(57)【要約】  デジタルパソロジ撮像装置は、第１および第２の光学経路に光学的に結合された単一のライン走査カメラセンサを含む。第１の実施形態では、第１の光学経路を介してスライドの試料領域全体およびラベル領域全体の低解像度マクロ画像を捕捉する、単一のステージ移動の間に透過モード照明および斜めモード照明が同時に使用される。第２の実施形態では、第１の光学経路を介して少なくとも試料領域全体の低解像度マクロ画像を捕捉する、第１のステージ移動の間に透過モード照明が使用され、第１の光学経路を介して少なくともラベル領域全体の低解像度マクロ画像を捕捉する、第２のステージ移動の間に斜めモード照明が使用される。
2020507106.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像システムにおいて、
試料領域およびラベル領域を有するスライドを支持し、可動に構成されたステージと、
前記スライドの一部を撮像するように構成されたライン走査カメラと、
第１の光学経路を定めるようにライン走査カメラに光学的に結合された第１のレンズと、
第２の光学経路を定めるように前記ライン走査カメラに光学的に結合された第２のレンズと、
前記第１の光学経路に対応する前記スライドの一部を照射するように構成された第１の照明システムと、
前記第１の光学経路に対応する前記スライドの一部を照射するように構成された第２の照明システムと、
前記第２の光学経路に対応する前記スライドの一部を照射するように構成された第３の照明システムと、
前記ステージの移動、前記ライン走査カメラの構成、前記ライン走査カメラによる画像捕捉、および、前記第１の照明システムと前記第２の照明システムと前記第３の照明システムとによる照射を制御するように構成されたプロセッサであって、前記プロセッサは、さらに、前記第１の光学経路に対する単一のステージ移動を行うように前記ステージを制御し、前記単一のステージ移動の間、前記スライドの全面スライド画像を捕捉するように前記ライン走査カメラを制御するように構成されたプロセッサと、
を備え、
前記全面スライド画像は、前記試料領域全体および前記ラベル領域全体を含み、
前記全面スライド画像の少なくとも一部は、前記スライドが前記第１の照明システムによって照射されている間に捕捉され、前記全面スライド画像の少なくとも一部は、前記スライドが前記第２の照明システムによって照射されている間に捕捉される、
システム。
【請求項２】
前記プロセッサは、さらに、前記単一のステージ移動の間、前記第１の照明システムおよび前記第２の照明システムによって同時に照明されている前記スライドの全面スライド画像を捕捉するように構成される、
請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記プロセッサは、さらに、
前記スライドの前記全面スライド画像のラベル領域部分を判定し、
前記全面スライド画像から前記ラベル領域部分のみを含むラベル画像を生成する、
ように構成される、
請求項１または２に記載のシステム。
【請求項４】
前記プロセッサは、さらに、
前記スライドの前記全面スライド画像の標本領域部分を判定し、
前記全面スライド画像から前記標本領域部分のみを含む標本画像を生成する、
ように構成される、
請求項１または２に記載のシステム。
【請求項５】
撮像システムにおいて、
試料領域およびラベル領域を有するスライドを支持し、可動に構成されたステージと、
前記スライドの一部を撮像するように構成されたライン走査カメラと、
第１の光学経路を定めるようにライン走査カメラに光学的に結合された第１のレンズと、
第２の光学経路を定めるように前記ライン走査カメラに光学的に結合された第２のレンズと、
前記第１の光学経路に対応する前記スライドの一部を照射するように構成された第１の照明システムと、
前記第１の光学経路に対応する前記スライドの一部を照射するように構成された第２の照明システムと、
前記第２の光学経路に対応する前記スライドの一部を照射するように構成された第３の照明システムと、
前記ステージの移動、前記ライン走査カメラの構成、前記ライン走査カメラによる画像捕捉、および、前記第１の照明システムと前記第２の照明システムと前記第３の照明システムとによる照射を制御するように構成されたプロセッサであって、前記プロセッサはさらに、前記第１の光学経路に対する第１の方向での第１の双方向ステージ移動を行うように前記ステージを制御し、前記第１の双方向ステージ移動の間、前記スライドの少なくとも一部の第１の全面スライド画像を捕捉するように前記ライン走査カメラを制御するように構成され、前記プロセッサはさらに、前記第１の光学経路に対する第２の方向での第２の双方向ステージ移動を行うように前記ステージを制御し、前記第２の双方向ステージ移動の間、前記スライドの少なくとも一部の第２の全面スライド画像を捕捉するように前記ライン走査カメラを制御するように構成されるプロセッサと、
を備え、
前記第１の全面スライド画像は、前記試料領域全体を含み、前記第２の全面スライド画像は、前記ラベル領域全体を含み、
前記第１の全面スライド画像は、前記スライドが前記第１の照明システムによって照射されている間に捕捉され、
前記第２の全面スライド画像は、前記スライドが前記第２の照明システムによって照射されている間に捕捉される、
システム。
【請求項６】
前記プロセッサは、さらに、
前記ステージが第１の方向に移動している間、前記スライドの全面スライド画像を捕捉する前に第１の方向の画像捕捉のために前記ライン走査カメラを構成し、
前記ステージが第２の方向に移動している間、前記スライドの全面スライド画像を捕捉する前に第２の方向の画像捕捉のために前記ライン走査カメラを構成する、
ように構成される、
請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記プロセッサは、さらに、
前記ステージが第１の方向に移動している間、前記第１の照明システムを使用して前記スライドを照射し、
前記ステージが第２の方向に移動している間、前記第２の照明システムを使用して前記スライドを照射する、
ように構成される、
請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記プロセッサは、さらに、
前記第１の全面スライド画像から前記ラベル領域部分のみを含むラベル画像を生成し、
前記第２の全面スライド画像から標本領域部分のみを含む標本画像を生成する、
ように構成される、
請求項５から７のいずれかに記載のシステム。
【請求項９】
少なくとも１つの非一時的コンピュータ可読媒体と通信可能に結合された少なくとも１つのプロセッサを含む撮像システムであって、前記プロセッサは、
第１のレンズおよびライン走査カメラによって定められた第１の光学経路に対してラベル領域および試料領域を有するスライドを支持するステージを移動するステップと、
第１の照明システムおよび第２の照明システムによって同時に照射されている前記スライドの全面スライド画像を捕捉するように前記ライン走査カメラを使用するステップであって、前記スライドの前記全面スライド画像は、前記ラベル領域全体および前記試料領域全体を含むステップと、
を含むステップを実行するようにプログラムされる撮像システム。
【請求項１０】
前記第１の照明システムは、透過モード照明システムおよび斜めモード照明システムのうちの１つであり、
前記第２の照明システムは、前記透過モード照明システムおよび前記斜めモード照明システムのうちのもう１つである、
請求項９に記載の撮像システム。
【請求項１１】
少なくとも１つの非一時的コンピュータ可読媒体と通信可能に結合された少なくとも１つのプロセッサを含む撮像システムであって、前記プロセッサは、
第１のレンズおよびライン走査カメラによって定められた第１の光学経路に対して第１の方向に移動するようにステージを制御するステップであって、前記ステージは、ラベル領域および試料領域を有するスライドを支持するステップと、
前記ステージが前記第１の方向に移動している間、第１の照明システムによって照射されている前記スライドの第１の全面スライド画像を捕捉するように前記ライン走査カメラを使用するステップであって、前記第１の全面スライド画像は、前記ラベル領域全体および前記試料領域全体を含むステップと、
前記第１の光学経路に対して第２の方向に移動するように前記ステージを制御することであって、前記第２の方向は、前記第１の方向とは反対である、前記制御することと、
