CN1808206A - 显微图像连续获取装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种显微图像连续获取装置，其包括显微装置、数码成像***、箱体以及控制和分析用计算机，所述显微装置和数码成像***设置在所述箱体内，所述显微装置设有稳光源和移动式载物台，所述移动式载物台带有微位移移动机构，所述数码成像***同所述显微装置连接或其成像元件位于所述显微装置的光路上，所述计算机自动控制各部分的动作，并自动对数码图像信号进行分析和结果显示。本发明实现了显微图像连续获得和分析的自动化，操作简单，效率高，获取的图像亮度和色调基本上不受环境和操作者个人因素的影响，使不同时间、不同操作者获得的数据可以具有可比性，可用在医学、药学和生命科学等领域。

Description

显微图像连续获取装置

技术领域

本发明涉及一种显微图像连续获取装置。

背景技术

在医学、药学、生命科学、工业等领域，经常需要对同一样本的多个视野进行显微图像拍摄和分析。现有技术下，采用显微镜进行图像的显微，然后通过数码相机或摄像头拍摄经显微镜显微放大后形成的显微图像，将其转化为数字信号，输入计算机进行分析，数码相机和摄像头可以同计算机连接，在一定的计算机软件支持下，实现计算机对数码相机或摄像头的控制，并对显微图像进行分析，自动显示分析结果，例如中国CN01254617.8号专利公开的数字式显微摄影仪就采用了这种技术路线。但是，采用现有技术，在对同一样本的不同视野进行显微的过程中，需要不断移动放置样本的载物台，将样本调至下一个视野拍摄位置，同时还有要人工进行显微镜调焦、数码相机或摄像头拍摄、数据传输等步骤，操作复杂，耗时长，效率低。另外，由于环境中光照情况(强度、颜色)的变化，以及操作者在操作时的随意性，导致不同操作者、不同操作时间下***的光学参数不统一，分析数据和结果没有可比性，无法进行不同批次样本的横向对比。

发明内容

为克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种显微图像连续获取装置，这种装置操作简单，耗费的时间短，效率高，获取的图像亮度和色调基本上不受环境和操作者个人因素的影响，使不同时间、不同操作者获得的数据可以具有可比性。

本发明实现上述目的的技术方案是：一种显微图像连续获取装置，包括显微装置、数码成像***和箱体，所述显微装置和数码成像***设置在所述箱体内，所述显微装置设有稳光源和移动式载物台。

所述稳光源可以是激光光源或者是设有分级调节装置的恒压或恒流光源，所述稳光源和所述载物台之间可以设有光线调节器。

所述数码成像***包括图像获取装置和图像数字化模块，所述显微装置包括显微镜头和与数码成像***匹配的显微镜摄像接口，所述成像***中的图像获取装置连接在该接口上，所述移动式载物台带有微位移移动机构，所述数码成像***同所述显微装置连接或其成像元件位于所述显微装置的光路上。

由于显微装置的载物台设置了微位移移动机构，可以通过配套的计算机或其他控制装置控制微位移移动机构动作，在需要拍摄样本的多个视野时，通过自动控制的方式实现载物台在设定移动方向和移动幅度上的移动，由此简化了操作步骤，提高了工作效率，特别是当配套有计算机控制和分析***时，可以通过计算机实现对视野转换、调焦、拍摄、信息传输和数据分析等全过程的自动化，连续获取显微图像并实现对图像数据的自动分析和处理；由于显微装置设置了稳光源，并且通过箱体将显微装置和成像***封闭起来，样本只接受稳光源的光照，不受外界环境和操作者的影响，使不同样本得到的光照强度可以固定在预设值上，这样得到的数据就具有了可比性。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的结构示意方框图。

具体实施方式

参见图1和图2，本发明提供的显微图像连续获取装置包括显微装置10、数码成像***20和箱体50，所述显微装置和数码成像***设置在所述箱体内，所述显微装置设有稳光源13和移动式载物台3，所述移动式载物台带有微位移移动机构，所述数码成像***同所述显微装置连接或其成像元件位于所述显微装置的光路上。

所述数码成像***可以采用数码摄像头、数码摄像机或者数码照相机等可以进行数码成像的装置，通常包括图像获取装置21和图像数字化模块22，所述图像获取装置可以采用现有的成像元件或其他成像元件与装置，所述图像数字化模块将图像获取装置的显微图像转化成数字信息，发送给计算机等处理设备。

