CN115708007A - 用于拍摄和显示显微图像的数字显微镜和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于拍摄和显示显微图像的数字显微镜和方法。本发明涉及一种使用数字显微镜拍摄和显示要用显微镜检查的样本的显微图像(01)的方法。在步骤中，拍摄具有第三几何维度中的增强视觉信息的一系列显微图像(01)。在显微图像(01)被拍摄的同时显示一系列显微图像(01)。在图形用户界面处显示第三几何维度中的拍摄范围(06)的视觉表示。接收定义拍摄范围的至少一个调整的用户输入，导致调整的拍摄范围。根据调整的拍摄范围来调整检测第三几何维度中的视觉信息的至少一个参数。应用至少一个调整的参数，继续拍摄具有第三几何维度中的增强视觉信息的一系列显微图像(01)。此外，本发明涉及一种数字显微镜。

Description

用于拍摄和显示显微图像的数字显微镜和方法

技术领域

本发明涉及一种使用数字显微镜拍摄和显示要用显微镜检查的样本的显微图像的方法。显微图像包含第三几何维度中增强的视觉信息，诸如具有扩展景深(EDoF)的图像或三维图像。这些显微图像被实时(live)拍摄和显示。此外，本发明涉及一种数字显微镜。

背景技术

US 2005/0057812 A1展示了一种可变焦距系统，该系统包括电可变光学器件和控制器，该控制器可操作地被配置成用于改变电可变光学器件的焦距配置。电可变光学器件包括多个可移动光学元件，用于改变电可变光学器件的焦距或电可变光学器件的焦轴方向。可变焦距系统可以与图像源结合使用，以构建投影一群组2D图像的3D浮动图像投影仪。

US 2014/0368920 A1展示了被配置用于可变焦距透镜的微镜阵列。可变焦距透镜包含微镜阵列，该微镜阵列具有布置在至少第一部分和第二部分中的多个微镜元件。

DE 10 2017 107 489 B3涉及一种显微镜组装件，用于三维拍摄要用显微镜检查的样本以及显示显微镜下的样本的三维图像。显微镜组装件包含用于获得样本照片的图像拍摄单元以及用于从照片产生样本三维图像的图像处理单元。

WO 2007/134264 A2展示了具有可变焦距微镜阵列透镜的三维成像系统。微镜阵列透镜包含多个微镜，其中，微镜中的每个被控制以改变微镜阵列透镜的焦距。该成像系统还包含光学单元和图像处理单元，该图像处理单元使用光学单元所拍摄的图像和微镜阵列透镜的焦距信息产生三维图像数据。

US 2017/0061601 A1教导了一种用于定义获取工件的多重曝光图像的操作的方法，该工件包括在不同Z高度的第一和第二感兴趣区域。多重曝光图像由机器视觉检查系统获取，该机器视觉检查系统包括频闪照明和用于周期性调制焦点位置的可变焦距透镜。

US 2012/0050562 A1展示了被配置用于合成全光光学设备的图像的数字成像系统。全光光学设备包含光电传感器阵列，该光电传感器阵列具有布置在预定图像平面中的多个光电传感器。此外，全光光学设备包含具有多个微透镜的微透镜阵列，该多个微透镜被布置用于将来自物体的光引导至光电传感器阵列。

在NEDINSCO B.V.的产品信息表：“DEPTH-VIEW PRO(深度视图PRO)”，2020中，呈现了一种视觉系统，它可以高速清晰地成像具有精细细节的3D物体。

KR 1020180076466 A展示了一种检查装置，其包含传送多个物体的套筒带和沿着套筒带布置的多个检查模块。

EP 3 486 706 A1涉及一种用于显微镜的功能模块。功能模块包含图像传感器和两个微机电光学系统，用于增强两个光学子路径上的景深。

US 2013/0321927 A1教导了一种具有透镜的系统，该透镜展示出可协调的声学梯度折射率。该系统允许动态选择透镜输出，包括动态聚焦和成像。

在卡尔蔡司工业测量技术有限公司的产品信息表“ZEISS Visioner 1”，2020中，呈现了一种用于实时全聚焦成像的数字显微镜。样本可以完全实时聚焦观察。这旨在更快地检查组件。显微镜提供不同的操作模式。每一模式都被设计有自己的获取、处理和后处理参数。客户可以自由选择、控制和调整许多参数。

发明内容

本发明的目的是允许一种用户友好且高效的工作流程，用于拍摄和显示在第三几何维度上具有增强的视觉信息的显微图像，诸如具有扩展景深(EDoF)的图像或三维图像。

上述目的是通过根据本发明公开的使用数字显微镜拍摄和显示要用显微镜检查的样本的显微图像的方法和根据本发明公开的用于拍摄要用显微镜检查的样本的显微图像的数字显微镜来实现的。

