用于對患者身體所選位置進行成像的共焦顯微鏡的制作方法
【專利摘要】用于對患者身體所選位置進行成像的共焦成像顯微鏡，在使用時是符合人體工程學的，緊湊的，且可以在所選位置進行定位的，由此使患者在成像期間是舒適的。成像頭（28）萬向地安裝在多軸線復合臂（34）上，以允許在所選位置精確放置從頭延伸出來的共焦物鏡（116），頂在患者皮膚上，同時使患者是舒適的。臂（34）將頭接附到直立的臺（10）上，該臺（10）是可以沿著臺放在其上的地面而進行移動的。臺（10）具有在其上支撐了鍵盤（24）和用于對圖像進行監(jiān)控的顯示器（22）的平臺（16）。臺（10）也支撐了用于對在顯示器上提供了圖像的信號進行處理并且用于對顯微鏡進行控制的個人電腦（PC）（26）。
【專利說明】用于對患者身體所選位置進行成像的共焦顯微鏡
[0001] 本申請是2004年5月20日提交的申請?zhí)枮?00480013754. 5、發(fā)明名稱為"用于 對患者身體所選位置進行成像的共焦顯微鏡"的中國國家發(fā)明申請的分案申請。
[0002] 要求2003年5月20日提交的編號為60/471，911的美國臨時申請的優(yōu)先權，在這 里通過參考將該申請予以合并。

【技術領域】
[0003] 本發(fā)明涉及用于對在患者身體上的所選位置進行成像，尤其是用于對處在這個位 置的皮膚進行細胞成像及用于對其它活體組織和生物過程進行成像的共焦顯微鏡。本發(fā)明 提供了通過在成像頭內包含共焦顯微鏡的光學構件和電子構件而在人體工程學方面適于 提供容易的使用的共焦顯微鏡，該成像頭支撐為精確放置共焦物鏡，同時免除了對大幅度 重新確定患者取向的需要，由此使患者在成像期間是舒適的。

【背景技術】
[0004] 本發(fā)明的主要特點是在成像頭內將共焦顯微鏡的光學構件和電子構件以緊湊的 組成關系合并。
[0005] 本發(fā)明的另一個特點是在定位機構上支撐頭，該定位機構在不需要在成像進程期 間在不舒適的位置重新確定患者取向的情況下在將頭放置在精確的位置頂在患者皮膚上 時提供改進人體工程學。
[0006] 本發(fā)明的又一個特點是在具有多個萬向連接裝置的臂機構上支撐共焦成像頭，該 萬向連接裝置提供了頭進行位移和轉動的自由，從而以能夠對其進行精確定位。
[0007] 本發(fā)明的又一個特點是提供斷開頭以進行手動定向，這可以對為了研究和臨床應 用及在細胞水平上探索在皮膚和其它組織內的細胞形態(tài)和細胞過程而進行的成像有所幫 助。
[0008] 已經提供了具有適合于對皮膚和其它細胞組織進行成像的共焦成像系統(tǒng)的共焦 激光掃描顯微鏡，并且可以參考Zavislan和Eastman的1988年8月4日授權的編號為 5, 788, 639的關于可以手持的共焦顯微鏡的美國專利。Anderson等的1999年3月19日授 權的編號為5, 880, 880的美國專利描述了在其中光學裝置的部分安裝在臂內的共焦激光 掃描顯微鏡。這樣的顯微鏡需要與光學裝置分開并且遠離定位的電子設備，以對圖像信號 進行控制和處理。盡管用這樣的激光掃描共焦顯微鏡可得到令人滿意的圖像，但對于操作 顯微鏡以在患者身上的所選位置得到圖像的臨床醫(yī)生，它們使用起來是困難的，并且它們 在人體工程學方面可能是令人不滿意的。


【發(fā)明內容】

[0009] 本發(fā)明提供了在其中對光學構件和機械構件進行了整合和合并從而提供容易定 位并且具有臨床醫(yī)生所想要的人體工程學的成像頭的共焦顯微鏡?？梢栽诓恍枰鄬τ陬^ 在使患者不舒適的位置重新確定患者取向的情況下使用頭。
