JP2014098907A

JP2014098907A - 撮像システムおよび技法

Info

Publication number: JP2014098907A
Application number: JP2013260023A
Authority: JP
Inventors: Gregory C Loney; ロニー，グレゴリー・シー; Stark Glenn; スターク，グレン; Todd Chris; トッド，クリス; Sabata Bikash; サバタ，ビカシュ
Original assignee: Ventana Medical Systems Inc
Current assignee: Ventana Medical Systems Inc
Priority date: 2009-10-19
Filing date: 2013-12-17
Publication date: 2014-05-29
Anticipated expiration: 2030-10-18
Also published as: US20150153555A1; CA2842723A1; KR101423897B1; BR112012009241A2; CA2776527A1; AU2010308550B2; HK1201334A1; EP2990855A1; US20120312957A1; CA2776527C; JP2014112229A; KR20130092635A; IL241745A; SG187478A1; JP5627698B2; CN102687061A; CN102687061B; EP2491452A2; US20150153552A1; CA2842661C

Abstract

【課題】焦点の合った高品質の画像を高い処理量で効率的に提供できる撮像システムを提供する。
【解決手段】ディザ焦束ステージ１５０がディザレンズを含み、ディザ焦束ステージ１５０はディザレンズを移動させる。ディザレンズを介して伝送される光に従って、焦点センサ１６０が焦点情報を提供する。電気構成要素が焦点情報を使用して測定基準を判定し、測定基準に従って対物レンズ１２０の第１の焦点位置を判定し、電気構成要素は、対物レンズ１２０を第１の焦点位置へ移動させるための位置情報を低速集束ステージへ送る。
【選択図】図２

Description

本願は、「Ｏｎ−ｔｈｅ−ＦｌｙＦｏｃｕｓｉｎｇＳｅｎｓｏｒ」という名称の２
０１０年７月２３日出願の米国特許仮出願第６１／３６７，３４１号、「ＳｌｉｄｅＣ
ａｃｈｉｎｇｉｎａＳｌｉｄｅＳｃａｎｎｉｎｇＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ」とい
う名称の２０１０年１月２８日出願の米国特許仮出願第６１／２９９，２３１号、「Ｓｃ
ａｎｎｉｎｇＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅＳｌｉｄｅＳｔａｇｅ」という名称の２００９
年１１月１３日出願の米国特許仮出願第６１／２６１，２５１号、「ＨｉｇｈＳｐｅｅ
ｄＳｌｉｄｅＳｃａｎｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍｆｏｒＤｉｇｉｔａｌＰａｔｈ
ｏｌｏｇｙ」という名称の２００９年１０月２９日出願の米国特許仮出願第６１／２５６
，２２８号、および「Ｏｎ−ｔｈｅ−ＦｌｙＦｏｃｕｓｉｎｇＳｙｓｔｅｍｓａｎ
ｄＴｅｃｈｎｉｑｕｅｓｆｏｒＳｃａｎｎｉｎｇＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅｓ」とい
う名称の２００９年１０月１９日出願の米国特許仮出願第６１／２５２，９９５号に対す
る優先権を主張する。同願をすべて、参照により本明細書に組み込む。

本願は、撮像の分野に関し、より詳細には、画像を取得および捕獲するシステムおよび
技法に関する。

疾病を示す細胞構造の変化の分子撮像識別は、依然として、創薬科学をよりよく理解す
るための鍵である。顕微鏡検査の適用分野は、微生物学（たとえば、グラム染色など）、
植物組織培養、動物細胞培養（たとえば、位相差顕微鏡検査など）、分子生物学、免疫学
（たとえば、ＥＬＩＳＡなど）、細胞生物学（たとえば、免疫蛍光法、染色体分析など）
、共焦点顕微鏡検査、微速度および生細胞撮像、直列および３次元撮像に適用することが
できる。

共焦点顕微鏡検査の進歩により、細胞内で発生する秘密の多くを解明してきたため、蛍
光マーカを使用すると、転写および並進のレベル変化を検出することができる。共焦点手
法の利点は、試験片を通じて順次高い分解能で個々の光学断面を撮像する特性に起因する
。しかし依然として、比較的低いコストで病理組織の正確な分析を提供する病理組織の画
像のデジタル処理システムおよび方法が必要とされている。

デジタル病理学における所望の目標は、観察するための高分解能のデジタル画像を短期
間で取得することである。病理学者が顕微鏡の接眼レンズを通じてスライドを観察する現
在の手動の方法では、細胞特性の検査または染色された細胞と染色されていない細胞の計
数の際に診断することができる。デジタル画像が収集され、高分解能のモニタで観察され
、また後の使用のために共用および保管できる自動化された方法が望ましい。デジタル化
プロセスは、高い処理量ならびに高分解能および高品質の画像で効率的に実現されると有
利である。

従来の仮想顕微鏡検査システムにおける撮像技法では、個々の画像で、画像の大部分に
おいて著しく焦点がずれている可能性がある。従来の撮像システムは、カメラによって得
られるそれぞれの個々のスナップショットに対して単一の焦点距離に制限されており、し
たがって、走査されている対象試験片の表面が均一でないとき、それぞれの「視野」には
焦点のずれた領域がある。仮想顕微鏡検査で用いられる高倍率レベルでは、均一の表面を
有する試験片は極めてまれである。

従来のシステムは、１）第１の通過において、組織断面の上部に配置された２次元の格
子上に構成された画像フレームによって分離される点のアレイで最善の焦点を判定するス
テップと、２）別の通過において、各焦点へ移動して画像フレームを獲得するステップと
を含む２ステッププロセスに基づく事前集束技法を使用して、高い比率の焦点ずれ画像に
対処する。これらの最善の焦点間の点では、焦点は補間される。この２ステッププロセス
は、焦点ずれ画像を低減させ、またはさらにはなくすことができるが、このプロセスの結
果、傾けた画像を獲得する速度が著しく損失される。

したがって、従来の撮像システムに固有の著しい問題を克服し、焦点の合った高品質の
画像を高い処理量で効率的に提供するシステムを提供することが望ましいであろう。

本明細書に記載するシステムによれば、試験片の焦点の合った画像を取得するデバイス
は、試験片を検査するように配置された対物レンズを含む。対物レンズには低速集束ステ
ージが結合され、低速集束ステージは、対物レンズの移動を制御する。ディザ焦点ステー
ジがディザレンズを含み、ディザ焦点ステージはディザレンズを移動させる。ディザレン
ズを介して伝送される光に従って、焦点センサが焦点情報を提供する。少なくとも１つの
電気構成要素が焦点情報を使用して測定基準を判定し、測定基準に従って対物レンズの第
１の焦点位置を判定し、電気構成要素は、対物レンズを第１の焦点位置へ移動させるため
の位置情報を低速集束ステージへ送る。対物レンズが第１の焦点位置へ移動された後、画
像センサが試験片の画像を捕獲する。ＸＹ移動ステージを含むことができ、ＸＹ移動ステ
ージ上に試験片が配置され、電気構成要素は、ＸＹ移動ステージの移動を制御する。ＸＹ
移動ステージの移動は、ディザレンズの運動に位相ロックすることができる。ディザ焦点
ステージは、ディザレンズを並進運動で移動させる音声コイル作動式の屈曲アセンブリを
含むことができる。ディザレンズは、少なくとも６０Ｈｚの共振周波数で移動させること
ができ、電気構成要素は、焦点情報を使用して、１秒当たり少なくとも６０回の焦点計算
を実行する。焦点センサおよびディザ焦点ステージは、双方向に動作するように設定する
ことができ、焦点センサは、共振周波数のディザレンズの運動の正弦波形の上下部分両方
に関する焦点情報を生成する。測定基準は、コントラスト情報、鮮明度情報、および／ま
たは色度情報を含むことができる。焦点情報は、試験片の焦点走査中に使用される焦点窓
の複数の区間に対する情報を含むことができる。電気構成要素は、ＸＹ移動ステージの移
動を制御することができ、ＸＹ移動ステージの速度を判定する際に、複数の区間の少なく
とも一部分からの情報が使用される。焦点センサの視野は、画像センサの視野に対して傾
けることができる。

さらに本明細書に記載するシステムによれば、試験片の焦点の合った画像を取得する方
法が提供される。この方法は、試験片を検査するように配置された対物レンズの移動を制
御するステップを含む。ディザレンズの運動が制御され、ディザレンズを介して伝送され
る光に従って焦点情報が提供される。焦点情報を使用して測定基準を判定し、測定基準に
従って対物レンズの第１の焦点位置を判定する。対物レンズを第１の焦点位置へ移動させ
るために使用される位置情報が送られる。第１の焦点位置は、最善の焦点位置として判定
することができ、この方法は、対物レンズが最善の焦点位置へ移動された後に、試験片の
画像を捕獲するステップをさらに含むことができる。ディザレンズは、少なくとも６０Ｈ
ｚの共振周波数で移動させることができ、１秒当たり少なくとも６０回の焦点計算を実行
することができる。測定基準は、鮮明度情報、コントラスト情報、および／または色度情
報を含むことができる。焦点情報は、試験片の焦点走査中に使用される焦点窓の複数の区
間に対する情報を含むことができる。試験片が配置されたＸＹ移動ステージの移動を制御
することができ、ＸＹ移動ステージの速度を判定する際に、複数の区間の少なくとも一部
分からの情報を使用することができる。ＸＹ移動ステージの移動を制御して、試験片の前
後の並進走査を提供することができる。

さらに本明細書に記載するシステムによれば、試験片の画像を取得する方法は、公称焦
点面を確立するステップを含む。試験片は、関連するｘおよびｙ座標を有する開始位置で
位置決めされる。前記試験片を越える単一の横断で、第１の処理が実行される。第１の処
理は、ディザレンズを使用して、複数の点のそれぞれに対して焦点位置を判定するステッ
プと、前記焦点位置に従って、前記複数の点のそれぞれに対してフレームを獲得するステ
ップとを含む。

さらに本明細書に記載するシステムによれば、コンピュータ可読媒体が、上述したステ
ップのいずれかによって試験片の焦点の合った画像を取得するために記憶されたコードを
備える。さらに、コンピュータ可読媒体は、後述するプロセスのいずれか１つまたは複数
を実行するために記憶されたコードを備えることができる。

さらに本明細書に記載するシステムによれば、顕微鏡ステージのためのデバイスが、移
動ステージブロックと、移動ステージブロックを案内する底ブロックとを含む。底ブロッ
クは、実質上平坦な第１のブロックと、三角形の形状を有する第２のブロックとを含み、
第１のブロックおよび第２のブロックは、移動ステージブロックを並進方向に案内する。
第１のブロックおよび第２のブロックは、底板上の高くなった突起上で支持することがで
きる。第１のブロックおよび第２のブロックは、ガラスから作製することができる。移動
ステージブロック上に、第１のブロックおよび第２のブロックに接触する複数のボタン要
素を配置することができ、ボタン要素は、並進方向にのみ移動ステージブロックの運動を
可能にすることができる。ボタン要素は、球面形状を有することができ、熱可塑性物質か
ら作製することができる。複数のボタン要素の少なくとも２つは、第２のブロックの三角
形の形状の両側で互いに面するように構成することができ、複数のボタン要素の少なくと
も１つのボタンは、その平坦な面で第１のブロックに接触する。移動ステージブロック上
の複数のボタン要素の位置は、三角形を形成することができる。複数のボタン要素はそれ
ぞれ、ステージの運動中に等しい重量を保持することができる。移動ステージブロックは
、複数のボタン要素の位置によって形成された三角形の質量中心に重心を有するような形
状とすることができる。片持ち梁アームアセンブリを提供することができ、片持ち梁アセ
ンブリに堅く結合された第１の端部と、移動ステージブロック上の質量中心位置に結合さ
れた第２の端部とを有する屈曲要素を提供することができる。片持ち梁アームアセンブリ
は、レール上の再循環式の軸受設計を介して動作する軸受ブロックに結合された片持ち梁
アームを含むことができる。レール上で軸受ブロックを駆動させると、屈曲要素は、移動
ステージブロックに力を印加することができる。屈曲要素の曲げ剛性は、片持ち梁アーム
アセンブリの上下運動から移動ステージブロックを分離することができる。底ブロックは
、移動ステージブロックの並進方向に対して垂直な方向に別の移動ステージを形成するこ
とができる。１５０ナノメートル程度の運動の繰返し精度を提供することができる。運動
の繰返し精度は、移動ステージおよび底ブロックの並進方向に直交することができる。

さらに本明細書に記載するシステムによれば、スライドキャッシングのためのデバイス
が、ラックと、バッファと、ラックとバッファの間で第１のスライドを移動させるスライ
ドハンドラと、ＸＹステージとを含む。ＸＹステージは、第２のスライドの走査に関連し
て第２のスライドを移動させ、第１のスライドに対応するスライドハンドラの少なくとも
１つの機能が、第２のスライドに対応するＸＹステージの少なくとも１つの機能と並行し
て実行される。スライドハンドラは、ラック、バッファ、およびＸＹステージの間で第１
のスライドおよび第２のスライドを移動させることができ、少なくとも３自由度で移動す
ることができる。ＸＹステージは、バッファからＸＹステージへスライドを移動させるス
ライドピックアップヘッドを含むことができる。撮像デバイスが、第１のスライドおよび
第２のスライドを撮像することができ、集束システムおよびカメラを含むことができる。
集束システムは、動的集束システムを含むことができる。ＸＹステージの機能と並行して
実行されるスライドハンドラの機能は、少なくとも１０％の時間利得を提供することがで
きる。スライドハンドラは、機械的ピックアップデバイスおよび／または真空ピックアッ
プデバイスを含むスライドピックアップヘッドを含むことができる。バッファは、複数の
スライドを受け入れる複数のバッファ位置を含むことができる。バッファの少なくとも１
つのバッファ位置は、スライドのサムネイル画像を捕獲するために使用される位置とする
ことができる。ラックは、少なくとも１つの主トレーおよび迂回トレーを含むことができ
、主トレー内に何らかのスライドが配置される前に、迂回トレー内に配置されたスライド
が処理される。

さらに本明細書に記載するシステムによれば、スライドキャッシングのための方法が、
ラックおよびバッファを提供するステップを含む。ラックとバッファの間で、第１のスラ
イドが移動される。第２のスライドが、第２のスライドの走査に関連してバッファ内また
はバッファ外へ移動される。ラックとバッファの間の第１のスライドの移動は、第２のス
ライドの走査と並行して実行することができる。第２のスライドの走査は、集束動作およ
び画像捕獲動作を含むことができる。第２のスライドの走査と並行して第１のスライドを
移動させることで、少なくとも１０％の時間利得を提供することができる。第２のスライ
ドの走査は、動的集束動作を含むことができる。バッファは、カメラバッファ位置および
戻りバッファ位置の少なくとも１つを含む複数のバッファ位置を含むことができる。この
方法は、第１のスライドおよび／または第２のスライドがカメラバッファ位置にあるとき
、第１のスライドおよび／または第２のスライドのサムネイル画像を捕獲するステップを
さらに含むことができる。

さらに本明細書に記載するシステムによれば、スライドキャッシングのためのデバイス
は、第１のラック、第２のラック、第１のＸＹステージ、および第２のＸＹステージを含
む。第１のＸＹステージは、第１のスライドを、第１のスライドの走査に関連して第１の
ラック内または第１のラック外へ移動させる。第２のＸＹステージは、第２のスライドを
、第２のスライドの走査に関連して第２のラック内または第２のラック外へ移動させる。
第１のスライドに対応する第１のＸＹステージの少なくとも１つの機能は、第２のスライ
ドに対応する第２のＸＹステージの少なくとも１つの機能と並行して実行される。第１の
ラックおよび第２のラックは、単一のラックの一部を形成することができる。撮像デバイ
スが、第１のスライドおよび第２のスライドを撮像することができる。第１のＸＹステー
ジと第２のＸＹステージはそれぞれ、スライドピックアップヘッドを含むことができる。

さらに本明細書に記載するシステムによれば、スライド走査のためのデバイスが、回転
可能なトレーと、回転可能なトレー内に配置された少なくとも１つの凹部とを含む。凹部
は、スライドを受け取るように寸法設定され、凹部は、回転可能なトレーの回転の結果、
走査位置でスライドを安定させる。凹部は、スライドを安定させる複数の凸部を含むこと
ができ、回転可能なトレーの円周リング上に配置された複数の凹部を含むことができる。
撮像システムを含むことができ、撮像システムの少なくとも１つの構成要素は、回転可能
なトレーの放射方向に移動する。撮像システムの構成要素は、回転可能なトレーの１回転
に対応して放射方向に漸進的に移動することができる。凹部は、長さが幅より大きいスラ
イドを受け取るように寸法設定することができ、スライドの長さは、回転可能なトレーの
放射方向に向けることができる。凹部は、長さが幅より大きいスライドを受け取るように
寸法設定することができ、スライドの幅は、回転可能なトレーの放射方向に向けることが
できる。

さらに本明細書に記載するシステムによれば、スライドを走査する方法が、回転可能な
トレーの少なくとも１つの凹部内にスライドを配置するステップと、回転可能なトレーを
回転させるステップとを含む。凹部は、スライドを受け取るように寸法設定され、凹部は
、回転可能なトレーの回転の結果、走査位置でスライドを安定させる。凹部は、スライド
を安定させる複数の凸部を含むことができ、回転可能なトレーの円周リング上に配置され
た複数の凹部を含むことができる。この方法は、撮像システムを提供するステップと、回
転可能なトレーの放射方向に撮像システムの少なくとも１つの構成要素を移動させるステ
ップとをさらに含むことができる。撮像システムの構成要素は、回転可能なトレーの１回
転に対応して放射方向に漸進的に移動させることができる。凹部は、長さが幅より大きい
スライドを受け取るように寸法設定することができ、スライドの長さは、回転可能なトレ
ーの放射方向に向けられる。凹部は、長さが幅より大きいスライドを受け取るように寸法
設定することができ、スライドの幅は、回転可能なトレーの放射方向に向けられる。

