CN113296255B - 一种扫描显微镜病理切片自动调焦成像装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种扫描显微镜病理切片自动调焦成像装置，包括调焦成像机构和计算机，调焦成像机构包括底座板、光源组件、透镜组件、切片固定组件、显像组件，光源组件包括丝杠轴一、丝杠副一，丝杠副一上端外壁固设有光源座，透镜组件包括丝杠轴二、丝杠副二，丝杠副二上端外壁固设有透镜座，显像组件包括丝杠轴三、丝杠副三，丝杠副三上端外壁固设有显像座，切片固定组件包括切片柱、安装于切片柱上端的切片样品，本申请通过丝杠传动移动，调节稳定性好，精度高，且多个丝杠规格可不同，适用不同调控精度，焦点调控精准度显著提高，另外，可同时处理多个切片样本，大大提高了扫描效率，装置整体高效实用。

Description

一种扫描显微镜病理切片自动调焦成像装置

技术领域

本发明涉及医药设备领域，具体的为一种扫描显微镜病理切片自动调焦成像装置。

背景技术

病理切片成像装置是扫描常规载玻片产生数字载玻片的装置。随着医疗器械行业集成化自动化技术的高速发展，把传统耗时繁琐的病理阅片模式转变为全切片数字图像阅片的病理切片成像装置在各大病理部门及研究部门正逐步成为必备仪器。通过自动化的扫描运动及多倍显微物镜使用，病理切片成像装置可以提供全切片视场，高分辨率的图像。

成像装置少不了镜片模组，组装镜头模组时，需要先对镜头模组进行调焦作业，即利用调焦装置对镜头模组的镜头与感光元件之间的距离进行微调，使镜头的对焦面与感光元件的感测面对准，以达到最佳的影像品质。

数字切片成像过程中，聚焦是一个非常关键的步骤，聚焦效果直接影响图像成像的清晰度，直接影响数字切片的扫描质量。现在普遍的镜头调焦操作都是通过人工完成，人工拿着镜头对准光源，凭借人工肉眼完成调焦工作，人工调焦费时费力，差异率大，严重影响镜头后续使用的影像品质。显微镜常用的自动聚焦方法主要采用爬坡函数搜索当前视场的最佳聚焦，通常基于一个视场，定长移动位置抓取若干幅图像，再计算这些若干幅不同层面图像的图像清晰度，最大的图像清晰度对应的那幅图像的平面就是最佳聚焦面。这种方法简单有效，能得到每个视场的最佳聚焦图像。但这种情况下固定的步长很容易使聚焦陷入振荡。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种扫描显微镜病理切片自动调焦成像装置，通过丝杠传动移动，调节稳定性好，精度高，且多个丝杠规格可不同，适用不同调控精度，焦点调控精准度显著提高，另外，可同时处理多个切片样本，大大提高了扫描效率，装置整体高效实用。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种扫描显微镜病理切片自动调焦成像装置，包括调焦成像机构和计算机，调焦成像机构包括底座板以及由左向右依次安装于底座板上的光源组件、透镜组件、切片固定组件、显像组件，光源组件包括丝杠轴一、适配套接于丝杠轴一上的丝杠副一，丝杠副一上端外壁固设有光源座，光源座上安装有光源灯，透镜组件包括丝杠轴二、适配套接于丝杠轴二上的丝杠副二，丝杠副二上端外壁固设有透镜座，透镜座上安装有透镜，显像组件包括丝杠轴三、适配套接于丝杠轴三上的丝杠副三，丝杠副三上端外壁固设有显像座，显像座上安装有显像屏，切片固定组件包括切片柱、安装于切片柱上端的切片样品，光源灯、透镜、切片样品、显像屏处于线性同一水平高度。

作为本发明进一步优选，丝杠轴一、丝杠轴二、丝杠轴三两端均通过轴承座连有安装板，安装板底端固设于底座板上表面，丝杠轴一、丝杠轴二相近端共同连于同一安装板，丝杠轴二、丝杠轴三相近端连接的安装板间留有空隙，切片柱安装于该空隙间，安装板上安装有分别驱动丝杠轴一、丝杠轴二、丝杠轴三转动的电机一、电机二、电机三。

作为本发明进一步优选，底座板上表面位于空隙间开设有弧形电滑轨，切片柱底端通过适配的电滑块滑动安装于该弧形电滑轨内，切片柱包括两个分支柱，分支柱上端分别安装有切片样品，且分支柱间通过弧形杆一体连接。

作为本发明进一步优选，显像屏采用CCD面阵，显像屏、光源灯、电机一、电机二、电机三、弧形电滑轨均通过控制器电性连接计算机，由计算机根据信号反馈调控，并存储收集显像屏图像，根据图形清晰度评价函数分析获取最佳对焦面图像。

作为本发明进一步优选，光源座、透镜座、切片柱、显像座均由若干铰接相连的连板组成，连板侧壁设有供光源灯、显像屏拆卸安装的安装块，连板侧壁贯穿设有供透镜、切片样品拆卸安装的槽口。

