CN103115923A - 一种高发光强度光源显微镜及图像鉴别分析装置和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高发光强度光源显微镜及图像鉴别分析装置和应用。显微镜包括的内置高发光强度LED集光光源装置；内置高发光强度LED集光光源装置包括电源、亮度调节器、内置高发光强度LED光源、集光罩、灯座；通过亮度调节器控制LED光源发光强弱，给试样鉴别与分析提供所需光线强度。高发光强度光源显微镜图像鉴别分析装置包括高发光强度光源显微镜、摄像头和图像分析系统。该装置应用于纤维鉴别与组份分析测试时，纤维结构形态成像清晰，测量精度高，取得较好的纤维鉴别与分析效果，可取代现有光学投影仪法。

Description

一种高发光强度光源显微镜及图像鉴别分析装置和应用

技术领域

本发明属于显微镜鉴别与测量领域，特别是一种高发光强度光源显微镜及图像鉴别分析装置和应用。

背景技术

传统的透射型试样显微镜人工照明一般采用白炽灯，其缺点是发光效率低，发热量大，对经染色呈深色的被检物体试样，难以通过显微镜或显微投影仪鉴别其结构形态，例如价格较高的染色羊绒混制纺织品中，羊绒含量组份测定很难从表面形态来鉴别分析羊绒及其混纺纤维的比例，给纺织纤维制品的显微镜鉴别方法带来困难。目前对这一问题采取的措施是，预先将深色纤维用化学试剂退色来提高试样的透光度，但该方法除了手续繁琐、花费时间较长外，化学试剂处理使纤维尺寸膨胀或收缩会产生测量结果的误差。

纤维鉴别与组份分析可采用光学显微镜法，用显微镜观察纤维纵向和横截面结构形态特征，对照纤维的标准照片来识别未知纤维的类别，将不同纤维区别开来，分别测量直径或截面积及计数根数，从而计算出各组份纤维的重量百分比含量。目前，国内纤维检验机构在鉴别和测量纤维直径与截面积时常用光学显微投影仪，将纤维片段放大500倍后投影到仪器屏幕上，用通过屏幕圆心的刻度尺量出纤维宽度或用楔形尺测量纤维直径，逐次记录测量结果，求出纤维直径平均值。该方法存在主要问题是，必须在暗室内进行测量，人工操作较多，另外成像清晰度不够，对纤维表面结构分辨能力不强，特别是对染色较深的纤维表面结构形态难以识别。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高发光强度光源显微镜及图像鉴别分析装置和应用，主要解决上述现有技术所存在的缺陷，采用内置高发光强度LED并加集光罩新的显微镜光源特殊结构，与显微镜、摄像头和图像分析系统组合，形成一个新型高发光强度光源显微镜图像鉴别分析装置，采用该装置显著地提高对被测对象识别时成像清晰度和透光强度，在应用于纤维鉴别与组份分析测试时，纤维结构形态成像清晰，测量精度高，尤其是用于解决目前透射型显微镜对深色物体试样表面结构形态鉴别和组份分析的困难，使显微镜鉴别分析技术的发展有了新的突破。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种高发光强度光源显微镜，其特征在于：它包括的内置高发光强度LED集光光源装置；所述的内置高发光强度LED集光光源装置包括电源、亮度调节器、内置高发光强度LED光源、集光罩、灯座；内置高发光强度LED光源位于集光罩中心线集光焦点处，通过灯座固装在显微镜内部底座内，其所发的光线通过集光罩产生成束的平行光；通过亮度调节器控制内置高发光强度LED光源发光强弱，并借助集光罩给试样鉴别与分析提供所需的光线强度。

