專利名稱：一種顯微切片的掃描方法及掃描裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于顯微鏡技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種顯微切片的掃描方法及掃描裝置。
背景技術(shù)：
虛擬顯微鏡可以獲得大視場(chǎng)的同時(shí)獲得高分辨率的圖像，得到廣泛的應(yīng)用，目前主要有三種技術(shù)第一種是，面陣圖像傳感器配合切片的掃描，具體是切片移動(dòng)一個(gè)視場(chǎng)后，停下來等面陣圖像傳感器曝光，曝光結(jié)束后再移動(dòng)至下一個(gè)視場(chǎng)，依此類推，獲得多個(gè)連續(xù)視場(chǎng)的圖像數(shù)據(jù)，最后拼接成全視場(chǎng)的圖像。該方法具有實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但切片需要走走停停，而且停止后還需再等待一段時(shí)間，確保切片穩(wěn)定后再開始曝光，因而速度比較慢；第二種是，線陣圖像傳感器配合切片的勻速運(yùn)動(dòng)，一般稱為線掃方式，其在掃描時(shí)，切片是保持勻速運(yùn)動(dòng)，速度很快，但是控制復(fù)雜，要求載物臺(tái)的控制精度高，并需要有輔助的對(duì)焦裝置， 系統(tǒng)成本高；第三種是，微透鏡陣列配合面陣圖像傳感器掃描，速度非?？?，但是由于對(duì)焦范圍是對(duì)整個(gè)切片的組織部分進(jìn)行聚焦，圖像質(zhì)量也不很好，其面陣圖像傳感器需要定制， 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種掃描速度快、系統(tǒng)簡(jiǎn)單的顯微切片的掃描方法及掃描裝置。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種顯微切片的掃描方法，其特征在于將待測(cè)切片沿著其縱向劃分成若干個(gè)連續(xù)的掃描條帶，每個(gè)掃描條帶的寬度設(shè)為成像系統(tǒng)的物方視場(chǎng)在縱向方向的尺寸，并且將每個(gè)掃描條帶沿著橫向再劃分成若干個(gè)連續(xù)的掃描視場(chǎng)，每個(gè)掃描視場(chǎng)的長(zhǎng)度設(shè)為成像系統(tǒng)的物方視場(chǎng)在橫向方向的尺寸；還包括如下步驟a)控制切片與成像系統(tǒng)在橫向上相對(duì)連續(xù)運(yùn)動(dòng)，即使切片的當(dāng)前掃描條帶連續(xù)穿過成像系統(tǒng)的物方視場(chǎng)；b)當(dāng)切片的當(dāng)前掃描條帶的當(dāng)前掃描視場(chǎng)移動(dòng)完全進(jìn)入成像系統(tǒng)的物方視場(chǎng)時(shí)， 成像系統(tǒng)開始曝光，曝光時(shí)間為1 80 μ s ；此時(shí)切片和成像系統(tǒng)仍在相對(duì)運(yùn)動(dòng)；c)采集當(dāng)前掃描條帶的當(dāng)前掃描視場(chǎng)的曝光后的圖像數(shù)據(jù)；d)將該當(dāng)前掃描條帶的當(dāng)前掃描視場(chǎng)的圖像數(shù)據(jù)和之前的當(dāng)前掃描條帶的所有已存儲(chǔ)圖像數(shù)據(jù)合并，作為當(dāng)前掃描條帶的圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中；e)判斷切片的當(dāng)前掃描條帶是否掃描完成；如果未完成，則將當(dāng)前掃描條帶的下一個(gè)掃描視場(chǎng)認(rèn)定為當(dāng)前掃描視場(chǎng)，并返回步驟b)；否則，繼續(xù)下一步驟；f)將當(dāng)前掃描條帶的圖像數(shù)據(jù)和之前的已掃描的所有掃描條帶的已存儲(chǔ)圖像數(shù)據(jù)合并，作為該切片整個(gè)掃描區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中；g)判斷切片的所有掃描條帶是否掃描完成；如果未完成，控制切片和成像系統(tǒng)在縱向上相對(duì)移動(dòng)，使成像系統(tǒng)位于切片的下一個(gè)掃描條帶上，并將下一個(gè)掃描條帶認(rèn)定為
4當(dāng)前掃描條帶，將下一個(gè)掃描條帶的第一個(gè)掃描視場(chǎng)認(rèn)定為當(dāng)前掃描視場(chǎng)，并返回步驟a)； 否則，結(jié)束對(duì)該切片的掃描。優(yōu)選的，所述步驟a)中，切片與成像系統(tǒng)在橫向上相對(duì)連續(xù)運(yùn)動(dòng)，即或者是成像系統(tǒng)靜止，切片運(yùn)動(dòng)；或者是成像系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)，切片靜止。優(yōu)選的，所述步驟a)中，切片與成像系統(tǒng)在橫向上相對(duì)連續(xù)運(yùn)動(dòng)，或者是勻速運(yùn)動(dòng)，或者是非勻速運(yùn)動(dòng)；只要保證在成像系統(tǒng)曝光期間內(nèi)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度不會(huì)導(dǎo)致圖像模糊即可。