專利名稱：一種顯微切片的掃描裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于顯微鏡技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種顯微切片的掃描裝置。
背景技術(shù)：
虛擬顯微鏡可以獲得大視場的同時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，具體是切片移動一個視場后，停下來等面陣圖像傳感器曝光，曝光結(jié)束后再移動至下一個視場，依此類推，獲得多個連續(xù)視場的圖像數(shù)據(jù)，最后拼接成全視場的圖像。該方法具有實現(xiàn)簡單，但切片需要走走停停，而且停止后還需再等待一段時間，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，一般稱為線掃方式，其在掃描時，切片是保持勻速運(yùn)動，速度很快，但是控制復(fù)雜，要求載物臺的控制精度高，并需要有輔助的對焦裝置， 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?？?，但是由于對焦范圍是對整個切片的組織部分進(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。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(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)簡單的顯微切片的掃描裝置。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種顯微切片的掃描裝置，包括計算機(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)置有一自動三維移動平臺；一控制器控制所述自動三維移動平臺運(yùn)動，所述自動三維移動平臺上可放置待測的切片；所述計算機(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三維移動平臺同步工作；并使得所述自動三維移動平臺上放置的待測切片與成像系統(tǒng)處于連續(xù)的相對運(yùn)動中。優(yōu)選的，在所述自動三維移動平臺上、所述自動三維移動平臺與成像系統(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的切片。優(yōu)選的，所述控制器控制自動三維移動平臺帶動切片支撐架及其上待測的切片， 同時或分別在X方向即橫向、Y方向即縱向和Z方向即軸向運(yùn)動。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，其最短曝光時間為μ s數(shù)量級。優(yōu)選的，所述的照明系統(tǒng)包括光源和照明透鏡。一種顯微切片的掃描裝置，包括計算機(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，其上可放置待測的切片；所述成像系統(tǒng)與一自動三維移動平臺連接；所述自動三維移動平臺由一控制器控制，可帶動所述成像系統(tǒng)運(yùn)動；所述計算機(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三維移動平臺同步工作；并使得所述成像系統(tǒng)與所述切片支撐架上放置的待測切片處于連續(xù)的相對運(yùn)動中。優(yōu)選的，所述控制器控制自動三維移動平臺，帶動所述成像系統(tǒng)，同時或分別在X 方向即橫向、Y方向即縱向和Z方向即軸向運(yùn)動。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，其最短曝光時間為μ s數(shù)量級。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，本實用新型的有益效果是1)掃描某個條帶時時，切片是連續(xù)運(yùn)動的，沒有停留時間，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，對自動載物臺的控制精度要求較低，比較容易實現(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焦模型，不需要額外的輔助對焦裝置。

圖1是本實用新型實施例一的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本實用新型實施例二的結(jié)構(gòu)框圖；圖3是切片沿Y方向分成M個掃描條帶的示意圖；圖4是圖3中任一條掃描條帶分成N個連續(xù)視場的示意圖；圖中標(biāo)記為1、照明系統(tǒng)；11、光源；12、照明透鏡；2、自動三維移動臺；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、計算機(jī)；7、控制器。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖實施例，對本實用新型做進(jìn)一步描述實施例一如圖1、3、4所示，一種實施上述掃描方法的掃描裝置，包括計算機(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)置有一自動三維移動平臺2 ；在所述自動三維移動平臺2上、所述自動三維移動平臺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的切片；一控制器7控制所述自動三維移動平臺2運(yùn)動，所述自動三維移動平臺2上可放置待測的切片4 ；所述計算機(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控制所述自動三維移動平臺2同步工作；并使得所述自動三維移動平臺2上放置的待測切片4與成像系統(tǒng)5處于連續(xù)的相對運(yùn)動中；所述控制器7控制自動三維移動平臺2帶動切片支撐架3及其上待測的切片4，同時或分別在X方向即橫向、Y方向即縱向和Z方向即軸向運(yùn)動；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，其最短曝光時間為μ s數(shù)量級；所述的照明系統(tǒng)1包括光源11和照明透鏡12。