專利名稱：焦點(diǎn)信息生成設(shè)備和焦點(diǎn)信息生成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種焦點(diǎn)信息生成設(shè)備和焦點(diǎn)信息生成方法，該方法非常適合用于例如對生物組織進(jìn)行成像的生物組織成像系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
過去，當(dāng)基于生物組織來進(jìn)行病理診斷時(shí)，制備將生物組織固定至載玻片上的病理學(xué)載玻片，且醫(yī)生利用顯微鏡等來觀察病理學(xué)載玻片。近年來，為方便起見，已提出利用對載玻片上的生物組織進(jìn)行成像的生物組織成像系統(tǒng)來預(yù)先生成生物組織圖像、顯示所拍攝的圖像并允許醫(yī)生進(jìn)行病理診斷的方法(例如，參見PTL 1)。在這種生物組織成像系統(tǒng)中，圖像數(shù)據(jù)通常是依據(jù)相同的成像原理如數(shù)碼相機(jī)而生成的。在生物組織成像系統(tǒng)中，由于圖像傳感器的像素?cái)?shù)量或鏡頭的視角的局限性，使用設(shè)置多個(gè)成像點(diǎn)、在輕微移動成像范圍的同時(shí)順序地對生物組織的部分進(jìn)行成像并合并所拍攝的圖像的方法。引用文獻(xiàn)列表專利文獻(xiàn)[PTL l]JP-A-2006_292999(圖 1)

發(fā)明內(nèi)容
在病理學(xué)載玻片上，薄切片生物組織被置于玻璃片上，預(yù)定的包埋介質(zhì)被施加于薄切片生物組織，并且該包埋介質(zhì)被覆蓋以蓋玻片。這里，優(yōu)選的是，蓋玻片的厚度或包埋介質(zhì)的厚度是均勻的，但在實(shí)際中，其是不均勻的。因此，在生物組織成像系統(tǒng)中，需要所謂的焦點(diǎn)調(diào)整，即針對每個(gè)成像點(diǎn)，使得透鏡接近或遠(yuǎn)離病理學(xué)載玻片，并將透鏡的焦點(diǎn)置于生物組織上。在生物組織成像系統(tǒng)中，當(dāng)花費(fèi)時(shí)間針對每個(gè)成像點(diǎn)調(diào)整焦點(diǎn)時(shí)，存在一個(gè)問題， 即需要大量的時(shí)間來獲得整個(gè)生物組織的圖像數(shù)據(jù)。本發(fā)明是在考慮到上述問題的情況下做出的，并且其一個(gè)目的在于提供能夠在短時(shí)間內(nèi)生成生物組織的圖像數(shù)據(jù)的焦點(diǎn)信息生成設(shè)備和焦點(diǎn)信息生成方法。為實(shí)現(xiàn)該目的，根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種焦點(diǎn)信息生成設(shè)備，該焦點(diǎn)信息生成設(shè)備包括物鏡，該物鏡將從預(yù)定光源發(fā)出的光束聚焦；安置平臺，在該安置平臺上放置有病理學(xué)載玻片，在所述病理學(xué)載玻片上，切片生物組織被放置在載玻片的安置面上且所述生物組織被覆蓋以包埋介質(zhì)和蓋玻片；距離調(diào)整單元，該距離調(diào)整單元調(diào)整所述物鏡與所述安置平臺之間的距離；分離單元，該分離單元將通過從所述病理學(xué)載玻片反射所述光束而獲得的反射光束分離為第一反射光束和第二反射光束；第一光接收單元，該第一光接收單元接收所述第一反射光束并生成第一光接收信號；不規(guī)則反射成分去除單元，該不規(guī)則反射成分去除單元去除包含于所述第二反射光束中的不規(guī)則反射成分；第二光接收單元，該第二光接收單元接收通過所述不規(guī)則反射成分去除單元的所述第二反射光束，并生成第二光接收信號；以及焦點(diǎn)信息生成單元，該焦點(diǎn)信息生成單元在所述物鏡與所述安置平臺之間的距離變化時(shí)，基于所述第一光接收信號和所述第二光接收信號來計(jì)算從所述蓋玻片的表面到所述生物組織的覆蓋距離，并基于所述覆蓋距離生成所述光束照射的位置處的焦點(diǎn)信息。在根據(jù)本發(fā)明的該方面的焦點(diǎn)信息生成設(shè)備中，利用光束的一部分被從生物組織不規(guī)則反射的事實(shí)，根據(jù)包括不規(guī)則反射成分的第一光接收信號以及從中去除了不規(guī)則反射成分的第二光接收信號，能夠確定生物組織的位置。因此，成像設(shè)備能夠在不需自行測量覆蓋距離的情況下使用焦點(diǎn)信息，并能夠在短時(shí)間內(nèi)完成成像處理。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種焦點(diǎn)信息生成方法，該方法包括沿從預(yù)定的光源發(fā)出的光束的光軸方向來移動用于聚焦所述光束的物鏡的移動步驟；將通過從病理學(xué)載玻片反射所述光束而獲得的反射光束分離為第一反射光束和第二反射光束的分離步驟，在所述病理學(xué)載玻片上，切片生物組織被放置在載玻片的安置面上且所述生物組織被覆蓋以包埋介質(zhì)和蓋玻片；接收所述第一反射光束并生成第一光接收信號的第一光接收步驟；從所述第二反射光束中去除不規(guī)則反射成分、接收所述第二反射光束并生成第二光接收信號的第二光接收步驟；以及在所述物鏡被移動時(shí)基于所述第一光接收信號和所述第二光接收信號來計(jì)算從蓋玻片的表面到所述生物組織的覆蓋距離并基于所述覆蓋距離來生成所述光束的施加位置處的焦點(diǎn)信息的焦點(diǎn)信息生成步驟。在根據(jù)本發(fā)明的該方面的焦點(diǎn)信息生成方法中，利用光束的一部分被從生物組織不規(guī)則反射的事實(shí)，根據(jù)包括不規(guī)則反射成分的第一光接收信號以及從中去除了不規(guī)則反射成分的第二光接收信號，能夠確定生物組織的位置，以高精度地計(jì)算覆蓋距離并生成焦點(diǎn)信息。因此，成像設(shè)備能夠在無需自行測量覆蓋距離的情況下使用焦點(diǎn)信息，并能夠在短時(shí)間內(nèi)完成成像處理。根據(jù)本發(fā)明的各方面，利用光束的一部分被從生物組織不規(guī)則反射的事實(shí)，根據(jù)包括不規(guī)則反射成分的第一光接收信號和從中去除了不規(guī)則反射成分的第二光接收信號， 能夠確定生物組織的位置，以高精度地計(jì)算覆蓋距離并生成焦點(diǎn)信息。因此，成像設(shè)備能夠在無需自行測量覆蓋距離的情況下使用焦點(diǎn)信息，并能夠在短時(shí)間內(nèi)完成成像處理。這樣， 本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)能夠在短時(shí)間內(nèi)生成生物組織的圖像數(shù)據(jù)的焦點(diǎn)信息生成設(shè)備和焦點(diǎn)信息生成方法。


圖1是示意性示出病理學(xué)載玻片的配置的圖。
圖2是示意性示出病理學(xué)載玻片的配置的圖。
圖3是示意性示出病理學(xué)載玻片的配置的圖。
圖4是示意性示出成像系統(tǒng)的配置的框圖。
圖5是示意性示出測量點(diǎn)和成像點(diǎn)的設(shè)置的圖。
圖6是示意性示出焦點(diǎn)信息生成設(shè)備的配置的圖。
圖7是示意性示出第一光接收器的配置的圖。
圖8是示意性示出當(dāng)沿Z方向移動物鏡時(shí)的信號波形的圖。
圖9是示意性示出當(dāng)沿Z方向移動物鏡時(shí)的信號波形的圖。圖10是示意性示出當(dāng)沿Z方向移動物鏡時(shí)的信號波形的圖。圖11是示出覆蓋距離計(jì)算處理的流程的流程圖。圖12是示出氣泡判定處理的流程的流程圖。圖13是示意性示出利用氣泡信息、針對每個(gè)測量點(diǎn)的氣泡的存在或不存在的圖。圖14是示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的焦點(diǎn)信息生成設(shè)備的配置的圖。
