CN103038691A - 一个提高成像系统图像分辨率的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了用以改善成像系统(如显微镜或医学超声扫描仪)的分辨率的方法和系统。通过削弱对检测目标中不相关的区域的直接照明，使显微图像分辨率得以提高。本发明的一个方面是，提供一个方法以减少对可探测区域(如成像锥)内不相关区域的直接照明，否则照明光束会在此不相关区域形成大量的背景噪音。本发明的另一方面是，提供一个方法以聚焦照明光束使其照明光斑缩小，从而抑制大量的噪音。特别是，通过减少照明光束的宽度使得所形成的照明光斑小于显微镜的视野。本发明的再一个方面是，依据本发明中所给出的原理建立一个系统，使照明光束的路径与成像光束路径的重叠得以减少。

Description

一个提高成像系统图像分辨率的方法和系统

技术领域

本发明涉及一个照明方法和系统，用于减少成像系统中的图像噪音并提高图像的分辨率。尤其是，本方法和系统可用于减少活体组织显微镜的图像噪音并改善分辨率，以获得实时的高分辨率图像。

背景技术

在一个成像系统中(例如显微镜或医学超声设备)，当电磁波(如可见光或超声波)照射到目标上，电磁波(光线)与该目标间有许多相互作用。具体地说，当某个目标(例如生物组织)被光线照射，在光线与生物组织之间即发生一系列的相互作用。其中可包括反射，折射，散射，漫射，衍射等等，所有这些可引起光线路径及其他特性例如强度，相位及偏振态等的改变。这些相互作用也包括吸收，它是照明光线衰减的原因之一。

成像系统例如显微镜的照明方式通常含两大类型，其中一种类型是透射式照明，即照明光线从样本的一侧进行照射，而成像系统(例如显微镜的物镜)位于样本的另外一侧，通过接收穿透样本的光线进行观察。另外一种照明类型为反射式照明，照明光线与成像系统(如物镜)处于样本的相同一侧对目标进行照射，成像系统通过接收样本在被照射后所形成的反射光或散射光进行观察。透射式照明可以用于研究透明的或者很薄的样本，但不适合于观察不透明组织表层以下的结构，因为照明光线无法穿透它们。在这种情况下，反射照明方式是唯一可行的选择。

显微研究活体组织内部的目标(如微血管结构等)，表层下的组织构成了严重的低信号高噪音挑战。成像系统要观察的目标区域通常位于有一定深度的组织表层以下。随着观测深度的增加，越来越少的照明光可以达到目标区域并形成有用的信号。并且，这些有用的信号有可能被越来越多地进一步吸收或反射，以至于无法被成像系统检测。因此，随着被观察层更深入组织表层以下，可被成像系统检测到的有用信号的强度变得非常小，从而被那些生成于目标区域之外的不相关信号(背景噪音)所掩埋，其结果是图像过于模糊。因此，减少背景噪音是改善而成像系统例如活体显微镜图像品质所需要的。

已有的几种方法介绍了试图改善活体显微镜图像质量的方法。例如由美国公开专利申请US 2008/0045817A1所披露正交偏振光法，该方法利用光的偏振特性滤除掉一部分照明光线的影响。

暗场显微镜则通过各种光学设计避免来自于样本表面的直接反射光。已有的一些方法体现了一定程度的改善，但是挑战依然存在。其结果是，当今的活体显微镜尽管在研究很薄的组织样本时具有微米或亚微米级的分辨率，但在观察较厚的生物组织时却只能实现低得多的分辨率。例如，对于人体的在体微循环研究，现有的活体显微镜所提供的图像质量无法呈现出毛细血管的管壁结构信息。这限制了微循环学研究的进一步发展以及潜在的临床研究和应用。

发明内容

为了解决显微图像中的高噪音问题，我们有以下观点，由于在每一空间点反射的光量与直接照射在该空间点照明光线的照射强度成正比，对目标区域以外的无关区域的直接照射导致大量的不期望的光与生物组织的在无关区域的相互作用。这种作用只会导致噪音。我们进一步认为，在无关区域内产生的噪音，如果在成像系统的可探测区域内则更容易被探测到。

本发明的一个方面是提供了一种应用于成像系统的反射式照明方法。这个反射式照明方法包括：用至少一束照明光束照射一个目标，所述目标包括至少一个目标区域；探测自成像系统的可探测区域内所述目标反射的光线；