[0010] 簡要地進行了描述，根據本發(fā)明的共焦顯微鏡成像頭能夠對患者身體的精確位置 進行掃描并且能夠得到皮膚和其它組織的圖像，同時將顯微鏡的成像和控制的電子裝置和 光學構件合并到了臨床醫(yī)生可以容易地移動的緊湊的成像頭內。頭可以具有主底盤，顯微 鏡最重要的光學構件和電子構件可以安裝在該主底盤的相對側。盤也為用于對顯微鏡的物 鏡進行精準的對焦定位和側向定位的機構提供了支撐裝置。頭的電子裝置可以安裝在其一 側上與底盤鄰近接附的印刷電路板上。頭可以安裝在多軸線復合臂上，該多軸線復合臂在 介于臂區(qū)段之間的關節(jié)處具有萬向節(jié)，并且臂連接到在其上可以安裝監(jiān)視器(顯示器）和計 算機的直立的臺，用于對頭的電子裝置進行編程和操作的鍵盤處在該計算機上。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 通過結合附圖而閱讀接下來的描述使本發(fā)明的前述特點和優(yōu)點及其它特點和優(yōu) 點是更顯而易見的，附圖如下： 圖1是根據本發(fā)明的改進的激光掃描共焦顯微鏡的透視圖； 圖2是從頂部看的圖1所示的顯微鏡的透視圖； 圖3是接附到多軸線可位移和可轉動的臂機構的一個部分上的成像頭的透視圖； 圖4是圖示了頭和多軸線鉸接的臂機構的正視圖，顯示了以位移和轉動對頭進行定 位； 圖5是圖4所不的頭和臂機構的平面圖； 圖6是顯示了通過可拆卸的連接裝置而連接到臂機構的頭的頭的透視側視圖； 圖7是類似于圖6的顯示了從臂機構上拆卸下來的頭的視圖； 圖8是圖示了在前面附圖所示的共焦顯微鏡的頭內的光束線路徑的平面圖； 圖9是顯示了光學構件和用于安裝電子構件的PCB的簡化透視圖，去除了安裝底盤從 而以更清楚地圖示PCB和光學構件； 圖10是圖示了包括物鏡透鏡和將其安裝到底盤上的安裝裝置的成像頭的構件的透視 圖，圍繞物鏡透鏡用于相對于物鏡而對皮膚進行精準定位的管狀突出部分結構被省略，以 簡化圖示； 圖11是類似于圖10但顯示了圍繞物鏡透鏡的管狀突出部分和用于定位突出部分從而 確定成像皮膚的精確位置的鏡臺的透視圖，沿著在圖10中的線條11-11對安裝盤用于物鏡 透鏡和其上安裝突出部分的鏡臺的部分進行切割，以更清楚地圖示用于對鏡臺進行調節(jié)且 由此對突出部分進行調節(jié)并且相對于物鏡而對皮膚進行精確定位的機構； 圖12是沿著在圖6中的線條12-12而截取的截面圖； 圖13是沿著在圖7中的線條13-13而截取的截面圖；和 圖14和15是成像頭的電子裝置的方塊圖。

【具體實施方式】
[0012] 更具體地參考圖1、2和3,顯示了優(yōu)選地安裝在輪腳12上的直立的臺10,以通過 用手抓住并且推動或拉動桿14的時候沿著地面發(fā)生移動。擱板16和18連接在臺10的直 立部分之間，擱板之一 16可以在抽屜20之上。平板監(jiān)視器和個人電腦（PC)26可以放置在 下部擱板18上。顯示器22與計算機26 -起工作，并且也提供了由共焦顯微鏡采集到的圖 像。
[0013] 成像頭28萬向地安裝在具有前臂32和后臂34的多軸線臂機構30上。頭28在 處于前臂32的自由端上的連結裝置36處是可拆卸的。頭28具有優(yōu)選地由透明塑料制造 的突出部分38,該突出部分38接附到在頭28前部的圓錐形轂40。用手握住并且移動把手 42,以允許頭進行多軸線移動，以使突出部分與患者皮膚發(fā)生接觸或與其它要成像的組織 發(fā)生接觸。多軸線移動是圍繞在后臂34的后端和在前臂32的前端的萬向關節(jié)44和46的 垂直、水平和轉動移動。連結關節(jié)48能夠使臂32相對于臂34而發(fā)生轉動。通過圖4和5 使臂和頭28的多軸線移動是更顯而易見的。有從頭28到PC 26的電纜和介于PC、監(jiān)視器 和鍵盤24之間的電纜。為了簡化圖示，在圖片中沒有顯示這些電纜。