具體實(shí)施例方式在下文中，將參考附圖來描述用于將本發(fā)明付諸實(shí)踐的方式(在下文中稱作實(shí)施例)。描述按照以下順序做出。1.實(shí)施例(焦點(diǎn)信息生成設(shè)備)2.其他實(shí)施例1.第一實(shí)施例1-1.病理學(xué)載玻片的配置在描述根據(jù)本發(fā)明的成像系統(tǒng)之前，將參考圖1的㈧至(C)中的截面圖來描述在制備過程中載有作為成像目標(biāo)的生物組織的病理學(xué)載玻片(pathology glass slide) 100 的配置。實(shí)際上，在病理學(xué)載玻片100中，薄切片生物組織102首先被展開并幾乎被放置于載玻片101的安置面(setting surface) IOlA上的中心處，該載玻片101由具有基本上為薄板形狀(圖1的(A))的玻璃材料形成。載玻片101在圖中的水平方向上具有大約75毫米[mm]的長度，在深度方向上具有大約25毫米[mm]的長度，并具有大約2毫米[mm]的厚度(即，在圖中的垂直方向上的長度)。生物組織102在圖中的水平方向和深度方向上具有15毫米[mm]的長度，并具有 3至5微米[μπι]的厚度。生物組織102經(jīng)過預(yù)定的染色處理，并且如所公知的，其光學(xué)折射率在大約1. 3至1. 5的范圍中。在下文中，生物組織102的頂面被稱作成像表面102Α。在病理學(xué)載玻片100中，包埋介質(zhì)(embedding medium) 103被施加至載玻片101 的安置面 ο 1A，以覆蓋生物組織102 (圖1的(B))，并且該產(chǎn)物用蓋玻片(cover glass) 104 來覆蓋，以從上面覆蓋生物組織102(圖1的(C))。其后，包埋介質(zhì)103固化，以將生物組織102和蓋玻片104固定于載玻片101。用這種方法，制備了病理學(xué)載玻片100。蓋玻片104在圖中的水平方向上具有約40毫米[mm]的長度，在深度方向上具有約M毫米[mm]的長度，并具有約0. 12至0. 17毫米[mm]的厚度。包埋介質(zhì)103在其被蓋玻片104覆蓋的狀態(tài)下具有約10微米[μ m]的厚度。包埋介質(zhì)103和蓋玻片104 二者的光學(xué)折射率均約為1. 5。在病理學(xué)載玻片100中，如圖2(A)中所示(圖2(A)是圖I(C)的局部放大視圖)， 理想地，生物組織102與蓋玻片104之間的空間被包埋介質(zhì)103所充滿。如與圖2㈧對應(yīng)的圖2(B)中的頂視圖所示，病理學(xué)載玻片100處于使生物組織 102能夠通過蓋玻片104和包埋介質(zhì)103( 二者均未示出)而被觀察到的狀態(tài)。
然而，在實(shí)際的病理學(xué)載玻片100中，如與圖2(A)對應(yīng)的圖3(A)的截面圖所示， 包埋介質(zhì)103中可能包含氣泡BB。此刻，在病理學(xué)載玻片100中，在包括氣泡BB的部分中，例如空氣等氣體替代包埋介質(zhì)103，占據(jù)了生物組織102和蓋玻片104之間的空間。這里，包埋介質(zhì)103的折射率約為1. 5，而氣泡BB的折射率約為1。因此，考慮到光在包埋介質(zhì)103和氣泡BB之間的分界處被折射。結(jié)果，如與圖2(B)對應(yīng)的圖3(B)中所示，當(dāng)從頂部看病理學(xué)載玻片100時(shí)，存在氣泡BB的位置明顯地不同于不存在氣泡BB的位置。這樣，病理學(xué)載玻片100具有如下配置生物組織102在載玻片101的安置面IOlA 上被覆蓋以蓋玻片104，其中，在生物組織和蓋玻片之間插入有包埋介質(zhì)103。包埋介質(zhì)103 中可能包含氣泡BB。1-2.成像系統(tǒng)的配置下面將描述對病理學(xué)載玻片100進(jìn)行成像并生成成像數(shù)據(jù)的成像系統(tǒng)1。如圖4所示，成像系統(tǒng)1包括焦點(diǎn)信息生成設(shè)備2和成像設(shè)備3的組合。成像設(shè)備3聚焦于生物組織102并對生物組織成像。然而，由于圖像傳感器等的局限性，能夠通過一次成像處理成像的范圍比生物組織102的成像范圍102AR(圖2(B))窄。因此，在成像系統(tǒng)1中，如圖5所示，以固定間隔布置的多個(gè)成像點(diǎn)QC(圖中用黑色矩形標(biāo)記來表示)被設(shè)置于病理學(xué)載玻片100上。成像點(diǎn)QC基于成像設(shè)備3中的一次成像范圍AC來確定，以使相鄰成像范圍AC彼此略微重疊。在成像系統(tǒng)1中，以比成像點(diǎn)QC的間隔小的間隔，在病理學(xué)載玻片100上設(shè)置測量點(diǎn)QM(圖中有黑色圓形標(biāo)記來表示)。在病理學(xué)載玻片100中，例如，每個(gè)成像范圍AC約為1平方毫米[mm2]，用1毫米 [mm]的間隔來布置成像點(diǎn)QC，并用250微米[μ m]的間隔來布置測量點(diǎn)QM。在對生物組織102成像之前，焦點(diǎn)信息生成設(shè)備2針對每個(gè)測量點(diǎn)QM來檢測從蓋玻片104的頂面104A至生物組織102的距離(在下文中稱作覆蓋距離DM)。此時(shí)，焦點(diǎn)信息生成設(shè)備2通過將覆蓋距離DM與表示測量點(diǎn)QM的信息相關(guān)來生成焦點(diǎn)信息，并將焦點(diǎn)信息應(yīng)用至成像設(shè)備3。覆蓋距離DM表示利用頂面104A作為參考點(diǎn)到生物組織102的距離，頂面104A是蓋玻片104的上表面。因此，成像設(shè)備3基于針對每個(gè)測量點(diǎn)QM的焦點(diǎn)信息IF來生成針對每個(gè)成像點(diǎn) QC的焦點(diǎn)信息，針對每個(gè)成像點(diǎn)QC而聚焦于生物組織102上，并生成拍攝圖像PC。其后，成像設(shè)備3通過連接并合并多個(gè)拍攝圖像PC來生成表示整個(gè)生物組織102 的生物組織圖像ra。這樣，成像系統(tǒng)1通過利用焦點(diǎn)信息生成設(shè)備2來生成表示針對每個(gè)測量點(diǎn)QM的覆蓋距離DM的焦點(diǎn)信息IF，并通過利用成像設(shè)備2，基于焦點(diǎn)信息IF，針對每個(gè)成像點(diǎn)QC 來拍攝生物組織102的圖像。1-3.焦點(diǎn)信息生成設(shè)備的配置如圖6所示，焦點(diǎn)信息生成設(shè)備2通過利用綜合控制單元11來全面地控制全部的部分。