其中所述至少一束照明光束被聚焦，使得在所述目标区域的投射的光斑得以缩小。其结果是被成像系统接收的噪音可以被减少，并因此改善了图像的锐度和信噪比。

例如，照明光束可以被成像系统的物镜汇聚。这个物镜可以同时被用来汇聚照明光束以及探测返回的光线。在目标区域内的投射的光斑的尺寸小于所述成像系统视野的一半。

本发明的另一个方面是，提供一种成像系统的照明方法，该方法包括：用至少一束照明光束照射一个目标，所述目标包括至少一个目标区域；探测自成像系统的可探测区域内所述目标返回的光线；其中至少一束照明光束被引导，使得可探测区域中处于直接照射之下的部分被缩小。

特别地，处于直接照明之下的可检测区域部分的减少是通过控制一个或多个参数进行的。这些参数包括照明光束的倾斜角度，照明光斑的投射位置相对于目标区域的位移，以及照明光斑相对于目标区域的尺寸。

例如，照明光束被引导，使其投射光斑偏置于成像系统视野的中心。处于直接照明之下的可探测区域小于该成像系统总的可探测区域的50％。

本发明的另一个方面是，我们同时提出了两种方法，一个是在成像系统的可检测空间内减少对不相关区域中的直接照明，另一个是对照明光束进行精确的聚焦和控制，将这两个方法组合来可以实现双重的功效。

本发明的再一个方面是，减少对不相关区域中的直接照明是通过调整光线对于目标的导入参数实现的。例如，这个系统容许使用者自行控制光线的导入参数。这些导入参数包括(1)照明光束的倾斜角度，(2)照明光斑投射于目标区域的位置，(3)照明光斑相对于目标区域的大小。可以被控制的参数还包括：照明光的波长，强度，相位及偏振态等。

本发明的另一个方面是，建立了一种成像系统。这个成像系统包括：

一个照明系统，所述包照明系统含有至少一束照明光束照射一个目标，所述目标包括至少一个目标区域；

一个探测系统用来探测自所述成像系统的可探测区域内所述目标反射的光线；及

一个光束控制系统用以引导所述照明光束的路径；

其中对所述照明光束的布置使得所述照明光束与所述成像系统在所述可探测区域的重叠减少。

特别是，光束控制系统可以供使用者调节一个或者更多的照明参数，这些其中包括光束的入射角度，照明光斑投射于目标区域的位置，照明光斑相对于目标区域的大小。照明系统构造成其所投射的照明光斑偏离于成像系统的视野中心。或者，照明系统构造成所投射的照明光斑位于成像系统的视野范围之外。

例如，照明光束可以是由检测系统内部射出的，照明系统与检测系统可以是共用同一套光线传导装置。

本发明的另一个方面是，建立一个方法以减少成像系统中可探测区域内不相关区域中产生的返回光线，包括反射光、散射光等等。此外，提供一个系统，用于将视野区域与投射光束区分。因此投射光束可以被操作离开视野的中心并可以由使用者调节。

由此，通过减少或避免对不相关区域(尤其是处于成像系统可检测区域部分)的直接照明，图像的分辨率被提高。

本发明所遵循的原则，可以被应用于包含有照明系统及探测系统的成像系统。例如可以包括有显微镜系统和超声波扫描系统。

附图说明

通过考虑对以下附图的相关说明，可以对本发明有更全面的了解，其中：

图1是一个示意框图，显示了根据本发明的的一个显微镜系统的实施例。

图2显示了成像系统中可探测区域的概念，使用一个圆锥区域示意一个示例性的显微镜系统中的可探测区域，以此来说明本发明的原理之一。

图3A和3B，显示了现有活体显微镜系统中，照明光束如何与可探测区域重叠。

图4，示意了一个探测区圆锥体外照明的模式，(锥外侧方照明)这是本发明的另一个实施例。

图5，示意了一个精细照明模式，这是本发明的一个实施例。这里显示了精细照明的一个例子，可被称之为探测区圆锥体外精确照明(锥外侧方精确照明)。这是本发明的另一个实施例。