根据本发明的方法旨在使用数字显微镜拍摄和显示要用显微镜检查的样本的显微图像。第三几何维度优选位于用于拍摄显微图像的光轴上。因此，该第三几何维度优选是样本的深度。常规二维图像包含样本在第一几何维度和第二几何维度中的视觉信息。第一几何维度和第二几何维度通常是宽度和高度。因此，第一几何维度中的视觉信息和第二几何维度中的视觉信息来自二维物体平面。第三几何维度中增强视觉信息来自不同的物体平面，特别是来自物体体积。第三维度优选地垂直于第一维度，并且优选地垂直于第二维度。

方法允许配置数字显微镜，以便拍摄和显示样本的增强显微图像。该配置可以由任何教育和准备水平的用户友好地且有效地进行。

方法包含拍摄具有第三几何维度中的增强视觉信息的一系列显微图像的步骤。该一系列显微图像优选地被实时拍摄。一系列显微图像的帧速率优选为每秒至少一幅图像，并且更优选为每秒至少10幅图像。本领域技术人员可以容易地采用其他合适的帧速率。

在另一步骤中，一系列显微图像在被拍摄的同时被显示。因此，每一显微图像在被拍摄后立即被显示。在其拍摄之后显示显微图像中的一个的延迟优选小于1秒，且更优选小于0.1秒。一系列显微图像优选地被实时显示。一系列显微图像优选地显示在图形用户界面上。

方法包含取决于样本的感兴趣区域的范畴而确定第三几何维度中的拍摄范围的步骤。该确定优选地在样本的显微检查初始期间自动完成。在简单的实施例中，样本的感兴趣区域沿着样本在第三维度中的整个范畴，且因此，第三几何维度中的初始拍摄范围等于样本在第三几何维度中的范畴。在优选实施例中，样本的感兴趣区域通过图形用户界面上的用户输入来确定。在另一优选实施例中，通过对所拍摄显微图像进行图像数据处理，自动确定样本的感兴趣区域。在第三几何维度中确定的初始拍摄范围可以被命名为初始实验z范围“expZrange”，因为在第三维度中预期的显微检查将在第三几何维度中的这个范围中进行实验。第三几何维度中的增强视觉信息将在该拍摄范围中被拍摄。为此，将选择显微镜的特性和参数，以便确保可以在该拍摄范围内拍摄第三几何维度中的增强视觉信息。

在另一步骤中，在数字显微镜的图形用户界面上显示第三几何维度的拍摄范围的视觉表示。视觉表示指示包括其下限和上限的拍摄范围。通过这种视觉表示，用户可以在视觉上辨识第三几何维度中的拍摄范围。用户可以在视觉上辨识该范围有多大。用户可以在视觉上辨识该范围的限制。显示该拍摄范围的视觉表示，以便允许用户输入该范围的至少一个调整。至少拍摄范围的下限和拍摄范围的上限在图形用户界面上是能调整的。至少一个调整优选地是拍摄范围的限制、扩展或移位。至少一个调整导致拍摄范围的调整下限和/或拍摄范围的调整上限。用户在图形用户界面处输入该至少一个调整。在另一步骤中，接收用户输入，该用户输入限定了在第三几何维度中的拍摄范围的至少一个调整。这导致在第三几何维度中调整的拍摄范围。所接收的用户输入被电子处理。优选地，当用户输入修改时，拍摄范围的视觉表示被刷新。因此，显示了调整的拍摄范围的视觉表示。

在另一步骤中，根据第三几何维度中的调整的拍摄范围，调整检测第三几何维度中的视觉信息的至少一个参数。因此，根据接收的用户输入来调整该至少一个参数。至少根据调整的拍摄范围的下限和/或调整的拍摄范围的上限来调整该至少一个参数。至少一个参数定义了如何拍摄和/或处理和/或显示第三几何维度中的视觉信息。至少一个参数影响第三几何维度中视觉信息的范畴和/或质量。优选地，根据调整的拍摄范围来调整检测第三几何维度中的视觉信息的至少两个参数。更优选地，根据调整的拍摄范围来调整检测第三几何维度中的视觉信息的至少四个参数。

根据方法，应用至少一个调整的参数，继续拍摄具有第三几何维度中的增强视觉信息的一系列显微图像。同样，继续显示一系列显微图像。在用户已经输入第三几何维度中的范围的至少一个调整之后，在拍摄和/或处理和/或显示具有第三几何维度中的增强视觉信息的一系列显微图像的显微图像时，应用至少一个调整的参数。