實施例二如圖2、3、4所示，一種顯微切片的掃描裝置，包括計算機(jī)6，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，其上可放置待測的切片4 ；所述成像系統(tǒng)5與一自動三維移動平臺2連接；所述自動三維移動平臺2由一控制器7控制，所述控制器7控制自動三維移動平臺2帶動所述成像系統(tǒng)5，同時或分別在 X方向即橫向、Y方向即縱向和Z方向即軸向運(yùn)動；所述計算機(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控制所述自動三維移動平臺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上放置的待測切片4處于連續(xù)的相對運(yùn)動中；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，其最短曝光時間為μ s數(shù)量級；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間獲得圖像；自動三維移動臺2上放置待掃描的切片4 ；控制器7的輸出接至自動三維移動臺2，控制器7向自動三維移動臺2輸出驅(qū)動信號，使自動三維移動臺2上的切片4沿橫向和/或縱向移動；面陣圖像傳感器53能支持最短的曝光時間為μ s數(shù)量級；計算機(jī)6分別與控制器7、面陣圖像傳感器53相互電連接，控制自動三維移動臺2和面陣圖像傳感器53的同步工作，使得自動三維移動臺2帶動切片4移動一個掃描視場后，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若干個連續(xù)的掃描條帶，每個掃描條帶的寬度設(shè)為面陣圖像傳感器53的對應(yīng)物方視場在縱向方向的尺寸，并且將每個掃描條帶沿著橫向再劃分成若干個連續(xù)的掃描視場，每個掃描視場的長度設(shè)為面陣圖像傳感器53的對應(yīng)物方視場在橫向方向的尺寸。如圖3所示，是切片4沿Y方向分成M個掃描條帶的示意圖，假設(shè)切片4是沿X方向勻速運(yùn)動，其長為Sx，寬為Sy，面陣圖像傳感器53對應(yīng)的物方視場是長為Fx，寬為Fy的矩形，將切片4的掃描區(qū)域分成M個連續(xù)的長為&c，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個連續(xù)視場的示意圖，寬度為Fy，長度為的掃描條帶在X方向以物方視場的長h為單位分成N個連續(xù)的視場，其中
N = TSx/^]
ο本實用新型采用了將切片4沿著縱向劃分成若干個連續(xù)的掃描條帶，每個掃描條
帶的寬度設(shè)為面陣圖像傳感器53的對應(yīng)物方視場在縱向方向的尺寸，并且將每個掃描條
帶沿著橫向再劃分成若干個連續(xù)的掃描視場，每個掃描視場的長度設(shè)為面陣圖像傳感器53
的對應(yīng)物方視場在橫向方向的尺寸，工作時控制切片4的每個掃描條帶依次穿過面陣圖像傳感器53對應(yīng)的物方視場，并且每穿過一個掃描視場，面陣圖像傳感器53就曝光一次，而且曝光時間足夠短，保證相對運(yùn)動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是一直在相對運(yùn)動，有效提高了掃描速度。所述的切片4的運(yùn)動，指的是切片4與面陣圖像傳感器53及物鏡51、成像透鏡52 的相對運(yùn)動；既可以是切片4運(yùn)動，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。所述切片4的運(yùn)動，可以是勻速運(yùn)動，也可以是非勻速運(yùn)動，只要保證在面陣圖像傳感器53曝光期間內(nèi)的速度，不會導(dǎo)致圖像模糊即可。本實用新型的工作原理和工作過程如下如圖1、2、3、4所示，先將待測切片4沿著其縱向劃分成若干個連續(xù)的掃描條帶，每個掃描條帶的寬度設(shè)為成像系統(tǒng)5的物方視場在縱向方向的尺寸，并且將每個掃描條帶沿著橫向再劃分成若干個連續(xù)的掃描視場，每個掃描視場的長度設(shè)為成像系統(tǒng)5的物方視場在橫向方向的尺寸；還包括如下步驟a)控制切片4與成像系統(tǒng)5在橫向上相對連續(xù)運(yùn)動，亦即，使切片4的當(dāng)前掃描條帶連續(xù)穿過成像系統(tǒng)5的物方視場；b)當(dāng)切片4的當(dāng)前掃描條帶的當(dāng)前掃描視場移動完全進(jìn)入成像系統(tǒng)5的物方視場時，成像系統(tǒng)5開始曝光，曝光時間為1 80 μ s ；此時切片4和成像系統(tǒng)5仍在相對運(yùn)動；c)采集當(dāng)前掃描條帶的當(dāng)前掃描視場的曝光后的圖像數(shù)據(jù)；d)計算機(jī)6將該當(dāng)前掃描條帶的當(dāng)前掃描視場的圖像數(shù)據(jù)和之前的當(dāng)前掃描條帶的所有已存儲圖像數(shù)據(jù)合并，作為當(dāng)前掃描條帶的圖像數(shù)據(jù)存儲于計算機(jī)6的存儲器中；e)計算機(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掃描視場認(rèn)定為當(dāng)前掃描視場，并返回步驟b)；否則，繼續(xù)下一步驟；f)計算機(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圖像數(shù)據(jù)合并，作為該切片4整個掃描區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)存儲于計算機(jī)6的存儲器中；g)計算機(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，控制切片4和成像系統(tǒng)5在縱向上相對移動，使成像系統(tǒng)5位于切片4的下一個掃描條帶上，并將下一個掃描條帶的第一個掃描視場認(rèn)定為當(dāng)前掃描視場，并返回步驟a)；否則，結(jié)束對該切片4的掃描。所述步驟a)中，切片4與成像系統(tǒng)5在橫向上相對連續(xù)運(yùn)動，即或者是成像系統(tǒng) 5靜止，切片4運(yùn)動；或者是成像系統(tǒng)5運(yùn)動，切片4靜止。