图6，显示了本发明通过使用者调整照明光束导入参数的一个实施例。

图7示意说明了本发明的一个实施例，图4至图6中所显示的本发明的多个实施例可由此实现。

具体实施方式

图1为基于本发明的基本原理构建而成成像系统方块示意图。此成像系统，例如一显微成像系统10，采用的成像方法20包括多种照明法及探测法。成像系统包含一个照明系统30，用来向待研究的物体或目标50发射光或电磁波。这个目标50可以是一块需要研究的生物组织。目标50包含有需要研究的目标区域309。处于目标之内但在目标区域309之外的区域称作与研究不相干的区域。成像系统还包括一个探测系统40用于探测从目标50反射出的光线。以显微镜为例，适用于该成像系统的显微成像方法20包括但不限于光学显微镜、荧光显微镜、正交偏振显微镜(OPS)及共焦显微镜。

图2显示了成像系统中可探测区域的新概念，以一显微成像系统为例，说明本发明原理。如图1，图2所示，我们引入了成像系统10的可探测区域301，例如对于一显微镜来说，是其可接受到光线范围的圆锥区域(成像锥)。成像系统10的视场302是目标区域309的横截面。成像系统10的成像光圈303是成像系统10的开口，它决定了成像系统最终捕捉到的光的总量。

可探测区域301的范围是由以视场302为顶点以成像光圈303为底所包围的区域。

所有自可探测区域301内反射的光都很可能被成像系统10的探测系统40所接收。本领域技术人员应理解，可探测区域301也可以是其他形式的空间，例如：空心长方体。

不同于现有的显微成像系统在设计时没有考虑到光线与生物组织之间的相互作用关系，我们在显微镜设计时充分考虑这方面因素以及它们所带来的影响。如果那些发生于与研究不相干区域内的反射光被探测到，它们将成为图像的背景噪声。本发明的一个目的在于，在生物组织内依照可探测区域301及视场302的关系来设计一个照明路径，以此减少背景噪声，从而提高对图像的信噪比。

需注意的是，生物组织内每个点反射的光的数量与该点上照明光的强度成正比。因此，处于直接照明路径上的那些点是主要的反射光源。如果不相干区域被直接照明，它们会变成主要的噪声制造源。

此外，如果那些不相干区域恰巧处于成像探测系统的前方(例如位于可探测区域301之内)并且被直接照明，那么由它们产生的背景噪音将大量地进入成像系统。

本发明的一个方面是通过减少对不相干区域(特别是成像系统中可探测区域301)的直接照明，来达到降低背景噪音的目的。对一个区域的直接照明意味着该区域直接在主要照明光束的路径内。

成像系统的焦平面及焦点距离(也称为焦距)，例如物镜，分别以304和305表示。成像系统的轴线，例如成像系统，以306表示。

可探测区域301位于目标区域309的上方，且直接处于成像系统的下方。因此，可探测区域301内的反射光很有可能被成像系统10中的探测系统40捕捉到。观测深度(以308表示)指的是从物体表面(以307表示)到成像系统304的焦平面的距离。

图3A和图3B，示意说明在现有显微镜内照明光束310是如何与可探测区域301重叠的。具体地，A)表示斜射照明的情况，B)表示暗视野照明的情况。可以认为暗视野照明是斜射照明的一种特例，其条件是直接反射的光不会被显微镜接收。

由于缺乏对于光线与生物组织相互作用因素的考虑，现有显微镜没有注意减少对可探测区域301内不相干区域的直接照明(分别在图3A和图3B中以阴影部分表示)。因此，现有的活体显微镜直接向可探测区域301投射了大量的照明光。这样就导致该区域内产生大量的光与生物组织的相互作用，而且其极有可能进入到成像系统，这样的结果不是使用者们希望看到的，因为在成像内大量产生的背景噪音，污染了真正所期望的图像信号。这就是现有的活体显微镜成像不清晰的主要原因。当成像孔径303变宽、观测深度308变深时，前述的背景噪音会增加。当成像系统10的焦距305缩短时，背景噪音也会增加。我们在此论述了本发明的一个观点，由于缺乏对于减少不相干区域(特别是可探测区域301)直接照明的细致考虑，是在使用高放大率物镜观察物体深处目标时，(例如现有的微循环显微镜或毛细血管显微镜)未能提供理想结果的一大主要原因。

