控制显微镜对样本的成像的方法以及相应的显微镜技术

本发明专利技术涉及一种显微镜以及相应的方法，显微镜包括用于控制样本的成像的控制系统，控制系统与用于照明样本的照明系统和用于递送样本的显微图像的成像系统连接，并被配置为检测显微镜设置和/或样本的位置中的导致样本图像的变化的图像影响变化，并使成像系统在第一成像模式下递送样本的实时图像的实时图像流，或者在第二成像模式下递送样本的一个或多个静止图像的静止图像流，并且在没有检测到图像影响变化时，从第一成像模式切换到第二成像模式，使用第一成像模式的最后实时图像中的一个用于第二成像模式中的静止图像流的至少一部分，并在第二成像模式期间降低照明系统的照明强度。本发明专利技术减少染料和样本的退色并在荧光显微镜中保护用户的眼睛。微镜中保护用户的眼睛。微镜中保护用户的眼睛。

【技术实现步骤摘要】
控制显微镜对样本的成像的方法以及相应的显微镜


[0001]本专利技术构思涉及一种显微镜，所述显微镜包括用于控制由所述显微镜成像的样本的成像的控制系统，并且涉及一种控制由显微镜成像的样本的成像的相应的方法，特别是在生物样本的显微镜的领域中，诸如如细胞的活体样本的荧光显微镜。

技术介绍

[0002]在用于观察活体样本的荧光显微镜的领域中，一方面采取了预防措施，以保护样本免受周围环境光的侵害，另一方面，保护人眼以免直接观察样本所发射的荧光。为此，当前的荧光显微镜具有避免将样品暴露于直射阳光或直射外部光下的机制。这样的机制可以包括可以被关闭的样本室和检测它们是否关闭的传感器。为了保护人类观察的眼睛，现代显微镜可以省去目镜，并且只能通过数码相机检查样品。显微镜软件通常提供“实时模式”，在实时模式下，相机的实时图像显示在用户的屏幕/显示屏上。为了在“实时模式”下观察样本，需要用一定波长的强力光源照明样品。这种照明导致荧光染料以足够的强度发射一定的发射波长。但是，这也会引起染料的降解，并可能导致样品腐烂。这种作用称为染料和/或样品“褪色”。
[0003]为了最小化褪色效应，通常在低照明功率下同时在显微镜相机的高曝光时间或高增益值下显示实时图像，但这会产生嘈杂的，经常模糊的实时图像。