所述显微装置可以包括显微镜头11和与数码成像***匹配的显微镜摄像接口12，以便实现同所述成像***的连接，将成像***中的图像获取装置(成像元件)连接在该接口上，就可以获取显微装置的显微图像。

所述显微装置可以采用现有技术，其主体支架7可以通过螺钉或螺栓9同所述箱体固定连接，这样更有利于可以保证显微装置的固定和稳定。

所述稳光源可以采用现有具有稳定光强的任意形式的光源，例如激光光源。

所述稳光源可以具有分级光强调节功能，设有分级调节装置，其调节旋钮8可以安装在所述显微装置的支架上，通过这种调节装置，可以根据需要调节稳光源的强度，并且只要将调节旋钮设置在一定档位上，就可以保证一定的光强，避免无级调节下光强不易固定的缺陷。

所述稳光源和所述载物台之间可以设有光线调节器5，以进一步调节照射在样本上的光线。

所述箱体一般应为封闭的箱体，用于遮蔽环境光线，并可以对内部设置进行保护，箱体一般应设有一个或多个箱门，用于取放样本、进行内部设置维护等。

所述箱体也可以是局部封闭的箱体，将所述载物台和光源部分遮蔽住，以避免外界光线影响样本上的光照强度。

箱体的具体形状可以根据需要采用意适宜的方式。

所述载物台一般可以采用多个活动连接相组合的方式同箱体之间连接，实现同箱体之间的三维方向上的任意平动。这种多个活动连接相组合的连接方式可以采用任意的现有技术或其他可能的技术，例如采用三个活动连接相组合，各活动连接均具有一个直线方向上的平动自由度，而这三个直线方向相互垂直，由此可以使得载物台在设定的空间范围内移动到任意一点。

所述载物台可以设有载物台支架，所述载物台同其支架之间采用直线移动的活动连接方式相连接，其直线移动方向为样本平面的X方向，具体连接结构可以采用滑槽或滑轨形式等形式，所述X方向通常是指横向，既左右方向，这种连接方式使得载物台可以相对于箱体、显微装置和载物台支架做X向平动，而滑槽和滑轨结构使得载物台相对其支架移动时可以非常平稳。

所述载物台支架可以分为主体和活动件两部分，所述载物台支架的活动件同载物台支架主体之间采用在Y方向上直线移动的活动连接方式连接，具体连接结构也可以采用滑槽或滑轨形式等形式，所述载物台活动连接的载物台支架部分是载物台支架的活动件，由此通过载物台同载物台支架活动件之间的X向移动和活动件同支架主体之间的Y向移动，使得载物台可以相对与其支架主体在XY平面上任意移动。

所述载物台支架主体可以设有垂直移动机构，所述垂直移动机构可以采用螺杆传动机构或其他任意适宜的技术，该垂直方向为垂直于XY平面的Z向，通过该垂直移动机构，可以使载物台支架主体做Z方向上的移动，由此也就实现了载物台在Z方向的移动。

所述微位移移动机构可以包括X方向位移机构、Y方向位移机构和Z方向位移机构，分别用于驱动所述载物台相对于载物台支架活动件、所述载物台支架活动件相对于支架主体、所述载物台支架主体相对于箱体的直线平动，由此控制所述载物台在X、Y、Z三个方向上的移动。

所述X方向位移机构和Y方向位移机构可以主要由各自的驱动电机以及相应的传动机构构成，所述驱动电机通常可以是步进电机，以实现移动幅度的精确性并避免积累误差，保证样本各拍摄视野的精确范围，所述传动机构的最后一级可以是由齿轮齿条构成的传动副，以便将转动转化为平动，所述传动机构的其他各级传动均可以采用齿轮传动，例如采用齿轮箱，以保证精确的传动比，所述Z方向位移机构可以主要由其驱动电机及相应的传动机构构成，所述驱动电机可以是直流伺服电机，以实现任意幅度的无级转动，方便调焦控制，其传动机构可以采用带传动机构等现有技术。