優(yōu)選的，成像系統(tǒng)的曝光時(shí)間，是根據(jù)切片與成像系統(tǒng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度確定的，只要保證在成像系統(tǒng)曝光期間內(nèi)，切片與成像系統(tǒng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度不會(huì)導(dǎo)致圖像模糊即可。優(yōu)選的，成像系統(tǒng)的曝光時(shí)間為20 μ S。一種實(shí)施上述掃描方法的掃描裝置，包括計(jì)算機(jī)，其特征在于還包括同軸設(shè)置的照明系統(tǒng)、成像系統(tǒng)，所述照明系統(tǒng)與成像系統(tǒng)之間，還設(shè)置有一自動(dòng)三維移動(dòng)平臺(tái)；一控制器控制所述自動(dòng)三維移動(dòng)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)，所述自動(dòng)三維移動(dòng)平臺(tái)上可放置待測(cè)的切片；所述計(jì)算機(jī)與所述控制器、成像系統(tǒng)分別相互電聯(lián)接，控制所述成像系統(tǒng)、以及通過所述控制器控制所述自動(dòng)三維移動(dòng)平臺(tái)同步工作；并使得所述自動(dòng)三維移動(dòng)平臺(tái)上放置的待測(cè)切片與成像系統(tǒng)處于連續(xù)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)中。優(yōu)選的，在所述自動(dòng)三維移動(dòng)平臺(tái)上、所述自動(dòng)三維移動(dòng)平臺(tái)與成像系統(tǒng)之間，設(shè)置有切片支撐架；所述切片支撐架用于放置待測(cè)的切片。優(yōu)選的，所述控制器控制自動(dòng)三維移動(dòng)平臺(tái)帶動(dòng)切片支撐架及其上待測(cè)的切片， 同時(shí)或分別在X方向即橫向、Y方向即縱向和Z方向即軸向運(yùn)動(dòng)。優(yōu)選的，所述的成像系統(tǒng)包括同軸順序設(shè)置的成像鏡頭和圖像傳感器。優(yōu)選的，所述的成像鏡頭包括同軸順序設(shè)置的物鏡和成像透鏡。優(yōu)選的，所述圖像傳感器為面陣圖像傳感器；所述的面陣圖像傳感器，其最短曝光時(shí)間為μ s數(shù)量級(jí)。優(yōu)選的，所述的照明系統(tǒng)包括光源和照明透鏡。一種實(shí)施上述掃描方法的掃描裝置，包括計(jì)算機(jī)，其特征在于還包括依次同軸順序設(shè)置的照明系統(tǒng)、切片支撐架、成像系統(tǒng)，所述切片支撐架固定不動(dòng)，其上可放置待測(cè)的切片；所述成像系統(tǒng)與一自動(dòng)三維移動(dòng)平臺(tái)連接；所述自動(dòng)三維移動(dòng)平臺(tái)由一控制器控制，可帶動(dòng)所述成像系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)；所述計(jì)算機(jī)分別與所述控制器、成像系統(tǒng)相互電聯(lián)接，由所述計(jì)算機(jī)控制所述成像系統(tǒng)、以及通過所述控制器控制所述自動(dòng)三維移動(dòng)平臺(tái)同步工作； 并使得所述成像系統(tǒng)與所述切片支撐架上放置的待測(cè)切片處于連續(xù)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)中。優(yōu)選的，所述控制器控制自動(dòng)三維移動(dòng)平臺(tái)，帶動(dòng)所述成像系統(tǒng)，同時(shí)或分別在X 方向即橫向、Y方向即縱向和Z方向即軸向運(yùn)動(dòng)。優(yōu)選的，所述的成像系統(tǒng)包括同軸順序設(shè)置的成像鏡頭和圖像傳感器。優(yōu)選的，所述的成像鏡頭包括同軸順序設(shè)置的物鏡和成像透鏡。優(yōu)選的，所述圖像傳感器為面陣圖像傳感器；所述的面陣圖像傳感器，其最短曝光時(shí)間為μ s數(shù)量級(jí)。優(yōu)選的，所述的照明系統(tǒng)包括光源和照明透鏡。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是1)掃描某個(gè)條帶時(shí)時(shí)，切片是連續(xù)運(yùn)動(dòng)的，沒有停留時(shí)間，掃描速度得以有效提高；2)切片不需要嚴(yán)格的勻速運(yùn)動(dòng)，對(duì)自動(dòng)載物臺(tái)的控制精度要求較低，比較容易實(shí)現(xiàn)，也降低系統(tǒng)的成本；3)采用普通的面陣圖像傳感器， 不需要用昂貴的線陣圖像傳感器，進(jìn)一步降低系統(tǒng)成本；4)采用普通的面陣圖像傳感器， 可以直接用其建立對(duì)焦模型，不需要額外的輔助對(duì)焦裝置。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例一、實(shí)施例三和實(shí)施例四的掃描裝置的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例二、實(shí)施例五的掃描裝置的結(jié)構(gòu)框圖；圖3是切片沿Y方向分成M個(gè)掃描條帶的示意圖；圖4是圖3中任一條掃描條帶分成N個(gè)連續(xù)視場(chǎng)的示意圖；圖中標(biāo)記為1、照明系統(tǒng)；11、光源；12、照明透鏡；2、自動(dòng)三維移動(dòng)臺(tái)；3、切片支撐架；4、切片；5、成像系統(tǒng)；51、物鏡；52、成像透鏡；53、面陣圖像傳感器；6、計(jì)算機(jī)；7、控制器。