(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像をサンプルから得るためのラインスキャンカメラを含む検出器アレイと、
前記サンプルを使用中に保持するように構成されたサンプルホルダと、
（ｉ）前記サンプルホルダを前記検出器アレイに対してスキャンパスに沿って移動するように構成されたモータ及び（ｉｉ）前記スキャンパスに沿った前記検出器アレイと前記サンプルホルダとの間の位置をモニタするための位置センサを含む、駆動アセンブリと、
前記サンプルホルダが移動している間、前記モニタされた位置に従って、前記検出器アレイによる画像キャプチャをトリガするように構成されたコントローラと
を備え、
前記位置センサは、リニアインクリメンタルエンコーダ又はロータリエンコーダを含む、顕微鏡スキャン装置。
【請求項２】
前記駆動アセンブリは、前記サンプルホルダを前記検出器アレイに対して移動するように構成される、請求項１に記載の顕微鏡スキャナ。
【請求項３】
前記駆動アセンブリは、前記コントローラによって制御される、請求項２に記載の顕微鏡スキャナ。
【請求項４】
前記コントローラは、前記サンプルホルダの前記検出器アレイに対する速度に従って、前記検出器アレイの露光時間を調整するようにさらに構成される、請求項１から３のいずれかに記載の顕微鏡スキャナ。
【請求項５】
前記サンプルを照明するための光源をさらに備え、前記コントローラは、前記サンプルホルダの前記検出器アレイに対する速度に従って、前記光源によって出力される光の強度を調整するようにさらに構成される、請求項１から４のいずれかに記載の顕微鏡スキャナ。
【請求項６】
前記コントローラは、使用中、トリガレートが前記検出器アレイの最大フレームレートを超えないようにフィルタモジュールをさらに備える、請求項１から５のいずれかに記載の顕微鏡スキャナ。
【請求項７】
前記コントローラは、前記検出器アレイによってキャプチャされる画像を集合画像に結合するようにさらに構成される、請求項１から６のいずれかに記載の顕微鏡スキャナ。
【請求項８】
前記コントローラは、前記集合画像内の失われたデータを補間するようにさらに構成される、請求項７に記載の顕微鏡スキャナ。
【請求項９】
顕微鏡スキャナを用いてサンプルを撮像する方法であって、前記顕微鏡スキャナは、
画像を前記サンプルから得るためのラインスキャンカメラを含む検出器アレイと、
前記サンプルを使用中に保持するように構成されたサンプルホルダと、
（ｉ）前記サンプルホルダを前記検出器アレイに対してスキャンパスに沿って移動するように構成されたモータ及び（ｉｉ）前記スキャンパスに沿った前記検出器アレイと前記サンプルホルダとの間の位置をモニタするための位置センサを含む、駆動アセンブリと
を備え、前記方法は、
前記スキャンパスに沿った前記サンプルホルダの前記位置をモニタするステップと、
前記サンプルホルダが移動している間、前記モニタされた位置に従って、前記検出器アレイによる画像キャプチャをトリガするステップと
を含み、
前記位置センサは、リニアインクリメンタルエンコーダ又はロータリエンコーダを含む、方法。
【請求項１０】
前記サンプルホルダは、前記検出器アレイに対してスキャンパスに沿って、前記コントローラによって制御される前記駆動アセンブリによって移動する、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記検出器アレイの露光時間を、前記サンプルホルダの前記検出器アレイに対する速度に従って調整するステップをさらに含む、請求項９又は１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記サンプルを照明するための光源によって出力される光の強度を、前記サンプルホルダの前記検出器アレイに対する速度に従って調整するステップをさらに含む、請求項９から１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
