡140可以使物鏡光軸與 待成像樣本所在的平面形成預設的夾角;根據CCD圖像傳感器的參數及物鏡的參數可以獲 取圖片的物理寬度;根據預設的夾角及圖片的物理寬度，可以獲取待成像樣本的景深距離； 物鏡的景深距離大于獲得的待成像樣本的景深距離與等距間隔的區塊的個數的商，可以獲 取將圖片視野劃分成的區塊的個數Ν，并根據區塊的個數Ν對圖片視野進行等距劃分;通過 調整X軸移動平臺110、γ軸移動平臺120依次將待成像樣本所在的圖片視野移動等距間隔并 拍攝成圖片即可。
[0048]本實施例還提供了一種成像裝置，包括顯微鏡和與顯微鏡連接的圖像傳感器，顯 微鏡的物鏡光軸與待成像樣本所在的平面形成預設的夾角，待成像樣本所在的圖片視野被 劃分為具有等距間隔的區塊，且物鏡的景深距離大于待成像樣本的景深距離與等距間隔的 區塊的個數的商，其中，待成像樣本的景深距離為根據圖像傳感器的參數和物鏡的參數獲 取的形成待成像樣本的圖片的物理寬度與預設夾角的余弦值的乘積；
[0049] 圖像傳感器在依次將待成像樣本所在的圖片視野移動等距間隔時將待成像樣本 所在的圖片視野拍攝成圖片。
[0050] 本實施例中，圖像傳感器優選為(XD圖像傳感器。
[0051] 本實施例中，可以通過調整物鏡的傾斜角度，使物鏡光軸與待成像樣本所在的平 面形成預設的夾角；或者調整待成像樣本所在的平面與焦平面的傾斜角度，使物鏡光軸與 待成像樣本所在的平面形成預設的夾角。可以知道的是，以上本實施例對傾斜角度的調整 方式只是優選的選擇方案，本實施例不限于其他可以調整角度的方案。
[0052]以上所述成像裝置中，物鏡光軸與待成像樣本所在的平面形成預設的夾角，待成 像樣本所在的圖片視野劃分為具有等距間隔的區塊，當對樣本所在的圖片視野拍攝圖片 時，依次將圖片視野移動等距間隔拍攝成圖片，對于待成像樣本所在的圖片視野中的任一 點，其均會被拍攝在連續的圖片中；由于同一點在相鄰圖片中的景深距離為待成像樣本的 景深距離與區塊的個數的商，且物鏡的景深距離大于待成像樣本的景深距離與區塊的個數 的商，因此，對于待成像樣本所在的圖片視野中的任一點，必然會有一張圖片可以清晰地顯 示，從而清晰地顯示待成像樣本。
[0053]本實施例還提供了一種成像裝置獲取樣本圖片的方法，成像裝置基于以上所述的 成像裝置，方法包括：
[0054]調整顯微鏡，使物鏡光軸與待成像樣本所在的平面形成預設的夾角；
[0055] 將待成像樣本所在的圖片視野劃分為具有等距間隔的區塊；
[0056] 依次將待成像樣本所在的圖片視野移動等距間隔并通過圖像傳感器將圖片視野 拍攝成圖片。
[0057] 以上所述成像裝置獲取樣本圖片的方法中，物鏡光軸與待成像樣本所在的平面形 成預設的夾角，待成像樣本所在的圖片視野劃分為具有等距間隔的區塊，當對樣本所在的 圖片視野拍攝圖片時，依次將圖片視野移動等距間隔拍攝成圖片，對于待成像樣本所在的 圖片視野中的任一點，其均會被拍攝在連續的圖片中；由于同一點在相鄰圖片中的景深距 離為待成像樣本的景深距離與區塊的個數的商，且物鏡的景深距離大于待成像樣本的景深 距離與區塊的個數的商，因此，對于待成像樣本所在的圖片視野中的任一點，必然會有一張 圖片可以清晰地顯示，從而清晰地顯示待成像樣本。
[0058] 以上所述實施例的各技術特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實 施例中的各個技術特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特征的組合不存 在矛盾，都應當認為是本說明書記載的范圍。