如上所述，本发明避免或者减少那些不期望的与生物组织的相互作用，这种相互作用会产生噪音，特别是对于在可探测区域301内。

图4为一锥外侧方照明方式的示意图，它是本发明的一个实施例。根据本发明的原理，锥外侧方照明对于照明光束的路径310进行了极其细微的控制，从而尽量使得照明光束的路径在可探测区域或光锥301之外(靠近视场302周围的目标区域除外)。

如图1和图4所示，照明系统30被用来发射一个投射光斑320，这些光斑基本上偏离视场302的中心位置。这种移位可以是垂直于成像系统轴306的，也可以是沿着其方向的，分别以321和323来表示。一个平行于焦面304的平面，其中可包含有照明光束的焦点，以322表示。

锥外侧方照明方式下，大量的对于不相关区域的直接照明位于可探测区域301之外，并指向目标区域302。从可探测区域或光锥301范围之外反射过来的这种会产生噪因的光束，比起从可探测区域内反射过来的光束，更少可能被诸如显微镜的成像系统所探测到。

相比图3A和图3B所示的现有系统，锥外侧方照明设计能够大量地减少对于可探测区域内或光锥上(阴影区域)的不相干区域的直接照明，特别是移位321的增加(可以是垂直于或沿着成像系统轴306的，介于投射光斑320的中心和视场302的中心之间的)。例如，处于直接照明下的可探测区域可能被减少为不到成像系统总探测区域的25％。因此，锥外侧方照明能够减少光与生物组织的相互作用，避免大量背景噪音的产生，以通过防止大量背景噪音的产生来达到提高图像锐度及提高信噪比的目的。

图5为精确照明方式的示意图。在精确照明方式中，照明系统被设计为使用高度聚焦的照明光束310，因此当其投射至成像系统(例如：物镜304)的焦面时，投射光斑320充分小于视场302。比如，照明光斑320在目标区域内所投射的尺寸可能小于成像系统视场302的四分之一。精确照明方式可以是从侧面(如图5所示)实现，也可以是从顶部(未显示出来)来实现照明。

比起图3A和图3B所示的现有技术，精确照明方式通过采用更狭窄的照明光束，大量地减少了对于可探测区域内不相干区域的直接照明。这一照明方式大量减少了光与生物组织的相互作用，从而避免了在所成图像上混有大量的背景噪音。

精确照明方式可以与锥外侧方照明方式结合使用，从而获得各自的优势。这种系统和方法称为锥外侧方精确照明，它的一个实施例如图5所示。

图6展示了一个光束控系统326，该系统根据本发明的原理而构建，容许使用者控制光束的瞄准及其他参数。照明光束310的可控制引导参数包括：1)成像系统例如一物镜系统的光轴306与照明光束310的光轴325所形成的夹角324；2)投射光斑320的中心与视场302的中心之间的偏置距离321和323；3)相对于视场的投射光斑大小。其它可控参数包括：波长、亮度、相位以及(或)照明光束的偏振态(未在图6中显示)。上述所有参数都可以在前述的照明系统设计中进行固定。同时也容许使用者通过调节光束控制器326来改变一些参数，以适应不同的情况和不通过的观察目标，从而获得更好的图像质量(例如更好的图像锐度或者更好的信噪比)以及瞄准不同的研究区域。

前述的的锥外侧方照明方式在以下方式不同于用于暗视野显微镜的斜射照明方式：斜射照明的形式仅仅是泛指一切照明光束310的光轴与成像系统的光轴306不平行的情况。暗视野显微镜的概念是：当照明光束310的光轴与轴306有足够大的角度时，照明光束在物体表面307的直接反射光不进入物镜。现有方法完全没有涉及到要减少成像系统中可探测区域301内的直接照明。此外，现有方法并没有将视场320的区域与投射光斑320的区域区别对待，典型的设计是将这两个区域固定并且同心。另一方面，设计锥外侧方照明的目的在于减少可探测区域301内不相干区域内产生的反射光(包括反射、漫反射等等)，这里所说的可探测区域301既包括目标的表层307也包括其下部的区域。减少上述反射光的一个方法就是设计一个可以将视场302的区域与投射光斑320的区域区别对待的系统。因此，在锥外侧方照明方式的设计中，既可以通过一个固定设计也可以通过一个用户可调节的设计，将投射光斑320主要在视场302的中心位置以外区域运作(如图6所示)。

