KR101423896B1 - 슬라이드 캐싱을 위한 디바이스 및 방법 - Google Patents
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Abstract
광학 스캐닝 현미경 및/또는 다른 적절한 이미징 시스템에 대한 시스템들 및 기법들은, 조직 샘플 및/또는 슬라이드 상에 배치된 다른 대상물의 포커싱된 이미지들을 스캐닝하고 수집하는 컴포넌트들을 포함한다. 여기에 기술된 포커싱 시스템은, "온 더 플라이 포커싱" 이라고 지칭될 수도 있는, 스냅샷이 캡처됨에 따라 스냅샷 각각에 대한 최상의 포커스를 결정하는 것을 제공한다. 여기에 기술된 디바이스들 및 기법들은, 병리 슬라이드에서의 영역의 디지털 이미지를 형성하는데 필요한 시간에 있어서 상당한 감소들을 이르게 하고, 높은 스루풋으로 시료의 고화질 디지털 이미지들의 생성을 제공한다.
Description
관련 출원들
본 출원은 2010년 7월 23일자로 출원되고 "On-the-Fly Focusing Sensor" 라는 명칭의 미국 가출원 제61/367,341호; 2010년 1월 28일자로 출원되고 "Slide Caching in a Slide Scanning Microscope" 라는 명칭의 미국 가출원 제61/299,231호; 2009년 11월 13일자로 출원되고 "Scanning Microscope Slide Stage" 라는 명칭의 미국 가출원 제61/261,251호; 2009년 10월 29일자로 출원되고 "High Speed Slide Scanning System for Digital Pathology" 라는 명칭의 미국 가출원 제61/256,228호; 및 2009년 10월 19일자로 출원되고 "On-the-Fly Focusing Systems and Techniques for Scanning Microscopes" 라는 명칭의 미국 가출원 제61/252,995호에 대한 우선권을 주장하고, 이들 모두는 여기에 참조로서 포함되어 있다.
기술분야
본 발명은 이미징의 분야에 관한 것으로, 더 상세하게는, 이미지들을 획득하고 캡처하기 위한 시스템들 및 기법들에 관한 것이다.
질병을 나타내는 세포 구조들에서의 변화들의 분자 이미징 식별은, 의료 과학에서의 더 나은 이해를 위한 주요 문제가 남아있다. 미생물학 (예를 들어, 그램 스테인 등), 식물 조직 배양, 동물 세포 배양 (예를 들어, 위상차 현미경 등), 분자 생물학, 면역학 (예를 들어, ELISA 등), 세포 생물학 (예를 들어, 면역 형광, 염색체 분석 등), 공초점 현미경, 타임랩스 (time-lapse) 및 라이브 세포 이미징, 시리즈 및 3 차원 이미징에 현미경 관찰 애플리케이션들이 적용가능하다.
세포 내에서 발생하는 다수의 비밀들을 해결하였고 형광 마커들을 이용하여 전사 및 병진 레벨 변화들이 검출될 수 있는 공초점 현미경에서는 이점들이 존재한다. 개개의 광학 섹션들을 고해상도로 순차적으로 시료를 통해 이미징하는 능력으로부터 공초점 접근법의 이점이 생겨난다. 그러나, 비교적 낮은 비용으로 병리 조직들의 정확한 분석을 제공하는 병리 조직의 이미지들의 디지털 처리를 위한 시스템들 및 방법들에 대한 필요성이 존재한다.
디지털 병리학에서의 바람직한 목표는, 단기간에 뷰잉하기 위한 고해상도 디지털 이미지들을 획득하는 것이다. 병리학자가 현미경의 접안 렌즈를 통해 슬라이드를 뷰잉하는 현재의 수동 방법들은, 염색 세포들 대 비염색 세포들의 카운트 또는 세포 특성들의 검사시에 진단을 허용한다. 디지털 이미지들이 수집되고, 고해상도 모니터들 상에서 뷰잉되며, 이후의 사용을 위해 공유되고 보관될 수도 있는 자동 방법들이 바람직하다. 디지털화 처리가 높은 스루풋과 고해상도 및 고화질 이미지들로 효율적으로 달성되는 이점이 있다.
종래의 가상 현미경 시스템들에 있어서, 이미징 기법들은, 많은 이미지들에 걸쳐 상당히 포커스가 맞지 않을 수도 있는 개개의 이미지들을 생성할 수 있다. 종래의 이미징 시스템들은 카메라에 의해 취득된 개개의 스냅샷 각각에 대해 단일 초점 거리로 제한되어서, 이들 "시야 (fields of view)" 각각은, 스캐닝되는 대상 시료가 균일한 표면을 갖지 않을 때 포커스가 맞지 않는 영역들을 갖는다. 가상 현미경에서 채용되는 높은 배율 레벨들에서, 균일한 표면을 갖는 시료들은 극히 드물다.
종래의 시스템들은, 1) 제 1 패스 (pass) 에서, n 개의 이미지 프레임들에 의해 분리되고, 조직 섹션의 상부에 놓여진 2 차원 그리드 상에 배치되는, 포인트들의 어레이에서의 최상의 포커스를 결정하는 것; 및 2) 또 다른 패스에서, 각각의 포커스 포인트로 이동하여 이미지 프레임을 획득하는 것을 포함하는 2 단계 처리에 기초하는 높은 비율의 포커스가 맞지 않는 이미지들을 해결하기 위해 프리-포커싱 (pre-focusing) 기법을 이용한다. 이들 최상의 포커스 포인트들 사이의 포인트들에 대해, 포커스가 삽입된다. 이러한 2 단계 처리가 포커스가 맞지 않는 이미지들을 감소시키거나 심지어 제거할 수도 있지만, 이 처리는 타일 이미지들의 획득 속도에 있어서 상당한 손실을 초래한다.
이에 따라, 종래의 이미징 시스템들에 고유한 이러한 상당한 문제점들을 극복하고, 포커스가 맞는 고화질 이미지들을 높은 스루풋으로 효과적으로 제공하는 시스템을 제공하는 것이 바람직하다.
여기에 기술된 시스템에 의하면, 시료의 포커싱된 이미지를 획득하기 위한 디바이스는, 시료의 검사를 위해 배치되는 대물 렌즈를 포함한다. 그 대물 렌즈에 슬로우 포커싱 스테이지가 커플링되고, 슬로우 포커싱 스테이지는 대물 렌즈의 움직임을 제어한다. 디더 (dither) 포커스 스테이지는 디더 렌즈를 포함하고, 그 디더 포커스 스테이지는 디더 렌즈를 이동시킨다. 포커스 센서는 디더 렌즈를 통해 송신되는 광에 따라 포커스 정보를 제공한다. 적어도 하나의 전기적 컴포넌트는 포커스 정보를 이용하여 메트릭 및 그 메트릭에 따른 대물 렌즈의 제 1 포커스 위치를 결정하고, 그 전기적 컴포넌트는, 대물 렌즈를 제 1 포커스 위치로 이동시키기 위해 위치 정보를 슬로우 포커싱 스테이지에 전송한다. 이미지 센서는 대물 렌즈가 제 1 포커스 위치로 이동된 후에, 시료의 이미지를 캡처한다. XY 이동 스테이지가 포함될 수도 있고, 시료는 XY 이동 스테이지 상에 배치되고, 전기적 컴포넌트는 XY 이동 스테이지의 움직임을 제어한다. XY 이동 스테이지의 움직임은 디더 렌즈의 모션과 위상 고정될 수도 있다. 디더 포커스 스테이지는, 디더 렌즈가 병진 모션 (translational motion) 으로 이동하는 보이스-코일 작동식 굴곡형 어셈블리를 포함할 수도 있다. 디더 렌즈는, 적어도 60 ㎐ 인 공진 주파수에서 이동되고, 전기적 컴포넌트는 포커스 정보를 이용하여 초 당 적어도 60 개의 포커스 계산들을 수행한다. 포커스 센서 및 디더 포커스 스테이지는 양방향으로 동작하도록 설정될 수도 있고, 포커스 센서는, 공진 주파수에서의 디더 렌즈의 모션의 사인 파형의 상부와 하부 양쪽에 대한 포커스 정보를 생성한다. 메트릭은 콘트라스트 정보, 선명도 정보, 및 크로마 정보 중 적어도 하나의 정보를 포함할 수도 있다. 포커스 정보는, 시료의 포커스 스캔 동안 이용되는 포커스 윈도우의 복수의 존 (zone) 들에 대한 정보를 포함할 수도 있다. 전기적 컴포넌트는 XY 이동 스테이지의 움직임을 제어할 수도 있으며, XY 이동 스테이지의 속도를 결정함에 있어서 복수의 존들의 적어도 일부로부터의 정보가 이용된다. 포커스 센서의 시야는 이미지 센서의 시야에 대해 경사질 수도 있다.
여기에 더 기술된 시스템에 의하면, 시료의 포커싱된 이미지를 획득하기 위한 방법이 제공된다. 그 방법은, 시료의 검사를 위해 배치되는 대물 렌즈의 움직임을 제어하는 단계를 포함한다. 디더 렌즈의 모션이 제어되고, 디더 렌즈를 통해 송신되는 광에 따라 포커스 정보가 제공된다. 포커스 정보를 이용하여 메트릭을 결정하고 그 메트릭에 따라 대물 렌즈의 제 1 포커스 위치를 결정한다. 대물 렌즈를 제 1 포커스 위치로 이동시키는데 이용되는 위치 정보가 전송된다. 제 1 포커스 위치는 최상의 포커스 위치로서 결정될 수도 있고, 그 방법은, 대물 렌즈가 최상의 포커스 위치로 이동된 후에, 시료의 이미지를 캡처하는 단계를 더 포함할 수도 있다. 디더 렌즈는, 적어도 60 ㎐ 인 공진 주파수에서 이동될 수도 있고, 초 당 적어도 60 개의 포커스 계산들이 수행될 수도 있다. 메트릭은 선명도 정보, 콘트라스트 정보 및/또는 크로마 정보를 포함할 수도 있다. 포커스 정보는, 시료의 포커스 스캔 동안 이용되는 포커스 윈도우의 복수의 존들에 대한 정보를 포함할 수도 있다. 시료가 배치되는 XY 이동 스테이지의 움직임이 제어될 수도 있으며, XY 이동 스테이지의 속도를 결정함에 있어서 복수의 존들의 적어도 일부로부터의 정보가 이용될 수도 있다. XY 이동 스테이지의 움직임은 시료의 포워드 및 백워드 병진 스캐닝을 제공하기 위해 제어될 수도 있다.
여기에 더 기술된 시스템에 의하면, 시료의 이미지를 획득하기 위한 방법은 공칭 포커스 평면을 확립하는 단계를 포함한다. 시료가, 연관된 x 와 y 좌표를 갖는 시작 위치에 위치된다. 제 1 처리가 상기 시료에 걸친 단일 통과로 수행된다. 제 1 처리는, 복수의 포인트들 각각에 대해, 디더 렌즈를 이용하여 포커스 위치를 결정하는 것, 및 상기 복수의 포인트들 각각에 대해, 상기 포커스 위치에 따라 프레임을 획득하는 것을 포함한다.
여기에 더 기술된 시스템에 의하면, 컴퓨터 판독가능 매체는 상술된 단계들 중 어느 하나의 단계에 따라 시료의 포커싱된 이미지를 획득하기 위해 저장된 코드를 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 하기 기술되는 처리들 중 임의의 하나 이상의 처리를 수행하기 위해 저장된 코드를 포함할 수도 있다.
여기에 더 기술된 시스템에 의하면, 현미경 스테이지에 대한 디바이스는 이동 스테이지 블록 및 그 이동 스테이지 블록을 가이드하는 베이스 블록을 포함한다. 베이스 블록은 실질적으로 편평한 제 1 블록 및 삼각형 형상을 갖는 제 2 블록을 포함하고, 제 1 블록 및 제 2 블록은 이동 스테이지 블록을 병진 방향으로 가이드한다. 제 1 블록 및 제 2 블록은, 베이스 플레이트 상의 상승된 돌기들 상에서 지지될 수도 있다. 제 1 블록 및 제 2 블록은 유리로 이루어질 수도 있다. 복수의 버튼 엘리먼트들은, 제 1 블록 및 제 2 블록에 접촉하는 이동 스테이지 블록 상에 배치될 수도 있고, 버튼 엘리먼트들은 이동 스테이지 블록의 모션을 병진 방향으로만 허용할 수도 있다. 버튼 엘리먼트들은 구형으로 형상화되고 열가소성으로 이루어질 수도 있다. 복수의 버튼 엘리먼트들 중 적어도 2 개의 버튼 엘리먼트들은, 제 2 블록의 삼각형 형상의 각각의 변 상에서 서로 대면하도록 배치될 수도 있고, 복수의 버튼 엘리먼트들 중 적어도 하나의 버튼 엘리먼트는, 제 1 블록의 편평한 면 상에서 제 1 블록에 접촉한다. 이동 스테이지 블록 상의 복수의 버튼 엘리먼트들의 위치들은 삼각형을 형성할 수도 있다. 복수의 버튼 엘리먼트들 각각은 스테이지 모션 동안 동일한 중량을 지탱할 수도 있다. 이동 스테이지 블록은, 복수의 버튼 엘리먼트들의 위치들에 의해 형성된 삼각형의 중심에 중력의 중심을 갖도록 형상화될 수도 있다. 캔틸레버 암 어셈블리가 제공될 수도 있고, 캔틸레버 암 어셈블리에 견고하게 커플링된 제 1 단부, 및 이동 스테이지 블록의 질량 위치의 중심에 커플링된 제 2 단부를 갖는 굴곡 엘리먼트가 제공될 수도 있다. 캔틸레버 암 어셈블리는, 레일 상의 재순환 베어링 설계를 통해 실행하는 베어링 블록에 커플링된 캔틸레버 암을 포함할 수도 있다. 레일 상의 베어링 블록의 구동은, 굴곡 엘리먼트로 하여금 이동 스테이지 블록에 힘을 가하도록 할 수도 있다. 굴곡 엘리먼트의 휨 강성 (bending stiffness) 은 이동 스테이지 블록을 캔틸레버 암 어셈블리의 상하 모션들로부터 고립시킬 수도 있다. 베이스 블록은, 이동 스테이지 블록의 병진 방향에 수직인 방향으로 또 다른 이동 스테이지를 형성할 수도 있다. 모션에 있어서의 반복성은 대략 150 나노미터로 제공될 수도 있다. 모션에 있어서의 반복성은 이동 스테이지 및 베이스 블록 병진 방향들에 수직일 수도 있다.
여기에 더 기술된 시스템에 의하면, 슬라이드 캐싱을 위한 디바이스는 랙, 버퍼, 랙과 버퍼 사이에 제 1 슬라이드를 이동시키는 슬라이드 핸들러, 및 XY 스테이지를 포함한다. XY 스테이지는 제 2 슬라이드의 스캔과 관련하여 제 2 슬라이드를 이동시키고, 제 1 슬라이드에 대응하는 슬라이드 핸들러의 적어도 하나의 기능은, 제 2 슬라이드에 대응하는 XY 스테이지의 적어도 하나의 기능과 병행하여 수행된다. 슬라이드 핸들러는, 랙, 버퍼 및 XY 스테이지 간에서 제 1 슬라이드 및 제 2 슬라이드를 이동시킬 수도 있고, 적어도 3 개의 자유도로 이동할 수도 있다. XY 스테이지는, 버퍼로부터의 슬라이드들을 XY 스테이지로 이동시키는 슬라이드 픽업 헤드를 포함할 수도 있다. 이미징 디바이스는 제 1 슬라이드 및 제 2 슬라이드를 이미징할 수도 있고, 포커싱 시스템 및 카메라를 포함할 수도 있다. 포커싱 시스템은 동적 포커싱 시스템을 포함할 수도 있다. XY 스테이지의 적어도 하나의 기능과 병행하여 수행되는 슬라이드 핸들러의 기능은, 적어도 10% 의 시간 이득을 제공할 수도 있다. 슬라이드 핸들러는, 기계적 픽업 디바이스 및/또는 진공 픽업 디바이스를 포함하는 슬라이드 픽업 헤드를 포함할 수도 있다. 버퍼는, 복수의 슬라이드들을 수용하는 복수의 버퍼 위치들을 포함할 수도 있다. 버퍼의 적어도 하나의 버퍼 위치는, 슬라이드의 썸네일 이미지를 캡처하는데 이용되는 위치일 수도 있다. 랙은, 적어도 하나의 메인 트레이 및 바이-패스 (by-pass) 트레이를 포함할 수도 있고, 바이-패스 트레이에 배치된 슬라이드는, 임의의 슬라이드가 메인 트레이에 배치되기 전에 처리된다.
여기에 더 기술된 시스템에 의하면, 슬라이드 캐싱을 위한 방법은 랙 및 버퍼를 제공하는 단계를 포함한다. 제 1 슬라이드는 랙과 버퍼 사이에 이동된다. 제 2 슬라이드의 스캔과 관련하여 제 2 슬라이드가 버퍼 내로 또는 버퍼 외로 이동된다. 랙과 버퍼 사이에 제 1 슬라이드를 이동시키는 단계는, 제 2 슬라이드의 상기 스캔과 병행하여 수행될 수도 있다. 제 2 슬라이드의 스캔은, 포커싱 동작 및 이미지 캡처 동작을 포함할 수도 있다. 제 2 슬라이드의 스캔과 병행하여 제 1 슬라이드를 이동시키는 것은, 적어도 10% 의 시간 이득을 제공할 수도 있다. 제 2 슬라이드의 스캔은 동적 포커싱 동작을 포함할 수도 있다. 버퍼는, 카메라 버퍼 위치와 복귀 버퍼 위치 중 적어도 하나의 버퍼 위치를 포함하는 복수의 버퍼 위치들을 포함할 수도 있다. 그 방법은 제 1 슬라이드 및/또는 제 2 슬라이드가 카메라 버퍼 위치에 있을 때 제 1 슬라이드 및/또는 제 2 슬라이드의 썸네일 이미지를 캡처하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
여기에 더 기술된 시스템에 의하면, 슬라이드 캐싱을 위한 디바이스는 제 1 랙, 제 2 랙, 제 1 XY 스테이지 및 제 2 XY 스테이지를 포함한다. 제 1 XY 스테이지는 제 1 슬라이드의 스캔과 관련하여 제 1 슬라이드를 제 1 랙 내로 또는 제 1 랙 외로 이동시킨다. 제 2 XY 스테이지는 제 2 슬라이드의 스캔과 관련하여 제 2 슬라이드를 제 2 랙 내로 또는 제 2 랙 외로 이동시킨다. 제 1 슬라이드에 대응하는 제 1 XY 스테이지의 적어도 하나의 기능은, 제 2 슬라이드에 대응하는 제 2 XY 스테이지의 적어도 하나의 기능과 병행하여 수행된다. 제 1 랙 및 제 2 랙은 단일 랙의 부분들을 형성할 수도 있다. 이미징 디바이스는 제 1 슬라이드 및 제 2 슬라이드를 이미징할 수도 있다. 제 1 XY 스테이지 및 제 2 XY 스테이지 각각은 슬라이드 픽업 헤드를 포함할 수도 있다.
여기에 더 기술된 시스템에 의하면, 슬라이드 스캐닝을 위한 디바이스는 회전가능 트레이, 및 회전가능 트레이에 배치된 적어도 하나의 오목부를 포함한다. 오목부는 슬라이드를 수용하도록 사이징되고, 오목부는 회전가능 트레이의 회전 결과로서 슬라이드를 스캐닝 위치에 안정화시킨다. 오목부는, 슬라이드를 안정화시키는 복수의 돌출부들을 포함할 수도 있고, 회전가능 트레이의 원주형 링 상에 배치되는 복수의 오목부들을 포함할 수도 있다. 이미징 시스템이 포함될 수도 있고, 이미징 시스템의 적어도 하나의 컴포넌트는, 회전가능 트레이의 방사 방향으로 이동한다. 이미징 시스템의 컴포넌트는, 회전가능 트레이의 하나의 완전한 회전에 대응하는 방사 방향으로 점증적으로 이동할 수도 있다. 오목부는, 슬라이드의 폭보다 긴 길이를 갖는 슬라이드를 수용하도록 사이징될 수도 있고, 슬라이드의 길이는 회전가능 트레이의 방사 방향으로 배향될 수도 있다. 오목부는, 슬라이드의 폭보다 긴 길이를 갖는 슬라이드를 수용하도록 사이징될 수도 있고, 슬라이드의 폭은 회전가능 트레이의 방사 방향으로 배향될 수도 있다.
여기에 더 기술된 시스템에 의하면, 슬라이드를 스캐닝하기 위한 방법은 슬라이드를 회전가능 트레이의 적어도 하나의 오목부에 배치시키는 단계 및 회전가능 트레이를 회전시키는 단계를 포함한다. 오목부는 슬라이드를 수용하도록 사이징되고, 오목부는 회전가능 트레이의 회전 결과로서 슬라이드를 스캐닝 위치에 안정화시킨다. 오목부는 슬라이드를 안정화시키는 복수의 돌출부들을 포함할 수도 있고, 회전가능 트레이의 원주형 링 상에 배치되는 복수의 오목부들을 포함할 수도 있다. 그 방법은 이미징 시스템을 제공하는 단계 및 이미징 시스템의 적어도 하나의 컴포넌트를 회전가능 트레이의 방사 방향으로 이동시키는 단계를 더 포함할 수도 있다. 이미징 시스템의 컴포넌트는, 회전가능 트레이의 하나의 완전한 회전에 대응하는 방사 방향으로 점증적으로 이동될 수도 있다. 오목부는, 슬라이드의 폭보다 긴 길이를 갖는 슬라이드를 수용하도록 사이징될 수도 있고, 슬라이드의 길이는 회전가능 트레이의 방사 방향으로 배향된다. 오목부는, 슬라이드의 폭보다 더 긴 길이를 갖는 슬라이드를 수용하도록 사이징될 수도 있고, 슬라이드의 폭은 회전가능 트레이의 방사 방향으로 배향된다.
