[发明专利]显微扫描平台、拍摄方法以及工作区域平面度校准方法

说明书

技术领域

本发明涉及显微镜连续扫描领域，尤其涉及显微扫描平台、拍摄方法以及工作区域平面度校准方法。

背景技术

显微镜是观察微观世界的常用工具，目前广泛用于生物医药诊断研究和工业生产中。目前自动显微镜的使用越来越广泛，即载玻片在载物台上的移动、镜头与样本之间的聚焦、样本图像的拍摄都由自动化的XY轴载物台、Z轴镜头驱动和数码相机联动完成。

通常显微镜观察样本都放置在载玻片上(25mm x 75mm)，载玻片放在载物台的工作区域，然后通过透射光照明(生物样本居多)或直接放置在载物台上由落射光照明(工业用居多)。如果样本平面的公差在镜头的焦平面的景深范围内，理论上对样本的三个点聚焦后可以计算出整个样本的平面Z轴高度，然后与XY轴载物台联动可以实现连续快速扫描。

实现用单一聚焦平面连续扫描有以下前提：

1，Z轴步进精度小于镜头的焦面景深(100X油镜焦面景深为0.2um)；

2，样本平面的平面度在镜头的焦面景深内；

3，XY轴载物台的平面度在镜头的焦面景深内。

前提1可以使用压电陶瓷镜头驱动器，Z轴的定位精度可以达到20nm。

前提2，细胞涂片或组织切片厚度为3-10um，载玻片平面度小于0.2um，镜头聚焦样本后，在景深范围内可得到清晰像。

前提3，XY轴载物台移动行程最少为Y方向25mm，X方向75mm，一般为X 100mm,Y 75mm，XY与样本接触物多放在各种原理的高精载物台上。但由于行程范围、装配等因素，整个移动的高度差(平面度)约在2um左右，已经超过了镜头的焦面景深，连续扫描时部分区域会出现失焦的现象。如果使用更高精度导轨的载物台，成本支出会直线上升，且硬件复杂度也会增加(如使用气浮或磁悬浮导轨)。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种在导轨精度较低的情况下有利于实现连续扫描的显微扫描平台的拍摄方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

显微扫描平台的拍摄方法，包括：

A、将载物台的工作区域沿X轴和Y轴划分成n个扫描点，形成扫描坐标系Sn(x，y)，n＝工作区域的面积/每幅照片对应的工作区域的面积；

B、准备标准玻片，在扫描坐标系Sn(x,y)中选择3个点，所述3个点分别为Si(x，y)、Sj(x，y)和Sk(x，y)，在Si(x，y)、Sj(x，y)和Sk(x，y)处分别聚焦标准玻片，得到3个理论基点：P1(x，y，z)、P2(x，y，z)和P3(x，y，z)，其中，P1与Si对应，P2与Sj对应，P3与Sk对应，各个理论基点的Z坐标为Z轴上的实际聚焦位置，根据P1、P2和P3以及平面方程A₁X+B₁Y+C₁Z+D₁＝0计算出参数A₁、B₁、C₁和D₁；

C、分别在扫描坐标系Sn(x,y)的各点处聚焦标准玻片，得到Zn，Zn为在扫描坐标系Sn(x,y)的各点位置聚焦标准玻片时在Z轴上的实际聚焦位置；

D、将Sn(x,y)代入A₁X+B₁Y+C₁Z+D₁＝0，得到Zpn，Zpn是在扫描坐标系Sn(x,y)的各点位置聚焦标准玻片时在Z轴上的理论聚焦位置，然后计算En＝Zn-Zpn，En为载物台的工作区域的各个扫描点的平面度的修正值；

E、准备实际样本玻片，在扫描坐标系Sn(x，y)中选择3个点，所述3个点分别为Sm(x，y)、Sq(x，y)和Sg(x，y)，在Sm(x，y)、Sq(x，y)和Sg(x，y)处分别对实际样本玻片聚焦，得到3个点对应的zm、zq和zg，其中zm，zq和zg为聚焦时在Z轴上的实际聚焦位置，然后计算：zpm＝zm-Em，zpq＝zq-Eq，zpg＝zg-Eg，其中，Sm与zpm对应，Sq与zpq对应，Sg与zpg对应，根据Sm、Sq、Sg、zpm、zpq、zpg以及平面方程A₂X+B₂Y+C₂Z+D₂＝0计算出参数A₂，B₂，C₂和D₂；