[0014] 在頭28側面上的控制面板50具有兩套控制裝置52和54?？刂蒲b置52對突出部 分38在X和Y (正交的）方向上的運動有所幫助，從而相對于皮膚而對頭進行精準定位或 精確定位?？刂泼姘暹€具有捕獲圖像的構造。
[0015] 在操作時，突出部分在要成像的位置處與皮膚發(fā)生接觸。突出部分前端具有由可 去除的雙側粘性材料制成的環(huán)，環(huán)處于突出部分前端的圓形區(qū)域56內。然后，與通過用手 使頭移動而可得到的距離相比，通過使用多軸線、鉸接的臂機構30,在更短的距離上，突出 部分在正交的方向上進行移動并且提供精準的定位。在要成像的皮膚位置上的或在要成像 的皮膚位置內部的部分的位置是可以通過使物鏡透鏡沿著光軸移動進出突出部分的控制 裝置54而得以控制的。因此，對想要成像的身體組織的確切部分和確切位置進行成像。
[0016] 通過圖4和5使頭28的多軸線移動是更顯而易見的。萬向關節(jié)44和46能夠進 行轉動移動及垂直移動。轉動移動通過在虛線圓圈60、62和64端部的箭頭而得以顯示，而 上下移動或圍繞萬向裝置44和46的轉動通過在虛線線條66和68端部的箭頭而得以顯 示。萬向裝置可以是用彈簧加載的或具有足夠的摩擦力，以能夠在確定了頭28的位置之后 使臂停留在它們所移動到的位置內。
[0017] 頭28可以從臂30拆卸下來的性質可以通過處于把手42內的接收裝置72內的閂 鎖機構70而得到（也查看圖6)。當閂鎖70松開的時候，由把手42所保持的頭28與臂機構 30分開而可以用手移動并且定向。在圖12和13中也圖示了該接收裝置和機構。
[0018] 圖12和13也顯示了共焦顯微鏡頭和兩部分殼或外殼80的內部。該殼連接到主 底盤82。T形托架橋接了多邊形裝置掃描器84,并且提供了后支撐盤86,其將殼80的后部 和把手穩(wěn)固地并且結實地連接到頭28。通過角撐板90而連接到主底盤82的前支撐盤88 也具有螺絲(未顯示）插入到其中從而接附殼80的部分的螺絲孔。
[0019] 前支撐盤88也支撐了 XY鏡臺92,突出部分38及其安裝轂40連接到該XY鏡臺 92,并且為了精準定位，前支撐盤88是可以經由鏡臺92而在X方向和Y方向上進行側向移 動的。
[0020] 如圖10和11所示，物鏡透鏡組件96通過前支撐盤88而得以支撐。如圖11所示， 鏡臺92具有前盤100和后盤102。當滑動裝置104通過線性步進馬達105的軸經由臂106 而開動的時候，滑動裝置104允許前盤100在箭頭103所示的Y方向上進行移動。鏡臺92 的后盤102在垂直于前盤100移動的方向上是可以移動的。后盤102安裝在接附到支撐前 盤88的滑動裝置(未顯示)上。線性步進馬達106具有經由臂108而連接的軸，以使盤102 和物鏡38在箭頭101所示的X方向上進行移動。
[0021] 物鏡透鏡組件96包括在透鏡筒內的物鏡透鏡116。管112具有凸輪槽114。在這 些槽內的銷118經由連結裝置120而連接到物鏡透鏡116。當管96通過馬達122經由小齒 輪124和圍繞管96外圍的環(huán)齒輪(未顯示)而進行轉動的時候，凸輪槽基于馬達122的轉動 方向而使銷前后平移，由此使物鏡116沿著光軸而進行前后移動，從而使物鏡聚焦于要成 像的組織的部分。
[0022] 轉動管112內的筒包含了一對形成前望遠鏡透鏡134的部分的復合透鏡132。前 望遠鏡134組裝在物鏡透鏡聚焦機構的可轉動管112內。在圖10和11中顯示了后者機構。 在轉動管112上的指針127可以與光傳感器(未顯示）一起使用，以將物鏡116在箭頭129 (圖10)方向上的位置指示給電子裝置。
