CN108369337A - 图像扫描设备和操作图像扫描设备的方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了图像扫描设备和操作图像扫描设备的方法，所述图像扫描设备包括扫描线检测器并且配置为以多个喷束使安装在图像扫描设备中的物体的表面成像，其中各喷束由一组扫描线形成，各扫描线使用扫描线检测器从物体的表面在扫描宽度方向上延伸的相应伸长区获取，其中获取各组扫描线，同时使所述物体在扫描长度方向上相对于扫描线检测器移动。

Description

图像扫描设备和操作图像扫描设备的方法

相关申请

本申请要求2015年12月9日提交的美国临时专利申请号62/265,015的优先权，该申请全部并入本申请以作参考。

技术领域

本申请涉及图像扫描设备和操作其的方法。

背景技术

图1说明提供虚拟显微镜的典型图像扫描设备，其根据已知原理操作。

图像扫描设备包括成像透镜1，其将源自位于底片6上的样品的光聚焦到扫描线检测器2上。位于底片6上的样品可以是生物样本，例如组织样本。

由于检测器2是扫描线检测器，图像区是在喷束宽度方向5(x-轴)上延伸的伸长区7。成像透镜1和扫描线检测器2共同构成图像扫描设备的成像系统。图像扫描设备通常包括配置为将底片6安装在图像扫描设备中的底片安装装置。

为了在位于底片6上的样品的大面积上产生伸长的图像，底片6在扫描长度方向8(y-轴)上相对于成像透镜1和扫描线检测器2移动(通过移动底片安装装置进行)。从这个角度来讲，底片上样品由扫描线检测器2"扫描"。

更详细地，图像扫描设备配置为以多个喷束使安装在底片6上的样品的表面成像，其中各喷束由一组扫描线形成，各扫描线使用扫描线检测器2从样品表面在扫描宽度方向5上延伸的相应伸长区7获取，其中获取各组扫描线，同时使底片6在扫描长度方向8上相对于扫描线检测器2移动。

图像扫描设备的焦距设置值可以例如通过沿成像轴线9移动成像透镜1来调整。

在典型的图像扫描设备中，从样品表面获取的单个喷束在喷束宽度方向5上可以为约1mm宽以及在喷束长度方向8上可以为2mm至60mm长。可以将多个喷束组合以产生比单个喷束的宽度(约1mm)宽的图像。

本发明人观察到，在1mm的标尺，典型生物样品的高度变化(z-轴)通常不超过图像扫描设备的焦点的深度(通常在1μm的区域内)。

此外，本发明人观察到，在喷束的获取过程中，可以沿扫描长度方向8(y-轴)上的样品长度动态地调整图像扫描设备的焦点设置值以使样品保持在焦点中。测量和动态调整以使样品保持在沿扫描长度方向8上的样品长度的焦点中的技术描述于以下文献，例如参见，US7485834，WO2013/017855和US2014/0071438。

此外，本发明人已经观察到，生物样品的高度(z-轴)比以上讨论的1μm/mm的典型量更快速地变化是未知的。本发明人也已经观察到，典型图像扫描设备中的机械公差表示生物样品的表面可以在扫描宽度方向5上相对于图像扫描设备的成像平面倾斜(不平行)。对于扫描长度方向8，这并不是问题，因为如上所述，可以在喷束的获取过程中动态地调整图像扫描设备的焦点。但是，对于扫描宽度方向5，在喷束宽度上生物样品的高度可能比图像扫描设备的焦点深度更快速地变化的可能性是有问题的，因为不可动态地调整焦点以使喷束一度在其宽度上的焦点中。

已经根据上述考量设计了本申请。

发明内容

本申请的第一方面可以提供：

操作图像扫描设备的方法；

其中所述图像扫描设备包括扫描线检测器并且配置为以多个喷束(swathe)使安装在图像扫描设备中的物体的表面成像，其中各喷束由一组扫描线形成，各扫描线使用扫描线检测器从所述物体的表面在扫描宽度方向上延伸的相应伸长区获取，其中获取各组扫描线，同时使所述物体在扫描长度方向上相对于扫描线检测器移动；

其中所述方法包括：

使用至少一个扫描线，以获得至少一个量度，所述量度指示第一物体的表面在扫描宽度方向上相对于图像扫描设备的成像平面是不平坦的(例如倾斜的)，所述扫描线使用扫描线检测器从安装在图像扫描设备中的所述第一物体的表面获取；

设置喷束宽度值用于从安装在图像扫描设备中的第二物体的表面获取至少一个喷束，其中所述喷束宽度值基于所述至少一个量度设置并且经配置以使从所述第二物体的表面获取的该/各喷束基本上保持在所述第二物体在所述扫描宽度方向上的宽度上的焦点；

使用扫描线检测器从所述第二物体的表面获取至少一个喷束，其中从所述第二物体的表面获取的至少一个喷束在所述扫描宽度方向上的宽度对应于基于所述至少一个量度设置的所述喷束宽度值。

因此有利的是，从第二物体的表面获取的至少一个喷束可以基本上保持在第二物体在扫描宽度方向上的宽度上的焦点，甚至是当第二物体的表面在扫描宽度方向上是不平坦的(例如倾斜的)时也是如此。

为了避免任何疑问，第二物体可以与第一物体是相同物体，例如其上具有样品的底片(slide)(例如参见图8)。或者，第二物体可以与第一物体是不同物体，例如第一物体可以是安装在图像扫描设备中的内靶，且第二物体可以是其上具有样品的底片(例如参见图6和图7)。

可以通过移动物体同时保持扫描线检测器静止，而使物体相对于扫描线检测器移动。但是，为了避免任何疑问，可以通过移动扫描线检测器同时保持物体静止、或者通过移动物体和扫描线检测器两者，而使物体相对于扫描线检测器移动。

本领域技术人员可以知道，从第二物体表面获取的至少一个喷束可以包含其中喷束不在焦点中的非常小的局部区域(例如由于物体表面高度的局部变化)，即使喷束宽度值经配置以使至少一个喷束基本上保持在其宽度上的焦点中。

