专利名称：一种显微切片的扫描装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于显微镜技术领域，具体涉及一种显微切片的扫描装置。
背景技术：
虚拟显微镜可以获得大视场的同时获得高分辨率的图像，得到广泛的应用，目前主要有三种技术第一种是，面阵图像传感器配合切片的扫描，具体是切片移动一个视场后，停下来等面阵图像传感器曝光，曝光结束后再移动至下一个视场，依此类推，获得多个连续视场的图像数据，最后拼接成全视场的图像。该方法具有实现简单，但切片需要走走停停，而且停止后还需再等待一段时间，确保切片稳定后再开始曝光，因而速度比较慢；第二种是，线阵图像传感器配合切片的勻速运动，一般称为线扫方式，其在扫描时，切片是保持勻速运动，速度很快，但是控制复杂，要求载物台的控制精度高，并需要有辅助的对焦装置， 系统成本高；第三种是，微透镜阵列配合面阵图像传感器扫描，速度非常快，但是由于对焦范围是对整个切片的组织部分进行聚焦，图像质量也不很好，其面阵图像传感器需要定制， 系统结构非常复杂。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种扫描速度快、系统简单的显微切片的扫描装置。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是一种显微切片的扫描装置，包括计算机，其特征在于还包括同轴设置的照明系统、成像系统，所述照明系统与成像系统之间，还设置有一自动三维移动平台；一控制器控制所述自动三维移动平台运动，所述自动三维移动平台上可放置待测的切片；所述计算机与所述控制器、成像系统分别相互电联接， 控制所述成像系统、以及通过所述控制器控制所述自动三维移动平台同步工作；并使得所述自动三维移动平台上放置的待测切片与成像系统处于连续的相对运动中。优选的，在所述自动三维移动平台上、所述自动三维移动平台与成像系统之间，设置有切片支撑架；所述切片支撑架用于放置待测的切片。优选的，所述控制器控制自动三维移动平台带动切片支撑架及其上待测的切片， 同时或分别在X方向即横向、Y方向即纵向和Z方向即轴向运动。优选的，所述的成像系统包括同轴顺序设置的成像镜头和图像传感器。优选的，所述的成像镜头包括同轴顺序设置的物镜和成像透镜。优选的，所述图像传感器为面阵图像传感器；所述的面阵图像传感器，其最短曝光时间为μ s数量级。优选的，所述的照明系统包括光源和照明透镜。一种显微切片的扫描装置，包括计算机，其特征在于还包括依次同轴顺序设置的照明系统、切片支撑架、成像系统，所述切片支撑架固定不动，其上可放置待测的切片；所述成像系统与一自动三维移动平台连接；所述自动三维移动平台由一控制器控制，可带动所述成像系统运动；所述计算机分别与所述控制器、成像系统相互电联接，由所述计算机控制所述成像系统、以及通过所述控制器控制所述自动三维移动平台同步工作；并使得所述成像系统与所述切片支撑架上放置的待测切片处于连续的相对运动中。优选的，所述控制器控制自动三维移动平台，带动所述成像系统，同时或分别在X 方向即横向、Y方向即纵向和Z方向即轴向运动。优选的，所述的成像系统包括同轴顺序设置的成像镜头和图像传感器。优选的，所述的成像镜头包括同轴顺序设置的物镜和成像透镜。优选的，所述图像传感器为面阵图像传感器；所述的面阵图像传感器，其最短曝光时间为μ s数量级。优选的，所述的照明系统包括光源和照明透镜。与现有技术相比，本实用新型的有益效果是1)扫描某个条带时时，切片是连续运动的，没有停留时间，扫描速度得以有效提高；2)切片不需要严格的勻速运动，对自动载物台的控制精度要求较低，比较容易实现，也降低系统的成本；3)采用普通的面阵图像传感器，不需要用昂贵的线阵图像传感器，进一步降低系统成本；4)采用普通的面阵图像传感器，可以直接用其建立对焦模型，不需要额外的辅助对焦装置。