根据本发明的方法的特殊益处在于，用户可以容易地控制具有第三几何维度中的增强视觉信息的显微图像(诸如具有扩展景深(EDoF)的图像或三维图像)的拍摄和显示。用户必须调整第三几何维度的范围，因为这是检查样本所必需的，其中，取决于用户输入而自动调整用于拍摄和/或处理和/或显示显微图像的其他参数。优选地，用户必须输入拍摄范围的调整，作为影响显微图像的拍摄、处理和显示的唯一定量参数。优选地，图形用户界面允许调整拍摄范围作为能调整的唯一定量参数。

在优选实施例中，具有第三几何维度中的增强视觉信息的图像是具有扩展景深(EDoF)的图像或2.5维图像或三维图像。具有扩展景深的图像优选地完全聚焦。这些图像可以被命名为全聚焦图像。具有扩展景深的图像优选地完全清晰。具有扩展景深的图像的深度优选增加至少5倍，且更优选地增加至少10倍。2.5维图像包含第三几何维度中的信息，该信息不像第一和第二几何维度中的视觉信息那样完整。三维图像包含第一、第二和第三几何维度的完整视觉信息。

检测第三几何维度中的视觉信息的至少一个参数优选地是一组能交换物镜中的物镜的选择、物镜的光学放大率、第三几何维度中的步长、第三几何维度中的步数、每堆栈图像的数量、视场、照明设置、照明条件、反射自动校正的选项、自动远心校正的选项、每秒图像率、每秒体积率、深度质量阈值、平滑指数、像素级迭代的指数、深度级内核大小、双边西格玛颜色的值、双边西格玛空间的值；尺寸调整率、线程数量、照明的光谱范围、频闪照明的频率、获取时间、照明环的选择、同轴照明的选择、曝光时间、白平衡的模式和/或相机增益。特别地，检测第三几何维度中的视觉信息的至少一个参数优选地是第三几何维度中的步长、第三几何维度中的步数、获取时间和/或相机增益。更优选地，检测第三几何维度中的视觉信息的参数是第三几何维度中的步长、第三几何维度中的步数、获取时间和相机增益。

在优选实施例中，基于所使用的数字显微镜的特性来确定第三几何维度中的能用范围。通过使用当前配置的数字显微镜，可以在能用范围内获得第三几何维度中的增强视觉信息。通过使用当前配置的数字显微镜，可以在能用范围中拍摄第三几何维度中的增强视觉信息。该第三几何维度中的能用范围可以被命名为最大z范围“MaxZrange”，因为它是最大范围，在该最大范围中可以拍摄第三几何维度中的增强视觉信息。该第三几何维度中的能用范围是基于当前配置中的数字显微镜的特性来确定的，其中，这些特性优选地包含当前放大率，尤其是显微镜物镜的光学放大率。优选地，通过检测当前物镜，例如一组可更换物镜中的选择的一个，自动确定该放大率。用于确定能用范围的数字显微镜的特性优选地包含其他测量和参数，诸如焦距、照明和/或孔径。

在优选实施例中，第三几何维度中的拍摄范围的视觉表示是内条。内条定位于外条内。外条视觉上表示第三几何维度中的能用范围。用户可以容易地感知拍摄范围与能用范围之间的定量关系。优选地，拍摄范围的上限和下限通过内条端部的延长线在视觉上强调。优选地，拍摄范围的中心由穿过内条的延长线在视觉上强调。拍摄范围的中心优选地基于用于收集第三几何维度中的增强视觉信息的装置的致动器的位置来确定。

当用户输入拍摄范围的调整时，内条优选地被刷新。因此，内条永久表示当前状态下修改的拍摄范围。

在优选实施例中，该方法包含另一步骤，该另一步骤是在用户对样本进行显微镜检查之前配置数字显微镜的初始步骤。在该步骤中，自动确定拍摄和/或显示具有第三几何维度中的增强视觉信息的显微图像的参数。这种确定优选地基于待用显微镜检查的样本的辨识特性。这些特性优选地包含第三几何维度中的样本的范畴。