图像扫描设备的成像平面可以定义为下述平面，认为通过图像扫描设备从该平面获取的图像在焦点中。通常可以针对任何成像系统定义这样的平面。

至少一个量度可以指示第一物体的表面在扫描宽度方向上相对于图像扫描设备的成像平面倾斜。

至少一个量度可以使用聚焦评价函数的输出值计算，所述聚焦评价函数的输出值对于至少一个扫描线在位于喷束宽度方向上彼此偏移的两个或更多个位置计算。

至少一个量度可以包括至少一个差异焦点，所述差异焦点指示以下两者之间的距离：(i)在第一物体表面上的第一位置处的聚焦水平线；和(ii)在第一物体表面上的第二位置处的聚焦水平线；其中第一位置和第二位置在喷束宽度方向上彼此偏移。

在扫描宽度方向上彼此偏移的第一位置和第二位置优选对应于从安装在图像扫描设备中的第一物体表面获取的扫描线的相对侧(例如相对端)上的位置。

该/各差异焦点可以使用聚焦评价函数的输出值计算，所述聚焦评价函数的输出值对于至少一个扫描线在位于扫描宽度方向上彼此偏移的两个或更多个位置计算(例如参见图3，其显示对于得自“焦点扫描”的多个扫描线在两个位置计算的聚焦评价函数的输出值；也例如参见图4，其显示对于得自“焦点扫描”的多个扫描线在四个位置计算的聚焦评价函数的输出值；也例如参见图11，其显示对于使用动态焦点跟踪法获得的喷束中的多个扫描线在两个位置计算的聚焦评价函数的输出值)。

聚焦评价函数可以配置为对于至少一个扫描线提供在给定位置的焦点品质的指示，并且可以基于在该给定位置的相邻像素计算。这样的函数是本领域公知的。

为了避免任何疑问，至少一个量度可以包括单个差异焦点(例如参见图3至图5)、或多个差异焦点(例如参见图11)。

如果至少一个量度包括多个差异焦点，则可以将多个差异焦点组合(例如求平均值)以提供组合的(例如求平均值的)差异焦点，其中喷束宽度值基于组合的(例如求平均值的)差异焦点设置。

在一些实施方式(例如参见图6)中，在从第二物体的表面获取图像(包括多个喷束)之前，可以获得至少一个量度并且基于至少一个量度设置喷束宽度值，其中从第二物体的表面获得的各喷束在扫描宽度方向上的宽度对应于基于至少一个量度设置的喷束宽度值。

在其它实施方式(例如参见图7)中，在从第二物体的表面获取各喷束之前，可以获得至少一个量度并且基于至少一个量度设置喷束宽度值。

再在其它实施方式中，可以在周期间隔例如每30分钟一次获得至少一个量度并且基于至少一个量度设置喷束宽度值。

如果第二物体与第一物体是相同物体，则所述方法可以包括识别适于获取至少一个扫描线的物体表面上的一个或多个区域，然后从所述物体表面上的一个或多个识别的区域获取至少一个扫描线(以便之后用于获得至少一个量度)。

如果所述方法包括从物体表面上的一个或多个识别的区域获取至少一个扫描线，则相应的量度指示第一物体的表面在扫描宽度方向上相对于图像扫描设备的成像平面是不平坦的(例如倾斜的)，可以获取物体表面上每个区域获取所述量度。然后可以将这些量度组合(例如求平均值)以提供组合的(例如求平均值的)量度，其中喷束宽度值基于组合的(例如求平均值的)量度设置(例如参见图9)。

优选地，所述方法包括使用多个扫描线以获得至少一个量度，所述扫描线使用扫描线检测器从安装在图像扫描设备中的第一物体的表面获取。

在一些实施方式中，多个扫描线(从其获得至少一个量度)可以从第一物体表面的在喷束宽度方向上延伸的单个伸长区获取，其中图像扫描设备具有不同的焦点设置值，同时获取各扫描线(例如参见图6-图9)。获取这些扫描线的方法在本申请可以称为“焦点扫描”。

在一些实施方式中，多个扫描线(从其获得至少一个量度)可以是一组形成喷束的扫描线，其中各扫描线从第一物体表面的在扫描宽度方向上延伸的相应伸长区获取，同时使第一物体在扫描长度方向上相对于扫描线检测器移动(例如参见图11-图16)。由该组扫描线(从其获得至少一个量度)形成的喷束可以是从物体表面获取的第一喷束。

如果多个扫描线(从其获得至少一个量度)是一组形成喷束的扫描线，则喷束已经可以使用动态焦点跟踪法获取，在所述动态焦点跟踪法中调整图像扫描设备的焦点设置值，同时获取喷束。这样的动态聚焦方法例如公开于US7485834，WO2013/017855和US2014/0071438。

在一些实施方式中，第二物体可以与第一物体是相同物体，其中多个扫描线(从其获得至少一个量度)是一组形成喷束的扫描线，喷束已经使用动态焦点跟踪法从物体的表面获取，在所述动态焦点跟踪法中调整图像扫描设备的焦点设置值，同时获取喷束。

例如，随后从物体表面获取的各喷束在扫描宽度方向上的宽度可以对应于基于至少一个量度设置的喷束宽度值，所述至少一个量度使用该组形成喷束的扫描线获得(例如参见图12)。

或者，每当从物体的表面获取一个新喷束时，则形成新喷束的扫描线用于获得所述至少一个量度，其中喷束宽度值基于至少一个量度设置，使得每当获取一个新喷束时则设置喷束宽度值(例如参见图13和图14)。

在一些实施方式中，如果基于从物体表面获取的新喷束设置的喷束宽度值小于在新喷束获取过程中使用的之前设置的喷束宽度值，则可以基于较小的喷束宽度值减小新喷束的宽度，所述较小的喷束宽度值已经基于新喷束设置(例如参见图13和图14)-这可以例如通过扫描第二物体表面上的相应区域、或通过在后处理中减小新喷束的宽度来实现。