前記ステージが前記第２の方向に移動している間、第２の照明システムによって照射されている前記スライドの第２の全面スライド画像を捕捉するように前記ライン走査カメラを使用するステップであって、前記第２の全面スライド画像は、前記ラベル領域全体および前記試料領域全体を含むステップと、
前記第１の全面スライド画像および前記第２の全面スライド画像からラベル画像および標本画像を生成するステップと、
を含むステップを実行するようにプログラムされる撮像システム。
【請求項１２】
前記プロセッサはさらに、
前記スライドの試料領域の全面スライド画像を捕捉するように前記第１の照明システムを使用し、前記スライドのラベル領域の全面スライド画像を捕捉するように前記第２の照明システムを使用するようにプログラムされる、
請求項１１に記載の撮像システム。
【請求項１３】
前記プロセッサは、さらに、前記スライドの前記ラベル領域の前記全面スライド画像を前記ラベル画像に切り取るようにプログラムされる、
請求項１２に記載の撮像システム。
【請求項１４】
前記プロセッサは、さらに、前記スライドの前記試料領域の前記全面スライド画像を前記試料画像に切り取るようにプログラムされる、
請求項１２または１３に記載の撮像システム。
【請求項１５】
第１のレンズおよびライン走査カメラによって定められた第１の光学経路に対してラベル領域および試料領域を有するスライドを支持するステージを移動するステップと、
第１の照明システムおよび第２の照明システムによって同時に照射されている前記スライドの全面スライド画像を捕捉するように前記ライン走査カメラを使用するステップであって、前記スライドの前記全面スライド画像は、前記ラベル領域全体および前記試料領域全体を含むステップと、
を含むステップを実行するように１つ以上のプロセッサがプログラムされた方法。
【請求項１６】
記憶された１つ以上の一連の命令を有する非一時的コンピュータ可読媒体であって、前記一連の命令は、
第１のレンズおよびライン走査カメラによって定められた第１の光学経路に対してラベル領域および試料領域を有するスライドを支持するステージを移動するステップと、
第１の照明システムおよび第２の照明システムによって同時に照射されている前記スライドの全面スライド画像を捕捉するように前記ライン走査カメラを使用するステップであって、前記スライドの前記全面スライド画像は、前記ラベル領域全体および前記試料領域全体を含むステップと、
を含むステップを１つ以上のプロセッサに実行させる非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項１７】
第１のレンズおよびライン走査カメラによって定められた第１の光学経路に対して第１の方向に移動するようにステージを制御するステップであって、前記ステージは、ラベル領域および試料領域を有するスライドを支持するステップと、
前記ステージが前記第１の方向に移動している間、第１の照明システムによって照射されている前記スライドの第１の全面スライド画像を捕捉するように前記ライン走査カメラを使用するステップであって、前記第１の全面スライド画像は、前記ラベル領域全体および前記試料領域全体を含むステップと、
前記第１の光学経路に対して第２の方向に移動するように前記ステージを制御するステップであって、前記第２の方向は、前記第１の方向とは反対であるステップと、
前記ステージが前記第２の方向に移動している間、第２の照明システムによって照射されている前記スライドの第２の全面スライド画像を捕捉するように前記ライン走査カメラを使用するステップであって、前記第２の全面スライド画像は、前記ラベル領域全体および前記試料領域全体を含むステップと、
前記第１の全面スライド画像および前記第２の全面スライド画像からラベル画像および標本画像を生成するステップと、
を含むステップを実行するように１つ以上のプロセッサがプログラムされた方法。
【請求項１８】
前記プロセッサは、さらに、
前記スライドの試料領域の全面スライド画像を捕捉するように前記第１の照明システムを使用し、
前記スライドのラベル領域の全面スライド画像を捕捉するように前記第２の照明システムを使用する、
ようにプログラムされる、
請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記プロセッサはさらに、
前記スライドの前記ラベル領域の前記全面スライド画像を前記ラベル画像に切り取るようにプログラムされる、
請求項１７または１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記プロセッサはさらに、前記スライドの前記試料領域の前記全面スライド画像を前記試料画像に切り取るようにプログラムされる、
請求項１７または１８に記載の方法。
【請求項２１】
記憶された１つ以上の一連の命令を有する非一時的コンピュータ可読媒体であって、前記一連の命令は、
第１のレンズおよびライン走査カメラによって定められた第１の光学経路に対して第１の方向に移動するようにステージを制御するステップであって、前記ステージは、ラベル領域および試料領域を有するスライドを支持するステップと、
前記ステージが前記第１の方向に移動している間、第１の照明システムによって照射されている前記スライドの第１の全面スライド画像を捕捉するように前記ライン走査カメラを使用するステップであって、前記第１の全面スライド画像は、前記ラベル領域全体および前記試料領域全体を含むステップと、
前記第１の光学経路に対して第２の方向に移動するように前記ステージを制御するステップであって、前記第２の方向は、前記第１の方向とは反対であるステップと、
前記ステージが前記第２の方向に移動している間、第２の照明システムによって照射されている前記スライドの第２の全面スライド画像を捕捉するように前記ライン走査カメラを使用するステップであって、前記第２の全面スライド画像は、前記ラベル領域全体および前記試料領域全体を含むステップと、
前記第１の全面スライド画像および第２の全面スライド画像からラベル画像および標本画像を生成するステップと、
を含むステップを１つ以上のプロセッサに実行させる非一時的コンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して、デジタル撮像システムに関し、特に、ライン走査カメラを使用したデジタルパソロジ撮像システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のスライドグラスは典型的には、生物標本を包含する標本領域、およびバーコード（例えば、一次元バーコード、ＱＲコード、もしくは二次元バーコードなど）またはプリントラベルもしくは手書きラベルを包含する別個のラベル領域を有する。自動全面スライド撮像（ＷＳＩ）走査デバイスでは、スライドグラスの標本領域全体の低解像度マクロ画像は典型的には、スライドグラスの下からの照明を使用して、第１の倍率で走査され、結果として生じる低解像度デジタル画像（本明細書で、「マクロ画像」と称する）はその後、スライド上の標本領域を識別し、スライド上の標本のサムネイル画像を提供するために使用される。別々に（前にまたは後に）、スライドグラスのラベル領域全体は典型的には、グラスの上からの照明を使用して、第２の倍率で走査され、その結果、追跡および在庫管理のために標本のデジタルスライド画像を識別することができる。低解像度マクロ画像およびラベル画像は典型的には、領域走査撮像センサに光学的に結合された低解像度レンズを含む光学経路を使用して走査される。
【０００３】
マクロ画像およびラベル画像が走査された後、高解像度ＷＳＩ画像は典型的には、スライドグラスの下または上からの照明を使用して（落射照明のケースにおける）、また、高解像度レンズ、高倍率光学系、および別個の高忠実度撮像センサを含む別個の光学経路を使用して、第３の（より高い）倍率で走査される。高解像度走査からの結果として生じる画像タイル（領域走査のケースにおける）または画像ストライプ（ライン走査のケースにおける）は、複合全面スライド画像に共に組み立てられる。高解像度ＷＳＩを捕捉するために複数のタイルまたはストライプを必要とすることは、高倍率での高忠実度撮像センサの視野（「ＦＯＶ」）が制限されることに起因する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