需进一步指出的是，无论偏心照明的方式(图4)或者精确照明的方式(图5)其设计目的不同于现在已有的设计(图3)。现有的显微镜的设计目的是为了对整个视场提供一个居中的均匀照明，这样成像的亮度变化就能真实地反映出目标区域的变化，而不是受照明变化影响而变得失真且扭曲。然而，居中均匀的照明则要求照明光束的宽度增加，在成像系统的可探测区域内，不相干区域中被直接照明的范围也增大，这也同时带来了大量的背景噪音，这些噪音严重影响活体显微镜成像质量。

本发明一个方面是将降低背景噪音作为优先于保持照明均匀度的必要条件。需指出的是，随着照明光线越来越深入到活体组织内部，由于光线与生物组织间的相互作用而形成越来越多的反射，在其投射的路径上也有越来越多的散射。因此，对于更深入组织内部的目标区域309，以偏心照明以及/或者精确照明为特征的选择性照明(例如非均匀性照明)在生物组织表层307附近的不相干区域内效果更佳，也更具选择性。因此，偏心照明以及或者精确照明能够更有效地、更有选择性地减少背景噪音的产生，减少信号产生方面的损失。由此得出，偏心照明以及或者精确照明方式很大地提高了图像整体的锐度清晰度以及信噪比。

上述作用的一个折衷效果是：尽管偏心照明以及/或者精确照明方式对于成像的亮度均匀性可能会有影响，然而，使用者通过控制照明光束的瞄准目标(图6)，可以削弱这种影响。因为使用者可以针对视野内不同的区域进行研究。事实上，定位视场内的不同区域取决于与照明光束325的光轴之间的距离，而且代表着信号强度与信噪比之间的不同的折衷效果。因此，通过调整照明光束325的方向，使用者可以交替调节这种折衷效果，从而达到需要的成像效果。此外，使用者还可以通过调节照明光束325的方向来获取不同效果的成像，每个成像都可以根据研究的侧重点(例如：信号强度或者信噪比)分别进行优化。

图7是一个光学设计的实施例用以实现图4至图6中所示的本发明的多个实施例。在这个实施例中，照明光学系统30包括：1)光源335，由发光体334及聚光器333组成；2)光束控制器326，由焦距调节器332、照明光圈331、光路控制器330以及物镜351的外围区域构成。可以通过光路控制器330调节照明光束的斜角324。投射光斑320可以被光路控制器330调节，控制其垂直于成像光轴306的位移321，并且/或者可以通过聚焦调节器332控制其沿成像系统的光轴306上的位移323。投射光斑320的大小可以通过照明光圈331及(或者)聚焦调节器332来进行调节。探测光学器件40包括：1)物镜351，视场302就是根据它来定义的；2)镜筒透镜328；3)成像光圈327(视情况而定)。物镜351以及镜筒透镜328的组合构成了成像平面329。

本发明的实施及运用可进一步示例如下：

如图1及图7所示，系统10可用于桌面操作及便携式操作。系统10包含了一个或多个照明系统30。照明系统30包括但不仅限于一个或多个的发光体334、一个或多个的聚光器333、一个或一个以上的光路控制器326(用于控制照明光束的指向及其他属性)，以及一组透镜及多种规格的滤光片。

通过采用相同的或者不同的成像方法20、相同的或者不同的照明方法，以及相同的或者不同的光束参数(比如：光束角度、位置、强度等等)，多个照明光束310可以同时或分别照明目标。例如，两个照明光束310可以用来分别照射两个目标。其中一个用来精确地针对视场302中某个特殊选定的目标区域，同时另外一个光束为整个视场范围提供更均匀的照明。

这个系统内的发光体334可以是各种类型和原理的光源或波源，包括但不仅限于：卤素灯、汞灯、氙灯、发光二极管以及激光二极管(或激光装置)等等。光波的状态可以是偏振的也可以是非偏振的。所发出的光可以包含一个或多个特殊的波长或波长范围，包括但不仅限于：可见光、紫外光、红外光以及超声波。

