專利名稱：用于顯微鏡檢查的傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字掃描顯微鏡領(lǐng)域，并且有利地應(yīng)用于數(shù)字病理學(xué)領(lǐng)域。具體而言，本發(fā)明涉及一種用于利用包括傳感器的數(shù)字掃描器對樣本進(jìn)行顯微成像的方法，所述傳感器包括像素的2D陣列；以及涉及ー種執(zhí)行這種方法的數(shù)字掃描顯微鏡，其在本文后面也被稱為掃描器。
背景技術(shù)：
數(shù)字掃描顯微鏡通常生成樣本的數(shù)字圖像，所述樣本諸如是放置在顯微鏡載玻片中的組織樣本。
通常通過在整個顯微鏡載玻片上掃描所述樣本并將不同的圖像帶接合在一起和/或通過疊加在不同波長測量的圖像來完成這種操作。圖I示意性表示了這種顯微鏡載玻片的截面。它尤其包括典型厚度為Imm(毫米)的載玻片I、典型厚度為O. 17mm的蓋玻片2、用于固定和密封像組織層的樣本4的封固劑3。樣本4的厚度通?？梢詾榇蠹s5 μ m,并且對于包括樣本的安裝層，大約為10到15 μ m。從WO 2001084209已知，數(shù)字掃描顯微鏡能夠包括ID線傳感器，也稱為線掃描攝像機(jī)或線性陣列傳感器。這樣的傳感器僅包括一條線，換言之，一行感測像素。還已知，與其他類型的傳感器(例如2D陣列傳感器)相比，ID線傳感器能夠提供更好的連續(xù)機(jī)械掃描操作、較少的接合問題，并且能夠允許使用所謂的時間延遲積分(TDI)線傳感器。一般而言，這樣的ID線傳感器需要與高效自動聚焦系統(tǒng)組合，以便實(shí)現(xiàn)樣本的優(yōu)質(zhì)圖像，樣本沿Z軸(深度方向)的位置可以改變數(shù)微米(其可能超過顯微鏡的聚焦深度)。應(yīng)當(dāng)指出的是，這種要求在這里真的很重要，尤其是因?yàn)槭褂眠@樣的傳感器必然要求在整個樣本的圖像采集期間進(jìn)行大量的掃描增量，并因此涉及到掃描期間更多的聚焦調(diào)節(jié)。就此而言，WO 2001084209公開了現(xiàn)有技術(shù)中最常見的解決方案，其包括生成和使用聚焦圖。這樣的聚焦圖提供了實(shí)測的最佳聚焦位置，根據(jù)沿掃描路徑的不同掃描位置用于掃描器的目標(biāo)。在樣本的實(shí)際圖像采集之前生成聚焦圖，并使其能夠用于任何這樣的采集過程。在采集樣本圖像的掃描過程期間，在內(nèi)插于各實(shí)測的最佳聚焦位置之間的軌線上設(shè)置掃描器目標(biāo)的聚焦位置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的發(fā)明人已意識到，盡管提供了ー些優(yōu)點(diǎn)，但I(xiàn)D線傳感器與基于聚焦圖的自動聚焦的組合可能有若干缺點(diǎn)。例如，因?yàn)槿缟鲜銮闆r，對這樣的聚焦圖的需求可能限制掃描器的總處理時間(處理時間通常可以指輸出樣本的圖像或在特定環(huán)境中輸出這一祥本的圖像帶所需的總時間)，它需要至少ー個在先的繪圖步驟。此外，ID線傳感器需要眾多的聚焦調(diào)節(jié)，這可能需要使用復(fù)雜并且笨重的機(jī)械部件來獲得快速并且精確的圖像采集。例如，可能需要復(fù)雜并且笨重的致動器以在掃描過程期間調(diào)節(jié)目標(biāo)的聚焦位置。
