一種具有實時聚焦的顯微切片快速數(shù)字掃描裝置及其方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有實時聚焦的顯微切片快速數(shù)字掃描裝置及其方法，該裝置包含一個數(shù)字顯微成像系統(tǒng)及一個與之匹配組合的實時對焦裝置。該數(shù)字顯微鏡系統(tǒng)包括計算機(jī)、實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的圖像探測裝置、顯微光學(xué)成像系統(tǒng)、自動載物臺及對應(yīng)的運(yùn)動及控制系統(tǒng)、顯微鏡照明光學(xué)系統(tǒng)及照明光源等。實時對焦裝置包括一個測量樣品離焦量的裝置和一個驅(qū)動樣品或者物鏡移動并使得樣品與物鏡的焦面的重合的裝置。本發(fā)明能夠在切片掃描過程中實時探測樣本離開成像系統(tǒng)焦面的距離并實現(xiàn)實時對焦，從而獲得優(yōu)良圖像。利用該實時對焦技術(shù)可以避免耗時的焦面建模過程；同時兼顧大的對焦范圍與對焦精度；另外該方法不僅效率高，而且成本低。
【專利說明】一種具有實時聚焦的顯微切片快速數(shù)字掃描裝置及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于顯微鏡【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種具有實時聚焦的顯微切片快速數(shù)字掃描裝置及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在教學(xué)、遠(yuǎn)程病理診斷、基于軟件的智能自動識別系統(tǒng)等應(yīng)用中，都需要對顯微鏡下觀察的組織樣品全貌提供給多人閱讀，或異地閱讀，或不同時候在既無實際切片又無顯微鏡情況下閱讀、診斷、或者永久保存。這些應(yīng)用都需要將組織樣品全區(qū)域或相當(dāng)大部分區(qū)域進(jìn)行數(shù)字化。為了這一需求，顯微切片全片數(shù)字快速掃描系統(tǒng)又稱虛擬顯微成像系統(tǒng)就是最近二十多年發(fā)展起來的一項高度集成顯微光學(xué)成像技術(shù)、數(shù)字成像技術(shù)、控制技術(shù)于一體的裝置。
[0003]操作員在顯微鏡下實際觀察組織樣品時，一般是在低放大倍數(shù)下對組織樣品進(jìn)行快速掃描，尋找到感興趣或可疑區(qū)域后，再換用高倍數(shù)物鏡對樣品局部放大觀察。然而，在對組織樣品全區(qū)域或相當(dāng)大部分區(qū)域進(jìn)行數(shù)字化掃描過程中，一般采用高放大倍數(shù)如20X，40X物鏡觀察，這樣，一個相機(jī)的視場即一個瞬間能看到的樣品區(qū)域就非常小。這樣就需要使得相機(jī)與樣品有上百個甚至上萬個相對移動才能在高放大倍數(shù)下將大部分組織區(qū)域或者全部數(shù)字化掃描完畢。
[0004]區(qū)分不同顯微切片全片數(shù)字掃描系統(tǒng)或者方法的關(guān)鍵指標(biāo)有:掃描圖像質(zhì)量與掃描全片的速度。圖像質(zhì)量主要由顯微光學(xué)系統(tǒng)決定，也與掃描過程中顯微光學(xué)系統(tǒng)是否對焦有關(guān)系，而且受后者影響很大。在顯微光學(xué)系統(tǒng)光學(xué)性能滿足要求下，實際掃描所獲得圖像質(zhì)量則主要由樣品在掃描過程中是否始終保持良好對焦而定:即樣品待測表面與光學(xué)成像系統(tǒng)的焦面重合好壞/離焦量大小而定，重合越好，圖像質(zhì)量越好；離焦量越大，圖像質(zhì)量越差。
[0005]為了減小待測樣品離焦量，顯微切片全片數(shù)字掃描系統(tǒng)需要在掃描過程中根據(jù)當(dāng)前掃描位置的變化而進(jìn)行實時調(diào)焦操作。這是因為樣品表面高低不平會導(dǎo)致樣品表面不同位置有幾個微米的高度差；由于加工精度原因載物臺運(yùn)動到不同位置時也會導(dǎo)致其表面不同位置在經(jīng)過物鏡時有高度差，這個差額值一般在幾個微米甚至幾十個微米之間；在完成全片掃描的長達(dá)幾分鐘時間內(nèi)，物鏡本身有可能在Z軸上不能鎖定位置造成滑動而離焦；再有，熱膨脹造成的可以高達(dá)I個微米的熱效應(yīng)也會致使樣品表面Z值變化。實時調(diào)焦操作需要知道樣品當(dāng)前掃描點的焦面位置信息。
[0006]根據(jù)確定樣品當(dāng)前掃描點的焦面位置所使用的方法的不同，顯微切片全片數(shù)字掃描系統(tǒng)大體上可以分為兩類:一類是焦面建模法。使用焦面建模法的虛擬掃描系統(tǒng)，首先上片:將切片上傳到載物臺并固定好；第二步:獲取多個位置焦面數(shù)字；在對其掃描前，首先選定切片多處不同位置，控制載物臺移動，按序列的將所選定的每個位置移動到物鏡下；在每一個位置，通過調(diào)節(jié)物鏡與樣品光軸方向即Z向的相對距離并在不同Z值下多次拍照，圖像清晰的那一個位置就是該樣品點的焦面值；重復(fù)這個操作，獲取樣品多個分離位置的焦面值；第三步:擬合建模；計算機(jī)根據(jù)幾個孤立點位置的焦面位置情況，擬合出一個樣品的連續(xù)的焦面表面模型；第四步:實際掃描；控制載物臺移動開始掃描，從樣品待測區(qū)域的起點開始，每一個掃描位置的焦面位置根據(jù)掃描前所獲取的焦面表面模型獲得，焦面調(diào)節(jié)可以是載物臺在Z軸方向運(yùn)動也可以是物鏡在Z軸方向運(yùn)動。
[0007]利用焦面建模的全片數(shù)字掃描系統(tǒng)，其缺點是焦面建模時間長，往往與實際全片掃描的時間相當(dāng)或者更長。同時建模選點多，所獲得的焦面模型就準(zhǔn)確，各個實際掃描點的焦面信息就比較準(zhǔn)確，然而所需要時間很長，建模時間可以長達(dá)幾分鐘。
[0008]因此出現(xiàn)第二類焦面信息獲取方法即實時測焦方法。在實時測焦方面，美國專利申請US7，232，980、美國專利申請US7，813，579、美國專利申請US8027548、美國專利申請US8,184，920、US5432331, US6023056, US7171054,歐洲專利申請 EP2390706 及其他專利申請TO2011/080670，W02011/161594，W02005/010495等公布用于可以用于數(shù)字圖像掃描系統(tǒng)的實時測量離焦量的方法，這類方法的共同點是利用傾斜相機(jī)來實現(xiàn)樣品離開物鏡焦面即樣品離焦量的測量。這類方法的共同缺點是:第一，在成像所需要的相機(jī)之外，還需要一個調(diào)焦專用相機(jī)，因此該類方法所導(dǎo)致的調(diào)焦裝置昂貴。第二，該方法所導(dǎo)致的調(diào)焦速度會較低，因為成像過程、圖像因為數(shù)據(jù)量大導(dǎo)致傳輸速度低，大部分相機(jī)的幀率都只有15fps，即便忽略計算比較時間，一個幀率15fps的相機(jī)所能達(dá)到的最快焦面測量周期在60毫秒。第三個缺點是不能兼顧離焦距離測量范圍與精度:相機(jī)傾斜度高測量范圍大但是精度較差，反之，相機(jī)傾斜度小測量精度高但是測量范圍就小，容易造成焦面丟失現(xiàn)象。第四個缺點是該實時對焦裝置體積大，對放置位置要求高。
[0009]美國專利申請US20110134308A1公布一種可以用于數(shù)字圖像掃描系統(tǒng)的實時對焦方法。該實時對焦方案的實時對焦裝置中包含一個實時聚焦功能專用的傾斜光柵和一個與之匹配的成像相機(jī)。調(diào)制傾斜光柵照明模式，產(chǎn)生周期明暗相間的照明空間調(diào)制模式落射到樣品上，成像相機(jī)獲取的帶有明暗相間照明模式的樣品，通過計算機(jī)分析相機(jī)的明暗條紋中最亮的條紋在圖像水平面的位置，從而獲取樣品待測點離開物鏡焦面的距離，通過調(diào)焦系統(tǒng)驅(qū)動而達(dá)到樣品表面與物鏡焦面重合。然而該方法的第一個缺點是，需要一個調(diào)焦專用相機(jī)、一個產(chǎn)生明暗條紋的光柵，該方法所導(dǎo)致的調(diào)焦裝置昂貴。第二個缺點是，該方法所導(dǎo)致的調(diào)焦速度會較低，因為成像過程、圖像因為數(shù)據(jù)量大導(dǎo)致傳輸速度低，大部分相機(jī)的幀率都只有15fps，即便忽略計算比較時間，一個幀率15fps的相機(jī)所能達(dá)到的最快焦面測量周期在60毫秒。第三個缺點是不能兼顧離焦距離測量范圍與精度:光柵傾斜度高測量范圍大但是精度較差，反之，光柵傾斜度小測量精度高但是測量范圍就小，容易造成焦面丟失現(xiàn)象。第四個缺點是該實時對焦裝置體積大，對放置位置要求高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種具有實時聚焦的顯微切片快速數(shù)字掃描裝置及其方法，是利用實時測量樣品離焦量來避免掃描前耗時的焦面建模過程，將樣品當(dāng)前掃描點的焦面測量與掃描過程并行處理，從而能夠提高系統(tǒng)速度與通量，具有簡單、快捷、造價低、每小時掃描切片數(shù)量通量高、能夠較好地兼顧測量范圍與測量精度的特點。