여기에 기술된 시스템의 실시형태들을, 다음과 같이 개략적으로 기술되는 도면들에 기초하여 여기에 더 상세히 설명한다.
도 1 은 여기에 기술된 시스템의 다양한 실시형태들에 따라 디지털 병리 샘플 스캐닝 및 이미징과 관련하여 이용되는 다양한 컴포넌트 디바이스들을 포함할 수도 있는 스캐닝 현미경 및/또는 다른 스캐닝 디바이스의 이미징 시스템의 개략 예시이다.
도 2 는 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 포커스 시스템을 포함하는 이미징 디바이스를 도시한 개략 예시이다.
도 3a 및 도 3b 는 제어 시스템이 적절한 전자 장치를 포함할 수도 있는 것을 도시한 제어 시스템의 일 실시형태의 개략 예시이다.
도 4 는 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 더 상세한 디더 포커스 스테이지를 도시한 개략 예시이다.
도 5a 내지 도 5e 는 여기에 기술된 시스템에 따른 포커싱 동작들의 반복을 도시한 개략 예시이다.
도 6a 는 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 디더 포커스 옵틱 및 선명도 결정의 커맨드 파형을 도시한 플롯의 개략 예시이다.
도 6b 는 디더 렌즈의 사인파 모션의 일부에 대한 계산된 선명도 (Zs) 값의 플롯을 도시한 개략 예시이다.
도 7a 및 도 7b 는 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 시료 (조직) 의 포커싱 결정 및 조정을 도시한 개략 예시이다.
도 8 은 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따라 디더 포커싱 옵틱에 의해 샘플링되는 다수의 포인트들에서 선명도 응답 각각에 대한 선명도 커브 및 콘트라스트 비를 포함하는 선명도 프로파일의 일 예를 도시한 개략 예시이다.
도 9 는 슬로우 포커스 스테이지를 제어하는 제어 신호를 생성하기 위한 콘트라스트 함수의 이용을 예시한 기능적 제어 루프 블록도를 도시한 것이다.
도 10 은 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 포커스 처리와 관련하여 존들로 분해되는 포커스 윈도우를 도시한 개략 예시이다.
도 11 은 여기의 기법들에 따른 일 실시형태에서 시간의 포인트들에서 획득될 수도 있는 상이한 선명도 값들의 그래프 예시를 도시한 것이다.
도 12 는 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 검사 하의 시료의 스캐닝 동안의 온 더 플라이 (on-the-fly) 포커스 처리를 도시한 흐름도이다.
도 13 은 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 슬로우 포커스 스테이지에서의 처리를 도시한 흐름도이다.
도 14 는 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 이미지 캡처 처리를 도시한 흐름도이다.
도 15 는 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 포커스 처리에 대한 대안적인 장치를 도시한 개략 예시이다.
도 16 은 여기에 기술된 시스템의 또 다른 실시형태에 따른 포커스 처리에 대한 대안적인 장치를 도시한 개략 예시이다.
도 17 은 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 슬라이드에 대한 조직의 모자이크 이미지를 획득하기 위한 처리를 도시한 흐름도이다.
도 18 은 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 XY 스테이지의 정밀 스테이지의 일 구현 (예를 들어, Y 스테이지 부분) 을 도시한 개략 예시이다.
도 19a 및 도 19b 는 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 정밀 스테이지의 이동 스테이지 블록의 더 상세한 도면이다.
도 20 은 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 Y 스테이지, X 스테이지 및 베이스 플레이트를 포함하고 여기에 설명된 정밀 스테이지 특징들에 따른 전체 XY 복합 스테이지의 일 구현을 도시한 것이다.
도 21 은 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 슬라이드 캐싱 디바이스를 도시한 개략 예시이다.
도 22a 는 제 1 슬라이드와 관련하여 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 슬라이드 캐싱 처리를 도시한 흐름도이다.
도 22b 는 제 2 슬라이드와 관련하여 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 슬라이드 캐싱 처리를 도시한 흐름도이다.
도 23a 및 도 23b 는 여기에 기술된 시스템의 실시형태들에 따른 슬라이드 캐싱 기법들을 이용하고 여기에 기술된 시스템의 다양한 실시형태들에 따른 시간 절약을 예시하는 타이밍도를 도시한 것이다.
도 24 는 여기에 기술된 시스템의 또 다른 실시형태에 따른 슬라이드 캐싱 디바이스를 도시한 개략 예시이다.
도 25a 는 슬라이드 처리를 위한 2 개의 XY 복합 스테이지들을 갖는 슬라이드 캐싱 디바이스에 대해 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 제 1 슬라이드와 관련한 슬라이드 캐싱 처리를 도시한 흐름도이다.
도 25b 는 슬라이드 처리를 위한 2 개의 XY 복합 스테이지들을 갖는 슬라이드 캐싱 디바이스에 대해 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 제 2 슬라이드와 관련한 슬라이드 캐싱 처리를 도시한 흐름도이다.
도 26 은 여기에 기술된 시스템의 또 다른 실시형태에 따른 슬라이드 캐싱 디바이스를 도시한 개략 예시이다.
도 27 은 도 26 에 따른 슬라이드 캐싱 디바이스의 또 다른 도면을 도시한 개략 예시이다.
도 28a 내지 도 28j 는 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 도 26 및 도 27 의 슬라이드 캐싱 디바이스의 슬라이드 캐싱 동작들을 도시한 개략 예시이다.
도 29 는 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 발광 다이오드 (light-emitting diode; LED) 조명 어셈블리를 이용하여 슬라이드를 조명하는 조명 시스템을 도시한 개략 예시이다.
도 30 은 여기에 기술된 시스템에 따른 LED 조명 어셈블리에 대한 일 실시형태의 더 상세한 도면을 도시한 개략 예시이다.
도 31 은 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 LED 조명 어셈블리의 특정 구현의 분해도를 도시한 개략도이다.
도 32 는 디지털 병리 이미징과 관련하여 이용될 수도 있는 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 고속 슬라이드 스캐닝 디바이스를 도시한 개략 예시이다.
도 33 은 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 고속 슬라이드 스캐닝 디바이스의 트레이 상의 오목부를 더 상세히 도시한 개략 예시이다.
도 34 는 오목부에서의 슬라이드 상의 시료를 이미징하기 위해 슬라이드에 대한 제 1 방사 위치에서 시작하는 이미징 경로를 도시한 개략 예시이다.
도 35a 및 도 35b 는 여기에 기술된 시스템의 또 다른 실시형태에 따른 회전 슬라이드 홀더 상의 슬라이드들의 대안적인 배치를 도시한 개략 예시이다.
도 36 은 슬라이드 상의 시료를 검사하기 위해 배치된 대물 렌즈를 포함하는 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 이미징 시스템을 도시한 개략 예시이다.
도 37 은 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 회전가능 트레이를 이용하는 고속 슬라이드 스캐닝을 도시한 흐름도이다.
도 38 은 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 광학적 더블링 이미지 시스템을 도시한 개략 예시이다.
도 39a 및 도 39b 는 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 이미지 센서의 전방에 제 1 튜브 렌즈 및 제 2 튜브 렌즈의 왕복을 도시한 광학적 더블링 이미지 시스템의 개략 예시이다.
도 1 은 여기에 기술된 시스템의 다양한 실시형태들에 따라 디지털 병리 샘플 스캐닝 및 이미징과 관련하여 이용되는 다양한 컴포넌트 디바이스들을 포함할 수도 있는 스캐닝 현미경 및/또는 다른 스캐닝 디바이스의 이미징 시스템의 개략 예시이다.
도 2 는 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 포커스 시스템을 포함하는 이미징 디바이스를 도시한 개략 예시이다.
도 3a 및 도 3b 는 제어 시스템이 적절한 전자 장치를 포함할 수도 있는 것을 도시한 제어 시스템의 일 실시형태의 개략 예시이다.
도 4 는 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 더 상세한 디더 포커스 스테이지를 도시한 개략 예시이다.
도 5a 내지 도 5e 는 여기에 기술된 시스템에 따른 포커싱 동작들의 반복을 도시한 개략 예시이다.
도 6a 는 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 디더 포커스 옵틱 및 선명도 결정의 커맨드 파형을 도시한 플롯의 개략 예시이다.
도 6b 는 디더 렌즈의 사인파 모션의 일부에 대한 계산된 선명도 (Zs) 값의 플롯을 도시한 개략 예시이다.
도 7a 및 도 7b 는 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 시료 (조직) 의 포커싱 결정 및 조정을 도시한 개략 예시이다.
도 8 은 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따라 디더 포커싱 옵틱에 의해 샘플링되는 다수의 포인트들에서 선명도 응답 각각에 대한 선명도 커브 및 콘트라스트 비를 포함하는 선명도 프로파일의 일 예를 도시한 개략 예시이다.
도 9 는 슬로우 포커스 스테이지를 제어하는 제어 신호를 생성하기 위한 콘트라스트 함수의 이용을 예시한 기능적 제어 루프 블록도를 도시한 것이다.
도 10 은 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 포커스 처리와 관련하여 존들로 분해되는 포커스 윈도우를 도시한 개략 예시이다.
도 11 은 여기의 기법들에 따른 일 실시형태에서 시간의 포인트들에서 획득될 수도 있는 상이한 선명도 값들의 그래프 예시를 도시한 것이다.
도 12 는 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 검사 하의 시료의 스캐닝 동안의 온 더 플라이 (on-the-fly) 포커스 처리를 도시한 흐름도이다.
도 13 은 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 슬로우 포커스 스테이지에서의 처리를 도시한 흐름도이다.
도 14 는 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 이미지 캡처 처리를 도시한 흐름도이다.
도 15 는 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 포커스 처리에 대한 대안적인 장치를 도시한 개략 예시이다.
도 16 은 여기에 기술된 시스템의 또 다른 실시형태에 따른 포커스 처리에 대한 대안적인 장치를 도시한 개략 예시이다.
도 17 은 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 슬라이드에 대한 조직의 모자이크 이미지를 획득하기 위한 처리를 도시한 흐름도이다.
도 18 은 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 XY 스테이지의 정밀 스테이지의 일 구현 (예를 들어, Y 스테이지 부분) 을 도시한 개략 예시이다.
도 19a 및 도 19b 는 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 정밀 스테이지의 이동 스테이지 블록의 더 상세한 도면이다.
도 20 은 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 Y 스테이지, X 스테이지 및 베이스 플레이트를 포함하고 여기에 설명된 정밀 스테이지 특징들에 따른 전체 XY 복합 스테이지의 일 구현을 도시한 것이다.
도 21 은 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 슬라이드 캐싱 디바이스를 도시한 개략 예시이다.
도 22a 는 제 1 슬라이드와 관련하여 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 슬라이드 캐싱 처리를 도시한 흐름도이다.
도 22b 는 제 2 슬라이드와 관련하여 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 슬라이드 캐싱 처리를 도시한 흐름도이다.
도 23a 및 도 23b 는 여기에 기술된 시스템의 실시형태들에 따른 슬라이드 캐싱 기법들을 이용하고 여기에 기술된 시스템의 다양한 실시형태들에 따른 시간 절약을 예시하는 타이밍도를 도시한 것이다.
도 24 는 여기에 기술된 시스템의 또 다른 실시형태에 따른 슬라이드 캐싱 디바이스를 도시한 개략 예시이다.
도 25a 는 슬라이드 처리를 위한 2 개의 XY 복합 스테이지들을 갖는 슬라이드 캐싱 디바이스에 대해 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 제 1 슬라이드와 관련한 슬라이드 캐싱 처리를 도시한 흐름도이다.
도 25b 는 슬라이드 처리를 위한 2 개의 XY 복합 스테이지들을 갖는 슬라이드 캐싱 디바이스에 대해 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 제 2 슬라이드와 관련한 슬라이드 캐싱 처리를 도시한 흐름도이다.
도 26 은 여기에 기술된 시스템의 또 다른 실시형태에 따른 슬라이드 캐싱 디바이스를 도시한 개략 예시이다.
도 27 은 도 26 에 따른 슬라이드 캐싱 디바이스의 또 다른 도면을 도시한 개략 예시이다.
도 28a 내지 도 28j 는 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 도 26 및 도 27 의 슬라이드 캐싱 디바이스의 슬라이드 캐싱 동작들을 도시한 개략 예시이다.
도 29 는 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 발광 다이오드 (light-emitting diode; LED) 조명 어셈블리를 이용하여 슬라이드를 조명하는 조명 시스템을 도시한 개략 예시이다.
도 30 은 여기에 기술된 시스템에 따른 LED 조명 어셈블리에 대한 일 실시형태의 더 상세한 도면을 도시한 개략 예시이다.
도 31 은 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 LED 조명 어셈블리의 특정 구현의 분해도를 도시한 개략도이다.
도 32 는 디지털 병리 이미징과 관련하여 이용될 수도 있는 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 고속 슬라이드 스캐닝 디바이스를 도시한 개략 예시이다.
도 33 은 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 고속 슬라이드 스캐닝 디바이스의 트레이 상의 오목부를 더 상세히 도시한 개략 예시이다.
도 34 는 오목부에서의 슬라이드 상의 시료를 이미징하기 위해 슬라이드에 대한 제 1 방사 위치에서 시작하는 이미징 경로를 도시한 개략 예시이다.
도 35a 및 도 35b 는 여기에 기술된 시스템의 또 다른 실시형태에 따른 회전 슬라이드 홀더 상의 슬라이드들의 대안적인 배치를 도시한 개략 예시이다.
도 36 은 슬라이드 상의 시료를 검사하기 위해 배치된 대물 렌즈를 포함하는 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 이미징 시스템을 도시한 개략 예시이다.
도 37 은 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 회전가능 트레이를 이용하는 고속 슬라이드 스캐닝을 도시한 흐름도이다.
도 38 은 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 광학적 더블링 이미지 시스템을 도시한 개략 예시이다.
도 39a 및 도 39b 는 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 이미지 센서의 전방에 제 1 튜브 렌즈 및 제 2 튜브 렌즈의 왕복을 도시한 광학적 더블링 이미지 시스템의 개략 예시이다.
도 1 은 여기에 기술된 시스템의 다양한 실시형태들에 따라 디지털 병리 샘플 스캐닝 및 이미징과 관련하여 이용되는 다양한 컴포넌트 디바이스들을 포함할 수도 있는 스캐닝 현미경 및/또는 다른 스캐닝 디바이스의 이미징 시스템 (5) 의 개략 예시이다. 이미징 시스템 (5) 은, 여기의 다른 곳에서 상세히 더 설명되는 바와 같이, 다른 컴포넌트 시스템들 (50) 중에서, 포커싱 시스템을 갖는 이미징 디바이스 (10), 슬라이드 스테이지 시스템 (20), 슬라이드 캐싱 시스템 (30) 및 조명 시스템 (40) 을 포함할 수도 있다. 또한, 정확도의 실질적 손실 없이 배율에 따른 이미지 복원 및 복원 이미지의 디스플레이 및 저장과 관련한 특징들을 포함하는, 여기에 참조로서 포함된 "Digital Microscope Slide Scanning System and Methods" 라는 명칭의 Dietz 등에 대한 미국 공개특허공보 2008/0240613 A1 에 기술된 바와 같이, 이미지 캡처, 스티칭 (stitching) 및 확대를 위한 현미경 슬라이드 스캐닝 기구 아키텍처들 및 기법들과 관련하여, 여기에 기술된 시스템이 이용될 수도 있다는 것에 주목한다.
도 2 는 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 슬라이드 상에 배치된 조직 샘플 (101) 및/또는 다른 대상물의 포커스가 맞춰진 이미지들을 취득하기 위한 포커싱 시스템의 컴포넌트들을 포함하는 광학 스캐닝 현미경 및/또는 다른 적절한 이미징 시스템의 이미징 디바이스 (100) 를 도시한 개략 예시이다. 여기에 기술된 포커싱 시스템은, "온 더 플라이 포커싱" 이라고 지칭될 수도 있는, 스냅샷이 캡처됨에 따라 스냅샷 각각에 대한 최상의 포커스를 결정하는 것을 제공한다. 여기에 제공된 디바이스들 및 기법들은, 병리 슬라이드에서의 영역의 디지털 이미지를 형성하는데 요구되는 시간을 상당히 감소시킨다. 여기에 기술된 시스템은, 종래의 시스템들의 2 단계 접근법의 단계들을 통합하여, 프리-포커싱에 요구되는 시간을 본질적으로 없앤다. 여기에 기술된 시스템은, 모든 스냅샷들을 캡처하기 위한 총 시간이, 스냅샷들을 캡처하기 전에 스냅샷 각각에 대한 포커스 포인트들을 미리 결정하는 단계를 이용하는 방법에 의해 요구되는 시간보다 작은, 스냅샷들을 캡처하기 위한 온 더 플라이 처리를 이용하여 현미경 슬라이드 상의 시료의 디지털 이미지를 생성하는 것을 제공한다.
이미징 디바이스 (100) 는 디지털 병리 이미지들을 캡처하는 카메라 (111) 의 일부일 수도 있는, CCD (charge-coupled device) 및/또는 CMOS (complimentary metal-oxide semiconductor) 이미지 센서와 같은 이미징 센서 (110) 를 포함할 수도 있다. 이미징 센서 (110) 는 튜브 렌즈 (112), 빔 스플리터 (114) 를 통해 그리고 집광기 (116) 및 광원 (118) 및/또는 다른 적절한 광학 컴포넌트들 (119) 과 같은 송신 광 현미경의 다른 컴포넌트들을 포함하여 송신되는 현미경 대물 렌즈 (120) 로부터의 송신 광을 수신할 수도 있다. 현미경 대물 렌즈 (120) 는 무한 보정될 수도 있다. 하나의 실시형태에서, 빔 스플리터 (114) 는 이미지 센서 (110) 로 보내지는 광 빔 소스의 대략 70% 와 디더 (dither) 포커싱 스테이지 (150) 및 포커스 센서 (160) 로의 경로를 따라 보내지는 대략 30% 의 나머지 부분을 배분하는 것을 제공할 수도 있다. X 방향과 Y 방향으로 이동될 수도 있고 여기의 다른 곳에서 더 설명되는 바와 같이 제어될 수도 있는 XY 이동 스테이지 (130) 상에, 이미지징될 조직 샘플 (101) 이 배치될 수도 있다. 슬로우 포커싱 스테이지 (140) 는, 이미지 센서 (110) 에 의해 캡처되는 조직 (101) 의 이미지를 포커싱하기 위해 현미경 대물 렌즈 (120) 의 움직임을 Z 방향으로 제어할 수도 있다. 슬로우 포커싱 스테이지 (140) 는, 현미경 대물 렌즈 (120) 를 이동시키기 위해 모터 및/또는 다른 적합한 디바이스를 포함할 수도 있다. 여기에 기술된 시스템에 따른 온 더 플라이 포커싱을 위한 미동 포커싱 제어를 제공하는데 디더 포커싱 스테이지 (150) 및 포커스 센서 (160) 가 이용된다. 다양한 실시형태들에 있어서, 포커스 센서 (160) 는 CCD 및/또는 CMOS 센서일 수도 있다.
디더 포커싱 스테이지 (150) 및 포커스 센서 (160) 는, 선명도 값들 및/또는 이미지 스냅샷 각각이 캡처됨에 따라 그 이미지 스냅샷 각각에 대한 최상의 포커스를 획득하도록 이미징 처리 동안 신속히 계산되는 다른 매트릭들에 따라 온 더 플라이 포커싱을 제공한다. 여기의 다른 곳에서 상세히 더 설명되는 바와 같이, 디더 포커싱 스테이지 (150) 는, 현미경 대물 렌즈 (120) 의 더 느린 모션에 대해 실행가능한 운동 주파수와 상관없이 그 운동 주파수를 초과하는 주파수에서, 예를 들어, 사인 모션으로 이동될 수도 있다. 디더 포커싱 스테이지 (150) 의 모션의 범위에 걸친 조직의 뷰들을 위한 포커스 정보를 갖는 포커스 센서 (160) 에 의해 다수의 측정값들이 취득된다. 포커스 전자 및 제어 시스템 (170) 은, 포커스 센서 및 디더 포커싱 스테이지 (150), 마스터 클록을 제어하기 위한 전자 장치, 슬로우 포커스 스테이지 (140) (Z 방향), XY 이동 스테이지 (130) 를 제어하기 위한 전자 장치, 및 여기의 기법들에 따른 시스템의 일 실시형태의 다른 컴포넌트들을 포함할 수도 있다. 디더 포커싱 스테이지 (150) 및 포커스 센서 (160) 로부터의 정보를 이용하여 선명도 계산들을 수행하는데 포커스 전자 및 제어 시스템 (170) 이 이용될 수도 있다. 디더 움직임에 의해 정의된 사인 곡선의 적어도 일부를 통해 선명도 값들이 계산될 수도 있다. 그 후에, 포커스 전자 및 제어 시스템 (170) 은, 이미징 처리 동안 최상의 포커스 이미지를 획득하기 위해, 이러한 정보를 이용하여, 조직의 최상의 포커스 이미지에 대한 위치를 결정하고 슬로우 포커스 스테이지 (140) 에게 현미경 대물 렌즈 (120) 를 (도시된 바와 같이, Z축을 따라) 원하는 위치로 이동시키라고 명령할 수도 있다. 또한, 그 제어 시스템 (170) 은 이러한 정보를 이용하여 XY 이동 스테이지 (120) 의 속도, 예를 들어, 스테이지 (130) 의 Y 방향으로의 움직임의 속도를 제어할 수도 있다. 일 실시형태에서, 이웃하는 픽셀들의 콘트라스트 값들을 미분하고, 그 값들을 제곱하고 이들 값들을 함께 합산하여 하나의 점수를 형성함으로써 선명도 값들이 연산될 수도 있다. 선명도 값들을 결정하기 위한 다양한 알고리즘들을 여기의 다른 곳에서 더 설명한다.