所述的内置高发光强度LED集光光源装置，其特征在于：所述的内置高发光强度LED集光光源上带有散热结构。

一种高发光强度光源显微镜图像鉴别分析装置，其特征在于：它包括如上所述的高发光强度光源的显微镜及摄像头；所述的高发光强度光源的显微镜还包括光阑、聚光镜、载物台、物镜和镜筒；内置高发光强度LED光源所发的光线通过集光罩、光阑、聚光镜后照射到载物台上方的试样上；所述的摄像头置于镜筒上。

所述的高发光强度光源显微镜图像鉴别分析装置，其特征在于：所述的摄像头通过数据线把摄取到的试样结构形态图像传输给计算机，安装在计算机内图像鉴别分析系统让试样结构形态实时显示在显示器屏幕上。

所述的高发光强度光源显微镜图像鉴别分析装置，其特征在于：所述的屏幕上呈现出清晰的试样表面结构形态，由此判定试样的品种类别，并通过安装在计算机内图像鉴别分析系统，可测量试样各项结构形态指标。

所述的高发光强度光源显微镜图像鉴别分析装置，其特征在于：所述的计算机还进一步连接输入输出设备。

一种如上述所述的高发光强度光源显微镜图像鉴别分析装置用于纤维鉴别与组份分析，其特征在于：它包括如下步骤：

A、打开高发光强度光源显微镜图像鉴别分析装置和计算机的电源；

B、将校准标尺置于载物台上，移动载物台使标尺至视场中心，转动显微镜粗细准焦旋钮使图像聚焦清晰；

C、以标准标尺100微米长度为基准，自动校准显示器屏幕上每个像素对应的微米数；

D、取下校准标尺，放上待测试样，进行调焦后，转动亮度调节器，调节内置高发光强度LED光源光线强弱，光线通过光阑、聚光镜到达载物台上的试样；

E、经上述调焦和亮度调节后，被测试样成像经摄像头和数据线输入到计算机内，经安装在计算机内图像鉴别分析系统将试样纵向或横截面图像清晰地展现在显示器屏幕上；

G、根据各种纤维的结构形态特征，识别屏幕上待测试未知纤维试样的类别，将不同类别的纤维区分开来；

H、通过安装在计算机内图像鉴别分析系统测量试样直径或面积，自动计算出纤维的平均直径、直径分布和各组份纤维的重量百分比含量。

与现有技术相比本发明的优点如下：

1、本发明设计的高发光强度光源显微镜及图像鉴别分析装置，它采用新型光源，解决了国外仪器显微镜白炽灯照明所存在的问题，提高对被测对象识别时成像清晰度和透光强度，提高显微镜法识别与测量的能力。

2、本发明装置对经染色的深色试样无需进行退色也能直接测量。能识别各种染色及深色试样形态特征，克服目前深色试样鉴别时必须预先采用退色处理才能看清试样表面形态所存在的问题，避免化学试剂处理产生试样尺寸变化带来的测量误差。

3、本发明装置在应用于纤维鉴别与组份分析测试时，纤维结构形态成像清晰，测量精度高，取得较高的纤维鉴别与分析效果，可取代现有光学投影仪法。

附图说明

图1为本发明装置的新型光源结构示意图。

图1中，1—电源，2—亮度调节器，3－内置高发光强度LED光源，4—集光罩，41—焦点，5—灯座。

图2为本发明的高发光强度光源显微镜图像鉴别分析装置示意图。

图2中，1—电源，2—亮度调节器，3－内置高发光强度LED光源，4—集光罩，5—灯座，6—光阑，7—聚光镜，8—载物台，9—试样，10—物镜，11—镜筒，12—摄像头，13—数据线，14—计算机，15—显示器。

具体实施方式

请参阅图1-2，本发明公开了一种高发光强度光源显微镜图像鉴别分析装置。如图1所示，本发明的主要创新点在于：显微镜包括的内置高发光强度LED集光光源装置；所述的内置高发光强度LED集光光源装置包括电源1、亮度调节器2、内置高发光强度LED光源3、集光罩4、灯座5；内置高发光强度LED光源3位于集光罩4中心线集光焦点41处，通过灯座5固装在显微镜内部底座内，其所发的光线通过集光罩4产生成束的平行光；通过亮度调节器2控制内置高发光强度LED光源3发光强弱，并借助集光罩4给试样鉴别与分析提供所需的光线强度。