本明細書に記載するシステムの実施形態について、図面に基づいて本明細書により詳細
に説明する。図面について、以下に簡単に説明する。

本明細書に記載するシステムの様々な実施形態によるデジタル病理学標本の走査および撮像に関連して使用される様々な構成要素デバイスを含むことができる走査顕微鏡および／または他の走査デバイスの撮像システムの概略図である。本明細書に記載するシステムの一実施形態による焦点システムを含む撮像デバイスを示す概略図である。図３Ａは、制御システムが適当な電子機器を含むことができることを示す、制御システムの一実施形態の概略図である。図３Ｂは、制御システムが適当な電子機器を含むことができることを示す、制御システムの一実施形態の概略図である。本明細書に記載するシステムの一実施形態によるディザ焦点ステージをより詳細に示す概略図である。本明細書に記載するシステムによる集束動作の反復を示す概略図である。本明細書に記載するシステムによる集束動作の反復を示す概略図である。本明細書に記載するシステムによる集束動作の反復を示す概略図である。本明細書に記載するシステムによる集束動作の反復を示す概略図である。本明細書に記載するシステムによる集束動作の反復を示す概略図である。図６Ａは、本明細書に記載するシステムの一実施形態によるディザ焦点光学系および鮮明度判断の命令波形を示すグラフの概略図である。図６Ｂは、ディザレンズの正弦波運動の一部分に対して計算された鮮明度（Ｚ_ｓ）値のグラフを示す概略図である。図７Ａは、本明細書に記載するシステムの一実施形態による試験片（組織）の集束判断および調整を示す概略図である。図７Ｂは、本明細書に記載するシステムの一実施形態による試験片（組織）の集束判断および調整を示す概略図である。本明細書に記載するシステムの一実施形態によるディザ集束光学系によって標本化された複数の点における各鮮明度応答に対する鮮明度曲線およびコントラスト比を含む鮮明度プロファイルの一例を示す概略図である。制御信号を生成して低速焦点ステージを制御するためのコントラスト関数の使用を示す機能制御ループブロック図である。本明細書に記載するシステムの一実施形態による焦点処理に関連して複数の区間に分割されている焦点窓を示す概略図である。本明細書の技法による一実施形態において複数の時点で取得できる異なる鮮明度値の図である。本明細書に記載するシステムの一実施形態による検査下で試験片の走査中に実行中の焦点処理を示す流れ図である。本明細書に記載するシステムの一実施形態による低速焦点ステージにおける処理を示す流れ図である。本明細書に記載するシステムの一実施形態による画像捕獲処理を示す流れ図である。本明細書に記載するシステムの一実施形態による焦点処理のための代替構成を示す概略図である。本明細書に記載するシステムの別の実施形態による焦点処理のための代替構成を示す概略図である。本明細書に記載するシステムの一実施形態によるスライド上の組織のモザイク画像を獲得するための処理を示す流れ図である。本明細書に記載するシステムの一実施形態によるＸＹステージの精密ステージ（たとえば、Ｙステージ部分）の一実装形態を示す概略図である。図１９Ａは、本明細書に記載するシステムの一実施形態による精密ステージの移動ステージブロックのより詳細な図である。図１９Ｂは、本明細書に記載するシステムの一実施形態による精密ステージの移動ステージブロックのより詳細な図である。本明細書に記載するシステムの一実施形態によるＹステージ、Ｘステージ、および底板を含む、本明細書に論じる精密ステージの特徴によるＸＹ複合ステージ全体の一実装形態を示す図である。本明細書に記載するシステムの一実施形態によるスライドキャッシングデバイスを示す概略図である。図２２Ａは、本明細書に記載するシステムの一実施形態によるスライドキャッシング処理を、第１のスライドに関連して示す流れ図である。図２２Ｂは、本明細書に記載するシステムの一実施形態によるスライドキャッシング処理を、第２のスライドに関連して示す流れ図である。本明細書に記載するシステムの様々な実施形態による時間の節約を示す、本明細書に記載するシステムの実施形態によるスライドキャッシング技法を使用するタイミング図である。本明細書に記載するシステムの様々な実施形態による時間の節約を示す、本明細書に記載するシステムの実施形態によるスライドキャッシング技法を使用するタイミング図である。本明細書に記載するシステムの別の実施形態によるスライドキャッシングデバイスを示す概略図である。図２５Ａは、スライド処理のために２つのＸＹ複合ステージを有するスライドキャッシングデバイスに関して記載するシステムの一実施形態による第１のスライドに関連するスライドキャッシング処理を示す流れ図である。図２５Ｂは、スライド処理のために２つのＸＹ複合ステージを有するスライドキャッシングデバイスに関して記載するシステムの一実施形態による第２のスライドに関連するスライドキャッシング処理を示す流れ図である。本明細書に記載するシステムの別の実施形態によるスライドキャッシングデバイスを示す概略図である。図２６によるスライドキャッシングデバイスの別の図を示す概略図である。本明細書に記載するシステムの一実施形態による図２６および２７のスライドキャッシングデバイスのスライドキャッシング動作を示す概略図である。本明細書に記載するシステムの一実施形態による図２６および２７のスライドキャッシングデバイスのスライドキャッシング動作を示す概略図である。本明細書に記載するシステムの一実施形態による図２６および２７のスライドキャッシングデバイスのスライドキャッシング動作を示す概略図である。本明細書に記載するシステムの一実施形態による図２６および２７のスライドキャッシングデバイスのスライドキャッシング動作を示す概略図である。本明細書に記載するシステムの一実施形態による図２６および２７のスライドキャッシングデバイスのスライドキャッシング動作を示す概略図である。本明細書に記載するシステムの一実施形態による図２６および２７のスライドキャッシングデバイスのスライドキャッシング動作を示す概略図である。本明細書に記載するシステムの一実施形態による図２６および２７のスライドキャッシングデバイスのスライドキャッシング動作を示す概略図である。本明細書に記載するシステムの一実施形態による図２６および２７のスライドキャッシングデバイスのスライドキャッシング動作を示す概略図である。本明細書に記載するシステムの一実施形態による図２６および２７のスライドキャッシングデバイスのスライドキャッシング動作を示す概略図である。本明細書に記載するシステムの一実施形態による図２６および２７のスライドキャッシングデバイスのスライドキャッシング動作を示す概略図である。本明細書に記載するシステムの一実施形態による発光ダイオード（ＬＥＤ）照射アセンブリを使用してスライドを照射する照射システムを示す概略図である。本明細書に記載するシステムによるＬＥＤ照射アセンブリに対する一実施形態のより詳細な図を示す概略図である。本明細書に記載するシステムの一実施形態によるＬＥＤ照射アセンブリの特有の実装形態を示す概略分解図である。デジタル病理学撮像に関連して使用できる本明細書に記載するシステムの一実施形態による高速スライド走査デバイスを示す概略図である。本明細書に記載するシステムの一実施形態による高速スライド走査デバイスのトレー上の凹部をより詳細に示す概略図である。凹部内のスライド上の試験片を撮像するためにスライドに対して第１の放射方向の位置から開始する撮像経路を示す概略図である。図３５Ａは、本明細書に記載するシステムの別の実施形態による回転式スライドホルダ上のスライドの代替構成を示す概略図である。

図３５Ｂは、本明細書に記載するシステムの別の実施形態による回転式ス
ライドホルダ上のスライドの代替構成を示す概略図である。
スライド上の試験片を検査するように配置された対物レンズを含む、本明細書に記載するシステムの一実施形態による撮像システムを示す概略図である。本明細書に記載するシステムの一実施形態による回転可能なトレーを使用する高速スライド走査を示す流れ図である。本明細書に記載するシステムの一実施形態による光学複像システムを示す概略図である。図３９Ａは、本明細書に記載するシステムの一実施形態による画像センサの前における第１の結像レンズおよび第２の結像レンズの往復を示す光学複像システムの概略図である。図３９Ｂは、本明細書に記載するシステムの一実施形態による画像センサの前における第１の結像レンズおよび第２の結像レンズの往復を示す光学複像システムの概略図である。

図１は、本明細書に記載するシステムの様々な実施形態によるデジタル病理学標本の走
査および撮像に関連して使用される様々な構成要素デバイスを含むことができる走査顕微
鏡および／または他の走査デバイスの撮像システム５の概略図である。撮像システム５は
、本明細書に別途詳細にさらに論じるように、他の構成要素システム５０の中でも、集束
システム１０、スライドステージシステム２０、スライドキャッシングシステム３０、お
よび照射システム４０を有する撮像デバイスを含むことができる。本明細書に記載するシ
ステムは、「ＤｉｇｉｔａｌＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅＳｌｉｄｅＳｃａｎｎｉｎｇ
ＳｙｓｔｅｍａｎｄＭｅｔｈｏｄｓ」という名称のＤｉｅｔｚらの米国特許出願公開
第２００８／０２４０６１３号に記載されているように、精度を実質的に損失することな
く、拡大して画像を再構成し、再構成された画像を表示および記憶することに関連する特
徴を含む、画像の捕獲、ステッチ、および拡大のための顕微鏡スライド走査計器のアーキ
テクチャおよび技法に関連して使用できることにも留意されたい。同願を、参照により本
明細書に組み込む。

図２は、本明細書に記載するシステムの一実施形態によるスライド上に配置された組織
標本１０１および／または他の物体の焦点の合った画像を撮る集束システムの構成要素を
含む光学走査顕微鏡および／または他の適当な撮像システムの撮像デバイス１００を示す
概略図である。本明細書に記載する集束システムは、スナップショットが捕獲されると、
各スナップショットに対する最善の焦点の判定を実現する。これを、「実行中の集束」と
呼ぶことができる。本明細書に提供されるデバイスおよび技法は、病理学スライド内の一
領域のデジタル画像を形成するのに必要な時間を著しく低減させる。本明細書に記載する
システムは、従来のシステムの２ステップ手法のステップを組み込み、事前集束に必要な
時間を本質的になくす。本明細書に記載するシステムは、スナップショットを捕獲するた
めの実行中の処理を使用して顕微鏡スライド上の試験片のデジタル画像を作成するステッ
プを提供し、すべてのスナップショットを捕獲する総時間は、スナップショットを捕獲す
る前に各スナップショットに対する焦点を事前判定するステップを使用する方法によって
必要とされる時間より短くなる。

撮像デバイス１００は、電荷結合デバイス（ＣＣＤ）および／またはコンプリメンタリ
（ｃｏｍｐｌｉｍｅｎｔａｒｙ）金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）画像センサなどの撮像セ
ンサ１１０を含むことができる。撮像センサ１１０は、デジタル病理学画像を捕獲するカ
メラ１１１の一部とすることができる。撮像センサ１１０は、光が伝送される顕微鏡の結
像レンズ１１２、ビームスプリッタ１１４、ならびに集光器１１６および光源１１８およ
び／または他の適当な光学構成要素１１９などの他の構成要素を介して、顕微鏡対物レン
ズ１２０から伝送される光を受け取ることができる。顕微鏡対物レンズ１２０は、無限大
補正式とすることができる。一実施形態では、ビームスプリッタ１１４は、光ビーム源の
約７０％を画像センサ１１０へ誘導し、約３０％の残りの部分を経路に沿ってディザ集束
ステージ１５０および焦点センサ１６０へ誘導するように配分することを実現することが
できる。撮像されている組織標本１０１は、Ｘ方向およびＹ方向に移動できるＸＹ移動ス
テージ１３０上に配置することができ、ＸＹ移動ステージ１３０は、本明細書に別途さら
に論じるように制御することができる。低速集束ステージ１４０が、画像センサ１１０に
よって捕獲される組織１０１の画像を集束させるように、顕微鏡対物レンズ１２０のＺ方
向の移動を制御することができる。低速集束ステージ１４０は、顕微鏡対物レンズ１２０
を移動させるモータおよび／または他の適したデバイスを含むことができる。本明細書に
記載するシステムによれば、オンフライ（ｏｎ−ｆｌｙ−）集束に対する微細な集束制御
を提供するために、ディザ集束ステージ１５０および焦点センサ１６０が使用される。様
々な実施形態では、焦点センサ１６０は、ＣＣＤおよび／またはＣＭＯＳセンサとするこ
とができる。

ディザ集束ステージ１５０および焦点センサ１６０は、画像スナップショットが捕獲さ
れると、各画像スナップショットに対する最善の焦点を取得するために撮像プロセス中に
急速に計算される鮮明度値および／または他の測定基準に従って、実行中の集束を提供す
る。本明細書に別途詳細にさらに論じるように、ディザ集束ステージ１５０は、顕微鏡対
物レンズ１２０のより低速の運動で実行可能な移動周波数とは無関係に、それを超過する
周波数で、たとえば正弦運動で移動させることができる。焦点センサ１６０によって、デ
ィザ集束ステージ１５０の運動範囲にわたって、組織の観察のための焦点情報に関する複
数の測定が行われる。焦点電子機器および制御システム１７０は、焦点センサおよびディ
ザリング焦点ステージ１５０を制御する電子機器と、マスタクロックと、低速焦点ステー
ジ１４０を制御（Ｚ方向）する電子機器と、Ｘ−Ｙ移動ステージ１３０と、本明細書の技
法によるシステムの一実施形態の他の構成要素とを含むことができる。焦点電子機器およ
び制御システム１７０は、ディザ集束ステージ１５０および焦点センサ１６０からの情報
を使用して鮮明度計算を実行するために使用することができる。ディザ移動によって画定
される正弦曲線の少なくとも一部分にわたって、鮮明度値を計算することができる。次い
で、焦点電子機器および制御システム１７０は、その情報を使用して組織の最善の焦点画
像に対する位置を判定し、低速焦点ステージ１４０に命令して、撮像プロセス中に最善の
焦点画像を取得するのに所望の位置へ顕微鏡対物レンズ１２０を移動（図示のようにＺ軸
に沿って）させる。制御システム１７０はまた、その情報を使用して、ＸＹ移動ステージ
１２０の速度、たとえばステージ１３０のＹ方向の移動速度を制御することもできる。一
実施形態では、隣接する画素のコントラスト値の差を計算してそれを２乗し、それらの値
をともに合計して１つの点数を形成することによって、鮮明度値を算出することができる
。鮮明度値を判定するための様々なアルゴリズムについては、本明細書に別途さらに論じ
る。

本明細書に別途論じる構成要素によれば、本明細書に記載するシステムによる様々な実
施形態では、顕微鏡スライド上の試験片のデジタル画像を作成するデバイスは、無限大補
正式の顕微鏡対物レンズと、ビームスプリッタと、カメラ集束レンズと、高分解能のカメ
ラと、センサ焦点レンズ群と、ディザ集束ステージと、集束センサと、集束粗動（低速）
ステージと、焦点電子機器とを含む。このデバイスは、スナップショットを捕獲する前に
すべてのスナップショットに対する焦点を事前判定する必要なく、対物レンズを集束させ
てカメラを通じて各スナップショットを捕獲することを可能にすることができ、すべての
スナップショットを捕獲する総時間は、スナップショットを捕獲する前に各スナップショ
ットに対する焦点を事前判定するステップを必要とするシステムによって必要とされる時
間より短くなる。このシステムは、ｉ）ｚ範囲全体にわたって粗動焦点ステージを移動さ
せて鮮明度値を監視することによって、組織上の第１の焦点を判定して公称焦点面を確立
するコンピュータ制御部、ｉｉ）当該領域の隅部から開始するように組織をｘおよびｙで
位置決めするコンピュータ制御部、ｉｉｉ）ディザ微焦点ステージが移動するように設定
し、ディザ焦点ステージがＸＹステージの速度も制御するマスタクロックに同期されるコ
ンピュータ制御部、ｉｖ）ステージに命令して、フレームから隣接するフレームへ移動さ
せるコンピュータ制御部、ならびに／またはｖ）トリガ信号を生成して画像センサ上でフ
レームを獲得し、光源をトリガして光パルスを生じさせるコンピュータ制御部を含むこと
ができる。

さらに、別の実施形態によれば、本明細書に記載するシステムは、顕微鏡スライド上の
試験片のデジタル画像を作成するコンピュータ実施方法を提供することができる。この方
法は、顕微鏡スライドのうち試験片の少なくとも一部分を含む領域を含む走査領域を判定
するステップを含むことができる。走査領域は、複数のスナップショットに分けることが
できる。これらのスナップショットは、顕微鏡対物レンズおよびカメラを使用して捕獲す
ることができ、対物レンズおよび顕微鏡の集束ならびにカメラを通じた各スナップショッ
トの捕獲は、スナップショットを捕獲する前にすべてのスナップショットに対する焦点を
事前判定する必要なく、各スナップショットに対して行うことができる。すべてのスナッ
プショットを捕獲する総時間は、スナップショットを捕獲する前に各スナップショットに
対する焦点を事前判定するステップを必要とする方法によって必要とされる時間より短く
することができる。

図３Ａは、焦点電子機器１６１、マスタクロック１６３、およびステージ制御電子機器
１６５を含む焦点電子機器および制御システム１７０の一実施形態の概略図である。図３
Ｂは、焦点電子機器１６１の一実施形態の概略図である。図示の実施形態では、焦点電子
機器１６１は、適切な速さのＡ／Ｄ変換器１７１、および鮮明度計算を行うために使用で
きるマイクロプロセッサ１７３を有するフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧ
Ａ）１７２などの適当な電子機器を含むことができる。Ａ／Ｄ変換器１７１は、焦点セン
サ１６０から情報を受け取ることができ、焦点センサ１６０は、ＦＰＧＡ１７２およびマ
イクロプロセッサ１７３に結合され、鮮明度情報を出力するために使用される。１７０内
に含まれるマスタクロックは、システムの焦点電子機器１６１、ステージ制御電子機器１
６５、および他の構成要素へマスタクロック信号を供給することができる。ステージ制御
電子機器１６５は、本明細書に別途さらに論じるように、低速焦点ステージ１４０、Ｘ−
Ｙ移動ステージ１３０、ディザ集束ステージ１５０を制御するために使用される制御信号
、ならびに／または他の制御信号および情報を生成することができる。ＦＰＧＡ１７２は
、他の情報の中でも、クロック信号を焦点センサ１６０へ供給することができる。研究室
における測定は、６４０×３２画素のフレーム上の鮮明度計算を１８マイクロ秒で行うこ
とができることを示す。これは、本明細書に記載するシステムの適切な動作にとって優に
十分な速さである。一実施形態では、焦点センサ１６０は、本明細書に別途さらに論じる
ように、６４０×３２のストリップに窓を有する単色のＣＣＤカメラを含むことができる
。

走査顕微鏡は、本明細書に別途さらに論じるように、コントラスト情報、および／また
はＲＧＢもしくは何らかの他の色空間の強度情報を含む１Ｄまたは２Ｄの画素アレイを獲
得することができる。システムは、広い視野にわたって、たとえば２５ｍｍ×５０ｍｍの
ガラススライド上で最善の焦点を見出す。多くの市販のシステムは、ＣＣＤアレイを有す
る２０倍で０．７５ＮＡの顕微鏡対物レンズによって生成される情景を標本化する。対物
レンズおよび集光器のＮＡが０．７５であり、波長が５００ｎｍであることを考えると、
この光学系の横方向の分解能は約０．５ミクロンである。この分解能の要素をナイキスト
周波数で標本化するには、物体での画素寸法は、約０．２５ミクロンである。３０ｆｐｓ
で動作する４メガ画素のカメラ（たとえば、ＤａｌｓａＦａｌｃｏｎ４Ｍ３０／６０
）の場合、画素寸法が７．４ミクロンの状態では、物体から撮像カメラまでの倍率は７．
４／０．２５＝３０倍である。したがって、２３５２×１７２８の１つのフレームは、物
体で０．５８８ｍｍ×０．４３２ｍｍの面積を覆うことができ、これは、面積で１５ｍｍ
×１５ｍｍと画定される典型的な組織断面の場合、約９１０フレームに等しい。本明細書
に記載するシステムは、焦点寸法における組織の空間的変動が、物体におけるフレーム寸
法よりはるかに小さい場合に使用されることが望ましい。実際には、焦点の変動は、より
大きい距離にわたって発生し、焦点調整の大部分は、傾きを補正するために行われる。こ
れらの傾きは通常、物体における１フレーム寸法当たり０．５〜１ミクロンの範囲内であ
る。

現在の走査システム（たとえば、ＢｉｏＩｍａｇｅｎｅｉＳｃａｎＣｏｒｅｏシス
テム）で結果を得る時間は、２０倍で１５ｍｍ×１５ｍｍの視野の事前走査および走査に
対して約３．５分であり、１５ｍｍ×１５ｍｍの視野で４０倍の走査に対して約１５分で
ある。１５ｍｍ×１５ｍｍの視野は、３５フレームを２６回の通過で通ることによって走
査される。これらの走査は、１秒の回帰時間で単方向に行うことができる。本明細書に記
載するシステムによる技法を使用して走査する時間は、公称焦点面を見出すのに約５秒と
することができ、１回の通過当たり１．１７秒（２５回通過）であり、合計は、５＋２５
×（１．１７＋１）＝５９．２５秒（約１分）である。これは、従来の手法に比べてかな
りの時間の節約である。本明細書に記載するシステムの他の実施形態では、さらに速い焦
点時間を可能にすることができるが、連続走査の際に運動のぼけを回避するために、短い
照射時間で必要な光の量が制限されることがある。この問題は、本明細書に別途さらに論
じるようにＬＥＤ光源とすることができる光源１１８をパルシングまたはストロービング
して高いピーク照射を可能にすることで緩和することができる。一実施形態では、光源１
１８のパルシングは、焦点電子機器および制御システム１７０によって制御することがで
きる。さらに、システムを双方向に動作させることで、２０倍の走査の場合の約２５秒の
回帰時間の節約がなくなり、その結果、走査時間は３５秒になるはずである。

焦点電子機器および制御システム１７０に関連して使用される構成要素はまた、より全
体として、本明細書に記載する技法の実施形態に関連して様々な異なる機能を実行するた
めに使用される電気構成要素を指すことができることに留意されたい。