[0023] 圖8顯示了共焦顯微鏡頭28的光學構件。通過圖8和9并且也通過在圖10和11 中的這些構件的位置，該構件主要處在主底盤82上側并且與其連接到主底盤82是顯而易 見的。圖9、10和11也顯示了以平行間隔關系接附到主底盤82下側的印刷電路板（PCB) 130 ;間隔由間隔器給予。所有電子構件大致上都安裝在PCB 130上。將就電路圖（圖14和 15)而對這些構件進行討論。
[0024] 共焦顯微鏡的光學構件是已經提及的望遠鏡134的復合透鏡132、物鏡116和多邊 形裝置掃描器84。其它構件是具有折疊式反射鏡142的激光器140。分束器148處在光到 多邊形裝置掃描器84反射面的路徑內。多邊形裝置可以具有多個面（比方說36個)。面為 正在形成的圖像提供了連續(xù)的掃描線。
[0025] 兩個復合透鏡150和152形成了第二望遠鏡，其限制光束并且彎曲于望遠鏡折疊 式反射鏡內。檢流計156在交叉掃描方向上使光束發(fā)生偏斜，從而使圖像的掃描線發(fā)生位 移。然后，光束穿過望遠鏡134和物鏡116。光束由物鏡透鏡聚焦，然后從正在進行成像的 組織部分(患者身體位置)反射回來而穿過物鏡116、望遠鏡134、檢流計156反射鏡、折疊式 反射鏡155、第二望遠鏡154和多邊形裝置面，然后對線條進行去掃描，到達分束器148。分 束器148指引光束到達針孔檢測器組件162的共焦針孔光圈160。該組件包括可以是雪崩 光電二極管的檢測器和安裝在板上用于對相應于圖像的視頻信號進行顯影的電子裝置。該 視頻信號通過沒有顯示的電纜經由在檢測器模塊162上的連接器164和在PC板130上的 連接器166而得以傳送，用于經由在板130上的電子裝置處理成形成圖像的信號。該信號 通過在PCB 130上的連接器168經由電纜(未顯示）而得以傳送到PC，用于在顯示器22上 提供圖像?？梢赃M行信號傳輸用于在遠距離的點進行遠程病理觀察或使用高分辨率(兆像 素）打印機打印出來圖像。
[0026] 從分束器148返回的光束通過針孔透鏡170和折疊式反射鏡172而得以在針孔光 圈160上聚焦。
[0027] 本發(fā)明的特點是在主底盤支撐盤的上表面上的基本上相同的平面內提供了緊湊 的光學裝置及其位置。通過對光學構件進行布置，從而使在介于檢流計和多邊形裝置掃描 器84之間的光路的部分內（主要在第二望遠鏡透154的界限內）的光束與在從分束器148 到針孔光圈160的返回路徑內的光束交叉，得到了該結果。光束部分以超過最小角度的角 度發(fā)生交叉，由此在交叉光束內避免了光的任何顯著干涉。要注意的是，所有光學構件都安 裝在主底盤82上，并且?guī)缀跛泄鈱W構件都安裝在盤的上表面上。
[0028] 光電檢測器162包括將光電檢測器安裝到盤82的上表面上的桿180。檢流計安裝 在接附到前支撐盤88上的托架上，從而使檢流計反射鏡在主底盤82的上表面之上的光線 的平面內。多邊形裝置掃描器84處在主底盤82之上。用于轉動多邊形裝置掃描器84的 多邊形裝置驅動軸（未顯示）延伸穿過了主底盤82。連接到多邊形裝置驅動軸的驅動馬達 182可以安裝在PCB 130上。