여기에 기술된 시스템에 따른, 그리고 여기의 다른 곳에서 설명된 컴포넌트들에 따른 다양한 실시형태들에서, 현미경 슬라이드 상의 시료의 디지털 이미지를 생성하기 위한 디바이스는, 무한 보정되는 현미경 대물 렌즈; 빔 스플리터; 카메라 포커싱 렌즈; 고해상도 카메라; 센서 포커스 렌즈 그룹; 디더 포커싱 스테이지; 포커싱 센서; 포커싱 조동 (슬로우) 스테이지; 및 포커스 전자 장치를 포함한다. 이러한 디바이스는, 스냅샷들을 캡처하기 전에 모든 스냅샷들에 대한 포커스 포인트를 미리 결정할 필요 없이, 대물 렌즈를 포커싱하여 카메라를 통해 각각의 스냅샷을 캡처하는 것을 허용할 수도 있고, 모든 스냅샷들을 캡처하기 위한 총 시간은, 스냅샷들을 캡처하기 전에 스냅샷 각각에 대한 포커스 포인트들을 미리 결정하는 단계를 필요로 하는 시스템에 의해 요구되는 시간보다 작다. 이러한 시스템은, i) 전체 z 범위에 걸쳐 조동 포커스 스테이지를 이동시켜 선명도 값들을 모니터링함으로써 공칭 포커스 평면을 확립하도록 조직 상의 제 1 포커스 포인트를 결정하는 것; ii) 관심 있는 영역의 코너에서 시작하는 x 와 y 에 조직을 이동시키는 것; iii) 디더 미동 포커스 스테이지가 이동하도록 설정하는 것으로서, 디더 포커스 스테이지는 xy 스테이지의 속도도 제어하는 마스터 클록에 동기화되는 것; iv) 그 스테이지에게 프레임으로부터 인접 프레임으로 이동하도록 명령하는 것, 및/또는 v) 이미지 센서 상의 프레임을 획득하기 위해 그리고 광의 펄스를 생성하도록 광원을 트리거하기 위해 트리거 신호를 생성하는 것을 위한 컴퓨터 제어들을 포함할 수도 있다.
또한, 또 다른 실시형태에 의하면, 여기에 기술된 시스템은 현미경 슬라이드 상의 시료의 디지털 이미지를 생성하기 위한 컴퓨터-구현 방법을 제공할 수도 있다. 그 방법은 시료의 적어도 일부를 포함하는 현미경 슬라이드의 구역을 포함하는 스캔 영역을 결정하는 것을 포함할 수도 있다. 그 스캔 영역은 복수의 스냅샷들로 분리될 수도 있다. 스냅샷들은 현미경 대물 렌즈 및 카메라를 이용하여 캡처될 수도 있고, 스냅샷들을 캡처하기 전에 모든 스냅샷들에 대한 포커스 포인트를 미리 결정할 필요 없이, 대물 렌즈 및 현미경을 포커싱하고 카메라를 통해 각각의 스냅샷을 캡처하는 것이 스냅샷 각각에 대해 수행될 수도 있다. 모든 스냅샷들을 캡처하기 위한 총 시간은, 스냅샷들을 캡처하기 전에 스냅샷 각각에 대한 포커스 포인트들을 미리 결정하는 단계를 필요로 하는 방법에 의해 요구되는 시간보다 작을 수도 있다.
도 3a 는 포커스 전자 장치 (161), 마스터 클록 (163) 및 스테이지 제어 전자 장치 (165) 를 포함하는 포커스 전자 및 제어 시스템 (170) 의 일 실시형태의 개략 예시이다. 도 3b 는 포커스 전자 장치 (161) 의 일 실시형태의 개략 예시이다. 예시된 실시형태에서, 포커스 전자 장치 (161) 는 적절하게 빠른 A/D 컨버퍼 (171), 및 선명도 계산들을 행하는데 이용될 수도 있는 마이크로프로세서 (173) 를 갖는 FPGA (field-programmable gate array; 172) 와 같은 적절한 전자 장치를 포함할 수도 있다. A/D 컨버퍼 (171) 는, FPGA (172) 및 마이크로프로세서 (173) 에 커플링되고 선명도 정보를 출력하는데 이용되는 포커스 센서 (160) 로부터 정보를 수신할 수도 있다. 도면부호 170 내에 포함된 마스터 클록은 마스터 클록 신호를 포커스 전자 장치 (161), 스테이지 제어 전자 장치 (165), 및 시스템의 다른 컴포넌트들로 공급할 수도 있다. 스테이지 제어 전자 장치 (165) 는, 슬로우 포커스 스테이지 (140), XY 이동 스테이지 (130), 디더 포커싱 스테이지 (150) 를 제어하는데 이용되는 제어 신호들, 및/또는 여기의 다른 곳에서 더 설명되는 다른 제어 신호들 및 정보를 발생시킬 수도 있다. FPGA (172) 는 다른 정보 중에서 클록 신호를 포커스 센서 (160) 에 공급할 수도 있다. 실험실에서의 측정값들은, 640 × 32 픽셀 프레임에 대한 선명도 계산이, 아마도 여기에 기술된 시스템의 적합한 동작에 충분히 빠른, 18 마이크로초 내에 행해질 수 있다는 것을 보여준다. 일 실시형태에서, 포커스 센서 (160) 는, 여기의 다른 곳에서 더 설명되는 바와 같이, 640 × 32 스트립으로 윈도윙된 (windowed) 단색 CCD 카메라를 포함할 수도 있다.
스캐닝 현미경은, 여기의 다른 곳에서 더 설명되는 RGB 또는 기타 다른 색 공간에서의 콘트라스트 정보, 및/또는 인텐서티 정보를 포함하는 픽셀들의 1D 또는 2D 어레이 중 어느 하나를 획득할 수도 있다. 이러한 시스템은, 예를 들어, 유리 슬라이드 25 ㎜ × 50 ㎜ 상의 대규모 필드에 걸쳐 최상의 포커스 포인트들을 발견한다. 다수의 상업적 시스템들은, CCD 어레이를 갖는 20×, 0.75 NA 현미경 대물 렌즈에 의해 생성된 장면을 샘플링한다. 0.75 의 대물 렌즈 및 집광기의 NA 및 500 ㎚ 의 파장을 가정하면, 광학 시스템의 수평 분해능은 약 0.5 미크론이다. 이러한 분해능 요소를 나이퀴스 주파수에서 샘플링하기 위해, 대상물에서의 픽셀 사이즈는 약 0.25 미크론이다. 7.4 미크론의 픽셀 사이즈를 갖는, 30 fps 에서 동작하는 4 Mpixel 카메라 (예를 들어, Dalsa Falcon 4M30/60) 의 경우, 대상물로부터 이미징 카메라까지의 배율은 7.4/0.25 = 30× 이다. 따라서, 2352 × 1728 에서의 하나의 프레임은, 면적이 15 ㎜ × 15 ㎜ 로 정의된 통상의 조직 섹션에 대한 약 910 개의 프레임들과 동일한, 대상물에서의 0.588 ㎜ × 0.432 ㎜ 의 면적을 커버할 수도 있다. 여기에 기술된 시스템은, 포커스 치수의 조직 공간 변동이 대상물에서의 프레임 사이즈보다 훨씬 더 작은 곳에서 이용되는 것이 바람직하다. 포커스의 변동은, 실제로는, 더 긴 거리에 걸쳐 발생하고, 경사들에 대해 보정하기 위해 포커스 조정의 대부분이 행해진다. 일반적으로, 이들 경사들은 대상물에서의 프레임 치수 당 0.5 내지 1 미크론의 범위에 있다.
현재 스캐닝 시스템들 (예를 들어, BioImagene iScan Coreo 시스템) 에 대한 결과 시간은, 20× 15 ㎜ × 15 ㎜ 필드의 프리-스캔 (pre-scan) 및 스캔에 대해 약 3.5 분이 걸리고, 15 ㎜ × 15 ㎜ 필드 상의 40× 스캔에 대해 약 15 분이 걸린다. 26 개의 패스에서 35 개의 프레임들을 동작시킴으로써 15 ㎜ × 15 ㎜ 필드가 스캐닝된다. 스캔들이 1 sec 귀환 시간에 일방향으로 행해질 수도 있다. 여기에 기술된 시스템에 따른 기법을 이용하여 스캐닝하는 시간은, 공칭 포커스 평면을 발견하는데 약 5 초, 패스 (25 개의 패스들) 당 1.17 초가 걸려서 총 5 + 25 × (1.17 + 1) = 59.25 초 (약 1 분) 가 걸릴 수도 있다. 이것은 종래의 접근법들보다 상당한 시간 절약이다. 여기에 기술된 시스템들의 다른 실시형태들은, 훨씬 더 빠른 포커스 시간들을 허용할 수도 있지만, 연속적인 스캔에 대한 모션 블러를 방지하기 위해 짧은 조명 시간들 동안 요구되는 광량에 대한 제한이 발생할 수도 있다. 여기의 다른 곳에서 더 설명되는 LED 광원일 수도 있는, 높은 피크 조명을 허용하는 광원 (118) 의 펄싱 (pulsing) 또는 스트로빙 (strobing) 은 이러한 문제를 완화시킬 수 있다. 일 실시형태에서, 광원 (118) 의 펄싱이 포커스 전자 및 제어 시스템 (170) 에 의해 제어될 수도 있다. 또한, 시스템을 양방향으로 동작시키는 것은, 35 초의 스캔 시간을 야기하는 20× 스캔에 대해 귀환 시간을 없애서 약 25 초를 절약한다.
또한, 포커스 전자 및 제어 시스템 (170) 과 관련하여 이용되는 컴포넌트들은, 여기에 기술된 기법들의 실시형태들과 관련하여 다양한 상이한 기능들을 수행하는데 이용되는 전기적 컴포넌트들이라고 더 일반적으로 지칭될 수도 있다는 것에 주목해야 한다.
도 4 는 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 디더 포커스 스테이지 (150) 를 더 상세히 도시한 개략 예시이다. 디더 포커스 스테이지 (150) 는, 보이스-코일 액추에이터들과 같은 하나 이상의 액추에이터들 (152a, 152b) 에 의해 이동될 수도 있고 강성 하우징 (153) 에 장착될 수도 있는 디더 포커싱 렌즈 (151) 를 포함할 수도 있다. 일 실시형태에서, 렌즈는, 상업적으로 입수가능한, 50 ㎜ 초점 거리를 갖는 색지움 렌즈일 수도 있다 (예를 들어, Edmund Scientific, NT32-323 참조). 대안적으로, 디더 포커싱 렌즈 (151) 는, 렌즈의 중량이 감소되도록 (극히 가벼워지도록), 플라스틱으로 구성될 수도 있고, 비구면 형상화될 수도 있다. 굴곡 구조물 (154) 이 강성 하우징 (153) 에 부착될 수도 있고 고정 지상 지점에 부착될 수도 있으며 디더 포커싱 렌즈 (151) 의 병진 모션 (translational motion), 예를 들어, 약 600 내지 1000 미크론의 짧은 거리만을 허용할 수도 있다. 일 실시형태에서, 굴곡 구조물 (154) 은, 벤딩 방향 (bending direction) 에서의 약 0.010" 두께의 적절한 스테인레스 스틸 시트들로 구성될 수도 있고, 4절 링크 (four-bar linkage) 를 형성할 수도 있다. 다수의 사이클에 걸쳐 동작하도록 피로 한도 (5 미만의 인자) 가 아닌 사용 응력에 적합한 스프링 스틸로부터 굴곡 구조물 (154) 이 설계될 수도 있다.
약 60 ㎐ 이상의 제 1 기계적 공진을 제공하도록 디더 포커싱 렌즈 (151) 및 굴곡 구조물 (154) 의 이동 질량이 설계될 수도 있다. 정전용량 센서 또는 와전류 센서와 같은 적합한 고 대역폭 (예를 들어, > 1 ㎑) 위치 센서 (155) 를 이용하여 이러한 이동 질량이 모니터링되어, 제어 시스템 (170) (도 2 참조) 으로의 피드백을 제공할 수도 있다. 예를 들어, KLA Tencor 의 ADE 부는, 이러한 적용에 적합한 1 ㎑ 대역폭, 1 ㎜ 측정 범위, 및 77 나노미터 분해능을 가진 정전용량 센서 5 ㎜ 2805 프로브를 제조하고 있다. 이를테면, 엘리먼트 170 에 포함되는 기능성으로 나타낸 디더 포커스 및 제어 시스템은 디더 포커싱 렌즈 (151) 의 진폭을 소정의 포커스 범위로 유지할 수도 있다. 디더 포커스 및 제어 시스템은, 널리 공지되어 있는 이득 제어 오실레이터 회로들에 의존할 수도 있다. 공진으로 동작될 때 디더 포커싱 렌즈 (151) 가 저전류로 구동될 수도 있어서, 보이스 코일 권선에서 저전력을 소모할 수 있다. 예를 들어, BEI Kimco LAO8-10 (Winding A) 액추에이터를 이용하면, 평균 전류가 180 ㎃ 보다 작을 수도 있고, 소모되는 전력이 0.1 W 보다 작을 수도 있다.
여기에 기술된 시스템의 다양한 실시형태들과 관련하여 디더 렌즈의 모션의 다른 타입들 및 액추에이터들 (152a, 152b) 의 다른 타입들이 이용될 수도 있다는 것에 주목한다. 예를 들어, 액추에이터들 (152a, 152b) 로서 압전 액추에이터들이 이용될 수도 있다. 또한, 디더 렌즈의 모션은 현미경 대물 렌즈 (120) 의 모션과는 관계없는 다른 공진 주파수에서의 모션일 수도 있다.
여기의 기법들에 따른 일 실시형태에 포함될 수도 있는 상술된 정전용량 센서와 같은 센서 (155) 는, 디더 포커싱 렌즈가 (예를 들어, 렌즈의 움직임들에 대응하는 사인파 또는 사이클에 대해) 위치되는 장소에 관한 피드백을 제공할 수도 있다. 여기의 다른 곳에 기술되는 바와 같이, 포커스 센서를 이용하여 획득된 이미지 프레임이 최상의 선명도 값을 산출하는지에 관한 결정이 행해질 수도 있다. 이러한 프레임의 경우, 센서 (155) 에 의해 나타낸 사인파 위치에 대해 디더 포커싱 렌즈의 위치가 결정될 수도 있다. 슬로우 포커싱 스테이지 (140) 에 대한 적절한 조정을 결정하기 위해, 센서 (155) 에 의해 나타낸 위치가 도면부호 170 의 제어 전자 장치에 의해 이용될 수도 있다. 예를 들어, 하나의 실시형태에서, 현미경 대물 렌즈 (120) 의 움직임이 슬로우 포커스 스테이지 (140) 의 슬로우 스테퍼 모터 (slow stepper moter) 에 의해 제어될 수도 있다. 현미경 대물 렌즈 (120) 를 Z 방향에서의 최상의 포커스 위치에 위치시키기 위한 움직임 (및 대응하는 제어 신호(들)) 의 대응하는 양을 결정하기 위해, 센서 (155) 에 의해 나타낸 위치가 이용될 수도 있다. 현미경 대물 렌즈 (120) 의 최상의 포커스 위치에의 어떤 필요한 재위치를 유발시키기 위해 슬로우 포커스 스테이지 (140) 의 스테퍼 모터에 제어 신호(들) 가 송신될 수도 있다.
도 5a 내지 도 5e 는 여기에 기술된 시스템에 따른 포커싱 동작들의 반복을 도시한 개략 예시이다. 이 도면들은 이미지 센서 (110), 포커스 센서 (160), 디더 렌즈를 가진 디더 포커싱 스테이지 (150), 및 현미경 대물 렌즈 (120) 를 도시하고 있다. 포커스 동작들이 수행되는 동안, 조직 (101) 이 y축으로, 즉, XY 이동 스테이지 (130) 상에서 이동하는 것이 예시되어 있다. 일 예에서, 디더 포커싱 스테이지 (150) 는 디더 렌즈를 60 ㎐ 이상 (예를 들어, 80 ㎐, 100 ㎐) 과 같은 원하는 주파수에서 이동시킬 수도 있지만, 다른 실시형태들에서, 여기에 기술된 시스템이 적용가능한 환경에 따라 더 낮은 주파수 (예를 들어, 50 ㎐) 에서 이동하는 디더 렌즈에 의해서도 동작할 수도 있다는 것에 주목한다. XY 이동 스테이지 (130) 가, 예를 들어, Y 방향으로, 프레임으로부터 인접 프레임으로 이동하도록 명령을 받을 수도 있다. 예를 들어, 스테이지 (130) 가 20× 대물 렌즈의 경우 약 30 프레임/sec 의 획득 레이트에 대응하는 13 ㎜/sec 의 상수로 이동하도록 명령을 받을 수도 있다. 디더 포커스 스테이지 (150) 와 XY 이동 스테이지 (130) 가 위상 고정될 수도 있기 때문에, 디더 포커스 스테이지 (150) 와 센서 (160) 가 초 당 60 개의 포커스 계산들을 행할 수도 있고, 또는 초 당 120 개의 포커스 포인트들 또는 프레임 당 4 개의 포커스 포인트들의 양방향성 기능 (사인파의 상하 모션에 대해 판독) 을 행할 수도 있다. 1728 개의 픽셀들의 프레임 높이에 대해, 이것은 매 432 개의 픽셀들마다 또는 20× 대물 렌즈에 대해서는 매 108 미크론마다 포커스 포인트와 동일하다. XY 이동 스테이지 (130) 가 이동하고 있기 때문에, 변동을 장면 최소로 유지하기 위해, 포커스 포인트가 매우 단기간에, 예를 들어, 330 μsec (또는 그 이하) 에서 캡처되어어야 한다.
다양한 실시형태들에서, 여기의 다른 곳에서 더 설명되는 바와 같이, 다음 프레임의 포커스 위치를 외삽하기 위해 이러한 데이터가 저장되어 이용될 수도 있고, 또는 대안적으로, 외삽이 이용되지 않을 수도 있고 액티브 프레임의 포커스 위치에 대해 마지막 포커스 포인트가 이용된다. 60 ㎐ 의 디더 주파수 및 초 당 30 개의 프레임들의 프레임 레이트로, 스냅화된 프레임의 중심으로부터 프레임의 1/4 이하의 위치에서 포커스 포인트가 취득된다. 일반적으로, 조직 높이들이 프레임의 1/4 에서 충분히 변하지 않아서 이러한 포커스 포인트를 부정확하게 만든다.
공칭 포커스 평면 또는 기준 평면 (101') 을 확립하기 위해 제 1 포커스 포인트가 조직 상에서 발견될 수도 있다. 예를 들어, 슬로우 포커스 스테이지 (140) 를 이용하여, 전체 Z 범위, 즉, +1/-1 ㎜ 를 통해, 처음에 현미경 대물 렌즈 (120) 를 이동시키고 선명도 값들을 모니터링함으로써, 기준 평면 (101') 이 결정될 수도 있다. 기준 평면 (101') 이 일단 발견되면, 도 5a 에서 시작하여, 관심 있는 영역의 코너, 및/또는 다른 특정 위치에서 시작하는 X 와 Y 에 조직 (101) 이 위치될 수도 있고, 디더 포커싱 스테이지 (150) 가 이동하도록 설정되고/되거나, 디더 포커싱 스테이지 (150) 의 다른 움직임이 계속 모니터링된다.
디더 포커스 스테이지 (150) 는, XY 이동 스테이지 (130) 의 속도의 제어와 관련하여 또한 이용될 수도 있는 제어 시스템 (170) (도 2 참조) 에서의 마스터 클록과 동기화될 수도 있다. 예를 들어, 디더 포커스 스테이지 (150) 가 60 ㎐ 에서 0.6 밀리미터 p-v (피크 대 밸리) 사인 모션을 통해 이동하는 경우, 32% 듀티 사이클이 사인 곡선의 더 선형적인 범위를 이용하는 것으로 가정하면, 2.7 msec 기간에 걸친 포커스 범위를 통해 8 개의 포인트들이 수집될 수 있다. 도 5b 내지 도 5d 에서, 디더 포커싱 스테이지 (150) 가 디더 렌즈를 사인 모션으로 이동시키고, 사인 곡선의 적어도 일부를 통해 포커스 샘플들이 취득된다. 따라서, 포커스 샘플들이 330 μsec 마다 또는 3 ㎑ 의 레이트로 취득된다. 대상물과 포커스 센서 (160) 사이의 5.5× 의 배율에 따라, 0.6 ㎜ p-v 의 디더 렌즈에서의 모션이 대물 렌즈에서의 20 미크론 p-v 모션과 동일하다. 가장 높은 선명도가 연산되는 위치, 즉, 최상의 포커스를 슬로우 포커스 스테이지 (140) 의 더 느린 스테퍼 모터에 전달하는데 이러한 정보가 이용된다. 도 5e 에 도시된 바와 같이, 슬로우 포커스 스테이지 (140) 는 조직 (101) 의 관심 있는 영역의 최상의 포커스 이미지 (110') 를 캡처하기 위해 이미지 센서 (110) 에 대해 때맞춰 현미경 대물 렌즈 (120) 를 (모션 범위 (120') 로 예시된) 최상의 포커스 위치로 이동시키도록 명령을 받는다. 일 실시형태에서, 디더 렌즈 모션의 특정 수의 사이클들 이후에 이미지를 스냅샷화하기 위해, 예를 들어, 제어 시스템 (170) 에 의해 이미지 센서 (110) 가 트리거될 수도 있다. XY 이동 스테이지 (130) 가 다음 프레임으로 이동하고, 디더 포커스 스테이지 (150) 에서의 디더 렌즈의 순환 모션이 계속되며, 도 5a 내지 도 5e 의 포커싱 동작들이 반복된다. 처리를 방해하지 않는 레이트, 예를 들어, 3 ㎑ 로 선명도 값들이 계산될 수도 있다.