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述實(shí)施例一如圖1、3、4所示，一種顯微切片的掃描方法，先將待測(cè)的切片4置于自動(dòng)三維移動(dòng)臺(tái)2上，沿著其縱向劃分成若干個(gè)連續(xù)的掃描條帶，每個(gè)掃描條帶的寬度設(shè)為面陣圖像傳感器53的對(duì)應(yīng)物方視場(chǎng)在縱向方向的尺寸，并且將每個(gè)掃描條帶沿著橫向再劃分成若干個(gè)連續(xù)的掃描視場(chǎng)，每個(gè)掃描視場(chǎng)的長(zhǎng)度設(shè)為面陣圖像傳感器53的對(duì)應(yīng)物方視場(chǎng)在橫向方向的尺寸；a)計(jì)算機(jī)6通過控制器7控制自動(dòng)三維移動(dòng)臺(tái)2帶動(dòng)切片4的當(dāng)前掃描條帶，沿著X方向(即橫向)連續(xù)運(yùn)動(dòng)，穿過面陣圖像傳感器53對(duì)應(yīng)的物方視場(chǎng)，同時(shí)控制自動(dòng)三維移動(dòng)臺(tái)2在Z方向(即軸向)往當(dāng)前視場(chǎng)的對(duì)焦位置(事先建立對(duì)焦模型)運(yùn)動(dòng)；b)當(dāng)切片4在Z方向移到當(dāng)前掃描條帶的當(dāng)前掃描視場(chǎng)的對(duì)焦位置后，在Z方向停止運(yùn)動(dòng)(因Z方向的運(yùn)動(dòng)行程很短，到達(dá)對(duì)焦位置的時(shí)間也很短)，待當(dāng)前掃描視場(chǎng)沿著 X方向連續(xù)移動(dòng)，進(jìn)入面陣圖像傳感器53的對(duì)應(yīng)物方視場(chǎng)80% 90%時(shí)，計(jì)算機(jī)6控制面陣圖像傳感器53啟動(dòng)曝光，曝光時(shí)間為20 μ s ；該曝光時(shí)間是現(xiàn)有相機(jī)能支持的最短曝光時(shí)間；當(dāng)然，該曝光時(shí)間越短越好，這樣可以減小圖像模糊，以致切片4由于運(yùn)動(dòng)引起的圖像模糊可以忽略；c)面陣圖像傳感器53曝光結(jié)束，計(jì)算機(jī)6采集當(dāng)前掃描條帶的當(dāng)前掃描視場(chǎng)的曝光后的圖像數(shù)據(jù)；d)計(jì)算機(jī)6將該當(dāng)前掃描條帶的當(dāng)前掃描視場(chǎng)的圖像數(shù)據(jù)，和之前的當(dāng)前掃描條帶的所有已存儲(chǔ)圖像數(shù)據(jù)，根據(jù)重疊部分用軟件拼接起來，作為當(dāng)前掃描條帶的圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)6中；e)計(jì)算機(jī)6判斷切片4的當(dāng)前掃描條帶是否掃描完成如果完成，繼續(xù)下一步驟； 否則，就將當(dāng)前掃描條帶的下一個(gè)掃描視場(chǎng)認(rèn)定為當(dāng)前掃描視場(chǎng)，并返回步驟b)；f)計(jì)算機(jī)6控制自動(dòng)三維移動(dòng)臺(tái)2停止沿X方向運(yùn)動(dòng)，同時(shí)，將當(dāng)前掃描條帶的圖
6像數(shù)據(jù)和之前的已掃描的所有掃描條帶的已存儲(chǔ)圖像數(shù)據(jù)合并，作為該切片4整個(gè)掃描區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)6中；g)計(jì)算機(jī)6判斷切片4的所有掃描條帶是否掃描完成如果完成，結(jié)束對(duì)切片4的掃描；否則，計(jì)算機(jī)6就控制自動(dòng)三維移動(dòng)臺(tái)2帶動(dòng)切片4沿著Y向(即縱向)移動(dòng)至下一個(gè)掃描條帶，將下一個(gè)掃描條帶認(rèn)定為當(dāng)前掃描條帶，將下一個(gè)掃描條帶的第一個(gè)掃描視場(chǎng)認(rèn)定為當(dāng)前掃描視場(chǎng)，并返回步驟a)。實(shí)施例二如圖2、3、4所示，該實(shí)施例是在實(shí)施例一基礎(chǔ)上改進(jìn)。實(shí)施例一中，成像系統(tǒng)5是固定的，切片4是隨自動(dòng)三維移動(dòng)平臺(tái)2運(yùn)動(dòng)的；本實(shí)施例二，改為切片4固定在切片支撐架3上，而成像系統(tǒng)5固定在自動(dòng)三維移動(dòng)平臺(tái)3上，成像系統(tǒng)5隨著自動(dòng)三維移動(dòng)平臺(tái)3 運(yùn)動(dòng)，具體步驟如下先將待測(cè)的切片4置于切片支撐架3上，沿著其縱向(即Y向)劃分成若干個(gè)連續(xù)的掃描條帶，每個(gè)掃描條帶的寬度設(shè)為成像系統(tǒng)5的對(duì)應(yīng)物方視場(chǎng)在縱向方向的尺寸， 