[0011]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種具有實時聚焦的顯微切片快速數(shù)字掃描裝置，包括一個數(shù)字顯微成像系統(tǒng)及一個與之匹配組合的實時對焦裝置；所述數(shù)字顯微成像系統(tǒng)至少包括計算機(jī)、與計算機(jī)相連的能夠?qū)崿F(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的圖像探測裝置、顯微光學(xué)成像系統(tǒng)、與顯微光學(xué)成像系統(tǒng)同軸設(shè)置的照明光學(xué)系統(tǒng)及照明光源；在同軸放置的顯微光學(xué)成像系統(tǒng)與照明光學(xué)系統(tǒng)之間放置有自動載物臺，自動載物臺在載物臺控制系統(tǒng)控制下能夠帶動載物臺上的樣品沿著至少兩個方向即X/Y方向運(yùn)動，所述計算機(jī)與所述載物臺控制系統(tǒng)電相連；所述實時對焦裝置包括一個測量樣品離焦量的離焦測量裝置和一個實現(xiàn)樣品與顯微光學(xué)成像系統(tǒng)的物鏡的焦面相重合的離焦運(yùn)動控制裝置；
[0012]所述離焦測量裝置包含沿預(yù)置的第一直線方向放置的至少一對光信號探測元件；所述第一直線方向與所述圖像探測裝置的成像面的共軛面XY之間形成一個夾角為α，各個光信號探測元件在XY平面上的投影位置不相同并且都是在顯微光學(xué)成像系統(tǒng)的物鏡與管鏡的視場區(qū)域之內(nèi)；它們的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)基本等同；
[0013]所述至少一對光信號探測元件分別將所接收到的光強(qiáng)度信號線性或接近線性地轉(zhuǎn)換為電信號并分別輸出到與之相聯(lián)接的電信號強(qiáng)度比較元件中，所述比較元件將至少一對光信號探測元件的信號進(jìn)行比較運(yùn)算，并輸出一個標(biāo)志樣品離開物鏡焦面距離的比較信號到與之相連的離焦運(yùn)動控制裝置；
[0014]所述離焦運(yùn)動控制裝置根據(jù)樣品離焦量大小，驅(qū)動物鏡或者驅(qū)動所述自動載物臺帶動樣品沿著Z軸運(yùn)動，其運(yùn)動的范圍足夠使得待測樣品表面與物鏡的焦面位置在Z軸方向上重合。
[0015]進(jìn)一步優(yōu)選的是，所述至少一對光信號探測元件設(shè)置在與所述數(shù)字顯微成像系統(tǒng)共享部分光路的位置，所述圖像探測裝置與所述顯微光學(xué)成像系統(tǒng)之間設(shè)有分光鏡，所述照明光源所發(fā)出的光線，經(jīng)過照明光學(xué)系統(tǒng)后，透射過樣本或者被樣本反射后，經(jīng)過物鏡，再經(jīng)過與照明光學(xué)系統(tǒng)同軸設(shè)置的顯微光學(xué)成像系統(tǒng)，再經(jīng)過分光鏡分為兩路，一路透射部分沿著透射光軸進(jìn)入圖像探測裝置，另一路反射部分沿著反射光軸進(jìn)入實時對焦裝置的離焦測量裝置的光信號探測元件。光信號探測元件的光信號接收部分所構(gòu)成的直線與光軸Z方向有傾斜夾角(90度減去α )，并且與圖像探測裝置的成像面的共軛面相交，交角為α。
[0016]進(jìn)一步優(yōu)選的是，所述至少一對光信號探測元件設(shè)置在與所述數(shù)字顯微成像系統(tǒng)共享全部光路的位置，所述實時對焦裝置的光信號探測元件放置在圖像探測裝置的圖像傳感器的緊鄰周圍，且在沿著光線照射方向上具有不同位置；所述照明光源所發(fā)出的光線，經(jīng)過照明光學(xué)系統(tǒng)后，透射過樣本或者被樣本反射后，經(jīng)過物鏡，再經(jīng)過與照明光學(xué)系統(tǒng)同軸設(shè)置的顯微光學(xué)成像系統(tǒng)，樣品所形成的影像的中心部分進(jìn)入圖像探測裝置，樣品所形成的影像的邊緣部分進(jìn)入實時對焦裝置的離焦測量裝置的光信號探測元件。
[0017]進(jìn)一步優(yōu)選的是，所述離焦測量裝置包含R個沿第一直線方向放置的光信號探測元件，其中，R 3 2，R個光信號探測元件中的相鄰兩個之間在光路方向的距離相等，所述第一直線在XY平面投影與X軸重合或者平行。即與掃描方向X方向匹配，第一直線與物鏡焦面的共軛面XY的夾角為α，相鄰兩個光信號探測元件所對應(yīng)的離焦量測量范圍[-d，d]，R個同一方向放置的光信號探測元件能夠構(gòu)成R-1對光電距離探測裝置，能夠測量離焦量范圍在[_ (R_l) *d, (R-1) *d]之間。
[0018]進(jìn)一步優(yōu)選的是，所述離焦測量裝置包含至少兩對(即4個)分別放置在沿著第一直線方向和第二直線方向的光信號探測元件；所述第一直線方向的至少一對光信號探測元件在垂直光軸Z方向的XY平面的投影與X軸重合或者平行，即與掃描方向X方向匹配；類似地，所述第二直線上的至少一對光信號探測元件在XY平面投影與掃描方向Y軸重合或者平行；兩條直線與XY平面夾角等同為α，如果沿著光路方向Z向旋轉(zhuǎn)第一直線方向放置的光信號探測元件90度就會基本上與第二直線方向放置的光信號探測元件位置重合。
[0019]進(jìn)一步優(yōu)選的是，所述離焦測量裝置至少包含沿兩個不同直線方向分別放置的R個光信號探測元件和Q個光信號探測元件，其中，R 3 2，Q 3 2 ;所述第一直線方向的R個光信號探測元件與成像面XY的夾角為α，所述第二直線方向的Q個光信號探測元件與成像面XY的夾角為β，α與β為相等或不相等。第一直線測量離焦量范圍在[_ (R_l)*d，(R-1) *d]之間,第二直線測量離焦量范圍在[-(Q-1) *t*d, (Q-1) *t*d]之間。
[0020]進(jìn)一步優(yōu)選的是，所述離焦測量裝置所包含得其光信號探測元件可以是任何探測光信號的元件，如用以探測光強(qiáng)度、能將光強(qiáng)轉(zhuǎn)換為電信號的光電二極管。比較普通的且廉價的選擇是使用能夠?qū)⒐鈴?qiáng)度信號線性地轉(zhuǎn)換為點壓信號的光電二級管，因為其速度快、體積小，可以小到如CCD/CM0S相機(jī)或者CCD/CM0S攝像頭的一個像素，但是每個光信號探測元件是獨立輸出、具有相等的光信號接收面積及相同的轉(zhuǎn)換效率。
[0021 ] 進(jìn)一步優(yōu)選的是，放置在同一個X或者Y方向的光信號探測元件多于兩個時，相鄰兩個光信號探測元件之間的距離由它們輸出電壓之差能夠明顯的隨著離焦量的改變而改變的距離而定，沿著一個方向排列的光信號探測元件每相鄰的兩個光信號探測元件的距離相等。
[0022]進(jìn)一步優(yōu)選的是，所述離焦測量裝置的比較元件對光信號探測元件輸入到其中的電信號進(jìn)行相減比較，輸出帶有相位的比較結(jié)果的控制信號，比較元件輸出的控制信號接至所述離焦運(yùn)動控制裝置，以驅(qū)動離焦運(yùn)動控制裝置動作。
[0023]進(jìn)一步優(yōu)選的是，所述離焦測量裝置所包含的比較元件是一個對光電轉(zhuǎn)換輸出的兩個模擬信號進(jìn)行相減的差分元件，或者是對一個對光電轉(zhuǎn)換輸出的兩個模擬信號首先數(shù)字轉(zhuǎn)換之后對其進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算的數(shù)字計算元件甚至計算機(jī)，該計算機(jī)為單獨的計算機(jī)或者是顯微成像系統(tǒng)的計算機(jī)共用，比較元件與實時對焦裝置的離焦運(yùn)動控制裝置電相連。
[0024]進(jìn)一步優(yōu)選的是，所述離焦運(yùn)動控制裝置與驅(qū)動物鏡運(yùn)動的電機(jī)相連，離焦運(yùn)動控制裝置驅(qū)動物鏡在光軸方向移動，移動距離由比較元件所測定的樣品離焦距離而定，實現(xiàn)樣品待測表面與焦面的重合即對焦。
[0025]進(jìn)一步優(yōu)選的是，所述離焦運(yùn)動控制裝置與載物臺控制裝置相連，離焦運(yùn)動控制裝置通過載物臺控制裝置驅(qū)動載物臺帶動樣品在光軸方向移動，移動距離由比較元件所測定的樣品離焦距離而定，實現(xiàn)樣品待測表面與焦面的重合即對焦。
[0026]進(jìn)一步優(yōu)選的是，所述圖像探測裝置是面陣(XD/CM0S相機(jī)，或(XD/CM0S攝像頭。