在一些实施方式中，如果基于从物体表面获取的新喷束设置的喷束宽度值大于在新喷束获取过程中使用的之前设置的喷束宽度值，则可以基于较大的喷束宽度值增大新喷束的宽度，所述较大的喷束宽度值已经基于新喷束设置(例如参见图14)-这可以例如通过扫描第二物体表面上的相应区域、或通过在后处理中增大新喷束的宽度来实现，例如通过在喷束宽度方向上保留具有较大宽度的新喷束实现，所述较大宽度优选具有在喷束宽度方向上的额外宽度，该额外宽度来自喷束的不与之前获取的喷束毗连的侧边。

为了避免任何疑惑，至少一个量度无需包括差异焦点。

例如，至少一个量度可以包括聚焦评价函数的输出值，所述聚焦评价函数的输出值对于至少一个扫描线在位于喷束宽度方向上彼此偏移的两个或更多个位置计算。

在这种情况中，聚焦评价函数的输出值(其对于至少一个扫描线在位于喷束宽度方向上彼此偏移的一个中心位置和两个边缘位置计算)可以用作指示以下的量度：第一物体的表面在扫描宽度方向上相对于成像平面倾斜，而不用计算差异焦点。例如参见图15，其中如果边缘值不彼此匹配以在预定公差内，或者如果边缘值不匹配中心值以在预定公差内，则可以认为这些量度指示第一物体的表面在扫描宽度方向上相对于图像扫描设备的成像平面倾斜。也例如参见图16，其中对于至少一个扫描线在一个中心位置和两个边缘位置计算的平均密度值另外用于确保至少一个扫描线适于评价倾斜度。

在这种情况中，聚焦评价函数的输出值对于来自使用扫描线检测器获取的喷束的至少一个扫描线在位于喷束宽度方向上彼此偏离的一个中心位置(“中心评价值”)和两个边缘位置(“边缘评价值”)计算，该聚焦评价函数的输出值可以用作指示以下的量度：第一物体的表面在扫描宽度方向上相对于成像平面倾斜。如果边缘评价值不彼此匹配以在预定公差内或者如果中心评价值不匹配边缘评价值以在预定公差内，则可以认为这些量度指示第一物体的表面在扫描宽度方向上相对于成像平面是倾斜的(例如参见图15和图16)。相反，如果边缘评价值彼此匹配以在预定公差内且中心评价值匹配边缘评价值以在预定公差内，则可以认为中心评价值和边缘评价值指示第一物体的表面在扫描宽度方向上相对于成像平面不倾斜。在该方法中，平均密度值也可以对于指示一个扫描线在一个中心位置和两个边缘位置计算，例如以确保至少一个扫描线适于评价倾斜度(例如参见图16)。

扫描线检测器可以包括线性阵列的光电检测器。

优选地，从第二物体的表面获取的该/各喷束通过使用所有线性阵列的光电检测器获取以从第二物体的表面获得前体喷束，其中前体喷束经后处理(例如短切的)以获得喷束，该喷束在扫描宽度方向上的宽度对应于基于至少一个量度设置的喷束宽度值。这允许在后处理中调整喷束的宽度，例如可以用于允许在后处理中增大喷束的宽度(例如参见图14)。

为了允许在后处理中调整(例如增大)喷束的宽度，来自第二物体的表面的该/各喷束优选从喷束的毗连第二物体的表面的边缘(如果喷束是第一喷束，其可以是适当的)和/或毗连之前获取的喷束的区域(优选为之前未扫描的区域)获取。这有助于在喷束的非毗连侧上提供为在后处理中增大喷束宽度的最大范围，这应该是必需的/适当的(例如参见图14)。

或者，从第二物体的表面获取的至少一个喷束可以仅使用线性阵列的光电检测器的子集获取，使得从二物体的表面获取的至少一个喷束在扫描宽度方向上的宽度对应于基于至少一个量度设置的喷束宽度值。

喷束宽度值可以基于图像扫描设备的至少一个量度和焦点深度(即，不仅仅是至少一个量度)设置。在这种情况中，图像扫描设备的至少一个量度和焦点深度可以用于设置喷束宽度值，认为该喷束宽度值是最大可用的喷束宽度，其用于最大化获取的喷束宽度同时使从第二物体的表面获取的该/各喷束基本上保持在第二物体在喷束宽度方向上的宽度上的焦点中。

但是，为了避免任何疑惑，喷束宽度值可以基于至少一个量度而不参照焦点深度设置(例如参见图15和图16)。

第二物体可以是其上具有样品的底片。样品可以是生物样本。第二物体的表面(从其获取至少一个喷束)可以是位于底片上的样品的表面(例如生物样本)。

图像扫描设备可以包括配置为将第二物体安装在图像扫描设备中的安装装置。人工第二物体是其上具有样品的底片(参见以上)，安装装置可以是配置为将底片安装在图像扫描设备中的底片安装装置。

如果第一物体是与第二物体不同的物体，第一物体可以是安装在图像扫描设备中的靶标。在这种情况中，安装在图像扫描设备中的靶标可以是安装在安装装置中的“内部”靶标，所述安装装置与用于将第二物体安装在图像扫描设备中的安装装置分离。但是，靶标也可以是安装在安装装置中的“外部”靶标，所述安装装置之后用于将第二物体安装在图像扫描设备中。

靶标(如果存在)可以例如是方波光栅。

如果图像扫描设备包括配置为将第二物体安装在图像扫描设备中的底座，图像扫描设备可以配置为通过将底座在扫描长度方向上移动来将第二物体相对于扫描线检测器在扫描长度方向上移动。图像扫描设备可以配置为通过移动扫描线检测器(除了移动底座之外或作为移动底座的可替换方式)来将第二物体相对于扫描线检测器在扫描长度方向上移动。

图像扫描设备可以包括成像系统，其包括扫描线检测器和成像透镜。图像扫描设备的焦点设置值可以例如通过移动成像透镜调整，但是调整图像扫描设备的焦点设置值的其它方式将是本领域技术人员容易想到的。