綜合控制單元11包括未示出的CPU (Central Processing Unit，中央處理器)、 存儲各種程序的ROM (Read only memory，只讀存儲器)以及被用作CPU的工作存儲器的 RAM (Random access memory,隨機(jī)存取存儲器)。當(dāng)生成焦點(diǎn)信息IF時(shí)，綜合控制單元11從包括激光二極管等的光源21發(fā)射包括預(yù)定波長的發(fā)散光的光束LM，通過利用準(zhǔn)直透鏡22將光束轉(zhuǎn)換為平行光，并使該平行光被入射至偏振光束分離器(Polarizing beam splitter，PBS) 23上。通過利用透射率依據(jù)光的偏振方向而變化的反射和透射表面23S，偏振光束分離器23透射幾乎全部的P偏振光束并反射幾乎全部的S偏振光束。實(shí)際上，偏振光束分離器23通過利用反射和透射表面23S而透射幾乎全部的光束 LM，并將光束施加至四分之一波片(Quarter-wave plate) 24。四分之一波片M能夠使光在線性偏振光和圓偏振光之間彼此改變，例如，將P偏振光的光束LM轉(zhuǎn)換為左旋圓偏振光束，并將左旋圓偏振光束施加至物鏡25。物鏡25將光束LM聚焦并將聚焦光束施加至病理學(xué)載玻片100。在綜合控制單元 11和驅(qū)動控制器12的控制下，通過致動器沈使物鏡25在沿光束LM的光軸的方向(下文中稱作Z方向)上移動，并且光束LM的焦點(diǎn)FM能夠相應(yīng)地在Z方向上移動。在病理學(xué)載玻片100被固定至預(yù)定的可移動平臺20A的狀態(tài)下，XY平臺20能夠在右左的方向(下文中稱作X方向)以及前后方向(下文中稱作Y方向)上移動所述可移動平臺20A。實(shí)際上，綜合控制單元11具有與測量點(diǎn)QM的位置相對應(yīng)的測量點(diǎn)位置信息并將該信息施加至驅(qū)動控制器12。因此，驅(qū)動控制器12通過基于測量點(diǎn)位置信息來生成位置控制信號并將所生成的位置控制信號施加至XY平臺20，而在X方向和Y方向上移動固定有病理學(xué)載玻片100的可移動平臺20A。結(jié)果，XY平臺20能夠?qū)⒐馐鳯M的光軸(圖中用點(diǎn)劃線來表示)與病理學(xué)載玻片 100上的測量點(diǎn)QM相匹配。光束LM被從病理學(xué)載玻片100處反射，并變成反射光束Lr。由于反射光束Lr在圓偏振光的旋轉(zhuǎn)方向上被反轉(zhuǎn)，因此，反射光束為右旋圓偏振光束。反射光束Lr沿光束LM 的相反方向傳播，通過物鏡25被轉(zhuǎn)換為平行光，并入射至四分之一波片M上。四分之一波片M將作為右旋圓偏振光束的反射光束Lr轉(zhuǎn)換成為S偏振光束(即線性偏振光束)，并將該S偏振光束施加至偏振光束分離器23。偏振光束分離器23從反射和透射表面23S反射幾乎全部的作為S偏振光束的反射光束Lr，并將反射光束施加至光束分離器(Beam splitter，BS) 31。光束分離器31通過利用反射和透射表面31S而透射光束的大約一半并反射光束的另一半。實(shí)際上，光束分離器31透射約一半的反射光束Lr，作為第一反射光束Lrl，并將第一反射光束Lrl施加至多透鏡(Multi lens) 32。多透鏡32將第一反射光束Lrl聚焦，賦予第一反射光束像散(astigmatism)，并將第一反射光束施加至第一光接收器33。第一光接收器33包括如圖7所示的布置成格子圖案的四個(gè)光接收區(qū)域33A、33B、 33C和33D，并且其附著位置等被調(diào)整，以使得第一反射光束Lrl的光軸位于其中心點(diǎn)33Q 處。
第一光接收器33通過利用光接收區(qū)域33A、33B、33C和33D來接收第一反射光束 Lrl的各部分，生成與所接收的光量相對應(yīng)的第一光接收信號S1A、SIB、SlC和S1D，并將所生成的第一光接收信號施加至信號處理單元13。光束分離器31反射大約一半的反射光束Lr，作為第二反射光束Lr2，并將第二反射光束施加至不規(guī)則反射成分去除單元34。不規(guī)則反射成分去除單元34包括聚光透鏡35、針孔板36和準(zhǔn)直透鏡37。聚光透鏡35將第二反射光束Lr2聚焦，并將聚焦光束施加至針孔板36。在針孔板 36中，在第二反射光束Lr2的焦點(diǎn)附近形成位于第二反射光束Lr2的光軸的中心的微小通孔 36H。第二反射光束Lr2被聚光透鏡35聚焦，通過針孔板36的通孔36H，并作為發(fā)散光而入射至準(zhǔn)直透鏡37。此時(shí)，被聚光透鏡35聚焦的第二反射光束Lr2的除了接近焦點(diǎn)的部分之外的部分被針孔板36所阻擋。準(zhǔn)直透鏡37將第二反射光束Lr2轉(zhuǎn)換為平行光束，并將平行光束輸入至聚光透鏡 38。聚光透鏡38將第二反射光束Lr2聚焦并輸入至第二光接收器39。第二光接收器39生成與第二反射光束Lr2的光量相對應(yīng)的第二光接收信號S2，并將第二光接收信號施加至信號處理單元13。信號處理單元13通過執(zhí)行稍后將描述的焦點(diǎn)信息生成處理來生成測量點(diǎn)QM處的焦點(diǎn)信息IF。這樣，焦點(diǎn)信息生成設(shè)備2將光束LM的光軸與測量點(diǎn)QM相匹配，將光束施加至病理學(xué)載玻片100，并將其反射光束Lr分離為第一反射光束Lrl和第二反射光束Lr2。其后， 焦點(diǎn)信息生成設(shè)備2接收在第一反射光束被賦予像散的情況下接收第一反射光束Lrl，并在第二反射光束通過針孔板36的通孔36H后接收第二反射光束Lr2。1-4.焦點(diǎn)信息的生成下面將描述每個(gè)測量點(diǎn)QM處的焦點(diǎn)信息IF的生成。1-4-1.光束的焦點(diǎn)與信號的波形之間的關(guān)系綜合控制單元11控制第一光接收器33和第二光接收器39，以生成第一光接收信號SlA至SlD以及第二光接收信號S2，并控制致動器沈在Z方向上恒速移動物鏡25，以從遠(yuǎn)處靠近病理學(xué)載玻片100。此時(shí)，信號處理單元13通過利用表達(dá)式1、基于由第一光接收器33生成的第一光接收信號SlA至SlD來生成和信號SS，并將該和信號施加至綜合控制單元11。和信號SS 表示第一反射光束Lrl的總光量。表達(dá)式1SS = S1A+S1B+S1C+S1D這里，如圖2(A)和⑶所示，假設(shè)包埋介質(zhì)103中不包含氣泡BB。此時(shí)，如圖8 (A) 所示，和信號SS的值依賴于物鏡25在Z方向上的位置而變化。這里，致動器沈恒速移動物鏡25。因此，圖8中的水平軸表示時(shí)間，并且還表示物鏡25在Z方向上的相對位置，即焦點(diǎn)FM在Z方向上的相對位置。如從圖8可以看出的，和信號SS形成以位置Zl為中心的、信號電平相對高的峰值波形，并形成以位置Z3為中心的、信號電平中等的峰值波形。和信號SS中的峰表示光束LM以相對高的反射率被反射，即光束LM的焦點(diǎn)FM位
10于具有不同折射率的兩種材料之間的邊界上。在病理學(xué)載玻片100中，蓋玻片104的折射率(約為1. 5)與存在于頂面104A周圍的空氣的折射率(約為1)有很大不同。因此，和信號SS的以位置Zl為中心的峰表示光束LM的焦點(diǎn)FM位于蓋玻片104的頂面104A上。以位置為中心的峰表示光束LM以相對低的反射率被反射。即該峰表示光束LM 的焦點(diǎn)FM位于透射率相對低并反射其部分的材料中，即位于生物組織102中。此外，蓋玻片104和包埋介質(zhì)103的折射率二者都約為1. 5。因此，大部分的光束 LM沒有從蓋玻片104和包埋介質(zhì)103之間的邊界處被反射。這樣，當(dāng)物鏡25位于位置Zl處且光束LM的焦點(diǎn)FM位于蓋玻片104的頂面104A 上時(shí)，在和信號SS中出現(xiàn)大的峰值。當(dāng)物鏡25位于位置Ti處且焦點(diǎn)FM位于生物組織102 中時(shí)，在和信號SS中出現(xiàn)中等峰值。信號處理單元13通過利用表達(dá)式2來生成差信號SD，作為通過將第一光接收器 33中的布置于對角線中的光接收區(qū)域的光接收信號求和而得到的值之間的對角線差值，并將所生成的差信號施加至綜合控制單元11。表達(dá)式2SD = (S1A+S1C)-(S1B+S1D)在表達(dá)式2中，基于光盤設(shè)備中的像散法(astigmatic method)、通過利用與焦點(diǎn)誤差信號相同的計(jì)算原理來計(jì)算差信號SD。如與圖8 (A)對應(yīng)的圖8 (B)所示，與和信號SS相似地，差信號SD的值依賴于物鏡 25在Z方向上的位置而變化。如從圖8(B)可以看出的，差信號SD形成S形曲線，其中，以位置Zl為中心的、信號電平相對高的正和負(fù)峰值連續(xù)出現(xiàn)。在差信號SD的S形曲線中出現(xiàn)負(fù)峰值和正峰值，其中位置Zl插入其間，且在位置 Zl處的值為“0”。