作为本发明进一步优选，安装座两侧固设有伸缩柱，两侧伸缩柱上端间连有横杆，横杆上间隙滑接连接块，连接块底端与最上方的连板铰接相连。

作为本发明进一步优选，伸缩柱采用电动伸缩杆结构，伸缩柱通过控制器电性连接计算机。

作为本发明进一步优选，丝杠轴一、丝杠轴二、丝杠轴三上的螺距相同或不同。

本发明的有益效果在于：本发明通过丝杠传动移动，调节稳定性好，精度高，且多个丝杠规格可不同，适用不同调控精度，焦点调控精准度显著提高，另外，可同时处理多个切片样本，大大提高了扫描效率，装置整体高效实用。

由电机驱动丝杠轴转动，在线性方向调节光源灯、透镜、显像屏的位置，从而实现焦距调整，完成不同对焦面图像获取，显像屏采用面阵CCD，有效收集存储切片样品的若干对焦面成像，然后经图形清晰度评价函数分析得到最清晰的焦点成像图即可，整个过程完全可由计算机调控，自动化程度高，大大提高了调焦效率，成像效果好，便捷高效。

多个丝杠轴规格可相同或不同设计，即螺距相同或不同，采用不同螺距的丝杠轴，在电机驱动过程中，实现不同精度的调整，相较现有的同一定长移动，显然灵活性更强，具备多个调节精度，适用范围更广，调焦成像品质更高。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明底座板俯视图；

图3为本发明连板、伸缩柱部分示意图；

图4为本发明连板侧视图；

图中：1调焦成像机构、2计算机、3底座板、4光源组件、5透镜组件、6切片固定组件、7显像组件、8丝杠轴一、9丝杠副一、10光源座、11光源灯、12丝杠轴二、13丝杠副二、14透镜座、15透镜、16丝杠轴三、17丝杠副三、18显像座、19显像屏、20切片柱、21切片样品、22安装板、23电机一、24电机二、25电机三、26弧形电滑轨、27分支柱、28弧形杆、29连板、30伸缩柱、31横杆、32连接块。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种扫描显微镜病理切片自动调焦成像装置，包括调焦成像机构1和计算机2，调焦成像机构通过控制器连接计算机终端，由计算机远程操控，自动化效果好，高效实用（本申请中的显像屏面阵CCD、电机、伸缩柱、电控轨道等均为现有成熟技术，相应的电性连接也都具有成熟的应用实例，按现有手段安装使用即可，在此不做限定）。

调焦成像机构1包括底座板3以及由左向右依次安装于底座板3上的光源组件4、透镜组件5、切片固定组件6、显像组件7，光源组件4包括丝杠轴一8、适配套接于丝杠轴一8上的丝杠副一9，丝杠副一9上端外壁固设有光源座10，光源座10上安装有光源灯11，透镜组件5包括丝杠轴二12、适配套接于丝杠轴二12上的丝杠副二13，丝杠副二13上端外壁固设有透镜座14，透镜座14上安装有透镜15，显像组件7包括丝杠轴三16、适配套接于丝杠轴三16上的丝杠副三17，丝杠副三17上端外壁固设有显像座18，显像座18上安装有显像屏19，切片固定组件6包括切片柱20、安装于切片柱20上端的切片样品21，光源灯11、透镜15、切片样品21、显像屏19处于线性同一水平高度。

进一步的，丝杠轴一8、丝杠轴二12、丝杠轴三16两端均通过轴承座连有安装板22，安装板22底端固设于底座板3上表面，丝杠轴一8、丝杠轴二12相近端共同连于同一安装板22，丝杠轴二12、丝杠轴三16相近端连接的安装板22间留有空隙，切片柱20安装于该空隙间，安装板22上安装有分别驱动丝杠轴一8、丝杠轴二12、丝杠轴三16转动的电机一23、电机二24、电机三25。

如图电机一安装于左侧安装板侧壁，用于驱动丝杠轴一转动，电机二安装于共用的安装板上端面，通过传动齿啮合驱动丝杠轴二转动，电机三安装于右侧安装板侧壁，用于驱动丝杠轴三转动（图中每个丝杠轴螺距不同，具体可根据需要设计）。

底座板3上表面位于空隙间开设有弧形电滑轨26，切片柱20底端通过适配的电滑块滑动安装于该弧形电滑轨26内，切片柱20包括两个分支柱27，分支柱27上端分别安装有切片样品21，且分支柱27间通过弧形杆28一体连接。使用时，通过计算机调控切片柱相对电滑轨滑动，即一个分支柱上的切片样品在进行调焦成像时，另一个分支柱上可同步安装另一个切片样品，即沿弧形电滑轨往复滑动运动时，保证始终有个工位在进行调焦成像，另一个工位进行样品的装卸，从而实现连续性操作，提高效率。

显像屏19采用CCD面阵，显像屏19、光源灯11、电机一23、电机二24、电机三25、弧形电滑轨26均通过控制器电性连接计算机2，由计算机2根据信号反馈调控，并存储收集显像屏图像，根据图形清晰度评价函数分析获取最佳对焦面图像。