[0027]—種具有實時聚焦的顯微切片快速數(shù)字掃描方法，在完成待測樣品前一個掃描視場區(qū)域L-1后、但在掃描緊鄰的下一個視場區(qū)域L前，實時對焦裝置對樣品離開物鏡焦面的距離進(jìn)行實時測量，并根據(jù)測量結(jié)果驅(qū)動離焦運(yùn)動控制裝置實現(xiàn)對掃描L區(qū)域掃描前的實時對焦；還包含如下步驟:
[0028]第一步:將待掃描的顯微切片放置在載物臺上，利用載物臺片夾裝置將待掃描顯微切片位置固定，首先獲取待測切片的需要進(jìn)行數(shù)字掃描并獲取數(shù)字圖像的區(qū)域，接著將待測切片需要數(shù)字化區(qū)域分成N個長方形條帶(N為自然數(shù)字)，每個條帶的寬度由圖像探測裝置所觀測到的樣品的視場區(qū)域亦即一次曝光所完成的樣品掃描區(qū)域的較長那邊的寬度來決定，每個條帶在長度方向上包含M個圖像探測裝置的掃描視場，每個條帶長度方向與載物臺運(yùn)動的X、Y的其中一個方向一致，可以是每個條帶長度方向與載物臺運(yùn)動的X方向一致(寬度方向就是載物臺的Y方向)，也可以是每個條帶長度方向與載物臺運(yùn)動的Y方向一致(寬度方向就是載物臺的X方向)，為方便敘述，假設(shè)長方形條帶長邊與載物臺運(yùn)動的X方向一致；
[0029]第二步:控制載物臺帶動放置在上面的顯微切片沿著長方形條帶的長度方向亦即載物臺的X方向均勻移動，使當(dāng)前掃描條帶勻速地進(jìn)入顯微成像系統(tǒng)的物方視場，在當(dāng)前掃描條帶第L視場進(jìn)入顯微成像系統(tǒng)物方視場過程中，物鏡觀察到的樣品區(qū)域部分屬于前一掃描視場L-1的后部分區(qū)域，部分屬于當(dāng)前視場L的待測區(qū)域；在這一個移動過程中，離焦測量裝置的光信號探測元件所分別輸出的信號到比較元件，比較元件確定當(dāng)前掃描視場L離焦距離并將該參數(shù)送到離焦運(yùn)動控制裝置；
[0030]第三步:在載物臺勻速運(yùn)動將樣品的第L視場送入到物方視場的過程中，離焦運(yùn)動控制裝置根據(jù)比較元件所確定的樣品當(dāng)前視場L離開焦面距離，驅(qū)動樣品或者物鏡沿著光路方向Z移動并使得樣品待測表面與物鏡的焦面重合，待樣品的當(dāng)前掃描視場L基本上進(jìn)入物鏡物方視場時，計算機(jī)控制圖像探測裝置開始圖像采集的曝光，在圖像采集的曝光過程中，樣品仍然沿著長方形條帶即X方向勻速運(yùn)動；曝光時間與載物臺運(yùn)動速度匹配，使得圖像質(zhì)量因為樣本運(yùn)動所造成的運(yùn)動模糊沒有或者微小到可以忽略；
[0031]第四步:等待圖像探測裝置對當(dāng)前視場L曝光完成，將所獲得的圖形數(shù)據(jù)輸運(yùn)到與圖像探測裝置相連接的計算機(jī)，計算機(jī)進(jìn)行該視場L圖像與先前采集的圖像的拼接合并工作之后將圖像存儲；
[0032]第五步:重復(fù)上面第二到第四步，完成當(dāng)前掃描條帶所有M個掃描區(qū)域的掃描；
[0033]第六步:控制載物臺帶動待測樣品移動，開始掃描緊鄰的下一個掃描條帶；重復(fù)上述第二到第五步動作；完成該長方形掃描條帶的掃描；
[0034]第七步:重復(fù)上述第六步動作，完成待測樣本的所有長方形條帶的數(shù)字掃描，獲得整張切片的已經(jīng)拼接好的數(shù)字圖像。
[0035]進(jìn)一步優(yōu)選的是，在所述第三步驟、第四步驟、第五步驟當(dāng)中，載物臺帶動待測樣品沿著掃描條帶掃描方向即X方向勻速運(yùn)動。
[0036]進(jìn)一步優(yōu)選的是，在所述第三步驟、第四步驟、第五步驟當(dāng)中，在完成前一個掃描區(qū)域之后而在載物臺完全移動樣品緊鄰的下一個掃描區(qū)域到物鏡視場之前，實時對焦裝置完成測量樣品的離焦量并完成驅(qū)動物鏡焦面與樣品待測面重合。
[0037]進(jìn)一步優(yōu)選的是，在所述的第六步驟中，控制載物臺帶動待測樣品沿著Y軸方向移動，移動樣品的緊鄰的下一個掃描條帶的最后一個掃描視場如物鏡的物方視場，控制載物臺沿著-X方向移動，使得該條帶的第一個掃描區(qū)域為該長方形條帶的第一個掃描視場；重復(fù)上述第二步驟至第五步驟動作；完成該長方形掃描條帶的掃描；
[0038]進(jìn)一步優(yōu)選的是，所述的長方形條帶與長方形條帶之間有O?20%之間的重疊量，所述圖像探測裝置視場即緊鄰的掃描視場之間有O?20%之間重疊量。
[0039]與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的有益效果是:
[0040]1、本發(fā)明的實時對焦裝置所使用的光信號探測元件，比已有技術(shù)所使用的CXD/CMOS相機(jī)廉價；
[0041]2、本發(fā)明的數(shù)據(jù)采集頻率比已有的使用相機(jī)的技術(shù)高幾個量級；
[0042]3、本發(fā)明可以使用放置在互相垂直的X/Y方向的兩對光信號探測元件，同時測量樣品沿X/Y方向的離焦量；
[0043]4、本發(fā)明可以兼顧大測量范圍與高測量精度；
[0044]5、本發(fā)明利用實時測量樣品離焦量來避免掃描前耗時的焦面建模過程，將樣品當(dāng)前掃描點的焦面測量與掃描過程并行處理，從而能夠提高系統(tǒng)速度與通量，具有簡單、快捷、造價低、每小時掃描切片數(shù)量通量高、能夠較好地兼顧測量范圍與測量精度的優(yōu)點。
[0045]以下結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明；但本發(fā)明的一種具有實時聚焦的顯微切片快速數(shù)字掃描裝置及其方法不局限于實施例。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0046]圖1是本發(fā)明的總流程圖；
[0047]圖1 (A)是本發(fā)明的掃描裝置(其中數(shù)字顯微成像系統(tǒng)與實時對焦裝置共享部分光路，并適用于通過調(diào)節(jié)物鏡位置實現(xiàn)實時聚焦)示意圖；
[0048]圖1 (B)是本發(fā)明的掃描裝置(其中數(shù)字顯微成像系統(tǒng)與實時對焦裝置共享部分光路，并適用于通過調(diào)節(jié)載物臺位置實現(xiàn)實時聚焦)示意圖；
[0049]圖2 (A)是實現(xiàn)本發(fā)明的離焦量實時探測(沿著第一直線方向放置二個光信號探測元件)的示意圖；
[0050]圖2 (B)是對應(yīng)于圖2 (A)的光信號探測元件的輸出圖及比較元件的輸出示意圖；
[0051]圖3 (A)是延拓本發(fā)明實時調(diào)焦范圍(沿著第一直線方向放置多個光信號探測元件)的示意圖；
[0052]圖3 (B)是對應(yīng)于圖3 (A)的光信號探測元件的輸出圖及比較元件的輸出示意圖；
[0053]圖4是本發(fā)明的掃描裝置(其中數(shù)字顯微成像系統(tǒng)與實時對焦裝置共享全部光路，并適用于通過調(diào)節(jié)物鏡位置實現(xiàn)實時聚焦)示意圖；
[0054]圖5 (A)是實時對焦裝置的光信號探測元件(共二個)放置在物鏡視場邊緣的示意圖；
[0055]圖5 (B)是實時對焦裝置的光信號探測元件(共四個)放置在物鏡視場邊緣的示意圖；
[0056]圖6是本發(fā)明的掃描裝置(其中數(shù)字顯微成像系統(tǒng)與實時對焦裝置共享全部光路，并并適用于通過調(diào)節(jié)載物臺位置實現(xiàn)實時聚焦，且離焦運(yùn)動控制裝置與數(shù)字顯微成像系統(tǒng)的載物臺控制裝置合并)示意圖；
[0057]圖7是本發(fā)明的掃描裝置(其中數(shù)字顯微成像系統(tǒng)與實時對焦裝置共享全部光路，并并適用于通過調(diào)節(jié)載物臺位置實現(xiàn)實時聚焦，且離焦運(yùn)動控制裝置與計算機(jī)合并)示意圖；
[0058]圖8 (A)是本發(fā)明的實時對焦裝置的光信號探測元件(沿著第一直線包含多個光信號探測元件)分布示意圖；[0059]圖8 (B)是本發(fā)明的實時對焦裝置的光信號探測元件(沿著多個直線，每個直線包含多個光信號探測元件)分布示意圖；
[0060]圖9是本發(fā)明的實時對焦裝置的光信號探測元件(沿多個直線方向，每個直線方向包含多個光信號探測元件，且每條直線沿著成像面XY平面的夾角不同)的位置的示意圖；
[0061]圖10是本發(fā)明的實時對焦裝置的光信號探測元件在XY平面投影均在物鏡與管鏡的視場之內(nèi)的示意圖。
[0062]圖11是本發(fā)明的掃描區(qū)域(示意顯微切片分割為多個掃描條帶、每個掃描條帶包含多個掃描區(qū)域)的示意圖。
【具體實施方式】
[0063]實施例一:
[0064]結(jié)合附圖1 (A)、圖1 (B)、附圖 2 (A)、2 (B)。