并且將每個(gè)掃描條帶沿著橫向再劃分成若干個(gè)連續(xù)的掃描視場(chǎng)，每個(gè)掃描視場(chǎng)的長(zhǎng)度設(shè)為面陣圖像傳感器53的對(duì)應(yīng)物方視場(chǎng)在橫向(即X向)方向的尺寸；a)計(jì)算機(jī)6通過控制器7控制自動(dòng)三維移動(dòng)平臺(tái)2帶動(dòng)與其硬連接的成像系統(tǒng)5 在橫向上連續(xù)運(yùn)動(dòng)，亦即，使成像系統(tǒng)5沿著切片4的當(dāng)前掃描條帶連續(xù)運(yùn)動(dòng)；b)當(dāng)切片4的當(dāng)前掃描條帶的當(dāng)前掃描視場(chǎng)移動(dòng)完全進(jìn)入成像系統(tǒng)5對(duì)應(yīng)的物方視場(chǎng)時(shí)，計(jì)算機(jī)6控制成像系統(tǒng)5開始曝光(此時(shí)成像系統(tǒng)5仍在自動(dòng)三維移動(dòng)平臺(tái)2的帶動(dòng)下連續(xù)運(yùn)動(dòng))；c)成像系統(tǒng)5曝光結(jié)束后，計(jì)算機(jī)6采集當(dāng)前掃描條帶的當(dāng)前掃描視場(chǎng)的曝光后的圖像數(shù)據(jù)；d)計(jì)算機(jī)6將該當(dāng)前掃描條帶的當(dāng)前掃描視場(chǎng)的圖像數(shù)據(jù)，和之前的當(dāng)前掃描條帶的所有已存儲(chǔ)圖像數(shù)據(jù)合并，作為當(dāng)前掃描條帶的圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)6的存儲(chǔ)器中；e)計(jì)算機(jī)6判斷切片4的當(dāng)前掃描條帶是否掃描完成；如果未完成，則將當(dāng)前掃描條帶的下一個(gè)掃描視場(chǎng)認(rèn)定為當(dāng)前掃描視場(chǎng)，并返回步驟b)；否則，繼續(xù)下一步驟；f)計(jì)算機(jī)6將當(dāng)前掃描條帶的圖像數(shù)據(jù)，和之前的已掃描的所有掃描條帶的已存儲(chǔ)圖像數(shù)據(jù)合并，作為切片4整個(gè)掃描區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)6的存儲(chǔ)器中；g)計(jì)算機(jī)6判斷切片4的所有掃描條帶是否掃描完成；如果未完成，則通過控制器7控制自動(dòng)三維移動(dòng)平臺(tái)2帶動(dòng)與其硬連接的成像系統(tǒng)5在縱向運(yùn)動(dòng)，使成像系統(tǒng)5移至切片4的下一個(gè)掃描條帶，并將下一個(gè)掃描條帶的第一個(gè)掃描視場(chǎng)認(rèn)定為當(dāng)前掃描視場(chǎng)， 并返回步驟a)；否則，結(jié)束對(duì)切片4的掃描。實(shí)施例三如圖1、3、4所示，該實(shí)施例是在實(shí)施例一基礎(chǔ)上改進(jìn)，旨在進(jìn)一步提高掃描速度。 其中，面陣圖像傳感器53帶有外觸發(fā)功能；自動(dòng)三維移動(dòng)臺(tái)2的X向和Y向帶有高精度的位移傳感器如光柵，以準(zhǔn)確知道自動(dòng)三維移動(dòng)臺(tái)2的移動(dòng)距離，并在X向每移動(dòng)一個(gè)準(zhǔn)確的掃描視場(chǎng)后，控制器7輸出一個(gè)信號(hào)，作為面陣圖像傳感器53的外觸發(fā)信號(hào)，啟動(dòng)曝光，曝光結(jié)束后，計(jì)算機(jī)6讀取面陣圖像傳感器53的圖像數(shù)據(jù)。由于獲得的都是準(zhǔn)確相鄰視場(chǎng)的圖像數(shù)據(jù)，可以直接無縫拼接，不需要再通過軟件算法拼接，同時(shí)每個(gè)掃描視場(chǎng)沒有重疊率，所以可以進(jìn)一步提高掃描速度。具體步驟如下先將待測(cè)的切片4置于自動(dòng)三維移動(dòng)臺(tái)2上，沿著其縱向劃分成若干個(gè)連續(xù)的掃描條帶，每個(gè)掃描條帶的寬度設(shè)為面陣圖像傳感器53的對(duì)應(yīng)物方視場(chǎng)在縱向方向的尺寸， 并且將每個(gè)掃描條帶沿著橫向再劃分成若干個(gè)連續(xù)的掃描視場(chǎng)，每個(gè)掃描視場(chǎng)的長(zhǎng)度設(shè)為面陣圖像傳感器53的對(duì)應(yīng)物方視場(chǎng)在橫向方向的尺寸；a)計(jì)算機(jī)6通過控制器7，控制自動(dòng)三維移動(dòng)臺(tái)2帶動(dòng)切片4的當(dāng)前掃描條帶，沿著X方向連續(xù)運(yùn)動(dòng)，穿過面陣圖像傳感器53對(duì)應(yīng)的物方視場(chǎng)，同時(shí)控制自動(dòng)三維移動(dòng)臺(tái)2 在Z方向(即軸向)往當(dāng)前視場(chǎng)的對(duì)焦位置(事先建立對(duì)焦模型)運(yùn)動(dòng)；b)當(dāng)切片4在Z方向移到當(dāng)前掃描條帶的當(dāng)前掃描視場(chǎng)的對(duì)焦位置后，在Z方向停止運(yùn)動(dòng)(因Z方向的運(yùn)動(dòng)行程很短，到達(dá)對(duì)焦位置的時(shí)間也很短)，待當(dāng)前掃描視場(chǎng)沿著 X方向連續(xù)移動(dòng)完全進(jìn)入面陣圖像傳感器53的對(duì)應(yīng)物方視場(chǎng)時(shí)，控制器7輸出一個(gè)信號(hào)，作為面陣圖像傳感器53外觸發(fā)信號(hào)，啟動(dòng)曝光，曝光時(shí)間為20 