前記検出器アレイは、前記コントローラによって発行されたトリガ信号に応答して画像をキャプチャし、前記方法は、使用中、トリガレートが前記検出器アレイの最大フレームレートを超えないように前記トリガ信号をフィルタリングするステップをさらに含む、請求項９から１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
複数のターゲット位置で得られた前記サンプルの画像を前記サンプルの集合画像に結合するステップをさらに含む、請求項９から１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
前記集合画像内の失われたデータを補間するステップをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、顕微鏡スキャナを用いてサンプルを撮像するための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日利用可能な顕微鏡スキャナは、典型的には、サンプルの表面上の複数の部分の画像を取得し、これらを一緒に集合画像に結合し、サンプルの全体的なデジタル化画像を形成することによって、顕微鏡サンプル、例えばスライドの画像をデジタル化する。
【０００３】
画像内の任意の空間歪を回避するために、各画像がサンプル上にて一定間隔で確実に取得されることが有利である。現在の顕微鏡スキャナは、サンプルを検出器に対して一定速度で移動し、次に、検出器を用いて、所定の周波数でサンプルの複数の画像を取得することによって、これを行おうと試みる。最大可能レートでの画像キャプチャが可能になるとともに、確実にサンプルの表面が全体的に撮像されるように、サンプルの運動は、検出器のキャプチャレートに同期されてもよい。このことにもかかわらず、空間歪が依然としてデジタル化画像で生じうることが分かっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、顕微鏡スキャナを用いてサンプルを撮像するための方法及び装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の態様によれば、顕微鏡スキャン装置が提供され、顕微鏡スキャン装置は、
画像をサンプルから得るための検出器アレイと、
サンプルを使用中に保持するように構成されたサンプルホルダであって、検出器アレイに対してスキャンパスに沿って移動するように構成されたサンプルホルダと、
サンプルホルダの検出器アレイに対する位置をモニタするとともに、前記モニタされた位置に従って、検出器アレイによる画像キャプチャをトリガするように構成されたコントローラと、
を備える。
【０００６】
本発明は、従来技術の多くの欠点に対処することによって顕微鏡サンプルを撮像するための改良された方法を提供する。第１に、従来技術とは異なり、画像キャプチャは、推定位置ではなく、測定位置によってトリガされる。これによって、画像キャプチャがサンプル上の所望の位置で発生し、空間歪がサンプル全体の画像において生成されるのを防止することができることが確実になる。また、このことは、例えば、サンプルホルダと検出器アレイとの間の運動を妨げるシステム上の外部振動から生じうる位置エラーの影響を低減する。従来技術の方法は、サンプルと検出器との間の運動がスキャン中に一定速度であり、それゆえ、時間的に等間隔で得られる任意の画像は、必然的にサンプル上の等距離に対応すると仮定する。真に一定の速度を提供するのに必要な感度を有する顕微鏡スキャナを製造することは一般的に困難であり、又は、少なくとも高価であるので、この仮定には必ずしも依拠することができない。むしろ、サンプルの速度は、典型的には、画像スキャン中平均値の周りで変動する。これらの変動は、サンプルの特定の画像が誤った位置で発生し、それゆえ、スキャンから得られた画像が集合画像にマップされるとき、空間歪が発生することを意味する。
【０００７】
従来技術の方法には別の固有の制限が存在する。すなわち、撮像可能になる前に、サンプルが一定速度に加速され、続いて、その後減速されるのを待つ必要があるので、効率が損なわれることである。それゆえ、画像キャプチャが生じえない「無駄時間」という固有の期間が存在する。これは、スキャンの全期間を増加させ、複数の画像帯（ｓｗａｔｈｅ）が複数のサンプルから求められるとき、特に制限となりうる。