[0065]本發(fā)明的一種具有實時聚焦的顯微切片快速數(shù)字掃描裝置，是一種用于快速獲取顯微切片全部或者相當(dāng)大部分的數(shù)字圖像的掃描裝置，包括:一個數(shù)字顯微成像系統(tǒng)I及一個與之匹配組合的實時對焦裝置2。數(shù)字顯微成像系統(tǒng)I至少包括計算機(jī)3，與計算機(jī)相連的實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的圖像探測裝置4，在置于自動載物臺6上面的樣品7與圖像探測裝置4之間的顯微光學(xué)成像系統(tǒng)5。其中顯微光學(xué)成像系統(tǒng)5至少包括一個物鏡11，與之匹配的管鏡18，物鏡與管鏡之間還可能安放濾鏡立方塊。數(shù)字顯微成像系統(tǒng)I至少還包括與光學(xué)成像系統(tǒng)5同軸設(shè)置的照明光學(xué)系統(tǒng)8及照明光源9，在同軸放置的顯微光學(xué)成像系統(tǒng)5與照明光學(xué)系統(tǒng)8之間放置有自動載物臺6，自動載物臺6在對應(yīng)的載物臺控制系統(tǒng)10控制下能夠帶動樣品7沿著X/Y方向均勻勻速運(yùn)動，計算機(jī)3與載物臺控制系統(tǒng)10電相連。
[0066]如圖1 (A)所示，實時對焦裝置2包括一個測量樣品離焦量的離焦測量裝置19，一個實現(xiàn)樣品待測表面與物鏡的焦面的重合的離焦運(yùn)動控制裝置20。如圖2 (A)所示，測量樣品離焦量的離焦測量裝置19包含沿第一直線25方向放置的至少一對(即兩個)光信號探測元件16，17，它們的光信號接收部分中心沿著直線25，因此光信號探測元件16，17所構(gòu)成的直線25與光軸方向有傾斜夾角(90度-α )，與成像面24相交，交角為a。成像面24與圖像探測裝置的圖像傳感器所形成的表面共軛。光信號探測元件16，17在成像面的共軛面的投影在對應(yīng)于物鏡和管鏡的視場區(qū)域以內(nèi)。光信號探測元件除位置不同外，其它關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)等同。
[0067]光信號探測元件16、17分別將所接收到的光強(qiáng)度信號線性或接近線性地轉(zhuǎn)換為電信號并分別輸出到與之相聯(lián)接的電信號強(qiáng)度比較元件14，比較元件14將一對光信號探測元件16，17的信號進(jìn)行比較運(yùn)算，并輸出一個標(biāo)志樣品離開物鏡焦面距離的比較信號到與之相連的離焦運(yùn)動控制裝置20 ；
[0068]沿著光軸方向前后放置的一對光信號探測元件16、17，他們沿Z軸上前后放置，在垂直于光路方向上可以隨意放置，但是為了方便起見，它們在XY平面的投影要么沿著對應(yīng)于載物臺運(yùn)動的X方向放置，要么沿著對應(yīng)于載物臺運(yùn)動的Y方向放置。圖2 (A)示意沿著Z軸方向前后放置、在XY平面投影位置構(gòu)成直線的兩個光信號探測元件。它們在垂直于光路的平面簡稱XY平面的投影滿足他們在物鏡像面共軛的成像空間之內(nèi)。[0069]測量樣品離焦量的離焦測量裝置19所包含的光信號探測元件可以是任何探測光信號的元件，如用以探測光強(qiáng)度、能將光強(qiáng)轉(zhuǎn)換為電信號的光電二極管。比較普通的且廉價的選擇是使用能夠?qū)⒐鈴?qiáng)度信號線性地轉(zhuǎn)換為點壓信號的光電二級管，因為其速度快、體積小，可以小到如(XD/CM0S相機(jī)或者(XD/CM0S攝像頭的一個像素，但是每個光信號探測元件是獨立輸出、具有相等的光信號接收面積及相同的轉(zhuǎn)換效率。
[0070]普通的光強(qiáng)探測元件如光電二級管、圖像傳感器的單個像素、光譜儀中的單個光電轉(zhuǎn)換裝置、光電倍增管的光電轉(zhuǎn)換元件等都能以極高的速度輸出探測結(jié)果。該發(fā)明使用獨立的光強(qiáng)探測元件，每個光強(qiáng)探測元件的輸出是獨立的，彼此之間不共享輸出電路，從而避免了面陣CCD/CM0S的攝像頭使用超百萬個陣列排列、共享輸出電路的光電轉(zhuǎn)換元件(即像素)所導(dǎo)致速度降低的問題。
[0071]圖2 (B)縱坐標(biāo)對應(yīng)于光亮度或者電信號強(qiáng)度I，橫坐標(biāo)對應(yīng)于樣品離開物鏡焦面的距離光信號探測元件16、17輸出的電信號為圖2 (A)中曲線60、61所示，假設(shè)是分段線性曲線。當(dāng)樣品待測表面與物鏡焦面重合時，從樣品7處來的光信號經(jīng)過物鏡、成像光路、分光鏡13后到達(dá)光信號探測元件16、17的信號較弱，比較元件14對它們的輸出信號進(jìn)行比較后的輸出也弱如圖2 (B)曲線MAP的原點O位置不意。
[0072]如圖2 (B)所示，當(dāng)物鏡焦面離開樣品待測表面的距離為d時候，光信號探測元件17的有效面處于物鏡像面的共軛面上，它這時候接收到的光的信號最強(qiáng)，輸出電信號最強(qiáng)在曲線61的N位置，而光信號探測元件16的有效面遠(yuǎn)離物鏡焦面的共軛面，它這時候接收到的光的信號最弱，輸出電信號最弱。對光信號探測元件16、17的輸出電信號進(jìn)行比較的比較元件14的輸出結(jié)果如圖2B中曲線MAP的P點所示。
[0073]如圖2 (B)所示，當(dāng)物鏡焦面高于樣品待測面距離的-d時，光信號探測元件16的有效面處于物鏡像面的共軛面上，它這時候接收到的光的信號最強(qiáng)，輸出電信號最強(qiáng)，在曲線60的M位置，而光信號探測元件17的有效面遠(yuǎn)離物鏡焦面的共軛面，它這時候接收到的光的信號最弱，輸出電信號最弱。比較元件14輸出信號如圖2B中M點所示。
[0074]如圖2 (B)所示，當(dāng)待測樣品離開物鏡焦面距離在[-d，d]之間時，比較元件14的輸出在曲線MAP之間。預(yù)先刻度好曲線ΜΑ0Ρ，在實際使用中，根據(jù)比較元件14輸出信號在MOP曲線的位置A，可以推斷物鏡焦面離開待測樣品表面的距離X。在離焦范圍在[-d，d]之間時，實時對焦裝置2能夠根據(jù)比較元件14的輸出結(jié)果獲得離焦量的定量數(shù)字。
[0075]如圖1 (A)所示，比較元件14與離焦控制裝置20電相連。離焦控制裝置20包括物鏡運(yùn)動控制裝置15和驅(qū)動電機(jī)12，離焦控制裝置20可以根據(jù)比較元件14所測得的樣品離焦量大小，其物鏡運(yùn)動控制裝置15驅(qū)動電機(jī)12帶動物鏡11沿著光軸Zl方向運(yùn)動，使得待測樣品7表面與物鏡的焦面位置在光軸Zl方向上重合。在圖1 (A)所示實例中，Z軸運(yùn)動控制裝置15與運(yùn)動實現(xiàn)裝置12電相連，運(yùn)動實現(xiàn)裝置可以是步進(jìn)電機(jī)、直流電機(jī)、伺服電機(jī)、壓電陶瓷電機(jī)或者別的運(yùn)動實現(xiàn)裝置。
[0076]如圖1 (B)所示，對于可以X、Y、Z三維運(yùn)動的載物臺，離焦控制裝置20也可以與載物臺控制裝置10合并。比較元件14與載物臺控制裝置10電相連。載物臺控制裝置10能夠以比較元件14所測得的樣品離焦量X大小，驅(qū)動載物臺帶動樣品在光路方向X方向運(yùn)動，使得待測樣品表面與物鏡的焦面位置在光軸Zl方向上重合。從而實現(xiàn)系統(tǒng)的實時對焦。[0077]實施例二:
[0078]結(jié)合附圖1 (A)、圖1 (B)、附圖 3 (A)、3 (B)。
[0079]該實施例與實施例一相比較，只是拓展實施例一的離焦量探測范圍。因此除了多放置幾個光信號探測元件以外，其余部件相同，在此不再重復(fù)敘述，下面僅僅描述本實施例特別的地方即離焦量測量部分。
[0080]當(dāng)沿著第一直線方向的一對光信號探測元件所能夠有效測得的離焦距離2d不能夠滿足要求時，可以沿著該直線放置多對光信號探測元件。圖3 (A)示意放置兩對即4個光信號探測元件的情況，它們在XY平面投影沿著X方向，其中第一對光信號探測元件16、17能夠測量的焦面離焦范圍為2d，在光信號探測元件16沿光路方向遠(yuǎn)離物品方向放置光信號探測元件26，在光信號探測元件17沿光路方向物品7方向更近距離放置光信號探測元件27。在光軸方向Z上光信號探測元件26與電轉(zhuǎn)換元件16的距離與光信號探測元件16、17的距離相等，與轉(zhuǎn)換元件17、27的距離也相等，就是說它們在光軸方向的距離兩兩相等。