図４は、本明細書に記載するシステムの一実施形態によるディザ焦点ステージ１５０を
より詳細に示す概略図である。ディザ焦点ステージ１５０はディザ集束レンズ１５１を含
むことができ、ディザ集束レンズ１５１は、音声コイルアクチュエータなどの１つまたは
複数のアクチュエータ１５２ａ、ｂ、によって移動させることができ、剛性の筐体１５３
内へ取り付けることができる。一実施形態では、レンズは、市販の５０ｍｍの焦点距離を
有する無彩色レンズとすることができる。たとえば、ＥｄｍｕｎｄＳｃｉｅｎｔｉｆｉ
ｃのＮＴ３２−３２３を参照されたい。別法として、ディザ集束レンズ１５１は、プラス
チックから構築し、非球面にし、レンズの重量が低減されるような形状（極めて低い質量
）にすることができる。屈曲構造１５４は、剛性の筐体１５３に取り付けることができ、
剛性の接地点に取り付けることができ、またディザ集束レンズ１５１の並進運動のみを、
たとえば約６００〜１０００ミクロンというわずかな距離だけ可能にすることができる。
一実施形態では、屈曲構造１５４は、曲げ方向に厚さ約０．２５４ｍｍ（０．０１０”）
の適当なステンレス鋼シートから構築することができ、４本のバーの連結を形成すること
ができる。屈曲部１５４は、多くのサイクルにわたって動作するように、その疲労限度か
ら程遠い使用応力（５低い係数）で適したばね鋼から設計することができる。

ディザ集束レンズ１５１および屈曲部１５４の移動質量は、約６０Ｈｚ以上の第１の機
械的共振を提供するように設計することができる。移動質量は、制御システム１７０にフ
ィードバックを提供するために、容量性センサまたは渦電流センサなどの適切な高帯域幅
（たとえば、１ｋＨｚ超）の位置センサ１５５で監視することができる（図２参照）。た
とえば、ＫＬＡＴｅｎｃｏｒのＡＤＥ部門は、本願に適した１ｋＨｚ帯域幅、１ｍｍの
測定範囲、および７７ナノメートルの分解能を有する容量性センサの５ｍｍの２８０５プ
ローブを製造する。要素１７０内に含まれる機能によって代表されるようなディザ焦点お
よび制御システムは、ディザ集束レンズ１５１の振幅を規定の焦点範囲に維持することが
できる。ディザ焦点および制御システムは、よく知られている利得制御式の発振器回路に
依拠することができる。共振動作するとき、ディザ集束レンズ１５１を低電流で駆動し、
音声コイル巻線内で低い電力を放散することができる。たとえば、ＢＥＩＫｉｍｃｏ
ＬＡＯ８−１０（巻線Ａ）アクチュエータを使用すると、平均電流を１８０ｍＡ未満にす
ることができ、放散される電力を０．１Ｗ未満にすることができる。

本明細書に記載するシステムの様々な実施形態に関連して、ディザレンズの他のタイプ
の運動および他のタイプのアクチュエータ１５２ａ、ｂを使用できることに留意されたい
。たとえば、アクチュエータ１５２ａ、ｂとして、圧電アクチュエータを使用することが
できる。さらに、ディザレンズの運動は、顕微鏡対物レンズ１２０の運動とは無関係なま
まの共振周波数以外の運動とすることができる。

本明細書の技法による一実施形態に含むことができる上記の容量性センサなどのセンサ
１５５は、ディザ集束レンズがどこに位置決めされるか（たとえば、レンズの移動に対応
する正弦波またはサイクルに対して）に関して、フィードバックを提供することができる
。本明細書に別途説明するように、焦点センサを使用して取得されたどの画像フレームが
最善の鮮明度値をもたらすかに関して、判断を行うことができる。このフレームに対して
、センサ１５５によって示される正弦波位置に対するディザ集束レンズの位置を判定する
ことができる。センサ１５５によって示される位置は、低速集束ステージ１４０に対する
適当な調整を判定するために、１７０の制御電子機器によって使用することができる。た
とえば、一実施形態では、顕微鏡対物レンズ１２０の移動は、低速焦点ステージ１４０の
低速ステッパモータによって制御することができる。センサ１５５によって示される位置
を使用して、顕微鏡対物レンズ１２０をＺ方向に最善の焦点位置で位置決めするのに対応
する移動量（および対応する制御信号（複数可））を判定することができる。制御信号（
複数可）は、顕微鏡対物レンズ１２０の位置を最善の焦点位置へ必要に応じて変更するた
めに、低速焦点ステージ１４０のステッパモータへ伝送することができる。

図５Ａ〜５Ｅは、本明細書に記載するシステムによる集束動作の反復を示す概略図であ
る。これらの図は、画像センサ１１０、焦点センサ１６０、ディザレンズを有するディザ
集束ステージ１５０、および顕微鏡対物レンズ１２０を示す。組織１０１は、焦点動作が
実行される間に、ｙ軸、すなわちＸＹ移動ステージ１３０上を移動しているところを示す
。一例では、ディザ集束ステージ１５０は、６０Ｈｚ以上（たとえば、８０Ｈｚ、１００
Ｈｚ）などの所望の周波数でディザレンズを移動させることができるが、他の実施形態で
は、本明細書に記載するシステムはまた、ディザレンズが適用できる状況に応じてより低
い周波数（たとえば、５０Ｈｚ）で移動する状態で動作できることに留意されたい。ＸＹ
移動ステージ１３０には、フレームから隣接するフレームへ、たとえばＹ方向に移動する
ように命令することができる。たとえば、ステージ１３０には、１３ｍｍ／秒で一定に移
動するように命令ことができる。これは、２０倍の対物レンズの場合、約３０フレーム／
秒の取得速度に対応する。ディザ焦点ステージ１５０とＸＹ移動ステージ１３０を位相ロ
ックすることができるため、ディザ焦点ステージ１５０およびセンサ１６０は、１秒当た
り６０回の焦点計算を行うことができ、または１秒当たり１２０個の焦点もしくは１フレ
ーム当たり４個の焦点で双方向に機能する（正弦波の上下運動を読む）ことができる。フ
レーム高さが１７２８画素である場合、これは、４３２画素ごと、または２０倍の対物レ
ンズの場合１０８ミクロンごとに１つの焦点があることに等しい。ＸＹ移動ステージ１３
０が移動しているため、焦点は、情景の変動を最小で維持するために、非常に短い期間、
たとえば３３０μ秒（以下）で捕獲されるはずである。

様々な実施形態では、本明細書に別途さらに論じるように、このデータを記憶および使
用して、次のフレームの焦点位置を外挿することができ、または別法として、外挿を使用
しないことがあり、最後の焦点が、有効なフレームの焦点位置に使用される。ディザ周波
数が６０Ｈｚであり、フレーム速度が１秒当たり３０フレームである場合、焦点は、フレ
ームのうち、スナップ撮影されたフレームの中心から１／４以下の位置で得られる。通常
、組織の高さは、フレームの１／４では、この焦点を不正確にするのに十分なほど変化し
ない。

組織上で第１の焦点を見出して、公称焦点面または基準面１０１’を確立することがで
きる。たとえば、基準面１０１’は、最初に顕微鏡対物レンズ１２０を移動させ、ｚ範囲
全体にわたって、たとえば＋１／−１ｍｍで低速焦点ステージ１４０を使用して鮮明度値
を監視することによって判定することができる。基準面１０１’が見出された後、図５Ａ
から始まるように、当該領域の隅部および／または他の特定の位置から開始するように組
織１０１をＸおよびＹで位置決めし、ディザ集束ステージ１５０は移動するように設定さ
れ、および／または他の方法で、ディザ集束ステージ１５０の移動は引き続き監視される
。

ディザ焦点ステージ１５０は、ＸＹ移動ステージ１３０の速度の制御に関連して使用す
ることもできる制御システム１７０（図２参照）内のマスタクロックに同期させることが
できる。たとえば、ディザ焦点ステージ１５０が６０ヘルツで０．６ミリメートルのｐ−
ｖ（山から谷）の正弦運動によって移動する場合、３２％のデューティーサイクルで正弦
のより直線的な範囲を使用すると仮定すると、２．７ミリ秒の期間にわたって焦点範囲で
８つの点を収集することができる。図５Ｂ〜５Ｄでは、ディザ集束ステージ１５０は、デ
ィザレンズを正弦運動で移動させ、正弦曲線の少なくとも一部分に沿って焦点標本が得ら
れる。したがって焦点標本は、３３０μ秒ごとに、または３ｋＨｚの速度で得られるはず
である。物体と焦点センサ１６０の間の倍率が５．５倍である場合、ディザレンズでの０
．６ｍｍのｐ−ｖ運動は、対物レンズでの２０のミクロンｐ−ｖ運動に等しい。この情報
は、最も高い鮮明度が算出される位置、すなわち最善の焦点を、低速焦点ステージ１４０
のより低速のステッパモータに伝えるために使用される。図５Ｅに示すように、低速焦点
ステージ１４０は、画像センサ１１０が組織１０１の当該領域の最善の焦点画像１１０’
を捕獲するのに合わせて顕微鏡対物レンズ１２０を最善の焦点位置（運動範囲１２０’に
よって示す）へ移動させるように命令される。一実施形態では、画像センサ１１０は、た
とえば制御システム１７０によってトリガして、ディザレンズ運動の特有の数のサイクル
後に画像のスナップショットを撮影することができる。ＸＹ移動ステージ１３０は次のフ
レームへ移動し、ディザ焦点ステージ１５０におけるディザレンズの周期的な運動が継続
し、図５Ａ〜５Ｅの集束動作が繰り返される。鮮明度値は、プロセスの進行を妨げない速
度、たとえば３ｋＨｚで計算することができる。

図６Ａは、本明細書に記載するシステムの一実施形態によるディザ焦点光学系および鮮
明度判断の命令波形を示すグラフ２００の概略図である。一実施形態では、図５Ａ〜５Ｅ
の例に関連して論じる時間に基づいて、
Ｔ＝１６．６７ミリ秒、／^＊レンズが６０Ｈｚで共振する場合のディザレンズ正弦の期
間^＊／
Ｆ＝３００μｍ、／^＊焦点値の正の範囲^＊／
Ｎ＝８、／^＊期間Ｅ内で取得される焦点の数^＊／
Δｔ＝３３０μ秒、／^＊３３０μ秒ごとに取得される焦点標本^＊／
Ｅ＝２．６７ミリ秒、／^＊Ｎ個の焦点が取得される期間^＊／
Δｆ＝焦点の進行の中心で１．０６μｍ。／^＊焦点曲線のステップ寸法^＊／
したがって、このデューティーサイクルが３２％である場合、８．４８μｍ（８×１．０
６μｍ＝８．４８μｍ）が焦点処理を通じて標本化される。

図６Ｂは、グラフ２１０に示すディザレンズの正弦波運動の一部分に対する計算された
鮮明度（Ｚ_ｓ）値のグラフ２１０を示す概略図である。各点ｉの関数として標本化された
各焦点面に対する位置（ｚ）は、等式１によって与えられる。

ＣＣＤカメラに窓を付けることで、本明細書に記載するシステムに適した速いフレーム速
度を提供することができる。たとえば、カナダのオンタリオ州ウォータールーのＤａｌｓ
ａという会社は、ＧｅｎｉｅＭ６４０−１／３という６４０×４８０の単色カメラを生
産している。ＧｅｎｉｅＭ６４０−１／３は、６４０×３２のフレーム寸法において３
，０００フレーム／秒で動作する。ＣＣＤアレイ上の画素寸法は、７．４ミクロンである
。物体と焦点面の間の倍率が５．５倍であると、１つの焦点画素は、その物体における約
１．３ミクロンと同等である。１つの焦点画素当たり約１６個の物体画素（４×４）の平
均化を行うことができるが、良好な焦点情報を取得するのに十分な高さの空間周波数コン
トラスト変化が保持される。一実施形態では、最善の焦点位置は、鮮明度計算グラフ２１
０のピーク値に従って判定することができる。追加の実施形態では、本明細書に別途さら
に論じるように、他の焦点計算および技法を使用して、コントラスト測定基準の使用を含
む他の測定基準に従って、最善の焦点位置を判定できることに留意されたい。

図７Ａおよび７Ｂは、本明細書に記載するシステムの一実施形態による試験片（組織）
の集束判断および調整を示す概略図である。図７Ａでは、図２５０は、本明細書に論じる
ＸＹ移動ステージ１３０の移動によるＹ軸に沿った試験片の移動に関連して近似の画像フ
レームに示す試験片の図である。Ｙ軸に沿った（たとえば、ＸＹステージの移動による）
試験片の移動に関連する試験片上の１つの横断または通過を２５０に示す。図２５０’は
、図２５０の一部分の拡大版である。図２５０’の１つのフレームをｄｔｐと呼び、試験
片の一定の組織点を指す。図２５０’の例では、試験片の境界を示し、試験片上の走査中
、本明細書に記載するシステムによって複数の焦点計算が実行される。フレーム２５１で
は、例として、試験片の撮像に関連して４つの焦点計算（焦点位置１、２、３、および０
^＊として示す）が実行された後に最善の焦点判断が行われることを示すが、本明細書に記
載するシステムに関連してより多くの焦点計算を実行することもできる。図７Ｂは、検査
されている試験片のＹ軸位置に対する顕微鏡対物レンズのＺ軸位置のグラフを示す概略図
２６０を示す。図示の位置２６１は、顕微鏡対物レンズ１２０を調整して本明細書に記載
するシステムの一実施形態による最善の焦点を実現するようにＺ軸に沿って判定された位
置を示す。

本明細書に記載するシステムは、顕微鏡対物レンズ全体が正弦または三角形のパターン
で焦点を通じて移動される米国特許第７，５７６，３０７号および第７，５１８，６４２
号に記載されているものなどの従来のシステムに比べて、著しい利点を提供することに留
意されたい。同特許を、参照により本明細書に組み込む。本明細書に提供するシステムは
、重い顕微鏡対物レンズおよび添付のステージとともに使用するのに適しており（特にタ
ーレットを介して他の対物レンズが追加されている場合）、ディザ光学系を使用する記載
のより高い周波数では移動できないという点で有利である。本明細書に記載するディザレ
ンズでは、質量を調整する（たとえば、より軽く、より少ないガラスにする）ことができ
、焦点センサに対する撮像要求は、顕微鏡対物レンズによって課されるものより少ない。
本明細書に記載するように、焦点データを高速で得て、鮮明度を算出するときの情景の変
動を最小にすることができる。情景変動を最小にすることによって、本明細書に記載する
システムは、組織が顕微鏡対物レンズの下を移動している間、焦点が合った状態と焦点が
ぼけた状態をシステムが移動するときの鮮明度測定基準の不連続性を低減させる。従来の
システムでは、そのような不連続性により、最善の焦点計算に雑音が加わる。

図８は、本明細書に記載するシステムの一実施形態によるディザ集束光学系によって標
本化された複数の点における各鮮明度応答に対する鮮明度曲線およびコントラスト比を含
む、焦点位置を移動することから生成される鮮明度プロファイルの一例を示す概略図３０
０である。グラフ３１０は、ｘ軸にディザレンズの振幅をマイクロメートル単位で示し、
ｙ軸に沿って鮮明度単位を示す。図示のように、ディザレンズの運動は、代表点Ａ、Ｂ、
Ｃ、Ｄ、およびＥを中心とすることができるが、鮮明度曲線上のそれぞれの点に、本明細
書に記載する演算を適用できることに留意されたい。ディザレンズの運動がそれぞれの点
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、およびＥを中心とするときにディザレンズ正弦曲線のサイクルの２分の
１で焦点センサ１６０から生成される鮮明度応答を、それぞれグラフ３１０ａ〜ｅに示す
。これに基づき、コントラスト関数＝（ｍａｘ−ｍｉｎ）／（ｍａｘ＋ｍｉｎ）に従って
、点Ａ〜Ｅのうちの対応する１つを有するそれぞれの鮮明度応答に対するコントラスト比
が算出される。点Ａ〜Ｅのうちの１つ（たとえば、ディザレンズ運動が中心とする）およ
び鮮明度応答曲線３１０ａ〜ｅのうちの対応する１つに対して判定されるコントラスト関
数に関連して、ｍａｘは、鮮明度応答曲線から取得される最大の鮮明度値を表し、ｍｉｎ
は、鮮明度応答曲線から取得される最小の鮮明度値を表す。その結果得られるコントラス
ト関数グラフ３２０を、鮮明度曲線グラフ３１０の下に示し、コントラスト比値のグラフ
は、ディザレンズ振幅に従ってディザレンズの移動に対応する。グラフ３２０内のコント
ラスト関数の最小値は、最善の焦点位置である。コントラスト関数および最善の焦点位置
の判断に基づいて、制御信号を生成することができ、この制御信号を使用して、画像セン
サ１１０が画像１１０’を捕獲する前に顕微鏡対物レンズ１２０を最善の焦点位置内へ移
動させるように低速焦点ステージ１４０を制御する。

図９は、制御信号を生成して低速焦点ステージ１４０を制御するためのコントラスト関
数の使用を示す機能制御ループブロック図３５０を示す。Ｕ_ｄは、焦点制御ループに対す
る妨害と見なすことができ、たとえばスライドの傾き、または組織表面の高さの変化を表
すことができる。機能ブロック３５２は、焦点センサ１６０によって生成して焦点電子機
器および制御システム１７０へ通信できる鮮明度ベクトル情報の生成を示す。機能ブロッ
ク３５４は、ディザレンズが焦点を標本化する点におけるコントラスト数（たとえば、コ
ントラスト関数の値）の生成を示す。このコントラスト数は、最善の焦点が事前に確立さ
れた最初のステップで生成される設定点または基準値（Ｒｅｆ）と比較される。この比較
から生成される誤差信号は、適用される適当な利得Ｋ_１（機能ブロック３５６）とともに
、情景に焦点を合わせたまま維持するように働く低速焦点モータ（機能ブロック３５８）
を補正する。一実施形態では、移動の最小または閾値量に従って顕微鏡対物レンズ１２０
の位置を調整できることに留意されたい。したがって、そのような一実施形態では、調整
が閾値より小さくなるのを回避することができる。

図１０は、本明細書に記載するシステムの一実施形態による焦点処理に関連して焦点窓
４０２が複数の区間に分割されていることを示す概略図である。図示の実施形態では、焦
点窓は８つの区間（４０２’）にさらに分割されるが、本明細書に記載するシステムに関
連して、８つの区間より少ない区間または多い区間を使用することもできる。これらの区
間の第１の部分集合は、スナップショットｎ内に位置することができ、区間の第２の部分
集合は、スナップショットｎ＋１内に位置することができる。たとえば、区間２、３、４
、５は、時間ｔ１でスナップ撮影された画像フレーム４０４内に位置する。区間６および
７は、ＸＹ移動ステージ１３０が図内で下から上へ横断するときにスナップ撮影される次
の画像フレーム内に完全に位置することができ、ならびに／または区間０および１は、ス
テージ１３０が図の上から下へ横断するときにスナップ撮影される次の画像フレーム内に
完全に位置することができる。焦点位置０、１、２、および３を使用して、スナップ撮影
される次のフレームに対する最善の焦点位置を位置０^＊で外挿することができる。組織の
範囲は、たとえば当該領域全体を横断する蛇行したパターンを実行することによって確立
することができる。

画像センサの方形の窓４０４は、撮像中に獲得される１列のフレームが方形の焦点窓４
０２と位置合わせされるように、ステージ１３０の進行方向へ向けることができる。たと
えばＤａｌｓａの４Ｍ３０／６０ＣＣＤカメラを使用する画像フレーム４０６内の物体の
寸法は、倍率３０倍の結像レンズを使用すると０．５８８ｍｍ×０．４３２ｍｍである。
アレイ寸法は、（２３５２×７．４ミクロン／３０）×（１７２０×７．４ミクロン／３
０）とすることができる。画像フレーム４０６の広い方の寸法（０．５８８ｍｍ）は、焦
点窓４０２に対して垂直に向けることができ、組織の断面を横断する列の数を最小にする
ことができる。焦点センサは、焦点レッグ４０６内で５倍の倍率を使用すると、０．０５
ｍｍ×０．９４ｍｍである。方形の窓４０２は、（３２×７．４ミクロン／５．０）×（
６４０×７．４ミクロン／５．０）とすることができる。したがって、焦点センサのフレ
ーム４０２は、画像センサのフレーム４０４より約２．２倍高くすることができ、本明細
書に別途さらに論じるように、複数の区間を伴う先取り集束技法に関連して使用できるこ
とが有利である。本明細書に記載するシステムの一実施形態によれば、１秒当たり１２０
回の最善の焦点判断を行うことができ、３３３μ秒ごとに鮮明度計算が行われ、その結果
、２．６７ミリ秒で８つの鮮明度が計算される。２．６７ミリ秒は、ディザレンズ運動の
ディザ期間の２分の１である８．３ミリ秒にわたるデューティーサイクルの約３２％に等
しい。