图1是本实用新型实施例一的结构框图；图2是本实用新型实施例二的结构框图；图3是切片沿Y方向分成M个扫描条带的示意图；图4是图3中任一条扫描条带分成N个连续视场的示意图；图中标记为1、照明系统；11、光源；12、照明透镜；2、自动三维移动台；3、切片支撑架；4、切片；5、成像系统；51、物镜；52、成像透镜；53、面阵图像传感器；6、计算机；7、控制器。
具体实施方式
以下结合附图实施例，对本实用新型做进一步描述实施例一如图1、3、4所示，一种实施上述扫描方法的扫描装置，包括计算机6，还包括同轴设置的照明系统1、成像系统5，所述照明系统1与成像系统5之间，还设置有一自动三维移动平台2 ；在所述自动三维移动平台2上、所述自动三维移动平台2与成像系统5之间，设置有切片支撑架；所述切片支撑架用于放置待测的切片；一控制器7控制所述自动三维移动平台2运动，所述自动三维移动平台2上可放置待测的切片4 ；所述计算机6与所述控制器7、成像系统5分别相互电联接，控制所述成像系统5、以及通过所述控制器7控制所述自动三维移动平台2同步工作；并使得所述自动三维移动平台2上放置的待测切片4与成像系统5处于连续的相对运动中；所述控制器7控制自动三维移动平台2带动切片支撑架3及其上待测的切片4，同时或分别在X方向即横向、Y方向即纵向和Z方向即轴向运动；所述的成像系统5包括同轴顺序设置的成像镜头和图像传感器；所述的成像镜头包括同轴顺序设置的物镜51和成像透镜52 ；所述图像传感器为面阵图像传感器53，其最短曝光时间为μ s数量级；所述的照明系统1包括光源11和照明透镜12。实施例二如图2、3、4所示，一种显微切片的扫描装置，包括计算机6，还包括依次同轴顺序设置的照明系统1、切片支撑架3、成像系统5，所述切片支撑架3固定不动，其上可放置待测的切片4 ；所述成像系统5与一自动三维移动平台2连接；所述自动三维移动平台2由一控制器7控制，所述控制器7控制自动三维移动平台2带动所述成像系统5，同时或分别在 X方向即横向、Y方向即纵向和Z方向即轴向运动；所述计算机6分别与所述控制器7、成像系统5相互电联接，由所述计算机6控制所述成像系统5、以及通过所述控制器7控制所述自动三维移动平台2同步工作；并使得所述成像系统5与所述切片支撑架3上放置的待测切片4处于连续的相对运动中；所述的成像系统5包括同轴顺序设置的成像镜头和图像传感器；所述的成像镜头包括同轴顺序设置的物镜51和成像透镜52 ；所述图像传感器为面阵图像传感器53，其最短曝光时间为μ s数量级；所述的照明系统1包括光源11和照明透镜12。光源11具有较高的亮度，使得面阵图像传感器53可以用较短的曝光时间获得图像；自动三维移动台2上放置待扫描的切片4 ；控制器7的输出接至自动三维移动台2，控制器7向自动三维移动台2输出驱动信号，使自动三维移动台2上的切片4沿横向和/或纵向移动；面阵图像传感器53能支持最短的曝光时间为μ s数量级；计算机6分别与控制器7、面阵图像传感器53相互电连接，控制自动三维移动台2和面阵图像传感器53的同步工作，使得自动三维移动台2带动切片4移动一个扫描视场后，面阵图像传感器53立即曝光。所述的光源11，提供较强的亮度，以保证面阵图像传感器53工作在最短曝光时间情况下，可以获得足够亮度的图像，或者选用大功率的卤素灯(50W)、LED(3W)等等，或者选用具有同步闪光功能的光源，只在曝光期间工作即闪光；面阵图像传感器53是采用逐行扫描方式对切片4进行成像的，首先需将切片4沿着纵向划分成M若干个连续的扫描条带，每个扫描条带的宽度设为面阵图像传感器53的对应物方视场在纵向方向的尺寸，并且将每个扫描条带沿着横向再划分成若干个连续的扫描视场，每个扫描视场的长度设为面阵图像传感器53的对应物方视场在横向方向的尺寸。