所述步驟a)中，切片4與成像系統(tǒng)5在橫向上相對連續(xù)運(yùn)動，或者是勻速運(yùn)動，或者是非勻速運(yùn)動；只要保證在成像系統(tǒng)5曝光期間內(nèi)的相對運(yùn)動速度不會導(dǎo)致圖像模糊即可。成像系統(tǒng)5的曝光時間，是根據(jù)切片4與成像系統(tǒng)5的相對運(yùn)動速度確定的，只要保證在成像系統(tǒng)5曝光期間內(nèi)，切片4與成像系統(tǒng)5相對運(yùn)動的速度不會導(dǎo)致圖像模糊即可。成像系統(tǒng)5的曝光時間最佳選為20 μ S。以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非是對本實用新型作其它形式的限制，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施例。但是凡是未脫離本實用新型技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本實用新型的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本實用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種顯微切片的掃描裝置，包括計算機(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)置有一自動三維移動平臺；一控制器控制所述自動三維移動平臺運(yùn)動，所述自動三維移動平臺上可放置待測的切片；所述計算機(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三維移動平臺同步工作；并使得所述自動三維移動平臺上放置的待測切片與成像系統(tǒng)處于連續(xù)的相對運(yùn)動中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯微切片的掃描裝置，其特征在于在所述自動三維移動平臺上、所述自動三維移動平臺與成像系統(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的切片。
3.根據(jù)權(quán)利要求2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三維移動平臺帶動切片支撐架及其上待測的切片，同時或分別在X方向即橫向、Y方向即縱向和Z方向即軸向運(yùn)動。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3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。
5.根據(jù)權(quán)利要求4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。
6.根據(jù)權(quán)利要求5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，其最短曝光時間為μ s數(shù)量級。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的顯微切片的掃描裝置，其特征在于所述的照明系統(tǒng)包括照明透鏡和光源。
8.—種顯微切片的掃描裝置，包括計算機(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，其上可放置待測的切片；所述成像系統(tǒng)與一自動三維移動平臺連接；所述自動三維移動平臺由一控制器控制，可帶動所述成像系統(tǒng)運(yùn)動；所述計算機(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三維移動平臺同步工作；并使得所述成像系統(tǒng)與所述切片支撐架上放置的待測切片處于連續(xù)的相對運(yùn)動中。
9.根據(jù)權(quán)利要求8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三維移動平臺，帶動所述成像系統(tǒng)，同時或分別在X方向即橫向、Y方向即縱向和Z方向即軸向運(yùn)動。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9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。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的顯微切片的掃描裝置，其特征在于所述的成像鏡頭包括同軸順序設(shè)置的物鏡和成像透鏡。
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，其最短曝光時間為μ S數(shù)量級。
13.根據(jù)權(quán)利要求12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。
專利摘要一種顯微切片的掃描裝置，包括計算機(jī)、自動三維移動平臺、依次同軸設(shè)置的光源、切片支撐架、成像系統(tǒng)；自動三維移動平臺與切片支撐架或成像系統(tǒng)連接，由控制器控制，帶動切片或成像系統(tǒng)在三維方向運(yùn)動；控制器、成像系統(tǒng)分別與計算機(jī)相互電聯(lián)接；自動三維移動平臺或切片支撐架上放置待測的切片；成像系統(tǒng)包括同軸順序設(shè)置的物鏡、成像透鏡、面陣圖像傳感器；照明系統(tǒng)包括光源和照明透鏡。其優(yōu)點是掃描時切片相對于成像系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)動，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，可直接用其建立對焦模型，不需額外輔助對焦裝置，更降低成本。
文檔編號H04N1/047GK202231776SQ20112038255
公開日2012年5月23日 申請日期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 申請人:麥克奧迪實業(yè)集團(tuán)有限公司