도 6a 는 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 디더 포커스 옵틱 및 선명도 결정의 커맨드 파형을 도시한 플롯 (200) 의 개략 예시이다. 도 5a 내지 도 5e 의 예에 관련하여 설명된 시간들에 기초한 일 실시형태에서:
T = 16.67 msec, /* 렌즈가 60 ㎐ 에서 공진하는 경우 디더 렌즈 사인 곡선의 주기 */
F = 300 ㎛, /* 포커스 값들의 포지티브 범위 */
N = 8, /* 주기 E 에서 획득된 포커스 포인트들의 수 */
Δt = 330 μsec, /* 330 μsec 마다 획득된 포커스 포인트 샘플들 */
E = 2.67 msec, /* N 개의 포커스 포인트들이 획득되는 주기 */
포커스 이동의 중심에서 Δf = 1.06 ㎛. /* 포커스 곡선의 스텝 사이즈 */
이다.
따라서, 이러한 32% 의 듀티 사이클에 따라, 포커스 처리를 통해 8.48 ㎛ (8 × 1.06 ㎛ = 8.48 ㎛) 가 샘플링된다.
도 6b 는 플롯 (210) 에 도시된 디더 렌즈의 사인파 모션의 일부에 대한 계산된 선명도 (Zs) 값들의 플롯 (210) 을 도시한 개략 예시이다. 각각의 포인트 i 의 함수로서 샘플링된 포커스 평면 각각에 대한 위치 (z) 가 식 1 로 주어진다:
CCD 카메라의 윈도우를 내리는 것은, 여기에 기술된 시스템에 적합한 높은 프레임 레이트를 제공할 수도 있다. 예를 들어, Dalsa of Waterloo 사 (Ontario, Canada) 는 Genie M640-l/3 640 × 480 Monochrome 카메라를 생산한다. Genie M640-l/3 은 640 × 32 의 프레임 사이즈로 3,000 프레임/sec 에서 동작한다. CCD 어레이 상의 픽셀 사이즈는 7.4 미크론이다. 대상물과 포커스 평면 사이의 5.5× 배율에서, 하나의 포커스 픽셀은 대상물에서의 약 1.3 미크론과 동일하다. 포커스 픽셀 당 약 16 개의 대상 픽셀들 (4×4) 의 어떤 평균화가 발생할 수도 있지만, 충분한 높은 공간 주파수 콘트라스트 변화가 보존되어 양호한 포커스 정보를 획득한다. 일 실시형태에서, 선명도 계산 플롯 (210) 의 피크 값에 따라 최상의 포커스 위치가 결정될 수도 있다. 부가적인 실시형태에서, 여기의 다른 곳에서 더 설명되는 바와 같이, 콘트라스트 메트릭의 이용을 포함한, 다른 메트릭에 따른 최상의 포커스 위치를 결정하는데 다른 포커스 계산들 및 기법들이 이용될 수도 있다는 것에 주목한다.
도 7a 및 도 7b 는 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 시료 (조직) 의 포커싱 결정 및 조정을 도시한 개략 예시이다. 도 7a 에서, 예시 (250) 는 여기에 설명된 XY 이동 스테이지 (130) 의 움직임에 의한 Y축을 따르는 시료의 움직임에 관련하여 근사 이미지 프레임들에 도시된 시료의 뷰이다. (예를 들어, XY 스테이지의 움직임에 의한) Y축을 따르는 시료의 움직임에 관련한 시료의 하나의 통과 또는 전달이 도면부호 250 에 예시되어 있다. 예시 (250') 는 예시 (250) 의 일부의 확대 버전이다. 예시 (250') 의 하나의 프레임이, 시료의 명확한 조직 포인트라고 지칭되는 dtp 로 지정된다. 예시 (250') 의 예에서, 시료 경계가 도시되고, 그곳을 통한 스캔 동안, 여기에 기술된 시스템에 따라 다수의 포커스 계산들이 수행된다. 프레임 (251) 에서, 그리고 한 예로서, 여기에 기술된 시스템에 관련하여 더 많은 포커스 계산들이 수행될 수도 있지만, 시료의 이미징과 관련하여 (포커스 위치들 1, 2, 3, 및 0* 로서 도시된) 4 개의 포커스 계산들이 수행된 후에 최상의 포커스 결정이 행해진다는 것이 예시되어 있다. 도 7b 는 검사될 시료의 Y축 위치에 대한 현미경 대물 렌즈의 Z축 위치의 플롯을 도시한 개략 예시 (260) 를 도시한 것이다. 예시된 위치 (261) 는, 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따라 최상의 포커스를 획득하도록 현미경 대물 렌즈 (120) 를 조정하기 위해 Z축을 따라 결정된 위치를 나타낸다.
여기에 기술된 시스템은, 여기에 참고로서 포함되고 전체 현미경 대물 렌즈가 사인 곡선 또는 삼각형 패턴으로 포커스를 통해 이동되는, 미국 특허 제7,576,307호 및 제7,518,642호에 기술된 시스템들과 같은 종래의 시스템들보다 상당한 이점들을 제공한다는 것에 주목해야 한다. 여기에 제공된 시스템은, (특히, 다른 대물 렌즈가 터릿 (turret) 을 통해 부가되는 경우) 무겁고 디더 옵틱을 이용하여 기술된 더 높은 주파수들에서 이동될 수 없는 첨부 스테이지 및 현미경 대물 렌즈에 이용하기에 적합하다는 이점이 있다. 여기에 기술된 디더 렌즈는 조정된 질량 (예를 들어, 더 가볍고, 유리가 없는) 을 가질 수도 있고, 포커스 센서에 대한 이미징 요구가 현미경 대물 렌즈에 의해 부과된 것보다 적다. 선명도를 연산할 때 장면 변동을 최소화하기 위해, 여기에 기술된 바와 같이, 포커스 데이터가 높은 레이트에서 취득될 수도 있다. 장면 변동을 최소화함으로써, 여기에 기술된 시스템은, 조직이 현미경 대물 렌즈 아래에서 이동하고 있는 동안 시스템이 포커스 내외로 이동함에 따른 선명도 메트릭에서의 불연속성을 감소시킨다. 종래의 시스템들에서는, 이러한 불연속성이 최상의 포커스 계산에 잡음을 부가시킨다.
도 8 은 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따라 디더 포커싱 옵틱에 의해 샘플링되는 다수의 포인트들에서 선명도 응답 각각에 대한 선명도 커브 및 콘트라스트 비를 포함하는, 포커스 위치들을 통해 이동하는 것으로부터 생성되는, 선명도 프로파일의 일 예를 도시한 개략 예시 (300) 이다. 플롯 (310) 은 x축에서의 마이크로미터들에 있어서의 디더 렌즈 진폭 및 y축을 따르는 선명도 단위들을 도시한 것이다. 예시된 바와 같이, 디더 렌즈 모션은 표시 포인트들 A, B, C, D 및 E 에 집중될 수도 있지만, 여기에 기술된 연산들은 선명도 곡선 상의 포인트들 각각에 적용될 수도 있다는 것에 주목한다. 디더 렌즈의 모션이 포인트들 A, B, C, D 및 E 각각에 집중될 때, 디더 렌즈 사인 곡선의 절반 사이클 동안, 포커스 센서 (160) 로부터 생성된 선명도 응답은 플롯들 (310a 내지 310e) 에서 각각 도시된다. 이에 기초하여, 포인트들 (A 내지 E) 중 대응하는 포인트를 갖는 선명도 응답들 각각에 대한 콘트라스트 비가 콘트라스트 함수 = (max - min)/(max + min) 에 따라 연산된다. 선명도 응답 곡선들 (310a 내지 310e) 중 대응하는 선명도 응답 곡선 및 (예를 들어, 디더 렌즈 모션이 집중되는) 포인트들 (A 내지 E) 중 하나의 포인트에 대해 결정되는 콘트라스트 함수에 관련하여, max 는 선명도 응답 곡선으로부터 획득된 가장 큰 선명도 값을 나타내고, min 은 선명도 응답 곡선으로부터 획득된 가장 작은 선명도 값을 나타낸다. 그 결과적인 콘트라스트 함수 플롯 (320) 은 선명도 곡선 플롯 (310) 아래에 도시되어 있고, 디더 렌즈 진폭에 따른 디더 렌즈의 움직임에 대응하는 콘트라스트 비 값들을 플롯하고 있다. 플롯 (320) 에서의 콘트라스트 함수의 최소가 최상의 포커스 위치이다. 콘트라스트 함수 및 최상의 포커스 위치 결정에 기초하여, 이미지 센서 (110) 가 이미지 (110') 를 캡처하기 전에 현미경 대물 렌즈 (120) 가 최상의 포커스 위치로 이동하도록 슬로우 포커스 스테이지 (140) 를 제어하는데 이용되는 제어 신호가 발생될 수도 있다.
도 9 는 슬로우 포커스 스테이지 (140) 를 제어하는 제어 신호를 생성하기 위한 콘트라스트 함수의 이용을 예시한 기능적 제어 루프 블록도 (350) 를 도시한 것이다. Ud 는 포커스 제어 루프에 대한 외란 (disturbance) 으로서 고려될 수도 있고, 예를 들어, 슬라이드 경사 또는 조직면 높이들의 변화를 나타낼 수도 있다. 기능적 블록 352 는, 포커스 센서 (160) 에 의해 발생될 수도 있고 포커스 전자 및 제어 시스템 (170) 에 전달될 수도 있는 선명도 벡터 정보의 발생을 도시한 것이다. 기능적 블록 354 는, 디더 렌즈가 포커스를 샘플링하고 있는 포인트에서의 콘트라스트 넘버 (예를 들어, 콘트라스트 함수의 값) 의 발생을 도시한 것이다. 이러한 콘트라스트 넘버는, 최상의 포커스가 이전에 확립된 초기 단계에서 생성된 세트 포인트 또는 기준 값 (Ref) 과 비교된다. (기능적 블록 356 에서의) 적절한 인가 이득 K1 과의 이러한 비교로부터 생성된 오류 신호가, 장면을 포커스가 맞게 유지하도록 (기능적 블록 358 에서) 동작하는 슬로우 포커스 모터를 보정한다. 일 실시형태는 움직임의 최소량 또는 임계량에 따라 현미경 대물 렌즈 (120) 의 위치를 조정할 수도 있다는 것에 주목해야 한다. 따라서, 이러한 실시형태는 임계값보다 작은 조정을 행하는 것을 방지할 수도 있다.
도 10 은 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 포커스 처리와 관련하여 존들로 분해되는 포커스 윈도우 (402) 를 도시한 개략 예시이다. 예시된 실시형태에서는, 포커스 윈도우가 8 개의 존들 (402') 로 세분되지만, 여기에 기술된 시스템에 관련하여 8 개의 존들보다 더 적거나 더 많은 존들이 이용될 수도 있다. 존들의 제 1 서브세트가 스냅샷 n 내에 있을 수도 있고 존들의 제 2 서브세트가 스냅샷 n + 1 내에 있다. 예를 들어, 존들 (2, 3, 4, 5) 은 시간 t1 에서 스냅화된 이미지 프레임 (404) 내에 있다. 존들 (6 및 7) 은 XY 이동 스테이지 (130) 가 도면의 하부에서 상부로 통과함에 따라 스냅화될 다음 이미지 프레임 내에 완전히 있을 수도 있고/있거나, 존들 (0 및 1) 은 XY 이동 스테이지 (130) 가 도면의 상부에서 하부로 통과함에 따라 스냅화될 다음 이미지 프레임 내에 완전히 있을 수도 있다. 위치 0* 에서 다음의 스냅화된 프레임에 대한 최상의 포커스 위치를 외삽하는데 포커스 위치들 (0, 1, 2, 및 3) 이 이용될 수도 있다. 예를 들어, 관심 있는 완전한 영역을 통과하는 뱀 모양의 패턴을 실행시킴으로써, 조직의 커버리지가 확립될 수도 있다.
이미징이 직사각형 포커스 윈도우 (402) 와 정렬되는 동안 획득된 프레임들의 컬럼 (column) 과 같은, 이미지 센서의 직사각형 윈도우 (404) 가 스테이지 (130) 의 이동 방향으로 배향될 수도 있다. 예를 들어, Dalsa 4M30/60 CCD 카메라를 이용한, 이미지 프레임 (406) 에서의 대상물의 사이즈는, 30× 배율 튜브 렌즈를 이용하여, 0.588 ㎜ × 0.432 ㎜ 이다. 어레이 사이즈는 (2352 × 7.4 미크론/30) × (1720 × 7.4 미크론/30) 일 수도 있다. 더 넓은 치수 (0.588 ㎜) 의 이미지 프레임의 포커스 레그 (406) 가 포커스 윈도우 (402) 와 수직으로 배향될 수도 있고, 조직의 섹션에 걸쳐 통과되는 컬럼들의 최소 개수를 허용한다. 포커스 센서는 포커스 레그 (406) 에서의 5× 배율을 이용하여 0.05 ㎜ × 0.94 ㎜ 이다. 직사각형 윈도우 (402) 는 (32 × 7.4 미크론/5.0) × (640 × 7.4 미크론/5.0) 일 수도 있다. 따라서, 포커스 센서의 프레임 (402) 은 이미지 센서의 프레임 (404) 보다 더 큰 약 2.2× 일 수도 있고, 여기의 다른 곳에서 더 설명되는 바와 같이, 다수의 존들을 수반하는 미리 보기 포커싱 기법과 관련하여 이용되는 이점이 있을 수도 있다. 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 의하면, 333 μsec 마다 행해지는 선명도 계산과 함께, 120 개의 최상의 포커스 결정들이 초 당 행해질 수도 있어서, 디더 렌즈 모션의 8.3 msec 절반 디더 주기에 대한 대략 32% 듀티 사이클과 동일한 2.67 msec 에 걸쳐 8 개의 선명도가 계산될 수 있다.
존 각각에 대한 선명도 메트릭이 연산되어 저장될 수도 있다. 다수의 존들을 이용하여 단일 포커스 포인트에 대한 선명도 메트릭을 연산할 때, 선명도 메트릭이 존 각각에 대해 결정될 수도 있고, 예를 들어, 이를테면 이러한 단일 포인트에서 고려된 모든 존들에 대해 모든 선명도 메트릭을 부가함으로써, 결합될 수도 있다. (예를 들어, 640 × 32 스트립으로 윈도윙된 카메라의 이용에 기초한) 존 당 선명도 계산의 일 예가 식 2 에 나타나 있다. 32 까지의 치수 n 인 로우 (row) i, 및 640/z 까지의 치수 m 인 컬럼 j (여기서 z 는 존들의 수이다) 의 경우, 존에 대한 선명도가 식 2 로 나타낼 수도 있다:
여기서 k 는 1 과 5 사이의 정수이거나 1 및 5 와 동일한 정수이다. 또한, 여기에 기술된 시스템과 관련하여 다른 선명도 메트릭들 및 알고리즘들이 이용될 수도 있다. XY 이동 스테이지 (130) 가 y축을 따라 이동함에 따라, 이러한 시스템은 포커스 윈도우 (402) 에서의 존들 (0 내지 7) 모두에 대한 선명도 정보를 획득한다. 스테이지 (130) 가 이동함에 따라 조직 섹션 높이들이 얼마나 변하고 있는지를 아는 것이 바람직하다. 포커스 높이가 변하는 것에 의해, 선명도 곡선 (최상의 포커스인 최대 선명도) 을 연산함으로써, 예를 들어, 다음의 최상의 포커스 평면이 위치되는 다음 프레임을 이동시키기 전에 존들 (6 및 7) 이 정보를 제공할 수도 있다. 큰 포커스 변화들이 이러한 미리 보기에 의해 예상되는 경우, 스테이지 (130) 가 느려져서, 더 밀접하게 이격된 포인트들을 제공하여 높이 전이를 더 양호하게 추적할 수도 있다.
스캐닝 처리 동안, 시스템이 화이트 스페이스 (조직 없음) 로부터 더 어두운 스페이스 (조직) 로 전이하고 있는지 여부를 결정하는 것이 이점이 있을 수도 있다. 예를 들어, 존들 (6 및 7) 에서 선명도를 연산함으로써, 이러한 전이가 이제 막 발생한 것인지를 예측하는 것이 가능하다. 컬럼을 스캐닝하는 동안, 존들 (6 및 7) 이 증가된 선명도를 나타내는 경우, XY 이동 스테이지 (130) 는 조직 경계 상에 더 밀접하게 이격된 포커스 포인트들을 생성하기 위해 감속하도록 명령을 받을 수도 있다. 한편, 높은 선명도로부터 낮은 선명도로의 움직임이 검출되면, 스캐너 뷰가 화이트 스페이스에 진입하고 있는 것으로 결정될 수도 있고, 스테이지 (130) 를 감속하여 조직 경계 상에 더 밀접하게 이격된 포커스 포인트들을 생성하도록 하는 것이 바람직할 수도 있다. 이들 전이들이 발생하지 않은 영역들에서는, 스테이지 (130) 가 슬라이드 스캐닝의 총 스루풋을 증가시키기 위해 더 고속의 정속도로 이동하도록 명령을 받을 수도 있다. 이러한 방법은 이점이 있는 빠른 스캐닝 조직을 허용할 수도 있다. 여기에 기술된 시스템에 의하면, 포커싱 데이터가 수집되는 동안 스냅샷들이 취득될 수도 있다. 또한, 제 1 스캔에서 모든 포커스 데이터가 수집되어 저장될 수도 있고, 후속 스캔 동안 최상의 포커스 포인트들에서 스냅샷들이 취득될 수도 있다. 일 실시형태는 선명도 값들과 함께 여기에 기술된 것과 유사한 방식으로 콘트라스트 비 또는 함수 값들을 이용하여 포커스에서의 변화들을 검출하여, 조직 또는 화이트 스페이스를 포함하는 영역들 내로 또는 외로의 전이들을 결정할 수도 있다.
예를 들어, 0.588 × 0.432 ㎜ 의 이미지 프레임 사이즈에서, 15 ㎜ × 15 ㎜ 20× 스캔의 경우, 데이터의 26 개의 컬럼들이 존재하고, 각각의 컬럼은 35 개의 프레임들을 갖는다. 30 fps 의 이미징 레이트에서, 각각의 컬럼이 1.2 초 또는 약 30 초의 스캔 시간으로 통과된다. 포커스 센서 (160) 가 초 당 120 개 (또는 그 이상) 의 포커스 포인트들을 연산하기 때문에, 여기에 기술된 시스템은 프레임 당 4 개의 포커스들 (30 fps 로 나뉘어진 120 포커스/sec) 을 획득할 수도 있다. 60 fps 의 이미징 레이트에서, 스캔 시간은 15 초가 걸리고 프레임 당 2 개의 포커스들 (60 fps 로 나뉘어진 120 포커스/sec) 이다.
또 다른 실시형태에서, 포커스 센서 (160) 로서 컬러 카메라가 이용될 수도 있고, 선명도 콘트라스트 메트릭에 대해 대안적으로 및/또는 부가적으로 크로마 메트릭이 결정될 수도 있다. 예를 들어, 640 × 480 Genie 카메라의 Dalsa 컬러 버전이 이러한 실시형태에 따른 포커스 센서 (140) 로서 적합하게 이용될 수도 있다. 유사하게 조명된 화이트의 밝기에 대한 채도로서 크로마 메트릭이 기술될 수도 있다. 식 형태 (식 3A 및 식 3B) 에서, 크로마 (C) 는 R, G, B 컬러 측정값들의 선형 결합일 수도 있다:
R = G = B 인 경우, CB = CR = 0 인 것에 주목한다. 총 크로마를 나타내는 C 에 대한 값은 CB 및 CR 에 기초하여 (예를 들어, 이를테면 CB 와 CR 을 가산함으로써) 결정될 수도 있다
XY 이동 스테이지 (130) 가 y축을 따라 이동함에 따라, 명시야 현미경에서와 같이, 포커스 센서 (160) 가 컬러 (R, G, B) 정보를 획득할 수도 있다. 스테이지가 이동함에 따라 조직 섹션 높이들이 얼마나 변화하고 있는지를 아는 것이 바람직하다. 시스템이 화이트 스테이스 (조직 없음) 로부터 다채로운 스페이스 (조직) 로 전이하고 있는지 여부를 결정하기 위해, 콘트라스트 기법에 의해서와 같이, RGB 컬러 정보의 이용이 이용될 수도 있다. 예를 들어, 존들 (6 및 7) 에서의 크로마를 연산함으로써, 이러한 전이가 이제 막 발생한 것인지를 예측하는 것이 가능하다. 예를 들어, 크로마가 거의 발견되지 않으면, C = 0 이어서, 어떠한 조직 경계들도 접근하고 있지 않다는 것을 인식할 수도 있다. 그러나, 포커스 컬럼을 스캐닝하는 동안, 존들 (6 및 7) 이 증가된 크로마를 나타내면, 스테이지 (130) 가 조직 경계 상에 더 밀접하게 이격된 포커스 포인트들을 생성하기 위해 감속하도록 명령을 받을 수도 있다. 한편, 높은 크로마로부터 낮은 크로마로의 움직임이 검출되면, 스캐너가 화이트 스페이스에 진입하고 있는 것으로 결정될 수도 있고, 스테이지 (130) 를 감속하여 조직 경계 상에 더 밀접하게 이격된 포커스 포인트들을 생성하도록 하는 것이 바람직할 수도 있다. 이들 전이들이 발생하지 않은 영역들에서는, 스테이지 (130) 가 더 높은 정속도로 이동하도록 명령을 받아서 슬라이드 스캐닝의 총 스루풋을 증가시킬 수도 있다.