技术实现思路

[0004]鉴于上述问题，需要一种用于控制由显微镜，特别是荧光显微镜成像的样本的成像的改进的方法，以及相应的显微镜，其包括用于控制样本的这种成像的控制系统，特别是减少荧光显微镜成像中的褪色效应。
[0005]本专利技术构思的实施例提供了一种显微镜，显微镜包括用于控制由所述显微镜成像的样本的成像的控制系统，其中，所述显微镜包括用于照明所述样本的照明系统和用于递送所述样本的显微图像的成像系统，所述控制系统连接到所述照明系统和所述成像系统，并被配置为：检测显微镜设置中和/或样本的位置中的图像影响变化，所述图像影响变化引起样本图像的改变；以及使成像系统在第一成像模式下递送所述样本的实时图像的实时图像流，或在第二成像模式下递送所述样本的一个或多个静止图像的静止图像流；以及当未检测到图像影响变化时，从第一成像模式切换为第二成像模式，使用第一成像模式的最后实时图像中的一个用于第二成像模式中的静止图像流的至少一部分；以及在第二成像模式期间降低照明系统的照明强度。
[0006]“图像影响变化”被定义为显微镜设置中的任何变化和/或样本的位置中的任何变化，这导致由显微镜的成像系统递送的样本图像的改变/变化。在发生这样的图像影响变化的情况下，期望在显示屏上显示样本的实时图像。换句话说，图像影响变化导致显微图像发生可见变化，诸如由于载物台或聚焦驱动器的移动而引起的样本的移动，活体样品/样本的移动，照明中的变化，诸如光强度或光颜色的变化，或诸如曝光时间或增益值的与图像相关
的相机参数的变化。在没有这类变化的情况下，向用户提供静止图像是足够的，因为图像不会变化或仅缓慢变化。因此，取代继续向用户提供实时图像流，而是提供样本的静止图像，直到识别出图像影响变化。继而，这允许在将静止图像递送给用户的时段期间降低照明强度或者甚至关闭照明。通过这些措施，本专利技术构思可以显著减少褪色并保护要检查的样本。
[0007]在本申请中，术语“一个或多个静止图像的静止图像流”被定义为表示一个单个静止图像的图像流或两个或更多个静止图像的图像流，其中，例如，不时地，拍摄实际的实时图像以刷新静止图像流。
[0008]在从第一成像模式切换到第二成像模式时，最后的实时图像被特别地用作要呈现给用户的静止图像。然而，在最后的实时图像模糊，对比度差或质量低的情况下，可以选择更高质量的最后的实时图像中的另一个作为第二成像模式的静止图像。
[0009]如果控制系统进一步被配置为当检测到图像影响变化时使成像系统从第二成像模式(返回)切换到第一成像模式，这是有利的。同时，在第一成像模式中，可以省去/去除/取消第二成像模式的照明强度降低。在切换回第一成像模式之后，控制系统特别地被配置为恢复先前的第一成像模式的先前设置的照明强度或根据用户或系统/软件当前所需要地设置照明强度。恢复先前的第一成像模式的先前设置的照明强度确保用户不会注意到图像中的任何亮度差异，从而平稳地进行模式切换。另一方面，如果系统/软件/用户需要不同的照明强度，则成像模式切换到第一成像模式，同时设置当前需要的照明强度。
[0010]如上所述，图像影响变化特别地包括以下中的至少一个：样本本身的移动，特别是在活体样本，诸如细胞的情况下，和/或样本的操纵；放置样本的显微镜载物台相对于显微镜物镜的移动，这种移动包括载物台在x
‑
y方向上的移动和通过聚焦驱动器的载物台或物镜在z方向上的移动；照明系统参数的变化，诸如照明强度/功率或照明颜色/波长的变化；成像系统参数的变化，诸如显微镜的成像系统中使用的相机的曝光时间、增益、帧率和/或数字变焦的变化；以及显微镜用户界面处的指示图像影响变化的用户输入，其中用户可以通过相应的用户界面，通常是GUI(图形用户界面)，来改变上述参数或显微镜组件中的任何一个。
[0011]上面的图像影响变化特别地由位于显微镜载物台(或其相关联组件)、显微镜聚焦驱动器(或其相关联组件)、成像系统(相机)和/或照明系统(或其相关联组件)中或处的对应传感器检测，进一步地，通过检测用户对样本的物理访问而被检测，例如通过位于提供对样本的访问的门或盖或开口中或处的相应的传感器检测，进一步地，通过上述指示图像影响变化的用户输入而被检测，并且进一步地，通过基于样本的实时图像在后台进行的图像分析而检测(实时图像显示(活体的样本的移动，因此这可以通过图像分析被检测)。
[0012]如上面已经提到的，如果控制系统被配置为在第二成像模式期间将照明强度降低到零以便最佳地避免褪色，则是有利的。可以通过降低照明功率和/或通过使用快门或滤波器等来降低照明强度。
