CN100368860C - 显微图像层切扫描方法及其装置 - Google Patents

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CN100368860C CNB011272260A CN01127226A CN100368860C CN 100368860 C CN100368860 C CN 100368860C CN B011272260 A CNB011272260 A CN B011272260A CN 01127226 A CN01127226 A CN 01127226A CN 100368860 C CN100368860 C CN 100368860C
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Abstract

本发明公开了一种显微图像层切扫描的方法及其装置，由调焦机构、图像采集系统、显微镜组成，手动或自动调焦机构设置在像面一侧，连接在显微镜的图像采集系统接头上。本发明不需改变被观察物体和物镜的间距，只需改变显微镜的像面位置，即可获得物体各纵向深度(层次)的像，而且在像面一边调焦可以获得比较细微的调焦分辨能力。该装置可增设电脑图像融合系统，重建被观察物体的三维立体图像。本发明结构简单，大大降低了对纵向扫描机构的精度要求，而且有可能作成模块化的附件，安装在各类中高档显微镜上，使之能得到各类标本的三维图像，从中获取更多的信息。

Description

显微图像层切扫描方法及其装置
技术领域
本发明涉及一种显微图像采集的调焦方法及设备，特别是一种可以利用显微镜来进行显微图像层切扫描的方法及其设备。
背景技术
根据物镜倍数的不同，光学系统有着自己适当的物距(工作距离)和像距；当物镜不改变时，改变光学系统的物距(或者像距)，根据光学系统的高斯公式，光学系统像距(或者物距)也就相应地作出改变，并且在一定的范围内，两者之间是连续变化的关系。为了获得被观察物体各纵向层次结构，一般是通过调焦改变物镜和被观察物体的间距，使不同的层面通过显微镜成像进行观察。普通的共焦概念的显微镜都利用了这个原理，即在载物台上安装有精密的升降(沿轴调焦)系统，但是这种调焦方式给调焦自动化、模块化以及调焦精度带来很大的困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种调焦方式，用以实现显微图像层切扫描；同时提供可将显微图像层切扫描的装置，也可将该装置作成模块化的附件。
本发明的目的是由以下技术方案实现的：
一种显微图像层切扫描的方法，在显微镜的成像方设置手动或自动调焦机构，通过改变显微镜的像面位置，在物镜像方获得物体各纵向深度的像，实现显微图像层切扫描。
上述的改变显微镜的像面位置的方式为：物面相对于图像采集系统不动，改变调焦系统的光学参数。
上述的改变显微镜的像面位置的方式为：调焦系统和图像采集系统一起相对物面运动。
上述的电脑图像融合系统，可在物镜像方采集被观察物体沿光轴的分层次图片，合成被观察物体三维图像。
上述的方法可通过图像采集系统记录获得的信息。
上述的方法可通过电控系统及电脑图像融合系统自动重建三维图像。
一种用于显微图像层切扫描的装置，由调焦机构、显微镜组成，手动或自动调焦机构设置在像面一侧。
上述的调焦机构连接在显微镜的图像采集系统接头上。
上述的调焦机构和图像采集系统与电控系统相连，可同时控制调焦和拍摄记录图像。
上述的图像采集系统可以是摄像机、照相机或图形采集处理卡。
本发明不需改变被观察物体和物镜的间距，只需改变显微镜的像面位置，即可获得物体各纵向深度(层次)的像。如图1原理图所示。我们可以看到，对于同一个物镜，当改变像面与物镜的位置关系(在调焦范围内A)，即获得了被观察物体的扫描范围内B的各个层面a、b、c点的像。其次，由于绝大多数显微镜都是放大的光学系统，因此，在物面一边的细微变化反映在像面一边都比较大，在像面一边调焦可以获得比较细微的调焦分辨能力。
如果存在图像采集系统，我们增加自动(电动)调焦机构，可以在一定的时间或者空间间隔内、自动重复地搜集被观察物体不同纵向层次的图像，全面了解被观察物体，更进一步地可以重建被观察物体的3D立体图像。与共焦扫描显微镜相比，本发明结构简单，大大降低了对纵向扫描机构的精度要求，而且有可能作成模块化的附件，安装在各类中高档显微镜上，使之能得到各类标本的三维图像，从中获取更多的信息。
附图说明
图1是本发明的原理示意图；
图2是本发明的结构示意图；
图3是本发明的另一实施例的结构示意图；
图4是本发明的另一实施例的结构示意图。
具体实施方式
如图2所示，一种用于显微图像层切扫描的装置，由显微镜1和调焦机构2组成，调焦机构2可采用手动或自动方式，调焦机构2设置在像面一侧，也就是设在目镜11与分光镜12之间，透过物镜13，观察扫描载物台14上的物体6的各个层面。
如图3所示，一种用于显微图像层切扫描的装置，由显微镜1、调焦机构2和图像采集系统3组成，手动或自动调焦机构2设置在像面一侧，连接在显微镜的图像采集系统2接头上，目镜11在侧面，调焦机构2位于分光镜12的上方，透过物镜13，观察扫描载物台14上的物体6的各个层面，并采集物体6各个层面的图像。
如果需要自动实现调焦，则应包括一套自动驱动系统4，比如电机，用来连接调焦系统2和图像采集系统3的部分。采用电学驱动，可以随时控制调焦和拍摄记录图像。
如图4所示，一种用于显微图像层切扫描的装置，可实现被观察物体6的3D重现。也就是将图像采集系统3与电脑融合系统5相联。电脑上配有图形图像处理软件。连接调焦系统2和图像采集系统3的电控系统(含电学驱动)4部分，可以同时控制调焦和记录图象，因此，能够实现一定的时间或者空间间隔内、自动重复拍摄和记录；电脑图象融合系统则可以根据采集到的被观察物体6的沿光轴分层次的多张图片，重建原物体6的3D图象。
上述的图像采集系统3是指能够重新展示和记录图像的系统。可以是而不仅限于照相机、摄像机、USB、1394或者图形采集处理卡等，可根据需要达到的效果来采用不同的图像采集系统。
使用上述的显微镜的调焦机构2时，通过改变显微镜1的像面位置，在物镜像方获得物体各纵向深度的像，实现显微图像自动层切扫描。
光学调焦可通过两种方式实现：①物面相对于图像采集系统不动，改变调焦系统的光学参数。②调焦系统和图像采集系统一起相对物面运动。

Claims (4)

1.一种显微图像层切扫描的方法，其特征在于：在显微镜的成像方设置手动或自动调焦机构，通过改变显微镜的像面位置，使调焦系统和图像采集系统一起相对物面运动，通过改变显微镜的像面位置，在物镜像方获得物体各纵向深度的像，实现显微图像层切扫描。
2.如权利要求1所述的显微图像层切扫描的方法，其特征在于上述的方法还通过电脑图像融合系统，在物镜像方采集被观察物体沿光轴的分层次图片，合成被观察物体三维图像。
3.如权利要求1所述的显微图像层切扫描的方法，其特征在于上述的方法可通过图像采集系统记录获得的信息。
4.如权利要求1所述的显微图像层切扫描的方法，其特征在于上述的方法可通过电控系统及电脑图像融合系统自动重建三维图像。
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