一種面向活體組織的實時自動對焦顯微成像裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種實時自動對焦顯微成像裝置，主要由顯微鏡頭，圖像采集模塊，圖像分析模塊，電機和電機控制模塊構(gòu)成。實時自動對焦步驟包括：圖像采集模塊采集圖像，圖像分析模塊分析圖像的清晰度，電機控制模塊根據(jù)清晰度的結(jié)果反饋控制電機和顯微鏡頭運動，直到成像系統(tǒng)獲取到最佳清晰度的圖像。當成像系統(tǒng)和活體組織的相對位置發(fā)生改變，上述步驟再次循環(huán)，可以實現(xiàn)實時自動對焦成像。本實用新型將顯微鏡頭，圖像采集模塊，圖像分析模塊，電機和電機控制模塊集中在同一個探頭內(nèi)部，實現(xiàn)實時自動對焦顯微成像，有效解決生物醫(yī)學顯微成像過程中，面向活體組織難以動態(tài)對焦的問題，操作簡潔實用。
【專利說明】—種面向活體組織的實時自動對焦顯微成像裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及顯微成像系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及一種面向活體組織的實時自動對焦顯微成像裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]顯微成像系統(tǒng)是生物醫(yī)學微觀領(lǐng)域觀測及分析不可缺少的工具，然而傳統(tǒng)的顯微成像系統(tǒng)，需要先將生物組織從活體切離，再進行封蠟，脫水，固定，染色，切片等一系列樣品準備過程，才能獲取顯微圖像。
[0003]活體的顯微成像系統(tǒng)的光學原理與傳統(tǒng)顯微鏡相同，但樣品不需要經(jīng)過上述封蠟，脫水，固定，染色，切片等復(fù)雜準備過程，其可在自然狀態(tài)下，無需切離組織，對目標體實現(xiàn)成像檢測?；铙w的顯微成像系統(tǒng)技術(shù)關(guān)鍵在于如何調(diào)節(jié)焦點，使其與觀測部位重合，以獲得清晰的高分辨率圖像；其技術(shù)難點在于，待成像部位和活體顯微成像系統(tǒng)的相對位置難以保持相對穩(wěn)定，造成系統(tǒng)對焦困難?，F(xiàn)有的手動調(diào)焦方法在進行針對活體組織成像時，往往要求操作者動作敏捷，經(jīng)驗豐富，實際操作中，難以真正實現(xiàn)人工快速準確對焦，結(jié)果造成系統(tǒng)成像模糊，并且成像耗時長。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型的目的在于提供結(jié)構(gòu)簡單、能夠?qū)崿F(xiàn)實時自動對焦以獲得清晰顯微圖像、可以對所需的圖像進行拍照存檔的一種顯微成像裝置。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供了一種面向活體組織的實時自動對焦顯微成像裝置，包括外殼、電路板、電機、顯微鏡頭、透明封口玻璃；所述電路板和電機設(shè)置在所述外殼內(nèi)并固定在外殼上；所述透明封口玻璃設(shè)置在所述外殼的下端；
[0006]所述電路板包括圖像采集模塊，圖像分析模塊和電機控制模塊；所述圖像采集模塊和所述圖像分析模塊數(shù)據(jù)線相連，所述圖像分析模塊和電機控制模塊數(shù)據(jù)線相連；所述電機控制模塊和所述電機數(shù)據(jù)線相連，所述電機和所述顯微鏡頭連接；
[0007]所述圖像采集模塊包括感光芯片和圖像采集芯片。
[0008]進一步地，所述感光芯片為CMOS感光芯片或者CXD感光芯片；所述圖像采集模塊內(nèi)包含圖像采集程序，所述圖像分析模塊內(nèi)包含圖像清晰度評價程序；圖像的清晰度根據(jù)需要由圖像的灰度梯度、頻譜或者熵評價。
[0009]進一步地，所述外殼、電機、感光芯片、顯微鏡頭和透明封口玻璃呈同軸設(shè)置。
[0010]進一步地，本實用新型還包括環(huán)形光源，所述環(huán)形光源設(shè)置于所述外殼內(nèi)部并且和所述外殼同軸設(shè)置，所述環(huán)形光源設(shè)置在所述透明封口玻璃的上端；所述環(huán)形光源為LED環(huán)形光源或者任何白光光源、單色光源、紅外光源。
[0011]進一步地，所述電路板與外部顯示裝置數(shù)據(jù)線連接。
[0012]進一步地,所述電機為VCM音圈電機或者MEMS微電機系統(tǒng),所述電機和所述顯微鏡頭連接；所述電機的步長為I微米-20微米，行程為10微米-1000微米。