追加の撮像ハードウェア、追加の走査の動き、および追加の画像取得を必要とすることは、走査デバイスのコストを増大させ、全面スライド撮像走査を完了するために必要とされる総時間を増大させる。したがって、必要なのは、上記説明されたような従来のシステムにおいて発見されたそれらの重要な課題を解決するシステムおよび方法である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示では、ライン走査を採用する走査デバイスにおいてマクロ画像およびラベル画像を生成するハードウェア要件および処理時間を最小化するシステムおよび方法が提供される。開示される走査システムは、２つの光学経路を含む。第１の光学経路は、低解像度レンズ、第１の照明システム（下からの透過モード照明）、および第２の照明システム（上からの斜めモード照明）を含む。第２の光学経路は、高解像度レンズおよび少なくとも第３の照明システム（例えば、透過モード）を含む。光学経路の各々は、同一のライン走査センサに光学的に結合される。
【０００６】
有利なことに、第１の光学経路は、第１および第２の照明システムのうちの１つまたは両方を使用して、同一の走査の動きの間、および同一の倍率で試料領域およびラベル領域の単一の全面スライド画像を走査するために使用される。全面スライド画像は、別個のマクロ画像および別個のラベル画像を生成するように処理されることができる。結果として生じるマクロ画像およびラベル画像は両方、それらの意図された使用、すなわち、スライド上の標本領域を識別すること、スライド上の標本のサムネイル画像（マクロ画像）を提供すること、ならびにデジタルスライド画像（ラベル画像）を追跡および在庫管理することに機能的に適切である。第２の光学経路は、高倍率での高解像度走査のために使用される。有利なことに、第２の高忠実度、高倍率の光学経路に対して修正を行う必要はない。
【０００７】
第１の実施形態では、スライドが第１の照明システムおよび第２の照明システムの両方を使用して照射されている間、ステージは、第１の光学経路を使用してラインセンサのＦＯＶにわたって試料を移動させる。有利なことに、第１の光学経路におけるレンズおよびいずれかの他の光学系に従って、ラインセンサのＦＯＶは、スライドの試料領域の全幅を覆う。ステージがラインセンサのＦＯＶにわたって移動するにつれて、試料領域全体を含む全面スライド画像は、単一の連続するステージ移動において捕捉される。同様に、ラインセンサのＦＯＶは、スライドのラベル領域の全幅を覆い、したがって、単一のステージ移動において捕捉される全面スライド画像はまた、ラベル領域全体を含む。有利なことに、全面スライド画像は、ラベル領域全体および標本領域全体の別個の画像を生成するように処理されることができる。
【０００８】
単一のステージ移動（すなわち、単一のストライプ）における全面スライド画像の画像捕捉の間、ライン走査カメラは、パラメータの単一のセットにより構成され、第１および第２の照明システムの明度は、ライン走査カメラ構成パラメータに基づいて、それらの関連する画像についての最良の画像品質に最適化される。有利なことに、スライドの試料領域部分の画像捕捉の間、透過モード照明システムは、光学経路を支配し、その結果、試料領域の結果として生じる画像は、斜めモード照明システムからの光の存在によって影響されない。加えて、スライドのラベル領域部分の画像捕捉の間、透過モード照明システムからの光は、透明でないラベルによって遮断され、その結果、ラベル領域の結果として生じる画像は、透過モード照明システムからの光の存在によって影響されない。エッチングされたラベルのケースでは、透過モード照明は、ラベル領域の撮像を支配する。
【０００９】
第２の実施形態では、双方向走査は、第１の方向での第１のステージ移動においてスライドグラスを走査し、第２の方向での第２のステージ移動においてスライドグラスを走査するために使用される。第１の方向での走査の間、第１の照明システムが使用され、ライン走査カメラは、パラメータの第１のセットにより構成される。第２の（反対）方向での走査の間、第２の照明システムが使用され、ライン走査カメラは、パラメータの第２のセットにより構成される。例えば、ライン走査カメラは最初に、パラメータの第１のセットにより構成され、ステージは、ライン走査カメラのＦＯＶに対して第１の方向にスライドを移動させ、スライドは、第１の照明システムを使用して照射される。第１の全面スライド画像は、第１の方向での移動および第１の照明システムによる照射の間に捕捉される。ライン走査カメラはその後、パラメータの第２のセットにより再構成され、ステージは、ライン走査カメラのＦＯＶに対して第２の方向（例えば、第１の方向とは反対の）にスライドを移動させ、スライドは、第２の照明システムを使用して照射される。第２の全面スライド画像は、第２の方向での移動および第２の照明システムによる照射の間に捕捉される。第１の全面スライド画像は、試料領域およびラベル領域の両方を含む最終的な全面スライド画像を生成するために第２の全面スライド画像と組み合わされる。有利なことに、第１および第２の全面スライド画像は、ラベル領域全体の別個の画像および標本領域全体の別個の画像を生成するように処理されることができる。
【００１０】
この新たな方法を、領域カメラを使用した従来のステップ−スナップ方法と区別する、ライン走査カメラによる単一ステージ移動または二重ステージ移動の低解像度画像走査と関連付けられた２つの大きな利点、速度および画像解像度が存在する。例えば、７,５００ヘルツのライン速度で稼働する４ｋライン走査カメラは、領域カメラを使用して４〜５秒を必要とする５メガ画素解像度の全面スライド画像と比較して、１〜２秒で３２メガ画素解像度の全面スライド画像を提供する。
【００１１】
本発明の他の特徴および利点は、以下の詳細な説明および添付図面を再考した後、当業者にとってさらに容易に明らかになるであろう。
【００１２】
本発明の構造および動作は、以下の詳細な説明および添付図面の再考から理解され、図面では、同一の参照符号は同一の部分を指す。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】本発明の実施形態に従った、実施例のスライドグラスを例示するブロック図である。
【図１Ｂ】本発明の実施形態に従った、スライドの組み合わされたマクロ撮像およびラベル撮像のための実施例のシステムを例示するブロック図である。
【図２Ａ】本発明の実施形態に従った、実施例の単一ラインカラーライン走査センサを例示するブロック図である。
【図２Ｂ】本発明の実施形態に従った、実施例の二重ラインカラーライン走査センサを例示するブロック図である。
【図２Ｃ】本発明の実施形態に従った、実施例の三重ラインカラーライン走査センサを例示するブロック図である。
【図２Ｄ】本発明の実施形態に従った、実施例のカラーライン走査センサを例示するブロック図である。
【図３】本発明の実施形態に従った、スライドの組み合わされたマクロ撮像およびラベル撮像のための実施例のシステムを例示するブロック図である。
【図４】本発明の実施形態に従った、スライドの組み合わされたマクロ撮像およびラベル撮像の代替的な実施例のシステムを例示するブロック図である。
【図５Ａ】本発明の実施形態に従った、同一のライン走査カメラを使用した、組み合わされた低解像度撮像および高解像度撮像のための実施例の処理を例示するフローチャートである。
【図５Ｂ】本発明の実施形態に従った、同一のライン走査カメラを使用した、組み合わされた双方向走査の低解像度撮像および高解像度撮像のための代替的な実施例の処理を例示するフローチャートである。
【図６】本発明の実施形態に従った、同一のライン走査カメラを使用した、組み合わされた低解像度撮像および高解像度撮像のための代替的な実施例の処理を例示するフローチャートである。
【図７Ａ】本明細書で説明される様々な実施形態と関連して使用されてもよい、実施例のプロセッサ使用可能デバイス５５０を例示するブロック図である。
【図７Ｂ】単一の線形配列を有する実施例のライン走査カメラを例示するブロック図である。
【図７Ｃ】３つの線形配列を有する実施例のライン走査カメラを例示するブロック図である。