此外，由于聚焦誤差的原因，有時會使掃描過程自身變得更為復(fù)雜。例如，有時需要對同一樣本區(qū)域執(zhí)行多次采集。于是，本發(fā)明的目的是提供一種新的方法和一種新的數(shù)字掃描器，其克服了上述問題。就此而言，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于利用包括傳感器的掃描器對樣本進(jìn)行顯微成像的方法，所述傳感器包括XY坐標(biāo)系中的像素的2D陣列，Y軸基本垂直于掃描方向，并且其中，掃描器被布置成使得所述傳感器能夠?qū)颖镜男苯孛娉上瘛８_切地說，這種方法包括如下步驟a)激活像素的2D陣列的第一子陣列，所述第一子陣列主要在第一 X坐標(biāo)沿Y軸延伸，以及b)通過利用像素的第一子陣列對樣本的第一區(qū)域成像來生成第一圖像。 這里應(yīng)當(dāng)指出，“基本”意指Y軸優(yōu)選與掃描方向成90°的角度，但也可以使用稍微不同的角度。實(shí)際上，這ー角度應(yīng)當(dāng)使得掃描期間由單排像素掃掠的面積盡可能大。最優(yōu)情況可以實(shí)現(xiàn)最大的掃掠面積，并從而在Y軸精確垂直于掃描方向時，可以獲得掃描顯微鏡的最高處理量。然而，其他設(shè)計(jì)考慮可能導(dǎo)致相當(dāng)大偏離。具體而言，可能合理的是選擇60和120度之間的范圍中的角度。實(shí)際上，這樣的范圍仍然提供了掃描器最大處理量至少87%的處理量(相對處理量等于余弦(90-60))。于是，根據(jù)本發(fā)明，令2D陣列傳感器通過利用其感測區(qū)域的有限選擇(子陣列)充當(dāng)X線傳感器(這里字母“X”是指整數(shù)，下文將看出，低于2D陣列傳感器中的數(shù)的總線)。換言之，令2D陣列傳感器模擬X線傳感器的功能和操作。稍后將明了，在可以由這種傳感器對樣本截面進(jìn)行成像的掃描器布置中使用這種模擬的X線傳感器，實(shí)現(xiàn)了各種優(yōu)點(diǎn)，諸如克服了上述問題。此外，為掃描成像系統(tǒng)提供了掃描期間聚焦深度的高效率變化。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，X線傳感器是ID線傳感器。第一子陣列于是包括一條線的像素。如果將其用在掃描過程中，在掃描期間定期調(diào)節(jié)線的X位置，以更新掃描器確定該線將是焦點(diǎn)對準(zhǔn)(in focus)的位置。在優(yōu)選實(shí)施例中，同時使用將其中的第一子陣列用于例如充當(dāng)ID線傳感器的2D陣列傳感器來從樣本的更大聚焦范圍提取信息，以便確定針對模擬的線傳感器的期望聚焦位置。通過這種方式，為掃描成像系統(tǒng)提供了在掃描期間聚焦深度的高效率自動聚焦和高效率變化。具體而言，單個2D陣列傳感器同時充當(dāng)ID線傳感器和自動聚焦系統(tǒng)的聚焦檢測器?！巴瑓肌北硎驹诰_相同的時間采集圖像和聚焦信息，或者以交織的方式以充分高的占空比采集它們。本發(fā)明的其他實(shí)施例如下-該方法還包括如下步驟·掃描樣本，·激活像素的2D陣列的第二子陣列，所述第二子陣列主要在不同于第一 X坐標(biāo)的第二 X坐標(biāo)沿Y軸延伸， ·通過利用像素的第二子陣列對樣本的第二區(qū)域成像來生成第二圖像；-該方法還包括通過組合第一圖像和第二圖像來構(gòu)建樣本的合成圖像的步驟；-該方法還包括提供第一坐標(biāo)的步驟；-該方法還包括確定第一X坐標(biāo)以使得第一子陣列能夠在預(yù)定聚焦條件(predetermined focus)下提供第一圖像的步驟；-該方法還包括確定第一X坐標(biāo)和第二 X坐標(biāo)以使得第一子陣列和第二子陣列能夠在基本相等的聚焦條件下提供第一圖像和第二圖像的步驟；-該方法還包括·利用所述傳感器的2D陣列的像素的預(yù)定子集對樣本的第二區(qū)域成像，所述子集不同于像素的子陣列，·從這ー圖像導(dǎo)出聚焦信息，以及·根據(jù)所述聚焦信息確定第一 X坐標(biāo)；