本申请的第二方面可以提供配置为进行根据本申请第一方面的方法的图像扫描设备。

设备可以配置为实施关于本申请的任何上述方面所描述的任何方法步骤、或具有用于实施关于本申请的任何上述方面所描述的任何方法步骤的手段。

图像扫描设备可以包括控制单元，例如计算机，其配置为控制图像扫描设备以进行根据本申请第一方面的方法。

本申请的第三方面可以提供具有计算机可执行指令的计算机可读介质，所述计算机可执行指令配置为使图像扫描设备进行根据本申请第一方面的方法。

本申请也包括所述方面和优选特征的任何组合，除了这样的组合是明显不允许的或明确避免的。

附图说明

以下参照附图讨论这些提议的实例，其中：

图1说明提供虚拟显微镜的典型图像扫描设备，其根据已知原理操作。

图2说明各种因素，这些因素可能导致在通过图像扫描设备获取的喷束宽度上底片上的样品高度比图像扫描设备的焦点深度更快速地变化。

图3显示使用相邻像素在得自焦点扫描的线扫描任一端的位置计算的聚焦评价函数的输出值。

图4显示聚焦评价函数的输出值，其使用相邻像素在得自焦点扫描的线扫描任一端的位置、和线扫描的任一端和线扫描的中心之间的中间位置计算。

图5显示差异焦点可如何从图4中说明的输出值计算。

图6显示实例工作流程，其中倾斜度测量在每个全图像扫描之前进行。

图7显示实例工作流程，其中倾斜度测量在获取图像扫描中的每个喷束之前进行。

图8显示实例工作流程，其中在每个全扫描图像之前识别和测量样品表明内的一个适宜区域。

图9显示实例工作流程，其中在每个全扫描图像之前识别和测量样品表明内的多个适宜区域。

图10显示动态聚焦跟踪系统可如何用于预测在延喷束长度的给定位置进行扫描的单个焦点位置。

图11显示差异焦点值对于沿喷束全场的多个位置可如何使用动态聚焦跟踪系统获得。

图12显示实例工作流程，其中差异焦点可以从动态聚焦跟踪数据使用第一喷束测量以为全图像扫描的后续喷束设置喷束宽度。

图13显示图12的实例工作流程，其经改良，从而如果任何单个喷束具有过大的差异焦点则允许喷束宽度减小。

图14显示图13的实例工作流程，其经改良，从而如果任何单个喷束具有指示喷束宽度可能已经较大的差异焦点则允许喷束宽度增大。

图15显示实例工作流程，其中聚焦评价值在喷束的两个侧边和中间的位置计算以评价倾斜度。

图16显示图15的实例工作流程，其经改良以另外在喷束的两个侧边和中间的位置计算平均密度值。

具体实施方式

参照图1，存在多个因素可能导致在通过图像扫描设备获取的喷束宽度(通常为1mm的区域)上底片7上的样品高度比图像扫描设备的焦点深度(通常在1μm的区域中)更快速地变化。

这些因素包括但不限于：

1.图像扫描设备内的温度变化，其使侧面底座倾斜或使光学器件倾斜。

2.底片本身具有肩并肩的楔形物。

3.底片不完全座落在底片底座上。

4.样品(例如组织切片)是楔形的。

5.在底片底座的相对侧上已经存在差异磨损。

6.系统的排列不是优选的。

这些因素在图2中展示，其中为了清楚夸大误差来源。

通常，以下讨论描述在操作包括扫描线检测器的图像扫描设备的内容中提供可变的喷束宽度的我们的提议的实例。

该概念可以参照图2理解，图2显示其中底片上的样品表面保持在焦点深度内的喷束宽度的界限，称为“最大可用的喷束宽度”。最大可用的喷束宽度可以定义为能够使样品表面保持在喷束宽度方向上的喷束宽度上的焦点中的最大喷束宽度。

如果使用该最大可用的喷束宽度之外的区域，则所得图像将在焦点之外且不适于该目的。

本发明人已经观察到，如果将喷束宽度设置为最大可用的喷束宽度、而不是最大可能的喷束宽度，这将允许待扫描的整个样品在焦点中。特别地，对于具有零或低倾斜度的图像扫描设备，底片上的样品可以使用具有最大可能的喷束宽度的喷束以最少数目的喷束扫描，这由此得到最短的扫描时间。对于具有显著倾斜度的图像扫描设备，则仍可以扫描底片而不会由于减小喷束宽度而损失图像品质。例如，对于1μm焦点深度的图像扫描设备和在喷束宽度上具有2μm倾斜度的样品，则聚焦喷束仍可以通过将待扫描的喷束宽度减小至正常喷束宽度的一半来获取。这将产生与不具有倾斜度的扫描器相同的图像品质，但是由于对于相同的扫描区域需要较大数目的喷束，扫描时间将增加。

为将喷束宽度设置成最大可用的喷束宽度或最大可能的喷束宽度，应该首先确定最大可用的喷束宽度。为确定最大可用的喷束宽度，可以计算差异焦点。差异焦点可以定义为指示以下两者之间的距离：(i)在样品表面上的第一位置处的聚焦水平线；和(ii)在样品表面上的第二位置处的聚焦水平线；其中第一位置和第二位置在所述扫描宽度方向5上彼此偏移。第一位置和第二位置可以对应于一条扫描线或一组扫描线的相对侧(例如相对端)上的位置。

差异焦点可以通过在样品上的单线位置7上进行“焦点扫描”测量。焦点扫描可以认为是xz平面中的2D图像而不是xy平面中的2D图像。这可以简单通过沿z轴移动透镜焦点实现，例如通过当扫描线检测器2在收集数据时沿成像轴线9移动透镜1实现，或者通过在不同的焦点位置进行连续的单线扫描。从在焦点扫描中获取的扫描线(作为图像或图像的叠加物)，可以在线位置7任一侧上的两个位置计算聚焦评价函数的输出值，其作为焦点位置(z-轴)的函数。评价函数中的峰指示“聚焦”水平线。因此，线位置7任一侧上的两个位置的评价函数的输出值之间的差值提供差异焦点，该差异焦点知识在两个位置的焦点水平线之间的距离。