【図７Ｄ】複数の線形配列を有する実施例のライン走査カメラを例示するブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本明細書で開示される特定の実施形態は、スライドの試料領域およびスライドのラベル領域の両方を含む、スライドの全面スライド画像の生成をもたらす。結果として生じる全面スライド画像は、スライドの試料領域およびスライドのラベル領域の別個の画像を生成するように処理されることができる。例えば、本明細書で開示される１つの方法は、単一のステージ移動において全面スライド画像を走査することを可能にし、結果として生じる全面スライド画像は、試料領域全体およびラベル領域全体を含む。全面スライド画像が単一のステージ移動において走査されるとき、スライドグラスは、透過モード照明システムおよび斜めモード照明システムからの照射の影響を同時に受ける。この説明を読んだ後、当業者にとって、様々な代替的な実施形態および代替的な適用において本発明をどのように実施することができるかが明らかになるであろう。しかしながら、本発明の様々な実施形態が本明細書で説明されるが、それらの実施形態は単に実施例として提示され、限定ではないことを理解されよう。そのようにして、様々な代替的な実施形態のこの詳細な説明は、添付の特許請求の範囲に示されるように、本発明の範囲または広さを限定するものと解釈されるべきではない。
【００１５】
図１Ａは、本発明の実施形態に従った、実施例のスライドグラス２０を例示するブロック図である。例示される実施形態では、スライドグラスは、バーコードラベル２３を有するラベル領域２２および標本領域２４を含む。標本領域２４は、顕微鏡試料（本明細書では、標本とも称される）を支持するように構成される。スライドグラス２０は、デジタルパソロジシステムによる使用に適合可能であり、デジタルパソロジシステムは、ラベル領域２２および試料領域２４の両方を含む、スライドグラス２０を走査して、スライドグラス２０のデジタル画像を生成するように構成されたデジタルパソロジ撮像装置を含んでもよい。
【００１６】
図１Ｂは、本発明の実施形態に従った、スライドの組み合わされたマクロ撮像およびラベル撮像のための実施例のシステム１０を例示するブロック図である。例示される実施形態では、システム１０は、撮像光学系５５に光学的に結合されるライン走査カメラ５０を含み、撮像光学系５５は、ライン走査カメラ５０がスライドグラス６０の一部の視野を有するように光学経路を定める。スライド６０は、その中で試料６５が位置付けられた試料領域６４、およびその中でラベル６３が位置付けられたラベル領域６２を含む。システム１０は、２つの照明システム、すなわち、（１）透過モード照明のために構成された第１の照明システム７０、および（２）斜めモード照明のために構成された第２の照明システム８０を含む。第１の照明システム７０は、スライドグラス６０および標本を通じて撮像光学系５５内に、およびライン走査カメラ５０上に光を伝送する。一実施形態では、第１の透過照明システム７０は、試料領域６４のマクロ画像を捕捉するために使用される。第２の照明システム８０は、撮像光学系５５に対向しているスライドグラス６０の上面上で、ある角度において光を伝送する。一実施形態では、第２の斜め照明システム８０は、ラベル領域６２のマクロ画像を捕捉するために使用される。
【００１７】
システム１０は、ライン走査カメラ５０の視野に対してスライド６０を移動させ、単一のステージ移動においてスライド６０の全面スライド画像３０を捕捉するように構成される。結果として生じる全面スライド画像３０は、スライド６０のラベル領域６２全体を記述したラベル領域３６を含み、結果として生じる全面スライド画像３０は、スライド６０の試料領域６４全体を記述した試料領域３８を含む。
【００１８】
図２Ａは、本発明の実施形態に従った、実施例の単一ラインカラーライン走査センサ９０を例示するブロック図である。例示されるライン走査センサ９０は、単方向走査および双方向走査の両方のために使用されることができる。有利なことに、ライン走査センサ９０が双方向走査のために使用されるとき、ライン走査センサ９０は、第１の方向において試料を支持するステージの移動と、第２の方向（第１の方向とは反対の）において試料を支持するステージの移動と、の間で再構成される必要がない。
【００１９】
図２Ｂは、本発明の実施形態に従った、実施例の二重ラインカラーライン走査センサ９２を例示するブロック図である。例示されるライン走査センサ９２は、単方向走査および双方向走査の両方のために使用されることができる。一実施形態では、ライン走査センサ９２が双方向走査のために使用されるとき、ライン走査センサ９２は、第１の方向おいて試料を支持するステージの移動と、第２の方向（第１の方向とは反対の）において試料を支持するステージの移動と、の間で再構成される。
【００２０】
図２Ｃは、本発明の実施形態に従った、実施例の三重ラインカラーライン走査センサ９４を例示するブロック図である。例示されるライン走査センサ９４は、単方向走査および双方向走査の両方のために使用されることができる。一実施形態では、ライン走査センサ９４が双方向走査のために使用されるとき、ライン走査センサ９４は、第１の方向おいて試料を支持するステージの移動と、第２の方向（第１の方向とは反対の）において試料を支持するステージの移動と、の間で再構成される。
【００２１】
図２Ｄは、本発明の実施形態に従った、実施例のカラーライン走査センサ９６を例示するブロック図である。例示されるライン走査センサ９６は、単方向走査および双方向走査の両方のために使用されることができる。有利なことに、ライン走査センサ９６が双方向走査のために使用されるとき、ライン走査センサ９０は、第１の方向において試料を支持するステージの移動と、第２の方向（第１の方向とは反対の）において試料を支持するステージの移動と、の間で再構成される必要がない。
【００２２】
図３は、本発明の実施形態に従った、スライドの組み合わされたマクロ撮像およびラベル撮像のための実施例のシステム１００を例示するブロック図である。マクロ撮像およびラベル撮像の両方が、本明細書で、低解像度撮像と称されてもよいことに留意されるべきである。例示される実施形態では、システム１００は、マクロレンズ１５５およびミラー１６０に光学的に結合されるライン走査カメラ１０５を含み、マクロレンズ１５５およびミラー１６０は、ライン走査カメラ１０５が走査ステージ（図示せず）の移動によってスライド１２０のいずれかの部分上で訓練されることができる視野を有するように第１の光学経路１６５を定める。ステージは、スライドグラス１２０を支持し、スライドグラス１２０は次いで、試料１２５を支持する。スライドグラス１２０はまた、ラベル１３０を有する。
【００２３】
第１の光学経路は、透過モード照明のために構成されたマクロライト１４０を含む第１の照明システムによって照射されてもよい。第１の光学経路１６５はまた、斜めモード照明のために構成されたラベルライト１４５を含む第２の照明システムによって照射されてもよい。有利なことに、一実施形態では、第１の光学経路１６５は、マクロライト１４０による第１の照明システムおよびラベルライト１４５による第２の照明システムの両方によって同時に照射されてもよい。
【００２４】
捕捉カメラのライン走査カメラ１０５はまた、対物レンズ１１０に光学的に結合され、対物レンズ１１０は、ライン走査カメラ１０５がスライド１２０の視野を有するように第２の光学経路１１５を定める。第２の光学経路１１５は、透過モード照明のために構成された集光レンズ１３５を含む第３の照明システムによって照射される。第２の光学経路１１５は、対物レンズ１１０を介した高解像度撮像および高倍率撮像のために使用される。
【００２５】
動作中、スライドグラス１２０が走査ステージ上に載置されるとき、走査ステージは、対物レンズ１１０に対して第２の光学経路１１５内の走査位置にスライドグラス１２０を移動させる。一実施形態では、対物レンズ１１０に対して第２の光学経路１１５内にスライドグラスを位置付けるとき、システム１００によって、走査ステージは、第１の光学経路１６５に従って、ライン走査カメラ１０４の視野の下にスライドグラス１２０を最初に移動させる。ライン走査カメラ１０５および第１の光学経路１６５に対する第１の方向でのスライドグラスのこの第１の移動は、スライドグラス１２０全体の全面スライド画像をもたらすことができる。代わりに、ライン走査カメラ１０５および第１の光学経路１６５に対する第１の方向でのスライドグラスの第１の移動は、スライドグラス１２０の第１の部分のみの全面スライド画像をもたらすことができる。
【００２６】
この実施形態では、第１の光学経路１１５および第２の光学経路１６５の方位は、対物レンズ１１０に対して第２の光学経路１１５内にスライドグラスを位置付けるために、スライドグラス１２０が、ライン走査カメラ１０５および第１の光学経路１６５に対する第２の方向でのスライドグラス１２０の第２の移動の影響を受けることを必要とする。したがって、ライン走査カメラ１０５および第１の光学経路１６５に対する第２の方向でのスライドグラス１２０のこの第２の移動は、スライドグラス１２０全体の第２の全面スライド画像をもたらすことができ、またはそれは、スライドグラス１２０の第２の部分のみの全面スライド画像をもたらすことができる。