[0081]圖3 (A)所示放置4個光信號探測元件的輸出圖如圖3 (B)示意。光信號探測元件26輸出曲線如圖3 (B)中曲線32所示，類似地光信號探測元件16輸出曲線如圖3 (B)中曲線28所示。這兩個光信號探測元件的輸出與它們電相連的比較元件14相連，比較元件14輸出曲線如圖3 (B)中曲線33所示。在樣品離焦面-3d時候，光信號探測元件26正處于物鏡焦面共軛面，因此輸出最大在曲線33所示的Q位置，而其它三個光信號探測元件16、17、27都遠(yuǎn)離物鏡焦面的共軛面，因此接收到的光信號很弱，幾乎為零。比較元件14的輸出中，只有比較光信號探測元件26、16的輸出曲線32、28才有對應(yīng)于曲線33的Q點的輸出。當(dāng)在樣品離焦面-d時候，光信號探測元件16正處于物鏡焦面共軛面，因此輸出最大在曲線28所示的R位置，而其它三個光信號探測元件26、17、27都遠(yuǎn)離物鏡焦面的共軛面，因此接收到的光信號很弱，幾乎為零。比較元件14的輸出中，只有比較光信號探測元件對26、16的輸出曲線32、28才有對應(yīng)于曲線33的U點的輸出。因此當(dāng)樣品7待測表面離開物鏡11焦面的距離在-3d到-d之間時，離焦測量裝置19的比較元件14輸出曲線如3 (B)中曲線33所示即QU曲線。
[0082]如圖3 (B)所示，當(dāng)樣品7待測表面離開物鏡焦面的距離在-d到d之間時，離焦測量裝置19的比較元件輸出曲線如3 (B)中曲線30所示。當(dāng)在樣品離焦面-d時候，光信號探測元件16正處于物鏡焦面共軛面，因此輸出最大在曲線28所示的R位置，而其它三個光信號探測元件26、17、27都遠(yuǎn)離物鏡焦面的共軛面，因此接收到的光信號很弱，幾乎為零。比較元件14的輸出中，只有比較光信號探測元件對26、16的輸出曲線32、28才有對應(yīng)于曲線33的U點的輸出，比較元件14對應(yīng)于光信號探測元件對16、17的輸出也是在曲線30的R點。當(dāng)在樣品離焦面d時候，光信號探測元件17正處于物鏡焦面共軛面，因此輸出最大在曲線29所示的S位置，而其它三個光信號探測元件26、16、27都遠(yuǎn)離物鏡焦面的共軛面，因此接收到的光信號很弱，幾乎為零。比較元件14的輸出中，比較元件14對應(yīng)于光信號探測元件對16、17的輸出也是在曲線30的V點，因此當(dāng)樣品7待測表面離開物鏡11焦面的距離在-d到d之間時，離焦測量裝置19的比較元件輸出曲線如3 (B沖曲線30所示即RV曲線。
[0083]類似地，如圖3 (B)所示，因此當(dāng)樣品7待測表面離開物鏡11焦面的距離在d到3d之間時，離焦測量裝置19的比較元件輸出曲線如3B中曲線34所示即SW曲線。[0084]本發(fā)明的優(yōu)點是通過放置多個光信號探測元件實現(xiàn)大的離焦范圍的分段測量，在保證測量精度的同時，拓展測量范圍，從而避免別的實時離焦測量方法由于測量范圍小而導(dǎo)致的脫焦現(xiàn)象或者為了保證較大測量范圍而帶來焦面測量精度低等問題。
[0085]在上述描述中，只是以舉例的形式描述在XY平面投影沿X方向成直線放置4個光信號探測元件，它們在光路Z方向兩兩等距離擺放在物鏡焦面的共軛成像體積內(nèi)。為了更大的拓展離焦量測量范圍，還可以繼續(xù)呈直線添加更多的光信號探測元件，該執(zhí)行與XY平面夾角為S，它們在光路方向Z上前后兩兩等距離放置。
[0086]實施例三:
[0087]該實施例與實施例一相比較，在于在第一直線方向放置一對光信號探測元件，它們在XY平面投影沿著X方向，它們與XY平面構(gòu)成夾角α。在此基礎(chǔ)之上，在第二直線方向放置第二對光信號探測元件，它們與XY平面構(gòu)成夾角也為α，第二對在XY平面的投影與Y方向平行。因此與實施例一相比，除了在Y方向多放置一對光信號探測元件以為，其余部件相同，在此不再重復(fù)敘述。
[0088]在本實施例子中，在XY平面投影為Χ/Υ方向的光電轉(zhuǎn)換的離焦測量范圍分別是[_d，d]之間。當(dāng)沿著X方向的離焦測量裝置測定離焦量為X，而沿著Y方向的離焦測量裝置測定離焦量為y，那么可以使用這兩個測量值的加權(quán)平均來作為系統(tǒng)離焦測量裝置的輸出，比如離焦量為二者的簡單平均。
[0089]實施例四:
[0090]該實施例與實施例二相比較，在于在第一直線方向放置多對光信號探測元件基礎(chǔ)之上，在垂直于第一直線方向的再放置多對光信號探測元件，兩個直線方向與成像面夾角均為α。因此除了在第二方向放置一些光信號探測元件以為，其余部件與第二實施例相同，在此不再重復(fù)敘述。
[0091]在本實施例子中，沿著第一直線方向與第二直線方向的光電轉(zhuǎn)換的離焦測量范圍是[_md，md]之間。當(dāng)沿著第一方向的離焦測量裝置測定離焦量為X，而沿著第二方向的離焦測量裝置測定離焦量為y，那么可以使用這兩個測量值的加權(quán)平均來作為系統(tǒng)離焦測量裝置的輸出，比如離焦量為二者的簡單平均。
[0092]實施例五:
[0093]結(jié)合附圖4、附圖 5 (A)、5 (B)，附圖 2 (A)、2 (B)。
[0094]本發(fā)明的一種具有實時聚焦的顯微切片快速數(shù)字掃描裝置，是一種用于快速獲取顯微切片全部或者相當(dāng)大部分的數(shù)字圖像的掃描裝置，包括:一個數(shù)字顯微成像系統(tǒng)I及一個與之匹配組合的實時對焦裝置2。數(shù)字顯微成像系統(tǒng)I至少包括計算機(jī)3，與計算機(jī)相連的實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的圖像探測裝置4，在置于載物臺6上面的樣品7與圖像探測裝置4之間的顯微光學(xué)成像系統(tǒng)5。其中顯微光學(xué)成像系統(tǒng)5至少包括一個物鏡11，與之匹配的管鏡52，物鏡與管鏡之間還可能安放濾鏡立方塊51。數(shù)字顯微成像系統(tǒng)I至少還包括與顯微光學(xué)成像系統(tǒng)5同軸設(shè)置的照明光學(xué)系統(tǒng)8及照明光源9，在同軸放置的顯微光學(xué)成像系統(tǒng)5與照明光學(xué)系統(tǒng)8之間放置有自動載物臺6，自動載物臺6在對應(yīng)的控制系統(tǒng)10控制下能夠帶動樣品7能至少沿著X/Y方向運(yùn)動，計算機(jī)與載物臺控制系統(tǒng)10電相連。
[0095]如圖4所示，實時對焦裝置2包括一個測量樣品離焦量的裝置19，一個實現(xiàn)樣品待測表面與物鏡的焦面的重合的離焦運(yùn)動控制裝置20。測量樣品離焦量的離焦測量裝置19包含至少一對(即兩個)放置在沿光路方向Z前后不同位置的光信號探測元件16，17，它們在沿著光軸垂直的平面上的位置也是不同的。如圖5 (A)所示，物鏡及管鏡的視場一般是圓形區(qū)域21。光信號探測元件16、17放置在緊鄰圖像探測裝置4的圖像傳感器方形區(qū)域22周圍，從樣品來的光信號通過物鏡、成像光學(xué)系統(tǒng)5后中心部分進(jìn)入圖像探測裝置4的圖像傳感器方形區(qū)域22，邊緣部分進(jìn)入光信號探測元件16，17。物鏡及管鏡的視場一般在22毫米，而一般攝像頭對角線尺寸在1/2”到2/3”之間，也少有使用大靶面攝像頭如4/3”的。攝像頭靶面最大是與光學(xué)成像系統(tǒng)的視場圓圈內(nèi)接。在方形圖像傳感器和與之外接的光學(xué)成像系統(tǒng)的視場圓圈之間，有一個所有這些攝像頭都留有足夠的邊緣放置幾個微小的光信號探測元件16、17的，它們的光電轉(zhuǎn)換部分尺寸可以小到幾個微米，就如圖像傳感器的一個像素，電傳輸及電數(shù)字化轉(zhuǎn)換部分可以外接。
[0096]作為舉例，圖5 (A)中示意光信號探測元件16、17在XY平面的投影沿著X方向的位置連成平行于X的直線，經(jīng)過物鏡焦面的共軛面中心及X/Y/Z座標(biāo)系原點。在圖4中，光信號探測元件16，17的光信號接收部分所構(gòu)成的平面62與光軸方向有傾斜夾角并且與圖像探測器圖像傳感器的表面即成像面63相交夾角為α，成像面63與物鏡焦面共軛，光信號探測元件除位置不同外，其它關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)等同。
[0097]如圖2 (B)所示，光信號探測元件16、17分別將所接受到的光強(qiáng)度信號線性或接近線性地轉(zhuǎn)換為電信號并分別輸出到與之相聯(lián)接的電信號強(qiáng)度比較元件14，比較元件14將一對光信號探測元件的信號進(jìn)行比較運(yùn)算，并輸出一個標(biāo)志樣品離開物鏡焦面距離的比較信號到與之相連的離焦運(yùn)動控制裝置20 ；
[0098]沿著光軸方向前后放置的一對光信號探測元件16、17，他們沿Z軸上前后放置，在垂直于光路方向上可以隨意放置，但是為了方便起見，要么沿著對應(yīng)于載物臺運(yùn)動的X方向放置，要么沿著對應(yīng)于載物臺運(yùn)動的Y方向放置。圖2 (A)示意沿著Z軸方向前后放置、投影在X方向位置構(gòu)成直線的兩個光信號探測元件。它在垂直于光路的平面簡稱XY平面的投影的距離滿足他們在物鏡像面共軛的成像空間之內(nèi)。光信號探測元件16、17輸出的電信號為圖2 (B)中曲線60、61所示曲線。圖2 (B)縱坐標(biāo)對應(yīng)于光亮度或者電信號強(qiáng)度I，橫坐標(biāo)對應(yīng)于樣品離開物鏡焦面的距離。