可以认为聚焦评价函数的输出值提供了焦点品质的量度，且存在很多可以使用的函数，其通常基于相邻像素的差值。其实例在图3中，其中在喷束各侧上的聚焦评价函数的输出值在不同的焦点位置(z-轴)具有峰值。聚焦评价函数的输出值在两个位置具有不同峰值的事实并不重要且仅表明测量的样品在那两个位置(即，在喷束宽度上)具有不同的细部水平线。是聚焦位置的差异提供了差异焦点。对于图3中所示的实例，以任意单位(“AU”)的显示于图3的差异焦点源自成像透镜1沿成像轴线的位置，但是同样可以使用焦点位置的其它量度。

在图3的实例中，聚焦评价函数的输出值使用在得自焦点扫描的线扫描任一端的位置(左边缘，右边缘)的相邻像素计算。

如果在最大可能的喷束宽度上测量差异焦点，则最大可用的喷束宽度可以确定为最大可能的喷束宽度或者焦点深度乘以最大可能的喷束宽度并除以差异焦点中的较小者。这可以由以下表示：

MU＝(α*dof*Mp/Δf)和Mp中的较小者

其中，MU＝最大可用的喷束宽度，dof＝焦点深度，Mp＝最大可能的喷束宽度，Δf＝差异焦点，α＝允许倾斜度存在变率的比例因子(通常该因子会接近1)。

也可以使用喷束宽度上的多个点和使直线或曲线对应于峰值。这可见于图4和图5。

在图4的实例中，聚焦评价函数使用在线扫描的任一侧(左边缘，右边缘)和也在线扫描的任一端和线扫描的中心之间的中间位置(中心左边，中心右边)的相邻像素计算。

如果仅需要补偿图像扫描设备中的变化或误差而不是补偿底片7或样品本身，则已知靶标可以用于确定最大可用的喷束宽度，而非直接从底片7上的样品测量。通常，该靶标将为安装在分别来自用于底片的底座的扫描器中的方波光栅，例如使得该靶标可以移动进成像轴线9和从成像轴线9移出。可以使用方波光栅之外的靶标类型。同样，可以使用不是永久安装在扫描器内而是可安装在用于底片的底座中的靶标。测量差异焦点的相同技术可以用在靶标上，正如以上已经描述的。在没有任何倾斜度的情况下安装靶标也不是必需的，如同靶标相对于安装的底片的倾斜水平是是已知的一样，可以从靶标测量的倾斜度减去该倾斜度以得到安装的底片的真实倾斜度。按这种方式，我们或可以直接测量底片的倾斜度，或可以测量靶标倾斜度的变化异得到底片的倾斜度。

从焦点深度的知识，则可以限定最大可用的喷束宽度和设置扫描器的喷束宽度以维持图像品质。

当优选设置喷束宽度以等于最大可用的喷束宽度为优选时，反而可以用稍小于最大可用的喷束宽度的缓冲区(buffer)计算喷束宽度，以确保喷束边缘的焦点水平线之间的距离不超过图像扫描设备的焦点深度。在任一情况中，喷束宽度基于至少一个量度(差异焦点)设置，该量度指示底片上的样品表面在扫描宽度方向上相对于图像扫描设备的成像平面是不平坦的(在这种情况中为倾斜的)。

如果扫描器的变化较慢，可以周期性地进行安装的底片的倾斜度的该测量，通常每30分钟进行一次。如果倾斜度的变化较快速，则倾斜度测量可以在每个全图像扫描之前进行，正如在图6中所示的工作流程中所进行的一样。如果变化非常快，也可以在获取图像扫描中的每个喷束之前进行倾斜度测量。这个顺序显示于图7。如果在每个喷束之前测量倾斜度，则这可以给出具有全扫描图像内的不同喷束宽度的图像。

如果想要补偿样品、底片和底片底座，则需要扫描样品本身(即，用于测量倾斜度的物体必须与待扫描的物体相同)。样品表面内的适宜区域(具有遍布喷束宽度的细部)可以在每个全扫描图像之前识别和测量。然后可以设置全扫描图像的最大可用的喷束宽度。这显示于图8。

组织样本的厚度可以在整个样品上变化，单个测量值可能不会给出可靠的测量值。但是，如果在组织样本上的多个点取得测量值，则可以将这些测量值组合以给出较可靠的结果。组合方法可以是简单平均值或中值或最大值或更复杂的方法，该方法设计为移除离群结果例如取得最接近结果的80％的平均值。这样的组合方法是本领域技术人员公知的。这显示于图9。

在各底片7上从样品表面进行多次测量会是耗时的并且会降低生产力。

但是，已知在使样品成像之前在样品预定区域中的单个点进行焦点扫描以便于创建单个焦点水平线，在该水平线开始扫描(注意，该已知方法仅包括确定单个聚焦水平线，而不是计算差异焦点)。通过使用该常规焦点扫描以另外计算差异焦点值，将可预测很多扫描或底片的趋势。例如，如果图像扫描设备的倾斜度已经偏移，则这将显示为在所有底片中的相似差异焦点，如果在预定时间段内用测量值分析很多底片(例如通过求平均值)，则倾斜度能被可靠测量和调整喷束宽度。这仅需要在各底片或全样品图像上的单个焦点扫描，正如实践中已经照例进行的，从而创建单个焦点水平线，在该水平线开始扫描。

如果扫描器具有动态聚焦跟踪系统例如描述于US2014/0071438或WO2013/017855或US7485834的那些，则可以在喷束的扫描过程中测量/预测差异焦点。在这些文件中，整个喷束宽度用于预测单个焦点位置，在该单个焦点位置处可在沿喷束长度的给定位置扫描，如图10中所示。

这些动态焦点跟踪技术可以改良为计算来自喷束的扫描线的任一端上的聚焦评价函数以确定聚焦位置，从而允许获得沿喷束全长的多个位置的差异焦点值，如图11所示。在沿喷束全长的多个位置获得的多个差异焦点值可以组合以产生单个差异焦点值来设置最大可用的喷束宽度。组合方法可以是简单平均值或中值或最大值或更复杂的方法，该方法设计为移除离群结果例如取得最接近结果的80％的平均值。这样的组合方法是本领域技术人员公知的。