【０００８】
従来技術のスキャナは、典型的には、測定位置から画像キャプチャをトリガする能力を有さず、その代わりに、検出器アレイを用いて画像キャプチャをトリガするために、一定の時間間隔信号を必要とする。本発明は、画像キャプチャがサンプル上の測定位置に直接関係する顕微鏡スキャナを提供することによって、上記の制限に対処する。これらの位置は、検出器の光軸に対して、サンプルの表面上に等間隔に配置されてもよい。システムの正確さはサンプルホルダと検出器アレイとの間の一定速度を維持する能力にもはや依拠していないので、これはシステムの正確さを増加させる。サンプル運動の加速段階を「増加」及び「減少」する間、画像キャプチャが発生することができるので、システムの効率もまた改善される。
【０００９】
サンプルホルダは、撮像スキャン中検出器アレイに対してスキャンパスに沿って移動するように構成される。これは、サンプルホルダがスキャンパスに沿って移動し、検出器アレイが静止状態に保たれること、又は、検出器アレイがスキャンパスに沿って移動し、サンプルホルダが静止状態に保たれることを意味しうる。原則として、各々が移動もできる。サンプルの異なる領域が、撮像スキャン中検出器の視野内に従って存在する限り、この相対運動が得られる正確な方法は重要ではない。
【００１０】
顕微鏡システムは、好ましくは、サンプルホルダを検出器アレイに対して移動するように構成された駆動アセンブリをさらに備える。この駆動アセンブリは、好ましくは、コントローラによって制御され、検出器アレイとサンプルホルダとの間の運動を駆動するためのモータを備えてもよい。適切なモータの例は、ステッピングモータ及びサーボモータである。駆動アセンブリは、有利には、トラックをさらに備え、トラックは、サンプルホルダ又は検出器アレイを互いに対してスキャンパスに沿って移動可能にするように構成される。このトラックは、検出器の光軸及びスキャンパスの両方に対して垂直な方向において、横にオフセット可能なので、サンプルの隣接するスキャン又は「帯」が取得可能になる。これに加えて、焦点高さもまた、他の手段（例えばスタック焦点技術）によって、スキャン中調整されてもよく、その結果、サンプルは、撮像スキャン中常に焦点が合っている。この焦点制御は、例えば、コントローラ及び専用の駆動システムによって実行可能である。
【００１１】
システムは、検出器アレイとサンプルホルダとの間のスキャンパスに沿った相対位置をモニタするための位置センサをさらに備えてもよい。この位置センサは、駆動アセンブリの一部を形成してもよく、例えば、トラックに結合されるリニアエンコーダ又はモータに結合されるロータリエンコーダとすることができる。位置センサからの出力は、好ましくは、コントローラに供給され、コントローラは、この出力に基づいて検出器アレイによる画像キャプチャをトリガしてもよい。センサはまた、サーボモータの場合と同様に、サーボ制御システムのためのフィードバックセンサとして用いられてもよい。
【００１２】
サンプルの完全かつ連続した画像を得るために、検出器アレイによってキャプチャされる各画像は、好ましくは、サンプルの表面上で等しく隔てられた（ｄｉｓｔａｌｌｙ）間隔で配置される。この間隔は、好ましくは、検出器アレイの視野に実質的に等しい。これにより、スキャンパスに沿って隣接する画像間に重なり合い又はギャップが存在せず、画像が連続することが確実になる。
【００１３】
サンプルホルダは、コントローラによってアクセスされるメモリに記憶されてもよいターゲット速度プロファイルに従って、検出器アレイに対して移動してもよい。ターゲット速度プロファイルは、サンプル運動のための所定の速度対時間の軌道とみなされることができ、任意の加速、等速又は減速段階を含む。ターゲット速度プロファイルは、好ましくは、所定のシステムに対して、可能な限り短期間の画像スキャンを達成するように選択される。
【００１４】
