一种显微装置及成像方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种显微装置和成像方法，所述装置包括：位移装置，用于使待测样品与成像装置之间产生相对位移，所述位移位于一个平面内；成像装置，用于获取所述待测样品在相对于所述成像装置的不同位置处的多幅图像，其中所述多幅图像具有第一分辨率；位置感测装置，用于检测所述待测样品与所述成像装置之间的相对位移；图像处理装置，用于接收多幅所述具有第一分辨率的图像，所述图像处理装置还接收位置感测装置所检测到的位移，并根据所检测到的位移将所述多幅具有第一分辨率的图像叠加，合成出具有高于第一分辨率的第二分辨率的图像。本发明专利技术提供的显微装置和成像方法无需高倍数的透镜，在大视场也能够获得高分辨的图像。

【技术实现步骤摘要】
一种显微装置及成像方法
本专利技术涉及一种显微装置及其成像方法，尤其涉及一种通过叠加多幅采样图像而形成最终的显微图像的显微装置及其成像方法。
技术介绍
在显微装置中，为了提高图像的分辨率，通常使用具有大数值孔径(NA)的高放大倍数的透镜来获取图像。然而，这种高放大倍数的透镜的视场(fieldofview,FOV)比低放大倍数的透镜的视场更小，因此，这种显微装置通常利用马达移动样品台，以获取样品的不同部位的高放大倍数的图像，再利用软件将这些图像拼接起来，形成高放大倍数的、高分辨率图像。这种显微装置的结构例如图1和图2所示，其中图1为显微装置的侧视图，图2为显微装置的俯视图。如图1和图2所示，现有技术中的显微装置包括图像传感器1、镜头2、样品台4、控制装置5、光源6和马达7。需要获得高分辨的图像时，先选择高倍数的透镜，然后利用马达7移动样品台，以获取样品的不同部位的高放大倍数的图像，拼接后形成高放大倍数的、高分辨率的图像。这种显微装置的一个例子例如为美国专利US2009/0168160中公开的用于扫描细胞样本的显微系统，其通过机械化的样品台移动样品并对样品进行重新定位。但是这种利用拼接形成高分辨率图像的方法费时费力，不便于应用。因此，发展出了一种新的技术，其通过叠加多幅采样图像而形成最终的显微图像。例如美国专利US2012/0098950中公开的扫描、投影式无透镜显微装置，其基本结构如图3所示，包括样品池04、包括多个发光元件06的扫描光源、样品表面外侧的图像传感器01以及处理器05。该显微装置通过多个发光元件06依次对样品池04中的血液样本进行照射，分别得到多个低分辨率的图像，由于每个低分辨率的图像是由不同的发光元件照射而形成的，而不同的发光元件的照射角度又不同，因此每个低分辨率的图像之间具有一定的偏移(即图像之间有相对位移)。然后，根据多个发光元件之间的位置关系，可将多个低分辨率的图像合成出一幅高分辨率的图像。这种通过叠加多幅采样图像而形成最终的显微图像的方法可获得大视场的高分辨图像，无需拼接，更为快捷且便于应用。但是，由于扫描光源中的发光元件的面积有限，其发出的光并非平行光，导致同一光源对样品的各个位置的照射角度不同，因此样品的各个位置的投影分布存在差别，容易在样品的周边出产生图像畸变。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种显微装置及成像方法，可获得大视场的高分辨图像，同时不会产生图像畸变。本专利技术提供了一种显微装置，包括：位移装置，用于使待测样品与成像装置之间产生相对位移，所述位移位于一个平面内；成像装置，用于获取所述待测样品在相对于所述成像装置的不同位置处的多幅图像，其中所述多幅图像具有第一分辨率；位置感测装置，用于检测所述待测样品与所述成像装置之间的相对位移；图像处理装置，用于接收所述具有第一分辨率的多幅图像和所述位置感测装置检测到的所述位移，并根据检测到的所述位移将所述多幅具有第一分辨率的图像叠加，合成出具有高于第一分辨率的第二分辨率的图像。该显微装置无需高倍数的透镜即可获得大视场的高分辨图像。根据本专利技术提供的显微装置，其中所述位移装置用于使所述待测样品发生位移。根据本专利技术提供的显微装置，其中所述位移装置用于使所述成像装置发生位移。根据本专利技术提供的显微装置，还包括用于产生照射所述待测样品的平行光的光源，可避免图像畸变的产生。根据本专利技术提供的显微装置，包括用于发出照射所述待测样品的光的脉冲式光源。根据本专利技术提供的显微装置，其中所述平面为水平面。根据本专利技术提供的显微装置，其中所述位移装置包括限位装置。根据本专利技术提供的显微装置，其中每间隔一采样间隔时间，所述成像装置获取一幅所述待测样品的图像。根据本专利技术提供的显微装置，其中所述采样间隔时间被选择为使间隔一个所述采样间隔时间的相邻的所述具有第一分辨率的图像之间的位移量等于所述成像装置的一个像素的尺寸的1/10-1/3。根据本专利技术提供的显微装置，其中所述位移装置的位移幅度被选择为使得所述多幅具有第一分辨率的图像之间的最大相对位移量大于所述成像装置的一个像素的尺寸。根据本专利技术提供的显微装置，其中所述位移装置为振动装置。根据本专利技术提供的显微装置，其中所述显微装置为透射式或反射式显微镜，或者投影式无透镜显微装置。