具有快速样本自动聚焦的成像组件制造技术

本发明专利技术提供了用于执行成像技术(例如，微观成像技术)的有利的仪器、组件和方法。本公开提供了改进的成像技术、设备和系统。更具体地，本公开提供了具有快速样本自动聚焦的有利的显微镜/成像组件(例如，具有用于快速样本自动聚焦成像的即时聚焦的显微镜/成像组件)。本公开提供了使用即时焦平面检测的高处理量整个幻灯片成像。提供了使用即时聚焦系统/方法来用于高速样本自动聚焦的整个幻灯片成像平台/组件。此类示例性平台/组件可以用于数字病理学等，并且可以提供对疾患/疾病的改进、更快和更廉价的诊断/预后。提供了用于整个幻灯片成像的至少两个示例性快速聚焦系统，第一系统包含安装在显微镜平台/组件的目镜端口上的两个针孔调节式相机，并且第二系统包含安装在用于自动聚焦的落射光臂上的一个针孔调节式相机。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有快速样本自动聚焦的成像组件对相关申请的交叉参考本申请要求2015年7月27日提交的标题为“Auto-FocusSystemForWholeSlideImaging”的临时申请序列号62/197,283的优先权，所述申请的内容在此以全文引用的方式并入。
本公开大体上涉及成像技术、设备和系统的领域，并且更具体来说，涉及具有快速样本自动聚焦的显微镜/成像组件(例如，具有用于快速样本自动聚焦成像的即时聚焦的显微镜/成像组件)。
技术介绍
一般来说，整个幻灯片成像(“WSI”)系统可能是用于生物医学研究和临床诊断的重要工具。具体来说，计算机和图像传感器技术的进步已经加快了对用于高含量筛选、远程医疗和数字病理学的WSI系统的开发。WSI系统的重要方面是在较大视场上的最佳焦点位置处维持样本。一般来说，开发用于高处理量WSI系统的自动聚焦方法由于在工业和临床应用中的潜力而仍然是比较活跃的研究领域。在WSI系统中存在至少两种一般类型的自动聚焦方法：1)基于激光反射的方法；以及2)基于图像对比度的方法。对于基于激光反射的方法，红外激光束被玻璃表面反射并且产生参考点以确定玻璃表面与物镜之间的距离。此方法对于离开玻璃表面固定距离的样本很有效。如果样本改变其相对于表面的位置，那么此方法可能无法维持光学焦点位置。与激光自动聚焦方法不同的是，基于图像对比度的方法一般跟踪样本形貌变化并且通过图像处理来识别最佳焦点位置。此方法通过沿着z方向移动样本来采集多个图像，并且通过使所采集的图像的品质因数最大化来计算最佳焦点位置。典型的品质因数包含图像的图像对比度、分辨率、熵和频率含量。因为z堆叠增加了总的扫描时间，所以基于图像的自动聚焦方法可以通过权衡系统处理量来实现改进的成像性能。然而，由于病理学幻灯片的形貌变化，所以许多市售的WSI系统采用了基于图像对比度的方法来用于焦点跟踪。在终端用户和/或制造商之间需要开发包含改进的特征/结构的显微镜/成像组件。另外，还需要通过容易理解和实施的设计和技术来实现成像技术(例如，微观成像技术)的仪器、组件和方法。因此，关注于改进的显微镜/成像组件以及其相关使用方法。本公开的组件、系统和方法解决和/或克服了用于提高的这些和其它低效和机会。
技术实现思路
根据本公开，提供了用于执行成像技术(例如，微观成像技术)的有利的仪器、组件和方法。本公开提供了改进的成像技术、设备和系统。更具体地，本公开提供了具有快速样本自动聚焦的有利的显微镜/成像组件(例如，具有用于快速样本自动聚焦成像的即时聚焦的显微镜/成像组件)。在示例性实施例中，本公开提供了使用即时焦平面检测的高处理量整个幻灯片成像。本公开提供了使用即时聚焦系统/方法来用于高速样本自动聚焦的整个幻灯片成像平台/组件。此类示例性平台/组件可以用于数字病理学等，并且可以提供对疾患(例如，癌症和其它疾病)的改进、更快和更廉价的诊断/预后。此类优势已经促使将数字病理学的发展看作诊断医学中的有前景领域之一。