[0099]當(dāng)樣品待測表面與物鏡焦面重合時，從樣品7處來的光信號經(jīng)過物鏡11、顯微光學(xué)成像系統(tǒng)5后到達(dá)光信號探測元件16、17的信號較弱。當(dāng)物鏡焦面離開樣品待測表面的距離為d時候，光信號探測元件17的有效面處于物鏡像面的共軛面上，它這時候接收到的光的信號最強(qiáng)，輸出電信號最強(qiáng)，而光信號探測兀件16的有效面遠(yuǎn)離物鏡焦面的共軛面，它這時候接收到的光的信號最弱，輸出電信號最弱。對光信號探測元件16、17的輸出電信號進(jìn)行比較的比較元件14的輸出結(jié)果如圖2 (B)中曲線MOP所示。當(dāng)物鏡焦面高于樣品待測面距離的d時，比較元件14輸出信號如圖2 (B)中P點所示。當(dāng)物鏡焦面低于樣品待測面距離的d時，比較元件14輸出信號如圖2 (B沖M點所示。預(yù)先刻度好曲線Μ0Ρ，在實際使用中，根據(jù)比較元件14輸出信號在MOP曲線的位置A，可以推斷物鏡焦面離開待測樣品表面的距離X。
[0100]如圖5 (B)所示，除了沿X方向成直線且沿Z方向前后放置光信號探測元件16、17夕卜，還可以類似地沿Y方向成直線且沿Z方向前后放置光信號探測元件26、27。離焦測量裝置19所測得的樣品7待測表面離焦量由X方向與Y方向所測得的離焦量的加權(quán)平均值來確定。
[0101]如圖4所示，比較元件14與離焦控制裝置20電相連。離焦控制裝置20包含物鏡運(yùn)動控制裝置15和物鏡運(yùn)動執(zhí)行裝置12。能夠以比較元件14所測得的樣品離焦量大小，其物鏡運(yùn)動控制裝置15驅(qū)動電機(jī)12帶動物鏡11沿著光軸Zl方向運(yùn)動，使得待測樣品7表面與物鏡的焦面位置在光軸Zl方向上重合。在圖4所示實例中，Z軸運(yùn)動控制裝置15與運(yùn)動實現(xiàn)裝置12電相連，運(yùn)動實現(xiàn)裝置可以是步進(jìn)電機(jī)、直流電機(jī)、伺服電機(jī)、壓電陶瓷電機(jī)或者別的運(yùn)動實現(xiàn)裝置。
[0102]實施例六:
[0103]結(jié)合附圖6、附圖7、附圖5，附圖2 (A)、2 (B)、附圖3 (A)、3 (B)、附圖8。
[0104]如圖6所示，對于可以X、Y、Z三維運(yùn)動的載物臺，離焦控制裝置20也可以與載物臺控制裝置10合并。比較元件14與載物臺控制裝置10電相連。載物臺控制裝置10根據(jù)比較元件14所測得的樣品離焦量大小，驅(qū)動載物臺帶動樣品在光路方向Z方向運(yùn)動，使得待測樣品表面與物鏡的焦面位置在光軸Zl方向上重合。
[0105]在具體實施中，也可以如附圖7所示，將比較元件與計算控制元件(如計算機(jī))3直接相連，由計算控制元件3分析比較元件的輸出結(jié)果，直接控制載物臺控制裝置10。由載物臺控制裝置10驅(qū)動載物臺帶動樣品在光路方向Z方向運(yùn)動，使得待測樣品表面與物鏡的焦面位置在光軸Zl方向上重合。
[0106]當(dāng)一對沿著第一方向放置的物鏡轉(zhuǎn)換元件所能夠有效測得的離焦距離2d不能夠滿足要求時，可以多放置多對光信號探測元件。圖8(A)示意沿著第一方向放置6個光信號探測元件，它們每相鄰兩個構(gòu)成一對，一共5對光信號探測元件。第一方向與成像面XY平面夾角為α，在光軸方向Z上光信號探測元件35與電轉(zhuǎn)換元件37的距離為δ、與光信號探測元件37、16的距離相等也為δ，與轉(zhuǎn)換元件16、17的距離也相等為δ，與轉(zhuǎn)換元件17、38的距離也相等為δ，與轉(zhuǎn)換元件38、36的距離也相等為δ，就是說它們在光軸方向的距離兩兩相等，間距為δ。第一對光信號探測元件35、37所測得的離焦范圍為[-5d，-3d];第二對光信號探測元件37、36所測得的離焦范圍為[_3d，-d];第三對光信號探測元件16、17所測得的離焦范圍為[_d，d];第四對光信號探測元件17、38所測得的離焦范圍為[d，3d]；第五對光信號探測元件38、36所測得的離焦范圍為[3d，5d]。類似地，如果沿著Z方向等距離δ放置R個光信號探測元件，它們構(gòu)成R-1對，可以測量離焦范圍[(-R+l)d，(R-l)d],其中“d”與光信號探測元件Z向間距δ、光電轉(zhuǎn)換效率等有關(guān)系。
[0107]以上具體實施例中，沿著Z方向的光信號探測元件的距離也可以是非等間距的。方向也不僅僅限制在Χ/Υ方向，在XY平面內(nèi)任意方向均可。
[0108]圖8 (B)示意沿著第一方向放置6個光信號探測元件，沿著第二方向放置6個光信號探測元件。
[0109]本實例其它方面與實施例五類似或者是前面幾個實施例的組合，在此不再重復(fù)。
[0110]實施例七:
[0111]結(jié)合附圖9、附圖10。
[0112]在實施例六中沿著第一直線方向的R個光信號探測元件，它們緊鄰兩者之間沿著Z方向等間距δ，它們構(gòu)成R-1對，可以測量離焦范圍[(-R+l)d, (R-1) d],其中“d”與光信號探測元件Z向間距δ、光電轉(zhuǎn)換效率等有關(guān)系。如附圖9所示，為了進(jìn)一步拓展離焦測量裝置的離焦量測量范圍，還可以在第二方向放置另外一組光信號探測元件Q。第一方向包含R個光信號探測元件，它們在XY平面的投影沿X方向，它們構(gòu)成的直線與成像面XY之間夾角α較小，用以保持較高的測量精度；第二直線方向放置另外一組Q個光信號探測元件，它們在XY平面的投影沿Y方向:它們構(gòu)成的直線與成像面XY之間夾角β較大，用以保持較高的測量范圍，它們的離焦量測量范圍為[(_R+l)*t*d, (R-l)*t*d],其中t是大于I的數(shù)。在附圖9中，作為舉例R值為4:光信號探測元件26、16、27、17兩兩之間Z向間距為S，它們的離焦量測量范圍為[(_3d，3d]。而在Y方向放置的光信號探測元件Q值也碰巧是4個:48、47、49、50，它們兩兩之間Z向間距為3 δ，它們的離焦量測量范圍為[_9d，9d]。
[0113]如附圖10所示，R個光信號探測元件在XY平面的投影是沿著X方向的，Q個光信號探測元件在XY平面的投影是沿著另一個方向如Y方向的。它們在XY方向投影都包含在物鏡與管鏡的視場21之內(nèi)。
[0114]類似地，還可以根據(jù)需要放置第三組光信號探測元件，第4組光信號探測元件等等，它們構(gòu)成的直線與成像面XY之間夾角分別是α、β、Y等等。用以滿足各種各樣的離焦測量精度與離焦測量范圍的要求。
[0115]在具體實施中，沿著Z方向的光信號探測元件的距離也可以是非等間距的。方向也不僅僅限制在Χ/Υ方向，在XY平面內(nèi)任意方向均可。
[0116]本實例其它方面與實施例六例相似或者是前面幾個實施例的組合，在此不再重復(fù)。
[0117]結(jié)合以上實施例一~七，快速測量樣品待測表面離開物鏡焦面的距離。本總體實施例是在以上具體實施離焦量測量的實例基礎(chǔ)上，實現(xiàn)系統(tǒng)實時聚焦快速掃描整個切片或者切片相當(dāng)大部分的快速數(shù)字掃描具體實施方法舉例。
·[0118]如附圖11所示。
[0119]本發(fā)明的一種具有實時聚焦的顯微切片快速數(shù)字掃描方法，即一種用于快速獲取顯微切片全部或者相當(dāng)大部分的數(shù)字圖像的掃描方法，在完成待測樣品前一個掃描視場區(qū)域L-1后、但在掃描緊鄰的下一個視場區(qū)域L前，實時對焦裝置對樣品離開物鏡焦面的距離進(jìn)行實時測量，并根據(jù)測量結(jié)果驅(qū)動離焦運(yùn)動控制裝置實現(xiàn)對掃描L區(qū)域掃描前的實時對焦；還包含如下步驟:
[0120]第一步:將待掃描的顯微切片放置在載物臺6上，利用載物臺片夾裝置將待掃描顯微切片位置固定，首先獲取待測切片的需要進(jìn)行數(shù)字掃描并獲取數(shù)字圖像的區(qū)域，接著將待測切片需要數(shù)字化區(qū)域分成N個長方形條帶(N為自然數(shù)字):第I條帶、2條帶…N條帶，每個條帶包含多個圖像探測裝置的視場(又稱像方視場也稱單次掃描視場區(qū)域):1視場、2視場、L-1視場、L視場、L+1視場，…，M視場；每個條帶的寬度由圖像探測器所觀測到的樣品的視場區(qū)域亦即一次曝光所完成的樣品掃描區(qū)域的較長那邊的寬度來決定，每個條帶在長度方向上包含M個圖像探測裝置的掃描視場，每個條帶長度方向與載物臺運(yùn)動的X方向一致(寬度方向就是載物臺的Y方向)，也可以是每個條帶長度方向與載物臺運(yùn)動的Y方向一致(寬度方向就是載物臺的X方向)，為方便敘述，假設(shè)長方形條帶長邊與載物臺運(yùn)動的X方向一致；