-該方法還包括激活像素的預(yù)定子集以使的所述預(yù)定子集主要沿X軸延伸且具有矩形形狀；-像素的子集可以分布在像素的2D陣列中的至少兩個相異區(qū)域上；-假設(shè)所述樣本具有一定厚度，所述方法包括提供與所述厚度之內(nèi)像素的第一子陣列能夠在預(yù)定聚焦條件下對樣本進(jìn)行成像的深度相關(guān)的信息的步驟，以及根據(jù)這種深度信息確定第一 X坐標(biāo)的步驟；-所述預(yù)定聚焦條件可以對應(yīng)于最佳焦點(diǎn)對準(zhǔn)；-樣本的截面可以相對于掃描方向是傾斜的；-掃描器可以包括樣本保持架，樣本保持架包括保持表面，并且其中，像素的2D陣列可以基本位于相對于所述保持表面成傾角的平面中；-可以控制2D陣列傳感器以通過激活第一子陣列，使得所述第一子陣列沿Y軸包括少于三排像素，并且優(yōu)選僅包括ー排像素，來模擬ID線傳感器；或者通過激活第一子陣列，使得所述第一子陣列沿Y軸在每個級(stage)中包括少于三排像素，并且優(yōu)選僅包括一排像素，來模擬ID N級TDI傳感器；根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種執(zhí)行本發(fā)明的方法的掃描顯微鏡。


在閱讀作為非限制性范例并參考附圖給出的本發(fā)明的如下具體描述后，本發(fā)明的這些和其他方面和優(yōu)點(diǎn)將變得更加明顯，在附圖中-已經(jīng)論述的圖I示意性圖示了組織玻片組件的截面；-圖2示意性圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的掃描顯微鏡；-圖3示意性圖示了在本發(fā)明的掃描顯微鏡中所使用的傳感器的像素的2D陣列；-圖4示意性圖示了組織玻片組件和本發(fā)明的掃描顯微鏡的2D陣列的投影；-圖5示意性圖示了所述投影在兩個不同位置與組織層相交的兩種情況；-圖6示意性圖示了像素的2D陣列，并且尤其示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的像素的子集；-圖7圖示了表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的方法的步驟的框圖；-圖8示意性圖示了像素的2D陣列，并且尤其示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的像素的子集；-圖9示意性圖示了本發(fā)明的使用TDI原理的實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式圖2中圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的掃描顯微鏡。這種掃描器被布置用于對樣本(例如未示出的組織層)進(jìn)行成像，樣本可以放置在載玻片10與蓋玻片11之間。這種顯微鏡載玻片被放置在圖中未示出的樣本支架的保持表面上。如在現(xiàn)有技術(shù)中可能已知的，沿著成像路徑P并從顯微鏡載玻片開始，掃描器具體可以包括顯微鏡物鏡20 (通常由多個透鏡20a、b和c制成)、用于遮擋來自組織樣本的未散射的反射光的光闌21、管透鏡23和傳感器24。傳感器24包括像素的2D陣列，在本文也稱為像素的矩陣。這種傳感器通常是CMOS成像傳感器。如從圖2可以看出的，像素的矩陣相對于顯微鏡物鏡透鏡的光軸O傾斜。掃描器還包括控制模塊25，其用于控制掃描器的操作過程，并且尤其是用于控制對樣本成像的掃描過程?？刂颇K通常包括處理器，例如FPGA (現(xiàn)場可編程門陣列)或DSP(數(shù)字信號處理器)。如現(xiàn)有技術(shù)中已知的，通過利用所謂的反射或透射模式的光源，光斑能夠輻照組織層中的區(qū)域。這ー斑點(diǎn)反射或透射的光穿過顯微鏡物鏡透鏡、光闌、管透鏡行迸，并且被投影到傳感器的感測區(qū)域，即像素的2D陣列的感測區(qū)域上并被其探測到。