作为一种优选方式，所述的内置高发光强度LED光源3上带有散热结构。

如图2所示，本发明的高发光强度光源显微镜图像鉴别分析装置包括如上所述的高发光强度光源的显微镜及摄像头12。所述的高发光强度光源的显微镜还包括光阑6、聚光镜7、载物台8、物镜10和镜筒11；内置高发光强度LED光源3所发的光线通过集光罩4、光阑6、聚光镜7后照射到载物台8上方的试样9上；所述的摄像头12置于镜筒11上。

再请参阅图2，所述的摄像头12置于新型光源显微镜的镜筒11上，通过数据线13把摄取到的试样9结构形态图像传输给计算机，安装在计算机14内图像鉴别分析系统让试样9结构形态实时显示在显示器15屏幕上。所述的屏幕上呈现出清晰的试样9表面结构形态，由此判定试样的品种类别，并通过安装在计算机14内图像鉴别分析系统，可测量试样各项结构形态指标。所述的摄像头12与计算机14连接，计算机还进一步连接输入输出设备。

以纤维鉴别与组份分析为例，一种采用如上所述的高发光强度光源显微镜图像鉴别分析装置的来实现的测试方法，它包括如下步骤：

A、打开高发光强度光源显微镜图像鉴别分析装置和计算机的电源；

B、将校准标尺置于载物台8上，移动载物台使标尺至视场中心，转动显微镜粗细准焦旋钮使图像聚焦清晰；

C、以标准标尺100微米长度为基准，自动校准显示器15屏幕上每个像素对应的微米数；

D、取下校准标尺，放上待测试样，进行调焦后，转动亮度调节器2，调节内置高发光强度LED光源3光线强弱，光线通过光阑6、聚光镜7到达载物台8上的试样9；

E、经上述调焦和亮度调节后，被测试样9成像经摄像头12和数据线13输入到计算机14内，经安装在计算机14内图像鉴别分析系统将试样9纵向或横截面图像清晰地展现在显示器15屏幕上；

F、根据各种纤维的结构形态特征，识别屏幕上待测试未知纤维试样9的类别，将不同类别的纤维区分开来；

G、通过安装在计算机14内图像鉴别分析系统测量试样直径或面积，自动计算出纤维的平均直径、直径分布和各组份纤维的重量百分比含量。

本发明方法实施过程中，所用高发光强度显微镜图像鉴别分析装置采用大功率LED光源置于集光罩焦点位置形成高亮度平等光束，进入光学显微镜光学系统经光阑、集光镜照射纤维试样，通过物镜放大成像于摄像头的CCD图像单元，通过计算机图像处理软件使被测纤维试样图像清晰地展示在显示器屏幕上，这种高发光强度LED集光光源与显微镜图像分析系统的新的组合体现了以下几方面突出优点：

1、LED集光光源的发光亮度大大于现有白炽光源，使新型光学显微镜鉴别分析深色物体组份的测试成为可能。

2、LED集光光源发热量远低于目前所用白炽灯发热量，使显微镜内置光源不因长时间使用致其发热量大损坏仪器结构。

3、LED集光光源的较短波长，有利于提高光学显微镜的分辨率。

4、LED集光光源的缺点是在产生高亮度的视场背景下，用目光观察纤维成像时对观察者视力会造成的不良影响，以及LED光源中的蓝光成份可能对视网膜造成伤害，但本发明采用LED集光光源与显微图像系统的组合，成功地解决了该问题。