시야 또는 다가오는 프레임(들) 이 조직을 가진 슬라이드 영역에 진입하거나 빠져나갈 때를 결정하기 위한 선명도 값들, 콘트라스트 비 값들, 및/또는 크로마 값들의 이용과 관련하여, 변동들의 처리가 행해질 수도 있다. 예를 들어, (예를 들어, 조직 영역들 사이의) 화이트 스페이스로부터 조직을 가진 영역에 진입할 때, Y 방향으로의 움직임이 감소될 수도 있고, 획득된 포커스 포인트들의 수가 또한 증가될 수도 있다. 조직 샘플들 사이의 영역 또는 화이트 스페이스를 뷰잉할 때, Y 방향으로의 움직임이 증가될 수도 있고, 조직을 포함하는 영역에 걸친 움직임이 (예를 들어, 이를테면 증가된 크로마 및/또는 선명도 값들에 의해) 검출될 때까지 보다 적은 포커스 포인트들이 결정될 수도 있다.
도 11 은 여기의 기법들에 따른 일 실시형태에서 시간의 포인트들에서 획득될 수도 있는 상이한 선명도 값들의 그래프 예시를 도시한 것이다. 상부 부분 (462) 은 디더 렌즈 움직임의 절반 사인파 사이클 (예를 들어, 피크 사이클 또는 주기에 대한 단일 피크의 절반) 에 대응하는 곡선 (452) 을 포함한다. X축은 이러한 사이클 동안의 디더 렌즈 진폭 값들에 대응하고, Y축은 선명도 값들에 대응한다. 포인트 (462a) 와 같은 포인트들 각각은, 각각의 프레임이 포인트의 X축 값으로 나타낸 디더 렌즈 진폭에서 획득되고 포인트의 Y축 값으로 나타낸 선명도 값들을 갖는 포커스 센서를 이용하여 프레임이 획득되는 포인트를 나타낸다. 저부 부분 (464) 에서의 엘리먼트 465 는, 예시된 데이터 포인트들에 대한 부분 (462) 에 나타낸 바와 같이 획득된 선명도 값들의 세트에 정합되는 곡선을 나타낸다.
도 12 는 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 검사 하의 시료의 스캐닝 동안의 온 더 플라이 포커스 처리를 도시한 흐름도 (500) 이다. 단계 502 에서, 검사되는 시료에 대한 공칭 포커스 평면 또는 기준 평면이 결정될 수도 있다. 단계 502 이후에, 여기에 기술된 시스템에 따라, 디더 렌즈가 특정 공진 주파수에서 이동하도록 설정된 단계 504 로 처리가 진행한다. 단계 504 이후에, XY 이동 스테이지가 특정 속도로 이동하도록 명령을 받은 단계 506 으로 처리가 진행한다. 여기에 설명된 처리의 다른 단계들에 의해서와 같이, 단계들 504 및 506 의 순서가 여기에 기술된 시스템에 따라 적절하게 변경될 수도 있다는 것에 주목한다. 단계 506 이후에, 검사되는 시료에 대한 포커스 포인트들에 대한 선명도 계산들이, 여기에 기술된 시스템에 따른 디더 렌즈의 모션 (예를 들어, 사인 곡선) 과 관련하여 수행되는 단계 508 로 처리가 진행한다. 선명도 계산들은 여기의 다른 곳에서 더 설명되는 바와 같이 콘트라스트, 크로마 및/또는 다른 적절한 측정값들의 이용을 포함할 수도 있다.
단계 508 이후에, 여기에 기술된 시스템에 따라 이미지를 캡처하기 위한 이미지 센서와 함께 이용되는 현미경 대물 렌즈의 위치에 대해 최상의 포커스 위치가 결정되는 단계 510 으로 처리가 진행한다. 단계 510 이후에, 현미경 대물 렌즈의 위치 (Z축) 를 제어하는 슬로우 포커스 스테이지에 최상의 포커스 위치에 관한 제어 신호가 전송되는 단계 512 로 처리가 진행한다. 또한, 단계 512 는 대물 렌즈 아래의 시료 부분의 이미지를 캡처하기 위해 카메라 (예를 들어, 이미지 센서) 에 트리거 신호를 전송하는 단계를 포함할 수도 있다. 트리거 신호는, 이를테면, 예를 들어, (예를 들어, 디더 렌즈 움직임에 관련된) 특정 수의 사이클들 이후에, 이미지 센서에 의해 이미지의 캡처를 유발하는 제어 신호일 수도 있다. 단계 512 이후에, 시료를 스캔 하에 두고, XY 이동 스테이지의 속도가 조정되어야 하는지 여부가 결정되는 테스트 단계 514 로 처리가 진행한다. 여기의 다른 곳에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 포커스 시야에서의 다수의 존들의 선명도 및/또는 다른 정보를 이용하는 미리 보기 처리 기법들에 따라 결정이 행해질 수도 있다. 테스트 단계 514 에서, XY 스테이지의 속도가 조정되어야 하는 것으로 결정되면, XY 이동 스테이지의 속도가 조정되는 단계 516 으로 처리가 진행한다. 단계 516 이후에, 단계 508 로 다시 처리가 진행한다. 테스트 단계 514 에서, XY 이동 스테이지의 속도에 대한 아무런 조정도 행해지지 않은 것으로 결정되면, 포커스 처리가 계속되어야 하는지 여부를 결정하는 테스트 단계 518 로 처리가 진행한다. 처리가 계속되어야 하면, 단계 508 로 처리가 되돌아간다. 그렇지 않으면, 처리가 계속되지 않으면 (예를 들어, 현재 시료의 스캐닝이 완료되면), 포커스 처리가 종료되어 처리가 완료된다.
도 13 은 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 슬로우 포커스 스테이지에서의 처리를 도시한 흐름도 (530) 이다. 단계 532 에서, 현미경 대물 렌즈의 (예를 들어, Z축을 따르는) 위치를 제어하는 슬로우 포커스 스테이지는, 시료를 검사하는 현미경 대물 렌즈의 위치를 조정하기 위한 정보를 갖는 제어 신호를 수신한다. 단계 532 이후에, 슬로우 포커스 스테이지가 여기에 기술된 시스템에 따른 현미경 대물 렌즈의 위치를 조정하는 단계 534 로 처리가 진행한다. 단계 534 이후에, 슬로우 포커스 스테이지가 또 다른 제어 신호를 수신하기를 대기하는 대기 단계 536 로 처리가 진행한다. 단계 536 이후에, 단계 532 로 다시 처리가 진행한다.
도 14 는 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 이미지 캡처 처리를 도시한 흐름도 (550) 이다. 단계 552 에서, 카메라의 이미지 센서가 현미경 검사 하에서 시료의 이미지를 캡처하기 위한 처리를 트리거하는 트리거 신호 및/또는 다른 명령을 수신한다. 다양한 실시형태들에서, 여기에 설명된 시스템에 따른 포커스 처리에 이용되는 디더 렌즈의 모션의 특정 수의 사이클들 이후에 이미지 센서 이미지 캡처 처리의 트리거링을 제어하는 제어 시스템으로부터 트리거 신호가 수신될 수도 있다. 대안적으로, XY 이동 스테이지 상의 위치 센서에 기초하여 트리거 신호가 제공될 수도 있다. 일 실시형태에서, 위치 센서가 Renishaw Linear Encoder Model No. T1000-10A 일 수도 있다. 단계 552 이후에, 이미지 센서가 이미지를 캡처하는 단계 554 로 처리가 진행한다. 여기에 상세히 설명된 바와 같이, 이미지 센서에 의해 캡처된 이미지가 여기에 기술된 시스템에 따른 포커싱 시스템의 동작에 관련하여 포커스가 맞을 수도 있다. 여기에 상술된 다른 기법들에 따라, 캡처된 이미지들이 함께 스티칭될 수도 있다. 단계 554 이후에, 이미지 센서가 또 다른 트리거 신호를 수신하기를 대기하는 단계 556 으로 처리가 진행한다. 단계 556 이후에, 단계 552 로 다시 처리가 진행한다.
도 15 는 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 포커스 처리를 위한 대안적인 장치를 도시한 개략 예시 (600) 이다. 윈도윙된 포커스 센서는 프레임 시야 (FOV) (602) 를 가질 수도 있고, 그 프레임 시야 (FOV) (602) 는 이미징 센서 프레임 FOV (604) 의 폭과 실질적으로 동일한 스와스 (swath) 를 비스듬하게 주사하도록 경사지거나 다르게 위치될 수도 있다. 여기에 기술된 바와 같이, 윈도우는 이동 방향으로 경사질 수도 있다. 예를 들어, 경사진 포커스 센서의 프레임 FOV (602) 가, 대상물 (조직) 에서의 0.94 × 0.707 = 0.66 ㎜ 의 유효 폭을 갖는 45°로 회전될 수도 있다. 이미징 센서의 프레임 FOV (604) 는 0.588 ㎜ 의 유효 폭을 가질 수도 있어서, 조직을 보유하는 XY 이동 스테이지가 대물 렌즈 아래에서 이동함에 따라, 경사진 포커스 센서 프레임 FOV (602) 는 이미지 센서에 의해 관찰된 스와스의 에지들을 확인한다. 이러한 점에서, 경사진 포커스 센서의 다수의 프레임들이 시간들 0, 1, 2 및 3 에서의 중간 위치들에서 이미지 센서 프레임 FOV (604) 상에 중첩된 것이 확인된다. 포커스 컬럼에서의 인접 프레임들의 중심들 사이의 3 개의 포인트들에서 포커스 포인트들이 취득될 수도 있다. 위치 0* 에서의 다음의 스냅화된 프레임에 대한 최상의 포커스 위치를 외삽하는데 포커스 위치들 0, 1, 2, 및 3 이 이용된다. 이러한 방법에 대한 스캔 시간은 여기의 다른 곳에서 기술된 방법과 유사하다. 0.707 × (0.94 - 0.432)/2 = 0.18 ㎜ 이거나 또는 경사진 포커스 센서가 획득될 다음 프레임에 42% 를 잠식하는 경우, 경사진 포커스 센서의 프레임 FOV (602) 가 더 짧은 미리 보기를 갖지만, 이미지 센서 프레임 FOV (604) 에 대해 기울어진, 경사진 포커스 센서의 프레임 FOV (602) 는 에지 포커스 정보를 제공하는 특정 경우에 이점이 있을 수도 있는 스캔 스와스의 에지들 상의 조직을 확인한다.
도 16 은 여기에 기술된 시스템의 또 다른 실시형태에 따른 포커스 처리에 대한 대안적인 장치를 도시한 개략 예시 (650) 이다. 예시 (650) 에서와 같이, 경사진 포커스 센서의 프레임 FOV (652) 및 이미지 센서의 프레임 FOV (654) 가 도시되어 있다. 경사진 센서의 프레임 FOV (652) 가 조직에 걸친 포워드 패스 상의 포커스 정보를 획득하는데 이용될 수도 있다. 백워드 패스에서, 포커스 스테이지가 이전의 포워드 패스를 이용하여 포커스 데이터를 조정하는 동안, 이미징 센서가 프레임들을 스냅화한다. 이전의 방법에서의 중간 위치들 0, 1, 2, 3 을 스킵하여 포커스 데이터를 이미지 프레임마다 취득하기를 원하는 경우, XY 이동 스테이지는 포커스 포인트 획득의 높은 레이트가 주어진 포워드 패스에서 4× 의 속도로 이동할 수 있다. 예를 들어, 20× 에서의 15 ㎜ × 15 ㎜ 의 경우, 데이터의 컬럼은 35 개의 프레임들이다. 포커스 데이터가 초 당 120 개의 포인트들로 획득되기 때문에, 포워드 패스가 0.3 초 (35 개의 프레임들/초 당 120 개의 포커스 포인트들) 로 실행될 수도 있다. 이 예에서의 컬럼들의 수는 26 이어서, 포커스 부분이 26 × 0.3 또는 7.6 초로 행해질 수 있다. 30 fps 에서의 이미지 획득이 약 32 초가 걸린다. 따라서, 총 스캔 시간의 포커스 부분이 20% 일 뿐이어서 효율적이다. 또한, 포커스가 다른 프레임마다 스킵하는 것을 허용되는 경우, 스캔 시간의 포커스 부분은 실질적으로 더 드롭할 것이다.
다른 실시형태들에서, 여기에 기술된 시스템과 관련하여 이용될 수도 있는 부가적인 미리 보기 정보를 제공하도록 데이터의 인접 컬럼들을 샘플링하기 위해, 포커스 센서의 포커스 스트립이 시야 내의 다른 위치들에, 그리고 다른 배향들로 위치될 수도 있다는 것에 주목한다.
슬라이드를 전달하는 XY 이동 스테이지는, 백워드 이동에 대해 생성된 최상의 포커스 포인트들에 대한, 포워드 이동에 대해 생성된 최상의 포커스 포인트들을 반복할 수도 있다. 포커스의 깊이가 0.9 미크론인 20× 0.75 NA 대물 렌즈의 경우, 약 0.1 미크론으로 반복하는 것이 바람직하다. 여기의 다른 곳에서 더 설명되는 바와 같이, 0.1 미크론 포워드/백워드 반복성을 만족하는 스테이지들이 구성될 수도 있어서, 이러한 요건이 기술적으로 실행가능하다.
일 실시형태에서, 여기에 기술된 시스템에 따라 검사되는 유리 슬라이드 상의 조직 또는 도말이 전체 슬라이드 또는 대략 25 ㎜ ×50 ㎜ 면적을 커버할 수도 있다. 분해능은 대물 렌즈의 개구수 (numerical aperture; NA), 슬라이드의 커플링 매질, 집광기의 NA 및 광의 파장에 의존한다. 예를 들어, 녹색광 (532 ㎚) 에서의 공기에서, 0.9 NA 현미경 대물 렌즈, 플라나포크로마트 (Plan APO) 에 대한 60× 에서, 포커스의 깊이가 0.5 um 인 현미경의 수평 분해능은 약 0.2 um 이다.
여기에 기술된 시스템의 동작들과 관련하여, 한정된 시야를 라인 스캔 센서 또는 CCD 어레이를 통해 관심 있는 영역에 걸쳐 이동시키고 한정된 시야들 또는 프레임들 또는 타일들을 함께 어셈블링하여 모자이크를 형성함으로써 디지털 이미지들이 획득될 수도 있다. 뷰어가 전체 이미지에 걸쳐 내비게이팅할 때 모자이크가 가시적 스티치, 포커스 또는 방사 조도 이상이 없이 균일하게 나타나는 것이 바람직하다.
도 17 은 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 슬라이드에 대한 조직의 모자이크 이미지를 획득하기 위한 처리를 도시한 흐름도 (700) 이다. 단계 702 에서, 슬라이드의 썸네일 이미지가 획득될 수도 있다. 썸네일 이미지가 대략 1× 또는 2× 배율의 저해상도일 수도 있다. 이 단계에서는, 바코드가 슬라이드 라벨 상에 존재하는 경우, 그 바코드가 디코딩되어 슬라이드 이미지에 부착될 수도 있다. 단계 702 에서, 표준 이미지 처리 툴들을 이용하여 조직이 슬라이드 상에서 발견될 수도 있는 단계 704 로 처리가 진행한다. 스캔 구역이 관심 있는 소정의 영역으로 좁아지도록 조직이 경계지어질 수도 있다. 단계 704 이후에, XY 좌표 시스템이 조직의 평면에 부착될 수도 있는 단계 706 으로 처리가 진행한다. 단계 706 이후에, 하나 이상의 포커스 포인트들이 조직에 대해 일정한 X 및 Y 공간에서 발생될 수도 있고 여기의 다른 곳에서 설명되는 온 더 플라이 포커싱 기법들 중 하나 이상과 같은 포커스 기법을 이용하여 최상의 포커스가 결정될 수도 있는 단계 708 로 처리가 진행할 수도 있다. 단계 708 이후에, 원하는 포커스 포인트들의 좌표, 및/또는 다른 적절한 정보가 저장될 수도 있고 앵커 포인트들이라고 지칭될 수도 있는 단계 710 으로 처리가 진행할 수도 있다. 프레임들이 앵커 포인트들 사이에 놓여 있는 곳에, 포커스 포인트가 삽입될 수도 있다는 것에 주목한다.
단계 710 이후에, 여기의 다른 곳에서 설명된 기법들에 따라 현미경 대물 렌즈가 최상의 포커스 위치에 위치되는 단계 712 로 처리가 진행할 수도 있다. 단계 712 이후에, 이미지가 수집되는 단계 714 로 처리가 진행한다. 단계 714 이후에, 관심 있는 전체 영역이 스캐닝되어 이미징되었는지 여부가 결정되는 테스트 단계 716 으로 처리가 진행한다. 아니라면, 여기의 다른 곳에서 설명된 기법들에 따라 XY 스테이지가 조직을 X 및/또는 Y 방향으로 이동시키는 단계 718 로 처리가 진행한다. 단계 718 이후에, 단계 708 로 다시 처리가 진행한다. 테스트 단계 716 에서 관심 있는 전체 영역이 스캐닝되어 이미징되었는지가 결정되면, 여기에 기술된 시스템에 따라 그리고 (예를 들어, 미국 공개특허공보 제2008/0240613호를 참조하여) 여기의 다른 곳에서 설명된 기법을 이용하여, 수집된 이미지 프레임들이 스티칭되거나 그렇지 않으면 함께 결합되어 모자이크 이미지를 생성하는 단계 720 으로 처리가 진행한다. 단계 720 이후에, 처리가 완료된다. 하나 이상의 모자이크 이미지들을 획득하기 위해 여기에 기술된 시스템과 관련하여 다른 적절한 시퀀스들이 또한 이용될 수도 있다는 것에 주목한다.
여기에 기술된 시스템의 이점이 있는 동작의 경우, z 위치의 반복성이 대물 렌즈의 포커스의 깊이의 극히 일부에 대해 반복가능할 수도 있다. 포커스 모터에 의해 z 위치로 되돌아감에 있어서의 작은 오류가, 경사진 시스템 (2D CCD 또는 CMOS) 에서 그리고 라인 스캔 시스템의 인접 컬럼들에서 쉽게 보여진다. 60× 에서의 상술된 분해능의 경우, 대략 150 나노미터 이하의 z 피크 반복성이 바람직하고, 이에 따라, 이러한 반복성은 4×, 20× 및/또는 40× 대물 렌즈들과 같은 다른 대물 렌즈들에 대해 적합하다.
여기에 더 기술된 시스템에 의하면, XY 스테이지를 포함하는 슬라이드 스테이지 시스템에 대한 다양한 실시형태들이, 예를 들어, 온 더 플라이 포커싱 기법들과 관련하여 여기의 다른 곳에서 설명된 XY 이동 스테이지 (130) 로서 기능하는 것을 포함하여, 여기에 설명되는 디지털 병리 이미징을 위한 특징들 및 기법들과 관련하여 이용될 수도 있는 병리 현미경 애플리케이션들에 제공된다. 일 실시형태에 의하면, 그리고 여기의 다른 곳에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, XY 스테이지는 강성 베이스 블록을 포함할 수도 있다. 이 베이스 블록은, 상승된 돌기들 상에 지지되는 유리의 편평한 블록, 및 상승된 돌기들 상에 지지되는 삼각형 단면을 갖는 유리의 제 2 블록을 포함할 수도 있다. 그 2 개의 블록들은 이동 스테이지 블록을 가이드하기 위해 매끄럽고 일직선의 레일들 또는 진로들로서 이용될 수도 있다.
도 18 은 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 XY 스테이지의 정밀 스테이지 (800) 의 일 구현 (예를 들어, Y 스테이지 부분) 을 도시한 개략 예시이다. 예를 들어, 정밀 스테이지 (800) 는 25 ㎜ × 50 ㎜ 면적에 걸쳐 대략 150 나노미터 이하의 z 피크 반복성을 달성할 수도 있다. 여기의 다른 곳에서 더 설명되는 바와 같이, 정밀 스테이지 (800) 는, 예를 들어, 온 더 플라이 포커싱 기법들에 대해 설명된 XY 이동 스테이지 (130) 와 관련하여 기능하는 것을 포함하여, 여기의 다른 곳에서 설명되는 특징들 및 기법들과 관련하여 이용될 수도 있다. 정밀 스테이지 (800) 는 유리의 편평한 블록 (812) 이 상승된 돌기들 상에 지지되는 강성 베이스 블록 (810) 을 포함할 수도 있다. 이들 돌기들의 간격은, 정밀 스테이지 (800) 의 중량으로 인해, 단순한 지지체들 상의 유리 블록들의 처짐이 최소화되도록 한다. 삼각형 단면을 가진 유리의 제 2 블록 (814) 이 상승된 돌기들 상에서 지지된다. 유리 블록들을 잡아당기지 않는 반강성 에폭시를 갖는 베이스 블록 (810) 에 유리 블록들 (812, 814) 이 접착 본딩될 수도 있다. 유리 블록들 (812, 814) 이 일직선일 수도 있고, 500 ㎚ 에서의 하나 또는 2 개의 광파로 연마될 수도 있다. 유리 블록들 (812, 814) 에 대한 재료로서 Zerodur 와 같은 낮은 열팽창의 재료가 채용될 수도 있다. 또한, 여기에 기술된 시스템과 관련하여 유리의 다른 적절한 타입들이 이용될 수도 있다. 컷아웃 (cut-out; 816) 은 현미경 집광기로부터의 광이 슬라이드 상의 조직을 조명하도록 할 수도 있다.