[0029] 在PCB 130上的電路包括用于為激光器140提供電力的成像激光器驅動器電路。 該驅動器電路包括激光器數模轉換器（DAC)202和激光器電流調整器204。有三個驅動X方 向鏡臺驅動馬達1〇4、Υ方向鏡臺驅動馬達106和在Z方向上移動物鏡透鏡116的馬達108 的步進馬達驅動器206、208和210。有包括振蕩器218和鎖相回路（PLL)頻率合成器電路 220的像素時鐘發(fā)生器電路211。在板130上的微處理器CPU 222連接到DAC 202并且連 接到驅動器206、208和210。CPU 222經由接口線而連接到現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA)集成 電路224。有圖像數據處理電路226及同步串行器邏輯電路228,該同步化串行器邏輯電路 228主要使在成像頭28和PC 26之間的物理連結的數目得以減小，從而允許在這二者之間 使用非大量的電纜。解串器邏輯電路230也對在PC內格式化的圖像進行處理。多邊形裝 置馬達通過多邊形裝置控制器電路232而進行速度調整，該多邊形裝置控制器電路232通 過在FPGA上的可編程除法器234從像素時鐘接收頻率形式的基準速度信號。串行器邏輯 電路也通過除法器236接收像素時鐘，用于傳輸到PC 26來復原圖像。通過以光柵方式對 輸出到組織樣品上的激光束進行掃描，提供了圖像形成?？燧S通過轉動多邊形裝置掃描器 84而得以產生，而慢軸通過檢流計156而得以產生。組織的反射率性質通過由光電檢測器 162將如由在隨后幾頁中所描述的光學裝置調節(jié)的折射光轉換成時變電信號電壓而得以測 量。該信號通過模數轉換器280轉換成數字值。包括線計數器和回掃邏輯電路238的同步 電路驅動包括數模轉換器240的檢流計控制器。檢流計伺服系統(tǒng)240連接到檢流計156。 多邊形裝置位置通過多邊形裝置位置(掃描起始-S0S)檢測器而得以檢測，當每個連貫的多 邊形裝置面對穿越組織樣品的輸出激光束進行掃描的時候該多邊形裝置位置檢測器產生 了數字脈沖。線計數器和回掃邏輯電路238對這些S0S邊緣進行計數，以對檢流計156的 位置進行控制。數模電路240將線計數器數值轉換成最終對檢流計156的角度位置進行控 制的模擬電壓。有用于觸發(fā)監(jiān)視器22的電路(未顯示)，也有在FPGA接口上的寄存器電路 246,該寄存器電路246允許CPU 222對各種FPGA掃描參數進行編程。
[0030] CPU 222也經由固件解碼器252接收來自在成像頭28的殼上的頭控制鍵盤24的 指令，從而以經由X馬達104、Y馬達106和Z馬達108的驅動器而對這些馬達進行操作。
[0031] 在操作期間，固件使用配備了串行器/解串器接口的FPGA 224而對微處理器進行 指導，以經由PC主機的串口（RS-232)而接受來自PC主機的指令并且接受來自板上鍵盤24 的指令。這些指令指導板上微處理器222,以開始進行掃描，對激光器電流、步進馬達位置、 多邊形裝置轉動進行控制?？删幊痰某ㄆ?34獨立于像素時鐘而提供了對多邊形裝置基 準頻率FP0LY的控制。在這么做的時候，以像素確立了圖像的寬度。同樣地，到線計數器塊 238的HPER和VSPER輸入確立了所顯示的圖像的高度。
[0032] 除了在上面提及的功能外，微處理器222周期性地對它的鍵盤進行掃描，以檢測 控制裝置觸發(fā)。若干前面板鍵具有預定的功能，這些預定的功能包括開始和停止成像(掃 描）模式、移動三個步進馬達中的每個、控制激光器運行電流（由此控制激光器運行功率)、 圖像捕捉、圖像堆疊、堆疊或截取成像，這取決于當前哪個功能是激活的?？梢园~外的 按鈕，以對激活成像功能做出選擇。也可以將該特點整合到PC的應用程序內。接下來對每 個鍵功能進行了簡要的描述。
[0033] 指令結構允許PC主機優(yōu)先于局部控制裝置，和/或使PC主機以其判斷力而得到 局部控制裝置的狀態(tài)。