拍摄和/或显示具有第三几何维度中的增强视觉信息的图像的参数被自动确定，其优选地包含在第三几何维度中的步长、在第三几何维度中的步数、每堆栈的图像数、一组能交换物镜中的物镜的选择、物镜的光学放大率、照明、照明的光谱范围、频闪照明的频率、获取时间和/或相机增益。一组可更换物镜中的物镜优选地被选择为其视场适合于要用显微镜检查的样本的尺寸或适合于感兴趣的区域。一组可更换物镜中的物镜优选地被选择为其适合于在初始拍摄范围中拍摄第三几何维度中的增强视觉信息。所确定的照明参数优选地定义了照明的最大值。所确定的获取时间优选地定义了获取时间的最小值，以便确保最快的获取。所确定的相机增益确保了最佳的样本照明和/或样本的低程度的曝光过度和曝光不足区域以及适当的噪声。命名的参数优选地确保自动曝光过程。优选地，最初确定每堆栈的图像数量。作为示例，该数量是每堆栈10个图像。

方法的优选实施例包含由用户定义照明的另一步骤。能用曝光范围的视觉表示显示在图形用户界面上。该能用曝光范围从样本的最小能用曝光到最大能用曝光。接收另一用户输入，该另一用户输入定义了选择的曝光范围，该选择的范围从样本的最小适用曝光到最大适用曝光。选择的曝光范围是能用曝光范围的子集。优选地，选择的曝光范围在图形用户界面上可视地表示为内条。该内条在外条中。优选地，外条可视地表示能用的曝光范围。该内条优选地在用户输入之后被刷新。样本被选择的曝光范围中的照明照亮。

根据本发明的方法适合于要用显微镜分析的样本的实时调查。用户实时观看显示的显微图像。用户可以移动样本和/或移动光学器件。因此，这种调查模式可以被命名为“实时”模式或“导航”模式。优选实施例提供另一调查模式。根据另一模式，单个显微图像被拍摄并显示为静态图像。该模式可以被命名为“快照”模式。优选地，切换按钮显示在图形用户界面上。用户可以在“实时”模式与“快照”模式之间切换。接收到切换该切换按钮的用户输入。此后，根据选择的调查模式来拍摄和显示显微图像。

方法的优选实施例包含用于选择拍摄显微图像的模式的步骤。第一菜单显示在图形用户界面上。第一菜单包含至少两个菜单项目。菜单项目中的每一个代表拍摄显微图像的模式。该模式描述拍摄显微图像的技术方式和/或技术参数。模式优选地描述二维显微图像、自动聚焦的二维图像或具有第三几何维度中的增强视觉信息的显微图像的拍摄。至少一种模式描述了拍摄具有第三几何维度中的增强视觉信息的显微图像。用户通过选择对应的菜单项目来选择所需的模式。在另一步骤中，接收选择第一菜单的菜单项目中的一个的用户输入。此后，根据选择的模式来拍摄显微图像。

方法的另一实施例包含用于选择显示显微图像的模式的步骤。第二菜单显示在图形用户界面上。第二菜单包含至少两个菜单项目。至少一个菜单项目代表显示具有第三几何维度中的增强视觉信息的显微图像的模式。该至少一个模式描述了显示具有第三几何维度中的增强视觉信息的显微图像的技术方式和/或技术参数。用户通过选择对应的菜单项目来选择所需的模式。在另一步骤中，接收选择第二菜单的菜单项目中的一个的用户输入。此后，根据选择的模式来显示显微图像。

由第二菜单的菜单项目之一表示的显示具有第三几何维度中的增强视觉信息的显示图像的至少一个模式优选地是将具有第三几何维度中的增强视觉信息的显微图像显示为具有扩展景深(EDoF)的图像的模式。

由第二菜单的菜单项目之一表示的显示具有第三几何维度中的增强视觉信息的显微图像的至少一个模式优选地是将具有第三几何维度中的增强视觉信息的显微图像显示为高度图的模式。

由第二菜单的菜单项目之一表示的显示具有第三几何维度中的增强视觉信息的显微图像的至少一个模式优选地是将具有第三几何维度中的增强视觉信息的显微图像显示为2.5维图像或三维图像的模式。此类图像也可以被命名为地形图像。因此，这种模式可以被命名为“拓扑”模式。

优选地，第二菜单包含菜单项目中的至少一个，该菜单项目代表将具有第三几何维度中的增强视觉信息的另一显微图像显示为至少一个静态图像的模式。此类模式可以被命名为“快照”模式。该模式优选地是将具有第三几何维度中的增强视觉信息的另一显微图像显示为具有扩展景深(EDoF)的至少一个静态图像的模式。可替代地或附加地，这是将具有第三几何维度中的增强视觉信息的另一显微图像显示为2.5维静态图像或三维静态图像的模式。在这些“快照”模式中，具有第三几何维度中的增强视觉信息的另一显微图像优选地被存储用于稍后处理。

