[发明专利]用于显微镜检查的传感器

说明书

技术领域

本发明涉及数字扫描显微镜领域，并且有利地应用于数字病理学领域。

具体而言，本发明涉及一种用于利用包括传感器的数字扫描器对样本进行显微成像的方法，所述传感器包括像素的2D阵列；以及涉及一种执行这种方法的数字扫描显微镜，其在本文后面也被称为扫描器。

背景技术

数字扫描显微镜通常生成样本的数字图像，所述样本诸如是放置在显微镜载玻片中的组织样本。

通常通过在整个显微镜载玻片上扫描所述样本并将不同的图像带接合在一起和/或通过叠加在不同波长测量的图像来完成这种操作。

图1示意性表示了这种显微镜载玻片的截面。它尤其包括典型厚度为1mm（毫米）的载玻片1、典型厚度为0.17mm的盖玻片2、用于固定和密封像组织层的样本4的封固剂3。样本4的厚度通常可以为大约5μm，并且对于包括样本的安装层，大约为10到15μm。

从WO 2001084209已知，数字扫描显微镜能够包括1D线传感器，也称为线扫描摄像机或线性阵列传感器。这样的传感器仅包括一条线，换言之，一行感测像素。还已知，与其他类型的传感器（例如2D阵列传感器）相比，1D线传感器能够提供更好的连续机械扫描操作、较少的接合问题，并且能够允许使用所谓的时间延迟积分（TDI）线传感器。

一般而言，这样的1D线传感器需要与高效自动聚焦系统组合，以便实现样本的优质图像，样本沿Z轴（深度方向）的位置可以改变数微米（其可能超过显微镜的聚焦深度）。应当指出的是，这种要求在这里真的很重要，尤其是因为使用这样的传感器必然要求在整个样本的图像采集期间进行大量的扫描增量，并因此涉及到扫描期间更多的聚焦调节。

就此而言，WO 2001084209公开了现有技术中最常见的解决方案，其包括生成和使用聚焦图。这样的聚焦图提供了实测的最佳聚焦位置，根据沿扫描路径的不同扫描位置用于扫描器的目标。在样本的实际图像采集之前生成聚焦图，并使其能够用于任何这样的采集过程。在采集样本图像的扫描过程期间，在内插于各实测的最佳聚焦位置之间的轨线上设置扫描器目标的聚焦位置。

发明内容

本发明的发明人已意识到，尽管提供了一些优点，但1D线传感器与基于聚焦图的自动聚焦的组合可能有若干缺点。

例如，因为如上述情况，对这样的聚焦图的需求可能限制扫描器的总处理时间（处理时间通常可以指输出样本的图像或在特定环境中输出这一样本的图像带所需的总时间），它需要至少一个在先的绘图步骤。此外，1D线传感器需要众多的聚焦调节，这可能需要使用复杂并且笨重的机械部件来获得快速并且精确的图像采集。例如，可能需要复杂并且笨重的致动器以在扫描过程期间调节目标的聚焦位置。

此外，由于聚焦误差的原因，有时会使扫描过程自身变得更为复杂。例如，有时需要对同一样本区域执行多次采集。

于是，本发明的目的是提供一种新的方法和一种新的数字扫描器，其克服了上述问题。

就此而言，根据本发明的第一方面，提供了一种用于利用包括传感器的扫描器对样本进行显微成像的方法，所述传感器包括XY坐标系中的像素的2D阵列，Y轴基本垂直于扫描方向，并且其中，扫描器被布置成使得所述传感器能够对样本的斜截面成像。

更确切地说，这种方法包括如下步骤：

a）激活像素的2D阵列的第一子阵列，所述第一子阵列主要在第一X坐标沿Y轴延伸，以及

b）通过利用像素的第一子阵列对样本的第一区域成像来生成第一图像。

这里应当指出，“基本”意指Y轴优选与扫描方向成90°的角度，但也可以使用稍微不同的角度。实际上，这一角度应当使得扫描期间由单排像素扫掠的面积尽可能大。最优情况可以实现最大的扫掠面积，并从而在Y轴精确垂直于扫描方向时，可以获得扫描显微镜的最高处理量。然而，其他设计考虑可能导致相当大偏离。具体而言，可能合理的是选择60和120度之间的范围中的角度。实际上，这样的范围仍然提供了扫描器最大处理量至少87%的处理量（相对处理量等于余弦（90-60））。

于是，根据本发明，令2D阵列传感器通过利用其感测区域的有限选择（子阵列）充当x线传感器（这里字母“x”是指整数，下文将看出，低于2D阵列传感器中的数的总线）。换言之，令2D阵列传感器模拟x线传感器的功能和操作。稍后将明了，在可以由这种传感器对样本截面进行成像的扫描器布置中使用这种模拟的x线传感器，实现了各种优点，诸如克服了上述问题。此外，为扫描成像系统提供了扫描期间聚焦深度的高效率变化。