2 개의 유리 블록들 (812, 814) 은 이동 스테이지 블록 (820) 을 가이드하기 위해 매끄럽고 일직선의 레일들 또는 진로들로서 이용될 수도 있다. 이동 스테이지 블록 (820) 은, 위치들 (821a 내지 821e) 에서 예시된 바와 같이, 유리 블록들에 접촉하는 단단한 플라스틱 구형 형상의 버튼들 (예를 들어, 5 개의 버튼들) 을 포함할 수도 있다. 이들 플라스틱 버튼들이 구형이기 때문에, 플라스틱의 탄성 계수로 결정되는 매우 작은 영역 (≪ 0.5 ㎜) 으로 접촉면이 한정될 수도 있다. 예를 들어, GGB Bearing Technology Company (UK) 로부터의 윤활 첨가제가 더해진 PTFE 또는 다른 열가소성 블렌드가 이용되어 대략 3 ㎜ 직경의 접촉 버튼들의 형상으로 주조될 수도 있다. 일 실시형태에서, 플라스틱 버튼과 연마된 유리 사이의 마찰 계수가 가능한 한 작아야 하지만, 기구 유지보수를 줄이기 위해 유체 윤활제를 이용하는 것을 피하는 것이 바람직할 수도 있다. 일 실시형태에서, 말라버려서 0.1 과 0.15 사이의 마찰 계수가 쉽게 달성될 수도 있다.
도 19a 및 도 19b 는 위치들 (821a 내지 821e) 에서 유리 블록들 (810, 812) 에 접촉하는 구 형상의 버튼들 (822a 내지 822e) 을 도시하는 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 이동 스테이지 블록 (820) 의 더 상세한 도면이다. 구동 방향 (Y) 이외의 모든 방향에서의 뛰어난 강성을 허용하는 위치들에 그 버튼들이 배치될 수도 있다. 예를 들어, 2 개의 플라스틱 버튼들이 서로 대면하여 삼각형 형상의 유리 블록 (814) 의 변들 (즉, 4 개의 버튼들 (822b 내지 822e) 에 접촉할 수도 있고 하나의 플라스틱 버튼 (822a) 은 편평한 유리 블록 (812) 에 접촉하도록 위치된다. 이동 스테이지 블록 (820) 은 하나 이상의 홀 (824) 들을 포함하여, 플라스틱 지지 버튼들 (822a 내지 822e) 의 위치에 의해 형성된 삼각형의 중심 (826) 에 중력의 중심을 두도록 경량화 및 형상화될 수도 있다. 이러한 방식으로, 삼각형 (828) 의 코너들에서의 플라스틱 버튼들 (822a 내지 822e) 각각은 스테이지 (800) 의 모션 동안 항상 동일한 중량을 가질 수도 있다.
도 18 을 다시 참조하면, 슬라이드 (801) 는 스프링 로딩 암 (830) 을 통해 슬라이드 네스트 (slide nest; 832) 에 클램핑된다. 슬라이드 (801) 는 보조 메커니즘에 따라 네스트 (832) 에 수동으로 배치될 수도 있고/있거나 네스트 (832) 에 로봇식으로 배치될 수도 있다. 강성 캔틸레버 암 (840) 은, 높은 피로 강도강으로 이루어질 수도 있는 작은 직경의 굴곡 로드 (flexural rod; 842) 의 단부를 지지하고 견고하게 클램핑한다. 하나의 예에서, 이 직경은 0.7 ㎜ 일 수도 있다. 로드 굴곡부 (842) 의 다른 단부가 이동 스테이지 (820) 상의 중심 위치 (826) 에 부착될 수도 있다. 경화 스틸 레일 (852) 에 대한 재순환 베어링 설계를 통해 동작할 수도 있는 베어링 블록 (850) 에 캔틸레버 암 (840) 이 부착될 수도 있다. 베어링 블록 (850) 에 리드 스크루 어셈블리 (lead screw assembly; 854) 가 부착될 수도 있고, 리드 스크루 어셈블리 (854) 가 스테퍼 모터 (856) 에 의해 회전될 수도 있다. 상술된 엘리먼트들에 대한 적합한 컴포넌트들이 일본의 THK 와 같은 몇몇 회사를 통해 입수가능할 수도 있다. 로드 스크루 어셈블리 (854) 는, 로드 굴곡부 (842) 를 통해 이동 스테이지 블록 (820) 을 당기거나 미는 레일 (852) 상의 베어링 블록 (850) 을 구동한다.
로드 굴곡부 (842) 의 휨 강성이 플라스틱 패드들 상의 이동 스테이지 블록 (820) 의 강성보다 작은 6000× 보다 큰 인자일 수도 있다 (이것은 z 방향으로 이동 스테이지의 평면과 직교하는 힘에 대항하는 강성이다). 이것은 베어링 잡음에 의해 생성된 베어링 블록 (850)/캔틸레버 암 (840) 의 상하 모션들로부터 이동 스테이지 블록 (820) 을 고립시킨다.
여기에 기술된 정밀 스테이지 (800) 의 설계에서 기하학에 대한 주의깊은 질량 밸런싱 및 주의는, 작은 로킹 모션 (rocking motion) 들을 생성하는 이동 스테이지 블록 (820) 에 대한 모멘트들을 최소화한다. 부가적으로, 이동 스테이지 블록 (820) 이 연마된 유리 상에서 동작하기 때문에, 이동 스테이지 블록 (820) 은 60× 배율에서의 스캐닝에 충분한 150 나노미터 피크보다 작은 z 위치 반복성을 갖는다. 60× 조건이 가장 엄격하기 때문에, 20× 및 40× 와 같은 다른 더 낮은 배율들의 높은 NA 대물 렌즈들이 60× 조건들 하에서 획득된 성능과 유사한 적합한 성능을 또한 보여준다.
도 20 은 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 Y 스테이지 (920), X 스테이지 (940) 및 베이스 플레이트 (960) 를 포함하고 여기에 설명된 정밀 스테이지 특징들에 따른 전체 XY 복합 스테이지 (900) 의 일 구현을 도시한 것이다. 이 경우, Y 스테이지 (920) 에 대한 베이스 블록은 X 방향의 이동 스테이지인 X 스테이지 (940) 가 된다. X 스테이지 (940) 에 대한 베이스 블록은 지상에 고정될 수도 있는 베이스 플레이트 (960) 이다. 여기에 기술된 시스템에 의하면, XY 복합 스테이지 (900) 는 대략 150 나노미터의 Z 방향으로의 반복성 및 X 및 Y 방향들로의 대략 1 내지 2 미크론들 (또는 그 이하) 의 반복성들을 제공한다. Renishaw of Gloucestershire (잉글랜드) 에 의해 생산된 것들과 같은 테이프-스케일 (tape-scale) 을 통한 피드백 위치를 스테이지들이 포함하는 경우, 여기에 기술된 시스템에 따라 서브-미크론 정확도들이 달성가능하다.
여기에 기술된 시스템에 따른 스테이지 설계는, 여기에 기술된 시스템에 따른 XY 스테이지가 비구형 볼 베어링들 또는 비원통형 크로스 롤러 베어링들로 인한 반복성 오류들로부터 손상되지 않는다는 점에서, 구형 베어링 지지 이동 스테이지들보다 우수할 수도 있다. 또한, 재순환 베어링 설계들에 있어서, 상이한 사이즈 볼 (ball) 들에서의 새로운 볼 보완물이 반복가능하지 않은 모션을 유발할 수도 있다. 여기에 기술된 실시형태들의 부가적인 이점은 스테이지의 비용이다. 유리 엘리먼트들은 표준 래핑 (lapping) 및 연마 기법들을 이용하여 지나치게 비싸지 않다. 베어링 블록 및 리드 스크루 어셈블리는 로드 굴곡부가 이동 스테이지를 베어링 블록으로부터 디커플링한다 (decouple) 는 점에서 특히 고품질일 필요는 없다.
여기에 더 기술된 시스템에 의하면, 디지털 병리 슬라이드들의 스캐닝 동안 스캔 시간들을 감소시키거고/시키거나 그렇지 않으면 최소화하는 이점이 있다. 임상 설정들에서, 바람직한 작업 흐름은, 슬라이드들의 랙 (rack) 을 로봇식 슬라이드 스캐닝 현미경에 배치시키고, 도어를 닫고 시스템에게 슬라이드들을 스캔하라고 명령하는 것이다. 모든 슬라이드들이 스캐닝될 때까지 어떠한 사용자 개입도 요구되지 않는 것이 바람직하다. 배치 사이즈 (batch size) 는 다수의 슬라이드들 (예를 들어, 160 개의 슬라이드들) 을 포함할 수도 있고, 모든 슬라이드들을 스캔하는 시간을 배치 시간 (batch time) 이라고 지칭한다. 슬라이드 스루풋은 처리되는 시간 당 슬라이드들의 수이다. 사이클 시간은, 뷰잉할 준비가 된 각각의 가용 슬라이드 이미지들 사이의 시간이다.
사이클 시간은 이미지를 획득함에 있어서 다음의 단계들에 의해 영향을 받을 수도 있다: (a) 슬라이드를 로봇식으로 픽 업하는 단계; (b) 슬라이드 조직 영역 및 라벨의 썸네일 뷰 또는 오버뷰 이미지를 생성하는 단계; (c) 슬라이드 조직이 경계지어진 관심 있는 영역을 계산하는 단계; (d) 경계지어진 조직 영역을 프리-스캔하여 조직 상의 최상의 포커싱된 포인트들의 일정한 어레이를 발견하는 단계; (e) 스테이지 및/또는 센서의 움직임에 따라 조직을 스캔하는 단계; (f) 뷰잉할 준비가 된 압축된 출력 이미지를 생성; 및 (g) 다음 슬라이드의 준비가 된 슬라이드를 적재시키는 단계. 여기에 기술된 시스템에 따라 동적 포커싱 또는 "온 더 플라이" 포커싱이 수행되는 경우 단계 (d) 가 필요하지 않을 수도 있고, 이에 따라, 스캐닝/이미지 획득 시간이 온 더 플라이 포커싱 기법들의 이용의 결과로서 감소될 수도 있다는 것에 주목한다.
여기에 기술된 시스템은 단계들 (a), (b), (c) 및 (g) 를 실행하는 시간을 없애거나 또는 상당히 단축시키는 것을 더 포함할 수도 있다. 여기에 기술된 시스템의 다양한 실시형태들에 의하면, 여기에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 예를 들어, 하나의 슬라이드에 대한 상술된 단계들 (a), (b), (c) 및 (g) 가 또 다른 슬라이드에 대한 단계들 (d), (e) 및 (f) 와 시간에 있어서 오버랩되는 캐싱 개념을 이용함으로써, 이들 이득들이 달성될 수도 있다. 다양한 실시형태들에서, 하나의 슬라이드에 대한 단계들 (a), (b) 및 (c) 이 또 다른 슬라이드에 대한 단계들 (d), (e) 및 (f) 와 오버랩하는 것은, 하나의 슬라이드에 대한 단계들 (a), (b) 및 (c) 가 또 다른 슬라이드에 대한 단계들 (d), (e) 및 (f) 와 오버랩하지 않는 시스템에 비해 10%, 25% 또는 심지어 50% 의 이득을 제공할 수도 있다.
도 21 은 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 슬라이드 캐싱 디바이스 (1000) 를 도시한 개략 예시이다. 슬라이드 픽업 헤드 (1002) 는 슬라이드 (1001) 를 픽업하도록 위치될 수도 있다. 픽업 헤드 (1002) 는 기계적 디바이스 및/또는 진공 디바이스를 이용하여 슬라이드 (1001) 를 픽업할 수도 있다. 슬라이드 (1001) 는 배치 (batch) 식의 슬라이드들의 수집물, 예를 들어, 160 개 슬라이드들의 배치 중 하나일 수도 있다. 슬라이드들의 수집물이 슬라이드 랙 (1003) 에 배치될 수도 있다. 스틸 레일 (1005) 상에서 이동하는 베어링 카 또는 블록 (1004) 에 픽업 헤드 (1002) 가 부착된다. 베어링 블록 (1004) 이 회전 리드 스크루 (1006) 에 의해 이동된다. 모터 카운트들이 로터리 인코더 (1007) 로 검출되고 선형 이동으로 변환되어 슬라이드 위치를 Y 방향에서 제어할 수도 있다. 엘리먼트들 (1002 내지 1007) 은, 슬라이드 로더/언로더 (1008) 라고 지칭되는 이동 어셈블리를 포함할 수도 있다. 또한, 슬라이드 로더/언로더 (1008) 로 하여금 X 방향과 Y 방향 양쪽으로 이동하도록 하는 레일 (1010) 에 대한 x 방향으로 슬라이드 로더/언로더 (1008) 가 전동 베어링 카 또는 블록 (1009) 상에서 이동할 수도 있다.
동작시, 슬라이드는, 픽업 헤드 (1002) 에 여전히 보유되는 동안, 저해상도 카메라 (1011) 아래에 위치되어 슬라이드 조직 영역 및 라벨의 썸네일 뷰 또는 오버뷰 이미지를 획득하도록 할 수도 있다 (예를 들어, 상술된 단계 (b)). 이러한 동작이 일단 완료되면, 단계 (c) 가 실행될 수도 있고, 슬라이드가 슬라이드 버퍼 (1012) 상의 위치에 배치된다. 슬라이드 버퍼 (1012) 는 2 개 (또는 그 이상) 의 버퍼 슬롯들 또는 위치들 (1018a, 1018b) 을 포함할 수도 있고, 슬라이드 (1017) 가 버퍼 위치 (1018a) 에 포함하는 것으로 도시되어 있다.
일 실시형태에서, 복합 XY 스테이지 (1013) 는, Y 방향으로 이동하고, x 방향으로 이동하는 플레이트 (1015) 에 장착되는 스테이지 플레이트 (1014) 를 포함할 수도 있다. XY 스테이지 (1013) 는, 예를 들어, 여기에 설명된 복합 XY 스테이지 (900) 의 특징들을 포함하는, 여기의 다른 곳에서 설명된 것과 유사한 특징들 및 기능성을 가질 수도 있다. 스테이지 플레이트 (1014) 는 부가적인 슬라이드 픽업 헤드 (1016) 를 더 포함할 수도 있다. 픽업 헤드 (1016) 는 상술된 픽업 헤드 (1012) 와 유사할 수도 있다. 픽업 헤드 (1016) 는 기계적 디바이스 및/또는 진공 디바이스를 이용하여 슬라이드를 픽업할 수도 있다.
복합 XY 스테이지 (1016) 의 픽업 헤드 (1016) 는 버퍼 위치 (1018a) 로 이동하여 슬라이드 (1017) 를 픽업할 수도 있다. 이제, 슬라이드 (1017) 는 단계들: (d) 프리스캔하는 단계, (e) 스캔하는 단계 및 (f) 출력 이미지를 생성하는 단계를 포함하는, 상술된 단계들 중 하나 이상으로 계속될 수도 있다. 이러한 처리가 실행되는 동안, 슬라이드 로더/언로더 (1008) 가 또 다른 슬라이드 (예를 들어, 슬라이드 (1001)) 를 픽업하고, 카메라 (1011) 를 이용하여 슬라이드 (1001) 의 썸네일 뷰를 획득하며, 슬라이드 (1001) 를, 점선 1001' 로 개략적으로 도시된, 슬라이드 버퍼 (1012) 에서의 빈 위치 (1018b) 에 배치시킬 수도 있다. 앞선 슬라이드 (슬라이드 (1017)) 에서 스캐닝이 완료되면, XY 복합 스테이지 (1013) 의 슬라이드 픽업 헤드 (1016) 는, 슬라이드 (1017) 를 버퍼 위치 (1018a) 에 배치시키고, 다음 슬라이드 (슬라이드 (1001)) 를, 스캔할 준비가 된 버퍼 위치 (1018b) 로부터 픽업할 수도 있다. 여기의 다른 곳에서 설명된 특징들 및 기법들에 의하면, 복합 XY 스테이지 (1013) 는 고해상도 광학 시스템 현미경 옵틱 및 카메라 (1019) 아래에서 일정한 전후 스캔 패턴으로 이동하여, 생물 조직의 고해상도 이미지를 획득할 수도 있다. 복합 XY 스테이지 (1013) 및/또는 슬라이드 로더/언로더 (1008) 의 움직임들 및 슬라이드 선택들이 제어 시스템에서의 하나 이상의 프로세서들에 의해 제어될 수도 있다는 것에 더 주목한다.
슬라이드 로더/언로더 (1008) 가 버퍼 위치 (1018a) 로 이동하여, 슬라이드 (1017) 를 픽업하고 그 슬라이드 (1017) 를 슬라이드 랙 (1003) 에 적재시킬 수도 있다. 이러한 슬라이드 (1017) 가 상기 열거된 단계들 모두를 완료하였다. 그 후에, 슬라이드 로더/언로더 (1008) 가 또 다른 슬라이드를 픽업하여 슬라이드 버퍼 (1012) 에 로딩하고, 결국 슬라이드 (1001) 를 픽업하여 슬라이드 랙 (1003) 으로 반환하는 것을 계속할 수도 있다. 슬라이드 랙 (1003) 에 있는 모든 슬라이드들이 스캐닝될 때까지, 상술된 것과 같은 처리가 계속될 수도 있다.
여기에 기술된 시스템에 따른 슬라이드 캐싱 기법들은 이점이 있는 시간 절약들을 제공한다. 예를 들어, 20× 15 ㎜ × 15 ㎜ 필드에서의 시스템에서, 픽업 시간은 약 25 초이고, 썸네일 획득은 약 10 초이고, 프리-스캔 시간은 약 30 초이며, 스캔 시간은 90 초이다. 출력 파일 발생은 스캐닝 처리와 동시에 행해지고, 약 5 초가 가산될 수도 있다. 슬라이드의 적재는 약 20 초이다. 이들 시간 모두를 함께 가산하는 것은 180 초 사이클 시간을 나타낸다. XY 복합 스테이지는, 약 10 초를 차지할 수도 있는, 스캐닝된 슬라이드를 픽업하고 적재하는 시간을 여전히 필요로 한다. 이에 따라, 스캔 시간에서의 감소가 따라서 약 1 - (180 - 55 + 10)/180 = 25% 이다. 여기의 다른 곳에서 더 설명되는 온 더 플라이 포커싱과 같은 동적 포커스 기법들을 이용한 시스템들의 경우, 프리스캔 시간이 없어질 수도 있고, 높은 데이터 레이트 카메라들에 의하면 픽업 및 적재와 연관되지 않은 시간이 20 내지 30 초로 감소할 수도 있다. 이 경우의 슬라이드 캐싱을 이용함에 있어서 스캔 시간의 감소는 약 1 - (75 - 55 + 10)/75 = 50% 일 수도 있다.
도 22a 는 제 1 슬라이드와 관련하여 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 슬라이드 캐싱 처리를 도시한 흐름도 (1100) 이다. 단계 1102 에서, 제 1 슬라이드가 슬라이드 랙으로부터 픽업된다. 단계 1102 이후에, 썸네일 이미지가 획득되는 단계 1104 로 처리가 진행하고/하거나, 슬라이드 상의 조직의 관심 있는 영역을 결정하는 것을 포함할 수도 있는 다른 썸네일 처리가 제 1 슬라이드에 대해 수행된다. 단계 1104 이후에, 제 1 슬라이드가 슬라이드 버퍼에 적재되는 단계 1106 으로 처리가 진행한다. 단계 1106 이후에, 제 1 슬라이드가 슬라이드 버퍼로부터 픽업되는 단계 1108 로 처리가 진행한다. 단계 1108 이후에, 여기의 다른 곳에서 더 설명되는 것과 같은 기법들에 따라 제 1 슬라이드가 스캐닝되고 이미징되는 단계 1110 으로 처리가 진행한다. 다양한 실시형태들에서 스캐닝 및 이미징 기법들이 프리-스캐닝 포커싱 단계들, 및/또는 온 더 플라이 포커싱 기법과 같은 동적 포커싱 기법들을 이용하는 것을 포함할 수도 있다는 것에 주목한다. 단계 1110 이후에, 제 1 슬라이드가 슬라이드 버퍼에 적재되는 단계 1112 로 처리가 진행한다. 단계 1112 이후에, 제 1 슬라이드가 슬라이드 버퍼로부터 픽업되는 단계 1114 로 처리가 진행한다. 단계 1114 이후에, 제 1 슬라이드가 슬라이드 랙에 적재되는 단계 1116 으로 처리가 진행한다. 단계 1116 이후에, 제 1 슬라이드에 관련된 처리가 완료된다.
도 22b 는 제 2 슬라이드와 관련하여 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 슬라이드 캐싱 처리를 도시한 흐름도 (1120) 이다. 여기에 더 설명되는 바와 같이, 흐름도 (1120) 의 다양한 단계들이 흐름도 (1100) 의 단계들과 병행하여 수행될 수도 있다. 단계 1122 에서, 제 2 슬라이드가 슬라이드 랙으로부터 픽업된다. 단계 1102 이후에, 썸네일 이미지가 획득되는 단계 1124 로 처리가 진행하고/하거나, 슬라이드 상의 조직의 관심 있는 영역을 결정하는 것을 포함할 수도 있는 다른 썸네일 처리가 제 2 슬라이드에 대해 수행된다. 단계 1124 이후에, 제 2 슬라이드가 슬라이드 버퍼에 적재되는 단계 1126 으로 처리가 진행한다. 단계 1126 이후에, 제 2 슬라이드가 슬라이드 버퍼로부터 픽업되는 단계 1128 로 처리가 진행한다. 단계 1128 이후에, 여기의 다른 곳에서 더 설명되는 것과 같은 기법들에 따라 제 2 슬라이드가 스캐닝되고 이미징되는 단계 1130 으로 처리가 진행한다. 다양한 실시형태들에서 스캐닝 및 이미징 기법들이 프리-스캐닝 포커싱 단계들, 및/또는 온 더 플라이 포커싱 기법과 같은 동적 포커싱 기법들을 이용하는 것을 포함할 수도 있다는 것에 주목한다. 단계 1130 이후에, 제 2 슬라이드가 슬라이드 버퍼에 적재되는 단계 1132 로 처리가 진행한다. 단계 1132 이후에, 제 2 슬라이드가 슬라이드 버퍼로부터 픽업되는 단계 1134 로 처리가 진행한다. 단계 1134 이후에, 제 2 슬라이드가 슬라이드 랙에 적재되는 단계 1136 으로 처리가 진행한다. 단계 1136 이후에, 제 2 슬라이드에 관련된 처리가 완료된다.