各区間に対する鮮明度測定基準を算出および記憶することができる。複数の区間を使用
して単一の焦点に対する鮮明度測定基準を算出するとき、たとえばそのような単一の点で
考慮されるすべての区間に対するすべての鮮明度測定基準を追加することなどによって、
各区間に対する鮮明度測定基準を判定して組み合わせることができる。区間ごとの鮮明度
演算の一例を等式２に示す（たとえば、６４０×３２のストリップに窓を有するカメラの
使用に基づく）。行ｉでは寸法ｎが最高３２であり、列ｊでは寸法ｍが最高６４０／ｚで
ある場合、１区間に対する鮮明度を等式２によって表すことができる。上式で、ｚは区間
の数である。

上式で、ｋは１および５の間またはこれに等しい整数である。他の鮮明度測定基準および
アルゴリズムも、本明細書に記載するシステムに関連して使用することができる。ＸＹ移
動ステージ１３０がｙ軸に沿って移動しているとき、システムは、焦点窓４０２内の区間
０〜７すべてに対する鮮明度情報を獲得する。ステージ１３０が移動しているとき、組織
の断面の高さがどのように変動しているかを知ることが望ましい。鮮明度曲線（最大鮮明
度が最善の焦点である）を算出することによって、焦点高さを変動させることで、区間６
および７はたとえば、情報を提供してから、次の最善の焦点面が位置決めされた次のフレ
ームを移動させることができる。この先取りによって大きな焦点変化が予想される場合、
ステージ１３０を減速させて、より密接して隔置された点を提供し、高さの遷移をより良
好に追跡することができる。

走査プロセス中、システムが白色空間（組織なし）からより暗い空間（組織）へ遷移し
ているかどうかを判定できることが有利である。たとえば区間６および７内の鮮明度を算
出することによって、この遷移が行われようとしているかどうかを予測することが可能で
ある。この列を走査しながら、区間６および７が鮮明度の増大を示す場合、ＸＹ移動ステ
ージ１３０に命令して減速させ、組織境界上でより密接して隔置された焦点を作成させる
ことができる。他方では、高鮮明度から低鮮明度への移動が検出された場合、スキャナの
図が白色空間に入っていると判定することができ、ステージ１３０を減速させて組織境界
上でより密接して隔置された焦点を作成できることが望ましい。これらの遷移が行われな
い領域では、ステージ１３０に命令してより速い一定の速度で移動させ、スライド走査の
総処理量を増大させることができる。この方法では、組織を高速で走査できることが有利
である。本明細書に記載するシステムによれば、集束データが収集される間に、スナップ
ショットを撮ることができる。さらに、第１の走査ですべての焦点データを収集および記
憶することができ、後の走査中に最善の焦点でスナップショットを撮ることができる。一
実施形態では、焦点の変化を検出し、したがって組織または白色空間を含む領域内または
領域外への遷移を判定するために、鮮明度値に関して本明細書に記載する方法と類似の方
法で、コントラスト比または機能値を使用する。

たとえば、０．５８８×０．４３２ｍｍの画像フレーム寸法で、１５ｍｍ×１５ｍｍで
２０倍の走査の場合、２６列のデータが存在し、各列は３５個のフレームを有する。撮像
速度が３０ｆｐｓである場合、各列を１．２秒で横断し、または走査時間は約３０秒であ
る。焦点センサ１６０が１秒当たり１２０個（以上）の焦点を算出するため、本明細書に
記載するシステムは、１フレーム当たり４つの焦点（１２０焦点／秒を３０ｆｐｓで割っ
た値）を取得することができる。撮像速度が６０ｆｐｓである場合、走査時間は１５秒で
あり、１フレーム当たり２つの焦点（１２０焦点／秒を６０ｆｐｓで割った値）である。

別の実施形態では、焦点センサ１６０としてカラーカメラを使用することができ、鮮明
度コントラスト測定基準に対する別法および／または追加として、色度測定基準を判定す
ることができる。たとえば、６４０×４８０のＧｅｎｉｅカメラのＤａｌｓａのカラー版
を、この実施形態による焦点センサ１４０として適切に使用することができる。色度測定
基準は、同様に照射された白色の明度に対する彩度として説明することができる。等式の
形（等式３Ａおよび３Ｂ）では、色度（Ｃ）は、Ｒ、Ｇ、Ｂ色尺度の直線的な組合せとす
ることができる。

Ｃ_Ｂ＝−３７．７９７×Ｒ−７４．２０３×Ｇ＋１１２×Ｂ等式３Ａ
Ｃ_Ｒ＝１１２×Ｒ−９３．７８６×Ｇ−１８．２１４×Ｂ等式３Ｂ
Ｒ＝Ｇ＝Ｂ、Ｃ_Ｂ＝Ｃ_Ｒ＝０であることに留意されたい。全体的な色度を表すＣに対する
値は、Ｃ_ＢおよびＣ_Ｒに基づいて判定することができる。（たとえば、Ｃ_ＢとＣ_Ｒを足す
ことなどによる）。

ＸＹ移動ステージ１３０がｙ軸に沿って移動しているとき、焦点センサ１６０は、明視
野顕微鏡の場合と同様に、色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）情報を獲得することができる。ステージが移
動しているとき、組織の断面の高さがどのように変動しているかを知ることが望ましい。
ＲＧＢ色情報の使用をコントラスト技法の場合と同様に使用して、システムが白色空間（
組織なし）から多彩な空間（組織）へ遷移しているかどうかを判定することができる。た
とえば区間６および７内の色度を算出することによって、この遷移が行われようとしてい
るかどうかを予測することが可能である。たとえば、色度がほとんど検出されない場合、
Ｃ＝０であり、組織境界に接近していないと認識することができる。しかし、この焦点列
を走査しながら、区間６および７が色度の増大を示す場合、ステージ１３０に命令して減
速させ、組織境界上でより密接して隔置された焦点を作成させることができる。他方では
、高色度から低色度への移動が検出された場合、スキャナが白色空間に入っていると判定
することができ、ステージ１３０を減速させて組織境界上でより密接して隔置された焦点
を作成できることが望ましい。これらの遷移が行われない領域では、ステージ１３０に命
令してより速い一定の速度で移動させ、スライド走査の総処理量を増大させることができ
る。

鮮明度値、コントラスト比値、および／または色度値を使用して、視野または次に来る
フレーム（複数可）が、組織を有するスライド領域に入っているのか、それともその組織
から出ているのかを判定することに関連して、処理の変動を加えることができる。たとえ
ば、白色空間から組織を有する領域に入るとき（たとえば、組織領域間）、Ｙ方向の移動
を低減させることができ、取得される複数の焦点も増大することができる。白色空間また
は組織標本間の領域を観察したとき、Ｙ方向の移動を増大させることができ、組織を含む
領域上の移動が検出される（たとえば、色度および／または鮮明度値の増大などによる）
まで、より少ない焦点を判定することができる。

図１１は、本明細書の技法による一実施形態で複数の時点で取得できる異なる鮮明度値
の図を示す。上部部分４６２は、ディザレンズ移動の正弦波サイクルの２分の１（たとえ
ば、単一のピークからピークまでのサイクルまたは期間の２分の１）に対応する曲線４５
２を含む。Ｘ軸は、このサイクル中のディザレンズ振幅値に対応し、Ｙ軸は、鮮明度値に
対応する。点４６２ａなどの点はそれぞれ、焦点センサを使用してフレームが取得される
点を表し、各フレームは、その点のＸ軸値によって表されるディザレンズ振幅で取得され
、その点のＹ軸値によって表される鮮明度値を有する。下部部分４６４内の要素４６５は
、図示のデータ点に対する部分４６２内に表される取得された１組の鮮明度値に適合され
た曲線を表す。

図１２は、本明細書に記載するシステムの一実施形態による検査下で試験片の走査中に
実行中の焦点処理を示す流れ図５００である。ステップ５０２で、検査されている試験片
に対して、公称焦点面または基準面を判定することができる。ステップ５０２後、処理は
ステップ５０４へ進み、本明細書に記載するシステムによるディザレンズが、特定の共振
周波数で移動するように設定される。ステップ５０４後、処理はステップ５０６へ進み、
ＸＹ移動ステージは、特定の速度で移動するように命令される。ステップ５０４および５
０６の順序は、本明細書に論じる処理の他のステップの場合と同様に、本明細書に記載す
るシステムに従って適当に修正できることに留意されたい。ステップ５０６後、処理はス
テップ５０８へ進み、本明細書に記載するシステムによるディザレンズの運動（たとえば
、正弦）に関連して、検査されている試験片に対する焦点の鮮明度計算が実行される。鮮
明度計算は、本明細書に別途さらに論じるように、コントラスト、色度、および／または
他の適当な尺度の使用を含むことができる。

ステップ５０８後、処理はステップ５１０へ進み、本明細書に記載するシステムによっ
て画像を捕獲するために画像センサに関連して使用される顕微鏡対物レンズの位置に対し
て、最善の焦点位置が判定される。ステップ５１０後、処理はステップ５１２へ進み、最
善の焦点位置に関する制御信号が、顕微鏡対物レンズの位置（Ｚ軸）を制御する低速焦点
ステージへ送られる。ステップ５１２はまた、対物レンズ下の試験片部分の画像を捕獲す
るようにカメラ（たとえば、画像センサ）へトリガ信号を送ることを含むことができる。
トリガ信号は、たとえば特有の数のサイクル（たとえば、ディザレンズの移動に関係する
）後などに画像センサによる画像の捕獲を引き起こす制御信号とすることができる。ステ
ップ５１２後、処理は試験ステップ５１４へ進み、走査下で試験片を保持するＸＹ移動ス
テージの速度を調整するべきかどうかが判定される。この判断は、本明細書に別途詳細に
さらに論じるように、焦点視野内の複数の区間の鮮明度および／または他の情報を使用す
る先取り処理技法に従って行うことができる。試験ステップ５１４で、ＸＹステージの速
度を調整するべきであると判定された場合、処理はステップ５１６へ進み、ＸＹ移動ステ
ージの速度が調整される。ステップ５１６後、処理はステップ５０８へ戻る。試験ステッ
プ５１４で、ＸＹ移動ステージの速度に対する調整を行うべきではないと判定された場合
、処理は試験ステップ５１８へ進み、焦点処理を継続するべきかどうかが判定される。処
理を継続するべきである場合、処理はステップ５０８へ戻る。そうではなく、処理を継続
するべきでない（たとえば、現在の試験片の走査が完了した）場合、焦点処理は終了され
、処理は完了する。

図１３は、本明細書に記載するシステムの一実施形態による低速焦点ステージにおける
処理を示す流れ図５３０である。ステップ５３２で、顕微鏡対物レンズの位置（たとえば
、Ｚ軸に沿って）を制御する低速焦点ステージは、試験片を検査している顕微鏡対物レン
ズの位置を調整するための情報を有する制御信号を受け取る。ステップ５３２後、処理は
ステップ５３４へ進み、低速焦点ステージは、本明細書に記載するシステムによる顕微鏡
対物レンズの位置を調整する。ステップ５３４後、処理は待機ステップ５３６へ進み、低
速焦点ステージは、別の制御信号を受け取るのを待機する。ステップ５３６後、処理はス
テップ５３２へ戻る。

図１４は、本明細書に記載するシステムの一実施形態による画像捕獲処理を示す流れ図
５５０である。ステップ５５２で、カメラの画像センサは、顕微鏡検査下で試験片の画像
を捕獲するための処理をトリガするトリガ信号および／または他の命令を受け取る。様々
な実施形態では、トリガ信号は、本明細書に記載するシステムによる焦点処理で使用され
るディザレンズの特有の数の運動サイクル後、画像センサの画像捕獲処理のトリガを制御
する制御システムから受け取ることができる。別法として、トリガ信号は、ＸＹ移動ステ
ージ上の位置センサに基づいて提供することができる。一実施形態では、位置センサは、
ＲｅｎｉｓｈａｗＬｉｎｅａｒＥｎｃｏｄｅｒモデル番号Ｔ１０００−１０Ａとする
ことができる。ステップ５５２後、処理はステップ５５４へ進み、画像センサは、画像を
捕獲する。本明細書に詳細に論じるように、画像センサによって捕獲された画像は、本明
細書に記載するシステムによる集束システムの動作に関連して焦点を合わすことができる
。捕獲された画像は、本明細書に参照する他の技法に従って、ともにステッチすることが
できる。ステップ５５４後、処理はステップ５５６へ進み、画像センサは、別のトリガ信
号を受け取るのを待機する。ステップ５５６後、処理はステップ５５２へ戻る。

図１５は、本明細書に記載するシステムの一実施形態による焦点処理に対する代替構成
を示す概略図６００である。窓を有する焦点センサは、フレーム視野（ＦＯＶ）６０２を
有することができ、フレームＦＯＶ６０２は、撮像センサのフレームＦＯＶ６０４の幅に
実質上等しい幅を斜めに走査するように傾けることができ、または他の方法で位置決めす
ることができる。本明細書に記載するように、窓は、進行方向に傾けることができる。た
とえば、タイトル（ｔｉｔｌｅｄ）の焦点センサのフレームＦＯＶ６０２は、４５度回転
させることができ、物体（組織）で０．９４×０．７０７＝０．６６ｍｍという有効幅を
有するはずである。撮像センサのフレームＦＯＶ６０４は、０．５８８ｍｍという有効幅
を有することができ、したがって、組織を保持するＸＹ移動ステージが対物レンズ下へ移
動すると、タイトルの焦点センサのフレームＦＯＶ６０２は、画像センサによって観察さ
れる幅の縁部を見る。図では、傾けた焦点センサの複数のフレームは、時間０、１、２、
および３において中間位置の画像センサのフレームＦＯＶ６０４上で重ね合わせたところ
を示す。焦点列内の隣接するフレームの中心間の３つの点で、焦点を得ることができる。
焦点位置０、１、２、および３は、スナップ撮影される次のフレームに対する最善の焦点
位置を位置０^＊で外挿するために使用される。この方法に対する走査時間は、本明細書に
別途記載する方法に類似しているはずである。タイトルの焦点センサのフレームＦＯＶ６
０２が、より短い先取り、この場合０．７０７×（０．９４−０．４３２）／２＝０．１
８ｍｍを有し、または傾けた焦点センサが、獲得すべき次のフレーム内へ４２％侵入する
とき、画像センサのフレームＦＯＶ６０４に対して傾斜している傾けた焦点センサのフレ
ームＦＯＶ６０２は、走査幅の縁部上の組織を見る。これは特定の場合、縁部の焦点情報
を提供できることが有利になり得る。

図１６は、本明細書に記載するシステムの別の実施形態による焦点処理に対する代替構
成を示す概略図６５０である。図６５０のように、タイトルの焦点センサのフレームＦＯ
Ｖ６５２および画像センサのフレームＦＯＶ６５４を示す。傾けたセンサのフレームＦＯ
Ｖ６５２を使用して、組織を横断する前方通過に関する焦点情報を獲得することができる
。後方通過の際には、撮像センサは、焦点ステージが先の前方通過焦点データを使用して
調整する間、フレームをスナップ撮影する。従来の方法で中間位置０、１、２、３を飛ば
し、すべての画像フレームで焦点データを得たい場合、ＸＹ移動ステージは、高速の焦点
取得を考えると、前方通過の速度の４倍で移動することができる。たとえば、２０倍で１
５ｍｍ×１５ｍｍである場合、１列のデータは３５フレームである。焦点データは、１秒
当たり１２０個の点で獲得されるため、前方通過は、０．３秒（１秒当たり３５フレーム
／１２０焦点）で実行することができる。この例における列の数は２６であり、したがっ
て焦点部分は、２６×０．３または７．６秒で行うことができる。３０ｆｐｓでの画像取
得は、約３２秒である。したがって、総走査時間の焦点部分はわずか２０％であり、これ
は効率的である。さらに、焦点が１つおきにフレームを飛ばすことができた場合、走査時
間の焦点部分は実質上さらに落ち込むはずである。

他の実施形態では、焦点センサの焦点ストリップは、隣接するデータ列を標本化して、
本明細書に記載するシステムに関連して使用できる追加の先取り情報を提供するように、
視野内の他の位置に他の向きで位置決めできることに留意されたい。

スライドを運ぶＸＹ移動ステージは、後方進行上で生成されるものに対して、前方進行
上で生成される最善の焦点を繰り返すことができる。焦点の深さが０．９ミクロンである
２０倍の０．７５ＮＡの対物レンズの場合、約０．１ミクロンまで繰り返すことが望まし
いはずである。０．１ミクロンの前方／後方の繰返し精度を満たすステージを構築するこ
とができ、したがって本明細書に別途さらに論じるように、この要件は技術的に実行可能
である。

一実施形態では、本明細書に記載するシステムによって検査されているガラススライド
上の組織または塗抹標本は、スライド全体または約２５ｍｍ×５０ｍｍの面積を覆うこと
ができる。分解能は、対物レンズの開口数（ＮＡ）、スライドへの結合媒体、集光器のＮ
Ａ、および光の波長に依存する。たとえば、６０倍で０．９ＮＡの顕微鏡対物レンズの平
面のアポクロマート（平面ＡＰＯ）の場合、空気中の緑色光（５３２ｎｍ）では、顕微鏡
の横方向の分解能は約０．２μｍであり、焦点の深さは０．５μｍである。

本明細書に記載するシステムの動作に関連して、当該領域上で線走査センサまたはＣＣ
Ｄアレイを介して制限された視野を移動させ、制限された視野またはフレームもしくはタ
イルをともに組み合わせてモザイクを形成することによって、デジタル画像を取得するこ
とができる。モザイクは、継ぎ目のないように見え、観察者が画像全体を見るときに目に
見えるステッチ、焦点、または照射異常がないことが望ましい。

図１７は、本明細書に記載するシステムの一実施形態によってスライド上の組織のモザ
イク画像を獲得するための処理を示す流れ図７００である。ステップ７０２で、スライド
のサムネイル画像を獲得することができる。サムネイル画像は、１倍または２倍程度の倍
率の低分解能とすることができる。スライドラベル上にバーコードが存在する場合、この
ステップでバーコードを復号して、スライド画像に取り付けることができる。ステップ７
０２後、処理はステップ７０４へ進み、組織は、標準的な画像処理ツールを使用してスラ
イド上で見ることができる。組織は、所与の当該領域に走査領域を狭めるように範囲内に
とどめることができる。ステップ７０４後、処理はステップ７０６へ進み、組織の平面に
ＸＹ座標システムを取り付けることができる。ステップ７０６後、処理はステップ７０８
へ進むことができ、組織に対して規則的なＸおよびＹ間隔で１つまたは複数の焦点を生成
することができ、本明細書に別途論じる１つまたは複数のオンフライ集束技法などの焦点
技法を使用して、最善の焦点を判定することができる。ステップ７０８後、処理はステッ
プ７１０へ進むことができ、所望の焦点の座標、および／または他の適当な情報を保存す
ることができ、これらをアンカー点と呼ぶことができる。アンカー点間にフレームが位置
する場合、焦点を補間できることに留意されたい。

ステップ７１０後、処理はステップ７１２へ進むことができ、顕微鏡対物レンズは、本
明細書に別途論じる技法によって最善の焦点位置で位置決めされる。ステップ７１２後、
処理はステップ７１４へ進み、画像が収集される。ステップ７１４後、処理は試験ステッ
プ７１６へ進み、当該領域全体が走査および撮像されたかどうかが判定される。そうでな
い場合、処理はステップ７１８へ進み、ＸＹステージは、本明細書に別途論じる技法によ
って、Ｘ方向および／またはＹ方向に組織を移動させる。ステップ７１８後、処理はステ
ップ７０８へ戻る。試験ステップ７１６で、当該領域全体が走査および撮像されたと判定
された場合、処理はステップ７２０へ進み、本明細書に記載するシステムによって、本明
細書に別途論じる技法（たとえば、米国特許出願公開第２００８／０２４０６１３号参照
）を使用して、収集された画像フレームはともにステッチまたは他の方法で組み合わされ
、モザイク画像を作成する。ステップ７２０後、処理は完了する。本明細書に記載するシ
ステムに関連して他の適当なシーケンスを使用して、１つまたは複数のモザイク画像を獲
得することもできることに留意されたい。