這表示當(dāng)物鏡25位于位置Zl時(shí)，光束LM的焦點(diǎn)FM位于蓋玻片104的頂面104A上。差信號SD的值在位置Ti的附近變化。這表示光束LM以相對低的反射率被隨機(jī)反射。此時(shí)，認(rèn)為光束LM的焦點(diǎn)FM位于具有相對低的透射率并反射其部分的材料中，即， 位于生物組織102中。因此，差信號SD中的位置Zl意味著焦點(diǎn)FM位于蓋玻片104的頂面104A上，且位置Z3意味著焦點(diǎn)FM位于生物組織102中。這樣，當(dāng)包埋介質(zhì)103中不包含氣泡BB時(shí)，綜合控制單元11能夠根據(jù)和信號SS 中的峰值波形或者差信號SD中的S形曲線來確定位置Z1，即蓋玻片104的頂面104A的位置。具體地，例如當(dāng)和信號SS大于預(yù)定閾值THl (圖8 (A))時(shí)或者當(dāng)S形曲線首次形成于差信號SD中時(shí)，綜合控制單元11能夠確定位置Z1。根據(jù)和信號SS中的中等峰值波形或者差信號SD中的值的變化，綜合控制單元11 能夠確定位置Z3，即生物組織102的位置。這樣，當(dāng)不存在氣泡BB時(shí)，綜合控制單元11能夠根據(jù)物鏡25的位置Zl和的距離來計(jì)算從蓋玻片104的頂面104A到病理學(xué)載玻片100中的生物組織102的覆蓋距離 DM。
1-4-2.當(dāng)包含氣泡時(shí)的信號波形另一方面，當(dāng)包埋介質(zhì)103中包含氣泡BB(圖3㈧和(B))時(shí)，差信號SD以及和信號SS的波形具有不同于不包含氣泡BB的情況的波形(如與圖8㈧和⑶對應(yīng)的圖9(A) 和⑶所示的)。在位置Zl附近，圖9㈧中的和信號SS具有與圖8 (A)中所示的波形相同的波形。 然而，與圖8(A)不同的是，在位置Z2附近，和信號SS形成與位置Zl附近的波形相同的波形。在位置Z3附近，和信號形成比位置Zl附近的峰值波形稍微小些的峰值波形。認(rèn)為在位置Z2附近形成的峰值是由蓋玻片104的底面104B和氣泡BB(圖3(A)) 之間的邊界所引起的。認(rèn)為在位置Z3附近形成的峰值是由氣泡BB和生物組織102之間的邊界所引起的。S卩，當(dāng)包埋介質(zhì)103中B包含氣泡B時(shí)，在和信號SS中的位置Z2和處出現(xiàn)了在不包含氣泡BB的情況下沒有出現(xiàn)的峰值。在位置Zl附近，圖9(B)中的差信號SD的波形與圖8(B)中所示的波形相同。然而，與圖8(B)不同的是，在位置Z2和D附近，差信號SD的波形形成與位置Zl附近相同的 S形曲線。S卩，當(dāng)包埋介質(zhì)103中包含氣泡BB時(shí)，在差信號SD中的位置Z2和處出現(xiàn)了在不包含氣泡BB的情況下未出現(xiàn)的S形曲線。這樣，當(dāng)氣泡包含于包埋介質(zhì)103中時(shí)，綜合控制單元11不能以與不包含氣泡的情況下相同的方法而根據(jù)和信號SS和差信號SD來確定位置Z3，即不能確定生物組織102 的位置。因此，綜合控制單元11不能計(jì)算覆蓋距離DM。1-4-3.利用第二光接收信號的確定處理在焦點(diǎn)信息生成設(shè)備2中，當(dāng)光束LM被諸如蓋玻片104的頂面104A或底面104B 等均勻表面所反射時(shí)，光束LM幾乎被均勻地反射。因此，反射光束Lr幾乎不包含不規(guī)則反射成分。在焦點(diǎn)信息生成設(shè)備2中，光束分離器31將反射光束Lr分離為第一反射光束Lrl 和第二反射光束Lr2，以將反射光束的光量分為幾乎兩半。因此，第一反射光束Lrl和第二反射光束Lr2的光量在它們從光束分離器31剛被發(fā)射后幾乎是彼此相等的。當(dāng)?shù)诙瓷涔馐鳯r2被聚光透鏡25聚焦時(shí)，其幾乎不包含不規(guī)則反射成分，并且因此幾乎全部的成分均被聚焦至焦點(diǎn)。因此，第二反射光束Lr2在未被阻擋的情況下通過針孔板36的通孔。結(jié)果，到達(dá)第二光接收器39的第二反射光束Lr2的光量基本上等于到達(dá)第一光接收器33的第一反射光束Lrl的光量。另一方面，由于生物組織102中所包含的諸如細(xì)胞等結(jié)構(gòu)是不均勻的，所以生物組織102不規(guī)則地反射光束LM的一部分。因此，由生物組織102反射的反射光束Lr包含不規(guī)則反射成分。光束分離器31 將包含不規(guī)則反射成分的反射光束Lr分離為第一反射光束Lrl和第二反射光束Lr2。艮口， 第一反射光束Lrl和第二反射光束Lr2包含不規(guī)則反射成分。第一光接收器33接收包含不規(guī)則反射成分的第一反射光束Lrl，而未在中途削弱或阻擋第一反射光束Lrl。
另一方面，當(dāng)?shù)诙瓷涔馐鳯r2被聚光透鏡35聚焦時(shí)，其中所包含的不規(guī)則反射成分在某種程度上被聚焦，但并不一定聚焦在焦點(diǎn)附近。因此，第二反射光束Lr2的不規(guī)則反射成分被不規(guī)則反射成分去除單元34中的針孔板36所阻擋。結(jié)果，到達(dá)第二光接收器39的第二反射光束Lr2不包含不規(guī)則反射成分。因此， 到達(dá)第二光接收器39的第二反射光束Lr2的光量小于到達(dá)第一光接收器33的第一反射光束Lrl的光量。因此，當(dāng)物鏡25沿Z方向被移動至靠近病理學(xué)載玻片100 (其中包埋介質(zhì)103不包含氣泡BB)時(shí)，由第二光接收器39生成的第二光接收信號S2具有與圖8(A)對應(yīng)的圖 10(A)所示的相同的信號波形。在圖10㈧中，第二光接收信號S2形成以位置Zl為中心的、信號電平與圖8(A) 所示的波形相同的峰值波形，而且還形成以位置Z3為中心的、信號電平比圖8(A)中的波形低的小峰值波形。S卩，當(dāng)物鏡25位于位置Zl時(shí)，光束LM的焦點(diǎn)FM位于蓋玻片104的頂面104A上， 且因此反射光束Lr幾乎不包含不規(guī)則反射成分。因此，第二光接收信號S2具有與和信號 SS幾乎相同的電平。當(dāng)物鏡25位于位置D時(shí)，光束LM的焦點(diǎn)FM位于生物組織102中，且反射光束Lr 在某種程度上包含不規(guī)則反射成分。因此，第二光接收信號S2具有比和信號SS的信號電平低的信號電平。相反地，當(dāng)包埋介質(zhì)103中包含氣泡BB并且物鏡25位于位置Z1、Z2和Vi中的一個(gè)位置時(shí)，光束LM的焦點(diǎn)FM位于兩種材料的邊界處。因此，反射光束Lr幾乎不包含不規(guī)則反射成分。因此，第二光接收信號S2顯示出與圖9(A)中所示的和信號SS幾乎相同的波形。這里，通過將第二光接收信號S2除以和信號SS而得到的值表示反射光束Lr中除不規(guī)則反射成分之外的成分(稱作規(guī)則反射成分)的比。下文中，該比被稱作均勻反射率 RE。實(shí)際上，信號處理單元13通過利用表達(dá)式3來計(jì)算均勻反射率RE，并將所計(jì)算的均勻反射率施加至綜合控制單元11。表達(dá)式3RE = S2/SS如圖10(B)所示，當(dāng)光束LM被均勻邊界反射時(shí)，均勻反射率RE為相對高的值，并且當(dāng)部分光束LM被不規(guī)則反射時(shí)(S卩，當(dāng)光束LM的焦點(diǎn)FM位于生物組織102中時(shí))，均勻反射率RE為相對低的值?；谏鲜鍪聦?shí)，當(dāng)和信號SS大于預(yù)定閾值TH2 (圖8 (A))且均勻反射率RE小于預(yù)定閾值TH3(圖10(B))時(shí)，綜合控制單元11確定光束LM的焦點(diǎn)FM位于生物組織102中。 閾值TH2和TH3是基于實(shí)驗(yàn)結(jié)果等而適當(dāng)確定的。