μ s ；該曝光時(shí)間是現(xiàn)有相機(jī)能支持的最短曝光時(shí)間；當(dāng)然，該曝光時(shí)間越短越好，這樣可以減小圖像模糊，以致切片運(yùn)動(dòng)引起的圖像模糊可以忽略；c)面陣圖像傳感器53曝光結(jié)束，計(jì)算機(jī)6采集當(dāng)前掃描條帶的當(dāng)前掃描視場(chǎng)的曝光后的圖像數(shù)據(jù)；d))計(jì)算機(jī)6將該當(dāng)前掃描條帶的當(dāng)前掃描視場(chǎng)的圖像數(shù)據(jù)，和之前的當(dāng)前掃描條帶的所有已存儲(chǔ)圖像數(shù)直接拼接，作為當(dāng)前掃描條帶的圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)6中；e)計(jì)算機(jī)6判斷切片4的當(dāng)前掃描條帶是否掃描完成；如果未完成，則將當(dāng)前掃描條帶的下一個(gè)掃描視場(chǎng)認(rèn)定為當(dāng)前掃描視場(chǎng)，并返回步驟b)；否則，繼續(xù)下一步驟；f)計(jì)算機(jī)6通過控制器7控制自動(dòng)三維移動(dòng)臺(tái)2停止沿X方向運(yùn)動(dòng)，同時(shí)將當(dāng)前掃描條帶的圖像數(shù)據(jù)，和之前的已掃描的所有掃描條帶的已存儲(chǔ)圖像數(shù)據(jù)合并，作為該切片4整個(gè)掃描區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)6中；g)計(jì)算機(jī)6判斷切片4的所有掃描條帶是否掃描完成；如果未完成，控制自動(dòng)三維移動(dòng)臺(tái)2帶動(dòng)切片4沿著Y向移動(dòng)至下一個(gè)掃描條帶，將下一個(gè)掃描條帶認(rèn)定為當(dāng)前掃描條帶，將下一個(gè)掃描條帶的第一個(gè)掃描視場(chǎng)認(rèn)定為當(dāng)前掃描視場(chǎng)，并返回步驟a)；否則， 結(jié)束對(duì)切片4的掃描。實(shí)施例四如圖1、3、4所示，一種顯微切片的掃描裝置，包括計(jì)算機(jī)6，還包括同軸設(shè)置的照明系統(tǒng)1、成像系統(tǒng)5，所述照明系統(tǒng)1與成像系統(tǒng)5之間，還設(shè)置有一自動(dòng)三維移動(dòng)平臺(tái)2 ； 在所述自動(dòng)三維移動(dòng)平臺(tái)2上、所述自動(dòng)三維移動(dòng)平臺(tái)2與成像系統(tǒng)5之間，設(shè)置有切片支撐架；所述切片支撐架用于放置待測(cè)的切片；一控制器7控制所述自動(dòng)三維移動(dòng)平臺(tái)2運(yùn)動(dòng)，所述自動(dòng)三維移動(dòng)平臺(tái)2上可放置待測(cè)的切片4 ；所述計(jì)算機(jī)6與所述控制器7、成像系統(tǒng)5分別相互電聯(lián)接，控制所述成像系統(tǒng)5、以及通過所述控制器7控制所述自動(dòng)三維移動(dòng)平臺(tái)2同步工作；并使得所述自動(dòng)三維移動(dòng)平臺(tái)2上放置的待測(cè)切片4與成像系統(tǒng)5處于連續(xù)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)中；所述控制器7控制自動(dòng)三維移動(dòng)平臺(tái)2帶動(dòng)切片支撐架3及其上待測(cè)的切片4，同
8時(shí)或分別在X方向即橫向、Y方向即縱向和Z方向即軸向運(yùn)動(dòng)；所述的成像系統(tǒng)5包括同軸順序設(shè)置的成像鏡頭和圖像傳感器；所述的成像鏡頭包括同軸順序設(shè)置的物鏡51和成像透鏡52 ；所述圖像傳感器為面陣圖像傳感器53 ；所述的照明系統(tǒng)1包括光源11和照明透鏡 12。實(shí)施例五如圖2、3、4所示，一種顯微切片的掃描裝置，包括計(jì)算機(jī)，還包括依次同軸順序設(shè)置的照明系統(tǒng)1、切片支撐架3、成像系統(tǒng)5，所述切片支撐架3固定不動(dòng)，其上可放置待測(cè)的切片4 ；所述成像系統(tǒng)5與一自動(dòng)三維移動(dòng)平臺(tái)2連接；所述自動(dòng)三維移動(dòng)平臺(tái)2由一控制器7控制，所述控制器7控制自動(dòng)三維移動(dòng)平臺(tái)2帶動(dòng)所述成像系統(tǒng)5，同時(shí)或分別在X方向即橫向、Y方向即縱向和Z方向即軸向運(yùn)動(dòng)；所述計(jì)算機(jī)6分別與所述控制器7、成像系統(tǒng) 5相互電聯(lián)接，由所述計(jì)算機(jī)6控制所述成像系統(tǒng)5、以及通過所述控制器7控制所述自動(dòng)三維移動(dòng)平臺(tái)2同步工作；并使得所述成像系統(tǒng)5與所述切片支撐架3上放置的待測(cè)切片 4處于連續(xù)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)中；所述的成像系統(tǒng)5包括同軸順序設(shè)置的成像鏡頭和圖像傳感器；所述的成像鏡頭包括同軸順序設(shè)置的物鏡51和成像透鏡52 ；所述圖像傳感器為面陣圖像傳感器53 ；所述的照明系統(tǒng)1包括光源11和照明透鏡12。