本文在后面將使用例如圖3中所示的非笛卡爾坐標(biāo)系XYZ，其中，矩陣表面在平行于X軸和Y軸的平面上延伸，并且其中，Z軸可以垂直于X軸和Y軸。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，因?yàn)橄袼氐木仃囂幱谏鲜鰞A斜配置中，投影到這一矩陣上的是樣本(例如組織層)的斜截面的圖像。這里可以指出，可能優(yōu)選的是，投影到這一矩陣上的圖像相對于掃描方向充分傾斜，以確保來自中心圖像平面周圍的充分大范圍深度的樣本圖像信息被投影到像素矩陣上。在本文中，中心圖像平面是指被成像對象中平行于掃描方向和Y軸的平面。中心圖像平面在樣本中所處的位置使得，從在沿X軸最接近像素矩陣中心的位置X處被定義為例如像素的單實(shí)線(沿像素矩陣的Y軸延伸)的子陣列拍攝后續(xù)圖像將會生成這個中心圖像平面的圖像?，F(xiàn)在參考圖3，圖示了傳感器的傾斜像素矩陣的示意圖。仍然是為了進(jìn)行非限制性例示，由方形表示矩陣的每個像素，例如像素30，并且圖3示出了這一矩陣的總表面?？梢钥闯?，矩陣表面在平行于X軸和Y軸的平面上延伸。換言之，矩陣具有沿坐標(biāo)系的兩個軸X和Y延伸的兩個維度(X、Y)，并且其分別包括多排(或換言之，線)和多列。應(yīng)當(dāng)指出的是，軸Z可以平行于光軸0，并且在提到例如深度吋，將尤其用于如下情況。此外，XYZ坐標(biāo)系也可以是笛卡爾或非笛卡爾坐標(biāo)系。結(jié)果，掃描器的掃描方向可以垂直于Z軸。然而，在其他實(shí)施例中，光軸可以垂直于像素矩陣。在這種情況下，樣本的平移可能不平行于XY平面，因此在像素矩陣上對樣本相對于掃描方向的斜截面進(jìn)行成像。根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施例，控制模塊25激活傳感器的像素矩陣之內(nèi)在特定坐標(biāo)(例如圖3中的XI)的像素的第一子陣列31 (圖3中的陰影部分)。應(yīng)當(dāng)理解，與本發(fā)明意義上的矩陣相比，子陣列應(yīng)當(dāng)包括顯著更少數(shù)量的像素。優(yōu)選地，子陣列的表面應(yīng)當(dāng)表示矩陣的總表面的小于一半。更優(yōu)選地，子陣列的表面應(yīng)當(dāng)表示矩陣的總表面的小于四分之一。另外，應(yīng)當(dāng)理解，主要沿Y軸延伸的子陣列應(yīng)當(dāng)表示列數(shù)顯著大于行數(shù)。優(yōu)選地，這樣的子陣列包括ー排的所有像素，并且包括矩陣的總排數(shù)的小于三分之一。更優(yōu)選地，子陣列包括ー排的所有像素并且包括少于三排。更優(yōu)選地，子陣列包括ー排的所有像素并且僅包括ー排。這樣的配置被表示為圖3中的非限制性范例?；氐礁鶕?jù)上述根據(jù)實(shí)施例的方法，像素的子陣列對從樣本投影的光敏感并因此對其進(jìn)行探測。然后控制模塊生成所述截面的第一區(qū)域的第一圖像。為了構(gòu)建更大區(qū)域的圖像，可以在相對于顯微鏡載玻片掃描傳感器的同時重復(fù)上述步驟。在這種情況下，在每個掃描位置，指定并激活新的子陣列，并生成樣本截面中每個 新區(qū)域的新圖像。然后，從這些圖像的組合，可以生成更大區(qū)域的圖像并稱為合成圖像。可以通過各種方式提供并確定要激活的子陣列的X坐標(biāo)，例如Xl (參見圖3)。根據(jù)實(shí)施例，可以相對于聚焦信息確定坐標(biāo)。