[0034] 掃描/停掃描 掃描/停止掃描按鈕通過執(zhí)行若干相關任務指導微處理器222開始掃描或終止掃描 (基于掃描的當前狀態(tài))。這些任務包括根據預定的成像參數(例如圖像寬度、高度、幀頻)而 對像素時鐘產生PLL 220和各種FPGA寄存器246 (查看微處理器/FPGA接口）進行編程和 將激光器電流DAC設置到初始數值。
[0035] 激光器電流控制 像在隨后段落內所描述的那樣，通過激光器運行電流而對成像激光器功率進行間接控 制(參見成像激光器驅動器)。
[0036] 按動增加激光器電流控制裝置使微處理器增加激光器DAC 202設置，而按動減小 激光器電流控制裝置使微處理器222減小激光器DAC設置。
[0037] 在非掃描時段期間，激光器電流通過微處理器而設置成其最小數值。
[0038] X、Y、Z馬汰移動 三個鏡臺定位步進馬達對成像深度（Ζ)和樣本位置（Χ、Υ)進行控制。微處理器響應于 馬達移動控制裝置x+、X-、Υ+、γ-、Ζ+和Ζ-而對這些步進馬達104、106、108進行控制。根 據當前移動模式(精準的或粗略的)，每次鍵觸發(fā)移動一步的精準模式和每次鍵觸發(fā)移動多 步的粗略模式是可分別得到的。
[0039] 精準/耜略樽式詵擇 精準/粗略模式控制裝置可選地對精準或粗略移動模式做出選擇。當馬達的相關馬達 移動控制裝置觸發(fā)的時候，微處理器固件分別通過將一步或多步指令發(fā)到相關馬達而實施 這些模式。
[0040] 圖像功能詵擇 有三種成像模式：圖像捕捉、VivaStack?和VivaBlock?。圖像捕捉是簡單地從實況視 頻供給捕捉單幀。截取是一系列在處于相同X、Y位置的各種預定深度采集到的圖像。堆疊 是一系列在相同深度采集到的縫合在一起以形成大區(qū)域圖像的圖像。
[0041] 圖像模式控制裝置可選地在這些模式之間做出選擇。該控制裝置的狀態(tài)轉遞到PC 應用程序，用于處理。實施和組織這些功能的是PC 26應用程序。
[0042] 成像激光器驅動器 成像激光器140以恒定電流模式運行。在該模式內，激光器功率實際上是恒定的。然 而，溫度對激光器功率有輕微的影響，激光器的熱質量是大的并且內部運行溫度相當恒定， 因而實際運行功率改變是小的，通常僅為1%或2%，這樣實際上就維持了恒定的目標信號反 射率(例如圖像亮度)。
[0043] 激光器電流通過恒流負載型電路204而得以調整。恒流負載電路通過DAC 202而 得以驅動，該DAC 202的輸出通過板上微處理器222而得以控制。
[0044] 步講馬汰驅動器 三個PWM模式電流調整馬達驅動器為樣本鏡臺92提供了三軸運動，即X、Y和聚焦深度 Z。板上微處理器222響應于前面板控制裝置24而對這些鏡臺進行定位，這使操作者可以 直接對樣本位置進行控制。
[0045] 馬達供給電壓選擇成大大高于馬達額定值，從而產生顯著高于其它情況下的旋轉 速率的當前旋轉速率，這提供了改善的步響應。驅動器電路206、208和210對馬達電流進 行調整，這確保了馬達不會過熱。若干電流水平可以通過微處理器選擇，這允許馬達以較低 的電流水平運行，以在減小的馬達功率消耗水平維持位置。
[0046] 鍵盤多路器 鍵盤24觸發(fā)鍵特征部和運行模式及控制馬達位置和成像激光器功率(經由其運行電 流)。鍵盤狀況通過串行接口而多路輸送到在PC 26上運行的控制應用程序。
[0047] 鍵盤24是標準的4行X4列多路設計，并且通過板上微處理器222而得以控制，以 允許簡單的鍵代碼分配。解碼器252是裝備有提供為實現(xiàn)該功能的最小外部電路的固件。
[0048] 像素時鐘產牛PLL 可編程的鎖相回路頻率合成器產生了像素時鐘(用于在每個像素的一個周期對成像數 字轉換器(或多個數字轉換器）進行采樣的時鐘)。PLL可以產生精確的并且穩(wěn)定的從5MHz 至lj 100MHz的時鐘頻率。