发光体334、335可以是附着在一个定位装置上，用以确定正确的光源位置。这个装置可以包括一个可调节的平台，这个平台可以调向任何一个方向，以准确定位光源的位置。定位装置可以是预先设定的，也可以是使用者自行控制的。

聚光器333包括但不仅限于：一个或一个以上的透镜、一个或一个以上的可调节光圈以及各种类型的附加滤光片。此外，自聚焦透镜以及光导可以在聚光器333中使用。聚光器333的目的就是为了将发光体334发出的光导向另一个组件，例如一个光束控制器326。聚焦机制的设计可以协助聚光器333调节照明系统的焦距。

光束控制器326包括但不仅限于：一个或一个以上的聚焦调节器332(用于调节照明系统的焦距)；一个或一个以上的照明光圈331(用于调节照明光束的宽度)；以及一个或一个以上的光路控制器330(用于改变光束方向的)。光路控制器330可以包括一组棱镜或平面镜。光束控制器326的目的是为了将照明光束(以理想的照明参数)导向选定的目标区域。光束控制器326可以包含一个或一个以上的控制装置，一个或多个光束参数(例如指向参数及聚焦参数等)可由内部设置的，也可以是使用者自行控制的。

物镜系统351是探测系统40的一部分，其用来捕捉从目标物体反射出的光线。物镜系统包括但不仅限于：一组透镜以及一个或一个以上的光圈。物镜系统的设计包含选定放大倍数、选定数值孔径以及选定的工作距离。

物镜系统也可以作为照明系统30的一部分(例如：光束控制器326或聚光器333的一部分)用于聚焦照明光束，它的一个实施例如图7所示。

对于照明光束的聚焦可以是使用物镜体中一组独立设置的透镜(系统)，也可以是利用同一个物镜透镜组中的不同区域(如图7所示)。物镜体内可以设置(或者不设置)一个分隔装置(例如一个墙体)用于分隔照明区以及探测区，并且清除或减少两个区域间的干扰。使用同一个物镜的情况下，照明区域可以是物镜的外围区域(如图7所示)，照明区域也可以是物镜的中心区域，探测区域则为物镜的其他区域。这种将照明区域与探测光学器件(例如：物镜)内层隔离开来的照明称为内部照明。

在这个发明里我们也可以使用外部光照明的方式。在外部光照明的方式中，照明光由显微镜物镜之外的光导装置定向。外界光照明的实例包括但不仅限于：光学纤维、LED二极管及独立透镜系统。

物镜系统可以和附加的消像差系统结合在一起。当所观察的目标被额外的覆盖物覆盖时会引起额外像差。消像差系统可以设计为一个可调节的装置，在这个装置中，物镜中的一个系统沿着轴向移动，使用时根据不同的情况进行调节。消像差系统也可以设计为一个固定的装置，比如设计物镜时，充分考虑到覆盖物的因素。

物镜可以被设计为消色差物镜、复消色差物镜、半复消色差物镜及平场物镜等等。物镜可以设计为无限远共轭系统，也可以是有限远共轭系统。物镜可以被设计为一个浸液系统也可以设计为非浸液系统，浸液媒介可以是油、水或其他特殊配置的液体等等。

本发明的一个示例使用是其在高分辨率人体皮肤毛细管显微观察中的应用。以本发明的方法降低成像中的背景噪音。

我们以卤素灯作为光源，将照明光压缩为平行的光束，该平行光束的直径远小于物镜通光孔径。聚光器系统333中包括可调节的孔径光阑及视场光阑。光通量及光束直径可根据实验需要来进行控制。

聚光器系统333将照明光束导入光束控制器326内。光束控制器326包括一组光学适配器以及消杂光光圈。光束控制器326还包括一套精密的机械装置，一些反射面等可以通过这种机械装置进行移动、旋转，以此照明光束的照射位置和照射角度。

此示例中物镜351采用无限远共轭设计，数值孔径为0.95、放大率为20。物镜装置351包括一组用于分隔照明区与探测区的光栏。光束控制器326将照明光束导入位于物镜通光孔径中的照明区，入射点与物镜的中心光轴有一段偏置距离。照明光束的入射轴倾斜于物镜的中心光轴。入射轴的角度可以通过光束控制器326进行调节。

照明光束通过物镜聚集为一小光斑投射至视场附近区域。通过操作光束控制器326调节照明光斑320对视场内一个选定的目标区域照明。照明光斑在目标的不同位置，照明效果可能不同。