[0013]進一步地，所述圖像采集模塊和所述顯微鏡頭構(gòu)成成像系統(tǒng)，所述圖像采集模塊、顯微鏡頭、透明封口玻璃之間的相對位置由顯微鏡頭的參數(shù)確定，使得成像系統(tǒng)的焦點落于透明封口玻璃的外表面。
[0014]進一步地，所述外殼上設(shè)置有拍照按鈕。
[0015]進一步地，所述顯微鏡頭由一塊或者幾塊透鏡組合而成。
[0016]本實用新型用于活體組織的顯微成像，可在自然狀態(tài)下觀察活體組織；檢測時，圖像采集模塊和圖像分析模塊一直處于工作狀態(tài)，當活體組織和本實用新型裝置相對位置發(fā)生改變時，本實用新型裝置隨即評價出圖像的清晰度，清晰度不符合要求時，電機控制模塊發(fā)出信號控制電機和顯微鏡頭運動，實現(xiàn)實時自動對焦功能，本實用新型可以快速獲取活體組織的清晰顯微圖像；本實用新型裝置使用簡單方便，并且設(shè)置有拍照按鈕，可以保存需要的圖像。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本實用新型的實時自動對焦裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2是本實用新型自動對焦的流程圖。

【具體實施方式】
[0019]參見圖1，本實用新型的一種面向活體組織的實時自動對焦顯微成像裝置，包括外殼2、電路板3、電機4、顯微鏡頭5、透明封口玻璃7 ;透明封口玻璃7設(shè)置在外殼2的下端；顯微鏡頭5由一塊或者幾塊透鏡組合而成；電路板3和電機4設(shè)置在外殼2內(nèi)并固定在外殼2上。
[0020]電路板3包括圖像采集模塊，圖像分析模塊和電機控制模塊，三者集成于同一塊電路板上，圖像采集模塊和圖像分析模塊數(shù)據(jù)線相連，圖像分析模塊和電機控制模塊數(shù)據(jù)線相連；電機4與電機控制模塊通過數(shù)據(jù)線相連；顯微鏡頭5與電機4相連。
[0021]圖像采集模塊包括感光芯片和圖像采集芯片。感光芯片為CMOS感光芯片或者CXD感光芯片。圖像采集芯片內(nèi)設(shè)置圖像采集程序，圖片分析模塊內(nèi)設(shè)置圖像清晰度評價程序。圖像的清晰度根據(jù)需要由圖像的灰度梯度、頻譜、或者熵評價，對于合焦的圖像清晰度最高，具行清晰的邊緣和豐富的細節(jié)，對應(yīng)圖像的灰度梯度最大，頻域中高頻成分最多，圖像的信息熵最大。
[0022]本實用新型還包括環(huán)形光源6，其設(shè)置于外管2內(nèi)部，并且在透明封口玻璃7的上端，環(huán)形光源6為LED環(huán)形光源或者為任何白光光源、單色光源、紅外光源。
[0023]圖像采集模塊和顯微鏡頭5構(gòu)成該裝置的成像系統(tǒng)。圖像采集模塊、顯微鏡頭5、透明封口玻璃7之間的相對位置由顯微鏡頭5的參數(shù)確定，裝配時使成像系統(tǒng)的焦點落于透明封口玻璃7的外表面。
[0024]電機4為VCM音圈電機或者MEMS微電機系統(tǒng)，電機的步長為I微米-20微米，行程為10微米-1000微米。
[0025]由上述可知成像系統(tǒng)在裝配時，成像系統(tǒng)的焦點已經(jīng)設(shè)置于透明封口玻璃7的外表面，而所需成像的活體組織和透明封口玻璃7是貼合的狀態(tài)，成像時只需要小范圍細調(diào)即可。
[0026]上述的外殼2、電機4、感光芯片、顯微鏡頭5、環(huán)形光源6和透明封口玻璃7呈同軸設(shè)置。
[0027]本實用新型的電路板通過數(shù)據(jù)線和外部的顯示裝置連接；本實用新型還包括設(shè)置在外殼2上的拍照按鈕1，拍照按鈕I用于控制成像系統(tǒng)拍攝圖片，可以保存需要的圖像。
[0028]參見圖2，一種面向活體組織的實時自動對焦方法包括以下步驟:
[0029]步驟1:將上述的面向活體組織的實時自動對焦裝置置于活體組織上，并使透明封口玻璃7貼合需要成像的活體組織。
[0030]步驟2:圖像采集模塊采集圖像，圖像分析模塊分析圖像的清晰度，然后圖像分析模塊把清晰度的分析結(jié)果通過數(shù)據(jù)線傳輸給電機控制模塊，電機控制模塊根據(jù)收到的清晰度分析結(jié)果來反饋控制電機4運動，從而帶動顯微鏡頭5運動。
[0031]步驟3:完成步驟2后，顯微鏡頭5到達新的位置，然后循環(huán)步驟2，直到圖像清晰。
[0032]步驟4:當使用者從外接的顯示裝置中看到需要的圖片時，按下拍照按鈕即可使成像系統(tǒng)拍下所需的圖片。