光源11具有較高的亮度，使得面陣圖像傳感器53可以用較短的曝光時(shí)間獲得圖像；自動(dòng)三維移動(dòng)臺(tái)2上放置待掃描的切片4 ；控制器7的輸出接至自動(dòng)三維移動(dòng)臺(tái)2，控制器7向自動(dòng)三維移動(dòng)臺(tái)2輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使自動(dòng)三維移動(dòng)臺(tái)2上的切片4沿橫向和/或縱向移動(dòng)；面陣圖像傳感器53能支持最短的曝光時(shí)間為μ s數(shù)量級(jí)；計(jì)算機(jī)6分別與控制器 7、面陣圖像傳感器53相互電連接，控制自動(dòng)三維移動(dòng)臺(tái)2和面陣圖像傳感器53的同步工作，使得自動(dòng)三維移動(dòng)臺(tái)2帶動(dòng)切片4移動(dòng)一個(gè)掃描視場(chǎng)后，面陣圖像傳感器53立即曝光。所述的光源11，提供較強(qiáng)的亮度，以保證面陣圖像傳感器53工作在最短曝光時(shí)間情況下，可以獲得足夠亮度的圖像，或者選用大功率的鹵素?zé)?50W)、LED(3W)等等，或者選用具有同步閃光功能的光源，只在曝光期間工作即閃光；面陣圖像傳感器53是采用逐行掃描方式對(duì)切片4進(jìn)行成像的，首先需將切片4沿著縱向劃分成M若干個(gè)連續(xù)的掃描條帶，每個(gè)掃描條帶的寬度設(shè)為面陣圖像傳感器53的對(duì)應(yīng)物方視場(chǎng)在縱向方向的尺寸，并且將每個(gè)掃描條帶沿著橫向再劃分成若干個(gè)連續(xù)的掃描視場(chǎng)，每個(gè)掃描視場(chǎng)的長(zhǎng)度設(shè)為面陣圖像傳感器53的對(duì)應(yīng)物方視場(chǎng)在橫向方向的尺寸。如圖3所示，是切片4沿Y方向分成M個(gè)掃描條帶的示意圖，假設(shè)切片4是沿X方向勻速運(yùn)動(dòng)，其長(zhǎng)為Sx，寬為Sy，面陣圖像傳感器53對(duì)應(yīng)的物方視場(chǎng)是長(zhǎng)為Fx，寬為Fy的矩形，將切片4的掃描區(qū)域分成M個(gè)連續(xù)的長(zhǎng)為Sx，寬為Fy的掃描條帶，其中M =「Sy/Fy]； 「 表示上取整函數(shù)。如圖4所示，是其中一條掃描條帶分成N個(gè)連續(xù)視場(chǎng)的示意圖，寬度為Fy，長(zhǎng)度為的掃描條帶在X方向以物方視場(chǎng)的長(zhǎng)h為單位分成N個(gè)連續(xù)的視場(chǎng)，其中
N = TSx/^]
ο本發(fā)明采用了將切片4沿著縱向劃分成若干個(gè)連續(xù)的掃描條帶，每個(gè)掃描條帶的寬度設(shè)為面陣圖像傳感器53的對(duì)應(yīng)物方視場(chǎng)在縱向方向的尺寸，并且將每個(gè)掃描條帶沿著橫向再劃分成若干個(gè)連續(xù)的掃描視場(chǎng)，每個(gè)掃描視場(chǎng)的長(zhǎng)度設(shè)為面陣圖像傳感器53的對(duì)應(yīng)物方視場(chǎng)在橫向方向的尺寸，工作時(shí)控制切片4的每個(gè)掃描條帶依次穿過面陣圖像傳感器53對(duì)應(yīng)的物方視場(chǎng)，并且每穿過一個(gè)掃描視場(chǎng)，面陣圖像傳感器53就曝光一次，而且曝光時(shí)間足夠短，保證相對(duì)運(yùn)動(dòng)引起的圖像模糊可以忽略，這樣在掃描過程中，切片4和面陣圖像傳感器53是一直在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，有效提高了掃描速度。所述的切片4的運(yùn)動(dòng)，指的是切片4與面陣圖像傳感器53及物鏡51、成像透鏡52 的相對(duì)運(yùn)動(dòng)；既可以是切片4運(yùn)動(dòng)，而面陣圖像傳感器53及物鏡51、成像透鏡52靜止，也可以是切片4靜止，面陣圖像傳感器53及物鏡51、成像透鏡52運(yùn)動(dòng)。所述切片4的運(yùn)動(dòng)，可以是勻速運(yùn)動(dòng)，也可以是非勻速運(yùn)動(dòng)，只要保證在面陣圖像傳感器53曝光期間內(nèi)的速度，不會(huì)導(dǎo)致圖像模糊即可。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非是對(duì)本發(fā)明作其它形式的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或改型為等同變化的等效實(shí)施例。但是凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與改型，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種顯微切片的掃描方法，其特征在于將待測(cè)切片沿著其縱向劃分成若干個(gè)連續(xù)的掃描條帶，每個(gè)掃描條帶的寬度設(shè)為成像系統(tǒng)的物方視場(chǎng)在縱向方向的尺寸，并且將每個(gè)掃描條帶沿著橫向再劃分成若干個(gè)連續(xù)的掃描視場(chǎng)，每個(gè)掃描視場(chǎng)的長(zhǎng)度設(shè)為成像系統(tǒng)的物方視場(chǎng)在橫向方向的尺寸；還包括如下步驟a)控制切片與成像系統(tǒng)在橫向上相對(duì)連續(xù)運(yùn)動(dòng)，即使切片的當(dāng)前掃描條帶連續(xù)穿過成像系統(tǒng)的物方視場(chǎng)；b)當(dāng)切片的當(dāng)前掃描條帶的當(dāng)前掃描視場(chǎng)移動(dòng)完全進(jìn)入成像系統(tǒng)的物方視場(chǎng)時(shí)，成像系統(tǒng)開始曝光，曝光時(shí)間為1 