[发明专利]一种硬件相关明场显微镜拍摄系统及方法

说明书

本发明公开了一种硬件相关明场显微镜拍摄系统及方法，包括从上至下依次设置的光源、压电z台、显微镜和相机，还包括信号控制系统，所述信号控制系统用于同步控制所述光源、压电z台和相机。本发明采用硬件积分和调制光源的方法将拍摄明场图像缩短至两张，大大缩短此方法中显微镜成像的时间，同时获得对比度清晰的硬件相关明场图像。

技术领域

本发明涉及显微镜的明场技术领域，具体涉及一种硬件相关明场显微镜拍摄系统及方法。

背景技术

显微镜的明场技术是生物学中最基本的应用技术，以临界照明或科勒照明为主的明场成像，相差成像和微分干涉成像是目前主要的显微镜明场成像技术。将LED等光源的光通过聚光镜聚焦到样品上，相机或者眼睛通过物镜观察到样品的像。无需导入荧光蛋白或者染色即可获取生物样本的像，显微镜明场成像在原位观测细胞或细菌等生物的生长和形态上有着不可替代的作用。

普通的显微镜明场成像在对比度上不够清晰，研究学者相继开发了提升对比度的方法，比如相差显微镜，微分干涉显微镜等，这些方法都要改变照明方式，相差显微镜需要相差物镜及聚光镜中带有相差环形成具有相位差的光路系统，同样的微分干涉显微镜需要成像光路中加入起偏镜和检偏镜。相差显微镜提升图像的对比度而微分干涉能够使图像看上去更加立体，两者都需要特殊的光学元件组成成像光路。样品表面不平整引起折射会影响到相差显微镜的成像效果，相差显微镜要求比较严格。在一些特殊成像需求中，显微镜系统无法组成相差成像光路。随着机器学习等图像自动识别技术的发展，显微镜图像的大数据处理也跟上信息化的潮流，获取高对比度的显微镜图像是高通量数据处理的一个重要步骤，因此迫切需要一种快速成像高对比度显微镜图像的方法。

文献¹中公开了一种获取相关明场图像的方法，通过显微镜的z扫描获取一系列的明场图像，通过加入内核函数计算z方向每个像素的光强得到一张对比度清晰的细菌图像。但是此获取相关图像的方法需要拍摄一组z扫描的图像，以文献中公开为例，需要采集31张图像并对31张图像进行图像积分从而获得一张相关图像。拍摄图像多以及后续的数据处理多是此公开方法的主要弊端，如此会明显降低相关明场成像的速度。

1.Julou,T.；Mora,T.；Guillon,L.；Croquette,V.；Schalk,I.J.；Bensimon,D.；Desprat,N.,Cell-cell contacts confine public goods diffusion insidePseudomonas aeruginosa clonal microcolonies.Proceedings of the NationalAcademy of Sciences of the United States of America 2013,110(31),12577-12582.

发明内容

本发明的目的在于提供一种硬件相关明场显微镜拍摄系统及方法，以克服现有技术的缺陷，本发明采用硬件积分和调制光源的方法将拍摄明场图像缩短至两张，大大缩短此方法中显微镜成像的时间，同时获得对比度清晰的硬件相关明场图像。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种硬件相关明场显微镜拍摄系统，包括从上至下依次设置的光源、压电z台、显微镜和相机，还包括信号控制系统，所述信号控制系统用于同步控制所述光源、压电z台和相机。

进一步地，所述光源采用LED光源。

进一步地，所述相机采用sCMOS相机。

一种硬件相关明场显微镜拍摄方法，包括：

相机拍摄准备开始后，等待信号控制系统的外触发信号，当外触发信号到达时相机开始曝光，在此次曝光时间内进行压电z台移动和光源开启，压电z台从定位0点焦面位置以下-∝微米开始步进，每步进一步光源开启一次，当压电z台移动到定位0点焦面位置时，第一次相机曝光结束，从相机中读取第一张图像；