如图3所示，是切片4沿Y方向分成M个扫描条带的示意图，假设切片4是沿X方向勻速运动，其长为Sx，宽为Sy，面阵图像传感器53对应的物方视场是长为Fx，宽为Fy的矩形，将切片4的扫描区域分成M个连续的长为&c，宽为Fy的扫描条带，其中M =「Sy/Fy]; 「 表示上取整函数。如图4所示，是其中一条扫描条带分成N个连续视场的示意图，宽度为Fy，长度为的扫描条带在X方向以物方视场的长h为单位分成N个连续的视场，其中
N = TSx/^]
ο本实用新型采用了将切片4沿着纵向划分成若干个连续的扫描条带，每个扫描条
带的宽度设为面阵图像传感器53的对应物方视场在纵向方向的尺寸，并且将每个扫描条
带沿着横向再划分成若干个连续的扫描视场，每个扫描视场的长度设为面阵图像传感器53
的对应物方视场在横向方向的尺寸，工作时控制切片4的每个扫描条带依次穿过面阵图像传感器53对应的物方视场，并且每穿过一个扫描视场，面阵图像传感器53就曝光一次，而且曝光时间足够短，保证相对运动引起的图像模糊可以忽略，这样在扫描过程中，切片4和面阵图像传感器53是一直在相对运动，有效提高了扫描速度。所述的切片4的运动，指的是切片4与面阵图像传感器53及物镜51、成像透镜52 的相对运动；既可以是切片4运动，而面阵图像传感器53及物镜51、成像透镜52静止，也可以是切片4静止，面阵图像传感器53及物镜51、成像透镜52运动。所述切片4的运动，可以是勻速运动，也可以是非勻速运动，只要保证在面阵图像传感器53曝光期间内的速度，不会导致图像模糊即可。本实用新型的工作原理和工作过程如下如图1、2、3、4所示，先将待测切片4沿着其纵向划分成若干个连续的扫描条带，每个扫描条带的宽度设为成像系统5的物方视场在纵向方向的尺寸，并且将每个扫描条带沿着横向再划分成若干个连续的扫描视场，每个扫描视场的长度设为成像系统5的物方视场在横向方向的尺寸；还包括如下步骤a)控制切片4与成像系统5在横向上相对连续运动，亦即，使切片4的当前扫描条带连续穿过成像系统5的物方视场；b)当切片4的当前扫描条带的当前扫描视场移动完全进入成像系统5的物方视场时，成像系统5开始曝光，曝光时间为1 80 μ s ；此时切片4和成像系统5仍在相对运动；c)采集当前扫描条带的当前扫描视场的曝光后的图像数据；d)计算机6将该当前扫描条带的当前扫描视场的图像数据和之前的当前扫描条带的所有已存储图像数据合并，作为当前扫描条带的图像数据存储于计算机6的存储器中；e)计算机6判断切片4的当前扫描条带是否扫描完成；如果未完成，则将当前扫描条带的下一个扫描视场认定为当前扫描视场，并返回步骤b)；否则，继续下一步骤；f)计算机6将当前扫描条带的图像数据和之前的已扫描的所有扫描条带的已存储图像数据合并，作为该切片4整个扫描区域的图像数据存储于计算机6的存储器中；g)计算机6判断切片4的所有扫描条带是否扫描完成；如果未完成，控制切片4和成像系统5在纵向上相对移动，使成像系统5位于切片4的下一个扫描条带上，并将下一个扫描条带的第一个扫描视场认定为当前扫描视场，并返回步骤a)；否则，结束对该切片4的扫描。所述步骤a)中，切片4与成像系统5在横向上相对连续运动，即或者是成像系统 5静止，切片4运动；或者是成像系统5运动，切片4静止。所述步骤a)中，切片4与成像系统5在横向上相对连续运动，或者是勻速运动，或者是非勻速运动；只要保证在成像系统5曝光期间内的相对运动速度不会导致图像模糊即可。成像系统5的曝光时间，是根据切片4与成像系统5的相对运动速度确定的，只要保证在成像系统5曝光期间内，切片4与成像系统5相对运动的速度不会导致图像模糊即可。成像系统5的曝光时间最佳选为20 μ S。以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。