80 μ s ；此時(shí)切片和成像系統(tǒng)仍在相對(duì)運(yùn)動(dòng)；c)采集當(dāng)前掃描條帶的當(dāng)前掃描視場(chǎng)的曝光后的圖像數(shù)據(jù)；d)將該當(dāng)前掃描條帶的當(dāng)前掃描視場(chǎng)的圖像數(shù)據(jù)和之前的當(dāng)前掃描條帶的所有已存儲(chǔ)圖像數(shù)據(jù)合并，作為當(dāng)前掃描條帶的圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中；e)判斷切片的當(dāng)前掃描條帶是否掃描完成；如果未完成，則將當(dāng)前掃描條帶的下一個(gè)掃描視場(chǎng)認(rèn)定為當(dāng)前掃描視場(chǎng)，并返回步驟b)；否則，繼續(xù)下一步驟；f)將當(dāng)前掃描條帶的圖像數(shù)據(jù)和之前的已掃描的所有掃描條帶的已存儲(chǔ)圖像數(shù)據(jù)合并，作為該切片整個(gè)掃描區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中；g)判斷切片的所有掃描條帶是否掃描完成；如果未完成，控制切片和成像系統(tǒng)在縱向上相對(duì)移動(dòng)，使成像系統(tǒng)位于切片的下一個(gè)掃描條帶上，并將下一個(gè)掃描條帶認(rèn)定為當(dāng)前掃描條帶，將下一個(gè)掃描條帶的第一個(gè)掃描視場(chǎng)認(rèn)定為當(dāng)前掃描視場(chǎng)，并返回步驟a);否則，結(jié)束對(duì)該切片的掃描。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯微切片的掃描方法，其特征在于所述步驟a)中，切片與成像系統(tǒng)在橫向上相對(duì)連續(xù)運(yùn)動(dòng)，即或者是成像系統(tǒng)靜止，切片運(yùn)動(dòng)；或者是成像系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)，切片靜止。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的顯微切片的掃描方法，其特征在于所述步驟a)中，切片與成像系統(tǒng)在橫向上相對(duì)連續(xù)運(yùn)動(dòng)，或者是勻速運(yùn)動(dòng)，或者是非勻速運(yùn)動(dòng)；只要保證在成像系統(tǒng)曝光期間內(nèi)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度不會(huì)導(dǎo)致圖像模糊即可。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的顯微切片的掃描方法，其特征在于所述步驟b)中，成像系統(tǒng)的曝光時(shí)間，是根據(jù)切片與成像系統(tǒng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度確定的，只要保證在成像系統(tǒng)曝光期間內(nèi)，切片與成像系統(tǒng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度不會(huì)導(dǎo)致圖像模糊即可。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的顯微切片的掃描方法，其特征在于所述步驟b)中，成像系統(tǒng)的曝光時(shí)間為20 μ S。
6.一種顯微切片的掃描裝置，包括計(jì)算機(jī)，其特征在于還包括同軸設(shè)置的照明系統(tǒng)、 成像系統(tǒng)，所述照明系統(tǒng)與成像系統(tǒng)之間，還設(shè)置有一自動(dòng)三維移動(dòng)平臺(tái)；一控制器控制所述自動(dòng)三維移動(dòng)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)，所述自動(dòng)三維移動(dòng)平臺(tái)上可放置待測(cè)的切片；所述計(jì)算機(jī)與所述控制器、成像系統(tǒng)分別相互電聯(lián)接，控制所述成像系統(tǒng)、以及通過所述控制器控制所述自動(dòng)三維移動(dòng)平臺(tái)同步工作；并使得所述自動(dòng)三維移動(dòng)平臺(tái)上放置的待測(cè)切片與成像系統(tǒng)處于連續(xù)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)中。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的顯微切片的掃描裝置，其特征在于在所述自動(dòng)三維移動(dòng)平臺(tái)上、所述自動(dòng)三維移動(dòng)平臺(tái)與成像系統(tǒng)之間，設(shè)置有切片支撐架；所述切片支撐架用于放置待測(cè)的切片。