根据需要，所述各方向的位移机构也可以采用其他任意适宜的现有技术或可能的技术。

所述X方向位移机构、Y方向位移机构和Z方向位移机构中的电机均可以设有各自的控制装置，这些控制装置均可以采用现有技术，通过通电和断电实现对电机工作状态的控制，进而控制载物台的位移。所述X方向位移机构和Y方向位移机构的电机控制装置构成XY方向位移控制器31，所述Z方向位移机构的电机控制装置构成Z方向位移控制器33。

本发明可以配有分析和控制用计算机60，所述计算机设有图像分析模块40、XY方向微位移控制模块32、Z方向微位移控制模块34、调焦控制模块、中央控制模块和输出模块。所述图像分析模块接受所述数码成像***送来的数码图像信息，对其进行分析，生成分析结果信息，并将该结果信息一路送至所述输出模块，由所述输出模块送至计算机显示器进行图像和数据显示，一路送至计算机存储单元进行存储；所述XY方向微位移控制模块在中央控制模块的控制下，向XY方向位移控制器发出X方向位移和/或Y方向位移控制指令，X方向位移机构和/或Y方向位移机构的电机控制装置接收该指令后，接通或切断相应位移机构电机的电源输入；所述Z方向微位移控制模块在中央控制模块的控制下，向Z方向位移控制器发出Z方向位移控制指令，Z方向位移机构的电机控制装置接收该指令后，接通或切断Z方向位移机构电机的电源输入；所述调焦控制模块接收所述数码成像***送来的数码图像信息，分析图像清晰度，并生成Z方向位移信息或调焦成功信息，送至中央控制模块；所述中央控制模块用于控制所述图像分析模块、XY方向微位移控制模块、Z方向微位移控制模块、调焦控制模块和输出模块的协调工作，在收到调焦控制模块送来的Z方向位移信息后，向Z方向微位移控制模块发出工作指令，在收到调焦控制模块送来的调焦成功信息后，向图像分析模块发出工作指令，由所述图像分析模块根据该指令，接收并暂存数码成像***送来的数码图像信息，在收到所述图像分析模块送来的数码图像信息接收成功的信息后，依据预设程序，向XY方向微位移控制模块发出工作指令，由所述XY方向微位移控制模块根据该指令向XY方向位移控制器发送相应的位移指令，在收到XY方向微位移控制模块或另设的位移传感器反馈的移动成功信息后，再次向图像分析模块发出工作指令，由图像分析模块接收样本新视野下的数码图像信息，当依据预设程序拍摄完所有视野的图像后，向图像分析模块发出分析指令，由所述图像分析模块对所有暂存的数码图像信息进行分析，生成分析结果信息。

所述XY方向位移控制器、XY方向微位移控制模块、Z方向位移控制器和Z方向微位移控制模块一同构成了本发明的位移控制***30。

可以采用现有软件技术形成上述各功能模块，实现计算机的上述控制和分析功能。根据实际需要可以增加新的模块，设置所需的各种数据库，也可以减少部分模块(例如在人工调焦的情况下，可以省略Z方向微位移控制模块)。本发明涉及的数码图像信息分析内容、分析方法、结果内容以及结果显示方式均可以依据现有技术下的分析要求或其他具体的分析要求确定。

所述计算机可以采用现有技术下的PC机，也可以采用单片机或其他任意具有相应功能的装置，所述计算机可以封装在所述箱体内，也可以设置在所述箱体外，通过数据向同设置在箱体内的其他部分连接。

本发明中的各部分之间、特别是其他部分同计算机之间的信号连接和传输方式可以采用现有技术，可以采用数据线方式实现相互件的信号传递，数据线接口可以采用USB接口，以方便连接，也可以采用其他任意适宜的形式。

Claims (10)

1.一种显微图像连续获取装置，包括显微装置和数码成像***，其特征在于还包括箱体，所述显微装置和数码成像***设置在所述箱体内，所述显微装置设有稳光源和移动式载物台。

2.如权利要求1所述的显微图像连续获取装置，其特征在于所述稳光源为激光光源或者是设有分级调节装置的恒压或恒流光源，所述稳光源和所述载物台之间设有光线调节器。

3.如权利要求2所述的显微图像连续获取装置，其特征在于所述数码成像***包括图像获取装置和图像数字化模块，所述显微装置包括显微镜头和与数码成像***匹配的显微镜摄像接口，所述成像***中的图像获取装置连接在该接口上，所述移动式载物台带有微位移移动机构，所述数码成像***同所述显微装置连接或其成像元件位于所述显微装置的光路上。