さらなる利点は、コントローラを、サンプルホルダの検出器アレイに対する速度に従って、検出器アレイの露光を調整するように構成することによって実現される。スキャン中の瞬間速度は、コントローラにより、速度プロファイルを参照することによって、又は、モニタされた位置の時間的な変化を計算することによって見出されうる。サンプルホルダ（又は検出器アレイ）の速度が増加するにつれて、検出器の露光時間は、画像ぶれを防止するために減少されてもよい。センサ上の等しい全露光量を確実にするために、検出器に入射する光の強度は、それに応じて調整されてもよい。したがって、システムが、サンプルを照明するための光源をさらに備え、前記コントローラが、サンプルホルダの検出器アレイに対する速度に従って、光源による光出力の強度を調整するようにさらに構成される場合、さらなる利点が提供される。
【００１５】
システムの最大キャプチャレートは、スキャン中、連続する画像キャプチャトリガの間の最小時間間隔を見込むために損なわれることがある。この最小時間間隔は、知られていないことがあり、外部振動のシステムへの影響に依存しうる。画像センサは、最大フレームレート（又は「ラインレート」）によって決定される、ライン又はフレームの間の最小期間を有する。これは、検出器が以前の露光からデータを読み出すのに必要な時間によって、又は、必要な露光時間によって制限される。画像がこれより高いレートでトリガされる場合、トリガが無視され、画像内の失われたフレーム又はラインにつながる場合がある。それゆえ、コントローラは、好ましくは、使用中、トリガレートが検出器アレイの最大フレームレートを超えないようにフィルタモジュールをさらに備える。失われたライン又はフレームが検出される場合（すなわち「集合画像」内の失われた個々の画像）、これは、後の画像収集のために、例えば、隣接画像から受け取られるデータを用いた補間技術により修正されてもよい。これは、例えば、フレームレートが、所定の位置で画像を取得するためにサンプルホルダの運動に一致するのに十分高くない場合発生しうる。それゆえ、好ましくは、コントローラは、集合画像内の失われたデータを補間するようにさらに構成される。サンプルホルダと検出器アレイとの間の運動が速度プロファイルに基づく場合、速度プロファイルは、速度が、システムのための概念上の最小時間間隔より高いフレームレートで画像をキャプチャさせる閾値を超えないように選択されてもよい。概念上の最小時間間隔を選択する際、検出器の最大フレームレート及び考えられる加速振動の影響が考慮されてもよい。
【００１６】
ターゲットは、複数の形をとってもよいが、好ましくは、ターゲットは、生物組織サンプルを備える。例えば、ターゲットは、スライスされ、平面ガラススライドに載置された染色組織抽出物とすることができる。
【００１７】
コントローラは、好ましくは、１つもしくは複数の手動のユーザ制御、又は、回路もしくはソフトウェアにおいて実現される命令に応答して装置を動作させるための電子コントローラである。コントローラは、駆動アセンブリ、検出器アレイ及び光源と通信し、前記デバイスのいずれかを動作させることができる。装置を制御するだけでなく、コントローラは、画像処理機能を実行するのに適していてもよい。典型的には、コントローラは、１つ又は複数のプロセッサ及びメモリを備える。１つ又は複数のプロセッサは、ＰＣ又は他のコンピュータデバイス上に存在してもよい。さらに、コントローラは、デバイス自体と一体でもよいし、装置の残りが接続される外部コンピューティングシステムに存在してもよいし、その両方でもよい。このコンピューティングシステムは、ディスプレイ及びさまざまなユーザ入力デバイスを備えてもよく、かつ、サンプルのスキャン領域を選択し、生成される任意の画像又は集合画像を見るために用いられてもよい。
【００１８】
サンプルの全体画像を形成するために、コントローラは、好ましくは、複数の位置で検出器アレイによってキャプチャされた画像を集合画像に結合するようにさらに構成される。検出器アレイによって得られた各画像は、好ましくは、サンプルの異なるが隣接する領域である。このように、コントローラは、撮像スキャン中、検出器アレイによってキャプチャされた各隣接画像を一緒に結合し（好ましくは、画像間の任意の重なり合い又は失われたラインを説明し）、サンプルのより大きな集合画像を形成してもよい。