根据本专利技术提供的显微装置，其中所述位置感测装置包括待测样品上的参考标记，所述参考标记在所述成像装置上所成的像覆盖所述成像装置的多个像素，根据所述多个像素中的每个像素的灰度值之间的相对关系确定参考标记相对于所述成像装置的位置。本专利技术还提供一种显微装置的成像方法，包括：利用成像装置获取待测样品的并具有第一分辨率的多幅图像；使所述待测样品与所述成像装置形成相对位移，所述位移位于一个平面内；检测所述待测样品与所述成像装置之间的相对位移量；接收多幅所述具有第一分辨率的图像和所检测到的位移，并根据所检测到的位移将所述具有第一分辨率的多幅图像叠加，合成出具有高于第一分辨率的第二分辨率的图像。本专利技术提供的显微装置和成像方法，无需高倍数的透镜，在大视场也能够获得高分辨的图像。另外，由于光源不必采用多个光源，因此可采用面积较大的平行光光源，因此不会产生图像畸变。附图说明以下附图仅旨在于对本专利技术做示意性说明和解释，并不限定本专利技术的范围。其中，图1为现有技术中的显微装置的侧视图；图2为现有技术中的显微装置的俯视图；图3为现有技术中的投影式无透镜显微装置的结构示意图；图4为根据本专利技术的实施例1的显微装置的侧视图；图5为根据本专利技术的实施例1的显微装置的俯视图；图6为根据本专利技术的实施例2的显微装置的侧视图；图7为根据本专利技术的实施例3的投影式无透镜显微装置的侧视图；图8a示出了为现有技术中通过拼接图像而得到高分辨率图像的方法；图8b示出了本专利技术中所采用的得到高分辨率图像的方法；图9示出了根据本专利技术的显微装置及成像方法的仿真结果；图10示出了根据本专利技术的显微装置及成像方法的又一仿真结果；图11示出了根据本专利技术的一种位置测量方法；图12示出了根据本专利技术的又一种位置测量方法。具体实施方式为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本专利技术的具体实施方式。本专利技术提供的显微装置及成像方法，通过振动等位移方式在样品与成像装置之间形成相对位移。成像装置获取一幅样品的图像，我们将这种成像装置直接获取的图像称为“低分辨率图像”。由于样品与成像装置之间形成相对位移，使得多个低分辨率图像之间具有一定的位移量。另外，利用位置感测装置记录获取每一幅低分辨率图像时样品与成像装置之间的相对位移量，从而能够得到低分辨率图像之间的相对位移量。在一段时间后，根据该相对位移量将该时间段内获得的所有低分辨率图像叠加，合成出一幅高分辨率的图像。本专利技术提供的显微装置及成像方法，无需高倍数的透镜，在大视场下也能获得高分辨图像，且不会产生图像畸变。实施例1本实施例提供一种显微装置，其结构如图4和图5所示，其中图4为显微装置的侧视图，图5为显微装置的俯视图。该显微装置包括：光源16，所发出的光可以为平行光；样品台14，用于承载样品13；成像装置，包括透镜12和图像传感器11，用于获取在光源16照射下的样品13的图像；振动装置，包括8根弹簧15和振动马达17，其中振动马达17用于使样品台14振动，从而在样品台14本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种显微装置，包括：位移装置，用于使待测样品与成像装置之间产生相对位移，所述位移位于一个平面内；成像装置，用于获取所述待测样品在相对于所述成像装置的不同位置处的多幅图像，其中所述多幅图像具有第一分辨率;位置感测装置，用于检测所述待测样品与所述成像装置之间的相对位移；图像处理装置，用于接收所述具有第一分辨率的多幅图像和所述位置感测装置检测到的所述位移，并根据检测到的所述位移将所述多幅具有第一分辨率的图像叠加，合成出具有高于第一分辨率的第二分辨率的图像。

【技术特征摘要】
1.一种显微装置，包括：位移装置，用于使待测样品与成像装置之间产生相对位移，所述位移位于一个平面内；成像装置，用于获取所述待测样品在相对于所述成像装置的不同位置处的多幅图像，其中所述多幅图像具有第一分辨率;位置感测装置，用于检测所述待测样品与所述成像装置之间的相对位移；图像处理装置，用于接收所述具有第一分辨率的多幅图像和所述位置感测装置检测到的所述位移，并根据检测到的所述位移将所述多幅具有第一分辨率的图像叠加，合成出具有高于第一分辨率的第二分辨率的图像。2.根据权利要求1所述的显微装置，其中所述位移装置用于使所述待测样品发生位移。3.根据权利要求1所述的显微装置，其中所述位移装置用于使所述成像装置发生位移。4.根据权利要求1所述的显微装置，还包括用于产生照射所述待测样品的平行光的光源。5.根据权利要求1所述的显微装置，还包括用于发出照射所述待测样品的光的脉冲式光源。6.根据权利要求1所述的显微装置，其中所述平面为水平面。7.根据权利要求6所述的显微装置，其中所述位移装置包括限位装置。8.根据权利要求1所述的显微装置，其中每间隔一采样间隔时间，所述成像装置获取一幅所述待测样品的图像。9.根据权利要求8所述的显微装置，其中所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：郁彦彬，郭心，杜昭辉，郭勇，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE