显微镜和用于产生具有扩展的景深的显微图像的方法技术

本发明专利技术涉及显微镜和用于产生具有扩展的景深的显微图像的方法。本发明专利技术首先涉及一种借助显微镜产生具有扩展的景深的显微图像的方法，显微镜的聚焦位置能通过能手动改变显微镜的至少一个透镜与要拍摄的样品之间的距离的方式来手动改变。在该方法的一个步骤中，识别显微镜的用户是否根据周期函数(01)手动改变聚焦位置。在识别出用户根据周期函数(01)改变聚焦位置之后，以不同的聚焦位置拍摄样品的多个显微单图。将多个显微单图处理成具有扩展的景深的显微图像。此外，本发明专利技术还涉及一种显微镜，其具有用于对待显微检测的样品进行成像的至少一个光学透镜。至少一个光学透镜。至少一个光学透镜。

【技术实现步骤摘要】
显微镜和用于产生具有扩展的景深的显微图像的方法


[0001]本专利技术首先涉及一种用于利用显微镜产生具有扩展的景深的显微图像的方法。本专利技术还涉及一种显微镜，其具有用于使待显微检测的样品成像的至少一个光学透镜。

技术介绍

[0002]DE 10 2014 006 717 A1描述了一种用于在数字显微镜中产生对象物的三维信息的方法。在这种方法中，针对各一个聚焦位置拍摄图像，并与相配属的聚焦位置一起保存在图像栈中。从图像栈的所拍摄的图像中计算出具有扩展的景深的图像，也就是所谓的EDoF(Enhanced Depth of Field，扩展景深)图像。
[0003]US 2015/0185462 A1示出了一种显微镜，该显微镜具有在z方向上的第一电动驱动器以用于定位包括物镜和照相机的单元，并且具有在z方向上的第二电动驱动器以用于定位用于拍摄样品的物镜台。通过第一电动驱动器应能够实现拍摄具有扩展的景深的图像。
[0004]由US 8,581,996 B2公知有一种图像采集设备，利用该图像采集设备可以拍摄其中样品的较大区域并将其数字化，并且可以输出具有扩展的景深的图像。该图像采集器包括用于拍摄样品的可运动的物镜台和用于改变聚焦位置的单元。
[0005]US 2015/0185465 A1教导了一种数字式的显微镜，其用于拍摄和产生具有扩展的景深的图像。该显微镜被构造成用于异步且并行地实施在z方向上的定位、图像采集和图像处理，以产生具有扩展的景深的图像。
[0006]来自制造商基恩士(Keyence)的“VHX2000”和“VHX5000”型号的数字式的显微镜允许拍摄具有扩展的景深的显微图像。
[0007]制造商卡尔蔡司显微镜有限公司(Carl Zeiss Microscopy GmbH)的“SmartZoom5”型号的显微镜允许了在约25秒内通过具有约60张图像的图像栈来用显微镜拍摄高度为10mm的样品，其中，接下来对具有扩展的景深的显微图像的计算占用大约19秒。
[0008]DE 10 2017 123 511 A1示出了一种用于利用显微镜产生具有扩展的景深的显微图像的方法。以不同聚焦位置拍摄样品的多个显微单图。这些显微单图被处理成具有扩展的景深的显微图像。在以可变的速度或可变的加速度拍摄其中至少一些显微单图期间，连续改变聚焦位置。
[0009]卡尔蔡司显微镜有限公司提供以“ZEN”命名的用于数字式的显微镜的模块化构建的图像采集、图像处理和图像分析软件。该软件包括用于在使用显微镜的情况下扩展景深的模块，在这些显微镜中，只能手动改变聚焦位置。在此模块中，可以对所要实现的不同质量、不同的检测和内插方法以及不同的触发事件进行选定。触发事件在时间上可以是等距的，或者可以是由用户对按钮的操纵。但是，用户无法收到有关其参数选定是否合适的反馈。
[0010]Media Cybernetics，Inc.公司提供命名为“Image-Pro Plus”的图像处理软件。该软件包括模块“Live Tiling and Live EDF(实时拼图和实景深扩展)”，利用该模块尤其能
够针对图像采集器实现扩展的景深，其中，仅能手动改变聚焦位置。在此模块中，可以对不同的处理方法和不同的显示模式进行选定。该流程必须由用户手动启动和结束。用户得到了形式为所获知的具有扩展的景深的图像的简单的反馈。

技术实现思路

[0011]从现有技术出发，本专利技术的任务在于，在基于手动改变聚焦位置来获取具有扩展的景深的图像的情况下对显微镜的用户进行支持。尤其地，由此应当能够实现实时地利用具有仅能手动改变聚焦位置的显微镜来获得具有扩展的景深的图像。
[0012]所述任务通过根据所附的权利要求1的方法和通过根据所附的独立权利要求10的显微镜来解决。
[0013]根据本专利技术的方法用于产生具有扩展的景深的显微图像，其也被称为EDoF图像。为此使用如下显微镜，该显微镜尤其是数字式的显微镜。显微镜优选包括物镜和图像传感器，图像传感器用于转换直接或间接地从物镜成像到图像传感器的图像。
[0014]显微镜的聚焦位置可以手动改变。因此显微镜的用户可以通过对操作元件的操作来手动改变聚焦位置。聚焦位置与对操作元件的操作同步改变。操作元件优选地由可转动的操作轮形成。优选地，在该显微镜中能手动改变聚焦位置，但不能自动化地改变。
[0015]通过手动改变聚焦位置，引起了显微镜的不同聚焦位置。显微镜的聚焦位置能通过能手动改变显微镜的至少一个透镜与要拍摄的样品之间的距离的方式来手动改变。因此，不同的聚焦位置由待显微检测的样品与显微镜的至少一个透镜之间的不同程度的距离形成。该距离也可以描述为z坐标。通过聚焦位置的改变，使得z坐标的值被改变。
[0016]在该方法的步骤中，识别显微镜的用户是否根据周期函数手动改变聚焦位置，也就是说，用户是否手动改变显微镜的至少一个透镜与要拍摄的样品之间的距离。当然，通过手动改变聚焦位置，无法精确地实现变化的诸如正弦函数之类的周期函数，从而原则上在应用容错误差的情况下来识别用户是否根据周期函数手动改变聚焦位置。因此，即使当改变仅是准周期性或仅大致是周期性地进行时，也可以识别出变化的周期函数。可以例如借助传感器或通过对所拍摄到的图像进行图像处理来识别用户是否根据周期函数手动改变聚焦位置。传感器优选是位置传感器、加速度传感器或图像传感器，其优选被装入在显微镜的壳体中或附接到显微镜的可旋转的操作元件上。传感器可以是显微镜的常规的部件或者是匹配于操作元件并且优选与计算机连接的用于显微镜的附加部件。在根据周期函数改变聚焦位置时，多次经过位于由周期函数的幅度确定的间隔之内的不同的聚焦位置。根据周期函数进行的聚焦位置的手动改变优选通过让用户来回转动操作元件、尤其是操作轮的方式来进行。对聚焦位置的周期性的手动改变以优选小于4s并且特别优选小于2s的周期时长来进行。由于聚焦位置根据周期函数手动改变，因此即使在对多个显微单图进行逐个拍摄期间，聚焦位置也连续地改变。
[0017]首先，优选要求用户根据周期函数手动改变聚焦位置，或者优选等待用户的输入，由此表明用户打算根据周期函数手动改变聚焦位置，以便拍摄显微单图，由这些单图产生具有扩展的景深的显微图像。
[0018]在识别出用户根据周期函数改变聚焦位置之后，在用户根据周期函数改变聚焦位置期间，以不同的聚焦位置拍摄样品的多个显微单图。由于以不同的聚焦位置来拍摄显微
图像，因此样品的各个区域优选分别在显微单图的至少一个中被清晰地成像。显微单图形成栈。栈的单图在其照片的z坐标的中不同，从而它们也可以被称为z栈或z堆。
[0019]在根据本专利技术的方法的另一步骤中，将所拍摄的多个显微单图处理成具有扩展的景深的显微图像。为此目的，尽可能仅使用来自各个拍摄到的显微单图的清晰成像的区域，以便从中计算具有扩展的景深的显微图像。所要计算的显微图像成像出具有扩展的景深的样品。
[0020]根据本专利技术的方法的一个特别的优点在于，在使用只能够手动改变聚焦位本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于借助显微镜产生具有扩展的景深的显微图像的方法，其中，所述显微镜的聚焦位置能通过能手动改变所述显微镜的至少一个透镜与要拍摄的样品之间的距离的方式来手动改变，并且其中，所述方法包括以下步骤：-识别所述显微镜的用户是否根据周期函数(01；03)手动改变聚焦位置；-在识别出用户根据所述周期函数(01；03)改变聚焦位置之后，以不同的聚焦位置拍摄样品的多个显微单图；并且-将所述多个显微单图处理成具有扩展的景深的显微图像。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过手动改变所述样品与所述显微镜的包括所述至少一个透镜的物镜之间的距离来改变聚焦位置。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过操作机械的操作元件来手动改变聚焦位置，其中，能通过操作所述机械的操作元件来改变所述显微镜的至少一个透镜与要拍摄的样品之间的距离。4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，随着对显微单图的各次拍摄而开始进行将所述多个显微单图处理成具有扩展的景深的显微图像的步骤，而在此期间仍然拍摄另外的所述显微单图，其中，在所述显微镜的用户根据所述周期函数(01；03)手动改变聚焦位置期间，持续地显示所生成的具有扩展的景深的图像...

【专利技术属性】
技术研发人员：亚历山大，
申请(专利权)人：卡尔蔡司显微镜有限责任公司，
类型：发明
国别省市：