[0013]在另一个有利的实施例中，在第二成像模式期间，控制系统被配置为关闭成像系统的相机，或使相机保持运行，而不使用由相机递送的实时图像的图像流。虽然关闭相机可以节省电量，但保持相机运行以在切换回第一成像模式时能够尽可能快地重新激活实时图像流可能更为有利。
[0014]在另一个特别有利的实施例中，在第二成像模式中，控制系统被配置为使得成像
系统在预设的时间段之后拍摄实际的实时图像，所述实际的实时图像被用于随后的静止图像流以便刷新静止图像流。此措施特别适用于显微图像中变化非常缓慢或一段时间后变化很小的情况。在这些情况下，可以激活计时器，例如以预定义的重复率(如每10秒)触发刷新显示的静止图像流。这仍将减少褪色，同时仍显示相对最新的图像。
[0015]在另一个实施例中，在第二成像模式期间，控制系统被配置为执行预定的后台操作。
[0016]即使在例如显微镜载物台或聚焦驱动器移动的情况下，在第二成像模式，在此也称为“虚拟实时模式”，期间执行的这种后台操作/任务不应导致切换回第一成像模式。因此，用户不从所呈现的样本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种显微镜(120)，包括用于控制由所述显微镜成像的样本(155)的成像的控制系统(110)，其中所述显微镜(120)包括用于照明所述样本的照明系统(130)和用于递送所述样本的显微图像(170)的成像系统(140)，所述控制系统(110)连接到所述照明系统(130)和所述成像系统(140)并被配置为：检测显微镜设置中和/或样本的位置中的图像影响变化，所述图像影响变化引起样本图像(170)的改变，以及使所述成像系统(140)以第一成像模式递送所述样本的实时图像的实时图像流(272)，或以第二成像模式递送所述样本的一个或多个静止图像的静止图像流(274)，并且在没有检测到图像影响变化时，从所述第一成像模式切换到所述第二成像模式，使用所述第一成像模式的最后实时图像中的一个用于所述第二成像模式中的所述静止图像流(274)的至少一部分，以及在所述第二成像模式期间降低所述照明系统(130)的照明强度。2.根据权利要求1所述的显微镜(120)，其中，所述控制系统(110)进一步被配置为：当检测到图像影响变化时，使所述成像系统(140)从所述第二成像模式切换到所述第一成像模式，并且，在所述第一成像模式中，免去所述第二成像模式的照明强度降低。3.根据权利要求1或权利要求2所述的显微镜(120)，其中，所述控制系统(110)被配置为通过检测下述中的至少一个来检测所述显微镜设置中和/或所述样本的位置中的图像影响变化：样本(155)本身的移动和/或操纵；放置样本(155)的显微镜载物台(150)相对于显微镜物镜(145)的移动；照明系统参数的变化；成像系统参数的变化；显微镜用户界面(160)处的指示图像影响变化的用户输入。4.根据权利要求1至3中任一项的所述的显微镜(120)，其中，所述控制系统(110)被配置为在所述第二成像模式期间将所述照明强度降低至零。5.根据前述权利要求中任一项所述的显微镜(120)，其中，所述控制系统(110)被配置为在所述第二成像模式期间通过降低照明功率来降低照明强度。6.根据前述权利要求中任一项所述的显微镜(120)，其中，在所述第二成像模式期间，所述控制系统(110)被配置为关闭所述成像系统(140)的相机(148)或保持所述相机(148)运行但不使用由所述相机递送的图像流。7.根据前述权利要求中任一项所述的显微镜(120)，其中，在所述第一成像模式期间，在从所述第一成像模式到所述第二成像模式以及回到所述第一成像模式的变化之后，所述控制系统(110)被配置为恢复先前第一成像模式的先前设置的照明强度或设置当前需要的照明强度。8.根据前述权利要求中任一项所述的显微镜(120)，其中，在所述第二成像模式中，所述控制系统(110)被配置为使得所述成像系统(140)在预设的时间段之后拍摄实际的实时图像，所述实际的实时图像用于后续的静止图像流(274)，以刷新所述静止图像流。9.根据前述权利要求中任一项所述的显微镜(120)，其中，在所述第二成像模式期间，
所述控制系统(110)被配置为执行预定的后台操作。10.根据权利要求9所述的显微镜(120)，其中，如果所述后台操作需要所述显微镜设置中和/或所述样本的位置中的图像影响变化，则控制系统(110)被配置为不...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗洛里安，
申请(专利权)人：莱卡微系统CMS有限责任公司，
类型：发明
国别省市：