4.如权利要求3所述的显微图像连续获取装置，其特征在于所述箱体是封闭的箱体，设有一个或多个箱门。

5.如权利要求1、2、3或4所述的显微图像连续获取装置，其特征在于所述载物台采用能够实现载物台同箱体之间在三维方向上任意平动的多个活动连接相组合的方式同箱体之间连接。

6.如权利要求5所述的显微图像连续获取装置，其特征在于所述载物台同箱体之间的三维活动连接方式为：所述载物台设有载物台支架，所述载物台支架分为主体和活动件两部分，所述载物台同其支架上的活动件采用在X方向上直线移动的活动连接方式相连接，所述载物台支架的活动件同支架主体之间采用在Y方向上直线移动的活动连接方式连接，所述载物台支架主体设有在Z方向上的垂直移动机构。

7.如权利要求6所述的显微图像连续获取装置，其特征在于所述微位移移动机构包括用于驱动所述载物台相对于载物台支架活动件直线平动的X方向位移机构、用于驱动所述载物台支架活动件相对于支架主体直线平动的Y方向位移机构和所述载物台支架主体相对于箱体直线平动的Z方向位移机构。

8.如权利要求7所述的显微图像连续获取装置，其特征在于所述X方向位移机构和Y方向位移机构主要由各自的驱动电机以及相应的传动机构构成，所述Y方向位移机构的驱动电机是步进电机，所述Y方向位移机构的传动机构的最后一级是由齿轮齿条构成的传动副，所述Z方向位移机构主要由其驱动电机及相应的传动机构构成，所述Z方向位移机构的驱动电机是直流伺服电机，所述Z方向位移机构的传动机构为带传动机构。

9.如权利要求8所述的显微图像连续获取装置，其特征在于所述X方向位移机构、Y方向位移机构和Z方向位移机构中的电机均设有各自的控制装置，所述X方向位移机构和Y方向位移机构的电机控制装置构成XY方向位移控制器，所述Z方向位移机构的电机控制装置构成Z方向位移控制器。

10.如权利要求1、2、3、4、5、6、7、8或9所述的显微图像连续获取装置，其特征在于还配有分析和控制用计算机，所述计算机设有图像分析模块、XY方向微位移控制模块、Z方向微位移控制模块、调焦控制模块、中央控制模块和输出模块。所述图像分析模块接受所述数码成像***送来的数码图像信息，对其进行分析，生成分析结果信息，并将该结果信息一路送至所述输出模块，由所述输出模块送至计算机显示器进行图像和数据显示，一路送至计算机存储单元进行存储；所述XY方向微位移控制模块在中央控制模块的控制下，向XY方向位移控制器发出X方向位移和/或Y方向位移控制指令，X方向位移机构和/或Y方向位移机构的电机控制装置接收该指令后，接通或切断相应位移机构电机的电源输入；所述Z方向微位移控制模块在中央控制模块的控制下，向Z方向位移控制器发出Z方向位移控制指令，Z方向位移机构的电机控制装置接收该指令后，接通或切断Z方向位移机构电机的电源输入；所述调焦控制模块接收所述数码成像***送来的数码图像信息，分析图像清晰度，并生成Z方向位移信息或调焦成功信息，送至中央控制模块；所述中央控制模块用于控制所述图像分析模块、XY方向微位移控制模块、Z方向微位移控制模块、调焦控制模块和输出模块的协调工作，在收到调焦控制模块送来的Z方向位移信息后，向Z方向微位移控制模块发出工作指令，在收到调焦控制模块送来的调焦成功信息后，向图像分析模块发出工作指令，由所述图像分析模块根据该指令，接收并暂存数码成像***送来的数码图像信息，在收到所述图像分析模块送来的数码图像信息接收成功的信息后，依据预设程序，向XY方向微位移控制模块发出工作指令，由所述XY方向微位移控制模块根据该指令向XY方向位移控制器发送相应的位移指令，在收到XY方向微位移控制模块或另设的位移传感器反馈的移动成功信息后，再次向图像分析模块发出工作指令，由图像分析模块接收样本新视野下的数码图像信息，当依据预设程序拍摄完所有视野的图像后，向图像分析模块发出分析指令，由所述图像分析模块对所有暂存的数码图像信息进行分析，生成分析结果信息。

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