差异焦点的该测量可以从动态聚焦跟踪数据使用第一喷束测量，从而为全图像扫描的所有厚度喷束设置喷束宽度，如显示于图12。

如果在后续喷束上从动态聚焦跟踪数据监测到差异焦点误差，则可以分析任何单个喷束是否具有过大的差异焦点。如果是，则可以重复喷束，但是使用减小的喷束宽度，如图13所示。注意在这种情况中，需要重复喷束，因为喷束扫描的中心必须沿x方向移动以确保喷束宽度毗连之前的相邻喷束。这表示同一全扫描图像内的不同喷束将具有不同的宽度。在减小宽度的喷束结束时，用于后续喷束的喷束可以返回到在第一喷束之后计算的喷束宽度或者可以保持在减小的喷束宽度。

如果来自喷束的差异焦点数据指示喷束宽度已经大于使用的喷束宽度，则可以使用不毗连之前扫描的喷束的侧边上的附加喷束图像数据，如图14中所示。然后则可以较大的喷束宽度扫描后续喷束。

同样，可以通过使用很多扫描或底片的每个喷束的聚焦跟踪数据预测趋势。如果扫面器的倾斜度已经偏移，则这将显示为在很多底片中的误差，如果用测量值分析很多底片(例如求平均值)，则可以可靠测量倾斜度并由此调整最大可用喷束宽度。

图11-图14中所示的实例工作流程仅使用喷束任一侧上的两个位置来计算聚焦评价函数的输出值，但是可以使用喷束上的更多位置来以与图5所示相同的方式计算聚焦评价函数的输出值和预测差异焦点。

如果没有可用的动态聚焦数据，则量度(指示底片上的样品表面在扫描宽度方向上相对于图像扫描设备的成像平面是不平坦的(例如倾斜的))仍可以从扫描的喷束图像本身估算。这可以使用来自喷束的多个扫描线进行(如下所示)，或甚至仅使用来自喷束的单个扫描线进行(未显示)。

例如，聚焦评价值(聚焦评价函数的输出值)可以在喷束的两侧上和中间的位置计算，并且如果已知样品中的细部在整个喷束上是均匀的，则可以将边缘评价值的相对值与中心评价值进行比较，从而评价底片7上的样品是否倾斜，并由此调整喷束宽度。

特别地，如果样品中的细部是均匀的，则两个边缘评价值将匹配。如果样品是均匀的并且不具有倾斜度，则两个边缘评价值将匹配且中心评价值将匹配。如果样品是均匀的并且具有倾斜度，则边缘评价值将匹配但是低于中心评价值。这显示于图15。我们可以如下从所有这些决断确定喷束宽度是否太宽：决断是否存在过多的其中判断系统中存在倾斜度的决断。如果需要，则可以减小喷束宽度并进行重复。

喷束宽度的减小量可以从监测喷束宽度上的附加点例如三分之一的三个点、四分之一的四个点、八分之一的八个点或更多个点来确定。这些情况具有的逻辑可以与图15中所示的应用的逻辑相同，满足关于“无”决断数目的可接受标准的最宽点集可以用于设置最大可用喷束宽度。

进一步的改良显示于图16。这里，可以测量喷束各节段的平均密度值。如果样品中的细部是均匀的，则喷束各节段的平均密度值将是相似的。如果喷束各节段的平均密度值不相同，则细部将不均匀，即使各节段的评价值相同也是如此。这提供了校验以确保扫描线适于测量倾斜度，因为如果平均密度值不同，则扫描线不可用于评价倾斜度。所需的喷束宽度的减小量可以按与用喷束宽度上的更多个节段相同的方式不仅使用聚焦评价值而且使用匹配于其它节段的平均密度计算。

正如在其中差异焦点用于改变喷束宽度的实例工作流程中，例如图12至图14中所示的那些，我们可以使用焦点评价数据以将喷束宽度调整到最大可用喷束宽度。

而且，根据图15和图16所示的实例工作流程确定的最大可用的喷束宽度测量值可以用于预测趋势。例如，如果最大可用喷束宽度随时间而减小，则可以通知用户以令某人进行纠正行动例如探访维修人员。预言的趋势可以通知用户纠正行动将在实际需要最大可用喷束宽度之前的一定时间间隔中需要以减少和影响扫描器生产力。

本领域技术人员可见，可用使用以上陈述的实例工作流程的各种组合。

当用于本申请说明书和权利要求书中时，术语“包含”和“含有”、“包括”及其变型表示包括指定的特征、步骤或整数。不认为术语排除存在其它特征、步骤或整数的可能性。

前述说明书或所附权利要求书、或附图中公开的特征以它们的特定形式表达或按照进行所公开功能的手段、或用于获得所公开结果的方法或工艺来表达，所述特征当适当时可以单独或按这些特征的任何组合用于按其各种形式实现本申请。

尽管已经就上述示例性实施方式描述了本申请，但是当提供了本申请时对于本领域技术人员显而易见的是很多等价的修改和变型。因此，认为以上陈述的本申请的示例性实施方式是说明性的而非限制性的。可以在不背离本申请精神和范围的情况下进行所述实施方式的各种变化。