【００１９】
本発明の第２の態様によれば、顕微鏡スキャナを用いてサンプルを撮像するための方法が提供され、顕微鏡スキャナは、
画像をサンプルから得るための検出器アレイと、
サンプルを使用中に保持するように構成されたサンプルホルダであって、スキャンパスに沿って検出器アレイに対して移動するように構成されたサンプルホルダと、
検出器アレイに対するサンプルホルダの位置をモニタするように構成されたコントローラと、
を備え、前記方法は、
サンプルホルダの位置をスキャンパスに沿ってモニタするステップと、前記モニタされた位置に従って、検出器アレイによって画像キャプチャをトリガするステップと、を含む。
【００２０】
本発明の第２の態様の特徴は、本発明の第１の態様の装置に関して説明した特徴と同一の利点を共有する。
本発明に係る方法及び装置の例は、以下、添付の図面を参照して説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１の例の装置の概略図である。
【図２】第１の例の方法のフロー図である。
【図３】本発明の第２の例に従って得られた速度プロファイルの第１の例である。
【図４】本発明の第２の例に従って得られた速度プロファイルの第２の例である。
【図５】第２の例の装置の概略図である。
【図６】第３の例の方法を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１に、画像スキャン装置１の一例が示される。画像スキャン装置１は、顕微鏡スライド上に含まれるサンプル３を保持するように構成されたサンプルホルダ６、例えばステージを備える。サンプルホルダ６は、一体型ユニット又はカメラを一緒に形成することができる撮像光学系４及び検出器アレイ２と整列される。１つ又は複数のＬＥＤを備える光源７がさらに設けられ、光源７からの光は、サンプル３を照明し、撮像光学系４を通り検出器アレイ２に到達する。
【００２３】
座標軸は、参照のために図１及び図５にも示される。縦座標のｚ軸は、顕微鏡スキャナ１の光軸１１と整列され、横座標のｘ軸は、スキャン方向（図１の水平矢印に平行）を表す。サンプルの表面３は、ｘｙ平面に合わせられる。
【００２４】
サンプルホルダ６は、検出器アレイ２に対して撮像スキャン中水平矢印９で示すようにトラック（図示せず）に沿ってｘ方向に移動するように構成される。サンプルホルダ６の運動は、サーボモータによってトラックに沿って駆動される。本例では、サンプルホルダ６が移動し、検出器アレイ２を含む顕微鏡スキャナ１の残りが静止したままであるが、検出器アレイ２とサンプルとの間の相対運動のみが必要なので、検出器アレイ２が（撮像光学系４とともに）、移動してもよい。
【００２５】
トラック及びサンプルホルダ６は、サンプルホルダ６の位置をモニタするように構成されるリニアインクリメンタルエンコーダに結合される。エンコーダ及び検出器アレイ２は、図示のコントローラ５に接続されている。サンプルホルダ６は、使用中、コントローラによってモータに対して発行される信号に応答してスキャンパスに沿って移動し、サンプルホルダに関する位置情報は、エンコーダによってコントローラ５にフィードバックされる。サンプルホルダ６がスキャンパスに沿って距離ｄだけ移動したとき、次に、コントローラ５は、トリガ信号を検出器アレイ２に発行し、画像をキャプチャさせる。この距離は、その方向の検出器アレイ２の視野に実質的に等しいので、サンプル３の隣接する画像間に重なり合い又はギャップが存在しないことを確実にする。
【００２６】
検出器の移動によって得られる、画像スキャンパス全体にわたる画像は、帯を形成する。方法は、ラインスキャン検出器すなわち「ラインスキャナ」を用いて実施されるとき、特定の用途を見出す。ラインスキャン検出器は、典型的には、ピクセルの狭いストリップ又はラインの形の光検出器アレイを備える。あるいは、実質的に二次元のラインスキャナであるエリアスキャナが用いられることもある。アレイ検出器は、典型的には、ターゲットの表面全体の位置の間で、（ラインスキャナが用いられる場合）アレイの狭い方向に平行に、逐次移動するように構成され、各位置のための追加のスキャンラインを得る。完全な帯が得られると、サンプルホルダは、その初期位置に戻され、横方向（ｙ方向）にオフセットされてもよく、それにより追加の帯を得るので、結果としてターゲット３が全体的に撮像される。