【００２７】
図４は、本発明の実施形態に従った、スライドの組み合わされたマクロ撮像およびラベル撮像の代替的な実施例のシステム１０２を例示するブロック図である。例示される実施形態では、システム１０２は、マクロレンズ１５５およびミラー１６０に光学的に結合されるライン走査カメラ１０５を含み、マクロレンズ１５５およびミラー１６０は、ライン走査カメラ１０５が走査ステージ（図示せず）の移動によってスライド１２０のいずれかの部分上で訓練されることができる視野を有するように第１の光学経路１６５を定める。ステージは、スライドグラス１２０を支持し、スライドグラス１２０は次いで、試料１２５を支持する。スライドグラス１２０はまた、ラベル１３０を有する。
【００２８】
第１の光学経路は、透過モード照明のために構成されたマクロライト１４０を含む第１の照明システムによって照射されてもよい。第１の光学経路１６５はまた、斜めモード照明のために構成されたラベルライト１４５を含む第２の照明システムによって照射されてもよい。有利なことに、一実施形態では、第１の光学経路１６５は、マクロライト１４０による第１の照明システムおよびラベルライト１４５による第２の照明システムの両方によって同時に照射されてもよい。
【００２９】
捕捉カメラのライン走査カメラ１０５はまた、対物レンズ１１０に光学的に結合され、対物レンズ１１０は、ライン走査カメラ１０５がスライド１２０の視野を有するように第２の光学経路１１５を定める。第２の光学経路１１５は、透過モード照明のために構成された集光レンズ１３５を含む第３の照明システムによって照射される。第２の光学経路１１５は、対物レンズ１１０を介した高解像度撮像および高倍率撮像のために使用される。
【００３０】
動作中、スライドグラス１２０が走査ステージ上に載置されるとき、走査ステージは、対物レンズ１１０に対して第２の光学経路１１５内の走査位置内にスライドグラス１２０を移動させる。一実施形態では、対物レンズ１１０に対して第２の光学経路１１５内にスライドグラスを位置付けるとき、システム１００によって、走査ステージは、第１の光学経路１６５に従ってライン走査カメラ１０４の視野の下にスライドグラス１２０を最初に移動させる。ライン走査カメラ１０５および第１の光学経路１６５に対する第１の方向でのスライドグラスのこの第１の移動は、スライドグラス１２０全体の全面スライド画像をもたらすことができる。代わりに、ライン走査カメラ１０５および第１の光学経路１６５に対する第１の方向でのスライドグラスの第１の移動は、スライドグラス１２０の第１の部分のみの全面スライド画像をもたらすことができる。
【００３１】
この実施形態では、第１の光学経路１１５および第２の光学経路１６５の方位は、スライドグラス１２０が次に、さらなる処理のために（例えば、高解像度、高倍率走査）対物レンズ１１０に対して第２の光学経路１１５内の走査位置に渡されることを必要とする。さらなる処理に続いて、スライドグラス１２０は、走査ステージからスライドグラス１２０を取り外す前に、ライン走査カメラ１０５および第１の光学経路１６５に対する第２の方向でのスライドグラス１２０の第２の移動の影響を受ける。したがって、ライン走査カメラ１０５および第１の光学経路１６５に対する第２の方向でのスライドグラス１２０のこの第２の移動は、スライドグラス１２０全体の第２の全面スライド画像をもたらすことができ、またはそれは、スライドグラス１２０の第２の部分のみの全面スライド画像をもたらすことができる。
【００３２】
図５Ａは、本発明の実施形態に従った、同一のライン走査カメラを使用した、組み合わされた低解像度撮像および高解像度撮像のための実施例の処理を例示するフローチャートである。例示される処理は、例えば、図３〜図４および図７Ａ〜７Ｄに説明されるようなシステムによって実行されることができる。例示される実施形態では、ステップ２００では、システムは、マクロレンズを有する第１の光学経路を介した低解像度撮像のためにライン走査カメラを最初に構成する。次に、ステップ２０５では、第１および第２の照明システムは、透過モード照明および斜めモード照明の両方がライン走査カメラおよびマクロレンズの両方によって定められた光学経路に存在するようにターンオンされる。次に、ステップ２１０では、スライドを支持するステージは、ステップ２１５に示されるように、スライドグラス全体（または、実質的にスライドグラス全体）の全面スライド画像を捕捉するために、マクロレンズを介してライン走査カメラの視野に対して第１の速度で（例えば、相対的に高速で）移動する。結果として生じる全面スライド画像は、スライドグラスのラベル領域全体およびスライドグラスの試料領域全体の画像を含む。全面スライド画像はその後、ラベル領域全体（または、その一部）の画像のみを含むラベル画像を生成し、試料領域全体（または、その一部）の画像のみを含む試料画像を生成するように処理されることができる。ラベル領域のラベル画像および試料領域のマクロ画像は、ステップ２２０に示されるように保存される。
【００３３】
低解像度画像取得が完了した後、ステップ２２５では、第１の照明システムおよび第２の照明システムがターンオフされ、ステップ２３０では、ライン走査カメラが高解像度撮像のために再構成される。次に、ステップ２３５では、第３の照明システム（高解像度撮像照明）がターンオンされ、ステップ２４０では、スライドは、ライン走査カメラの視野に対して第２の速度で（例えば、低解像度撮像よりも相対的に低速で）繰り返し移動する。ステップ２４５では、システムは、スライドの標本領域の複数の画像ストライプを捕捉する。ステップ２５０に示されるように、ストライプは、全面試料領域の連続する画像として共に組み合わされて記憶される。高解像度画像取得が完了した後、ステップ２５５では、第３の照明システムがターンオフされ、ステップ２６０では、スライドが高速でステージから取り外される。
【００３４】
図５Ｂは、本発明の実施形態に従った、同一のライン走査カメラを使用した、組み合わされた双方向走査の低解像度撮像および高解像度撮像のための代替的な実施例の処理を例示するフローチャートである。例示される処理は、例えば、図３〜図４および図７Ａ〜７Ｄに説明されるようなシステムによって実行されることができる。例示される実施形態では、ステップ３００では、システムは、マクロレンズを有する第１の光学経路を介した低解像度撮像のためにライン走査カメラを最初に構成する。次に、ステップ３０５では、第１の照明システムは、透過モード照明がライン走査カメラおよびマクロレンズによって定められた光学経路に存在するようにターンオンされる。次に、ステップ３１０では、スライドは、スライドグラス全体（または、実質的にスライドグラス全体）の第１の全面スライド画像を捕捉するために、マクロレンズを介してライン走査カメラの視野に対して第１の速度で（例えば、相対的に高速で）移動し、次いで、ステップ３１５に示されるように、第１の照明システムがターンオフされる。次に、ステップ３２０では、ライン走査カメラは任意選択で、使用されるラインセンサのタイプに応じて、反対方向での双方向走査のために再構成される。
【００３５】
次に、ステップ３２５では、第２の照明システムは、斜めモード照明がライン走査カメラおよびマクロレンズによって定められた光学経路に存在するようにターンオンされる。次に、ステップ３３０では、スライドは、スライドグラス全体（または、実質的にスライドグラス全体）の第２の全面スライド画像を捕捉するために、マクロレンズを介してライン走査カメラの視野に対して第１の速度で移動し、次いで、ステップ３３５に示されるように、第２の照明システムがターンオフされる。第１および第２の全面スライド画像はその後、スライドグラスのラベル領域全体を含むラベル画像を生成し、スライドグラスの試料領域全体を含む試料画像を生成し、スライドグラスのラベル領域全体およびスライドグラスの試料領域全体の両方を含む全面スライド画像を生成するように処理されることができる。
【００３６】
低解像度画像が取得された後、ステップ３４０では、システムは、高解像度撮像のためにライン走査カメラを再構成し、ステップ３４５では、第３の照明システムをターンオンする。次いで、ステップ３５０では、スライドは、スライドの標本領域の複数の画像ストライプを捕捉するために、対物レンズを介してライン走査カメラの視野に対して第２の速度で（例えば、低解像度撮像よりも相対的に低速で）繰り返し移動する。高解像度画像ストライプは、全面試料領域の連続する高解像度画像として共に組み合わされて記憶される。
【００３７】