在其他更优选的实施例中，第二菜单不是必需的，因为显示模式是自动选择的。如果用户使用二维显示器观看显微图像，则优选地自动选择将具有第三几何维度中的增强维视觉信息的显微图像显示为具有扩展景深(EDoF)的图像的模式。如果用户使用2.5维显示器或三维显示器观看显微图像，则优选地自动选择将具有第三几何维度中的增强维视觉信息的显微图像显示为2.5维图像或三维图像的模式。2.5维显示器或三维显示器优选地是3D立体显示器或3D眼镜。

在方法的优选实施例中，另一选项显示在图形用户界面上。该选项可以显示为图形用户界面上的单个按钮或第三菜单。该选项代表将具有第三几何维度中的增强视觉信息的显微图像显示为展示扩展景深和/或展示聚焦区域的图像的模式，其中，扩展景深和聚焦区域分别至少存在于至少一个感兴趣区域中。这个实施例的灵感来自于与人类视觉的类比。该实施例导致视场减小，因为感兴趣区域之外的图像部分不必分别以扩展景深和聚焦区域显示。感兴趣区域优选地通过跟踪用户的眼睛来自动选择。可替代地，感兴趣区域优选地由用户在图形用户界面上选择。该优选实施例的特殊好处是它可以提供高帧速率。感兴趣区域的缩小允许以更高的速率显示扩展景深和/或聚焦的视觉信息。帧速率优选为每秒至少10幅图像，并且更优选为每秒至少25幅图像。

将具有第三几何维度中的增强视觉信息的显微图像显示为展示感兴趣区域中的聚焦区域的显微图像是根据替代的“实时”模式。该模式可以优选地被配置为“快速聚焦”模式或“非常快速聚焦”模式。在用户选择了感兴趣区域之后，例如通过移动到样本的该区域或者通过在图形用户界面上将指针移动到感兴趣区域，感兴趣区域将在短时间内被聚焦，该短时间优选地小于200ms。可替代地，用户将样本移动到感兴趣区域，并保持感兴趣区域不变。可替代地，用户在图形用户界面上组合样本的移动和指针的移动。

将具有第三几何维度中的增强视觉信息的显微图像显示为展示感兴趣区域中的扩展景深的图像是根据替代的“实时”模式。该模式可以优选地被配置为“快速EDoF”模式。为此，拍摄并处理一堆叠显微图像。扩展景深存在于感兴趣区域中，而感兴趣区域周围的区域可能包含没有聚焦的图像信息，这类似于人的视觉。感兴趣区域的位置可以由用户以优选在每秒10到30个体积之间的体积率来控制。

将具有第三几何维度中的增强视觉信息的显微图像显示为展示至少一个感兴趣区域中的扩展景深和聚焦区域的显微图像是根据替代的“实时”模式。该模式可以优选地被配置为“快速聚焦和快速EDoF”模式。优选地，具有第三几何维度中的增强视觉信息的显微图像被显示为显微图像，该显微图像同时在一个以上的感兴趣区域中展示扩展景深和聚焦区域。

优选地，第三菜单显示在图形用户界面上。该第三菜单包含至少两个菜单项目。菜单项目中的一个代表将具有第三几何维度中的增强视觉信息的显微图像显示为展示感兴趣区域中的聚焦区域的图像的模式。该模式可以是“快速聚焦”模式或“非常快速聚焦”模式。可替代地或附加地，菜单项目中的一个代表将具有第三几何维度中的增强视觉信息的显微图像显示为展示感兴趣区域中的扩展景深的图像的模式。该模式可以是“快速EDoF”模式。可替代地或附加地，菜单项目中的一个代表将具有第三几何维度中的增强视觉信息的显微图像显示为展示扩展景深和聚焦区域的图像的模式，其中，扩展景深和聚焦区域至少存在于至少一个感兴趣区域中。该模式可以是“快速聚焦和快速EDoF”模式。

在方法的优选实施例中，将用于测量样本的工具提供给用户。该工具特别以“实时”模式或替代的“实时”模式提供。用于测量的工具呈现在图形用户界面上。工具优选地在所显示的显微图像中以图形指针的形式呈现。用户使用致使用户输入的该工具。接收该工具上的此用户输入。通过具有第三几何维度中的增强视觉信息的所拍摄的一系列显微图像的图像数据处理来确定几何数据。通常，显微镜的参数，诸如物镜的光学放大率和显微镜的样本台的位置，另外用于将所拍摄的一系列显微图像变换成几何数据。几何数据描述了样本。几何数据优选地描述三维中的样本的范畴。用户输入被应用于几何数据，以便计算样本的测量。这是用户使用该工具所请求的测量，例如通过在样本的所显示显微图像上设置两个指针。测量优选地是样本上两点之间的距离。所计算的测量在图形用户界面上输出，特别是作为一个值。