基于上述的自动调焦成像装置，进一步的，丝杠轴一8、丝杠轴二12、丝杠轴三16上的螺距相同或不同，图中设计均不相同，驱动不同的电机，实现的水平移动距离精度不同，满足多级精细调焦，适用范围广。

上述结构为单层设计，只能处理一个水平面的两个样品调焦，若需要进一步提高装置调焦效率，进一步的还可设计如下：

光源座10、透镜座14、切片柱20、显像座18均由若干铰接相连的连板29组成，连板29侧壁设有供光源灯11、显像屏19拆卸安装的安装块，如图所示，可为凸出的螺纹安装块，数量可为多个，光源灯、显像屏可通过螺纹连接件可拆卸螺接安装；连板29侧壁贯穿设有供透镜15、切片样品21拆卸安装的槽口，具体的，透镜、切片外沿可设置沿板，沿板上设置螺纹，同理槽口内壁设置适配的螺纹，两者通过螺纹可拆卸螺接安装，由于贯穿设置，光线可贯穿通过镜片、切片。其中，安装块、槽口可设置，以形成多组调焦路线，形成多个独立的调焦装置，同步实现多个调焦成像操作，进一步提高装置效率。

铰接的连板上端需要一个受力悬挂点，对此，安装座3两侧固设有伸缩柱30，两侧伸缩柱30上端间连有横杆31，横杆31上间隙滑接连接块32，连接块32底端与最上方的连板29铰接相连。伸缩柱32采用电动伸缩杆结构，伸缩柱32通过控制器电性连接计算机2。设置伸缩柱结构，可根据伸缩程度，调节连板间的相对倾斜程度，如使用时可打开一定角度至便于安装组件，不用时，则可收叠放置，减小空间占用，简单便捷。

本发明通过丝杠传动移动，调节稳定性好，精度高，且多个丝杠规格可不同，适用不同调控精度，焦点调控精准度显著提高，另外，可同时处理多个切片样本，大大提高了扫描效率，装置整体高效实用。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种扫描显微镜病理切片自动调焦成像装置，其特征在于：包括调焦成像机构和计算机，调焦成像机构包括底座板以及由左向右依次安装于底座板上的光源组件、透镜组件、切片固定组件、显像组件，光源组件包括丝杠轴一、适配套接于丝杠轴一上的丝杠副一，丝杠副一上端外壁固设有光源座，光源座上安装有光源灯，透镜组件包括丝杠轴二、适配套接于丝杠轴二上的丝杠副二，丝杠副二上端外壁固设有透镜座，透镜座上安装有透镜，显像组件包括丝杠轴三、适配套接于丝杠轴三上的丝杠副三，丝杠副三上端外壁固设有显像座，显像座上安装有显像屏，切片固定组件包括切片柱、安装于切片柱上端的切片样品，光源灯、透镜、切片样品、显像屏处于线性同一水平高度；

所述丝杠轴一、丝杠轴二、丝杠轴三两端均通过轴承座连有安装板，安装板底端固设于底座板上表面，丝杠轴一、丝杠轴二相近端共同连于同一安装板，丝杠轴二、丝杠轴三相近端连接的安装板间留有空隙，切片柱安装于该空隙间，安装板上安装有分别驱动丝杠轴一、丝杠轴二、丝杠轴三转动的电机一、电机二、电机三；

所述底座板上表面位于空隙间开设有弧形电滑轨，切片柱底端通过适配的电滑块滑动安装于该弧形电滑轨内，切片柱包括两个分支柱，分支柱上端分别安装有切片样品，且分支柱间通过弧形杆一体连接。

2.根据权利要求1所述的扫描显微镜病理切片自动调焦成像装置，其特征在于：所述显像屏采用CCD面阵，显像屏、光源灯、电机一、电机二、电机三、弧形电滑轨均通过控制器电性连接计算机，由计算机根据信号反馈调控，并存储收集显像屏图像，根据图形清晰度评价函数分析获取最佳对焦面图像。

3.根据权利要求1所述的扫描显微镜病理切片自动调焦成像装置，其特征在于：所述光源座、透镜座、切片柱、显像座均由若干铰接相连的连板组成，连板侧壁设有供光源灯、显像屏拆卸安装的安装块，连板侧壁贯穿设有供透镜、切片样品拆卸安装的槽口。

4.根据权利要求3所述的扫描显微镜病理切片自动调焦成像装置，其特征在于：包括安装座，所述安装座两侧固设有伸缩柱，两侧伸缩柱上端间连有横杆，横杆上间隙滑接连接块，连接块底端与最上方的连板铰接相连。

5.根据权利要求4所述的扫描显微镜病理切片自动调焦成像装置，其特征在于：所述伸缩柱采用电动伸缩杆结构，伸缩柱通过控制器电性连接计算机。

6.根据权利要求1所述的扫描显微镜病理切片自动调焦成像装置，其特征在于：所述丝杠轴一、丝杠轴二、丝杠轴三上的螺距相同或不同。

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