【００２７】
第１の例の方法を実行する際の画像スキャン装置１の動作は、以下、図２のフロー図を参照して記載される。方法は、任意のセットアップ及び初期化の手順が実行されるステップ１００から開始し、ステップ１００は、サンプル３のスキャン領域（ユーザによって選択される）が、ちょうど検出器の視野の外にあるように、サンプル３を撮像光学系４の下に位置決めすることを含む。スキャン領域が検出器の視野内に移動したとき、スキャンは開始する。
【００２８】
ステップ１０１において、コントローラは、信号をモータアセンブリに対して発行し、サンプルホルダ６をトラックに沿ってｘ方向に移動させる。スキャンパスに沿ったサンプルホルダ６の位置は、リニアインクリメンタルエンコーダによってモニタされ、コントローラ５にフィードバックされる。サンプルホルダ６が閾値距離ｄだけ移動したとコントローラ５が決定するとき、コントローラ５は、検出器アレイ２にサンプル３の画像をキャプチャさせるトリガ信号を発行する。
【００２９】
閾値距離ｄは、検出器の視野にほぼ等しく、視野は、使用する検出器及びユーザによって選択される解像度又は倍率に依存する。これは、典型的には、ラインスキャン検出器の場合は、０．２５マイクロメートルと０．２マイクロメートルとの間である。例えば、４０Ｘの光学倍率を有するラインスキャンカメラは、典型的には、１０マイクロメートルの画素サイズのセンサを使用し、サンプルで０．２５マイクロメートルの画素サイズを生成する。次に、スキャニングシステムは、サンプル上で０．２５マイクロメートルごとに画像ラインをキャプチャする。代わりにエリアスキャナが用いられる場合、視野は、典型的には、２ミリメートルであるが、より一般的には、１ミリメートルから５ミリメートルである。
【００３０】
サンプルホルダ６は、スキャンパスに沿って連続的に移動し、ステップ１０３において、プロセスは繰り返され、ステージが動いている間、サンプル３の追加の画像が得られる。サンプルホルダ６は、最初、加速段階を経験し、次に、実質的に一定速度で移動する。システムの最大可能周波数よりわずかに小さい周波数で画像キャプチャが発生可能なように、この速度は予め決められている。それゆえ、予想されるより実際の運動が高速な場合に備えて、若干の余裕があるので、検出器アレイ２は、遅れずに反応することができ、適当な位置で画像をキャプチャすることができる。サンプルの完全な画像帯が形成されるまで、サンプルホルダ６は、続いて減速される。
【００３１】
次に、サンプルホルダ６は、初期化位置に戻され、ｙ方向の検出器アレイ２の視野に等しい距離だけｙ方向に横にオフセットされる。これは、（画像帯より大きい）矩形のスキャン領域が選択される場合適切であるが、非矩形のスキャン領域もまた選択されてもよく、その場合は、適切な運動が行われる。次に、ステップ１０１及び１０２のプロセスは、ステップ１０３において、サンプルの所望領域全体が撮像されるまで、サンプルのまだ撮像されていない領域に対して繰り返される。ステップ１０４において、撮像スキャン中複数のターゲット位置で得られた各画像又は「画像タイル」は、一緒に結合され、サンプルの集合画像を形成する。次に、サンプルのこの集合画像は、システムユーザ又は技術者によって分析されてもよい。
【００３２】