就此而言，在優(yōu)選實(shí)施例中，掃描器利用如上所述同樣的2D陣列傳感器，用于進(jìn)行成像和連續(xù)自動聚焦。“連續(xù)”表示在掃描過程期間即時測量和控制自動聚焦。本實(shí)施例的掃描器能夠獲得聚焦信息、要激活的子陣列的坐標(biāo)，以便能夠在預(yù)定聚焦條件(例如，預(yù)定量的失聚焦或精確聚焦)下生成圖像，并利用相同的2D陣列傳感器生成這ー圖像。本實(shí)施例能夠依賴通過參考作為非限制性范例提供的圖4做出的觀測。這幅圖再次圖示了具有玻璃載片51的顯微鏡載玻片、蓋玻片52和包括組織層54的封固劑53。再次呈現(xiàn)了與傳感器相關(guān)聯(lián)的坐標(biāo)系XYZ，但同時還有與總體掃描器相關(guān)聯(lián)的新的非笛卡爾坐標(biāo)系X’ TL。假設(shè)傳感器相對于保持架的表面(理想情況下為水平表面)成傾斜角β ’，那么軸X和X’彼此成同樣角度β’。出于說明性的目的，這幅圖進(jìn)ー步呈現(xiàn)了傳感器的像素的2D陣列到顯微鏡載玻片中的投影55。這ー投影對應(yīng)于傳感器實(shí)際可以從這一顯微鏡載玻片探測到和成像什么。如前所述，2D陣列傳感器能夠生成樣本的斜截面的圖像；該截面實(shí)際對應(yīng)于投影55。這ー斜截面55在位置(例如參見相交I或位置540)與組織層54相交。顯然，這一相交尤其取決于組織層相對于顯微鏡物鏡透鏡焦平面的軸向位置。這尤其是因?yàn)?，如圖4所示，組織層54在掃描方向上的深度位置(沿Ζ)是不均勻的。能夠?qū)С?，因?yàn)榭梢詫⒄麄€斜截面的圖像投影到2D陣列傳感器上，所以包括組織層54的這ー截面將始終是傳感器的2D陣列中的ー些像素處，即在能夠?qū)ο嘟籌成像的像素處的焦點(diǎn)上。如圖5a中作為范例圖示的，組織層54距蓋玻片52越近，相交的位置越偏向2D像素陣列的左側(cè)(參見相交58)。
注意在圖5中，左是指與矢量X平行并且相反的方向。相反，如圖5b中所示，組織層54距載玻片51越近，相交的位置越偏向2D像素陣列的右側(cè)(參見相交59)。結(jié)果，通過確定像素的矩陣之內(nèi)的相交的位置，例如坐標(biāo)，能夠確定應(yīng)當(dāng)激活哪ー像素子陣列，以便對焦點(diǎn)對準(zhǔn)的對應(yīng)樣本區(qū)域成像。于是，可以看出，掃描器能夠使用同一 2D陣列傳感器進(jìn)行連續(xù)自動聚焦以及成像。在本發(fā)明的實(shí)施例中，利用傳感器的2D陣列之內(nèi)選擇的固定數(shù)量的像素進(jìn)行掃描顯微鏡的自動聚焦。
為了清楚起見，根據(jù)本發(fā)明，將由像素子集指定用于自動聚焦的像素，而上文定義的子陣列將指定用于成像的像素。根據(jù)定義，子集和子陣列可能彼此顯著不同，尤其是對于像素的相應(yīng)數(shù)量或位置而言。然而，它們兩者都能夠在矩陣區(qū)域之內(nèi)交疊。當(dāng)然，可能存在這樣的情況被成像的樣本區(qū)域處于子陣列可以與子集重合的深度上。然而，這種狀況可能是例外，兩者之間的像素內(nèi)容可能至少有細(xì)微的差異。圖6圖示了根據(jù)本實(shí)施例的子集的第一范例。在矩陣中，這一子陣列分布在三個相異區(qū)域100、200、300中。子集的三個對應(yīng)的部分101、201和301均具有矩形形狀，通過激活2列像素，沿著矩陣的整個X維度延伸。這樣的配置可用于如下方法中。參考圖6和7，在步驟700中激活像素的子集101、201、301。在步驟701中生成與子集的三個部分對應(yīng)的樣本三個區(qū)域的圖像。在步驟702中從這幅圖像導(dǎo)出聚焦信息。例如，控制模塊25確定子集的哪個(些)像素已經(jīng)能夠拍攝焦點(diǎn)對準(zhǔn)的圖像并導(dǎo)出對應(yīng)的(ー個或多個)排?？