[0121]第二步:控制載物臺6帶動放置在上面的顯微切片沿著長形狀條帶的長度方向亦即載物臺的X方向均勻移動，使當(dāng)前掃描條帶勻速地進(jìn)入顯微成像系統(tǒng)的物方視場，在當(dāng)前掃描條帶第L視場進(jìn)入顯微成像系統(tǒng)物方視場過程中，物鏡觀察到的樣品區(qū)域部分屬于前一掃描視場L-1的后部分區(qū)域，部分屬于當(dāng)前視場L的待測區(qū)域；在這一個移動過程中，離焦測量裝置19的光信號探測元件16、17所分別輸出的信號到比較元件14，比較元件14確定當(dāng)前掃描視場L離焦距離并將該參數(shù)送到離焦運(yùn)動控制裝置20 ;在掃描每一個長方形條帶過程中，樣品基本勻速運(yùn)動通過顯微成像系統(tǒng)的物方視場(物鏡視場)；在完成一個條帶的前一個像方視場數(shù)字成像掃描后但在掃描同一條帶的下一個像方視場前，實時對焦裝置2對樣品離開物鏡焦面的距離進(jìn)行測量并根據(jù)測量結(jié)果驅(qū)動離焦運(yùn)動控制裝置20以便在實時對焦過程中提供及時反饋；
[0122]第三步:在載物臺勻速運(yùn)動將樣品的第L視場送入到物方視場的過程中，離焦運(yùn)動控制裝置20根據(jù)比較元件14所確定的樣品7當(dāng)前視場L離開焦面距離，驅(qū)動樣品或者物鏡沿著光路方向Z移動并使得樣品待測表面與物鏡的焦面重合，待樣品的當(dāng)前掃描視場L基本上進(jìn)入物鏡物方視場時，計算機(jī)控制圖像探測裝置4開始圖像采集的曝光，在圖像采集的曝光過程中，樣品7仍然沿著X方向勻速運(yùn)動；曝光時間與載物臺運(yùn)動速度匹配，使得圖像質(zhì)量因為樣本運(yùn)動所造成的運(yùn)動模糊沒有或者微小到可以忽略；
[0123]第四步:等待圖像采集裝置對當(dāng)前視場L曝光完成，將所獲得的圖形數(shù)據(jù)輸運(yùn)到與圖像采集裝置相連接的計算機(jī)3，計算機(jī)3進(jìn)行該視場L圖像與先前采集的圖像的拼接合并工作之后將圖像存儲；
[0124]第五步:重復(fù)上面第二到第四步，完成當(dāng)前掃描條帶所有M個掃描區(qū)域的掃描；
[0125]第六步:控制載物臺帶動待測樣品移動，開始掃描緊鄰的下一個掃描條帶；重復(fù)上述第二到第五步動作；完成該長方形掃描條帶的掃描；
[0126]第七步:重復(fù)上述第六步動作，完成待測樣本的所有長方形條帶的數(shù)字掃描，獲得整張切片的已經(jīng)拼接好的數(shù)字圖像。
[0127]在上述第三步驟、第四步驟、第五步驟當(dāng)中，載物臺帶動待測樣品沿著掃描條帶掃描方向即X方向勻速運(yùn)動。
[0128]在上述第三步驟、第四步驟、第五步驟當(dāng)中，在完成前一個掃描區(qū)域之后而在載物臺完全移動樣品緊鄰的下一個掃描區(qū)域到物鏡視場之前，實時對焦裝置完成測量樣品的離焦量并完成驅(qū)動物鏡焦面與樣品待測面重合。
[0129]在上述的第六步驟中，控制載物臺帶動待測樣品沿著Y軸方向移動，移動樣品的緊鄰的下一個掃描條帶的最后一個掃描視場如物鏡的物方視場，控制載物臺沿著-X方向移動，使得該條帶的第一個掃描區(qū)域為該長方形條帶的第一個掃描視場；重復(fù)上述第二步驟至第五步驟動作；完成該長方形掃描條帶的掃描；
[0130]所述的長方形條帶與長方形條帶之間可以有O?20%之間的重疊量，所述圖像探測裝置視場即緊鄰的掃描視場之間可以有O?20%之間重疊量。
[0131]上述說明示出并描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，如前所述，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明并非局限于本文所披露的形式，不應(yīng)看作是對其他實施例的排除，而可用于各種其他組合、修改和環(huán)境，并能夠在本文所述發(fā)明構(gòu)想范圍內(nèi)，通過上述教導(dǎo)或相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)或知識進(jìn)行改動。而本領(lǐng)域人員所進(jìn)行的改動和變化不脫離本發(fā)明的精神和范圍，則都應(yīng)在本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種具有實時聚焦的顯微切片快速數(shù)字掃描裝置，包括一個數(shù)字顯微成像系統(tǒng)及一個與之匹配組合的實時對焦裝置；所述數(shù)字顯微成像系統(tǒng)至少包括計算機(jī)、與計算機(jī)相連的能夠?qū)崿F(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的圖像探測裝置、顯微光學(xué)成像系統(tǒng)、與顯微光學(xué)成像系統(tǒng)同軸設(shè)置的照明光學(xué)系統(tǒng)及照明光源；在同軸放置的顯微光學(xué)成像系統(tǒng)與照明光學(xué)系統(tǒng)之間放置有自動載物臺，自動載物臺在載物臺控制系統(tǒng)控制下能夠帶動載物臺上的樣品沿著至少兩個方向運(yùn)動，所述計算機(jī)與所述載物臺控制系統(tǒng)電相連；所述實時對焦裝置包括一個測量樣品離焦量的離焦測量裝置和一個實現(xiàn)樣品與顯微光學(xué)成像系統(tǒng)的物鏡的焦面相重合的離焦運(yùn)動控制裝置；其特征在于: 所述離焦測量裝置包含沿預(yù)置的第一直線方向放置的至少一對光信號探測元件；所述第一直線方向與所述圖像探測裝置的成像面的共軛面XY之間形成一個夾角，各個光信號探測元件在XY平面上的投影位置不相同并且都是在顯微光學(xué)成像系統(tǒng)的物鏡與管鏡的視場區(qū)域之內(nèi)； 所述至少一對光信號探測元件分別將所接收到的光強(qiáng)度信號線性或接近線性地轉(zhuǎn)換為電信號并分別輸出到與之相聯(lián)接的電信號強(qiáng)度比較元件中，所述比較元件將至少一對光信號探測元件的信號進(jìn)行比較運(yùn)算，并輸出一個標(biāo)志樣品離開物鏡焦面距離的比較信號到與之相連的離焦運(yùn)動控制裝置； 所述離焦運(yùn)動控制裝置根據(jù)樣品離焦量大小，驅(qū)動物鏡或者驅(qū)動所述自動載物臺帶動樣品沿著Z軸運(yùn)動，其運(yùn)動的范圍足夠使得待測樣品表面與物鏡的焦面位置在Z軸方向上重合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有實時聚焦的顯微切片快速數(shù)字掃描裝置，其特征在于:所述至少一對光信號探測元件設(shè)置在與所述數(shù)字顯微成像系統(tǒng)共享部分光路的位置，所述圖像探測裝置與所述顯微光學(xué)成像系統(tǒng)之間設(shè)有分光鏡，所述照明光源所發(fā)出的光線，經(jīng)過照明光學(xué)系統(tǒng)后，透射過樣本或者被樣本反射后，經(jīng)過物鏡，再經(jīng)過與照明光學(xué)系統(tǒng)同軸設(shè)置的顯微光學(xué)成像系統(tǒng)，再經(jīng)過分光鏡分為兩路，一路透射部分沿著透射光軸進(jìn)入圖像探測裝置，另一路反射部分沿著反射光軸進(jìn)入實時對焦裝置的離焦測量裝置的光信號探測元件?！?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有實時聚焦的顯微切片快速數(shù)字掃描裝置，其特征在于:所述至少一對光信號探測元件設(shè)置在與所述數(shù)字顯微成像系統(tǒng)共享全部光路的位置，所述實時對焦裝置的光信號探測元件放置在圖像探測裝置的圖像傳感器的緊鄰周圍，且在沿著光線照射方向上具有不同位置；所述照明光源所發(fā)出的光線，經(jīng)過照明光學(xué)系統(tǒng)后，透射過樣本或者被樣本反射后，經(jīng)過物鏡，再經(jīng)過與照明光學(xué)系統(tǒng)同軸設(shè)置的顯微光學(xué)成像系統(tǒng)，樣品所形成的影像的中心部分進(jìn)入圖像探測裝置，樣品所形成的影像的邊緣部分進(jìn)入實時對焦裝置的離焦測量裝置的光信號探測元件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有實時聚焦的顯微切片快速數(shù)字掃描裝置，其特征在于:所述離焦測量裝置包含R個沿第一直線方向放置的光信號探測元件，其中，R ^ 2，R個光信號探測元件中的相鄰兩個之間在光路方向的距離相等，所述第一直線在XY平面投影與X軸重合或者平行。