本文公开了一种整个幻灯片成像平台/组件，其并入有用于快速聚焦的构件以用于高速显微镜样本自动聚焦数字成像。可以使用示例性组件将病理学幻灯片转换为数字图像。基于示例性即时聚焦系统/方法，可以高速地并且使用低成本仪器有利地采集数字图像。具有即时聚焦的本公开的系统、组件和方法被配置成节省时间并且产生具有改进的图像质量的图像。提供了用于整个幻灯片成像的示例性快速聚焦系统，所述系统包含安装在显微镜平台/组件的目镜端口上的针孔调节式相机。本公开提供了用于高处理量整个幻灯片成像(“WSI”)的至少两种超快自动聚焦系统/方法。在示例性实施例中，可以在显微镜平台/组件的两个目镜端口处附接两个针孔调节式相机。对于每个相机，可以使用单针孔遮光器来调节光场(例如，用于两个相机的两个单针孔遮光器)。通过调整在两个相机中使用的针孔遮光器的位置，可以有效地改变目镜端口处的样本视角，并且因此，可以使用两个针孔调节式图像的平移移位来识别最佳焦点位置。通过使用较小的针孔大小，焦平面检测范围是数毫米，比物镜的景深长至少100倍。还可以示出，通过分析针孔调节式图像的相位相关，用户可以确定样本是含有一个薄截面、折叠区段还是相隔特定距离的多个层，其为在详细z扫描之前的一条重要信息。在另一实施例中，可以在落射光臂处附接一个相机以用于自动聚焦。对于此相机，可以将二针孔遮光器插入傅里叶平面。因此，来自此相机的所捕获的图像含有所述样本的两个副本。如果样本置于对焦位置，那么来自一个图像的这两个副本不具有平移移位。如果样本离焦，那么这两个副本具有平移移位。基于此平移移位，可以恢复样本的对焦位置。总之，在一个实施例中，可以使用两个相机来用于自动聚焦，并且通过傅里叶平面处的单针孔遮光器来调节每个相机。在另一实施例中，可以使用一个相机来用于自动聚焦，并且可以通过傅里叶平面处的二针孔遮光器来调节此相机。对于以上两个实施例，可以在不需要z扫描的情况下恢复散焦距离，从而缩短了WSI的采集时间。以上两个实施例可以用于明视场和荧光WSI。本公开提供了一种成像组件，所述成像组件包含：第一相机，所述第一相机具有定位在第一相机的傅里叶平面处的第一针孔遮光器，所述第一针孔遮光器具有第一针孔；第二相机，所述第二相机具有定位在第二相机的傅里叶平面处的第二针孔遮光器，所述第二针孔遮光器具有第二针孔；显微镜，所述第一相机和第二相机被安装到所述显微镜；其中所述第一相机被配置和适配成提供所述显微镜的样本的第一图像；其中所述第二相机被配置和适配成提供所述显微镜的样本的第二图像；并且其中对第一样本图像和第二样本图像的平移移位的识别允许用户识别样本的对焦位置。本公开还提供了一种成像组件，其中对所述样本的对焦位置的识别是在不沿着所述样本的深度或z方向扫描所述样本的情况下进行的。本公开还提供了一种成像组件，其中所述第一相机和第二相机被安装到模块化壳体。本公开还提供了一种成像组件，其中所述第一针孔遮光器定位在第一相机的第一目镜适配器的傅里叶平面处，所述第一针孔遮光器定位在第一目镜适配器的两个透镜之间；并且其中所述第二针孔遮光器定位在第二相机的第二目镜适配器的傅里叶平面处，所述第二针孔遮光器定位在第二目镜适配器的两个透镜之间。本公开还提供了一种成像组件，其中通过所述显微镜的主要相机端口提供样本的对焦位置。本公开还提供了一种成像组件，所述成像组件进一步包含：显微镜的第一目镜端口，所述第一相机被安装到所述第一目镜端口；以及显微镜的第二目镜端口，所述第二相机被安装到所述第二目镜端口。本公开还提供了一种成像组件，其中所述第一针孔的位置是可调整的，并且所述第一针孔的所述位置的所述调整会改变所述第一相机对所述样本的观看角度；并且其中所述第二针孔的位置是可调整的，并且所述第二针孔的所述位置的所述调整会改变所述第二相机对所述样本的观看角度。