梢酝ㄟ^本領(lǐng)域技術(shù)人員容易認(rèn)識的各種方式進(jìn)行這種確定。例如,可以使用一種算法來分析由子集生成的圖像，并確定聚焦特性。例如，控制模塊可以執(zhí)行算法，所述算法分析這幅圖像中的銳化度，以確定子集的每個像素處的聚焦特性。由于可以在X維度和Y維度上定義排，所以掃描器知道相關(guān)像素的對應(yīng)的(ー個或多個)X坐標(biāo)。然后指定像素子陣列進(jìn)行成像。在圖6的非限制性范例中，指定的子陣列401形成包括四條線的像素的矩形。因此，可以提供四個X坐標(biāo)?；蛘撸梢蕴峁﹩蝹€坐標(biāo)。這ー坐標(biāo)可以允許掃描器通過任何預(yù)定義的關(guān)系導(dǎo)出其他三個坐標(biāo)。例如，單個坐標(biāo)可以對應(yīng)于子陣列的寬度的中心處或最接近該中心處的位置。一旦指定了子陣列，該方法還包括激活它的步驟703。在步驟704中，生成樣本中與子陣列能夠成像的區(qū)域?qū)?yīng)的區(qū)域的第一圖像?？梢栽谟糜趯颖镜母鄥^(qū)域成像的掃描過程中重復(fù)這種方法，通常用于對樣本的整個表面成像。在這種情況下，可以根據(jù)掃描方向X’并相對于樣本來移動傳感器。然后可以再次執(zhí)行步驟700到704。如上所述，盡管在掃描過程期間樣本與傳感器之間的距離是變化的，但子陣列沿著矩陣的X維度相應(yīng)地移動到出現(xiàn)相交I的坐標(biāo)處，由此保持樣本處于期望的聚焦?fàn)顩r。在現(xiàn)有技術(shù)中還知道生成和組合額外的圖像，以獲得樣本的合成圖像。
可能不必在掃描的每個位置處執(zhí)行步驟700到702。相反，有些位置可能僅執(zhí)行步驟703和704。在這種情況下，最后指定的子陣列可以再次用于成像。這里，不針對生成的每幅圖像執(zhí)行步驟700到702的優(yōu)點(diǎn)在干，使用較少的可用傳感器帶寬來獲得聚焦信息，留下更多帶寬用于圖像的實(shí)際采集，實(shí)現(xiàn)掃描器的更高處理量，然而代價(jià)是對期望聚焦位置的變化跟蹤更慢。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在整個掃描過程期間子陣列的排數(shù)是固定的，例如I排用于模擬ID線傳感器，或稍多的排用于擴(kuò)大感測區(qū)域(圖6示出了子陣列寬度固定為4排的范例)?；蛘?，在掃描過程期間可以動態(tài)地設(shè)置排數(shù)。作為非限制性范例，這ー數(shù)字可以根據(jù)子集中已經(jīng)被確定能夠在預(yù)定聚焦條件下(例如在焦點(diǎn)對準(zhǔn)時)提供圖像的排數(shù)而不同。于是，在一些情況下，在掃描期間子陣列的寬度可以不問。 在實(shí)施例中，可以設(shè)置掃描器以令子陣列的形狀符合所述相交I的形狀。因此，在這些實(shí)施例中，子陣列的形狀可以是任何形狀，諸如彎折的、彎曲的。此外，在所述備選方案中，可以定義子陣列的最大排數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，可以使用其他子集配置。作為非限制性范例，圖8示出了子陣列800以及主要沿與子陣列相同方向，即垂直于掃描方向X’延伸的像素子集。更確切地說，在形成由附圖標(biāo)記801到804指定的四個部分的四個相異區(qū)域中分布子集。這些部分是成對配置的。在同一 X坐標(biāo)處定位一対。具體而言，第一對801、802被定位在坐標(biāo)Xl處，并且第二對803、804被定位在坐標(biāo)X2處。在每對中，一部分(801或803)包括ー排7個像素，而一部分(802或804)包括ー排6個像素。