为了避免任何疑问，为了促进阅读者的理解，给出本申请提供的任何理论解释。发明人不希望受任何这些理论解释的限制。

以上提及的所有参考文献均并入本申请以作参考。

以下记载提供本申请公开内容的通用表述：

A.当必须减小喷束宽度以维持图像品质时

B.测量在喷束上的两个位置的焦点位置，以确定焦点扫描或焦点叠加物的差异焦点。

C.通过将多个位置数据组合在焦点扫描或焦点叠加物中的喷束上的多于两个位置测量焦点位置，以确定差异焦点。

D.从内部靶标测量差异焦点，和将喷束宽度设置为最大可用喷束宽度。

E.从外部靶标测量差异焦点，和将喷束宽度设置为最大可用喷束宽度。

F.从样品的一个适宜区域测量差异焦点，和将喷束宽度设置为最大可用喷束宽度。

G.在每个全图像扫描之前从样品的一个适宜区域测量差异焦点，和将喷束宽度设置为最大可用喷束宽度。

H.在每个全图像扫描之前从样品的多个适宜区域测量差异焦点，和将喷束宽度设置为最大可用喷束宽度。

I.从第一喷束在沿喷束的多个点的动态聚焦跟踪数据测量样品的差异焦点，和将全图像扫描的喷束宽度设置为第一喷束的最大可用喷束宽度。

J.从第一喷束在沿喷束的多个点的动态聚焦跟踪数据测量样品的差异焦点，和将全图像扫描的喷束宽度设置为第一喷束的最大可用喷束宽度。也测量后续喷束，并且如果最大可用喷束宽度较小，则重复具有较小喷束宽度的喷束。

K.从第一喷束在沿喷束的多个点的动态聚焦跟踪数据测量样品的差异焦点，和将全图像扫描的喷束宽度设置为第一喷束的最大可用喷束宽度。也测量后续喷束，并且如果最大可用喷束宽度较小，则重复具有较小喷束宽度的喷束。如果最大可用喷束宽度大于使用的喷束宽度，则保存喷束的不毗连任何之前喷束的侧边上的另外的喷束图像数据。

L.测量扫描的喷束图像在喷束的边缘和中心的聚焦评价值。当边缘评价值匹配以在公差内且中心评价值匹配以在公差内时，接受喷束。当边缘评价值匹配且中心评价值改善时，则减小喷束宽度。

M.步骤L中的喷束宽度减小量可以由在喷束上的多个位置测量聚焦评价值和使用最大喷束宽度计算，其中中心值和侧边值全部匹配以在公差内。

N.使用步骤L与M并将全图像扫描的喷束宽度设置为第一喷束的最大可用喷束宽度。

O.使用步骤L与M并将全图像扫描的喷束宽度设置为第一喷束的最大可用喷束宽度。也测量后续喷束，并且如果最大可用喷束宽度较小，则重复具有较小喷束宽度的喷束。

P.使用步骤L与M并将全图像扫描的喷束宽度设置为第一喷束的最大可用喷束宽度。也测量后续喷束，并且如果最大可用喷束宽度较小，则重复具有较小喷束宽度的喷束。如果最大可用喷束宽度大于使用的喷束宽度，则保存喷束的不毗连任何之前喷束的侧边上的另外的喷束图像数据。

Q.测量扫描的喷束图像的聚焦评价值和在喷束边缘和中心的密度。当边缘评价值和密度值匹配以在公差内且中心评价和密度值匹配以在公差内时，接受喷束。当所有的密度值都匹配以在公差内、边缘评价值匹配且中心评价值改善时，则减小喷束宽度。

R.步骤Q中的喷束宽度减小量可以由在喷束上的多个位置测量聚焦评价值和使用最大喷束宽度计算，其中中心值和侧边值全部匹配以在公差内。

S.使用步骤Q与R并将全图像扫描的喷束宽度设置为第一喷束的最大可用喷束宽度。

T.使用步骤Q与R并将全图像扫描的喷束宽度设置为第一喷束的最大可用喷束宽度。还测量后续喷束，并且如果最大可用喷束宽度较小，则重复具有较小喷束宽度的喷束。

U.使用步骤Q与R并将全图像扫描的喷束宽度设置为第一喷束的最大可用喷束宽度。也测量后续喷束，并且如果最大可用喷束宽度较小，则重复具有较小喷束宽度的喷束。如果最大可用喷束宽度大于使用的喷束宽度，则保存喷束的不毗连任何之前喷束的侧边上的另外的喷束图像数据。

Claims (20)

1.操作图像扫描设备的方法：

其中所述图像扫描设备包括扫描线检测器并且配置为以多个喷束使安装在所述图像扫描设备中的物体的表面成像，其中各喷束由一组扫描线形成，各扫描线使用所述扫描线检测器从所述物体的表面在扫描宽度方向上延伸的相应伸长区获取，其中获取各组扫描线，同时使所述物体在扫描长度方向上相对于所述扫描线检测器移动；

其中所述方法包括：

使用至少一个扫描线，以获得至少一个量度，所述量度指示第一物体的表面在所述扫描宽度方向上相对于所述图像扫描设备的成像平面是不平坦的(例如倾斜的)，所述扫描线使用所述扫描线检测器从安装在所述图像扫描设备中的所述第一物体的表面获取；

设置喷束宽度值用于从安装在所述图像扫描设备中的第二物体的表面获取至少一个喷束，其中所述喷束宽度值基于所述至少一个量度设置并且经配置以使从所述第二物体的表面获取的该/各喷束基本上保持在所述第二物体在所述扫描宽度方向上的宽度上的焦点；

使用所述扫描线检测器从所述第二物体的表面获取至少一个喷束，其中从所述第二物体的表面获取的至少一个喷束在所述扫描宽度方向上的宽度对应于基于所述至少一个量度设置的所述喷束宽度值。

2.权利要求1的方法，其中所述第二物体与所述第一物体是相同物体。

3.权利要求1-2任一项的方法，其中所述至少一个量度使用聚焦评价函数的输出值计算，所述聚焦评价函数的输出值对于至少一个扫描线在位于所述扫描宽度方向上彼此偏移的两个或更多个位置处计算。

4.权利要求1的方法，其中所述至少一个量度包括至少一个差异焦点，所述差异焦点指示以下两者之间的距离：(i)在所述第一物体表面上的第一位置处的聚焦水平线；和(ii)在所述第一物体表面上的第二位置处的聚焦水平线；其中所述第一位置和第二位置在所述扫描宽度方向上彼此偏移。

5.权利要求4的方法，其中所述至少一个差异焦点使用聚焦评价函数的输出值计算，所述聚焦评价函数的输出值对于至少一个扫描线在位于所述扫描宽度方向上彼此偏移的两个或更多个位置计算。

