一种用于显微镜的成像方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及成像技术领域，特别涉及一种用于显微镜的成像方法及系统，尤其是 用于实现强吸收、弱吸收、未染色透明的医学或者生物样品的高分辨率成像。
【背景技术】
[0002] 早期的显微镜成像方法主要是明场成像，但这种显微镜成像结果的对比度不高。 改善显微镜成像对比度的方法有很多，主要分为标记法和无标记法两类。其中，较为常用的 无标记法包括暗场成像、相衬成像等。明场成像能收集样品低频部分信息，主要适用于观察 具有强吸收的样品；暗场成像是通过俘获大角度的散射光成像，能够获取样品的高频细节 信息，故适用于弱吸收且轮廓清晰的样品；相衬法成像能提取样品的相位信息。而对于未 经染色的透明样品来说，其透过光线具有均匀的强度分布，唯一改变的只有其相位信息。因 此，相衬法对这类样品的观察非常适用。
[0003] 明场成像、暗场成像以及相衬成像方法相互补充，能够提供较为完整的样品信息， 所以在很多情况下需要综合这三种成像模式。但对于传统的显微镜来说，每种成像模式的 实现都基于不同的硬件结构，需要聚光镜光阑，偏振元件或是特殊的物镜。要实现三种成像 模式操作复杂。所以，一种能同时实现明场、暗场、相衬成像的更为简单的方法的提出，必不 可少。
【发明内容】
[0004] 本发明的目前，是为了解决上述问题，提出一种同时实现明场、暗场以及相衬三种 模式的成像方法及系统。
[0005] 本发明的技术方案为：一种用于显微镜的成像方法，其特征在于，包括以下步骤： [0006]a.采用光源设备照射样品，使透过光线携带由样品分布不均引起的相位变化信 息；所述光源设备用于产生可控的多种照明方式；
[0007]b.显微镜接收样品透过光线），成像处理后分别传输到目镜和照相设备；
[0008]c.照相设备采集显微镜所成图像，并将获得的采集图像其发送到处理设备；
[0009] d.处理设备根据照相设备采集的图像获取成像图片。
[0010] 进一步的，所述光源设备为发光二极管阵列。
[0011] 上述方案中，发光二极管阵列可为4X4、8X8、16X16、32X32等阵列大小。
[0012] 进一步的，所述发光二极管阵列包括明场区域和暗场区域，分别产生明场照明方 式和暗场照明方式；则，
[0013] 步骤a中，明场照明时，样品透过光线携带样品分布低频信息，称明场光线。暗场 照明时，样品透过光线携带样品分布高频细节信息，称暗场光线；
[0014] 步骤b中，显微镜接收样品透射的明场光线，得到明场观测结果，被照相设备采 集，或者，显微镜接收样品透射的暗场光线，得到暗场观测结果，被照相设备采集；
[0015] 步骤c中，照相设备采集显微镜所得明场观测结果获得明场采集图像，或者，照相 设备采集显微镜所得暗场观测结果获得暗场采集图像；将获得的明场采集图像或暗场采集 图像发送到处理设备；
[0016] 步骤d中，处理设备根据明场采集图像获得明场成像图片，或者，处理设备根据暗 场采集图像获得暗场成像图片。
[0017] 上述方案中，发光二极管阵列明场区域和暗场区域的大小由显微镜物镜数值孔径 (NA)决定；当只点亮明场区域内发光二极管时，样品透射光线为明场光线；当只点亮暗场 区域内的发光二极管时，样品透射光线为暗场光线。
[0018] 进一步的，所述发光二极管阵列的明场区域还可划分为两个互补区域，分别为明 场第一区域和明场第二区域；则，
[0019] 步骤a中所述明场光线还包括第一明场光线和第二明场光线；
[0020] 步骤b中所述明场观测结果还包括第一明场观测结果和第二明场观测结果；
[0021] 步骤c中所述明场采集图像还包括第一明场采集图像和第二明场采集图像；
[0022] 步骤d中处理设备获取最终明场成像图片的方法为：
[0023] 假设第一明场采集图像为L、第二明场采集图像为12，则明场成像图片IB"ght的获 得方法为：IBright=Ii+I〗。
[0024] 上述方案中，第一明场区域和第二明场区域的划分方式可以为，将明场区域左侧 设置为第一明场区域，右侧设置为第二明场区域；或者，将明场上部设置为第一明场区域， 下部设置为第二明场区域。
[0025] 上述方案中，第一明场区域和第二明场区域的划分方式除左右上下划分外，还可 以呈角度的变化：以过明场中点且与水平方向逆时针夹角的直线为对称轴，将明场区 域划分为沿该线对称的两个区域。