図３及び図４は、本発明の第２の例の方法により達成されうる速度プロファイルの第１及び第２の例を示す。速度プロファイルは、検出器アレイ２に対するサンプル３（又はサンプルホルダ６）の変位をスキャンパスに沿って時間とともに示す。第２の例の方法は、第１の例に実質的に一致するが、ステッピングモータの代わりにサーボモータが、相対運動を駆動するために用いられる。サーボモータは、速度及び加速度の正確な制御を可能にし、閉ループを介してモータにフィードバックされる位置又は速度のためのセンサに結合されたモータを備える。それゆえ、センサは、エンコーダを用いて、サンプルホルダ６の位置又は速度をモニタし、この情報をモータに（潜在的にコントローラを介して）連続的にフィードバックし、ターゲット速度プロファイルに一致するために、モータによって供給される動力を調整してもよい。このターゲット速度プロファイル（破線によって示される）は、スキャン中、サーボモータによってアクセスされるメモリに記憶されてもよい。サンプル３の実際の達成位置は、連続した線によって示される。これらの２つのラインの相違は、サーボシステムにおけるエラーを示す。
【００３３】
従来技術の方法とは異なり、画像キャプチャは、サンプル運動の加速及び減速段階の間、並びに、一定速度段階の間に発生する。図３は、加速段階を示し、図４は、一定速度段階を示す。画像は、時間ｔ１、ｔ２、ｔ３及びｔ４でキャプチャされ、これらの時間の各々は、ターゲット上の等距離の（ｄｉｓｔａｌ）間隔ｄに対応する。各画像間の距離がほぼ等しいにもかかわらず、ｔ１からｔ４の時間は、一般的に（従来技術と異なり）図示のように等しくない。実際には、スライドスキャナ１の制限のため、ターゲットプロファイルに正確に一致することが困難でありえることがさらに示される。むしろ、実際の達成位置又は速度プロファイルは、このターゲットの周りで振動する。しかしながら、画像キャプチャは、時間よりもむしろ距離にリンクされ、それゆえ、画像が等間隔に配置されているので、これは問題を引き起こさない。
【００３４】
図５に、本発明に係る顕微鏡スキャナ１’の第２の例が示される。この例の特徴は、第１の例の装置の特徴に広範囲に一致するが、サンプルホルダの代わりに検出器が、画像スキャン中移動する。この運動もまた、サーボモータ（図示せず）によって駆動される。装置１’は、スキャンヘッド２’を備え、スキャンヘッド２’は、例えばラインスキャン検出器であり、光検出器アレイ及び撮像光学系４’を備える。サンプルホルダ又はプラテン６’が設けられ、その上に、スキャンされるべきターゲット３’が位置決めされる。サンプルホルダ６内に位置決めされるターゲット３’は、典型的には、生物組織サンプルである。スキャンヘッド２’は、トラック８’に取り付けられ、装置１’の残りに対して、矢印９’によって示されるｘ軸に沿って移動することができる。スキャンヘッド２’の運動は、メモリに記憶されるターゲット速度プロファイルに従って動作するように構成されるステッピングモータによって駆動される。
【００３５】
トラック８’及びスキャンヘッド２’は、サンプルホルダ６に対するスキャンヘッド２’のスキャンパスに沿った位置をモニタするように構成されるリニアインクリメンタルエンコーダに結合される。また、トラック８’によって、スキャンヘッドは、隣接帯を撮像するためにｙ方向にオフセット可能である。画像スキャン装置１’は、プログラム可能な論理、専用プロセッサ又はコンピュータシステムを備えてもよいコントローラ５’を用いて制御される。この例では、光源７’は、プラテン６’の下に配置され、光は、検出器アレイの光軸１１’に沿ってサンプル３’を通過することができる。光源７’は、コントローラ５’に接続され、光出力の強度は、コントローラ５’によって制御されてもよい。
【００３６】
以下、方法を実行するためのフロー図を示す図６を参照するとともに、図５に示される装置を参照して、本発明を実行するための方法の第３の例が説明される。スキャンヘッド２’の位置決めを含むステップ２００において、最初の初期化手順が実行され、スキャンヘッド２’は、サンプル３’のためのスキャン領域の端に合わせられる。ステップ２０１において、コントローラ５’は、信号をサーボモータに対して発行し、スキャンヘッド２’をトラック８’上でｘ方向にスキャンパスに沿ってターゲット速度プロファイルに従って加速させる。エンコーダは、スキャンヘッド２’の位置をモニタし、この情報をコントローラ５’に供給し、コントローラ５’は、スキャンヘッド２’の瞬間速度を計算する。ステップ２０２において、距離ｄが移動したと決定した後、コントローラ５’は、トリガ信号を検出器アレイに対して発行することによって、スキャン領域内のターゲット３’の画像をキャプチャさせる。このプロセスは、ｄの次の増加ごとに継続する。速度が増加するにつれて、コントローラ５’は、各画像の露光時間を短縮させるように信号を検出器アレイに送信する。これは、画像ぶれを減らすために行われる。これと同時に、コントローラ５’はまた、光源７’によって出力された光の強度をそれに応じて増加するので、検出器アレイ上の全露光量は、各画像に対して同一になる。