6.权利要求4的方法，其中所述至少一个量度包括多个差异焦点，所述多个差异焦点组合以提供组合的差异焦点，其中所述喷束宽度值基于所述组合的差异焦点设置。

7.权利要求1的方法，其中所述第二物体与所述第一物体是相同物体，并且所述方法包括识别适于获取所述至少一个扫描线的物体表面上的一个或多个区域，然后从所述物体表面上的一个或多个识别的区域获取至少一个扫描线。

8.权利要求1的方法，其中所述至少一个量度得自多个扫描线，所述多个扫描线从所述第一物体表面在所述扫描宽度方向上延伸的单个伸长区获取，其中所述图像扫描设备具有不同的焦点设置值，同时获取各扫描线。

9.权利要求1-8任一项的方法，其中所述至少一个量度得自多个扫描线，所述多个扫描线是一组形成喷束的扫描线，其中各扫描线从所述第一物体的表面在所述扫描宽度方向上延伸的相应伸长区获取，同时所述第一物体在所述扫描长度方向上相对于所述扫描线检测器移动。

10.权利要求1的方法，其中所述第二物体与所述第一物体是相同物体，其中所述至少一个量度得自多个扫描线，所述多个扫描线是一组形成喷束的扫描线，所述喷束使用动态焦点跟踪法从所述物体的表面获取，在所述动态焦点跟踪法中调整所述图像扫描设备的焦点设置值，同时获取所述喷束。

11.权利要求10的方法，其中每当从所述物体的表面获取一个新喷束时，则形成所述新喷束的扫描线用于获得所述至少一个量度，其中所述喷束宽度值基于所述至少一个量度设置，使得每当获取一个新喷束时则设置所述喷束宽度值。

12.权利要求1的方法，其中如果基于从所述物体表面获取的新喷束设置的喷束宽度值小于在所述新喷束获取过程中使用的之前设置的喷束宽度值，则基于较小的喷束宽度值减小所述新喷束的宽度，所述较小的喷束宽度值已经基于所述新喷束设置。

13.权利要求1的方法，其中如果基于从所述物体表面获取的新喷束设置的喷束宽度值大于在所述新喷束获取过程中使用的之前设置的喷束宽度值，则基于较大的喷束宽度值增大所述新喷束的宽度，所述较大的喷束宽度值已经基于所述新喷束设置。

14.权利要求1的方法，其中所述至少一个量度包括聚焦评价函数的输出值，所述聚焦评价函数的输出值对于至少一个扫描线在位于所述扫描宽度方向上彼此偏移的两个或更多个位置处计算。

15.权利要求1的方法，其中所述扫描线检测器包括线性阵列的光电检测器。

16.权利要求1的方法，其中所述喷束宽度值基于所述图像扫描设备的所述至少一个量度和焦点深度来设置，其中所述至少一个量度和所述焦点深度用于设置喷束宽度值，所述喷束宽度值被认为是为了最大化所获取的喷束宽度的最大可用的喷束宽度，同时使从所述第二物体的表面获取的该/各喷束基本上保持在所述第二物体在所述扫描宽度方向上的宽度上的焦点。

17.权利要求1-16任一项的方法，其中所述第二物体是其上具有样品的底片，其中所述样品是生物样本。

18.权利要求1的方法，其中所述第一物体与所述第二物体是不同物体，并且所述第一物体是安装在所述图像扫描设备中的靶标。

19.包括扫描线检测器的图像扫描设备：

其中所述图像扫描设备配置为以多个喷束使安装在所述图像扫描设备中的物体的表面成像，其中各喷束由一组扫描线形成，各扫描线使用所述扫描线检测器从所述物体的表面在扫描宽度方向上延伸的相应伸长区获取，其中获取各组扫描线，同时使所述物体在扫描长度方向上相对于所述扫描线检测器移动；

其中所述图像扫描设备进一步配置为：

使用至少一个扫描线，以获得至少一个量度，所述量度指示第一物体的表面在所述扫描宽度方向上相对于所述图像扫描设备的成像平面是不平坦的(例如倾斜的)，所述扫描线使用所述扫描线检测器从安装在所述图像扫描设备中的所述第一物体的表面获取；

设置喷束宽度值用于从安装在所述图像扫描设备中的第二物体的表面获取至少一个喷束，其中所述喷束宽度值基于所述至少一个量度设置并且经配置以使从所述第二物体的表面获取的该/各喷束在所述扫描宽度方向上基本上保持聚焦在其宽度上；

使用所述扫描线检测器从所述第二物体的表面获取至少一个喷束，其中从所述第二物体的表面获取的至少一个喷束在所述扫描宽度方向上的宽度对应于基于所述至少一个量度设置的所述喷束宽度值。

20.一种具有计算机可执行指令的非暂时性计算机可读介质，所述计算机可执行指令配置引起图像扫描设备实施操作图像扫描设备的方法：

其中所述图像扫描设备包括扫描线检测器并且配置为以多个喷束使安装在所述图像扫描设备中的物体的表面成像，其中各喷束由一组扫描线形成，各扫描线使用所述扫描线检测器从所述物体的表面在扫描宽度方向上延伸的相应伸长区获取，其中获取各组扫描线，同时使所述物体在扫描长度方向上相对于所述扫描线检测器移动；

其中所述方法包括：

使用至少一个扫描线，以获得至少一个量度，所述量度指示第一物体的表面在所述扫描宽度方向上相对于所述图像扫描设备的成像平面是不平坦的(例如倾斜的)，所述扫描线使用所述扫描线检测器从安装在所述图像扫描设备中的所述第一物体的表面获取；

设置喷束宽度值用于从安装在所述图像扫描设备中的第二物体的表面获取至少一个喷束，其中所述喷束宽度值基于所述至少一个量度设置并且经配置以使从所述第二物体的表面获取的该/各喷束基本上保持在所述第二物体在所述扫描宽度方向上的宽度上的焦点；

使用所述扫描线检测器从所述第二物体的表面获取至少一个喷束，其中从所述第二物体的表面获取的至少一个喷束在所述扫描宽度方向上的宽度对应于基于所述至少一个量度设置的所述喷束宽度值。