[0026] 进一步的，步骤d中处理设备还可以获取样品不同方向上的相衬成像图片，具体 方法为：
[0027] 设样品某一方向上的相衬成像图片为IPh，则IPh的获得方法为：
[0028] 上述方案中，所获相衬成像图片的相衬方向与明场区域的划分对称轴相互垂直。
[0029] 一种用于显微镜的成像系统，包括显微镜，其特征在于，还包括光源设备、照相设 备和处理设备；所述光源设备用于给样品提供不同的照明方式，使得样品透射光线携带不 同类型信息；所述显微镜用于接收样品不同类型透射光线，得到相应观测结果；所述照相 设备用于采集显微镜观测结果，获得采集图像；所述处理设备用于根据采集图像获取最终 成像图片。
[0030] 上述方案中，照相设备可为带有外部触发的(XD相机、CMOS相机、sCMOS相机和 EMCXD相机中的一种。此外，为防止卡顿现象，建议采用单模式帧频多24Hz
[0031] 进一步的，所述光源设备为发光二极管阵列；所述发光二极管阵列包括明场区域 和暗场区域；则，
[0032] 光源设备照射样品后，样品透射光线为明场光线或暗场光线；
[0033] 显微镜接收样品透射的明场光线，得到明场观测结果并将其传输到照相设备，或 者，显微镜接收样品透射的暗场光线，得到暗场观测结果并将其传输到照相设备；
[0034] 照相设备采集显微镜明场观测结果获得明场采集图像，或者，照相设备采集显微 镜暗场观测结果获得暗场采集图像；将获得的明场采集图像或暗场采集图像发送到处理设 备；
[0035] 处理设备根据明场采集图像获得明场成像图片，或者，处理设备根据暗场采集图 像获得暗场成像图片。
[0036] 进一步的，所述明场区域包括第一明场区域和第二明场区域；则，
[0037] 所述明场光线还包括第一明场光线和第二明场光线；
[0038] 所述明场观测结果还包括第一明场观测结果和第二明场观测结果；
[0039] 所述明场采集图像还包括第一明场采集图像和第二明场采集图像；
[0040] 处理设备获取明场成像图片的方法为：
[0041] 假设第一明场采集图像为L、第二明场采集图像为12，则明场成像图片IB"ght的获 得方法为：IBright=Ii+I〗。
[0042] 进一步的，处理设备还可以获取样品不同方向上的相衬成像图片，具体方法为：
[0043] 设样品某一方向上的的相衬成像图片为IPh，则IPh的获得方法为：
[0044] 上述方案中，所获相衬成像图片的相衬方向与明场区域的划分对称轴相互垂直。
[0045] 进一步的，还包括控制器，所述控制器分别与发光二极管阵列和照相设备连接；所 述控制器用于控制发光二极管阵列和照相设备的开关。
[0046] 本发明的有益效果为，能同时的明场、暗场和相衬三种模式的成像结果；还具有方 便灵活，可控性强的优点。
【附图说明】
[0047] 图1为本发明的基于发光二极管阵列实现三种模式成像的系统构成示意图；
[0048] 图2为物镜数值孔径不意图；
[0049] 图3为本发明成像系统中发光二极管阵列结构及划分示意图；其中，（a)为发光二 极管阵列结构示意图；(b)为发光二极管阵列划分为左右两个半场的结构示意图；(c)为发 光二极管阵列划分为上下两个半场的结构示意图；（d)为发光二极管阵列划分为斜上下两 个半场的结构示意图；
[0050] 图4为本发明系统图像采集和处理控制示意图；
[0051] 图5控制器控制流程图；
[0052] 其中，1为发光二极管阵列（10为发光二极管阵列中的一个发光二极管；11为发光 二极管阵列暗场部分；12为发光二极管阵列明场部分，它由13和14两部分构成，13为左明 场，14为右明场）；2为待测样品；4为市面既存的透射式显微镜，3和6分别为其物镜部分 和目镜部分；5为相机；7为PC端，用于图像的显示和处理；8为存储器；9为控制器；表示发 光二极管阵列明场半径；表示发光二极管阵列与显微镜物镜间距；表示发光二极管阵列相 邻两个发光二极管的间距；表示明场划分变换角度；a，b分别表示控制器向发光二极管阵 列输入的控制信号和时钟信号；c，d分别表不控制器向相机输入的控制信号和相机向控制 器传输的反馈信号；e表示存储器驱动程序；Tl，T2,T3分别表示连接相机与计算机的传输 链路，控制器与相机间的JTAG接口以及存储器与相机间的