权利要求1.一种显微切片的扫描装置，包括计算机，其特征在于还包括同轴设置的照明系统、 成像系统，所述照明系统与成像系统之间，还设置有一自动三维移动平台；一控制器控制所述自动三维移动平台运动，所述自动三维移动平台上可放置待测的切片；所述计算机与所述控制器、成像系统分别相互电联接，控制所述成像系统、以及通过所述控制器控制所述自动三维移动平台同步工作；并使得所述自动三维移动平台上放置的待测切片与成像系统处于连续的相对运动中。
2.根据权利要求1所述的显微切片的扫描装置，其特征在于在所述自动三维移动平台上、所述自动三维移动平台与成像系统之间，设置有切片支撑架；所述切片支撑架用于放置待测的切片。
3.根据权利要求2所述的显微切片的扫描装置，其特征在于所述控制器控制自动三维移动平台带动切片支撑架及其上待测的切片，同时或分别在X方向即横向、Y方向即纵向和Z方向即轴向运动。
4.根据权利要求1至3任一所述的显微切片的扫描装置，其特征在于所述的成像系统包括同轴顺序设置的成像镜头和图像传感器。
5.根据权利要求4所述的显微切片的扫描装置，其特征在于所述的成像镜头包括同轴顺序设置的物镜和成像透镜。
6.根据权利要求5所述的显微切片的扫描装置，其特征在于所述图像传感器为面阵图像传感器；所述的面阵图像传感器，其最短曝光时间为μ s数量级。
7.根据权利要求6所述的显微切片的扫描装置，其特征在于所述的照明系统包括照明透镜和光源。
8.—种显微切片的扫描装置，包括计算机，其特征在于还包括依次同轴顺序设置的照明系统、切片支撑架、成像系统，所述切片支撑架固定不动，其上可放置待测的切片；所述成像系统与一自动三维移动平台连接；所述自动三维移动平台由一控制器控制，可带动所述成像系统运动；所述计算机分别与所述控制器、成像系统相互电联接，由所述计算机控制所述成像系统、以及通过所述控制器控制所述自动三维移动平台同步工作；并使得所述成像系统与所述切片支撑架上放置的待测切片处于连续的相对运动中。
9.根据权利要求8所述的显微切片的扫描装置，其特征在于所述控制器控制自动三维移动平台，带动所述成像系统，同时或分别在X方向即横向、Y方向即纵向和Z方向即轴向运动。
10.根据权利要求8或9所述的显微切片的扫描装置，其特征在于所述的成像系统包括同轴顺序设置的成像镜头和图像传感器。
11.根据权利要求10所述的显微切片的扫描装置，其特征在于所述的成像镜头包括同轴顺序设置的物镜和成像透镜。
12.根据权利要求11所述的显微切片的扫描装置，其特征在于所述图像传感器为面阵图像传感器；所述的面阵图像传感器，其最短曝光时间为μ S数量级。
13.根据权利要求12所述的显微切片的扫描装置，其特征在于所述的照明系统包括同轴顺序设置的光源和照明透镜。
专利摘要一种显微切片的扫描装置，包括计算机、自动三维移动平台、依次同轴设置的光源、切片支撑架、成像系统；自动三维移动平台与切片支撑架或成像系统连接，由控制器控制，带动切片或成像系统在三维方向运动；控制器、成像系统分别与计算机相互电联接；自动三维移动平台或切片支撑架上放置待测的切片；成像系统包括同轴顺序设置的物镜、成像透镜、面阵图像传感器；照明系统包括光源和照明透镜。其优点是扫描时切片相对于成像系统连续运动，速度高；控制精度要求较低，降低成本；用普通面阵图像传感器，可直接用其建立对焦模型，不需额外辅助对焦装置，更降低成本。
文档编号H04N1/047GK202231776SQ20112038255
公开日2012年5月23日 申请日期2011年10月1日 优先权日2011年10月1日
发明者陈木旺 申请人:麦克奥迪实业集团有限公司