슬라이드 캐싱을 처리하는 여기에 설명된 시스템의 일 실시형태에 의하면, 제 1 슬라이드에 대한 흐름도 (1100) 의 단계들이, 사이클 시간을 감소시키기 위해 제 2 슬라이드에 대한 흐름도 (1120) 의 단계들과 병행하여 슬라이드 캐싱 디바이스에 의해 수행될 수도 있다. 예를 들어, 제 2 슬라이드에 대한 흐름도 (1120) 의 단계들 1122, 1124, 1126 (예를 들어, 제 2 슬라이드의 슬라이드 랙으로부터의 픽업, 썸네일 이미지 처리 및 제 2 슬라이드의 슬라이드 버퍼에의 적재와 관련된 단계들) 은, 제 1 슬라이드에 대한 흐름도 (1100) 의 단계들 1108, 1110, 및 1112 (예를 들어, 제 1 슬라이드의 슬라이드 버퍼로부터의 픽업, 제 1 슬라이드의 스캐닝 및 이미징 및 제 1 슬라이드를 다시 슬라이드 버퍼에의 적재에 관련된 단계들) 과 오버랩할 수도 있다. 또한, 단계들 1134 및 1136 (예를 들어, 제 2 슬라이드의 슬라이드 버퍼로부터의 픽업 및 그 제 2 슬라이드의 슬라이드 랙에의 적재와 관련된 단계들) 이 또한 제 1 슬라이드의 스캐닝 단계들과 오버랩할 수도 있다. 하나의 슬라이드를 한 번에 처리하는 것과 비교하여, 여기에 기술된 시스템 및 기법들의 다른 양태들을 이용하여 부가적인 이득이 가능한 여기에 설명된 시스템에 따른 병행 슬라이드 처리 기법들에 따라 50% 까지의 시간 이득이 획득될 수도 있다.
도 23a 및 도 23b 는 여기에 기술된 시스템의 실시형태들에 따른 슬라이드 캐싱 기법들을 이용하고 여기에 기술된 시스템의 다양한 실시형태들에 따른 시간 절약을 예시하는 타이밍도를 도시한 것이다.
도 23a 는 프리-스캔 단계가 이용되는 시나리오에 대한 타이밍도 (1150) 를 도시한 것이다. 이 타이밍도는, 슬라이드를 슬라이드 랙으로부터 픽업하고, 썸네일 이미지를 처리하고, 슬라이드들을 버퍼에 적재하고, 그 버퍼로부터 픽업하고, 프리-스캐닝하고, 슬라이드들을 스캐닝하여 파일들을 출력하고, 버퍼에 적재하며 슬라이드 랙에 적재하는 것을 포함하는 슬라이드 캐싱을 이용하는 슬라이드 처리 단계들을 수행하는 것과 관련된 대략 300 초의 스팬에 걸친 3 개의 슬라이드들 (슬라이드들 1, 2 및 3) 에 대한 타이밍을 도시하고 있다. 예시된 바와 같이, 일 실시형태에서, 예시된 처리를 위한 사이클 시간은 대략 150 초일 수도 있다.
도 23b 는 온 더 플라이 포커싱 기법을 이용되는 시나리오 (프리-스캔이 없음) 에 대한 타이밍도 (1160) 를 도시한 것이다. 이 타이밍도는, 슬라이드를 슬라이드 랙으로부터 픽업하고, 썸네일 이미지를 처리하고, 슬라이드들을 버퍼에 적재하고, 그 버퍼로부터 픽업하고, 슬라이드들을 스캐닝하여 파일들을 출력하고, 버퍼에 적재하며 슬라이드 랙에 적재하는 것을 포함하는 슬라이드 캐싱을 이용하는 슬라이드 이동 및 스캐닝 단계들을 수행하는 것과 관련된 대략 150 초의 스팬에 걸친 3 개의 슬라이드들 (슬라이드들 1, 2 및 3) 에 대한 타이밍을 도시하고 있다. 예시된 바와 같이, 일 실시형태에서, 예시된 처리를 위한 사이클 시간은 대략 50 초일 수도 있다.
도 24 는 여기에 기술된 시스템의 또 다른 실시형태에 따른 슬라이드 캐싱 디바이스 (1200) 를 도시한 개략 예시이다. 예시된 실시형태에서, 어떠한 버퍼도 요구되지 않고, 슬라이드 캐싱 디바이스 (1200) 를 이용한 사이클 시간으로부터 픽업, 썸네일 및 적재 시간들을 없앨 수도 있다. 슬라이드 캐싱 디바이스 (1200) 는 독립적으로 동작하는 2 개의 XY 복합 스테이지들 (1210, 1220) 을 포함할 수도 있다. XY 복합 스테이지들 (1210, 1220) 각각은 XY 복합 스테이지 (1013) 에 대해 여기에 설명된 특징들과 유사한 특징들을 가질 수도 있다. 제 1 슬라이드 랙 (1211) 이 스테이지 (1210) 의 단부에 위치될 수도 있고, 제 2 슬라이드 랙 (1221) 이 스테이지 (1220) 의 단부에 위치될 수도 있다. 여기에 기술된 시스템의 또 다른 실시형태에 관련하여, 제 1 슬라이드 랙 (1211) 및 제 2 슬라이드 랙 (1211) 은 하나의 슬라이드 랙의 부분들을 대신 지칭할 수도 있다는 것에 주목한다. 2 개의 썸네일 카메라들 (1212, 1222) 이 XY 복합 스테이지들 (1210, 1220) 각각에게 서빙할 수도 있다. 슬라이드 랙들 (1211, 1221) 각각은, 대응하는 픽업 헤드를 갖는 동반 XY 복합 스테이지 (1210, 1220) 에 슬라이드들을 서빙할 수도 있다. 하나의 현미경 광학 트레인 (train) (1230) 이 XY 복합 스테이지들 (1210, 1220) 양쪽에게 서빙할 수도 있다. 예를 들어, XY 복합 스테이지들 중 하나의 XY 복합 스테이지 (예를 들어, 스테이지 (1210)) 가 슬라이드를 스캐닝하는 동안, 다른 XY 복합 스테이지 (예를 들어, 스테이지 (1220)) 는 또 다른 슬라이드와의 픽업, 썸네일 및 적재 기능들을 수행하고 있다. 이러한 기능들이 스캐닝 시간과 오버랩될 수도 있다. 이에 따라, 여기에 기술된 시스템의 예시된 실시형태에 의하면, 사이클 시간이 슬라이드의 스캔 시간에 의해 결정될 수도 있어서, 픽업, 썸네일 및 적재 시간들이 사이클 시간으로부터 없어진다.
도 25a 는 슬라이드 처리를 위한 2 개의 XY 복합 스테이지들을 갖는 슬라이드 캐싱 디바이스에 대해 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 제 1 슬라이드와 관련한 슬라이드 캐싱 처리를 도시한 흐름도 (1250) 이다. 단계 1252 에서, 제 1 슬라이드가 슬라이드 랙으로부터 픽업된다. 단계 1252 이후에, 썸네일 처리가 제 1 슬라이드 상에서 수행되는 단계 1254 로 처리가 진행한다. 단계 1254 이후에, 여기의 다른 곳에서 더 설명되는 것과 같은 기법들에 따라 제 1 슬라이드가 스캐닝되고 이미징되는 단계 1256 으로 처리가 진행한다. 다양한 실시형태들에서 스캐닝 및 이미징 기법들이 프리-스캐닝 포커싱 단계들, 및/또는 온 더 플라이 포커싱 기법과 같은 동적 포커싱 기법들을 이용하는 것을 포함할 수도 있다는 것에 주목한다. 단계 1256 이후에, 제 1 슬라이드가 다시 슬라이드 랙에 적재되는 단계 1258 로 처리가 진행한다. 단계 1258 이후에, 제 1 슬라이드에 관련된 처리가 완료된다.
도 25b 는 슬라이드 처리를 위한 2 개의 XY 복합 스테이지들을 갖는 슬라이드 캐싱 디바이스에 대해 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 제 2 슬라이드와 관련한 슬라이드 캐싱 처리를 도시한 흐름도 (1270) 이다. 단계 1272 에서, 제 2 슬라이드가 슬라이드 랙으로부터 픽업된다. 단계 1272 이후에, 썸네일 처리가 제 2 슬라이드 상에서 수행되는 단계 1274 로 처리가 진행한다. 단계 1274 이후에, 여기의 다른 곳에서 더 설명되는 것과 같은 기법들에 따라 제 2 슬라이드가 스캐닝되고 이미징되는 단계 1276 으로 처리가 진행한다. 다양한 실시형태들에서, 스캐닝 및 이미징 기법들이 프리-스캐닝 포커싱 단계들, 및/또는 온 더 플라이 포커싱 기법과 같은 동적 포커싱 기법들을 이용하는 것을 포함할 수도 있다는 것에 주목한다. 단계 1276 이후에, 제 2 슬라이드가 다시 슬라이드 랙에 적재되는 단계 1278 로 처리가 진행한다. 단계 1278 이후에, 제 2 슬라이드에 관련된 처리가 완료된다.
슬라이드 캐싱을 수반하는 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 의하면, 제 1 슬라이드에 관한 흐름도 (1250) 의 단계들이, 사이클 시간을 감소시키기 위해 제 2 슬라이드에 관한 흐름도 (1270) 의 단계들과 병행하여 슬라이드 캐싱 디바이스에 의해 수행될 수도 있다. 예를 들어, 제 2 슬라이드에 대한 단계들 1272, 1274 및 1278 (예를 들어, 픽업, 썸네일 처리 및 적재) 은, 제 1 슬라이드의 단계 1256 (예를 들어, 제 1 슬라이드의 스캐닝/이미징) 과 오버랩할 수도 있고, 그 반대의 경우도 가능하여, 사이클 시간으로부터 픽업, 썸네일 처리 및 적재를 위한 시간이 없어지도록 한다. 이에 따라, 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 의하면, 슬라이드의 스캔 시간에 의해서만 사이클 시간이 결정된다.
도 26 은 여기에 기술된 시스템의 또 다른 실시형태에 따른 슬라이드 캐싱 디바이스 (1300) 를 도시한 개략 예시이다. 슬라이드 캐싱 디바이스 (1300) 는 캐러셀 (carousel; 1310), 슬라이드 핸들러 (1320), 버퍼 (1330) 및 XY 스테이지 (1340) 로 구성되는 슬라이드 랙을 포함할 수도 있다. 캐러셀 (1310) 은, 여기의 다른 곳에서 설명되는 것과 같은 특징들 및 기능성을 가질 수도 있는 이미징 디바이스 (1350) 에 의해 이미징되기 전에 및/또는 후에 슬라이드 (1301) 와 같은 슬라이드들이 배치될 수도 있는 하나 이상의 위치들 (1312, 1312', 1312") 을 포함할 수도 있다. 여기의 다른 곳에서 더 설명되는 바와 같이, 위치들 (1312, 1312', 1312") 이 웨지 (wedge) 들 (예를 들어, 8 개의 웨지들) 의 어레이로서 도시되어 있고, 캐러셀 (1310) 은 도시된 상위 레벨 웨지 위치들 (1312, 1312', 1312") 각각 아래로 다수의 슬라이드 위치들이 연장되도록 하는 높이를 가질 수도 있다. 슬라이드 핸들러 (1320) 는, 픽업 헤드로서 작용하고 슬라이드를 픽업하기 위한 기계적 및/또는 진공 디바이스들을 포함할 수도 있는 암 (1322) 을 포함할 수도 있다. 슬라이드 핸들러 (1320) 상의 암 (1322) 은 캐러셀 (1310), 버퍼 (1330) 및 XY 스테이지 (1340) 간에서 슬라이드들을 이동시키도록 위치들 (1322a 내지 1322d) 간에서 이동할 수도 있다.
버퍼 (1330) 는 다수의 버퍼 위치들 (1332, 1334) 을 포함할 수도 있다. 하나의 버퍼 위치 (1332) 는, XY 스테이지 (1340) 를 통해 이미징 디바이스 (1350) 로부터 복귀되는 슬라이드들이 슬라이드 핸들러 (1320) 에 의해 캐러셀 (1310) 로 다시 이동되기 전에 위치될 수도 있는 복귀 버퍼 위치 (1332) 로 나타낼 수도 있다. 또 다른 버퍼 위치 (1334) 는, 이미징 디바이스 (1350) 에 전송될 슬라이드가 여기의 다른 곳에서 설명되는 기법들에 따라 슬라이드의 캡처된 썸네일 이미지를 우선 가질 수도 있는 카메라 버퍼 위치 (1334) 로 나타낼 수도 있다. 슬라이드의 썸네일 이미지가 카메라 버퍼 위치 (1334) 에서 캡처된 후에, 여기의 다른 곳에서 설명되는 기법들에 따른 스캐닝 및 이미징을 위한 이미징 디바이스 (1350) 에 슬라이드를 수송하는 XY 스테이지 (1340) 상의 위치 (1342) 로 슬라이드가 이동될 수도 있다.
도 27 은 슬라이드 캐싱 디바이스 (1300) 의 또 다른 도면을 도시한 개략 예시이다. 슬라이드 캐싱 디바이스 (1300) 의 컴포넌트들은 다양한 움직임들로 그리고 움직임의 다수의 자유도로 동작하는 기능성을 가질 수도 있다. 예를 들어, 캐러셀 (1310) 은 방향 (1311) 으로 이동가능할 수도 있고, (슬라이드들 1, 2, 3 및 4 로 도시된) 다수의 슬라이드들을 수용하기 위해 각각의 회전 위치에서의 다수의 높이 위치들에서의 다수의 슬라이드 위치들 (1312a 내지 1312d) 을 포함할 수도 있다. 일 실시형태에서, 웨지 위치들 (1312, 1312', 1312") 각각에서의 다수의 슬라이드 위치들 (1312a 내지 1312d) 은, 예를 들어, 일 실시형태에서, 12 인치의 길이일 수도 있는 캐러셀 (1310) 의 높이 내에서 같은 거리에 위치되는 40 개의 슬라이드들에 대한 위치들을 포함할 수도 있다. 또한, 캐러셀 (1310) 은, 다른 슬라이드들에 부가하여 사용자가 이미징될 슬라이드를 캐러셀 (1310) 에 삽입할 수도 있는 하나 이상의 슬라이드 위치들 (1314a, 1314b) 을 갖는 사용자 트레이 (1314) 를 또한 포함할 수도 있다. 슬라이드의 사용자 트레이 (1314) 로의 상호 작용, 예를 들어, 사용자 트레이 (1314) 의 커버를 들어올리는 것 및/또는 슬라이드를 사용자 트레이 (1314) 의 위치들 (1314a, 1314b) 중 하나의 위치에 삽입하는 것은, 사용자 트레이 (1314) 로부터의 슬라이드가 캐러셀 (1310) 의 웨지 위치들로부터의 다음 슬라이드 대신에 처리되는 바이-패스 (by-pass) 모드를 트리거하도록 작용할 수도 있다.
슬라이드 핸들러 (1320) 의 암 (1322) 은 모션에서의 적어도 3 개의 자유도를 갖는 것으로 도시되어 있다. 예를 들어, 암 (1322) 은 캐러셀 (1310), 버퍼 (1330) 및 XY 스테이지 (1340) 각각을 맞물리게 하기 위해 방향 (1321a) 으로 회전할 수도 있다. 부가적으로, 암 (1322) 은, 캐러셀 (1310) 의 위치들 (1312a 내지 1312d) 의 상이한 높이들에 대응하는 방향 (1321b) 으로 조정가능할 수도 있다. 부가적으로, 암 (1322) 은, 캐러셀 (1310), 버퍼 (1330) 및 XY 스테이지 (1340) 로부터의 슬라이드를 로딩하고 언로딩하는 것과 관련하여 방향 (1321c) 으로 연장될 수도 있다. 일 실시형태에서, 아래에 더 설명되는 바와 같이, 암 (1322) 이 회전하는 아크 (arc) 거리를 최소화시키고/시키거나 암 (1322) 및/또는 슬라이드 핸들러 (1320) 에 의해 통과되는 다른 거리들을 최소화시켜, 슬라이드 캐싱 디바이스 (1300) 의 데드 타임 (dead time) 을 최소화시키는 이점이 있다. 다양한 실시형태들에서, 여기의 다른 곳에서 설명되는 것과 같은 제어 시스템에 의해 캐러셀 (1310), 슬라이드 핸들러 (1320), 및 XY 스테이지 (1340) 의 움직임들이 제어될 수도 있다. 또한, 일 실시형태에서, 버퍼 (1330) 및 XY 스테이지 (1340) 가 동일한 높이에 있을 수도 있다는 것에 주목한다.
도 28a 내지 도 28j 는 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 도 26 및 도 27 의 슬라이드 캐싱 디바이스의 슬라이드 캐싱 동작들을 도시한 개략 예시이다. 일 실시형태에 의하면, 여기에 설명된 슬라이드 동작들은 시스템의 데드 타임, 즉, 슬라이드 스캐닝 및 이미징 동작들과 오버랩하지 않는 슬라이드 픽업 및 전송 동작들 동안의 시간을 최소화시킨다. 데드 타임은, 예를 들어, XY 스테이지 (1340) 가 슬라이드 핸들러 (1320) 로 하여금 슬라이드를 픽업하게 하는 위치로 이동하는 파크 타임 (park time) 을 포함할 수도 있다. 데드 타임에 대한 다른 기여들로는, 슬라이드를 버퍼 (1330) 의 복귀 위치로 이동시키는 것 및 슬라이드와 함께 XY 스테이지 (1340) 를 재로딩시키는 것을 포함한다.
도 28a 는 이미징 디바이스 (1350) 에서 슬라이드 2 가 현재 스캐닝되고 이미징되는 예시된 시퀀스를 시작한다. 슬라이드들 1, 3 및 4 는 캐러셀 (1310) 에서 스캐닝되고 이미징되기를 대기하고, 슬라이드 핸들러 (1320) 는 슬라이드 2 가 XY 스테이지 (1340) 에 전달된 위치에 있다. 도 28b 는 슬라이드 2 가 계속 스캐닝되고 이미징되는 동안, 스캐닝되고 이미징될 다음 슬라이드 (슬라이드 3) 를 로딩하기 위해 슬라이드 핸들러 (1320) 를 회전하여 하강시키는 것을 도시한 것이다. 도 28c 는 슬라이드 3 의 썸네일 이미지를 획득하기 위해 슬라이드 핸들러 (1320) 가 버퍼 (1330) 의 카메라 버퍼 위치 (1334) 로 슬라이드 3 을 수송하는 것을 도시한 것이다. 도 28d 는 슬라이드 2 의 스캐닝이 완료된 후에, 이미지 디바이스 (1350) 로부터 복귀하는 XY 스테이지 (1340) 로부터의 슬라이드 2 를 언로딩하도록 슬라이드 핸들러 (1320) 가 위치되는 것을 도시한 것이다. XY 스테이지 (1340) 가 언로딩될 위치로 이동함에 따른 시간이 슬랙 타임 (slack time) 의 일 예인 것에 주목한다. XY 스테이지 (1340) 상에서 언로딩되기를 대기하는 슬라이드 2, 및 XY 스테이지 (1340) 상에 로딩되기를 대기하는 슬라이드 3 이 언로딩될 위치에 XY 스테이지 (1340) 가 있는 이후의 시간은, 파크 타임의 일 예이다.
도 28e 는 슬라이드 2 가 슬라이드 핸들러 (1320) 에 의해 XY 스테이지 (1340) 로부터 버퍼 (1330) 의 복귀 위치 (1332) 로 수송되는 것을 도시한 것이다. 그 후에, 슬라이드 핸들러 (1320) 는 그 위치로 진행하여 카메라 버퍼 위치 (1334) 로부터 슬라이드 3 을 픽업한다. 도 28f 는 슬라이드 3 이 카메라 버퍼 위치 (1334) 로부터 픽업되고 XY 스테이지 (1340) 상에 언로딩되는 것을 도시한 것이다. 도 28g 는 슬라이드 2 가 슬라이드 핸들러 (1310) 에 의해 복귀 버퍼 위치 (1332) 로부터 픽업되고 있는 동안 슬라이드 3 이 현재 스캐닝되고 있는 것을 도시한 것이다. 도 28h 는 회전하여 적절한 위치로 이행하여 이동하는 슬라이드 핸들러 (1310) 에 의해 캐러셀 (1310) 에서의 그 자신의 위치로 복귀되는 것을 도시한 것이다. 도 28i 는 슬라이드 핸들러 (1310) 가 적절한 위치로 이행하여 이동하여 캐러셀 (1310) 로부터 슬라이드 1 을 픽업하는 것을 도시한 것이다. 도 28j 는 슬라이드 핸들러 (1310) 가 슬라이드 1 을 수송하고 카메라 버퍼 위치에 언로딩하는 것을 도시한 것이고, 여기서 슬라이드 1 의 썸네일 이미지가 획득되지만, 슬라이드 3 은 여전히 현재 스캐닝되고 있다. 예시된 시퀀싱과 관련하여 상기 설명된 것과 유사한 추가의 반복이, 캐러셀 (1310) 상의 임의의 나머지 슬라이드들 (예를 들어, 슬라이드 4) 에 대해 및/또는 여기에 설명된 바이-패스 모드 동작을 개시하기 위해 사용자에 의해 사용자 트레이 (1314) 에 삽입된 임의의 사용자 슬라이드들에 대해 수행될 수도 있다.