因此，即使當(dāng)包埋介質(zhì)103中包含氣泡BB時(shí)，綜合控制單元11也能夠確定位置 Z3 (在該位置處，光束LM的焦點(diǎn)FM在生物組織102中)，而不會受到由于氣泡邊界而導(dǎo)致的和信號SS的變化等的影響。如上所述，根據(jù)差信號SD中的S形曲線或者第二光接收信號S2或者和信號SS的峰值波形，綜合控制單元11能夠確定位置Z1，即蓋玻片104的頂面104A的位置。結(jié)果，綜合控制單元11能夠基于物鏡25的位置Zl和位置之間的距離來計(jì)算從蓋玻片104的頂面104A到病理學(xué)載玻片100中的生物組織102的覆蓋距離DM，而不管包埋介質(zhì)103中是否存在氣泡BB。具體地，綜合控制單元11根據(jù)圖11中所示的流程圖來執(zhí)行覆蓋距離計(jì)算處理。S卩，綜合控制單元11響應(yīng)于來自操作員(未示出)的操作指令而啟動覆蓋距離計(jì)算處理RT1，并執(zhí)行步驟SPl的處理。在步驟SPl中，綜合控制單元11通過利用驅(qū)動控制器12來移動XY平臺20的可移動平臺，以使光束LM的光軸與病理學(xué)載玻片100的測量點(diǎn)QM相匹配，然后執(zhí)行步驟SP2 的處理。在步驟SP2中，綜合控制單元11在控制驅(qū)動控制器12以通過利用致動器沈在Z 方向上移動物鏡25的同時(shí)，對信號處理單元13進(jìn)行控制以計(jì)算和信號SS和差信號SD，然后執(zhí)行步驟SP3的處理。在步驟SP3中，當(dāng)和信號SS的值首次大于閾值THl或者當(dāng)差信號SD形成S形曲線時(shí)，綜合控制單元11確定物鏡25的位置為位置Z1，然后執(zhí)行步驟SP4的處理。此時(shí)，位置Zl是使得光束LM的焦點(diǎn)FM被置于蓋玻片104的頂面104A上的位置。在步驟SP4中，當(dāng)和信號SS等于或大于閾值TH2且均勻反射率RE小于閾值TH3 時(shí)，綜合控制單元11確定物鏡25的位置為位置D，然后執(zhí)行步驟SP5的處理。在步驟SP5中，綜合控制單元11將從位置Zl至位置Ti的距離設(shè)置為覆蓋距離 DM，然后在步驟SP6中結(jié)束覆蓋距離計(jì)算處理RTl的流程。其后，綜合控制單元11進(jìn)行多個(gè)測量點(diǎn)QM上的覆蓋距離計(jì)算處理RTl的流程，并將覆蓋距離DM與表示測量點(diǎn)QM的信息相關(guān)，由此生成焦點(diǎn)信息IF。1-5.氣泡的存在的檢測如圖9(A)和(B)所示，當(dāng)病理學(xué)載玻片100的包埋介質(zhì)103中包含氣泡BB時(shí)，和信號SS和差信號SD形成與不包含氣泡BB(圖8(A)和(B))時(shí)的波形不同的波形。S卩，僅當(dāng)氣泡BB存在時(shí)，和信號SS在蓋玻片104的底面104B和氣泡BB之間的邊界處(位置Z2)以及氣泡BB和生物組織102之間的邊界處(位置(圖8 (A)和圖9 (A)) 形成峰值。僅當(dāng)氣泡BB存在時(shí)，差信號SD在位置Z2和位置圖8(B)和圖9(B))處形成 S形曲線。因此，當(dāng)下文描述的條件1至條件3全部被滿足時(shí)，綜合控制單元11確定在測量點(diǎn)QM處存在氣泡BB [條件1]和信號SS在除位置Zl之外的位置觀處形成某種程度的峰值。[條件2]位置觀與位置Zl的距離為蓋玻片104的厚度或更遠(yuǎn)。[條件3]差信號SD在位置觀處形成S形曲線。具體地，綜合控制單元11根據(jù)圖12所示的流程圖來執(zhí)行氣泡判定處理。S卩，綜合控制單元11響應(yīng)于來自操作員(未示出)的操作指令而開始?xì)馀菖卸ㄌ幚鞷T2的流程，然后執(zhí)行步驟SPll的處理。在步驟SPll中，綜合控制單元11通過利用驅(qū)動控制器12來移動XY平臺20的可
14移動平臺，以使光束LM的光軸與病理學(xué)載玻片100的測量點(diǎn)QM相匹配，然后執(zhí)行步驟SP12 的處理。在步驟SP12中，綜合控制單元11在控制驅(qū)動控制器12以通過利用致動器沈在 Z方向上移動物鏡25的同時(shí)，對信號處理單元13進(jìn)行控制以計(jì)算和信號SS和差信號SD， 然后執(zhí)行步驟SP13的處理。在步驟SP13中，當(dāng)和信號SS的值首次大于閾值THl或者當(dāng)差信號SD形成S形曲線時(shí)，綜合控制單元11確定物鏡25的位置為位置Z1。綜合控制單元11此時(shí)將和信號SS 的值設(shè)置為和信號值SS1，然后執(zhí)行步驟SP14的處理。在步驟SP14中，綜合控制單元11判定是否存在除了位置Zl之外的位置Z(下文中稱作位置ZB)，該位置觀是指和信號SS等于或大于預(yù)定閾值TH4 (閾值TH4為和信號值 SSl的四分之一)時(shí)的位置。這里，當(dāng)判定結(jié)果為肯定時(shí)，則意味著條件1被滿足，且綜合控制單元11然后執(zhí)行步驟SP15的處理。在步驟SP15中，綜合控制單元11判定從位置Zl至位置觀的距離是否等于或大于閾值TH5 (閾值TH5與蓋玻片104的厚度相同，即，約為0. 12毫米[mm])。當(dāng)判定結(jié)果為肯定時(shí)，則意味著條件2被滿足，且綜合控制單元11然后執(zhí)行步驟SP16的處理。在步驟SP16中，綜合控制單元11判定位置觀附近是否形成有正和負(fù)峰值(即S 形曲線)。當(dāng)判定結(jié)果為肯定時(shí)，則意味著條件3被滿足，且綜合控制單元11然后執(zhí)行步驟 SP17的處理。在步驟SP17中，綜合控制單元11判定在測量點(diǎn)QM處存在氣泡BB，并在步驟SP19 中結(jié)束氣泡判定處理RT2的流程。另一方面，當(dāng)步驟SP14、SP15或SP16的判定結(jié)果為否定時(shí)，則意味著條件1至3 中的至少一個(gè)未被滿足，且位置觀不是生物組織102或蓋玻片104與氣泡BB之間的邊界。 此時(shí)，綜合控制單元11執(zhí)行步驟SP18的處理。在步驟SP18中，綜合控制單元11判定在測量點(diǎn)QM處不存在氣泡BB，并在步驟 SP19中結(jié)束氣泡判定處理RT2的流程。綜合控制單元11執(zhí)行對多個(gè)測量點(diǎn)QM處的氣泡判定處理RT2，并將表示氣泡BB 存在的信息與表示對應(yīng)的測量點(diǎn)QM的信息相關(guān)，從而生成氣泡信息IB。例如，如圖13所示，氣泡信息IB是能夠被用于確定氣泡BB在病理學(xué)載玻片100中的位置的信息。在圖13中，不存在氣泡BB的位置用黑色圓形標(biāo)記表示，且存在氣泡BB的位置用白色圓形標(biāo)記表示。這樣，綜合控制單元11基于和信號SS以及差信號SD判定在每個(gè)測量點(diǎn)QM處是否存在氣泡BB，并基于判定結(jié)果來生成氣泡信息IB。1-6.操作和效果根據(jù)前述配置，在相對于任意測量點(diǎn)QM在Z方向上移動物鏡25時(shí)，焦點(diǎn)信息生成設(shè)備2通過利用第一光接收器33來接收通過分離部分反射光束Lr而獲得的第一反射光束 Lrl,以生成第一光接收信號SlA至S1D。此外，焦點(diǎn)信息生成設(shè)備2將通過分離部分反射光束Lr而獲得的第二反射光束 Lr2聚焦，使第二反射光束通過針孔板36的通孔36H，通過利用第二光接收器39來接收第二反射光束，并生成第二光接收信號S2。