根据本发明的显微镜是数字显微镜，其中显微图像被电子拍摄并被数字处理。数字显微镜被配置成拍摄要用显微镜检查的样本的显微图像。

数字显微镜包含物镜，用于收集来自要用显微镜检查的样本的光。物镜包含至少一个光学透镜。物镜优选地包含多个光学透镜。

数字显微镜包含至少一个图像传感器，用于将从物镜传送到图像传感器的图像转换为电信号。从那里，图像传感器将物镜拍的图像转换成电信号。图像传感器优选地是半导体，例如CMOS。

数字显微镜还包含用于照明样本的照明单元。

数字显微图像展示第三几何维度中的增强视觉信息。为此，数字显微镜包含用于拍摄第三几何维度中的增强视觉信息的装置。该装置优选地包含在从物镜到图像传感器的光路径上的微机电光学系统。微机电光学系统被配置成用于将光路径上的景深从物镜延伸到图像传感器。微机电光学系统优选地是微镜阵列透镜系统(MALS)或微镜阵列透镜(MMAL)。可替代地，用于拍摄第三几何维度中的增强视觉信息的装置优选地是用于改变样本与图像传感器之间的距离的致动器。在US 6,934,072 B1；US 6,934,073 B1；US 6,970,284 B1；US 6,999,226 B2；US 7,031,046 B2；US 7,095,548 B1；US 7,161,729 B2；US 7,239,438 B2；US 7,267,447 B2；US 7,274,517 B2；和US 7,619,807 B2中公开了制造微镜阵列透镜的一般原理和方法。

数字显微镜还包含可呈现给用户的图形用户界面。

数字显微镜还包含被配置成执行根据本发明的方法的控制电路。优选地，控制电路被配置成执行根据本发明的方法的优选实施例。控制电路优选地是计算机。

数字显微镜优选地展示关于方法及其优选实施例所描述的特征。

优选地，数字显微镜还包含用于保持样本的样本台。样本台优选地是可移动的。

优选地，控制电路还被配置成控制照明单元、可移动样本台、用于拍摄第三维几何维度中的增强视觉信息的装置和图形用户界面。优选地，控制电路还被配置成确定物镜、图像传感器、照明单元和/或用于拍摄第三几何维度中的增强视觉信息的装置的特性和参数。

附图说明

参考附图，从下文对本发明优选实施例的描述中，本发明的附加优点、细节和改进将变得显而易见。

图1展示了根据本发明的数字显微镜的优选实施例的图形用户界面。

具体实施方式

图1展示了根据本发明的数字显微镜的优选实施例的图形用户界面。该数字显微镜可以用于例如车间显微镜。根据本发明的数字显微镜可以由任何教育和准备水平的用户使用，因为其图形用户界面简单且用户友好。用户可以将数字显微镜用为日常事务中的有效工具。用法的示例是监督。根据该示例，用户在工厂车间监督和控制用于钻头生产的六台机器(未示出)。每30分钟或根据需要，用户轮流访问每台机器，并取要在显微镜下检查的样本(未示出)。样本是钻头(未示出)，必须用特定的显微镜放大倍数(例如2.5倍)进行检查，以满足分辨率和大小需求。快速检查钻头(未示出)的要求受益于由数字显微镜提供的扩展景深。数字显微镜的该实施例允许看到体积形式的完整显微图像，以便立刻检查钻头(未示出)的三维结构。用户可以在检查的同时旋转钻头(未示出)。用户可以用手或使用专门的操纵器(未示出)来旋转它。用户可以观察到恒定的质量和没有任何缺陷。用户可以确保质量不会下降。预定义的质量下降将指示需要对其中一台机器(未示出)进行特定调整。用户能够快速记录质量水平，并高度关注细节。

数字显微镜的优选实施例提供了具有扩展景深的样本的实时显微图像01和完全聚焦的实时显微图像01。依照根据本发明的方法，用户必须仅调整一个参数或者仅调整非常少的参数，以便配置数字显微镜来拍摄和显示具有扩展景深(EDoF)的样本的实时显微图像01或者基于自动聚焦(AF)完全聚焦的实时显微图像01。这些完全聚焦的实时显微图像01还称作全聚焦图像(AIF)。所描述的用户友好的手动配置是经由所示的图形用户界面完成的。