本明細書に記載するシステムの有利な動作のために、対物レンズの焦点の深さのほんの
一部まで、ｚ位置繰返し精度を繰返し可能にすることができる。焦点モータによってｚ位
置へ戻る際のわずかな誤差は、傾けたシステム（２ＤのＣＣＤまたはＣＭＯＳ）および線
走査システムの隣接する列で容易に見られる。６０倍の上述した分解能の場合、１５０ナ
ノメートル以下程度のｚピーク繰返し精度が望ましく、したがってそのような繰返し精度
は、４倍、２０倍、および／または４０倍の対物レンズなどの他の対物レンズにも適して
いるはずである。

さらに本明細書に記載するシステムによれば、たとえば実行中の集束技法に関連して本
明細書に別途論じるＸＹ移動ステージ１３０としての機能を含む本明細書に論じるデジタ
ル病理学撮像に対する特徴および技法に関連して使用できる病理学上の顕微鏡検査の適用
分野に対して、ＸＹステージを含むスライドステージシステムに対する様々な実施形態が
提供される。一実施形態によれば、本明細書に別途詳細にさらに論じるように、ＸＹステ
ージは、堅い底ブロックを含むことができる。底ブロックは、高くなった突起上で支持さ
れた平坦なガラスブロックと、高くなった突起上で支持された三角形の横断面を有する第
２のガラスブロックとを含むことができる。２つのブロックは、移動ステージブロックを
案内するための平滑かつまっすぐなレールまたは通路として使用することができる。

図１８は、本明細書に記載するシステムの一実施形態によるＸＹステージの精密ステー
ジ８００（たとえば、Ｙステージ部分）の一実装形態を示す概略図である。たとえば、精
密ステージ８００は、２５ｍｍ×５０ｍｍの面積にわたって、１５０ナノメートル以下程
度のｚピーク繰返し精度を実現することができる。本明細書に別途さらに論じるように、
精密ステージ８００は、たとえば実行中の集束技法に関して論じたＸＹ移動ステージ１３
０に関連する機能を含む、本明細書に別途論じる特徴および技法に関連して使用すること
ができる。精密ステージ８００は、堅い底ブロック８１０を含むことができ、高くなった
突起上に平坦なガラスブロック８１２が支持される。これらの突起の間隔は、精密ステー
ジ８００の重量による簡単な支持体上のガラスブロックのたるみが最小になるような間隔
である。三角形の横断面を有する第２のガラスブロック８１４は、高くなった突起上で支
持される。ガラスブロック８１２、８１４は、ガラスブロックを歪ませない半剛性のエポ
キシによって、底ブロック８１０に接着接合することができる。ガラスブロック８１２、
８１４は、まっすぐにすることができ、５００ｎｍで１つまたは２つの光波まで研磨する
ことができる。ガラスブロック８１２、８１４に対する材料として、Ｚｅｒｏｄｕｒなど
の低熱膨張の材料を用いることができる。他の適当なタイプのガラスを、本明細書に記載
するシステムに関連して使用することもできる。切抜き８１６により、顕微鏡の集光器か
らの光をスライド上の組織へ照射することができる。

２つのガラスブロック８１２、８１４は、移動ステージブロック８２０を案内するため
の平滑かつまっすぐなレールまたは通路として使用することができる。移動ステージブロ
ック８２０は、位置８２１ａ〜ｅに示すように、ガラスブロックに接触する硬質プラスチ
ックの球面形状のボタン（たとえば、５つのボタン）を含むことができる。これらのプラ
スチックボタンが球面であるため、接触表面は、プラスチックの弾性係数によって判定さ
れる非常に小さい領域＜＜０．５ｍｍ）に制限することができる。たとえば、英国のＧＧ
ＢＢｅａｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏｍｐａｎｙからのＰＴＦＥまたは他の
熱可塑性物質混合物に他の潤滑添加剤を加えたものを使用して、直径約３ｍｍの接触ボタ
ンの形状に鋳造することができる。一実施形態では、プラスチックボタンと研磨されたガ
ラスの間の摩擦係数は、可能な限り低くするべきであるが、計器の保守を抑えるために、
液体の潤滑剤の使用を回避できることが望ましい。一実施形態では、０．１〜０．１５の
摩擦係数で枯渇を容易に実現することができる。

図１９Ａおよび１９Ｂは、位置８２１ａ〜ｅでガラスブロック８１０、８１２に接触す
る球面形状のボタン８２２ａ〜ｅを示す、本明細書に記載するシステムの一実施形態によ
る移動ステージブロック８２０のより詳細な図である。これらのボタンは、駆動方向（Ｙ
）以外のすべての方向で優れた剛性を可能にする位置に構成することができる。たとえば
、２つのプラスチックボタンは、三角形の形状のガラスブロック８１４の側面に接触する
ように互いに面することができ（すなわち、４つのボタン８２２ｂ〜ｅ）、１つのプラス
チックボタン８２２ａは、平坦なガラスブロック８１２に接触するように位置決めされる
。移動ステージブロック８２０は、プラスチック支持ボタン８２２ａ〜ｅの位置によって
形成された三角形の質量中心８２６に重心がくるような軽い重量および形状の１つまたは
複数の孔８２４を含むことができる。このようにして、三角形８２８の隅部にあるプラス
チックボタン８２２ａ〜ｅはそれぞれ、ステージ８００の運動中はいつでも等しい重量を
有することができる。

再び図１８を参照すると、スライドネスト８３２内で、ばね式のアーム８３０を介して
スライド８０１が締め付けられる。スライド８０１は、ネスト８３２内に手動で配置する
ことができ、および／または補助機構によってネスト８３２内にロボットで配置すること
ができる。堅い片持ち梁アーム８４０は、高い疲労強度の鋼から作製できる小さい直径の
屈曲棒８４２の端部を支持して堅く締め付ける。一例では、この直径は、０．７ｍｍとす
ることができる。棒状の屈曲部８４２の他方の端部は、移動ステージ８２０上の質量中心
位置８２６に取り付けることができる。片持ち梁アーム８４０は、軸受ブロック８５０に
取り付けることができ、軸受ブロック８５０は、硬化された鋼レール８５２上の再循環式
の軸受設計を介して動作することができる。軸受ブロック８５０には親ねじアセンブリ８
５４を取り付けることができ、親ねじアセンブリ８５４は、ステッパモータ８５６によっ
て回転させることができる。上記の要素に適した構成要素は、日本のＴＨＫなどのいくつ
かの会社を通じて入手可能である。親ねじアセンブリ８５４は、レール８５２上の軸受ブ
ロック８５０を駆動し、棒状の屈曲部８４２を介して移動ステージブロック８２０を押し
たり引いたりする。

棒状の屈曲部８４２の曲げ剛性は、プラスチックパッド上の移動ステージブロック８２
０の剛性の６０００分の１より大きい係数とすることができる（これは、ｚ方向の移動ス
テージの平面に直交する力に対向する剛性である）。これにより、軸受雑音によって生成
される軸受ブロック８５０／片持ち梁アーム８４０の上下運動から、移動ステージブロッ
ク８２０を効果的に分離する。

本明細書に記載する精密ステージ８００の設計における注意深い物質収支および幾何形
状への注意により、わずかな振動運動を生成するはずの移動ステージブロック８２０上の
モーメントを最小にする。追加として、移動ステージブロック８２０は、研磨されたガラ
ス上で動作するため、６０倍の倍率で走査するのに十分な１５０ナノメートル未満のピー
クでｚ位置繰返し精度を有する。６０倍の条件は最も厳しいため、２０倍および４０倍の
高ＮＡの対物レンズなどの他のより低い倍率もまた、６０倍の条件下で取得される性能に
類似している適した性能を示す。

図２０は、本明細書に記載するシステムの一実施形態によるＹステージ９２０、Ｘステ
ージ９４０、および底板９６０を含む、本明細書に論じる精密ステージの特徴によるＸＹ
複合ステージ９００全体の一実装形態を示す。この場合、Ｙステージ９２０に対する底ブ
ロックは、Ｘ方向の移動ステージであるＸステージ９４０になる。Ｘステージ９４０に対
する底ブロックは、地面へ固定できる底板９６０である。ＸＹ複合ステージ９００は、本
明細書に記載するシステムによって、Ｚ方向に１５０ナノメートル程度の繰返し精度、な
らびにＸ方向およびＹ方向に１〜２ミクロン（以下）程度の繰返し精度を実現する。これ
らのステージが、英国グロスターシャーのＲｅｎｉｓｈａｗによって生産されるものなど
のテープスケールを介してフィードバック位置を含む場合、本明細書に記載するシステム
によってミクロン以下の精度が実現可能である。

本明細書に記載するシステムによるステージ設計は、本明細書に記載するシステムによ
るＸＹステージが、球形でない玉軸受または円筒形でないクロスローラ軸受のために繰返
し精度の誤差を受けないという点で、球形の軸受で支持された移動ステージより優れてい
ることがある。さらに、再循環式の軸受設計では、異なる寸法の玉の新しい玉コンプリメ
ントにより、繰り返しできない運動を引き起こすことができる。本明細書に記載する実施
形態の追加の利益は、ステージのコストである。ガラス要素は、標準的なラップ仕上げお
よび研磨技法を利用し、過度に高価ではない。軸受ブロックおよび親ねじアセンブリは、
棒状の屈曲部が移動ステージを軸受ブロックから切り離すという点で、特に高品質である
必要はない。

さらに本明細書に記載するシステムによれば、デジタル病理学スライドの走査中の走査
時間を低減および／または他の方法で最小にすることが有利である。臨床上の設定では、
所望の作業の流れは、スライドのラックをロボットのスライド走査顕微鏡内へ配置し、ド
アを閉じ、システムに命令してスライドを走査させることである。すべてのスライドが走
査されるまで、ユーザの介入が必要とされないことが望ましい。バッチ寸法は、複数のス
ライド（たとえば、１６０枚のスライド）を含むことができ、すべてのスライドを走査す
る時間を、バッチ時間と呼ぶ。スライド処理量とは、１時間当たりに処理されるスライド
の数である。サイクル時間とは、観察する準備ができたそれぞれの利用可能なスライド画
像間の時間である。

サイクル時間は、画像を獲得する際、（ａ）スライドをロボットで持ち上げるステップ
と、（ｂ）スライド組織領域およびラベルのサムネイル図または概観画像を作成するステ
ップと、（ｃ）スライド組織を範囲内にとどめる当該領域を計算するステップと、（ｄ）
範囲内にとどめた組織領域を事前走査して、組織上で焦点の合った最善の点の規則的なア
レイを見出すステップと、（ｅ）ステージおよび／またはセンサの移動に従って組織を走
査するステップと、（ｆ）観察する準備ができた圧縮された出力画像を作成するステップ
と、（ｇ）スライドを配置して次のスライドのために準備するステップとによる影響を受
けることがある。ステップ（ｄ）は、本明細書に記載するシステムによって動的な集束ま
たは「実行中の」集束が実行された場合、必要でないこともあり、したがって、実行中の
集束技法を使用する結果、走査／画像取得時間を低減できることに留意されたい。

本明細書に記載するシステムは、ステップ（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、および（ｇ）を実
行する時間をなくし、または著しく短くすることをさらに伴うことができる。本明細書に
詳細にさらに論じるように、本明細書に記載するシステムの様々な実施形態によれば、こ
れらの利得は、たとえば、１つのスライドに対する上述したステップ（ａ）、（ｂ）、（
ｃ）、および（ｇ）が、別のスライドに対するステップ（ｄ）、（ｅ）、および（ｆ）に
合わせて重複されるキャッシング概念を使用することによって実現することができる。様
々な実施形態では、１つのスライドに対するステップ（ａ）、（ｂ）、および（ｃ）と別
のスライドに対するステップ（ｄ）、（ｅ）、および（ｆ）の重複は、１つのスライドに
対するステップ（ａ）、（ｂ）、および（ｃ）が別のスライドに対するステップ（ｄ）、
（ｅ）、および（ｆ）と重複されないシステムと比較すると、１０％、２５％、またはさ
らには５０％の利得を提供することができる。

図２１は、本明細書に記載するシステムの一実施形態によるスライドキャッシングデバ
イス１０００を示す概略図である。スライドピックアップヘッド１００２は、スライド１
００１を持ち上げるように位置決めすることができる。ピックアップヘッド１００２は、
機械的デバイスおよび／または真空デバイスを使用して、スライド１００１を持ち上げる
ことができる。スライド１００１は、バッチ、たとえば１６０枚のスライドからなるバッ
チ内のスライドの集合体のうちの１つとすることができる。スライドの集合体は、スライ
ドラック１００３内に配置することができる。ピックアップヘッド１００２は、鋼レール
１００５上を進む軸受車またはブロック１００４に取り付けられる。軸受ブロック１００
４は、回転する親ねじ１００６によって移動される。回転エンコーダ１００７でモータ数
を検出し、直線的な進行に変換し、スライド位置をＹ方向に制御することができる。要素
１００２〜１００７は、スライドローダ／アンローダ１００８と呼ばれる移動アセンブリ
を備えることができる。スライドローダ／アンローダ１００８はまた、電動式の軸受車ま
たはブロック１００９上で、レール１０１０上をｘ方向に移動することができ、それによ
ってスライドローダ／アンローダ１００８は、Ｘ方向とＹ方向の両方に移動することがで
きる。

動作の際には、スライドは、依然としてピックアップヘッド１００２上に保持したまま
、低分解能のカメラ１０１１下に位置決めして、スライド組織領域およびラベルのサムネ
イル図または概観画像を取得することができる（たとえば、上述したステップ（ｂ））。
この動作が完了した後、ステップ（ｃ）を実行することができ、スライドは、スライドバ
ッファ１０１２上の位置へ配置される。スライドバッファ１０１２は、２つ（以上）のバ
ッファスロットまたは位置１０１８ａ、１０１８ｂを含むことができ、バッファ位置１０
１８ａ内にスライド１０１７を含むところを示す。

一実施形態では、複合ＸＹステージ１０１３が、Ｙ方向に移動するステージ板１０１４
を含むことができ、ステージ板１０１４は、ｘ方向に移動する板１０１５に取り付けられ
る。ＸＹステージ１０１３は、たとえば本明細書に論じる複合ＸＹステージ９００の特徴
を含めて、本明細書に別途論じるものに類似の特徴および機能を有することができる。ス
テージ板１０１４は、追加のスライドピックアップヘッド１０１６をさらに含むことがで
きる。ピックアップヘッド１０１６は、上述したピックアップヘッド１０１２に類似のも
のとすることができる。ピックアップヘッド１０１６は、機械的デバイスおよび／または
真空デバイスを使用して、スライドを持ち上げることができる。

複合ＸＹステージ１０１６のピックアップヘッド１０１６は、バッファ位置１０１８ａ
へ移動してスライド１０１７を持ち上げることができる。スライド１０１７は次に、（ｄ
）事前走査するステップと、（ｅ）走査するステップと、（ｆ）出力画像を作成するステ
ップとを含む上述したステップの１つまたは複数に進むことができる。この処理が実行さ
れている間、スライドローダ／アンローダ１００８は、点線１００１’によって概略的に
示すように、別のスライド（たとえば、スライド１００１）を持ち上げ、カメラ１０１１
を使用してスライド１００１のサムネイル図を取得し、スライドバッファ１０１２内の空
の位置１０１８ｂにスライド１００１を配置することができる。先のスライド（スライド
１０１７）上で走査が完了したとき、ＸＹ複合ステージ１０１３のスライドピックアップ
ヘッド１０１６は、スライド１０１７をバッファ位置１０１８ａへ配置し、バッファ位置
１０１８ｂから走査する準備ができた次のスライド（スライド１００１）を持ち上げるこ
とができる。複合ＸＹステージ１０１３は、高分解能の光学システム顕微鏡の光学系およ
びカメラ１０１９下で規則的な前後の走査パターンで移動して、本明細書に別途論じる特
徴および技法によって、生物学的組織の高分解能の画像を獲得することができる。複合Ｘ
Ｙステージ１０１３および／またはスライドローダ／アンローダ１００８の移動およびス
ライド選択は、制御システム内の１つまたは複数の処理装置によって制御できることにさ
らに留意されたい。

スライドローダ／アンローダ１００８は、バッファ位置１０１８ａへ移動して、スライ
ド１０１７を持ち上げ、スライド１０１７をスライドラック１００３内へ配置することが
できる。このスライド１０１７は、上記で列挙したステップのすべてを完了させる。次い
でスライドローダ／アンローダ１００８は引き続き、別のスライドを持ち上げてスライド
バッファ１０１２内へ積み、最終的にスライド１００１を持ち上げてスライドラック１０
０３へ戻すことができる。上述したもののような処理は、スライドラック１００３内に位
置するすべてのスライドが走査されるまで継続することができる。

本明細書に記載するシステムによるスライドキャッシング技法は、有利な時間の節約を
提供する。たとえば、２０倍の１５ｍｍ×１５ｍｍの視野のシステム内では、ピックアッ
プ時間は約２５秒であり、サムネイル取得は約１０秒であり、事前走査時間は約３０秒で
あり、走査時間は９０秒である。出力ファイルの生成は、走査プロセスと同時に行われ、
約５秒追加することがある。スライドの配置は、約２０秒である。これらの時間をすべて
足し合わせると、１８０秒のサイクル時間になる。ＸＹ複合ステージはそれでもなお、走
査されたスライドを持ち上げて配置する時間を必要とし、それによって約１０秒相殺する
ことがある。したがって、それに応じた走査時間の低減は、約１−（１８０−５５＋１０
）／１８０＝２５％である。本明細書に別途さらに論じるように、実行中の集束などの動
的焦点技法を使用するシステムの場合、事前走査時間をなくすことができ、速いデータ速
度のカメラを用いると、持上げおよび配置に関連しない時間を２０〜３０秒まで低減させ
ることができる。この場合、スライドキャッシングを使用する際の走査時間の低減は、約
１−（７５−５５＋１０）／７５＝５０％とすることができる。

図２２Ａは、第１のスライドに関連して本明細書に記載するシステムの一実施形態によ
るスライドキャッシング処理を示す流れ図１１００である。ステップ１１０２で、第１の
スライドは、スライドラックから持ち上げられる。ステップ１１０２後、処理はステップ
１１０４へ進み、サムネイル画像が取得され、および／またはスライド上の組織の当該領
域の判定を含むことができる他のサムネイル処理が、第１のスライドに対して実行される
。ステップ１１０４後、処理はステップ１１０６へ進み、第１のスライドは、スライドバ
ッファ内へ配置される。ステップ１１０６後、処理はステップ１１０８へ進み、第１のス
ライドは、スライドバッファから持ち上げられる。ステップ１１０８後、処理はステップ
１１１０へ進み、第１のスライドは、本明細書に別途さらに論じるもののような技法によ
って走査および撮像される。様々な実施形態では、走査および撮像技法は、集束ステップ
の事前走査および／または実行中の集束技法などの動的集束技法の使用を含むことができ
ることに留意されたい。ステップ１１１０後、処理はステップ１１１２へ進み、第１のス
ライドは、スライドバッファ内に配置される。ステップ１１１２後、処理はステップ１１
１４へ進み、第１のスライドは、スライドバッファから持ち上げられる。ステップ１１１
４後、処理はステップ１１１６へ進み、第１のスライドは、スライドラック内に配置され
る。ステップ１１１６後、第１のスライドに対する処理は完了する。