図６は、本発明の実施形態に従った、同一のライン走査カメラを使用した、組み合わされた低解像度撮像および高解像度撮像のための代替的な実施例の処理を例示するフローチャートである。例示される処理は、例えば、図３〜図４および図７Ａ〜７Ｄに説明されるようなシステムによって実行されることができる。例示される実施形態では、ステップ４００では、システムは、マクロレンズを有する第１の光学経路を介した透過モード低解像度撮像のためにライン走査カメラを最初に構成する。次に、ステップ４０５では、第１の照明システムは、透過モード照明がライン走査カメラおよびマクロレンズによって定められた光学経路に存在するようにターンオンされる。次に、ステップ４１０では、スライドは、ステップ４１５に示されるように、スライドグラス全体（または、実質的にスライドグラス全体）の第１の全面スライド画像を捕捉するために、マクロレンズを介してライン走査カメラの視野に対して第１の速度で（例えば、相対的に高速で）移動する。ステップ４２０では、スライドグラス全体の第１の全面スライド画像（すなわち、マクロ画像）が保存される。
【００３８】
低解像度での第１の全面スライド画像の取得の後、ステップ４２５では、第１の照明システムがターンオフされ、ステップ４３０では、ライン走査カメラが高解像度撮像のために再構成される。次に、ステップ４３５では、第３の照明システムがターンオンされ、ステップ４４０では、スライドは、ステップ４４５に示されるように、スライドの標本領域の複数の画像ストライプを捕捉するために、対物レンズを介してライン走査カメラの視野に対して第２の速度で（例えば、低解像度撮像よりも相対的に低速で）繰り返し移動する。ステップ４５０では、ストライプは、全面試料領域の高解像度の連続する画像として共に組み合わされて記憶され、および／または個々の画像ストライプとして記憶され、次いで、ステップ４５５では、第３の照明システムがターンオフされる。
【００３９】
次に、ステップ４６０では、システムは、マクロレンズを有する第１の光学経路を介した斜めモード低解像度撮像のためにライン走査カメラを再構成する。次いで、ステップ４６５では、第２の照明システムは、斜めモード照明がライン走査カメラおよびマクロレンズによって定められた光学経路に存在するようにターンオンされる。次に、ステップ４７０では、スライドは、ステップ４７５に示されるように、スライドグラス全体（または、実質的にスライドグラス全体）の第２の全面スライド画像を捕捉するために、マクロレンズを介してライン走査カメラの視野に対して第１の速度で（例えば、相対的に高速で）移動する。ステップ４８０では、第２の全面スライド画像（すなわち、ラベル画像）が保存される。第１および第２の全面スライド画像はその後、スライドグラスのラベル領域全体を含むラベル画像を生成し、スライドグラスの試料領域全体を含む試料画像を生成し、スライドグラスのラベル領域全体およびスライドグラスの試料領域全体の両方を含む全面スライド画像を生成するように処理されることができる。最後に、ステップ４８５では、ラベル撮像ライトがターンオフされる。
【００４０】
図７Ａは、本明細書で説明される様々な実施形態と関連して使用されてもよい、実施例のプロセッサ使用可能デバイス５５０を例示するブロック図である。デバイス５５０の代替的な形式も当業者によって理解されるように使用されてもよい。例示される実施形態では、デバイス５５０は、１つ以上のプロセッサ５５５、１つ以上のメモリ５６５、１つ以上の動きコントローラ５７０、１つ以上のインタフェースシステム５７５、１つ以上の試料５９０を有する１つ以上のスライドグラス５８５を各々が支持する１つ以上の可動ステージ５８０、試料を照射する１つ以上の照明システム５９５、光学軸に沿って進む光学経路６０５を各々が定める１つ以上の対物レンズ６００、１つ以上の対物レンズポジショナ６３０、１つ以上の任意選択の落射照明システム６３５（例えば、蛍光発光スキャナシステムに含まれる）、１つ以上の焦点調節光学系６１０、１つ以上のライン走査カメラ６１５、および／または１つ以上の領域走査カメラ６２０を含み、その各々が試料５９０および／またはスライドグラス５８５上で別個の視野６２５を定めるデジタル撮像デバイス（本明細書で、スキャナシステムまたは走査システムとも称される）として提示される。スキャナシステム５５０の様々な要素は、１つ以上の通信バス５６０を介して通信可能に結合される。以下の説明における簡略化のために、スキャナシステム５５０の様々な要素の各々のうちの１つ以上が存在してもよいが、それらの要素は、適切な情報を搬送するために複数であると説明される必要があるときを除き、単一であると説明される。
【００４１】
１つ以上のプロセッサ５５５は、例えば、命令を並列に処理することが可能な中央処理装置（「ＣＰＵ」）および別個のグラフィックプロセシングユニット（「ＧＰＵ」）を含んでもよく、または１つ以上のプロセッサ５５５は、命令を並列に処理することが可能なマルチコアプロセッサを含んでもよい。追加の別個のプロセッサも、特定の構成要素を制御し、または画像処理などの特定の機能を実行するために設けられてもよい。例えば、追加のプロセッサは、データ入力を管理する補助プロセッサ、浮動小数点演算を実行する補助プロセッサ、信号処理アルゴリズムの高速実行に適切なアーキテクチャを有する特殊目的プロセッサ（例えば、デジタルシグナルプロセッサ）、メインプロセッサに従属するスレーブプロセッサ（例えば、バックエンドプロセッサ）、ライン走査カメラ６１５、ステージ５８０、対物レンズ２２５、および／またはディスプレイ（図示せず）を制御する追加のプロセッサを含んでもよい。そのような追加のプロセッサは、別個の離散プロセッサであってもよく、またはプロセッサ５５５と統合されてもよい。
【００４２】
メモリ５６５は、プロセッサ５５５によって実行されることができるプログラムに対してデータおよび命令の記憶をもたらす。メモリ５６５は、データおよび命令を記憶する１つ以上の揮発性および永続的コンピュータ可読記憶媒体、例えば、ランダムアクセスメモリ、リードオンリメモリ、ハードディスクドライブ、および着脱可能記憶ドライブなどを含んでもよい。プロセッサ５５５は、メモリ５６５に記憶された命令を実行し、スキャナシステム５５０の全体的な機能を実行するために、通信バス５６０を介してスキャナシステム５５０の様々な要素と通信するように構成される。
【００４３】
１つ以上の通信バス５６０は、アナログ電気信号を搬送するように構成された通信バス５６０およびデジタルデータを搬送するように構成された通信バス５６０を含んでもよい。したがって、１つ以上の通信バス５６０を介したプロセッサ５５５、動きコントローラ５７０、および／またはインタフェースシステム５７５からの通信は、電気信号およびデジタルデータの両方を含んでもよい。プロセッサ５５５、動きコントローラ５７０、および／またはインタフェースシステム５７５はまた、無線通信リンクを介して、走査システム５５０の様々な要素のうちの１つ以上と通信するように構成されてもよい。
【００４４】
動き制御システム５７０は、ステージ５８０および対物レンズ６００のＸＹＺの移動を正確に制御および調整する（例えば、対物レンズポジショナ６３０を介して）ように構成される。動き制御システム５７０はまた、スキャナシステム５５０におけるいずれかの他の移動部分の移動を制御するように構成される。例えば、蛍光発光スキャナの実施形態では、動き制御システム５７０は、落射照明システム６３５において光学フィルタなどの移動を調整するように構成される。
【００４５】
インタフェースシステム５７５は、スキャナシステム５５０が他のシステムおよびヒューマンオペレータと連動することを可能にする。例えば、インタフェースシステム５７５は、オペレータに情報を直接提供し、および／またはオペレータからの直接入力を可能にするユーザインタフェースを含んでもよい。インタフェースシステム５７５はまた、走査システム５５０と、直接接続された１つ以上の外部デバイス（例えば、プリンタ、着脱可能記憶媒体）またはネットワーク（図示せず）を介してスキャナシステム５５０に接続された画像サーバシステム、オペレータステーション、ユーザステーション、および管理サーバシステムなどの外部デバイスとの間の通信およびデータ転送を促進するように構成される。
【００４６】
