[發明專利]一種超景深顯微圖像獲取方法

在審

• 申請號: 201310483321.7
• 申請日: 2013-10-16
• 公開（公告）號: CN103499879A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發明（設計）人: 屈玉福;楊海娟;毛建森;馬詩潔
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G02B21/36
• 分類號: G02B21/36;G02B21/24;G02B26/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明設計光電檢測技術中的顯微視覺領域，并且更具體地涉及一種獲取超景深顯微圖像的方法。

背景技術

景深決定著視覺檢測系統在光軸方向上能成清晰像的范圍，景深越大，在視覺檢測系統的光軸方向上能看到的深度范圍也就越大。因此，擴展景深是當前視覺檢測系統的迫切所需。

減小顯微成像系統的數值孔徑可以有效的擴展景深，但是由于孔徑減小，導致通光量減少使得所成的圖像含有較大的噪聲，同時減小孔徑也會導致顯微系統的分辨率降低，不利于進行顯微觀察。

也可在顯微成像系統中增加元件來擴展景深。在顯微成像系統中增加元件，使得成像過程中對光路進行某種調制，來保證光學成像系統對離焦量不敏感，獲得對離焦量不敏感的中間模糊圖像，然后經過圖像復原技術對中間模糊圖像進行解碼來獲得最終的清晰圖像，從而達到擴展景深的目的，當該種方法通常涉及復雜的模型建立以及耗時的解碼運算，同時由于所成圖像調制了各個深度的信息，分辨率方面有所降低。

圖像融合技術也可用于顯微成像系統中擴展景深，通過拍攝一個物體在不同深度的聚焦圖像，然后利用圖像融合算法將這些不同深度聚焦的圖片融合成一幅在連續深度上都聚焦的圖像，由于該種方法是通過合成各個深度上的清晰部分，所以不存在上述技術中的損失分辨率的問題。目前主要采用的方法為利用電動升降臺帶動被觀測物體在顯微鏡深度方向上進行移動來拍攝物體不同深度上的聚焦圖像，因此受制于電動升降臺的精度和穩定性影響，同時影響了顯微成像系統的輕便型。

因此，為了實現顯微成像系統在不損失分辨率的基礎上，同時保持系統的輕便型，我們提出了一種新的超景深顯微成像裝置及機構。

發明內容

本發明的技術解決問題：在不損失顯微成像系統分辨率的基礎上，保持系統的輕便型的同時，擴展顯微成像系統的景深。

本發明的技術方案是：本發明由光學顯微鏡、相機、液體透鏡及其驅動部分、計算機以及超景深成像軟件構成。為了保持放大率不變，經過ZEMAX光學軟件對成像系統的放大率進行仿真，計算得到當液體透鏡位于顯微物鏡的后端面時放大率不變，因此特意設計轉接件將其固定在顯微物鏡的后端面，然后通過改變液體透鏡的驅動電壓來改變整個光學系統的對焦位置。這樣我們在拍攝連續的圖像序列時，連續的以一定電壓步長改變液體透鏡驅動電壓，可以拍攝一個物體在不同深度的聚焦圖像，然后運用圖像融合手段將這些局部聚焦圖像融合成一幅包含了被觀察物體各個深度上的信息，擴展了顯微鏡的景深。

附圖說明

通過結合附圖對本發明的實施例進行詳細描述，本發明的上述和其它目的、特征、優點將會變得更加清楚，其中：

圖1是根據本發明實施例的方法流程圖。

圖2是根據本發明實施例的顯微鏡系統光路圖。

圖3是根據本發明實施例的液體透鏡轉接口。

圖4是根據本發明實施例的液體透鏡原理框圖。

圖5是根據本發明實施例的液體透鏡的驅動電壓和對應光學顯微鏡清晰成像的物平面深度標定曲線圖。

具體實施方式

下面將參照附圖來描述根據本發明的實施例。在附圖中，相同的參考標號自始至終表示相同的元件。

參照附圖來描述根據本發明實施例的顯微鏡成像系統光路。

圖1示出了本發明實施例的方法流程圖，我們通過連續改變液體透鏡的驅動電壓，對被觀察物體的各個深度內進行清晰成像，拍攝出一系列局部聚焦圖像。然后對拍攝的一系列局部聚焦圖像進行圖像融合，融合后的圖像包含了被觀察物體各個深度范圍內的信息，實現了超景深顯微圖像的獲取。

圖2示出了根據本發明實施例的顯微鏡系統光路圖。如圖2所示，顯微鏡系統光路20中包括被測物體21，物鏡22，液體透鏡23，適配鏡24和探測器CCD25。液體透鏡23放置于物鏡22與適配鏡24之間。

圖3示出了根據本發明實施例的液體透鏡轉接口30。如圖3所示，轉接頭由兩部分31、32構成，31下部螺紋與32上部螺紋可連接起來，并將液體透鏡至于其內固定，31上部可通過螺紋和轉接鏡連接，32下部可通過螺紋與物鏡相連接，同時32側面開的槽可放置液體透鏡的驅動線。

其次，簡要說明本發明的原理。