因此，本发明的特点是LED高发光强度集光光源与显微镜图像分析系统的组合测试装置，解决目前透射型光学显微镜无法鉴别深色物体结构形态和组份分析的关键问题。对非深色物体其成像清晰度也有显著提高。本装置在纺织品纤维成份鉴别与组份分析中，特别是在纺织品羊毛羊绒组份鉴别与分析中得到成功的应用，纤维结构形态成像清晰，测量精度高，取得较好的纤维鉴别与分析效果，可取代现有光学投影仪法。

综上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。

Claims (7)

1.一种高发光强度光源显微镜，其特征在于：它包括的内置高发光强度LED集光光源装置；所述的内置高发光强度LED集光光源装置包括电源（1）、亮度调节器（2）、内置高发光强度LED光源（3）、集光罩（4）、灯座（5）；内置高发光强度LED光源（3）位于集光罩（4）中心线集光焦点（41）处，通过灯座（5）固装在显微镜内部底座内，其所发的光线通过集光罩（4）产生成束的平行光；通过亮度调节器（2）控制内置高发光强度LED光源（3）发光强弱，并借助集光罩（4）给试样鉴别与分析提供所需的光线强度。

2.根据权利要求1所述的内置高发光强度LED集光光源装置，其特征在于：所述的内置高发光强度LED光源（3）上带有散热结构。

3.一种高发光强度光源显微镜图像鉴别分析装置，其特征在于：它包括如权利要求1或2所述的高发光强度光源的显微镜及摄像头（12）；所述的高发光强度光源显微镜图像鉴别分析装置还包括光阑（6）、聚光镜（7）、载物台（8）、物镜（10）和镜筒（11）；内置高发光强度LED光源（3）所发的光线通过集光罩（4）、光阑（6）、聚光镜（7）后照射到载物台（8）上方的试样（9）上；所述的摄像头（12）置于镜筒（11）上。

4.根据权利要求3所述的高发光强度光源显微镜图像鉴别分析装置，其特征在于：所述的摄像头（12）通过数据线（13）把摄取到的试样（9）结构形态图像传输给计算机（14），安装在计算机（14）内图像鉴别分析系统让试样（9）结构形态实时显示在显示器（15）屏幕上。

5.根据权利要求4所述的高发光强度光源显微镜图像鉴别分析装置，其特征在于：所述的屏幕上呈现出清晰的试样（9）表面结构形态，由此判定试样的品种类别，并通过安装在计算机（14）内图像鉴别分析系统，可测量试样各项结构形态指标。

6.根据权利要求4所述的高发光强度光源显微镜图像鉴别分析装置，其特征在于：所述的计算机（14）还进一步连接输入输出设备。

7.一种如权利要求3或4或5或6所述的高发光强度光源显微镜图像鉴别分析装置用于纤维鉴别与组份分析，其特征在于：它包括如下步骤：

A、打开高发光强度光源显微镜图像鉴别分析装置和计算机的电源；

B、将校准标尺置于载物台（8）上，移动载物台使标尺至视场中心，转动显微镜粗细准焦旋钮使图像聚焦清晰；

C、以标准标尺100微米长度为基准，自动校准显示器（15）屏幕上每个像素对应的微米数；

D、取下校准标尺，放上待测试样，进行调焦后，转动亮度调节器（2），调节内置高发光强度LED光源（3）光线强弱，光线通过光阑（6）、聚光镜（7）到达载物台（8）上的试样（9）；

E、经上述调焦和亮度调节后，被测试样（9）成像经摄像头（12）和数据线（13）输入到计算机（14）内，经安装在计算机（14）内图像鉴别分析系统将试样（9）纵向或横截面图像清晰地展现在显示器（15）屏幕上；

G、根据各种纤维的结构形态特征，识别屏幕上待测试未知纤维试样（9）的类别，将不同类别的纤维区分开来；

H、通过安装在计算机（14）内图像鉴别分析系统测量试样直径或面积，自动计算出纤维的平均直径、直径分布和各组份纤维的重量百分比含量。

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