図２２Ｂは、第２のスライドに関連して本明細書に記載するシステムの一実施形態によ
るスライドキャッシング処理を示す流れ図１１２０である。本明細書にさらに論じるよう
に、流れ図１１２０の様々なステップは、流れ図１１００のステップと並行して実行する
ことができる。ステップ１１２２で、第２のスライドは、スライドラックから持ち上げら
れる。ステップ１１０２後、処理はステップ１１２４へ進み、サムネイル画像が取得され
、および／またはスライド上の組織の当該領域の判定を含むことができる他のサムネイル
処理が、第２のスライドに対して実行される。ステップ１１２４後、処理はステップ１１
２６へ進み、第２のスライドは、スライドバッファ内へ配置される。ステップ１１２６後
、処理はステップ１１２８へ進み、第２のスライドは、スライドバッファから持ち上げら
れる。ステップ１１２８後、処理はステップ１１３０へ進み、第２のスライドは、本明細
書に別途さらに論じるもののような技法によって走査および撮像される。様々な実施形態
では、走査および撮像技法は、集束ステップの事前走査および／または実行中の集束技法
などの動的集束技法の使用を含むことができることに留意されたい。ステップ１１３０後
、処理はステップ１１３２へ進み、第２のスライドは、スライドバッファ内に配置される
。ステップ１１３２後、処理はステップ１１３４へ進み、第２のスライドは、スライドバ
ッファから持ち上げられる。ステップ１１３４後、処理はステップ１１３６へ進み、第２
のスライドは、スライドラック内に配置される。ステップ１１３６後、第２のスライドに
対する処理は完了する。

スライドキャッシングに対処する本明細書に記載するシステムの一実施形態によれば、
サイクル時間を低減させるために、第１のスライドに対する流れ図１１００のステップを
、第２のスライドに対する流れ図１１２０のステップと並行して、スライドキャッシング
デバイスによって実行することができる。たとえば、第２のスライドに対する流れ図１１
２０のステップ１１２２、１１２４、１１２６（たとえば、スライドラックから第２のス
ライドを持ち上げること、サムネイル画像処理、および第２のスライドをスライドバッフ
ァ内へ配置することに関連するステップ）は、第１のスライドに対する流れ図１１００の
ステップ１１０８、１１１０、および１１１２（たとえば、スライドバッファから第１の
スライドを持ち上げること、第１のスライドを走査および撮像すること、ならびに第１の
スライドを再びスライドバッファ内に配置することに関連するステップ）と重複すること
ができる。さらに、ステップ１１３４および１１３６（たとえば、スライドバッファから
第２のスライドを持ち上げること、およびスライドをスライドラック内へ配置することに
関連するステップ）はまた、第１のスライドの走査ステップと重複することができる。本
明細書に記載するシステムによる並列スライド処理技法によれば、一度に１つのスライド
を処理することと比較すると、最高５０％の時間利得を取得することができ、本明細書に
記載するシステムおよび技法の他の態様を使用すると、追加の利得が可能である。

図２３Ａおよび２３Ｂは、本明細書に記載するシステムの様々な実施形態による時間の
節約を示す、本明細書に記載するシステムの実施形態によるスライドキャッシング技法を
使用するタイミング図を示す。

図２３Ａは、事前走査ステップが使用されるシナリオに対するタイミング図１１５０を
示す。このタイミング図は、スライドラックからスライドを持ち上げること、サムネイル
画像処理、スライドをバッファ内に配置すること、バッファから持ち上げること、事前走
査、スライドを走査してファイルを出力すること、バッファ内へ配置すること、およびス
ライドラック内へ配置することを含むスライドキャッシングを使用するスライド処理ステ
ップを実行することに関連して、約３００秒の期間にわたる３枚のスライド（スライド１
、２、および３）に対するタイミングを示す。図示のように、一実施形態では、図示の処
理に対するサイクル時間は、約１５０秒とすることができる。

図２３Ｂは、実行中の集束技法が使用される（事前走査なし）シナリオに対するタイミ
ング図１１６０を示す。このタイミング図は、スライドラックからスライドを持ち上げる
こと、サムネイル画像処理、スライドをバッファ内に配置すること、バッファから持ち上
げること、スライドを走査してファイルを出力すること、バッファ内へ配置すること、お
よびスライドラック内へ配置することを含むスライドキャッシングを使用するスライド移
動および走査ステップを実行することに関連して、約１５０秒の期間にわたる３枚のスラ
イド（スライド１、２、および３）に対するタイミングを示す。図示のように、一実施形
態では、図示の処理に対するサイクル時間は、約５０秒とすることができる。

図２４は、本明細書に記載するシステムの別の実施形態によるスライドキャッシングデ
バイス１２００を示す概略図である。図示の実施形態では、バッファは必要ではなく、ス
ライドキャッシングデバイス１２００を使用すると、持上げ、サムネイル、および配置時
間をサイクル時間からなくすことができる。スライドキャッシングデバイス１２００は、
独立して動作する２つのＸＹ複合ステージ１２１０、１２２０を含むことができる。ＸＹ
複合ステージ１２１０、１２２０はそれぞれ、ＸＹ複合ステージ１０１３に対して本明細
書に論じるものに類似の特徴を有することができる。ステージ１２１０の端部に、第１の
スライドラック１２１１を位置決めすることができ、ステージ１２２０の端部に、第２の
スライドラック１２２１を位置決めすることができる。本明細書に記載するシステムの別
の実施形態に関連して、第１のスライドラック１２１１および第２のスライドラック１２
１１は、１つのスライドラックの一部分を代わりに指すことができることに留意されたい
。２つのサムネイルカメラ１２１２、１２２２は、ＸＹ複合ステージ１２１０、１２２０
それぞれに作用することができる。スライドラック１２１１、１２２１は、対応するピッ
クアップヘッドを有するその対応するＸＹ複合ステージ１２１０、１２２０へスライドを
供給することができる。１つの顕微鏡光学縦列１２３０は、ＸＹ複合ステージ１２１０、
１２２０の両方に作用することができる。たとえば、ＸＹ複合ステージの一方（たとえば
、ステージ１２１０）がスライドを走査している間、他方（たとえば、ステージ１２２０
）は、別のスライドとともにその持上げ、サムネイル、および配置機能を実行している。
これらの機能は、走査時間と重複させることができる。したがって、サイクル時間は、ス
ライドの走査時間によって判定することができ、したがって、本明細書に記載するシステ
ムの図示の実施形態によれば、持上げ、サムネイル、および配置時間をサイクル時間から
なくすことができる。

図２５Ａは、スライド処理のために２つのＸＹ複合ステージを有するスライドキャッシ
ングデバイスに関して記載するシステムの一実施形態による第１のスライドに関連するス
ライドキャッシング処理を示す流れ図１２５０である。ステップ１２５２で、第１のスラ
イドは、スライドラックから持ち上げられる。ステップ１２５２後、処理はステップ１２
５４へ進み、第１のスライド上でサムネイル処理が実行される。ステップ１２５４後、処
理はステップ１２５６へ進み、第１のスライドは、本明細書に別途さらに論じるもののよ
うな技法によって走査および撮像される。様々な実施形態では、走査および撮像技法は、
集束ステップの事前走査および／または実行中の集束技法などの動的集束技法の使用を含
むことができることに留意されたい。ステップ１２５６後、処理はステップ１２５８へ進
み、第１のスライドは、再びスライドラック内へ配置される。ステップ１２５８後、第１
のスライドに対する処理は完了する。

図２５Ｂは、スライド処理のために２つのＸＹ複合ステージを有するスライドキャッシ
ングデバイスに関して記載するシステムの一実施形態による第２のスライドに関連するス
ライドキャッシング処理を示す流れ図１２７０である。ステップ１２７２で、第２のスラ
イドは、スライドラックから持ち上げられる。ステップ１２７２後、処理はステップ１２
７４へ進み、第２のスライド上でサムネイル処理が実行される。ステップ１２７４後、処
理はステップ１２７６へ進み、第２のスライドは、本明細書に別途さらに論じるもののよ
うな技法によって走査および撮像される。様々な実施形態では、走査および撮像技法は、
集束ステップの事前走査および／または実行中の集束技法などの動的集束技法の使用を含
むことができることに留意されたい。ステップ１２７６後、処理はステップ１２７８へ進
み、第２のスライドは、再びスライドラック内へ配置される。ステップ１２７８後、第２
のスライドに対する処理は完了する。

スライドキャッシングを伴う本明細書に記載するシステムの一実施形態によれば、サイ
クル時間を低減させるために、第１のスライドに関する流れ図１２５０のステップを、第
２のスライドに関する流れ図１２７０のステップと並行して、スライドキャッシングデバ
イスによって実行することができる。たとえば、第２のスライドに対するステップ１２７
２、１２７４、および１２７８（たとえば、持上げ、サムネイル処理、および配置）は、
第１のスライドのステップ１２５６（たとえば、第１のスライドの走査／撮像）と重複す
ることができ、逆も同様であり、したがって持上げ、サムネイル処理、および配置の時間
は、サイクル時間からなくなる。したがってサイクル時間は、本明細書に記載するシステ
ムの一実施形態によるスライドの走査時間のみによって決まる。

図２６は、本明細書に記載するシステムの別の実施形態によるスライドキャッシングデ
バイス１３００を示す概略図である。スライドキャッシングデバイス１３００は、カルー
セル１３１０として構成されたスライドラックと、スライドハンドラ１３２０と、バッフ
ァ１３３０と、ＸＹステージ１３４０とを含むことができる。カルーセル１３１０は、１
つまたは複数の位置１３１２、１３１２’、１３１２”を含むことができ、これらの位置
には、本明細書に別途論じるもののような特徴および機能を有することができる撮像デバ
イス１３５０によって撮像される前および／または後に、スライド１３０１などのスライ
ドを配置することができる。位置１３１２、１３１２’、１３１２”は、くさび（たとえ
ば、８つのくさび）のアレイとして示し、本明細書に別途さらに論じるように、カルーセ
ル１３１０は、複数のスライド位置がそれぞれの図示の最上位のくさび位置１３１２、１
３１２’、１３１２”の下へ延びるような高さを有することができる。スライドハンドラ
１３２０は、ピックアップヘッドとして働くアーム１３２２を含むことができ、スライド
を持ち上げるために機械的および／または真空デバイスを含むことができる。スライドハ
ンドラ１３２０上のアーム１３２２は、位置１３２２ａ〜ｄ間を移動して、カルーセル１
３１０、バッファ１３３０、およびＸＹステージ１３４０の間でスライドを移動させるこ
とができる。

バッファ１３３０は、複数のバッファ位置１３３２、１３３４を含むことができる。１
つのバッファ位置１３３２は、戻りバッファ位置１３３２と呼ぶことができ、ＸＹステー
ジ１３４０を介して撮像デバイス１３５０から戻されているスライドは、スライドハンド
ラ１３２０によって再びカルーセル１３１０へ位置決めしてから移動させることができる
。別のバッファ位置１３３４は、カメラバッファ位置１３３４と呼ぶことができ、撮像デ
バイス１３５０へ送られるスライドは第１に、本明細書に別途論じる技法によって捕獲さ
れたスライドのサムネイル画像を有することができる。カメラバッファ位置１３３４でス
ライドのサムネイル画像が捕獲された後、このスライドは、ＸＹステージ１３４０上の位
置１３４２へ移動させることができ、ＸＹステージ１３４０は、本明細書に別途論じる技
法による走査および撮像のために、スライドを撮像デバイス１３５０へ輸送する。

図２７は、スライドキャッシングデバイス１３００の別の図を示す概略図である。スラ
イドキャッシングデバイス１３００の構成要素は、様々な移動および複数の移動自由度で
動作する機能を有することができる。たとえば、カルーセル１３１０は、方向１３１１に
回転可能とすることができ、複数のスライド（スライド１、２、３、および４として示す
）を収容するために、各回転位置において複数の高さ位置で複数のスライド位置１３１２
ａ〜ｄを含むことができる。一実施形態では、それぞれのくさび位置１３１２、１３１２
’、１３１２”における複数のスライド位置１３１２ａ〜ｄは、たとえば一実施形態では
３０．４８ｃｍ（１２インチ）であるカルーセル１３１０の高さ内に等距離で位置決めさ
れた４０枚のスライドに対する位置を含むことができる。さらに、カルーセル１３１０は
また、１つまたは複数のスライド位置１３１４ａ、ｂを有するユーザトレー１３１４を含
むことができ、これらの位置でユーザは、カルーセル１３１０内の他のスライドに加えて
、撮像すべきスライドを挿入することができる。ユーザトレー１３１４へのスライドの相
互作用、たとえばユーザトレー１３１４のカバーを持ち上げること、および／またはユー
ザトレー１３１４の位置決めする１３１４ａ、ｂのうちの１つの位置内へスライドを挿入
することは、迂回モードをトリガするように働くことができ、迂回モードでは、カルーセ
ル１３１０のくさび位置からの次のスライドの代わりに、ユーザトレー１３１４からのス
ライドが処理される。

少なくとも３運動自由度を有するスライドハンドラ１３２０のアーム１３２２を示す。
たとえば、アーム１３２２は、方向１３２１ａに回転して、カルーセル１３１０、バッフ
ァ１３３０、およびＸＹステージ１３４０のそれぞれと係合することができる。追加とし
て、アーム１３２２は、カルーセル１３１０の位置１３１２ａ〜ｄの異なる高さに対応し
て、方向１３２１ｂに調整可能とすることができる。追加として、アーム１３２２は、カ
ルーセル１３１０、バッファ１３３０、およびＸＹステージ１３４０からのスライドの積
降しに関連して、方向１３２１ｃに延びることができる。一実施形態では、以下にさらに
論じるように、スライドキャッシングデバイス１３００の無駄時間を最小にするために、
アーム１３２２が回転する弧の距離を最小にすること、ならびに／またはアーム１３２２
および／もしくはスライドハンドラ１３２０によって横断される他の距離を最小にするこ
とが有利である。様々な実施形態では、カルーセル１３１０、スライドハンドラ１３２０
、およびＸＹステージ１３４０の移動は、本明細書に別途論じるもののような制御システ
ムによって制御することができる。一実施形態では、バッファ１３３０およびＸＹステー
ジ１３４０は、同じ高さとすることができることにも留意されたい。

図２８Ａ〜２８Ｊは、本明細書に記載するシステムの一実施形態による図２６および２
７のスライドキャッシングデバイスのスライドキャッシング動作を示す概略図である。一
実施形態によれば、本明細書に論じるスライド動作は、システムの無駄時間、すなわちス
ライド走査および撮像動作と重複しないスライド持上げおよび移送動作中の時間を最小に
する。無駄時間は、たとえばＸＹステージ１３４０が、スライドハンドラ１３２０にスラ
イドを持ち上げさせる位置へ移動する駐車時間を含むことがある。無駄時間への他の寄与
は、スライドをバッファ１３３０の戻り位置へ移動させることと、ＸＹステージ１３４０
にスライドを再び積むこととを含む。

図２８Ａは、スライド２が撮像デバイス１３５０で現在走査および撮像されている図示
のシーケンスを開始する。スライド１、３、および４はカルーセル１３１０内で、走査お
よび撮像されるのを待機しており、スライドハンドラ１３２０は、スライド２をＸＹステ
ージ１３４０へ送達した位置にある。図２８Ｂは、スライド２が引き続き走査および撮像
される間に、スライドハンドラ１３２０が回転および下降して、走査および撮像すべき次
のスライド（スライド３）を積むことを示す。図２８Ｃは、スライドハンドラ１３２０は
、スライド３のサムネイル画像を取得するために、スライド３をバッファ１３３０のカメ
ラバッファ位置１３３４へ輸送することを示す。図２８Ｄは、スライドハンドラ１３２０
が、スライド２の走査を完了した後、画像デバイス１３５０から戻っているＸＹステージ
１３４０からスライド２を降ろすように位置決めされることを示す。ＸＹステージ１３４
０が降ろすべき位置内へ移動する時間は、たるみ時間の一例であることに留意されたい。
ＸＹステージ１３４０が降ろすべき位置にあり、その上に降ろすべきスライド２が待機し
ており、スライド３がＸＹステージ１３４０上へ積まれるのを待機した後の時間は、駐車
時間の一例である。

図２８Ｅは、スライド２がスライドハンドラ１３２０によってＸＹステージ１３４０か
らバッファ１３３０の戻り位置１３３２へ輸送されることを示す。次いでスライドハンド
ラ１３２０は、カメラバッファ位置１３３４からスライド３を持ち上げるための位置へ進
む。図２８Ｆは、スライド３がカメラバッファ位置１３３４から持ち上げられ、ＸＹステ
ージ１３４０上へ降ろされることを示す。図２８Ｇは、スライド２がスライドハンドラ１
３１０によって戻りバッファ位置１３３２から持ち上げられている間に、スライド３が現
在走査されていることを示す。図２８Ｈは、正しい位置に対して並進して回転および移動
するスライドハンドラ１３１０によってスライド２がカルーセル１３１０内の位置へ戻さ
れることを示す。図２８Ｉは、スライドハンドラ１３１０がカルーセル１３１０からスラ
イド１を持ち上げるように正しい位置に対して並進して移動することを示す。図２８Ｊは
、スライド３が現在依然として走査されている間に、スライドハンドラ１３１０がスライ
ド１を輸送してカメラバッファ位置で降ろし、この位置でスライド１のサムネイル画像が
取得されることを示す。カルーセル１３１０上の任意の残りのスライド（たとえば、スラ
イド４）、および／またはユーザによってユーザトレー１３１４内へ挿入された任意のユ
ーザスライドに対して、図示のシーケンスに関連して上記で論じたものに類似のさらなる
反復を実行し、本明細書に論じた迂回モード動作を開始することができる。

さらに本明細書に記載するシステムによれば、本明細書に記載するシステムの様々な技
法および特徴に適用できる顕微鏡検査の実施形態に関連して、照射システムを使用するこ
とができる。顕微鏡は、明視野顕微鏡検査のためにケーラー照射を一般に使用できること
が知られている。ケーラー照射の主な特徴は、開口数と照射面積がどちらも、調整可能な
虹彩を介して制御可能であることであり、したがって照射は、倍率、視野、および開口数
を変動させて広い範囲の顕微鏡対物レンズを機械加工するように調整することができる。
ケーラー照射は、所望の結果を提供するが、著しい空間体積を占める複数の構成要素を必
要とすることがある。したがって、本明細書に記載するシステムの様々な実施形態は、知
られているケーラー照射システムの特定の欠点を回避しながらケーラー照射の利点を維持
する、顕微鏡検査の適用分野で有利な照射のための特徴および技法をさらに提供する。

図２９は、本明細書に記載するシステムの一実施形態による発光ダイオード（ＬＥＤ）
照射アセンブリ１４０２を使用してスライド１４０１を照射する照射システム１４００を
示す概略図である。ＬＥＤ照射アセンブリ１４０２は、本明細書にさらに論じる複数の実
施形態による様々な特徴を有することができる。ＬＥＤ照射アセンブリ１４０２からの光
は、鏡１４０４および／または他の適当な光学構成要素を介して集光器１４０６へ伝送さ
れる。集光器１４０６は、本明細書に別途さらに論じるように、ＸＹステージ１４０８の
任意の必要な作業距離を収容するのに適した作業距離（たとえば、少なくとも２８ｍｍ）
を有する集光器とすることができる。一実施形態では、集光器は、２８ｍｍの作業距離を
有するＭｏｔｉｃによって製造された集光器ＳＧ０３．０７０１とすることができる。集
光器１４０６は、スライド１４０２上の試験片を照射する光の開口数（円錐角度）を制御
する調整可能な虹彩絞りを含むことができる。スライド１４０１は、顕微鏡対物レンズ１
４１０の下でＸＹステージ１４０８上に配置することができる。ＬＥＤ照射アセンブリ１
４０２は、たとえば本明細書に記載するシステムの特徴および技法によるＸＹステージの
移動、スライドキャッシング、および／または動的集束に関連する動作を含むスライド１
４０１上の試験片の走査および撮像に関連して使用することができる。

ＬＥＤ照射アセンブリ１４０２は、明白色のＬＥＤなどのＬＥＤ１４２０と、集光器要
素として使用できるレンズ１４２２と、スライド１４０１上の照射面積を制御できる調整
可能な虹彩視野絞り１４２４とを含むことができる。ＬＥＤ１４２０の発光表面は、レン
ズ１４２２によって集光器１４０６の入口瞳１４０６ａ上へ撮像することができる。入口
瞳１４０６ａは、集光器１４０６のＮＡ調整絞り１４０６ｂと同じ場所に位置することが
できる。レンズ１４２２は、ＬＥＤ１４０２の画像が集光器１４０６のＮＡ調整絞り１４
０６ｂの開口を埋めるように、ＬＥＤ１４２０の出力光の大部分を収集するように、また
ＬＥＤ１４２０の画像を集光器１４０６のＮＡ調整絞り１４０６ｂ上へ適当な倍率で集束
させるように選択することができる。