【００３７】
サンプルホルダ６は、スキャン中連続的に移動し、サンプル３が動いている間、画像は、ラインスキャン検出器２によって得られる。アレイ検出器の適切な選択のために、画像がキャプチャされうるように、サンプル３の運動を止める必要はない。
【００３８】
システムの最大キャプチャレートは、スキャン中、連続する画像キャプチャトリガの間の最小時間間隔を考慮して低下されてもよい。画像が検出器アレイの最大フレームレート（最大ラインレートとしても知られる）より高いレートでトリガされる場合、トリガが無視され、集合画像内の失われた画像（すなわちフレーム又はライン）につながる場合がある。それゆえ、コントローラ５’は、トリガレートがスキャン中最大フレームレートを超えないようにフィルタモジュールをさらに備える。トリガレートは、好ましくは、概念上の最小時間間隔を超えないように設定され、概念上の最小時間間隔は、最大フレームレートによって決定される、検出器アレイの応答時間を含み、任意の可能な軽微な加速振動の影響を許容するように選択される。
【００３９】
検出器の速度及びフレームレートが増加するにつれて、コントローラ上のフィルタモジュールは、ステップ２０４において起動し、キャプチャレートがシステム１’に設定される概念上の最小時間間隔を超えるのを防止する。ステッピングモータのためのターゲット速度はまた、画像における空間歪を形成しないように、この時点で一定に低下してもよい。ステップ２０５において、サンプル３’のためのスキャン領域の端に到達したとき、スキャンヘッド２’は、減速し、光の明るさは、それに応じて調整される。サンプルがｘ方向に撮像されると、画像キャプチャは終了し、検出器アレイは、初期化位置に移動して戻り、ステップ２０６において、ｙ方向に横にオフセットされる。次に、ステップ２０１から２０５は、サンプル３’が全体的に撮像されるまで、追加の隣接画像帯を得るために繰り返される。
【００４０】
ステップ２０７において、撮像スキャン中複数のターゲット位置で得られた各画像又は「画像タイル」は、一緒に結合され、サンプルの集合画像を形成する。任意の失われた画像又は画像のラインは、無視されてもよいし、補間を用いて修正されてもよく、補間の例は、サンプル点が４つの最近傍から取得される三次元補間法である。Ｓｕｒｆｅｒ（商標）として公知の輪郭及び３Ｄ表面マッピングプログラムとともに利用されるさまざまな補間技術の説明及び比較は、Ｙａｎｇ、Ｋａｏ、Ｌｅｅ及びＨｕｎｇによるＴｗｅｌｖｅ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ  Ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ  Ｍｅｔｈｏｄｓ：  Ａ  Ｃａｓｅ  Ｓｔｕｄｙ  ｏｆ  Ｓｕｒｆｅｒ  ８．０（１２の異なる補間方法：Ｓｕｒｆｅｒ８．０の事例研究）、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ＸＸｔｈ  ＩＳＰＲＳ  Ｃｏｎｇｒｅｓｓ、２００４、７７８〜７８５ページにおいて提供される。本出願では、データが、（画像スキャンパスに沿う）１つの軸に不規則な間隔のみで配置されるので、これらの技術の大部分は、単純化されうる。これに加えて、間隔は、少数の画像にわたり規則的であると仮定することができる。次に、サンプルの集合画像は、分析されてもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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