[0049] PLL 220通過微處理器222編程，以基于操作者指定的圖像參數(例如寬度和高 度）而產生合適的時鐘頻率。
[0050] 雙重成像數字轉換器 在視頻圖像信號數字轉換器220內，有兩個高速10位A/D轉換器280和282,以轉換來 自達到兩個模擬信號源的模擬反射率信號。第一源是與即時的目標反射率和激光器功率乘 積成比例的正常反射率通道。第二檢測器通道可以是敏感于輔助照明光波長的或是敏感于 像熒光那樣的光性質的。
[0051] 數字反射率數據在FPGA 227內得以處理，并且多路輸送到輸出數據流內，用于隨 后顯示或由PC進一步處理。
[0052] 微處理器/FPGA接口 若干功能在FPGA 227內得以實施。由于FPGA的可編程性質，F(xiàn)PGA可以重新設定，以 實施額外的操作。
[0053] 微處理器以傳統(tǒng)的并行數據總線作為與FPGA的接口。FPGA被組織成可直接由微 處理器222訪問的一系列八個8位控制寄存器246。三個來自微處理器的地址信號對要訪 問哪個FPGA寄存器做出選擇。兩個額外的控制信號，8卩R_/W和XFR，使接口變得完整。R_/ W的電平對輸送方向（例如數據總線方向）進行控制，而XFR作為數據輸送選通。該接口可 以通過在FPGA邏輯電路內限定寄存器選擇位而得以幾乎無限地擴大。也就是說，限定了其 數值對訪問寄存器的可選組(或多個組）做出選擇的寄存器。
[0054] 成像數據和同步串行器邏輯電路 串行器減少了在成像頭28和PC 26之間的信號連接，由此免除了對大量電纜的需要。 對并行數據信號及水平同步周期和垂直同步周期進行分時多路輸送。兩個數據恢復時鐘信 號使接口變得完整，并且允許解串器230可以進行容易的并且可靠的信號提取。許多數據 信號可以根據需要擴大接口帶寬，當然這要耗費電纜傳導器的數量。
[0055] 解串器電路230可以安置在PC 26內，并且將串行數據和控制信號轉換回它們原 來的形式，用于提供給在PC內的視頻捕捉板和串口接口。
[0056] 無刷DC馬汰控制器 轉動的多邊形裝置掃描器84實現(xiàn)高速(水平的）掃描軸線。輸出的激光束通過移動面 而得以在水平方向上掃過樣本。
[0057] 多邊形裝置馬達可以是三相、120°、無刷DC馬達。電流調整、PWM開關控制1C提 供了基本的相換向和電流調整。該1C是輔助速度調整電路的部分。
[0058] 在FPGA內產生(源自像素時鐘）的稱為FraY的基準頻率確立了多邊形裝置馬達的 基本轉動速度，從而確立了線掃描頻率。由于該頻率是基于像素時鐘(該像素時鐘對采樣進 行控制)的，所以這些頻率的比率控制了圖像寬度。多邊形裝置速度控制器是通過對一個霍 耳效應傳感器相(其輸出是每個馬達回轉兩個周期）的頻率和命名為F p()ly的基準頻率做出 比較而調整馬達速度的閉環(huán)反饋伺服系統(tǒng)。頻率在速度控制器電路內得以轉換成與馬達速 度成比例的DC、以地為基準的電壓。這些電壓輸入到傳統(tǒng)的模擬減法器。減法器輸出應用 到在上面提及的PWM開關控制1C的電流輸入控制，這樣就形成了成比例的閉環(huán)控制器。
[0059] 在前面對電路進行了描述，通過該方程式給出了線掃描速率： 方程式1 :線掃描速率

【權利要求】