當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，根據(jù)一般經(jīng)驗(yàn)，子集的配置可以對應(yīng)于允許傳感器作為自聚焦子陣列傳感器那樣功能的任何可想到的形狀。作為范例，該形狀可以是圓形、曲線、彎折等。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，子集可以在掃描過程期間改變。例如，可以在第一掃描位置處使用圖8中的坐標(biāo)Xl和X2，并且可以在第二掃描位置處使用坐標(biāo)X3、X4。通過這種方式，如圖8的右側(cè)箭頭所示，可以在矩陣的維度X上掃描子集。現(xiàn)在將描述實(shí)施例的第一詳細(xì)實(shí)施方式。在這種實(shí)施方式中，再次通過使傳感器相對于保持表面傾斜角度β’實(shí)現(xiàn)向傳感器2D陣列上投影樣本的斜截面。再次參考圖4，自動聚焦系統(tǒng)的深度范圍Az’t(rt可以充分大，以實(shí)現(xiàn)其他參數(shù)的理想設(shè)置。假設(shè)傳感器沿X軸具有Nx個像素，沿這ー軸的像素尺寸為b。還假設(shè)傳感器沿Y軸具有Ny個像素。再次想到，掃描方向(沿X’軸)與X軸形成角度β’。由于傳感器傾斜角度β ’，由下式給出橫向和軸向采樣Δ x=bcos β 'Δ z=bsin β 丨由下式給出在組織玻片處的橫向和軸向采樣Δ χ' = Δ χ/Μ
Δ ζ' =η Δ ζ/Μ2其中，M是放大率，η是組織玻片的折射率。在對象處的軸向采樣現(xiàn)在遵循下式
[0125權(quán)利要求
1.一種用于利用包括傳感器的掃描器對樣本進(jìn)行顯微成像的方法，所述傳感器包括XY坐標(biāo)系中的像素的2D陣列,Y軸基本垂直于掃描方向,其中,所述掃描器被布置成使得所述傳感器能夠?qū)λ鰳颖镜男苯孛娉上?，并且其中，所述方法包括如下步驟 激活像素的所述2D陣列的第一子陣列，所述第一子陣列主要在第一 X坐標(biāo)(Xl)處沿所述Y軸延伸， 通過利用像素的所述第一子陣列對所述樣本的第一區(qū)域成像來生成第一圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其還包括如下步驟 掃描所述樣本， 激活像素的所述2D陣列的第二子陣列，所述第二子陣列主要在不同于所述第一 X坐標(biāo)(Xl)的第二 X坐標(biāo)(X2)處沿所述Y軸延伸， 通過利用像素的所述第二子陣列對所述樣本的第二區(qū)域成像來生成第二圖像。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其包括通過組合所述第一圖像和所述第二圖像來構(gòu)建所述樣本的合成圖像的步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其包括提供所述第一坐標(biāo)的步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其包括確定所述第一X坐標(biāo)(Xl)以使得所述第一子陣列能夠在預(yù)定聚焦條件下提供所述第一圖像的步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其包括確定所述第一X坐標(biāo)(Xl)和所述第二 X坐標(biāo)(X2)以使得所述第一子陣列和所述第二子陣列能夠在基本相等的聚焦條件下提供所述第一圖像和所述第二圖像的步驟。