所示的图形用户界面包含被检查的样本(未示出)的实时显微图像01的呈现。图形用户界面还包含用于在“实时”模式与“快照”模式之间切换的切换按钮02。“实时”模式也可以被命名为“导航”模式，并且允许实时拍摄和实时显示具有扩展景深(EDoF)的图像或完全聚焦(AF)的图像的显微图像01。在“快照”模式中，拍摄并存储单独的静态显微图像01，其是具有扩展景深(EDoF)的静态图像或完全聚焦(AF)的静态图像。

图形用户界面还包含第一菜单03。第一菜单03包含四个菜单项目，其代表拍摄具有扩展景深(EDoF)的显微图像01或基于自动聚焦(AF-2D)完全聚焦的图像作为三维图像或二维图像(2D)的模式。这些完全聚焦的图像还称作全聚焦图像(AIF)。还有预定义参数的模式(Def.1)和自动模式(Auto)以及特定样本或范围的模式。

图形用户界面还包含第一外条07中的第一内条06。第一外条07可视地表示能用于拍摄深度上的视觉信息的范围。因此，这个范围可以命名为“MaxZrange”。第一内条06是第一外条07内的填充区域。第一内条06可视地表示实际拍摄深度信息的范围。因此，这个范围可以命名为“expZrange”。用户可以交互地移动第一内条06，并且用户可以交互地调整第一内条06的端部，以便调整拍摄范围。拍摄范围的上限和下限通过第一内条06端部的延长线08在视觉上强调。拍摄范围的中心通过穿过第一内条06的另一延长线09在视觉上强调。基于用于收集扩展景深的装置(未示出)的致动器的位置来确定拍摄范围的中心。

图形用户界面还包含第二外条12中的第二内条11。第二外条12可视地表示能用于曝光样本(未示出)的范围。该能用曝光范围从为零的最小能用曝光到最大能用曝光。因此，这个范围可以被命名为“ExpRange”。第二内条11可视地表示样本(未示出)实际曝光的范围。因此，这个范围可以被命名为应用曝光范围。应用曝光范围的上限通过第二内条11端部的延长线13在视觉上强调。

图形用户界面还包含第二菜单14。第二菜单14包含代表将具有扩展景深的显微图像显示为具有扩展景深的三维图像的模式。此类图像也可以被命名为地形图像(纹理)。在另一模式，显微图像被显示为高度图(Heightmap)。模式分为“实时”模式和“快照”模式。在“实时”模式下，显微图像01被连续显示。在“快照”模式下，显微图像01显示为静态图像。在更优选的实施例中，第二菜单14不存在，因为模式的选择是自动完成的。

图形用户界面还包含第三菜单16。第三菜单16包含代表显示显微图像01的替代“实时”模式的菜单项目，该显微图像01展示了扩展景深(快速EDoF)或展示了基于自动聚焦(快速AF)或其组合(快速AF/EDoF)的聚焦区域，其中，扩展景深和聚焦区域分别至少出现在至少一个感兴趣区域中。这些模式符合人类视觉。这些模式允许快速调查和快速导航。

图形用户界面还包含第四菜单17。第四菜单17包含代表照明该样本(未示出)的不同模式的菜单项目。这些模式包含用于高动态范围(HDR)的模式和用于自动曝光(AE)的模式。

附图标记列表

01 显微图像

02 切换按钮

03 第一菜单

06 第一内条

07 第一外条

08 延长线

09 延长线

11 第二内条

12 第二外条

13 延长线

14 第二菜单

16 第三菜单

17 第四菜单

Claims (15)

1.一种使用数字显微镜拍摄和显示要用显微镜检查的样本的显微图像(01)的方法；其中，所述方法包含以下步骤：

-拍摄具有第三几何维度中的增强视觉信息的一系列显微图像(01)；

-在被拍摄的同时显示所述一系列显微图像(01)；

-取决于所述样本的感兴趣区域的范畴来确定所述第三几何维度中的拍摄范围，

-显示所述第三几何维度中的所述拍摄范围的视觉表示(06)，其中，所述视觉表示显示在图形用户界面上，并且其中，所述拍摄范围的至少下限和上限在所述图形用户界面处是能调整的；

-接收用户输入，所述用户输入定义所述第三几何维度中的所述拍摄范围的至少一个调整，导致所述第三几何维度中的调整的拍摄范围；

-根据所述第三几何维度中的所述调整的拍摄范围，调整检测所述第三几何维度中的视觉信息的至少一个参数；以及

-应用调整的所述至少一个参数，继续拍摄具有所述第三几何维度中的所述增强视觉信息的所述一系列显微图像(01)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，具有所述第三几何维度中的所述增强视觉信息的所述图像(01)是具有扩展景深的图像(01)或三维图像(01)。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，检测所述第三几何维度中的视觉信息的所述至少一个参数包含：