在焦點(diǎn)信息生成設(shè)備2中，信號處理單元13通過利用表達(dá)式1和2、基于第一光接收信號SlA至SlD來計(jì)算和信號SS和差信號SD，并通過利用表達(dá)式3和第二光接收信號 S2來計(jì)算均勻反射率RE。當(dāng)和信號SS首次大于閾值THl或者當(dāng)差信號SD形成S形曲線時(shí)，綜合控制單元 11判定光束LM的焦點(diǎn)FM位于蓋玻片104的頂面104A上，并將此時(shí)物鏡25的位置設(shè)為位置Z1。當(dāng)和信號SS大于預(yù)定閾值TH2且均勻反射率RE小于預(yù)定閾值TH3時(shí)，綜合控制單元11判定光束LM的焦點(diǎn)FM位于生物組織102中，并將此時(shí)物鏡25的位置設(shè)為位置Ti。因此，綜合控制單元11能夠基于位置Zl和來計(jì)算從蓋玻片104的頂面104A 到病理學(xué)載玻片100中的生物組織102的覆蓋距離DM。這里，當(dāng)氣泡BB包含于包埋介質(zhì)103中時(shí)，氣泡BB和蓋玻片104或生物組織102 之間的邊界處的反射率相對較高。因此，和信號SS與差信號SD的值形成在不包含氣泡BB 時(shí)未出現(xiàn)的峰值和S形曲線(圖9㈧和(B))。另一方面，在病理學(xué)載玻片100中，部分光束LM僅在生物組織102中被不規(guī)則地反射，而其大部分沒有被其他邊界等不規(guī)則地反射。因此，在焦點(diǎn)信息生成設(shè)備2中，僅當(dāng)光束LM的焦點(diǎn)位于生物組織102中時(shí)，已通過不規(guī)則反射成分去除單元34從中去除了不規(guī)則反射成分的第二反射光束Lr2的光量小于第一反射光束Lrl的光量。因此，綜合控制單元11通過利用表示第二信號與和信號SS的比的均勻反射率RE 作為判定指示，能夠令人滿意地檢測出光束LM的焦點(diǎn)FM位于生物組織102中，S卩，物鏡25 位于位置Z3。焦點(diǎn)信息生成設(shè)備2通過將表示測量點(diǎn)QM的信息與覆蓋距離DM相關(guān)來生成焦點(diǎn)信息IF，并將生成的焦點(diǎn)信息施加至成像設(shè)備3。因此，成像設(shè)備3能夠利用焦點(diǎn)信息IF 將物鏡的焦點(diǎn)置于生物組織102中，而無需對每個(gè)測量點(diǎn)QM進(jìn)行具體的焦點(diǎn)檢測處理。具體地，當(dāng)成像設(shè)備3使用CMOS (互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體)圖像傳感器時(shí)，從像素中讀出圖像數(shù)據(jù)的速度相對較低。因此，當(dāng)利用圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行焦點(diǎn)調(diào)整處理時(shí)，需要花費(fèi)大量時(shí)間來執(zhí)行焦點(diǎn)調(diào)整處理。當(dāng)成像設(shè)備3例如利用NA(數(shù)值孔徑)為0. 8的物鏡來拍攝圖像時(shí)，景深約為1 微米[μ m]，這非常短。因此，優(yōu)選的是，成像設(shè)備3利用實(shí)際的病理學(xué)載玻片100來測量覆蓋距離DM，以生成通過將物鏡焦點(diǎn)置于生物組織102上而得到的圖像。在成像系統(tǒng)1中，焦點(diǎn)信息生成設(shè)備2利用實(shí)際的病理學(xué)載玻片100預(yù)先生成焦點(diǎn)信息IF。因此，在成像系統(tǒng)1的成像設(shè)備3中，能夠令人滿意地將物鏡焦點(diǎn)置于病理學(xué)載玻片100中的生物組織102上，而無需依賴于讀出圖像數(shù)據(jù)的速度。此時(shí)，由于針對每個(gè)測量點(diǎn)QM的覆蓋距離DM是已知的，因此，成像設(shè)備3能夠基于覆蓋距離DM來生成針對成像點(diǎn)QC的覆蓋距離DC，然后能夠在短時(shí)間內(nèi)將物鏡焦點(diǎn)置于生物組織102上。因此，成像設(shè)備3能夠大大縮短用于在單獨(dú)的病理學(xué)載玻片100中的所有成像點(diǎn)QC上進(jìn)行成像處理所需的時(shí)間。綜合控制單元11通過執(zhí)行氣泡判定處理RT2(圖12)的流程中的一系列處理來判定在測量點(diǎn)QM處是否存在氣泡BB。僅當(dāng)在與位置Zl相距蓋玻片104的厚度或更遠(yuǎn)的位置觀處和信號SS形成特定峰值且差信號SD形成S形曲線時(shí)，綜合控制單元11才判定存在氣泡BB。綜合控制單元11 通過將表示氣泡BB存在的信息與表示對應(yīng)的測量點(diǎn)QM的信息相關(guān)來生成氣泡信息IB，并將生成的氣泡信息施加至成像設(shè)備3。此時(shí)，通過利用三種條件1至3的組合，綜合控制單元11能夠大大減小錯(cuò)誤判定氣泡BB存在的可能性。由于用于生成焦點(diǎn)信息IF的和信號SS和差信號SD也能夠用于生成氣泡信息IB， 因此，綜合控制單元11不需生成任何具體信號。因此，成像設(shè)備3在拍攝圖像之前能夠基于氣泡信息IB得知在哪一測量點(diǎn)QM處存在氣泡BB。氣泡BB中的空氣和包埋介質(zhì)103通常具有彼此不同的折射率。因此，當(dāng)存在氣泡 BB時(shí)，光在蓋玻片104的底面104B和氣泡BB之間的邊界處被折射。S卩，當(dāng)存在氣泡BB、并且用與氣泡不存在時(shí)相同的方式基于覆蓋距離DM來調(diào)整物鏡的位置時(shí)，由成像設(shè)備3拍攝的圖像焦距未對準(zhǔn)，即所拍攝的圖像是模糊的。因此，成像設(shè)備3能夠基于氣泡信息IB進(jìn)行適當(dāng)?shù)臏y量，例如，依賴于針對成像點(diǎn) QC(在該成像點(diǎn)處，在成像范圍AC內(nèi)包含氣泡BB)的氣泡BB來校正物鏡的位置。例如，當(dāng)在過多的測量點(diǎn)QM處存在氣泡BB時(shí)，成像設(shè)備3能夠基于氣泡信息IB 來判定病理學(xué)載玻片100是不合格的，并用另一個(gè)病理學(xué)載玻片100取代它來拍攝圖像。用這種方法，成像設(shè)備3能夠基于氣泡信息IB對氣泡BB進(jìn)行適當(dāng)?shù)臏y量。根據(jù)前述配置，焦點(diǎn)信息生成設(shè)備2接收從反射光束Lr分離的第一反射光束Lrl 和通過針孔板36的通孔36H的第二反射光束Lr2。除計(jì)算和信號SS和差信號SD之外，信號處理單元13還計(jì)算表示第二反射光束Lr2和第一反射光束Lr的光量比的均勻反射率 RE。綜合控制單元11基于和信號SS或差信號SD來檢測與蓋玻片104的頂面104A相對應(yīng)的位置Z1，并基于和信號SS和均勻反射率RE來檢測對應(yīng)于生物組織102的位置Z3。結(jié)果， 綜合控制單元11能夠基于位置Zl和來計(jì)算從蓋玻片104的頂面104A到病理學(xué)載玻片 100中的生物組織102的覆蓋距離DM。2.其他實(shí)施例在上述實(shí)施例中，表示覆蓋距離DM的焦點(diǎn)信息IF和表示氣泡BB存在的氣泡信息 IB 二者均由焦點(diǎn)信息生成設(shè)備2來生成。本發(fā)明不限于結(jié)構(gòu)該種配置，例如當(dāng)氣泡信息IB對于成像設(shè)備3來說不必要時(shí)， 焦點(diǎn)信息生成設(shè)備2可以僅生成焦點(diǎn)信息IF。在上述實(shí)施例中，不規(guī)則反射成分去除單元34包括聚光透鏡35、針孔板36和準(zhǔn)直透鏡37，并去除包含于第二反射光束Lr2中的不規(guī)則反射成分。本發(fā)明不限于該種配置，不規(guī)則反射成分去除單元可以包括用于去除包含于第二反射光束Lr2中的不規(guī)則反射成分的其他光學(xué)元件或其組合。例如，如圖14所示(圖14中所示出的與圖6中相同的元件采用相同的附圖標(biāo)記)， 焦點(diǎn)信息生成設(shè)備42不同于焦點(diǎn)信息生成設(shè)備2，在焦點(diǎn)信息生成設(shè)備42中設(shè)有不規(guī)則反射成分去除單元44來替代不規(guī)則反射成分去除單元34，并且去除了聚光透鏡38。不規(guī)則反射成分去除單元44不包括不規(guī)則反射成分去除單元34的準(zhǔn)直透鏡37，并且第二光接收器39被布置得非?？拷樋装?6。