照明システム５９５は、試料５９０の一部を照射するように構成される。照明システムは、例えば、光源および照明光学系を含んでもよい。光源は、光出力を最大化する凹型反射ミラーおよび熱を抑制するＫＧ−１フィルタを有する可変明度ハロゲン光源であってもよい。光源はまた、いずれかのタイプのアークランプ、レーザ、または他の光源であってもよい。一実施形態では、照明システム５９５は、透過モードにおいて試料５９０を照射し、その結果、ライン走査カメラ６１５および／または領域走査カメラ６２０は、試料５９０を通じて伝送された光エネルギーを検知する。代わりに、または組み合わせて、照明システム５９５はまた、反射モードにおいて試料５９０を照射するように構成されてもよく、その結果、ライン走査カメラ６１５および／または領域走査カメラ６２０は、試料５９０から反射された光エネルギーを検知する。全体的に、照明システム５９５は、光学顕微鏡検査のいずれかの既知のモードにおいて顕微鏡の試料５９０の検査に適切になるように構成される。
【００４７】
一実施形態では、スキャナシステム５５０は任意選択で、蛍光発光走査のためにスキャナシステム５５０を最適化する落射照明システム６３５を含む。蛍光発光走査は、蛍光発光微粒子を含む試料５９０の走査であり、蛍光発光微粒子は、特定の波長（励起）で光を吸収することができる分子敏感微粒子である。それらの分子敏感微粒子はまた、より高い波長（放射）で光を放射する。このフォトルミネセンス現象の効率性が非常に低いことを理由に、放射される光の量が非常に少ないことが多い。この少ない量の放射される光は典型的には、試料５９０を走査およびデジタル化するための従来の技術（例えば、透過モード顕微鏡検査）を妨げる。有利なことに、スキャナシステム５５０の任意選択の蛍光発光スキャナシステムの実施形態では、複数の線形センサ配列を含むライン走査カメラ６１５（例えば、時間遅延統合（「ＴＤＩ」）ライン走査カメラ）の使用は、ライン走査カメラ６１５の複数の線形センサ配列の各々に試料５９０の同一の領域を暴露することによって、ライン走査カメラの光への感度を増大させる。これは特に、放射された少ない光によりわずかな蛍光発光試料を走査するときに有益である。
【００４８】
したがって、蛍光発光スキャナシステムの実施形態では、ライン走査カメラ６１５は好ましくは、モノクロＴＤＩライン走査カメラである。有利なことに、モノクロ画像は、それらが試料に存在する様々なチャネルからの実信号のさらなる正確な表現を提供することを理由に、蛍光発光顕微鏡検査において理想である。当業者によって理解されるように、蛍光発光試料５９０は、異なる波長で光を放射する複数の蛍光染料によりラベル付けされることができ、異なる波長は、「チャネル」とも称される。
【００４９】
さらに、最低の信号レベルおよび最高の信号レベルの様々な蛍光発光試料が、検知するライン走査カメラ６１５についての広いスペクトルの波長を提示することを理由に、ライン走査カメラ６１５が検知することができる最低の信号レベルおよび最高の信号レベルが同様に広いことが望ましい。したがって、蛍光発光スキャナの実施形態では、蛍光発光走査システム５５０において使用されるライン走査カメラ６１５は、モノクロの１０ビットの６４個の線形配列ＴＤＩライン走査カメラである。ライン走査カメラ６１５についての様々なビット深度が走査システム５５０の蛍光発光スキャナの実施形態による使用のために採用されることができることに留意されるべきである。
【００５０】
可動ステージ５８０は、プロセッサ５５５または動きコントローラ５７０の制御の下、正確なＸＹの移動のために構成される。可動ステージはまた、プロセッサ５５５または動きコントローラ５７０の制御の下、Ｚでの移動のために構成されてもよい。可動ステージは、ライン走査カメラ６１５および／または領域走査カメラによる画像データの捕捉の間、所望の位置に試料を位置付けるように構成される。可動ステージはまた、走査方向において実質的に一定の速度に試料５９０を加速させ、次いで、ライン走査カメラ６１５による画像データの捕捉の間、実質的に一定の速度を維持するように構成される。一実施形態では、スキャナシステム５５０は、可動ステージ５８０上での試料５９０の位置において支援する高精度且つ厳格に調整されたＸＹ格子を採用してもよい。一実施形態では、可動ステージ５８０は、ＸおよびＹ軸の両方において採用された高精度エンコーダを有する線形モータに基づくＸＹステージである。例えば、非常に正確なナノメートルエンコーダは、走査方向における軸上で、および走査方向に垂直な方向における軸上で、且つ走査方向と同一の平面上で使用されることができる。ステージはまた、試料５９０がその上に配置されたスライドグラス５８５を支持するように構成される。
【００５１】
試料５９０は、光学顕微鏡検査によって検査されてもよい、いずれかのものであることができる。例えば、顕微鏡スライドグラス５８５は、組織および細胞、染色体、ＤＮＡ、タンパク質、血液、骨髄、尿、バクテリア、気泡、生検材料、または死亡しもしくは生存しているかのいずれかであり、着色されもしくは着色されていないかのいずれかであり、ラベル付けされもしくはラベル付けされていないかのいずれかである、いずれかの他のタイプの生物材料を含む標本についての観察用の基板として頻繁に使用される。試料５９０はまた、マイクロ配列として一般的に知られているいずれかの試料および全ての試料を含む、いずれかのタイプのスライドまたは他の基板上に堆積されたいずれかのタイプのＤＮＡ、ｃＤＮＡもしくはＲＮＡなどのＤＮＡ関連材料、またはタンパク質の配列であってもよい。試料５９０は、微量定量プレート、例えば、９６ウェルプレートであってもよい。試料５９０の他の例は、集積回路ボード、電気泳動レコード、ペトリ皿、フィルム、半導体材料、法医学材料、または機械加工部品を含む。
【００５２】
対物レンズ６００は、対物ポジショナ６３０上に取り付けられ、対物ポジショナ６３０は、一実施形態では、対物レンズ６００によって定められた光学軸に沿って対物レンズ６００を移動させるために非常に正確な線形モータを採用してもよい。例えば、対物レンズポジショナ６３０の線形モータは、５０ナノメートルのエンコーダを含んでもよい。ＸＹＺ軸におけるステージ５８０および対物レンズ６００の相対的な位置は、走査システム５５０の全体的な操作のためにコンピュータ実行可能プログラムされたステップを含む、情報および命令を記憶するためのメモリ５６５を採用するプロセッサ５５５の制御の下、動きコントローラ５７０を使用して閉ループ方式において調整および制御される。
【００５３】
一実施形態では、対物レンズ６００は、望ましい最高空間分解能に対応する開口数を有する平面アポクロマート（「ＡＰＯ」）無限補正対物レンズであり、対物レンズ６００は、透過モード照明顕微鏡検査、反射モード照明顕微鏡検査、および／または落射照明モード蛍光発光顕微鏡検査（例えば、Ｏｌｙｍｐｕｓ  ４０Ｘ、０．７５ＮＡもしくは２０Ｘ、０．７５ＮＡ）に適切である。有利なことに、対物レンズ６００は、色収差および球面収差を補正することが可能である。対物レンズ６００が無限に補正されることを理由に、焦点調節光学系６１０は、対物レンズ６００の上で光学経路６０５内に配置されることができ、対物レンズを通過する光ビームは平行光ビームとなる。焦点調節光学系６１０は、ライン走査カメラ６１５および／または領域走査カメラ６２０の光反応素子上で対物レンズ６００によって捕捉された光信号の焦点を調節し、フィルタ、倍率変換器レンズなどの光学構成要素を含んでもよい。焦点調節光学系６１０と組み合わされた対物レンズ６００は、走査システム５５０についての全倍率を提供する。一実施形態では、焦点調節光学系６１０は、チューブレンズおよび任意選択の２Ｘの倍率変換器を包含してもよい。有利なことに、２Ｘの倍率変換器は、本来の２０Ｘの対物レンズ６００が４０Ｘの倍率で試料５９０を走査することを可能にする。
【００５４】
ライン走査カメラ６１５は、画像素子（「画素」）の少なくとも１つの線形配列を含む。ライン走査カメラは、モノクロまたはカラーであってもよい。カラーライン走査カメラは典型的には、少なくとも３つの線形配列を有し、モノクロライン走査カメラは、単一の線形配列または複数の線形配列を有してもよい。カメラの一部としてパッケージ化され、または撮像電子モジュールにカスタム統合されているかに関わらず、いずれかのタイプの単数または複数の線形配列も使用されることができる。例えば、３つの線形配列（「赤−緑−青」すなわち「ＲＧＢ」）カラーライン走査カメラまたは９６個の線形配列モノクロＴＤＩも使用されてもよい。ＴＤＩライン走査カメラは典型的には、標本の前に撮像された領域から明度データを合計することによって、出力信号における大幅に良好な信号対雑音比（「ＳＮＲ」）をもたらし、統合ステージの数の平方根に比例したＳＮＲにおける増大を得る。ＴＤＩライン走査カメラは、複数の線形配列を含み、例えば、２４個、３２個、４８個、６４個、９６個、またはそれよりも多い偶数の線形配列を有するＴＤＩライン走査カメラが利用可能である。スキャナシステム５５０はまた、５１２個の画素を有するもの、１０２４個の画素を有するもの、および４０９６個の画素と同数の画素を有するその他を含む、様々なフォーマットにおいて製造された線形配列を支持する。同様に、様々な画素サイズを有する線形配列も、スキャナシステム５５０において使用されることができる。いずれかのタイプのライン走査カメラ６１５の選択のための突出した要件は、ステージ５８０の動きがライン走査カメラ６１５のライン速度と同期されることができ、その結果、試料５９０のデジタル画像の捕捉の間、ステージ５８０がライン走査カメラ６１５に対する動くことができることである。