1. 一種用于對患者身體一個或多個所選位置進行成像的設備，其包括： 具有共焦顯微鏡的成像頭，所述頭包括具有光軸的物鏡透鏡，其中，所述頭具有突出 的突出部分； 直立的支撐臺；和 第一機構，其將所述頭接附到所述支撐臺上并且為所述頭提供了多種水平和堅直位移 移動和轉動移動以在所述一個或多個所選位置定位所述頭； 位于所述頭中的第二機構，其能夠使所述突出部分相對于所述物鏡透鏡在垂直于物鏡 光軸的多個方向上移動，以精準定位所述突出部分精確處于所述一個或多個所選位置的每 一個；以及 位于所述頭中用于移動所述物鏡透鏡的第三機構，其中，所述物鏡透鏡能夠僅沿著所 述物鏡透鏡的所述光軸由所述第三機構移動，其中，所述第二機構和第三機構能夠與所述 第一機構分開操作。
2. 根據權利要求1所述的設備，還包括手動可訪問的控制面板，該控制面板安裝在所 述頭上并且具有控制裝置，用于分別通過所述第二機構和第三機構使所述突出部分和所述 物鏡透鏡分別在X、Y和Z方向上進行移動。
3. 根據權利要求1所述的設備，還包括從所述頭延伸出來的把手，其用于使用所述第 一機構手動將所述頭移動到所述一個或多個所選位置。
4. 根據權利要求1所述的設備，其中，所述頭能夠從所述第一機構上拆卸下來，用于進 行獨立的移動。
5. 根據權利要求1所述的設備，其特征在于，所述頭具有外殼并且在所述外殼的一端 具有把手，所述把手提供了接收裝置，用于在所述接收裝置內以可松開的閉鎖關系接收在 所述第一機構的端部的連接裝置。
6. 根據權利要求1所述的設備，其特征在于，所述支撐臺提供了用于安裝顯示器以對 由所述共焦顯微鏡產生的圖像進行監(jiān)控的平臺。
7. 根據權利要求6所述的設備，還包括電子可控制的設備，用于與所述顯示器和所述 頭接口，以產生在所述位置的所述身體的細胞結構的共焦顯微鏡圖像。
8. 根據權利要求1所述的設備，其特征在于，所述支撐臺安裝在輪腳上，用于與所述第 一機構和頭一起移動過地面，其中輪腳在該地面上滾動。
9. 根據權利要求1所述的設備，其特征在于，所述頭包括光學構件和電子構件的整合 的機械組件，用于提供所述的共焦顯微鏡。
10. 根據權利要求9所述的設備，其特征在于，所述組件包括印刷電路板和以平行的關 系接附的底盤，所述底盤為所述光學構件提供了安裝裝置，其中，安裝到所述底盤上的所述 光學構件包括用于提供連續(xù)掃描線形成圖像的多個面，而所述印刷電路板為所述電子構件 提供了安裝裝置。
11. 根據權利要求10所述的設備，其特征在于，所述印刷電路板被布置成面對所述底 盤的與安裝光學構件的一個側面相對的側面。
12. 根據權利要求10所述的設備，其特征在于，所述印刷電路板具有安裝在其上的多 個電路，用于為所述頭提供編程運行和控制并且用于產生信號，所述信號提供在所述的所 選位置的所述身體的圖像。
13. 根據權利要求9所述的設備，其特征在于，所述組件包括盤，其提供了支撐包括物 鏡、檢測器和經由所述物鏡而對所述的所選位置進行照明的源的所述光學構件的主底盤， 用于經由所述物鏡而從所述源對在所述身體上的所述位置進行所述照明的光學路徑，所述 路徑返回到所述物鏡并且到達所述檢測器，所述路徑在所述盤的一側之上經過。
14. 根據權利要求1所述的設備，其特征在于，所述第一機構包括多個鉸接的臂部分， 將所述臂部分連接到所述支撐臺上以及連接到所述頭上的萬向關節(jié)，以及能夠進行轉動移 動使所述臂部分彼此連接的關節(jié)，由此提供了所述多種移動。
15. 根據權利要求1所述的設備，其特征在于，所述第二機構和所述第三機構能夠彼此 分開操作。
【文檔編號】G02B21/00GK104280866SQ201410170148
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2004年5月20日 優(yōu)先權日:2003年5月20日
【發(fā)明者】W.J.?？怂? C.C.迪斯塔西奧, S.R.格羅德文特 申請人:盧西德有限公司