與不規(guī)則反射成分去除單元34相似，具有這種配置的不規(guī)則反射成分去除單元 44能夠去除包含于第二反射光束Lr2中的不規(guī)則反射成分，并且能夠提供與聚光透鏡38至聚光透鏡35相同的功能。因此，焦點(diǎn)信息生成設(shè)備42可在配置上比焦點(diǎn)信息生成設(shè)備2
更簡化。 在上述實(shí)施例中，在計(jì)算覆蓋距離DM時(shí)，將滿足表示第二光接收信號S2與和信號 SS的比的均勻反射率RE小于閾值TH3這一條件的位置判定為位置Ti。本發(fā)明不限于該種配置，而是可以基于和信號SS和第二光接收信號S2的變化條件(例如，和信號SS和第二光接收信號S2之間的差等于或大于預(yù)定閾值的條件)來判定位置Z3。在這種情況下，優(yōu)選的是，利用散射光被針孔板36所阻擋且第二光接收信號Z2的值小于和信號SS的值的條件來判定位置B。在上述實(shí)施例中，通過利用光束分離器31將反射光束Lr分離為具有幾乎相等光量的第一反射光束Lrl和第二反射光束Lr2。本發(fā)明不限于該種配置，而是可以通過利用光束分離器31將反射光束Lr分離為具有不同光量的第一反射光束Lrl和第二反射光束Lr2。在這種情況下，優(yōu)選的是，用系數(shù)乘以均勻反射率RE，或根據(jù)第一反射光束Lrl和第二反射光束Lr2的分光比來調(diào)整閾值TH3。在上述實(shí)施例中，在覆蓋距離計(jì)算處理RTl的步驟SP3中以及在氣泡判定處理RT2 的步驟SP13中，把滿足和信號SS等于或大于閾值TH2的條件或者差信號SD形成S形曲線的條件的位置判定為位置Zl。本發(fā)明不限于該種配置，而是可以基于另一條件或更多個(gè)條件(例如，和信號SS 等于或大于閾值TH2且差信號SD形成S形曲線的條件)來檢測位置Z1。在上述實(shí)施例中，利用作為參考點(diǎn)的蓋玻片104的頂面104A來計(jì)算覆蓋距離DM。本發(fā)明不限于該種配置，而是可以利用病理學(xué)載玻片100中的變化條件(例如以載玻片101的底面作為參考點(diǎn))來計(jì)算覆蓋距離DM。在上述實(shí)施例中，通過利用致動器沈在Z方向上移動物鏡25，而XY平臺20不在 Z方向上移動。本發(fā)明不限于該種配置，而是物鏡25可被固定，且XY平臺20的可移動平臺20A 可在Z方向上移動(即，使用CTZ平臺)。光束LM的焦點(diǎn)FM相對于病理學(xué)載玻片100的相對位置僅需要在Z方向上移動。在上述實(shí)施例中，當(dāng)在氣泡判定處理RT2(圖1 中條件1至3全部被滿足時(shí)，判定存在氣泡BB。本發(fā)明不限于該種配置，而是可以在條件1至3中的至少一個(gè)被滿足時(shí)判定存在氣泡BB，例如，當(dāng)條件3 (差信號SD在位置觀處形成S形曲線)未被使用而僅使用了條件 1和2時(shí)，可以判定存在氣泡。在上述實(shí)施例中，在病理學(xué)載玻片100中設(shè)有多個(gè)成像點(diǎn)QC(圖13)。本發(fā)明不限于該種配置，而是可以僅設(shè)置一個(gè)成像點(diǎn)QC，例如，當(dāng)成像設(shè)備3通過利用一次成像處理能夠拍攝下生物組織102的整個(gè)成像范圍的圖像時(shí)。僅需要以與成像點(diǎn)QC相等或更小的間隔來布置測量點(diǎn)QM。在上述實(shí)施例中，生物組織102被用作成像目標(biāo)。本發(fā)明不限于該種配置，而是可以將各種其他對象用作成像目標(biāo)。在這樣的情況下，成像目標(biāo)僅需具有不規(guī)則地反射部分光束LM的特性。因此，焦點(diǎn)信息生成設(shè)備2能夠基于均勻反射率RE來檢測位置Ti。在上述實(shí)施例中，作為焦點(diǎn)信息生成設(shè)備的焦點(diǎn)信息生成設(shè)備2由作為物鏡的物鏡25、作為安置平臺的XY平臺20、作為距離調(diào)整單元的致動器沈和驅(qū)動控制器12、作為分離單元的光束分離器31、作為第一光接收單元的第一光接收器33、作為不規(guī)則反射成分去除單元的不規(guī)則反射成分去除單元34、作為第二光接收單元的第二光接收器39以及作為焦點(diǎn)信息生成單元的信號處理單元13和綜合控制單元11構(gòu)建而成。本發(fā)明不限于該種配置，而焦點(diǎn)信息生成設(shè)備可以由具有各種不同配置的物鏡、 安置平臺、距離調(diào)整單元、分離單元、第一光接收器、不規(guī)則反射成分去除單元、第二光接收單元和焦點(diǎn)信息生成單元構(gòu)建而成。工業(yè)應(yīng)用本發(fā)明能夠應(yīng)用于對具有不規(guī)則反射光的特性的各種對象進(jìn)行成像的成像系統(tǒng)。附圖標(biāo)記列表1 成像系統(tǒng)2 焦點(diǎn)信息生成設(shè)備3 成像設(shè)備11 綜合控制單元12 驅(qū)動控制器13 信號處理單元20:XY 平臺21 光源25 物鏡26 致動器31 光束分離器33 第一光接收器34 不規(guī)則反射成分去除單元35 聚光透鏡36 針孔板39 第二光接收器100 病理學(xué)載玻片101 載玻片102 生物組織103 包埋介質(zhì)104:蓋玻片QM 測量點(diǎn)QC 成像點(diǎn)BB 氣泡LM 光束Lr 反射光束
Lrl 第一反射光束Lr2 第二反射光束FM 焦點(diǎn)SlA SlD 第一光接收信號SS:和信號SD 差信號S2 第二光接收信號RE 均勻反射率
權(quán)利要求
1.一種焦點(diǎn)信息生成設(shè)備，包括 物鏡，該物鏡將光束聚焦在焦點(diǎn)上；焦點(diǎn)移動單元，該焦點(diǎn)移動單元在所述光束的光軸方向上相對于病理學(xué)載玻片來移動所述焦點(diǎn)，在所述病理學(xué)載玻片中，切片生物組織被放置在載玻片的安置面上且所述生物組織被覆蓋以包埋介質(zhì)和蓋玻片；分離單元，該分離單元將通過從所述病理學(xué)載玻片反射所述光束而獲得的反射光束分離為第一反射光束和第二反射光束；第一光接收單元，該第一光接收單元接收所述第一反射光束并生成第一光接收信號； 不規(guī)則反射成分去除單元，該不規(guī)則反射成分去除單元去除包含于所述第二反射光束中的不規(guī)則反射成分；第二光接收單元，該第二光接收單元接收通過所述不規(guī)則反射成分去除單元的所述第二反射光束，并生成第二光接收信號；以及焦點(diǎn)信息生成單元，該焦點(diǎn)信息生成單元在所述焦點(diǎn)被所述焦點(diǎn)位置調(diào)整單元移動時(shí)，基于所述第一光接收信號和所述第二光接收信號來計(jì)算從設(shè)置于所述病理學(xué)載玻片上的預(yù)定參考點(diǎn)到所述生物組織的覆蓋距離，并基于所述覆蓋距離生成所述病理學(xué)載玻片的焦點(diǎn)fn息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦點(diǎn)信息生成設(shè)備，其中，所述焦點(diǎn)信息生成單元基于所述第一光接收信號和所述第二光接收信號來判定所述焦點(diǎn)是否被置于所述參考點(diǎn)和所述生物組織上，并將所述焦點(diǎn)在所述參考點(diǎn)和所述生物組織之間的移動距離設(shè)置為所述覆蓋距離。