[0059] 以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并 不能因此而理解為對發明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來 說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護 范圍。因此，本發明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
【主權項】
1. 一種顯微鏡下樣本圖片的獲取方法，其特征在于，包括： 調整顯微鏡，使物鏡光軸與待成像樣本所在的平面形成預設的夾角； 根據所述預設的夾角及預先獲取的形成所述待成像樣本的圖片的物理寬度，獲取所述 待成像樣本的景深距離； 根據所述物鏡的景深距離與獲得的所述待成像樣本的景深距離之間的關聯關系，將所 述待成像樣本所在的圖片視野劃分為具有等距間隔的區塊； 依次將所述待成像樣本所在的圖片視野移動所述等距間隔并拍攝成圖片。2. 根據權利要求1所述的獲取方法，其特征在于，所述調整顯微鏡，使物鏡光軸與待成 像樣本所在的平面形成預設的夾角包括： 調整物鏡的傾斜角度，使物鏡光軸與待成像樣本所在的平面形成預設的夾角;或者 調整所述待成像樣本所在的平面與焦平面的傾斜角度，使物鏡光軸與待成像樣本所在 的平面形成預設的夾角。3. 根據權利要求1所述的獲取方法，其特征在于，預先獲取的形成所述待成像樣本的圖 片的物理寬度包括： 根據CCD圖像傳感器的參數和所述物鏡的參數獲取的形成所述待成像樣本的圖片的物 理寬度。4. 根據權利要求1或3所述的獲取方法，其特征在于，所述獲取所述待成像樣本的景深 距離具體為： 獲取的形成所述待成像樣本的圖片的物理寬度與所述預設夾角的余弦值的乘積。5. 根據權利要求1所述的獲取方法，其特征在于，所述物鏡的景深距離與獲得的所述待 成像樣本的景深距離之間的關聯關系具體為： 所述物鏡的景深距離大于所述獲得的所述待成像樣本的景深距離與所述等距間隔的 區塊的個數的商。6. -種成像裝置，包括顯微鏡和與所述顯微鏡連接的圖像傳感器，其特征在于，所述顯 微鏡的物鏡光軸與待成像樣本所在的平面形成預設的夾角，所述待成像樣本所在的圖片視 野被劃分為具有等距間隔的區塊，且所述物鏡的景深距離大于所述待成像樣本的景深距離 與所述等距間隔的區塊的個數的商，其中，所述待成像樣本的景深距離為根據所述圖像傳 感器的參數和所述物鏡的參數獲取的形成所述待成像樣本的圖片的物理寬度與所述預設 夾角的余弦值的乘積； 所述圖像傳感器在依次將所述待成像樣本所在的圖片視野移動所述等距間隔時將所 述待成像樣本所在的圖片視野拍攝成圖片。7. 根據權利要求6所述的成像裝置，其特征在于，所述圖像傳感器為CCD圖像傳感器。8. 根據權利要求6所述的成像裝置，其特征在于，通過調整物鏡的傾斜角度或者調整所 述待成像樣本所在的平面與焦平面的傾斜角度，使所述顯微鏡的物鏡光軸與待成像樣本所 在的平面形成預設的夾角。9. 一種成像裝置獲取樣本圖片的方法，其特征在于，所述成像裝置基于如權利要求6 - 8任一項所述的成像裝置，所述方法包括： 調整顯微鏡，使物鏡光軸與待成像樣本所在的平面形成預設的夾角； 將所述待成像樣本所在的圖片視野劃分為具有等距間隔的區塊； 依次將所述待成像樣本所在的圖片視野移動所述等距間隔并通過圖像傳感器將所述 圖片視野拍攝成圖片。
【文檔編號】G02B21/36GK106094194SQ201610681025
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月17日 公開號201610681025.1, CN 106094194 A, CN 106094194A, CN 201610681025, CN-A-106094194, CN106094194 A, CN106094194A, CN201610681025, CN201610681025.1
【發明人】江浩
【申請人】江浩