集光器１４０６を使用して、ＮＡ調整絞り１４０６ｂでＬＥＤ１４２０の光をスライド
１４０１上へ集束させることができる。スライド１４０１上の照射面積は、ＬＥＤ照射ア
センブリ１４０２内に取り付けられた視野絞り１４２４によって制御することができる。
視野絞り、および／または集光器１４０６と視野絞り１４２４の間の間隔は、視野絞り１
４２４がスライド１４０１のうち照射される面積を制御できるように、ＬＥＤ１４２０か
らの光をスライド１４０１の平面上へ撮像するように調整することができる。

スライドを含むＹステージが移動している間に画像センサがフレームを獲得するため、
ＬＥＤ１４２０のパルス（たとえば、ストロボ）を切り換えて、短時間にわたって非常に
高い明度を可能にすることができる。たとえば、約１３ｍｍ／秒で移動するＹステージの
場合、０．５画素（０．２５０ミクロン／画素）以下のぼけを維持するために、ＬＥＤ１
４２０は、１０マイクロ秒だけパルスを発することができる。ＬＥＤ光パルスは、本明細
書に別途さらに論じる焦点システムおよび技法によって、ディザレンズ共振周波数にロッ
クされたマスタクロックによってトリガすることができる。

図３０は、ＬＥＤ照射アセンブリ１４０２に関して本明細書に記載する特徴に対応する
、本明細書に記載するシステムによるＬＥＤ照射アセンブリ１４０２’に対する一実施形
態のより詳細な側面図を示す概略図である。ＬＥＤ１４３０、レンズ１４３２、および視
野絞り１４３４の実装形態および構成を、他の構造上の支持および調整構成要素１４３６
に対してこれに関連して示す。

図３１は、ＬＥＤ照射アセンブリ１４０２に関して論じるもののような特徴および機能
を有する本明細書に記載するシステムの一実施形態によるＬＥＤ照射アセンブリ１４０２
”の特有の実装形態の分解図を示す概略図である。アダプタ１４５１、マウント１４５２
、クランプ１４５３、およびマウント１４５４を使用して、レンズ１４６２に対してしっ
かりと位置決めされるように、ＬＥＤ照射アセンブリ１４０２”内にＬＥＤ１４５５をし
っかりと取り付けて位置を定めることができる。適当なねじおよびワッシャ構成要素１４
５６〜１４６１をさらに使用して、ＬＥＤ照射アセンブリ１４０２”を固定して取り付け
ることができる。様々な実施形態では、ＬＥＤ１４５５は、４，５００ルーメンの光学出
力および７０，０００時間の長い寿命を有する明白色のＬＥＤであるＰｈｌａｔＬｉｇｈ
ｔＷｈｉｔｅＬＥＤＣＭ−３６０Ｓｅｒｉｅｓ、ならびに／またはＬｕｘｅｏｎ
によって作製される適したＬＥＤとすることができる。レンズ１４６２は、ＭＧ９Ｐ６
ｍｍでＯＤ（外径）１２ｍｍのレンズとすることができる。結像レンズ構成要素１４６３
、アダプタ１４６４、スタック結像レンズ構成要素、および保持リング１４６７を使用し
て、調整可能な視野絞り構成要素１４６５に対してレンズ１４６２を位置決めして取り付
けることができる。調整可能な視野絞り構成要素１４６５は、ＴｈｏｒＬａｂｓによる
リング作動式の光彩絞り、部品番号ＳＭ１Ｄ１２Ｄとすることができる。スタック結像レ
ンズ１４６６は、ＴｈｏｒＬａｂｓによるＰ３ＬＧスタック結像レンズとすることがで
きる。結像レンズ１４６３は、ＴｈｏｒＬａｂｓによるＰ５０ＤまたはＰ５ＬＧ結像レ
ンズとすることができる。他のワッシャ１４６８およびねじ構成要素１４６９を適宜使用
して、ＬＥＤ照射アセンブリ１４０２”の要素をさらに固定して取り付けることができる
。

さらに本明細書に記載するシステムによれば、本明細書に記載するシステムの様々な実
施形態によるデジタル病理学の適用分野向けの高速スライド走査のためのデバイスおよび
技法が提供される。一実施形態では、病理学顕微鏡向けのスライドホルダは、（ｉ）ディ
スク形のトレーと、（ｉｉ）トレー内に形成された複数の凹部とを含むことができ、各凹
部は、スライドを受け取るように適合され、これらの凹部は、トレー内で円周方向に配置
される。トレーは、中心のスピンドル孔および２つのロック孔を含むことができ、ロック
孔は、トレーに対して垂直な軸の周りを高速で回転するように適合された駆動部を持ち上
げるように適合される。これらの凹部は、トレー内で別個の角度位置に付けた凹部とする
ことができる。これらの凹部は、スライドに接触するがスライドを過度に抑制しない半円
形の凸部を有することができ、それによって実質上歪みのないスライドを可能にする。凹
部はまた、切抜きを有することができ、それによって指で保持すると、操作者は凹部から
スライドを抜差しすることができる。様々な実施形態では、撮像システムに関して本明細
書に別途論じる特徴および技法に関連して、スライドホルダおよびその動作を使用するこ
とができる。

図３２は、デジタル病理学撮像に関連して使用できる本明細書に記載するシステムの一
実施形態による高速スライド走査デバイス１５００を示す概略図である。スライドホルダ
１５１０がトレー１５１２を含むことができ、凹部１５１４ａ、ｂ．．ｎが、トレー１５
１２上の円周または環状のリング１５１５の角度位置に配置され、凹部１５１４ａ〜ｎは
それぞれ、スライド１５０１を保持するように寸法設定することができる。トレー１５１
２は、円形のディスクとして示し、所望の数のスライドを保持するように製造することが
できる。たとえば、１６枚のスライドを保持するために、トレー１５１２は直径約３３．
０２ｃｍ（１３インチ）とすることができる。スライドの他の構成ならびにトレーの寸法
および形状の他の構成は、本明細書に記載するシステムに関連して適宜使用でき、凹部１
５１４ａ〜ｎの向きおよび構成を適宜修正できることに留意されたい。凹部１５１４ａ内
にスライド１５０１を配置するなど、トレー１５１２の各凹部１５１４ａ〜ｎ内にスライ
ドを配置することができ、トレー１５１２は、高速スライド走査デバイス１５００内へ配
置することができる。トレー１５１２は、中心のスピンドル孔１５１６ｃと、２つのロッ
ク孔１５１６ａおよび１５１６ｂとを含むことができ、ロック孔１５１６ａおよび１５１
６ｂは、スライドホルダ１５１０を回転方向１５１９に軸１５１８の周りを高速で回転さ
せる駆動部と係合することができる。トレー１５１２は、１５０２で代表として示す低プ
ロファイルの引出し内へ配置することができ、この引出しは、トレー１５１２をデバイス
１５００内へ後退させることができる。

図３３は、本明細書に記載するシステムの一実施形態による高速スライド走査デバイス
のトレー上の凹部１５２０をより詳細に示す概略図である。凹部１５２０は、凹部１５１
４ａ〜ｎのいずれかとすることができる。凹部１５２０は、スライド１５０１に接触する
がスライド１５０１を過度に抑制しない３つの凸部１５２２ａ〜ｃなどの複数の半円形の
凸部を含むことができ、それによって実質上歪みのないスライド１５０１を可能にする。
切抜き１５２３によって、指で保持すると、操作者は凹部１５２０からスライド１５０１
を抜差しすることができる。軸１５１８の周りを回転するときにスライドホルダ１５１０
／トレー１５１２によって生成される、矢印１５２１によって概略的に示す向心加速度は
、撮像が行われている間に、スライド１５０１にわずかな保持力を印加して、スライド１
５０１を定位置に維持することができる。保持力は、半円形の凸部１５２２ａ〜ｃに対し
てスライド１５０１を位置合わせするために、１００ｒｐｍより速い速度でトレー１５１
２を回転させることによって、最初少なくとも０．１ｇになるように設計することができ
る。スライド１５０１が位置合わせされた後、回転速度は、本明細書に別途論じるものの
ようなシステムの撮像速度と一貫して低減させることができる。より低い速度では、わず
かな保持力でも、凸部１５２２ａ〜ｃに対してスライド１５０１を安定させるはずである
。

図３２を再び参照すると、本明細書に別途詳細に論じるもののような顕微鏡撮像システ
ム１５３０は、円周リング１５１５のうちスライドが配置された領域を撮像するように、
回転式のトレー１５１２の上に配置することができる。撮像システム１５３０は、大きな
作業距離を有する高ＮＡ、たとえば０．７５ＮＡの顕微鏡対物レンズ１５３２と、中間レ
ンズ１５３４と、ＣＣＤまたはＣＭＯＳの２Ｄアレイ画像センサ１５３６とを含むことが
でき、画像センサ１５３６は、スライド１５０１上の物体を画像センサ１５３６へ拡大す
るように、適当な距離に配置される。画像センサ１５３６は、１００フレーム／秒より大
きいものなどの速いフレーム速度を有することができる。たとえば、画像センサ１５３６
は、１００フレーム／秒で動作するＤａｌｓａＦａｌｃｏｎ１．４Ｍ１００カメラの
一部または均等物とすることができる。撮像システム１５３０は、直流モータもしくはス
テッパモータ、玉もしくは親ねじ、および／または直線ガイドなどの構成要素から構築で
きる２軸電動式の駆動部に堅く取り付けることができる。一方の軸、放射軸１５３１ａは
、撮像システム１５３０またはその少なくとも１つの構成要素を、１０ミクロンの分解能
でわずかな移動、たとえば１ｍｍのステップによって放射状に移動させ、その下で回転す
るトレー１５１２上の１つまたは複数のリングを撮像することができる。他方の軸、焦点
軸１５３１ｂは、０．１ミクロンの分解能で、５〜１０ミクロンのわずかな移動で移動す
る。焦点軸は、高速で移動を実行するように、たとえば数ミリ秒でわずかな移動を実行す
るように構築することができる。顕微鏡対物レンズ１５３４の移動は、制御システムによ
って制御することができ、本明細書に別途論じるもののような動的集束技法に関連して使
用することができる。

回転式のトレー１５０２の下に、照射システム１５４０を配置することができ、本明細
書に別途論じる照射構成要素と同様に、高明度の白色ＬＥＤなどの光源１５４２と、鏡１
５４４などの１つまたは複数の光路構成要素と、集光器１５４６とを含むことができる。
一実施形態では、顕微鏡の集光器および撮像経路はともに接続され、剛性体として移動す
ることができ、したがって照射システム１５４０の移動方向１５４１は、撮像システム１
５３０の放射方向１５３１ａと同じ方向である。焦点方向１５３１ｂでは、撮像経路は、
集光器経路から切り離すことができ、したがって撮像システム１５３０の１つまたは複数
の構成要素は、高速の焦点移動を実行するために、焦点方向１５３１ｂに独立した移動を
含むことができる。

図３４は、凹部１５２０内のスライド１５０１上の試験片１５０１’を撮像するために
スライド１５０１に対して第１の放射方向の位置から開始する撮像経路を示す概略図であ
る。スライド１５０１を有する凹部１５２０は、スライドホルダ１５１０とともに回転方
向１５２４に回転する。本明細書に別途論じる画像捕獲技法に従って、フレーム（たとえ
ば、フレーム１５２５）に対して画像を捕獲することができる。図示のように、画像は、
トレー１５１２が撮像システム１５３０の下を回転すると、スライドホルダ１５１０上の
各スライドに対して１つのフレーム行（たとえば、フレーム１５２５）にわたって捕獲さ
れる。トレー１５１２の１回の回転後、撮像システム１５３０の放射方向の位置は、各ス
ライドに対して別のフレーム行にわたって画像を捕獲するように増分される。各フレーム
は、下の情景を一時的に止めて高速で獲得される。明視野照射は、そのような短い露出を
可能にするのに十分な放射とすることができる。これらの露出は、数１０秒から数百マイ
クロ秒の時間枠で行うことができる。このプロセスは、スライドホルダ１５１０内の各ス
ライドに対する当該領域全体が撮像されるまで継続される。この実施形態に関連して、収
集された画像を当該領域のモザイク画像にする処理は、トレー１５１２上で回転される複
数のスライド間の複数のフレーム行を正確に相関させるのに適した組織機構および／また
は画像タグ付けを必要とする。画像タイルの収集の弧状の運動は、知られているステッチ
ソフトウェアによって対処でき、病理学者が標準的な顕微鏡下で見ながら理解するはずの
図に変形できるため、捕獲された画像を正しいスライドに相関させるように画像にタグ付
けするのに適した撮像処理技法を使用することができる。

一例として、６ｒｐｍで回転する直径３３．５３ｃｍ（１３．２インチ）のディスク形
のトレーでは、ＮＡ＝０．７５の２０倍の顕微鏡対物レンズは、約１平方ｍｍの視野を生
成する。この弧状の視野は、約１０ミリ秒で横断される。１５平方ｍｍの有効面積内の組
織断面の場合、視野間の重複を２５％とすると、放射軸に沿って２０個の視野を増分する
必要があるはずである。フレーム転送が、取得時間を制限しないように十分なほど短かっ
た場合、ディスク上の１６枚のスライドを撮像するには、２０回転で十分なはずである。
これは、２００秒間にわたって６ｒｐｍで、または１２．５秒ごとに１枚のスライドとい
う処理量で行われるはずである。

図３５Ａおよび３５Ｂは、本明細書に記載するシステムの別の実施形態による回転式ス
ライドホルダ上のスライドの代替構成を示す概略図である。図３５Ａは、トレー１５１２
’を示し、凹部１５１４’は、スライド１５０１の長い方の寸法が、方向１５１９’に回
転するディスク形状のトレー１５１２’の半径に沿って向けられるように構成される。こ
の構成では、より多くのスライド（たとえば、３０枚のスライド）を、トレー１５１２’
上に収めることができる。図３５Ｂは、上述のように構成された凹部１５２０’内のスラ
イド１５０１に対する撮像経路の概略図である。図示の実施形態では、スライド１５０１
は、方向１５２１’に示す向心力および凸部１５２２ａ’〜ｃ’に従って、凹部１５２０
’内に維持される。試験片１５０１’に対するフレーム１５２５’に対する画像を収集す
るための画像処理が実行される回転の方向１５２４’を示す。撮像システム１５３０の放
射方向の位置は、各スライドに対して連続するフレーム行にわたって画像を捕獲するよう
に、スライドの長さ方向の刻みで増分される。一例では、１５ｍｍ×１５ｍｍの有効面積
の場合、視野間の重複を２５％とすると、放射軸に沿って２０個の視野を増分する必要が
あるはずである。この場合も、６ｒｐｍの２０回転で、２００秒にわたって完全な撮像を
提供するはずであるが、スライドの向きを考えると、より効率的な走査、したがって処理
量は、６．６７秒ごとに１枚のスライドまで増大するはずである。

図３６は、スライド１５５１上の試験片１５５１’を検査するように配置された対物レ
ンズ１５５２を含む、本明細書に記載するシステムの一実施形態による撮像システム１５
５０を示す概略図である。一実施形態では、焦点位置は、画像取得前のディスクのより低
速の事前の回転によって事前に決定することができる。１枚のスライド当たり多くても２
０秒を自動焦点に充てることで、総走査時間は１枚のスライド当たり３０秒になるはずで
あり、これは、現在の現況技術のシステムより１桁速い。スライド１５５１が配置された
トレー１５６０が方向１５６１に回転すると、対物レンズ１５５２は、本明細書に記載す
るシステムによって判定された最善の焦点に位置決めされるように、方向１５６２にわず
かに移動することができる。別個の自動焦点値は、各視野１５５３に対して設定する必要
はないが、スライドの反りまたは組織厚さの空間周波数がより大きいため、スライド１５
５１上の別個のより大きい区間１５５４、たとえば３×３の視野またはサブフレームに該
当するはずである。自動焦点値は、スライドが弧状の経路内でカメラの下を移動する間に
、最善の焦点を適用して補間されるはずである。

別法として、本明細書に提供する高速走査システムに関連して、本明細書に別途記載す
る実行中の集束技法などの動的集束技法を用いることができることが有利である。焦点（
たとえば、１秒当たり１２０個の焦点）を獲得する時間により、上記で論じた高速回転走
査技法とともに、実行中の集束を使用できることに留意されたい。回転式のディスクを１
０，０００分の１の速度まで制御して、ディスクの回転フィードバックに依拠することな
く各画像の開ループ標本化を可能にすることは、十分に制御システムの分野内であること
にさらに留意されたい。

通常、スライドの低分解能のサムネイル画像が生成される。これは、ここで記載した高
分解能の顕微鏡に干渉しないように、ディスクの角度位置上に低分解能のカメラを設定す
ることによって実現することができる。極めて大量の適用分野では、ディスクの形式はロ
ボットによる取扱いに向いている。３００ｍｍ（約１２”）のディスクを取り扱う半導体
ウェーハのロボットを使用して、バッファストックから高速走査デバイスへディスクを移
動させることができる。さらに、大部分の技術では、ステップおよび反復運動で、直線ス
テージを通じて顕微鏡対物レンズの下にスライドを位置決めする。これらの運動は、画像
取得時間を左右する。回転運動を使用する本明細書に記載するシステムは、効率的であり
、かつ繰返し精度が非常に高い。自動焦点および画像取得時間は、現在の現況技術の製品
より１桁小さい。

大部分のシステムはまた、ステージの停止および再開運動中にスライドを定位置に保持
するのに、締付け機構またはばねの固定具を必要とする。本明細書に記載するシステムは
、回転運動が向心加速度をもたらし、ディスク内に切り抜いた凹部内の所定の位置へスラ
イドを押し入れるという点で、固定機構を必要としない。これにより、スライドホルダの
構造はより簡単になり、かつ信頼性がより高くなる。さらに、スライドの固定は、スライ
ドに反りまたは歪みをもたらし、自動焦点プロセスを複雑にすることがあり、本明細書に
記載するシステムによって回避することが有利である。

現在のシステムでは、１枚のスライド当たり１５ｍｍの有効面積に対して、ピーク速度
は２〜３分である。本明細書に提供するシステムおよび方法では、上記で概説した例の場
合、同じ有効面積を３０秒未満で走査することができる。多くの病理学研究室は、１日当
たり１００枚から２００枚のスライドを走査することを目指している。これらの高速の画
像取得により、操作者は、ディスクの積み降ろし、バーコードの読取り、事前の集束とい
う追加のステップを含めて、日常的なスライドの在庫に１時間で対処することができる。
これにより、結果を得る時間がより速くなり、研究室の経済性を高めることができる。

図３７は、本明細書に記載するシステムの一実施形態による回転可能なトレーを使用す
る高速スライド走査を示す流れ図１６００である。ステップ１６０２で、回転可能なトレ
ーの凹部内へスライドが配置される。ステップ１６０２後、処理はステップ１６０４へ進
み、回転可能なトレーは、走査および撮像システムに対するスライド走査位置内へ移動さ
れる。ステップ１６０４後、処理はステップ１６０６へ進み、回転可能なトレーの回転が
開始される。上記で論じたように、回転可能なトレーの回転により、スライドに向心力が
作用して、スライドを所望の撮像位置に維持する。ステップ１６０６後、処理はステップ
１６０８へ進み、撮像システムは、回転可能なトレーの円周リング上の各スライドに対し
て１つのフレーム行にわたって、動的集束技法を含む本明細書に記載するシステムおよび
技法に従って画像を捕獲する。ステップ１６０８後、処理は試験ステップ１６１０へ進み
、回転可能なトレー上の各スライド上の所望の当該領域が走査および撮像されたかどうか
が判定される。そうでない場合、処理はステップ１６１２へ進み、撮像システムおよび／
またはその特定の構成要素は、回転可能なトレーの放射方向に１つ刻みで移動される。ス
テップ１６１２後、処理はステップ１６０８へ戻る。試験ステップ１６１０で、各スライ
ド上の当該領域が走査および撮像されたと判定された場合、処理はステップ１６１４へ進
み、各スライドに対して撮像された当該領域に対応する１つまたは複数のモザイク画像が
作成される。ステップ１６１４後、処理は完了する。