本公开还提供了一种成像方法，所述成像方法包含：提供第一相机，所述第一相机具有定位在第一相机的傅里叶平面处的第一针孔遮光器；所述第一针孔遮光器具有第一针孔；提供第二相机，所述第二图像具有定位在第二相机的傅里叶平面处的第二针孔遮光器，所述第二针孔遮光器具有第二针孔；提供显微镜；将所述第一相机和第二相机安装到所述显微镜；经由所述第一相机采集所述显微镜本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种成像组件，所述成像组件包括：第一相机，所述第一相机具有定位在所述第一相机的傅里叶平面处的第一针孔遮光器，所述第一针孔遮光器具有第一针孔；第二相机，所述第二相机具有定位在所述第二相机的傅里叶平面处的第二针孔遮光器，所述第二针孔遮光器具有第二针孔；显微镜，所述第一相机和第二相机被安装到所述显微镜；其中所述第一相机被配置和适配成提供所述显微镜的样本的第一图像；其中所述第二相机被配置和适配成提供所述显微镜的所述样本的第二图像；以及其中对所述第一样本图像和第二样本图像的平移移位的识别允许用户识别所述样本的对焦位置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.27 US 62/197,2831.一种成像组件，所述成像组件包括：第一相机，所述第一相机具有定位在所述第一相机的傅里叶平面处的第一针孔遮光器，所述第一针孔遮光器具有第一针孔；第二相机，所述第二相机具有定位在所述第二相机的傅里叶平面处的第二针孔遮光器，所述第二针孔遮光器具有第二针孔；显微镜，所述第一相机和第二相机被安装到所述显微镜；其中所述第一相机被配置和适配成提供所述显微镜的样本的第一图像；其中所述第二相机被配置和适配成提供所述显微镜的所述样本的第二图像；以及其中对所述第一样本图像和第二样本图像的平移移位的识别允许用户识别所述样本的对焦位置。2.根据权利要求1所述的组件，其中，对所述样本的所述对焦位置的所述识别是在不沿着所述样本的深度或z方向扫描所述样本的情况下进行的。3.根据权利要求1所述的组件，其中，所述第一相机和第二相机被安装到模块化壳体。4.根据权利要求1所述的组件，其中，所述第一针孔遮光器定位在所述第一相机的第一目镜适配器的傅里叶平面处，所述第一针孔遮光器定位在所述第一目镜适配器的两个透镜之间；并且其中所述第二针孔遮光器定位在所述第二相机的第二目镜适配器的傅里叶平面处，所述第二针孔遮光器定位在所述第二目镜适配器的两个透镜之间。5.根据权利要求1所述的组件，其中，所述样本的所述对焦位置是通过所述显微镜的主要相机端口来提供。6.根据权利要求1所述的组件，进一步包括所述显微镜的第一目镜端口，所述第一相机被安装到所述第一目镜端口；以及所述显微镜的第二目镜端口，所述第二相机被安装到所述第二目镜端口。7.根据权利要求1所述的组件，其中，所述第一针孔的位置是可调整的，并且所述第一针孔的所述位置的所述调整会改变所述第一相机对所述样本的观看角度；并且其中所述第二针孔的位置是可调整的，并且所述第二针孔的所述位置的所述调整会改变所述第二相机对所述样本的观看角度。8.一种成像方法，所述成像方法包括：提供第一相机，所述第一相机具有定位在所述第一相机的傅里叶平面处的第一针孔遮光器，所述第一针孔遮光器具有第一针孔；提供第二相机，所述第二相机具有定位在所述第二相机的傅里叶平面处的第二针孔遮光器，所述第二针孔遮光器具有第二针孔；提供显微镜；将所述第一相机和第二相机安装到所述显微镜；经由所述第一相机获取所述显微镜的样本的第一图像；经由所述第二相机获取所述显微镜的所述样本的第二图像；利用所述第一图像和第二图像来识别所述第一样本图像和第二样本图像的平移移位；以及利用所述第一样本图像和第二样本图像的所述平移移位来识别所述样本的对焦位置。9.根据权利要求8所述的方法，其中，对所...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑国安，
申请(专利权)人：康涅狄格大学，
类型：发明
国别省市：美国,US