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的顯微切片的掃描裝置，其特征在于所述控制器控制自動(dòng)三維移動(dòng)平臺(tái)帶動(dòng)切片支撐架及其上待測(cè)的切片，同時(shí)或分別在X方向即橫向、Y方向即縱向和Z方向即軸向運(yùn)動(dòng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6至8任一所述的顯微切片的掃描裝置，其特征在于所述的成像系統(tǒng)包括同軸順序設(shè)置的成像鏡頭和圖像傳感器。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的顯微切片的掃描裝置，其特征在于所述的成像鏡頭包括同軸順序設(shè)置的物鏡和成像透鏡。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的顯微切片的掃描裝置，其特征在于所述圖像傳感器為面陣圖像傳感器；所述的面陣圖像傳感器，其最短曝光時(shí)間為μ S數(shù)量級(jí)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的顯微切片的掃描裝置，其特征在于所述的照明系統(tǒng)包括照明透鏡和光源。
13.—種顯微切片的掃描裝置，包括計(jì)算機(jī)，其特征在于還包括依次同軸順序設(shè)置的照明系統(tǒng)、切片支撐架、成像系統(tǒng)，所述切片支撐架固定不動(dòng)，其上可放置待測(cè)的切片；所述成像系統(tǒng)與一自動(dòng)三維移動(dòng)平臺(tái)連接；所述自動(dòng)三維移動(dòng)平臺(tái)由一控制器控制，可帶動(dòng)所述成像系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)；所述計(jì)算機(jī)分別與所述控制器、成像系統(tǒng)相互電聯(lián)接，由所述計(jì)算機(jī)控制所述成像系統(tǒng)、以及通過所述控制器控制所述自動(dòng)三維移動(dòng)平臺(tái)同步工作；并使得所述成像系統(tǒng)與所述切片支撐架上放置的待測(cè)切片處于連續(xù)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)中。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的顯微切片的掃描裝置，其特征在于所述控制器控制自動(dòng)三維移動(dòng)平臺(tái)，帶動(dòng)所述成像系統(tǒng)，同時(shí)或分別在X方向即橫向、Y方向即縱向和Z方向即軸向運(yùn)動(dòng)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的顯微切片的掃描裝置，其特征在于所述的成像系統(tǒng)包括同軸順序設(shè)置的成像鏡頭和圖像傳感器。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的顯微切片的掃描裝置，其特征在于所述的成像鏡頭包括同軸順序設(shè)置的物鏡和成像透鏡。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的顯微切片的掃描裝置，其特征在于所述圖像傳感器為面陣圖像傳感器；所述的面陣圖像傳感器，其最短曝光時(shí)間為μ S數(shù)量級(jí)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的顯微切片的掃描裝置，其特征在于所述的照明系統(tǒng)包括同軸順序設(shè)置的光源和照明透鏡。
全文摘要
一種顯微切片的掃描方法及掃描裝置，包括計(jì)算機(jī)、自動(dòng)三維移動(dòng)平臺(tái)、依次同軸設(shè)置的光源、切片支撐架、成像系統(tǒng)；自動(dòng)三維移動(dòng)平臺(tái)與切片支撐架或成像系統(tǒng)連接，由控制器控制，帶動(dòng)切片或成像系統(tǒng)在三維方向運(yùn)動(dòng)；控制器、成像系統(tǒng)分別與計(jì)算機(jī)相互電聯(lián)接。步驟a)將待測(cè)的切片沿縱向、橫向劃分；b)切片連續(xù)穿過成像系統(tǒng)的物方視場(chǎng)；c)成像系統(tǒng)曝光；d)采集圖像數(shù)據(jù)；e)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；f)當(dāng)前掃描條帶是否掃描完成；g)數(shù)據(jù)合并、存儲(chǔ)；h)全部掃描條帶是否掃描完成。其優(yōu)點(diǎn)是掃描時(shí)切片相對(duì)于成像系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)動(dòng)，速度高；控制精度要求較低，降低成本；用普通面陣圖像傳感器，可直接用其建立對(duì)焦模型，不需額外輔助對(duì)焦裝置，更降低成本。
文檔編號(hào)H04N1/047GK102427502SQ20111030279
公開日2012年4月25日 申請(qǐng)日期2011年10月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月1日
發(fā)明者陳木旺 申請(qǐng)人:麥克奧迪實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司