さらに本明細書に記載するシステムによれば、本明細書に記載する撮像システムの特徴
に関連して、光学複像デバイスおよび技法を提供および使用することができる。一実施形
態では、本明細書に記載するシステムは、２０倍で０．７５ＮＡのＰｌａｎＡｐｏ対物
レンズによって生成される分解能要素を標本化することができる。この分解能要素は、５
００ｎｍの波長で約０．５ミクロンである。この分解能要素のさらなる標本化を取得する
には、撮像センサの前の結像レンズを変えることができる。この対物レンズ（ｆ＿ｔｕｂ
ｅｌｅｎｓ＝画像センサの前の結像レンズの焦点距離）を考えると、結像レンズの焦点
距離を算出する近似計算は、
ｐｉｘ＿ｓｅｎｓｏｒ＝ＣＣＤまたはＣＭＯＳ画像センサ上の画素寸法
ｐｉｘ＿ｏｂｊｅｃｔ＝物体または組織上の画素寸法
ｆ＿ｔｕｂｅｌｅｎｓ＝ｐｉｘ＿ｏｂｊｅｃｔ／ｐｉｘ＿ｓｅｎｓｏｒ^＊９ｍｍであ
る。

ＤａｌｓａＦａｌｃｏｎ４Ｍ３０／６０（７．４ミクロンのセンサ画素）の場合に
０．２５ミクロンの物体での画素寸法を取得するには、結像レンズの焦点距離は約２６６
ｍｍになるはずである。物体での画素寸法が０．１２５ミクロンである場合、結像レンズ
の焦点距離は約５３２ｍｍになるはずである。これらの２つの物体画素寸法間を切り換え
ることができることが望ましく、これは、撮像センサの前を往復する１つのステージに２
つ以上の結像レンズを取り付けることによって実現することができる。新しい各焦点距離
に関連する経路長さが異なることを考えると、固定の画像センサ位置に対する経路を折り
畳むために、折畳み式の鏡を追加することも必要である。

図３８は、本明細書に記載するシステムの一実施形態による光学複像システム１７００
を示す概略図である。光学複像システム１７００は、本明細書に別途記載するように、カ
メラ１７１１の画像センサ１７１０と、顕微鏡対物レンズ１７２０とを含むことができる
。実行中の集束システムなどの本明細書に論じるシステムおよび技法に関連する他の構成
要素はまた、図示の光学複像システム１７００とともに使用できることに留意されたい。
２つ以上の物体画素寸法を実現するには、本明細書に記載するシステムに関連して、複数
の結像レンズ、たとえば第１の結像レンズ１７４０および第２の結像レンズ１７５０を提
供することができる。ステージ１７３０は、撮像センサの前で第１の結像レンズ１７４０
および第２の結像レンズ１７５０をそれぞれ往復させることができる。一実施形態では、
ステージ１７３０は、方向１７３１に移動する直線作動式のステージとすることができる
が、本明細書に記載するシステムに関連して、他のタイプのステージおよびその移動も使
用できることに留意されたい。第２の結像レンズ１７５０に対して、第２の結像レンズ１
７５０から画像センサ１７１０への光路を調整するために、１つまたは複数の折畳み式の
鏡を含むことができる鏡アセンブリ１７５２を示す。

図３９Ａおよび３９Ｂは、本明細書に記載するシステムの一実施形態による画像センサ
１７１０の前での第１の結像レンズ１７４０および第２の結像レンズ１７５０の往復を示
す光学複像システム１７００の概略図である。図３９Ａは、ステージ１７３０上で画像セ
ンサ１７１０の前に位置決めされた第１の結像レンズ１７４０に対する光路１７４１を示
す。図３９Ｂは、ステージ１７３０を介して画像センサ１７１０の前を往復した後の第２
の結像レンズ１７５０に対する光路１７５１を示す。図示のように、光路１７５１は、鏡
アセンブリ１７５２の１つまたは複数の鏡を使用して増大された。どちらの図でも、光学
複像システム１７００は、本明細書に別途詳細に論じるもののような他の適当な構造およ
び光学的な構成要素１７６０を含むことができることに留意されたい。

本明細書に論じる様々な実施形態は、本明細書に記載するシステムに関連して適当な組
合せで互いに組み合わせることができる。追加として、場合によっては、フローチャート
、流れ図、および／または記載の流れ処理内のステップの順序は、適宜修正することがで
きる。さらに、本明細書に記載するシステムの様々な態様は、記載の特徴を有し、記載の
機能を実行する、ソフトウェア、ハードウェア、ソフトウェアとハードウェアの組合せ、
および／または他のコンピュータ実施モジュールもしくはデバイスを使用して実施するこ
とができる。本明細書に記載するシステムのソフトウェア実装形態は、コンピュータ可読
記憶媒体内に記憶され、１つまたは複数の処理装置によって実行される実行可能なコード
を含むことができる。コンピュータ可読記憶媒体は、コンピュータハードドライブ、ＲＯ
Ｍ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、フラッシュドライブ、
および／もしくはたとえばユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）インターフェースを有す
る他のドライブなどの携帯型のコンピュータ記憶媒体、ならびに／または処理装置によっ
て実行可能なコードを記憶および実行できる任意の他の適当な有形の記憶媒体もしくはコ
ンピュータメモリを含むことができる。本明細書に記載するシステムは、任意の適当な動
作システムに関連して使用することができる。

本発明の他の実施形態は、本明細書を考慮し、または本明細書に開示する本発明を実施
すれば、当業者には明らかであろう。本明細書および例は、例示的なのみを目的とし、本
発明の本当の範囲および精神は、以下の特許請求の範囲に示されるものとする。

Claims

試験片の焦点の合った画像を取得するデバイスであって、
前記試験片を検査するように配置された対物レンズと、
前記対物レンズに結合され、前記対物レンズの移動を制御する低速集束ステージと、
ディザレンズを含み、前記ディザレンズを移動させるディザ焦点ステージと、
前記ディザレンズを介して伝送される光に従って焦点情報を提供する焦点センサと、
前記焦点情報を使用して測定基準を判定し、前記測定基準に従って前記対物レンズの第
１の焦点位置を判定し、前記対物レンズを前記第１の焦点位置へ移動させるための位置情
報を前記低速集束ステージへ送る少なくとも１つの電気構成要素と、
前記対物レンズが前記第１の焦点位置内へ移動された後に、前記試験片の画像を捕獲す
る画像センサとを備えるデバイス。
ＸＹ移動ステージをさらに備え、前記ＸＹ移動ステージ上に前記試験片が配置され、前
記少なくとも１つの電気構成要素が、前記ＸＹ移動ステージの移動を制御する、
請求項１に記載のデバイス。
前記ＸＹ移動ステージの前記移動が、前記ディザレンズの運動に位相ロックされる、請
求項２に記載のデバイス。
前記ディザ焦点ステージが、前記ディザレンズを並進運動で移動させる音声コイル作動
式の屈曲アセンブリを含む、請求項１に記載のデバイス。
前記ディザレンズが、少なくとも６０Ｈｚの共振周波数で移動され、前記少なくとも１
つの電気構成要素が、前記焦点情報を使用して、１秒当たり少なくとも６０回の焦点計算
を実行する、請求項１に記載のデバイス。
前記焦点センサおよび前記ディザ焦点ステージが、双方向に動作するように設定され、
前記焦点センサが、前記共振周波数の前記ディザレンズの前記運動の正弦波形の上下部分
両方に関する前記焦点情報を生成する、請求項１に記載のデバイス。
前記測定基準が、コントラスト情報、鮮明度情報、および色度情報の少なくとも１つを
含む、請求項１に記載のデバイス。
前記焦点情報が、前記試験片の焦点走査中に使用される焦点窓の複数の区間に対する情
報を含む、請求項１に記載のデバイス。
ＸＹ移動ステージをさらに備え、前記ＸＹ移動ステージ上に前記試験片が配置され、前
記少なくとも１つの電気構成要素が、前記ＸＹ移動ステージの移動を制御し、前記ＸＹ移
動ステージの速度を判定する際に、前記複数の区間の少なくとも一部分からの前記情報が
使用される、
請求項８に記載のデバイス。
前記焦点センサの視野が、前記画像センサの視野に対して傾いている、請求項８に記載
のデバイス。
試験片の焦点の合った画像を取得する方法であって、
前記試験片を検査するように配置された対物レンズの移動を制御するステップと、
ディザレンズの運動を制御するステップと、
前記ディザレンズを介して伝送される光に従って焦点情報を提供するステップと、
前記焦点情報を使用して測定基準を判定し、前記測定基準に従って前記対物レンズの第
１の焦点位置を判定するステップと、
前記対物レンズを前記第１の焦点位置内へ移動させるために使用される位置情報を送る
ステップとを含む方法。
前記第１の焦点位置が、最善の焦点位置として判定され、前記方法が、
前記対物レンズが前記最善の焦点位置へ移動された後に、前記試験片の画像を捕獲する
ステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
前記試験片が配置されたＸＹ移動ステージの移動を制御するステップ
をさらに含む、請求項１１に記載の方法。
前記ディザレンズが、少なくとも６０Ｈｚの共振周波数で移動され、１秒当たり少なく
とも６０回の焦点計算が実行される、請求項１１に記載の方法。
前記測定基準が、鮮明度情報、コントラスト情報、および色度情報の少なくとも１つを
含む、請求項１１に記載の方法。
前記焦点情報が、前記試験片の焦点走査中に使用される焦点窓の複数の区間に対する情
報を含む、請求項１１に記載の方法。
前記試験片が配置されたＸＹ移動ステージの移動を制御するステップをさらに含み、前
記ＸＹ移動ステージの速度を判定する際に、前記複数の区間の少なくとも一部分からの前
記情報が使用される、
請求項１６に記載の方法。
前記ＸＹ移動ステージの前記移動が、前記試験片の前後の並進走査を提供するように制
御される、請求項１６に記載の方法。
試験片の画像を取得する方法であって、
公称焦点面を確立するステップと、
関連するｘおよびｙ座標を有する開始位置で前記試験片を位置決めするステップと、
前記試験片を越える単一の横断で、第１の処理を実行するステップとを含み、前記第１
の処理が、
ディザレンズを使用して、複数の点のそれぞれに対して焦点位置を判定するステップと
、
前記焦点位置に従って、前記複数の点のそれぞれに対してフレームを獲得するステップ
とを含む、方法。
請求項１１から１９のいずれか一項に従って試験片の焦点の合った画像を取得するため
に記憶されたコードを備える、コンピュータ可読媒体。
顕微鏡ステージのためのデバイスであって、
移動ステージブロックと、
前記移動ステージブロックを案内する底ブロックとを備え、前記底ブロックが、
実質上平坦な第１のブロックと、
三角形の形状を有する第２のブロックとを含み、前記第１のブロックおよび前記第２の
ブロックが、前記移動ステージブロックを並進方向に案内する、デバイス。
前記第１のブロックおよび前記第２のブロックが、底板上の高くなった突起上で支持さ
れる、請求項２１に記載のデバイス。
前記第１のブロックおよび前記第２のブロックが、ガラスから作製される、請求項２１
に記載のデバイス。
前記移動ステージブロック上に配置され、前記第１のブロックおよび前記第２のブロッ
クに接触する複数のボタン要素をさらに備え、前記ボタン要素によって、前記並進方向に
のみ前記移動ステージブロックの運動が可能になる、
請求項２１に記載のデバイス。
前記ボタン要素が球面形状であり、熱可塑性物質から作製される、請求項２４に記載の
デバイス。
前記複数のボタン要素の少なくとも２つが、前記第２のブロックの前記三角形の形状の
両側で互いに面するように構成され、前記複数のボタン要素の少なくとも１つのボタンが
、その平坦な面で前記第１のブロックに接触する、請求項２４に記載のデバイス。
前記移動ステージブロック上の前記複数のボタン要素の位置が、三角形を形成する、請
求項２４に記載のデバイス。
前記複数のボタン要素がそれぞれ、ステージの運動中に等しい重量を保持する、請求項
２７に記載のデバイス。
前記移動ステージブロックが、前記複数のボタン要素の前記位置によって形成された前
記三角形の質量中心に重心を有するような形状である、請求項２７に記載のデバイス。
片持ち梁アームアセンブリと、
前記片持ち梁アセンブリに堅く結合された第１の端部、および前記移動ステージブロッ
ク上の質量中心位置に結合された第２の端部を有する屈曲要素と
をさらに備える、請求項２１に記載のデバイス。
前記片持ち梁アームアセンブリが、レール上の再循環式の軸受設計を介して動作する軸
受ブロックに結合された片持ち梁アームを含む、請求項３０に記載のデバイス。
前記レール上で前記軸受ブロックを駆動させると、前記屈曲要素が前記移動ステージブ
ロックに力を印加する、請求項３１に記載のデバイス。
前記屈曲要素の曲げ剛性が、前記片持ち梁アームアセンブリの上下運動から前記移動ス
テージブロックを分離する、請求項３２に記載のデバイス。
前記底ブロックが、前記移動ステージブロックの前記並進方向に対して垂直な方向に別
の移動ステージを形成する、請求項２１に記載のデバイス。
１５０ナノメートル程度の運動の繰返し精度が提供される、請求項２１に記載のデバイ
ス。
スライドキャッシングのためのデバイスであって、
ラックと、
バッファと、
前記ラックと前記バッファの間で第１のスライドを移動させるスライドハンドラと、
前記第２のスライドの走査に関連して第２のスライドを移動させるＸＹステージとを備
え、前記第１のスライドに対応する前記スライドハンドラの少なくとも１つの機能が、前
記第２のスライドに対応する前記ＸＹステージの少なくとも１つの機能と並行して実行さ
れる、デバイス。
前記スライドハンドラが、前記ラック、前記バッファ、および前記ＸＹステージの間で
前記第１のスライドおよび前記第２のスライドを移動させる、請求項３６に記載のデバイ
ス。
前記スライドハンドラが、少なくとも３自由度で移動する、請求項３６に記載のデバイ
ス。
前記ＸＹステージが、前記バッファから前記ＸＹステージへスライドを移動させるスラ
イドピックアップヘッドを含む、請求項３６に記載のデバイス。
前記第１のスライドおよび前記第２のスライドを撮像する撮像デバイス
をさらに備える、請求項３６に記載のデバイス。
前記撮像デバイスが、集束システムおよびカメラを含む、請求項４０に記載のデバイス
。
前記集束システムが動的集束システムを含む、請求項４０に記載のデバイス。
前記ＸＹステージの前記少なくとも１つの機能と並行して実行される前記スライドハン
ドラの前記少なくとも１つの機能が、少なくとも１０％の時間利得を提供する、請求項３
６に記載のデバイス。
前記スライドハンドラが、機械的ピックアップデバイスおよび真空ピックアップデバイ
スの少なくとも１つを含むスライドピックアップヘッドを含む、請求項３６に記載のデバ
イス。
前記バッファが、複数のスライドを受け入れる複数のバッファ位置を含む、請求項３６
に記載のデバイス。
前記バッファの少なくとも１つのバッファ位置が、スライドのサムネイル画像を捕獲す
るために使用される位置である、請求項４５に記載のデバイス。
前記ラックが、少なくとも１つの主トレーおよび迂回トレーを含み、前記少なくとも１
つの主トレー内に何らかのスライドが配置される前に、前記迂回トレー内に配置されたス
ライドが処理される、請求項３６に記載のデバイス。
スライドキャッシングのための方法であって、
ラックおよびバッファを提供するステップと、
前記ラックと前記バッファの間で第１のスライドを移動させるステップと、
第２のスライドを、前記第２のスライドの走査に関連して前記バッファ内または前記バ
ッファ外へ移動させるステップとを含み、前記ラックと前記バッファの間の前記第１のス
ライドの移動が、前記第２のスライドの前記走査と並行して実行される、方法。
前記第２のスライドの前記走査が、集束動作および画像捕獲動作を含む、請求項４８に
記載の方法。
前記第２のスライドの前記走査と並行して第１のスライドを移動させることで、少なく
とも１０％の時間利得を提供する、請求項４８に記載の方法。
前記第２のスライドの前記走査が、動的集束動作を含む、請求項４８に記載の方法。
前記バッファが、カメラバッファ位置および戻りバッファ位置の少なくとも１つを含む
複数のバッファ位置を含む、請求項４８に記載の方法。
前記第１のスライドおよび前記第２のスライドの少なくとも１つが前記カメラバッファ
位置にあるとき、前記第１のスライドおよび前記第２のスライドの少なくとも１つのサム
ネイル画像を捕獲するステップ
をさらに含む、請求項５２に記載の方法。
スライドキャッシングのためのデバイスであって、
第１のラックと、
第２のラックと、
第１のスライドを、前記第１のスライドの走査に関連して前記第１のラック内または前
記第１のラック外へ移動させる第１のＸＹステージと、
第２のスライドを、前記第２のスライドの走査に関連して前記第２のラック内または前
記第２のラック外へ移動させる第２のＸＹステージとを備え、前記第１のスライドに対応
する前記第１のＸＹステージの少なくとも１つの機能が、前記第２のスライドに対応する
前記第２のＸＹステージの少なくとも１つの機能と並行して実行される、デバイス。
前記第１のラックおよび前記第２のラックが、単一のラックの一部を形成する、請求項
５４に記載のデバイス。
前記第１のスライドおよび前記第２のスライドを撮像する撮像デバイス
をさらに備える、請求項５４に記載のデバイス。
前記第１のＸＹステージと前記第２のＸＹステージがそれぞれ、スライドピックアップ
ヘッドを含む、請求項５４に記載のデバイス。
スライド走査のためのデバイスであって、
回転可能なトレーと、
前記回転可能なトレー内に配置された少なくとも１つの凹部とを備え、前記少なくとも
１つの凹部が、スライドを受け取るように寸法設定され、前記少なくとも１つの凹部が、
前記回転可能なトレーの回転の結果、走査位置で前記スライドを安定させる、デバイス。
前記少なくとも１つの凹部が、前記スライドを安定させる複数の凸部を含む、請求項５
８に記載のデバイス。
前記少なくとも１つの凹部が、前記回転可能なトレーの円周リング上に配置された複数
の凹部を含む、請求項５８に記載のデバイス。
撮像システムをさらに備え、前記撮像システムの少なくとも１つの構成要素が、前記回
転可能なトレーの放射方向に移動する、
請求項５８に記載のデバイス。
前記撮像システムの前記少なくとも１つの構成要素が、前記回転可能なトレーの１回転
に対応して前記放射方向に漸進的に移動する、請求項６１に記載のデバイス。
前記少なくとも１つの凹部が、長さが幅より大きいスライドを受け取るように寸法設定
され、前記スライドの前記長さが、前記回転可能なトレーの放射方向に向けられる、請求
項５８に記載のデバイス。
前記少なくとも１つの凹部が、長さが幅より大きいスライドを受け取るように寸法設定
され、前記スライドの前記幅が、前記回転可能なトレーの放射方向に向けられる、請求項
５８に記載のデバイス。
スライドを走査する方法であって、
回転可能なトレーの少なくとも１つの凹部内に前記スライドを配置するステップと、
前記回転可能なトレーを回転させるステップとを含み、前記少なくとも１つの凹部が、
スライドを受け取るように寸法設定され、前記少なくとも１つの凹部が、前記回転可能な
トレーの回転の結果、走査位置で前記スライドを安定させる、方法。
前記少なくとも１つの凹部が、前記スライドを安定させる複数の凸部を含む、請求項６
５に記載の方法。
前記少なくとも１つの凹部が、前記回転可能なトレーの円周リング上に配置された複数
の凹部を含む、請求項６５に記載の方法。
撮像システムを提供するステップと、
前記回転可能なトレーの放射方向に前記撮像システムの少なくとも１つの構成要素を移
動させるステップと
をさらに含む、請求項６５に記載の方法。
前記撮像システムの前記少なくとも１つの構成要素が、前記回転可能なトレーの１回転
に対応して前記放射方向に漸進的に移動される、請求項６８に記載の方法。
前記少なくとも１つの凹部が、長さが幅より大きいスライドを受け取るように寸法設定
され、前記スライドの前記長さが、前記回転可能なトレーの放射方向に向けられる、請求
項６５に記載の方法。
前記少なくとも１つの凹部が、長さが幅より大きいスライドを受け取るように寸法設定
され、前記スライドの前記幅が、前記回転可能なトレーの放射方向に向けられる、請求項
６５に記載の方法。