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有實時聚焦的顯微切片快速數(shù)字掃描裝置，其特征在于:所述離焦測量裝置包含至少兩對分別放置在沿著第一直線方向和第二直線方向的光信號探測元件；所述第一直線方向的至少一對光信號探測元件在垂直光軸Z方向的XY平面的投影與X軸重合或者平行，所述第二直線上的至少一對光信號探測元件在XY平面投影與掃描方向Y軸重合或者平行；兩條直線與XY平面夾角等同。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有實時聚焦的顯微切片快速數(shù)字掃描裝置，其特征在于:所述離焦測量裝置至少包含沿兩個不同直線方向分別放置的R個光信號探測元件和Q個光信號探測元件，其中，2, 2 ;所述第一直線方向的R個光信號探測元件與成像面XY的夾角為α，所述第二直線方向的Q個光信號探測元件與成像面XY的夾角為β，α與β為相等或不相等。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有實時聚焦的顯微切片快速數(shù)字掃描裝置，其特征在于:所述離焦測量裝置的光信號探測元件為光電二極管。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有實時聚焦的顯微切片快速數(shù)字掃描裝置，其特征在于:放置在同一個X或者Y方向的光信號探測元件多于兩個時，相鄰兩個光信號探測元件之間的距離由它們輸出電壓之差能夠明顯的隨著離焦量的改變而改變的距離而定，沿著一個方向排列的光信號探測元件每相鄰的兩個光信號探測元件的距離相等。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有實時聚焦的顯微切片快速數(shù)字掃描裝置，其特征在于:所述離焦測量裝置的比較元件對光信號探測元件輸入到其中的電信號進(jìn)行相減比較，輸出帶有相位的比較結(jié)果的控制信號，比較元件輸出的控制信號接至所述離焦運(yùn)動控制裝置，以驅(qū)動離焦運(yùn)動控制裝置動作。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有實時聚焦的顯微切片快速數(shù)字掃描裝置，其特征在于:所述離焦測量裝置所包含的比較元件是一個對光電轉(zhuǎn)換輸出的兩個模擬信號進(jìn)行相減的差分元件，或者是對一個對光電轉(zhuǎn)換輸出的兩個模擬信號首先數(shù)字轉(zhuǎn)換之后對其進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算的數(shù)字計算元件甚至計算機(jī)，該計算機(jī)為單獨的計算機(jī)或者是顯微成像系統(tǒng)的計算機(jī)共用，比較元件與實時對焦裝置的離焦運(yùn)動控制裝置電相連。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述 的具有實時聚焦的顯微切片快速數(shù)字掃描裝置，其特征在于:所述離焦運(yùn)動控制裝置與驅(qū)動物鏡運(yùn)動的電機(jī)相連，離焦運(yùn)動控制裝置驅(qū)動物鏡在光軸方向移動，移動距離由比較元件所測定的樣品離焦距離而定，實現(xiàn)樣品待測表面與焦面的重合即對焦。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有實時聚焦的顯微切片快速數(shù)字掃描裝置，其特征在于:所述離焦運(yùn)動控制裝置與載物臺控制裝置相連，離焦運(yùn)動控制裝置通過載物臺控制裝置驅(qū)動載物臺帶動樣品在光軸方向移動，移動距離由比較元件所測定的樣品離焦距離而定，實現(xiàn)樣品待測表面與焦面的重合即對焦。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有實時聚焦的顯微切片快速數(shù)字掃描裝置，其特征在于:所述圖像探測裝置是面陣CCD/CMOS相機(jī)，或CCD/CMOS攝像頭。
14.一種具有實時聚焦的顯微切片快速數(shù)字掃描方法，其特征在于:包含如下步驟: 第一步:將待掃描的顯微切片放置在載物臺上，利用載物臺片夾裝置將待掃描顯微切片位置固定，首先獲取待測切片的需要進(jìn)行數(shù)字掃描并獲取數(shù)字圖像的區(qū)域，接著將待測切片需要數(shù)字化區(qū)域分成N個長方形條帶，其中N為自然數(shù)字，每個條帶的寬度由圖像探測裝置所觀測到的樣品的視場區(qū)域決定，每個條帶在長度方向上包含M個圖像探測裝置的掃描視場，每個條帶長度方向與載物臺運(yùn)動的X、Y的其中一個方向一致；第二步:控制載物臺帶動放置在上面的顯微切片沿著長方形條帶的長度方向均勻移動，使當(dāng)前掃描條帶勻速地進(jìn)入顯微成像系統(tǒng)的物方視場，在當(dāng)前掃描條帶第L視場進(jìn)入顯微成像系統(tǒng)物方視場過程中，物鏡觀察到的樣品區(qū)域部分屬于前一掃描視場L-1的后部分區(qū)域，部分屬于當(dāng)前視場L的待測區(qū)域；在這一個移動過程中，離焦測量裝置的光信號探測元件所分別輸出的信號到比較元件，比較元件確定當(dāng)前掃描視場L離焦距離并將該參數(shù)送到離焦運(yùn)動控制裝置； 第三步:在載物臺勻速運(yùn)動將樣品的第L視場送入到物方視場的過程中，離焦運(yùn)動控制裝置根據(jù)比較元件所確定的樣品當(dāng)前視場L離開焦面距離，驅(qū)動樣品或者物鏡沿著光路方向Z移動并使得樣品待測表面與物鏡的焦面重合，待樣品的當(dāng)前掃描視場L基本上進(jìn)入物鏡物方視場時，計算機(jī)控制圖像探測裝置開始圖像采集的曝光，在圖像采集的曝光過程中，樣品仍然沿著長方形條帶方向勻速運(yùn)動；曝光時間與載物臺運(yùn)動速度匹配，使得圖像質(zhì)量因為樣本運(yùn)動所造成的運(yùn)動模糊沒有或者微小到可以忽略； 第四步:等待圖像探測裝置對當(dāng)前視場L曝光完成，將所獲得的圖形數(shù)據(jù)輸運(yùn)到與圖像探測裝置相連接的計算機(jī)，計算機(jī)進(jìn)行該視場L圖像與先前采集的圖像的拼接合并工作之后將圖像存儲； 第五步:重復(fù)上面第二到第四步，完成當(dāng)前掃描條帶所有M個掃描區(qū)域的掃描； 第六步:控制載物臺帶動待測樣品移動，開始掃描緊鄰的下一個掃描條帶；重復(fù)上述第二到第五步動作；完成該長方形掃描條帶的掃描； 第七步:重復(fù)上述第六步動作，完成待測樣本的所有長方形條帶的數(shù)字掃描，獲得整張切片的已經(jīng)拼接好的數(shù)字圖像。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的具有實時聚焦的顯微切片快速數(shù)字掃描方法，其特征在于:在所述第三步驟、 第四步驟、第五步驟當(dāng)中，載物臺帶動待測樣品沿著掃描條帶掃描方向即X方向勻速運(yùn)動。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的具有實時聚焦的顯微切片快速數(shù)字掃描方法，其特征在于:在所述第三步驟、第四步驟、第五步驟當(dāng)中，在完成前一個掃描區(qū)域之后而在載物臺完全移動樣品緊鄰的下一個掃描區(qū)域到物鏡視場之前，實時對焦裝置完成測量樣品的離焦量并完成驅(qū)動物鏡焦面與樣品待測面重合。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的具有實時聚焦的顯微切片快速數(shù)字掃描方法，其特征在于:在所述的第一步驟中，每個條帶長度方向與載物臺運(yùn)動的X方向一致；所述的第六步驟中，控制載物臺帶動待測樣品沿著Y軸方向移動，移動樣品的緊鄰的下一個掃描條帶的最后一個掃描視場如物鏡的物方視場，控制載物臺沿著-1方向移動，使得該條帶的第一個掃描區(qū)域為該長方形條帶的第一個掃描視場；重復(fù)上述第二步驟至第五步驟動作；完成該長方形掃描條帶的掃描。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的具有實時聚焦的顯微切片快速數(shù)字掃描方法，其特征在于:所述的長方形條帶與長方形條帶之間有O~20%之間的重疊量，所述圖像探測裝置視場即緊鄰的掃描視場之間有O~20%之間重疊量。
【文檔編號】G02B21/24GK103852878SQ201410008180
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2014年1月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月8日
【發(fā)明者】易定容 申請人:麥克奧迪實業(yè)集團(tuán)有限公司