物镜装置351中包含了预设的消除覆盖物像差的设计，方法是将目标上方各层组织覆盖物的折射率及厚度纳入成像公式的考虑范围。

本示例可以通过合适的目镜直接观测图像，可以通过数码相机系统记录图像。还可以通过软件分析测量血管内的血流速度，测量毛细血管的直径等。

考虑到上述描述，大量的对本发明的改进和替代的实施方案，对本领域技术人员将是显而易见的。相应地，这些描述仅仅是示例说明，旨在向本领域技术人员展示实现本发明的最佳方案。在不违背本发明精神的情况下，其结构细节可实质性修改。对在权利要求保护范围内的任何改进保留权利。

Claims (22)

1.一种用于成像系统的反射式照明方法包括： 

用至少一束照明光束照射一个目标，所述目标包括至少一个目标区域； 

探测自成像系统的可探测区域内所述目标反射的光线； 

其中所述至少一束照明光束被聚焦，使得在所述目标区域的投射的光斑得以缩小。 

2.如权利要求1的方法，其中所述至少一束照明光束是被所述成像系统的物镜聚焦。 

3.如权利要求2的方法，其中所述物镜被用来同时汇聚所述照明光束和探测到的所述返回光线。 

4.如权利要求1的方法，其中所述目标区域的投射的光斑的尺寸小于所述成像系统视野的一半。 

5.如权利要求4的方法，其中所述目标区域的投射的光斑的尺寸小于所述成像系统视野的四分之一。 

6.一种用于成像系统照明的方法包括： 

用至少一束照明光束照射一个目标，所述目标包括至少一个目标区域； 

探测自成像系统的可探测区域内所述目标反射的光线； 

其中所述至少一束照明光束被引导，使得可探测区域中处于直接照射之下的部分被缩小。 

7.如权利要求6的方法，其中所述处于直接照明之下的可检测区域部分的减少是通过控制一个或多个参数进行的，这些参数包括照明光束的倾斜角度，照明光斑的投射位置相对于目标区域的位移，以及照明光斑相对于目标区域的尺寸。 

8.如权利要求6的方法，其中所述照明光束被引导，使其投射光斑偏置于所述成像系统的视野之外。 

9.如权利要求6的方法，其中所述处于直接照明之下的可探测区域小于所述成像系统总的可探测区域的50％。 

10.如权利要求9的方法，其中所述处于直接照明之下的可探测区域小于所述成像系统总的可探测区域的25％。 

11.一种成像系统包括： 

一个照明系统，所述包照明系统含有至少一束照明光束照射一个目标，所述目标包括至少一个目标区域； 

一个探测系统用来探测自所述成像系统的可探测区域内所述目标反射的光线；及 

一个光束控制系统用以引导所述照明光束的路径； 

其中对所述照明光束的布置使得所述照明光束与所述成像系统在所述可探测区域的重叠减少。 

12.如权利要求11的成像系统，其中所述光束控制系统可以供使用者调节一个或者更多的照明参数，这些参数包括照明光束的倾斜角度，照明光斑的投射位置相对于目标区域的位移，以及照明光斑相对于目标区域的尺寸。 

13.如权利要求11的成像系统，其中所述照明光束是由所述探测系统内部射出的。 

14.如权利要求11的成像系统，其中所述照明系统与所述探测系统共用同一套光线传导装置。 

15.如权利要求11的成像系统，其中所述照明光束是由所述成像系统的透镜内部射出的。 

16.如权利要求15的成像系统，其中所述照明系统与所述探测系统共用同一套透镜。 

17.如权利要求11的成像系统，其中所述照明系统可以由使用者调节如下任一参数包括：波长、亮度、相位以及(或)照明光束的偏振态。 

18.如权利要求11的成像系统，其中所述照明系统构造成其所投射的照明光斑偏离于成像系统的视野中心。 

19.如权利要求18的成像系统，其中所述照明系统构造成其所投射的照明光斑位于所述成像系统的视野范围之外。 

20.如权利要求11的成像系统，其中所述照明光束为可见光。 

21.如权利要求11的成像系统，其中所述照明光束为超声波。 

22.如权利要求11的成像系统，其中所述成像系统为显微镜。 

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