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的焦點(diǎn)信息生成設(shè)備，其中，所述焦點(diǎn)信息生成單元基于所述第二光接收信號與所述第一光接收信號的比來判定所述焦點(diǎn)是否被置于所述生物組織上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的焦點(diǎn)信息生成設(shè)備，其中，當(dāng)由所述第一光接收單元接收的光量等于或大于預(yù)定閾值且所述第二光接收信號與所述第一光接收信號的比等于或小于預(yù)定閾值時(shí)，所述焦點(diǎn)信息生成單元判定所述焦點(diǎn)被置于所述生物組織上。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的焦點(diǎn)信息生成設(shè)備，其中，所述焦點(diǎn)信息生成單元將所述蓋玻片的表面設(shè)置為參考點(diǎn)，并當(dāng)由所述第一光接收單元接收的光量等于或大于預(yù)定閾值時(shí)，判定所述焦點(diǎn)被置于所述蓋玻片的表面上。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的焦點(diǎn)信息生成設(shè)備，還包括賦予所述第一反射光束像散的多透鏡，其中，所述第一光接收單元被劃分為格子圖案的四個(gè)光接收區(qū)域，生成針對所述光接收區(qū)域中的每一個(gè)的光接收信號，并將所述光接收信號的總和設(shè)置為所述第一光接收信號，以及其中，所述焦點(diǎn)信息生成單元將所述蓋玻片的表面設(shè)置為所述參考點(diǎn)，并基于對角線差值來判定所述焦點(diǎn)是否被置于所述蓋玻片的表面上，所述對角線差值是來自位于所述第一光接收單元的對角線位置的兩組光接收區(qū)域的所述光接收信號的和之間的差值。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦點(diǎn)信息生成設(shè)備，其中，所述不規(guī)則反射成分去除單元包括聚光透鏡，該聚光透鏡將所述第二反射光束聚焦，以及針孔板，該針孔板通過由所述聚光透鏡聚焦的所述第二反射光束的焦點(diǎn)附近的部分。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦點(diǎn)信息生成設(shè)備，還包括移動機(jī)構(gòu)，該移動機(jī)構(gòu)在至少基本上平行于所述載玻片的所述安置面的平面內(nèi)方向上移動所述病理學(xué)載玻片，以使所述光束的光軸與所述生物組織中的預(yù)定測量點(diǎn)相匹配，其中，所述焦點(diǎn)信息生成單元通過將表示所述測量點(diǎn)的信息與所述覆蓋距離相關(guān)來生成所述焦點(diǎn)信息。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦點(diǎn)信息生成設(shè)備，還包括氣泡信息生成單元，該氣泡信息生成單元在所述焦點(diǎn)被所述焦點(diǎn)位置調(diào)整單元移動時(shí)基于所述第一光接收信號來判定在所述包埋介質(zhì)中是否存在氣泡，并基于判定結(jié)果來生成所述光束的施加位置處的氣泡信息。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的焦點(diǎn)信息生成設(shè)備，其中，所述焦點(diǎn)信息生成單元將所述蓋玻片的表面設(shè)置為所述參考點(diǎn)，以及其中，當(dāng)所述第一光接收信號在除參考點(diǎn)之外的位置的值相對于在所述參考點(diǎn)的值等于或大于預(yù)定比的時(shí)候，所述氣泡信息生成單元判定存在氣泡。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的焦點(diǎn)信息生成設(shè)備，其中，當(dāng)所述第一光接收信號在與所述參考點(diǎn)的距離等于或大于對應(yīng)于所述蓋玻片厚度處的值相對于在所述參考點(diǎn)的值等于或者大于預(yù)定比時(shí)，所述氣泡信息生成單元判定存在氣泡。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的焦點(diǎn)信息生成設(shè)備，其中，第一聚光透鏡使所述第一反射光束像散，其中，所述第一光接收單元被分為格子圖案的四個(gè)光接收區(qū)域，生成用于針對所述光接收區(qū)域中的每一個(gè)的光接收信號，并將所述光接收信號的總和設(shè)置為所述第一光接收信號，其中，所述焦點(diǎn)信息生成單元將所述蓋玻片的表面設(shè)為參考點(diǎn)，以及其中，當(dāng)距離所述參考點(diǎn)等于或大于對應(yīng)于所述蓋玻片厚度的距離的位置處的對角線差值具有最大值和最小值時(shí)，所述氣泡信息生成單元判定存在氣泡，所述對角線差值是位于所述第一光接收單元的對角線位置的兩組光接收區(qū)域中的光接收信號的和之間的差。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦點(diǎn)信息生成設(shè)備，其中，所述焦點(diǎn)移動單元在所述光軸方向上移動作為移動對象的、載有所述病理學(xué)載玻片的平臺和所述物鏡中的至少一個(gè)，以及其中，所述焦點(diǎn)信息生成單元基于所述移動對象在所述光軸方向上的位置來識別所述焦點(diǎn)的位置。
14.一種焦點(diǎn)信息生成方法，包括相對于病理學(xué)載玻片在光束的光軸方向上移動用于聚焦所述光束的物鏡的焦點(diǎn)的移動步驟，在所述病理學(xué)載玻片中，切片生物組織被放置在載玻片的安置面上且所述生物組織被覆蓋以包埋介質(zhì)和蓋玻片；將通過從所述病理學(xué)載玻片反射所述光束而獲得的反射光束分離為第一反射光束和第二反射光束的分離步驟；接收所述第一反射光束并生成第一光接收信號的第一光接收步驟；去除包含于所述第二反射光束中的不規(guī)則反射成分、接收所述第二反射光束并生成第二光接收信號的第二光接收步驟；在所述焦點(diǎn)被移動時(shí)基于所述第一光接收信號和所述第二光接收信號來計(jì)算從設(shè)置于所述病理學(xué)載玻片上的預(yù)定參考點(diǎn)到所述生物組織的覆蓋距離的覆蓋距離計(jì)算步驟；以及基于所述覆蓋距離來生成所述病理學(xué)載玻片的焦點(diǎn)信息的焦點(diǎn)信息生成步驟。
全文摘要
可在短時(shí)間內(nèi)生成生物組織的圖像數(shù)據(jù)。焦點(diǎn)信息生成設(shè)備(2)接收通過分離反射光束(Lr)而產(chǎn)生的第一反射光束(Lr1)以及這樣產(chǎn)生并通過針孔板(36)的第二反射光束。信號處理單元(13)計(jì)算表示第二反射光束(Lr2)與第一反射光束(Lr1)的光量比的均勻反射率(RE)以及和信號(SS)和差信號(SD)。綜合控制單元(11)基于和信號(SS)或差信號(SD)來檢測與蓋玻片(104)的上表面(104A)對應(yīng)的位置(Z1)，并基于和信號(SS)和均勻反射率(RE)來檢測表示生物組織(102)的位置(Z3)。結(jié)果，綜合控制單元(11)能夠基于所述位置(Z1，Z3)來計(jì)算病理學(xué)載玻片(100)中從蓋玻片(104)的上表面(104A)到生物組織(102)的覆蓋距離(DM)。
文檔編號G02B7/28GK102349017SQ20108001148
公開日2012年2月8日 申請日期2010年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月17日
發(fā)明者山腰隆道, 廣野游, 木島公一朗 申請人:索尼公司