-一组能交换物镜中的物镜的选择，

-物镜的光学放大率，

-所述第三几何维度中的步长，

-所述第三几何维度中的步数，

-视场，

-照明设置，

-照明条件，

-反射的自动校正的选项，

-自动远心校正的选项，

-每秒图像率，

-每秒体积率，

-深度质量阈值，

-平滑指数，

-像素级迭代的指数，

-深度级内核大小，

-双边西格玛颜色的值，

-双边西格玛空间的值；

-尺寸调整比率，

-线程数量，

-照明的光谱范围，

-频闪照明的频率，

-获取时间，

-照明环的选择，

-同轴照明的选择，

-曝光时间，

-白平衡的模式，和/或

-相机增益。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，基于使用的所述数字显微镜的特性来确定所述第三几何维度中的能用范围。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第三几何维度中的所述拍摄范围的所述视觉表示是外条(07)中的内条(06)，其中，所述外条(07)可视地表示所述第三几何维度中的所述能用范围。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法包含下述步骤，在所述步骤中在用显微镜检查所述样本之前自动确定拍摄和/或显示具有所述第三几何维度中的所述增强视觉信息的所述显微图像(01)的参数。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，要在用显微镜检查所述样本之前自动确定的所述参数包含：

-一组能交换物镜中的物镜的选择，

-物镜的光学放大率，

-照明，

-照明的光谱范围，

-频闪照明的频率，

-获取时间，和/或

-相机增益。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包含以下步骤：

-显示能用曝光范围的视觉表示(12)，所述能用曝光范围从所述样本的最小能用曝光到最大能用曝光，其中，所述曝光范围的所述视觉表示(12)显示在所述图形用户界面处，

-接收另一用户输入，所述另一用户输入定义选择的曝光范围(11)，所述选择的曝光范围(11)从所述样本的最小适用曝光到最大适用曝光。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述选择的曝光范围在所述图形用户界面处被可视地表示为外条(12)中的内条(11)，所述外条(12)可视地表示所述能用曝光范围。

10.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包含以下步骤：

-在所述图形用户界面处显示第一菜单(03)，其中，所述第一菜单(03)包含至少两个菜单项目，其中，所述菜单项目中的每一个代表拍摄显微图像(01)的模式，其中，所述模式中的至少一个描述具有所述第三几何维度中的增强视觉信息的显微图像(01)的拍摄；以及

-接收用户输入，所述用户输入选择所述第一菜单(03)的所述第一菜单项目中的一个。

11.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包含以下步骤：

-在所述图形用户界面处显示第二菜单(14)，其中，所述第二菜单(14)包含至少两个菜单项目，其中，所述菜单项目中的至少一个代表显示具有所述第三几何维度中的增强视觉信息的所述显微图像(01)的模式；以及

-接收用户输入，所述用户输入选择所述第二菜单(14)的所述菜单项目中的一个。

12.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，如果所述用户使用二维显示器来观看所述显微图像(01)，则自动选择将具有所述第三几何维度中的增强视觉信息的所述显微图像(01)显示为具有扩展景深的图像的模式，其中，如果所述用户使用2.5维显示器或三维显示器来观看所述显微图像(01)，则自动选择将具有所述第三几何维度中的增强视觉信息的所述显微图像(01)显示为2.5维图像或三维图像的模式。

13.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述图形用户界面处显示选项(16)，其中，此选项(16)代表将具有所述第三几何维度中的增强视觉信息的所述显微图像(01)显示为展示扩展景深和/或展示聚焦区域的显微图像(01)的模式，其中，所述扩展景深或所述聚焦区域至少存在于至少一个感兴趣区域中。

14.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述图形用户界面处呈现用于测量的工具，其中，接收在所述工具上的用户输入，其中，几何数据通过对拍摄的具有所述第三几何维度中的增强视觉信息的所述一系列显微图像(01)的图像数据处理来确定，并且其中，所述用户输入被应用于所述几何数据，以便计算在所述图形用户界面处输出的测量。

15.一种用于拍摄要用显微镜检查的样本的显微图像的数字显微镜；所述数字显微镜包含：

-物镜，所述物镜用于收集来自要用显微镜检查的所述样本的光，其中，所述物镜包含至少一个透镜；

-图像传感器，所述图像传感器用于将从所述物镜传送到所述图像传感器的图像转换为电信号；

-照明单元，所述照明单元用于照明所述样本；

-装置，所述装置用于拍摄所述第三几何维度中的增强视觉信息；

-图形用户界面；以及

-控制电路，所述控制电路被配置成执行根据权利要求1至14中的一项所述的方法。

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