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其包括如下步驟 利用所述傳感器的所述2D陣列的像素的預(yù)定子集對所述樣本的第 二區(qū)域成像，所述子集不同于像素的所述子陣列， 從這幅圖像導(dǎo)出聚焦信息，以及 從所述聚焦信息確定所述第一 X坐標(biāo)(XI)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其包括激活像素的所述預(yù)定子集以使得所述預(yù)定子集主要沿X軸延伸且具有矩形形狀的步驟。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，其中，像素的所述子集分布在像素的所述2D陣列中的至少兩個相異區(qū)域上。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述樣本具有一定厚度，并且所述方法包括提供與所述厚度之內(nèi)像素的所述第一子陣列能夠在預(yù)定聚焦條件下對所述樣本成像的深度(Z)相關(guān)的信息的步驟，以及根據(jù)這種深度信息確定所述第一 X坐標(biāo)(Xl)的步驟。
11.根據(jù)權(quán)利要求5到10中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述預(yù)定聚焦條件對應(yīng)于最佳焦點(diǎn)對準(zhǔn)。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述樣本的所述截面相對于所述掃描方向是傾斜的。
13.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述掃描器包括樣本保持架，所述樣本保持架包括保持表面，并且其中，像素的所述2D陣列基本位于相對于所述保持表面成傾角的平面中。
14.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，控制2D陣列傳感器以通過激活所述第一子陣列，使得所述第一子陣列沿所述Y軸包括少于三排的像素，并且優(yōu)選僅包括一排像素，來模擬ID線傳感器，或者通過激活所述第一子陣列，使得所述第一子陣列沿所述Y軸在每個級中包括少于三排的像素，并且優(yōu)選僅包括一排像素，來模擬ID N級TDI傳感器。
15.一種用于對樣本成像的掃描顯微鏡，其被配置成執(zhí)行根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用包括傳感器的數(shù)字掃描器對樣本進(jìn)行顯微成像的方法，所述傳感器包括像素的2D陣列，本發(fā)明還涉及一種執(zhí)行這種方法的數(shù)字掃描顯微鏡。尤其提供了一種用于利用包括傳感器的掃描器對樣本進(jìn)行顯微成像的方法，傳感器包括XY坐標(biāo)系中的像素的2D陣列，Y軸基本垂直于掃描方向，其中，所述掃描器被布置成使得所述傳感器能夠?qū)颖镜男苯孛娉上?，并且其中，所述方法包括如下步驟激活像素的2D陣列的第一子陣列，所述第一子陣列主要在第一X坐標(biāo)(X1)處沿Y軸延伸，利用所述第一像素子陣列，通過對所述樣本的第一區(qū)域成像來生成第一圖像。根據(jù)本發(fā)明的各方面，還提出了一種掃描器，所述掃描器執(zhí)行這種方法并使用同樣的2D陣列傳感器實(shí)現(xiàn)成像和自動聚焦的目的。
文檔編號G02B21/36GK102687056SQ201080060107
公開日2012年9月19日 申請日期2010年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月30日
發(fā)明者B·胡什肯, S·斯托林加 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司