[0033]本實用新型用于活體組織的顯微成像，可在自然狀態(tài)下觀察活體組織；檢測時，圖像采集模塊和圖像分析模塊一直處于工作狀態(tài)，當活體組織和本實用新型裝置相對位置發(fā)生改變時，本實用新型裝置隨即評價出圖像的清晰度，清晰度不符合要求時，電機控制模塊發(fā)出信號控制電機和顯微鏡頭運動，實現(xiàn)實時自動對焦功能，本實用新型可以快速獲取活體組織的清晰顯微圖像；本實用新型裝置使用簡單方便，并且設(shè)置有拍照按鈕，可以保存需要的圖像。
[0034]根據(jù)上述說明書的揭示和教導(dǎo)，本實用新型所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以對上述實施方式進行變更和修改。因此，本實用新型并不局限于上面揭示和描述的【具體實施方式】，對本實用新型的一些修改和變更也應(yīng)當落入本實用新型的權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。此外，盡管本說明書中使用了一些特定的術(shù)語，但這些術(shù)語只是為了方便說明，并不對本實用新型構(gòu)成任何限制。
【權(quán)利要求】
1.一種面向活體組織的實時自動對焦顯微成像裝置，其特征在于，包括外殼、電路板、電機、顯微鏡頭、透明封口玻璃；所述電路板和電機設(shè)置在所述外殼內(nèi)并固定在外殼上；所述透明封口玻璃設(shè)置在所述外殼的下端； 所述電路板包括圖像采集模塊，圖像分析模塊和電機控制模塊；所述圖像采集模塊和所述圖像分析模塊數(shù)據(jù)線相連，所述圖像分析模塊和電機控制模塊數(shù)據(jù)線相連；所述電機控制模塊和所述電機數(shù)據(jù)線相連，所述電機和所述顯微鏡頭相連； 所述圖像采集模塊包括感光芯片和圖像采集芯片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向活體組織的實時自動對焦顯微成像裝置，其特征在于，所述感光芯片為CMOS感光芯片或者CCD感光芯片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向活體組織的實時自動對焦顯微成像裝置，其特征在于，所述外殼、電機、感光芯片、顯微鏡頭和透明封口玻璃呈同軸設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向活體組織的實時自動對焦顯微成像裝置，其特征在于，還包括環(huán)形光源，所述環(huán)形光源設(shè)置于所述外殼內(nèi)部并且和所述外殼同軸設(shè)置，所述環(huán)形光源設(shè)置在所述透明封口玻璃的上端；所述環(huán)形光源為LED環(huán)形光源或者任何白光光源、單色光源、紅外光源。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向活體組織的實時自動對焦顯微成像裝置，其特征在于，所述電路板與外部顯示裝置數(shù)據(jù)線連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向活體組織的實時自動對焦顯微成像裝置，其特征在于，所述電機為VCM音圈電機或者MEMS微電機系統(tǒng)； 所述電機的步長為I微米-20微米，行程為10微米-1000微米。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向活體組織的實時自動對焦顯微成像裝置，其特征在于，所述圖像采集模塊和所述顯微鏡頭構(gòu)成成像系統(tǒng)，所述圖像采集模塊、顯微鏡頭、透明封口玻璃之間的相對位置由顯微鏡頭的參數(shù)確定，使得成像系統(tǒng)的焦點落于透明封口玻璃的外表面。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向活體組織的實時自動對焦顯微成像裝置，其特征在于，所述外殼上設(shè)置有拍照按鈕。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向活體組織的實時自動對焦顯微成像裝置，其特征在于，所述顯微鏡頭由一塊或者幾塊透鏡組合而成。
【文檔編號】G02B21/24GK203838404SQ201420241961
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年5月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月12日
【發(fā)明者】葉飛, 相韶華 申請人:廣州博隆興中信息科技有限公司