【００５５】
ライン走査カメラ６１５によって生成された画像データは、メモリ５６５の一部に記憶され、試料５９０の少なくとも一部の連続するデジタル画像を生成するようにプロセッサ５５５によって処理される。連続するデジタル画像はさらに、プロセッサ５５５によって処理されることができ、改正された連続するデジタル画像もメモリ５６５に記憶されることができる。
【００５６】
２つ以上のライン走査カメラ６１５を有する実施形態では、ライン走査カメラ６１５のうちの少なくとも１つは、撮像センサとして機能するように構成されたライン走査カメラのうちの少なくとも１つとの組み合わせで動作する焦点調節センサとして機能するように構成されることができる。焦点調節センサは、撮像センサと同一の光学経路上に論理的に位置付けられることができ、または焦点調節センサは、スキャナシステム５５０の走査方向に対して撮像センサの前もしくは後に論理的に位置付けられてもよい。焦点調節センサとして機能する少なくとも１つのライン走査カメラ６１５を有するそのような実施形態では、焦点調節センサによって生成された画像データは、メモリ５６５の一部に記憶され、スキャナシステム５５０が試料５９０と対物レンズ６００との間の相対的な距離を調節して、走査の間の試料上の焦点を維持することを可能にするために焦点調節情報を生成するように１つ以上のプロセッサ５５５によって処理される。
【００５７】
動作中、スキャナシステム５５０の様々な構成要素およびメモリ５６５に記憶されたプログラムされたモジュールは、スライドグラス５８５上に配置された試料５９０の自動走査およびデジタル化を可能にする。スライドグラス５８５は、試料５９０を走査するためのスキャナシステム５５０の可動ステージ５８０上に固定して配置される。プロセッサ５５５の制御の下、可動ステージ５８０は、ライン走査カメラ６１５による検知のために実質的に一定の速度に試料５９０を加速させ、ステージの速度は、ライン走査カメラ６１５のライン速度と同期される。画像データのストライプを走査した後、可動ステージ５８０は、試料５９０を減速させ、実質的に完全停止に至らせる。可動ステージ５８０は次いで、画像データの後続のストライプ、例えば、隣接するストライプの走査のために試料５９０を位置付けるように走査方向に直交して移動する。追加のストライプはその後、試料５９０の全体部分または試料５９０全体が走査されるまで走査される。
【００５８】
例えば、試料５９０のデジタル走査の間、試料５９０の連続するデジタル画像は、画像ストライプを形成するように共に組み合わされた複数の連続する視野として取得される。複数の隣接する画像ストライプは同様に、試料５９０の一部または全体の連続するデジタル画像を形成するように共に組み合わされる。試料５９０の走査は、垂直画像ストライプまたは水平画像ストライプを取得することを含んでもよい。試料５９０の走査は、上から下、下から上、またはその両方（双方向）のいずれかであってもよく、試料上のいずれかのポイントにおいて開始してもよい。代わりに、試料５９０の走査は、左から右、右から左、またはその両方（双方向）のいずれかであってもよく、試料上のいずれかのポイントにおいて開始してもよい。加えて、画像ストライプが隣接する方式または連続する方式において取得される必要はない。さらに、試料５９０の結果として生じる画像は、試料５９０の全体または試料５９０の一部のみの画像であってもよい。
【００５９】
一実施形態では、コンピュータ実行可能命令（例えば、プログラムされたモジュールおよびソフトウェア）がメモリ５６５に記憶され、実行されるとき、走査システム５５０が本明細書で説明される様々な機能を実行することを可能にする。この説明では、用語「コンピュータ可読記憶媒体」は、プロセッサ５５５による実行のためのコンピュータ実行可能命令を記憶し、走査システム５５０に提供するために使用されるいずれかの媒体を指すものとして使用される。それらの媒体の例は、メモリ５６５、および、例えば、ネットワーク（図示せず）を介して直接または間接的のいずれかで走査システム５５０と通信可能に結合されたいずれかの着脱可能または外部記憶媒体（図示せず）を含む。
【００６０】
図７Ｂは、電荷結合素子（「ＣＣＤ」）配列として実装されてもよい、単一の線形配列６４０を有するライン走査カメラを例示する。単一の線形配列６４０は、複数の個々の画素６４５を含む。例示される実施形態では、単一の線形配列６４０は、４０９６個の画素を有する。代替的な実施形態では、線形配列６４０は、さらに多くのまたはさらに少ない画素を有してもよい。例えば、線形配列の共通フォーマットは、５１２個、１０２４個、および４０９６個の画素を含む。画素６４５は、線形配列６４０についての視野６２５を定めるために線形方式において配列される。視野のサイズは、スキャナシステム５５０の倍率に従って変化する。
【００６１】
図７Ｃは、各々がＣＣＤ配列として実装されてもよい、３つの線形配列を有するライン走査カメラを例示する。３つの線形配列は、カラー配列６５０を形成するように組み合わせる。一実施形態では、カラー配列６５０内の各々の個々の線形配列は、異なる色明度、例えば、赤、緑、または青を検出する。カラー配列６５０内の各々の個々の線形配列からのカラー画像データは、カラー画像データの単一の視野６２５を形成するように組み合わされる。
【００６２】
図７Ｄは、各々がＣＣＤ配列として実装されてもよい、複数の線形配列を有するライン走査カメラを例示する。複数の線形配列は、ＴＤＩ配列６５５を形成するように組み合わせる。有利なことに、ＴＤＩライン走査カメラは、標本の前に撮像された領域から明度データを合計することによって、その出力信号における大幅に良好なＳＮＲをもたらし、線形配列（統合ステージとも称される）の数の平方根に比例したＳＮＲにおける増大を得る。ＴＤＩライン走査カメラは、より幅広い数の線形配列を含んでもよく、例えば、共通フォーマットのＴＤＩライン走査カメラは、２４個、３２個、４８個、６４個、９６個、１２０個、およびそれよりも多い偶数の線形配列を含む。
【００６３】
開示される実施形態の上記説明は、いずれかの当業者が本発明を作成または使用することを可能にするために提供される。それらの実施形態に対する様々な修正は、当業者にとって容易に明らかであり、本明細書で説明された一般的な原理は、本発明の精神または範囲から逸脱することなく他の実施形態に適用されることができる。よって、本明細書で提示される説明および図面は、本発明の現時点で好ましい実施形態を表し、したがって、本発明によって広く考慮される主題を表すことが理解されることになる。さらに、本発明の範囲は、当業者にとって明白になることができる他の実施形態を完全に包含し、したがって、本発明の範囲は限定されないことが理解されよう。
【図１Ａ】
2020507106.tif 000003
【図１Ｂ】
2020507106.tif 000004
【図２Ａ】
2020507106.tif 000005
【図２Ｂ】
2020507106.tif 000006
【図２Ｃ】
2020507106.tif 000007
【図２Ｄ】
2020507106.tif 000008
【図３】
2020507106.tif 000009
【図４】
2020507106.tif 000010
【図５Ａ】
2020507106.tif 000011
【図５Ｂ】
2020507106.tif 000012
【図６】
2020507106.tif 000013
【図７Ａ】
2020507106.tif 000014
【図７Ｂ】
2020507106.tif 000015
【図７Ｃ】
2020507106.tif 000016
【図７Ｄ】
2020507106.tif 000017
【国際調査報告】
2020507106.tif 000018
2020507106.tif 000019