여기에 더 기술된 시스템에 의하면, 여기에 기술된 시스템의 다양한 기법들 및 특징들에 적용가능한 현미경 실시형태들과 관련하여 조명 시스템이 이용될 수도 있다. 현미경들이 명시야 현미경용의 Kohler 조명을 일반적으로 이용할 수도 있다는 것을 알고 있다. Kohler 조명의 주된 특징들은, 변화하는 배율, 시야 및 개구수를 갖는 광범위한 현미경 대물 렌즈들을 규격화하는데 조명이 맞춰질 수도 있도록, 조명의 개구수 및 영역 양쪽이 조정가능한 아이리스 (iris) 들을 통해 제어가능하다는 점이다. Kohler 조명은 바람직한 결과들을 제공하지만, 상당한 볼륨의 공간을 차지하는 다수의 컴포넌트들을 필요로 할 수도 있다. 이에 따라, 여기에 기술된 시스템의 다양한 실시형태들은, Kohler 조명의 이점들을 유지하면서, 공지된 Kohler 조명 시스템들의 특정 불편들을 방지하는 현미경 적용에서의 이점이 있는 조명에 대한 특징들 및 기법들을 더 제공한다.
도 29 는 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 발광 다이오드 (light-emitting diode; LED) 조명 어셈블리 (1402) 를 이용하여 슬라이드 (1401) 를 조명하는 조명 시스템 (1400) 을 도시한 개략 예시이다. LED 조명 어셈블리 (1402) 는 여기에 더 설명되는 다수의 실시형태들에 따른 다양한 특징들을 가질 수도 있다. LED 조명 어셈블리 (1402) 로부터의 광은 미러 (1404) 및/또는 다른 적절한 광학 컴포넌트들을 통해 집광기 (1406) 에 송신된다. 집광기 (1406) 는, 여기의 다른 곳에서 더 설명되는 바와 같이, XY 스테이지 (1408) 의 임의의 요구되는 작업 거리를 수용하기 위해 적합한 작업 거리 (예를 들어, 적어도 28 ㎜) 를 갖는 집광기일 수도 있다. 일 실시형태에서, 집광기는, 28 ㎜ 작업 거리를 갖는 Motic 에 의해 제조된 집광기 SG03.0701 일 수도 있다. 집광기 (1406) 는, 슬라이드 (1402) 상의 시료를 조명하는 광의 개구수 (원추 각) 를 제어하는 조정가능 아이리스 조리개를 포함할 수도 있다. 현미경 대물 렌즈 (1410) 아래의 XY 스테이지 (1408) 상에 슬라이드 (1401) 가 배치될 수도 있다. 여기에 기술된 시스템의 특징들 및 기법들에 따른, 예를 들어, XY 스테이지의 움직임, 슬라이드 캐싱 및/또는 동적 포커싱에 관한 동작들을 포함하는, 슬라이드 (1401) 상의 시료의 스캐닝 및 이미징에 관련하여 LED 조명 어셈블리 (1402) 가 이용될 수도 있다.
LED 조명 어셈블리 (1402) 는, 브라이트 화이트 LED 와 같은 LED (1420), 집광기 엘리먼트로서 이용될 수도 있는 렌즈 (1422), 및 슬라이드 (1401) 상의 조명 영역을 제어할 수도 있는 조정가능 아이리스 필드 조리개 (1424) 를 포함할 수도 있다. LED (1420) 의 발광면이 렌즈 (1422) 에 의해 집광기 (1406) 의 입사동 (entrance pupil; 1406a) 상에 이미징될 수도 있다. 입사동 (1406a) 은 집광기 (1406) 의 NA 조정 조리개 (1406b) 와 동일한 장소에 위치될 수도 있다. LED (1420) 의 출력 광의 대부분을 수집하고 또한 LED (1420) 의 이미지를 적절한 배율을 갖는 집광기 (1406) 의 NA 조정 조리개 (1406b) 상에 포커싱하기 위해 렌즈 (1422) 가 선택될 수도 있어서, LED (1402) 의 이미지가 집광기 (1406) 의 NA 조정 조리개 (1406b) 의 개구를 채우도록 한다.
NA 조정 조리개 (1406b) 를 이용하여 슬라이드 (1401) 상에 LED (1420) 의 광을 포커싱하는데 집광기 (1406) 가 이용될 수도 있다. LED 조명 어셈블리 (1402) 에 장착된 필드 조리개 (1424) 에 의해 슬라이드 (1401) 상의 조명 영역이 제어될 수도 있다. LED (1420) 로부터의 광을 슬라이드 (1401) 의 평면 상에 이미징하도록 필드 조리개 (1424), 및/또는 집광기 (1406) 와 필드 조리개 (1424) 사이의 공간이 조정될 수도 있어서, 조명되는 슬라이드 (1401) 의 영역을 필드 조리개 (1424) 가 제어할 수도 있도록 한다.
슬라이드를 포함하는 Y 스테이지가 이동하는 동안 이미지 센서가 프레임들을 획득하기 때문에, LED (1420) 가 짧은 시간에 걸쳐 매우 높은 밝기를 허용하도록 펄싱 온 및 펄싱 오프 (예를 들어, 스트로빙) 될 (pulsed on and off) 수도 있다. 예를 들어, 약 13 ㎜/sec 로 이동하는 Y 스테이지의 경우, 0.5 픽셀 (0.250 미크론/픽셀) 블러 이하를 유지하기 위해, LED (1420) 는 10 마이크로초 동안 온 (on) 되도록 펄싱될 수도 있다. 여기의 다른 곳에서 더 설명되는 포커스 시스템 및 기법들에 따른 디더 렌즈 공진 주파수로 고정된 마스터 클록에 의해 LED 광 펄스가 트리거될 수도 있다.
도 30 은 여기에 기술된 시스템에 따르고 LED 조명 어셈블리 (1402) 에 대해여기에 기술된 특징들에 대응하는 LED 조명 어셈블리 (1402') 에 대한 일 실시형태의 더 상세한 측면도를 도시한 개략 예시이다. 다른 구조적 지지 및 조정 컴포넌트들 (1436) 에 대해 그리고 그와 관련하여 LED (1430), 렌즈 (1432), 및 필드 조리개 (1434) 의 구현 및 구성이 도시되어 있다.
도 31 은 LED 조명 어셈블리 (1402) 에 대해 설명된 것과 같은 특징들 및 기능들을 갖는 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 LED 조명 어셈블리 (1402") 의 특정 구현의 분해도를 도시한 개략 예시이다. 렌즈 (1462) 에 대해 단단히 위치되도록 LED (1455) 를 LED 조명 어셈블리 (1402") 에 단단히 장착시키고 위치시키는데 어댑터 (1451), 마운트 (1452), 클램프 (1453), 및 마운트 (1454) 가 이용될 수도 있다. LED 조명 어셈블리 (1402") 를 고정하고 장착시키는데 적절한 스크루 및 와셔 컴포넌트들 (1456 내지 1461) 가 추가로 이용될 수도 있다. 다양한 실시형태들에서, LED (1455) 는 Luminus, PhlatLight White LED CM-360 Series 일 수도 있고, 이것은, 4,500 루멘의 광학 출력 및 70,000 시간의 긴 수명을 갖는 브라이트 화이트 LED, 및/또는 Luxeon 에 의해 제조된 적합한 LED 이다. 렌즈 (1462) 는 MG 9P6㎜, 12㎜ OD (outer diameter) 렌즈일 수도 있다. 조정가능 필드 조리개 컴포넌트 (1465) 에 대해 렌즈 (1462) 를 위치시키고 장착하는데 튜브 렌즈 컴포넌트 (1463), 어댑터 (1464), 스택 튜브 렌즈 컴포넌트 및 리테이닝 링 (retaining ring; 1467) 이 이용될 수도 있다. 조정가능 필드 조리개 컴포넌트 (1465) 는 Thor Labs 에 의한 부품 번호 SM1D12D 인 Ring-Activated Iris Diaphragm 일 수도 있다. 스택 튜브 렌즈 (1466) 는 Thor Labs 에 의한 P3LG 스택 튜브 렌즈일 수도 있다. 튜브 렌즈 (1463) 는 Thor Labs 에 의한 P50D 또는 P5LG 튜브 렌즈일 수도 있다. LED 조명 어셈블리 (1402") 의 엘리먼트들을 추가로 고정하고 장착시키기 위해, 적절한 곳에, 다른 와셔 (1468) 및 스크루 컴포넌트들 (1469) 이 이용될 수도 있다.
여기에 더 기술된 시스템에 의하면, 여기에 기술된 시스템의 다양한 실시형태들에 따른 디지털 병리 애플리케이션들에 대한 고속 슬라이드 스캐닝을 위한 디바이스들 및 기법들이 제공된다. 일 실시형태에서, 병리 현미경에 대한 슬라이드 홀더는, (i) 디스크 형태의 트레이 및 (ii) 그 트레이에 형성된 복수의 오목부들을 포함할 수도 있고, 각각의 오목부가 슬라이드를 수용하도록 구성되고, 그 오목부들이 트레이에 원주로 (circumferentially) 배치된다. 트레이는 중심 스핀들 홀 (central spindle hole) 및 2 개의 로크 홀 (lock hole) 들을 포함할 수도 있고, 그 로크 홀들은 트레이에 대한 축 법선 주위에서 고속으로 회전하도록 구성된 드라이브 상에서 픽업하도록 구성된다. 오목부들은 트레이에 별개의 각위치 (angular position) 들에 형성된 오목부들일 수도 있다. 오목부들은, 슬라이드에 터치하지만 슬라이드를 지나치게 억누르지 않음으로써 슬라이드가 실질적으로 스트레인이 없게 (strain-free) 하도록 하는 반원 돌출부들을 가질 수도 있다. 또한, 오목부들은, 핑거 홀드 (finger hold) 가 슬라이드를 배치시키고 오퍼레이터에 의해 오목부로부터 추출하도록 하는 컷아웃을 가질 수도 있다. 다양한 실시형태들에서, 이미징 시스템에 대해 여기의 다른 곳에서 설명된 특징들 및 기법들과 관련하여 슬라이더 홀더, 및 그의 동작이 이용될 수도 있다.
도 32 는 디지털 병리 이미징과 관련하여 이용될 수도 있는 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 고속 슬라이드 스캐닝 디바이스 (1500) 를 도시한 개략 예시이다. 슬라이드 홀더 (1510) 는, 트레이 (1512) 상의 원주형 또는 고리형 링 (1515) 의 각위치들에 배치된 오목부들 (1514a, 1514b, …, 1514n) 을 갖는 트레이 (1512) 를 포함할 수도 있고, 그 오목부들 (1514a 내지 1514n) 은 슬라이드 (1501) 를 유지하기 위해 각각 사이징될 수도 있다. 트레이 (1512) 가 원형 디스크로서 예시되어 있고, 원하는 수의 슬라이드들을 유지하도록 제조될 수도 있다. 예를 들어, 16 개의 슬라이드들을 유지하기 위해, 트레이 (1512) 는 직경에 있어서 대략 13 인치의 길이일 수도 있다. 여기에 기술된 시스템에 관련하여 슬라이드들 및 사이즈의 다른 구성들 및 트레이의 형상이 적절히 이용될 수도 있고, 오목부들 (1514a 내지 1514n) 의 배향 및 구성이 적절히 변경될 수도 있다는 것에 주목한다. 오목부 (1514a) 내의 슬라이드 (1501) 의 배치와 같이, 트레이 (1512) 의 오목부들 (1514a 내지 1514n) 각각에 슬라이드가 배치될 수도 있고, 트레이 (1512) 가 고속 슬라이드 스캐닝 디바이스 (1500) 에 배치될 수도 있다. 트레이 (1512) 는 중심 스핀들 홀 (1516c) 및 2 개의 로크 홀 (1516a 및 1516b) 들을 포함할 수도 있고, 그 로크 홀들은 축 (1518) 주위에서 회전 방향 (1519) 으로 고속으로 슬라이드 홀더 (1510) 를 회전하는 드라이브와 맞물릴 수도 있다. 도면부호 1502 로 표현하여 도시된, 낮은 프로파일 서랍 (profile drawer) 에 트레이 (1512) 가 배치될 수도 있고, 그 낮은 프로파일 서랍은 디바이스 (1500) 에 트레이 (1512) 를 집어넣을 수도 있다.
도 33 은 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 고속 슬라이드 스캐닝 디바이스의 트레이 상의 오목부 (1520) 를 더 상세히 도시한 개략 예시이다. 오목부 (1520) 는 오목부들 (1514a 내지 1514n) 중 어느 하나일 수도 있다. 오목부 (1520) 는, 슬라이드에 터치하지만 슬라이드를 지나치게 억누르지 않음으로써 슬라이드가 실질적으로 스트레인이 없게 하도록 하는, 3 개의 돌출부들 (1522a 내지 1522c) 과 같은 복수의 반원 돌출부들을 포함할 수도 있다. 또한, 컷아웃 (1523) 은, 핑거 홀드가 슬라이드를 배치시키고 오퍼레이터에 의해 오목부 (1520) 로부터 추출하도록 한다. 축 (1518) 주위에서 선회함에 따라 슬라이드 홀더 (1510)/트레이 (1512) 에 의해 생성되고 화살표 1521 로 개략적으로 도시된 구심 가속도는, 작은 유지력을 슬라이드 (1501) 에 가하여, 이미징이 발생하는 동안 슬라이드 (1501) 를 고정시킬 수도 있다. 반원 돌출부들 (1522a 내지 1522c) 에 대해 슬라이드 (1501) 를 바르게 맞추기 위해 100 rpm 보다 큰 레이트로 트레이 (1512) 를 회전시킴으로써 처음에 적어도 0.1 g's 이도록 유지력이 설계될 수도 있다. 슬라이드 (1501) 가 일단 바르게 맞춰지면, 여기의 다른 곳에서 설명되는 것과 같은 시스템의 이미징 레이트와 일치하도록 회전 레이트가 감소될 수도 있다. 더 낮은 레이트에서, 약간의 유지력도 돌출부들 (1522a 내지 1522c) 에 대해 슬라이드 (1501) 를 안정화시킨다.
도 32 로 다시 돌아가서, 여기의 다른 곳에서 상세히 설명되는 것과 같은 현미경 이미징 시스템 (1530) 이, 슬라이드들이 배치되는 원주형 링 (1515) 의 이미지 영역들에 대한 회전 트레이 (1512) 위에 배치될 수도 있다. 이미징 시스템 (1530) 은, 예를 들어, 긴 작업 거리를 갖는 0.75 NA 의 높은 NA 현미경 대물 렌즈 (1532), 중간 렌즈 (1534) 및 이미지 센서 (1536) 에 대해 슬라이드 (1501) 상의 대상물들을 확대하기 위해 적절한 거리에 배치된 CCD 또는 CMOS 2D 어레이 이미지 센서 (1536) 를 포함할 수도 있다. 이미지 센서 (1536) 는 이를테면, 100 프레임들/sec 보다 큰 높은 프레임 레이트를 가질 수도 있다. 예를 들어, 이미지 센서 (1536) 는 100 프레임들/sec 또는 그 등가물에서 동작하는 Dalsa Falcon 1.4M100 카메라의 일부일 수도 있다. DC 모터들 또는 스테퍼 모터들, 볼 또는 리드 스크루들 및/또는 선형 가이드들과 같은 컴포넌트들로 구성될 수도 있는 2-축 전동 드라이브에 이미징 시스템 (1530) 이 견고하게 장착될 수도 있다. 하나의 축인 방사 축 (1531a) 은, 아래의 스핀 트레이 (1512) 상의 하나 이상의 링들을 이미징하기 위해 이미징 시스템 (1530) 또는 그의 적어도 하나의 컴포넌트를, 작은 이동들, 예를 들어, 10 미크론의 분해능을 갖는 1 ㎜ 스텝들을 통해 방사상으로 이동시킬 수도 있다. 다른 축인 포커스 축 (1531b) 은, 0.1 미크론의 분해능을 갖는 작은 이동들 5 내지 10 미크론으로 이동한다. 예를 들어, 몇 밀리초의 작은 이동을 실행하는 고속의 이동들을 실행하도록 포커스 축이 구성될 수도 있다. 현미경 대물 렌즈 (1534) 의 움직임이 제어 시스템에 의해 제어될 수도 있고, 여기의 다른 곳에서 설명되는 것과 같은 동적 포커싱 기법들에 관련하여 이용될 수도 있다.
조명 시스템 (1540) 은 선회 트레이 (1502) 아래에 배치될 수도 있고, 여기의 다른 곳에서 설명된 조명 컴포넌트들과 유사한, 높은 밝기의 화이트 LED 와 같은 광원 (1542), 미러 (1544) 와 같은 하나 이상의 광학 경로 컴포넌트들, 및 집광기 (1546) 를 포함할 수도 있다. 일 실시형태에서, 현미경의 집광기 및 이미징 경로들이 서로 연결될 수도 있고, 강체로서 이동할 수도 있으며, 조명 시스템 (1540) 의 움직임의 이러한 방향 (1541) 은 이미징 시스템 (1530) 의 방사 방향 (1531a) 과 동일한 방향이다. 포커스 방향 (1531b) 에 있어서, 이미징 경로가 집광기 경로로부터 디커플링될 수도 있어서, 이미징 시스템 (1530) 의 하나 이상의 컴포넌트들이 고속 포커스 이동들을 실행하기 위한 포커스 방향 (1531b) 에서의 독립적인 움직임을 포함할 수도 있도록 한다.
도 34 는 오목부 (1520) 에서의 슬라이드 (1501) 상의 시료 (1501') 를 이미징하기 위해 슬라이드 (1501) 에 대한 제 1 방사 위치에서 시작하는 이미징 경로를 도시한 개략 예시이다. 슬라이드 (1501) 를 가진 오목부 (1520) 는 회전 방향 (1524) 으로 슬라이드 홀더 (1510) 와 함께 회전한다. 여기의 다른 곳에서 설명된 이미지 캡처 기법들에 따라 프레임들 (예를 들어, 프레임들 (1525)) 에 대해 이미지들이 캡처될 수도 있다. 도시된 바와 같이, 이미징 시스템 (1530) 하에서 트레이 (1512) 가 회전함에 따라 슬라이드 홀더 (1510) 상의 슬라이드 각각에 대한 프레임들 (예를 들어, 프레임들 (1525)) 의 로우에 대해 이미지가 캡처된다. 트레이 (1512) 의 하나의 완전한 공전 이후에, 슬라이드 각각에 대한 프레임들의 또 다른 로우에 대한 이미지들을 캡처하기 위해 이미징 시스템 (1530) 의 방사 위치가 증가된다. 아래의 장면을 일시적으로 프리징 (freezing) 하는 고속 레이트로 각각의 프레임이 획득된다. 명시 조명이 충분히 밝아서 이러한 짧은 노출들을 허용할 수도 있다. 이들 노출들은 몇 10 개의 시간 프레임에서 몇 백 마이크로초로 될 수도 있다. 슬라이드 홀더 (1510) 에서의 슬라이드 각각에 대해 관심 있는 전체 영역이 이미징될 때까지 처리가 계속된다. 이 실시형태에 관련하여, 관심 있는 영역의 모자이크 이미지로의 수집된 이미지들의 처리는, 트레이 (1512) 상에서 회전되는 다수의 슬라이드들 간의 프레임들의 다수의 로우들을 올바르게 상관시키는데 적합한 조직화 메커니즘들 및/또는 이미지 태깅 (tagging) 을 필요로 한다. 이미지 타일들의 수집의 아크 모션이 공지된 스티칭 소프트웨어에 의해 처리될 수도 있고 표준 현미경 아래에서 바라보는 동안 병리학자가 이해하는 뷰들로 변환될 수도 있기 때문에, 캡처된 이미지들을 적절한 슬라이드에 상관시키도록 이미지들을 태깅하는데 적합한 이미징 처리 기법들이 이용될 수도 있다.
일 예로서, 6 rpm 으로 선회하는 직경이 13.2 인치인 형태의 트레이를 이용하여, NA = 0.75 의 20× 현미경 대물 렌즈가 약 1 ㎜ 스퀘어의 시야를 생성한다. 이러한 아크 시야는 약 10 msec 로 통과된다. 15 ㎜ 스퀘어 액티브 면적 내이고 필드들 간의 25% 오버랩을 가정하는 조직 섹션의 경우, 방사 축을 따라 20 개의 필드들이 증가될 필요가 있다. 프레임 전송이 획득 시간을 한정하지 않을 정도로 짧은 경우, 20 개의 완전한 공전들은 디스크 상의 16 개의 슬라이드들을 이미징하는데 충분하다. 이것은, 매 12.5 초마다 1 슬라이드의 스루풋 또는 200 초에서의 6 rpm 에서 발생한다.
도 35a 및 도 35b 는 여기에 기술된 시스템의 또 다른 실시형태에 따른 회전 슬라이드 홀더 상의 슬라이드들의 대안적인 배치를 도시한 개략 예시이다. 도 35a 는, 방향 (1519') 으로 회전하는 디스크 형상의 트레이 (1512') 의 반경을 따라 슬라이드 (1501) 의 더 긴 치수가 배향되도록 구성된 오목부들 (1514') 을 갖는 트레이 (1512') 를 도시한 것이다. 이러한 구성에서, 더 많은 슬라이드들 (예를 들어, 30 개의 슬라이드들) 이 트레이 (1512') 상에서 정합될 수도 있다. 도 35b 는 상술된 바와 같이 구성된 오목부 (1520') 에서의 슬라이드 (1501) 에 대한 이미징 경로를 도시한 개략도이다. 예시된 실시형태에서, 돌출부들 (1522a' 내지 1522c') 및 방향 (1521') 으로 도시된 구심력들에 따라 슬라이드 (1501) 가 오목부 (1520') 에 유지된다. 이미지 처리가 수행되는 회전 방향 (1524') 은, 시료 (1501') 에 대한 프레임들 (1525') 에 대한 이미지들을 수집을 위해 도시된 것이다. 슬라이드 각각에 대한 프레임들의 연속적인 로우들에 대한 이미지들을 캡처하기 위해 이미징 시스템 (1530) 의 방사 위치가 슬라이드들의 길이 증가로 증가된다. 일 예에서, 15 ㎜ × 15 ㎜ 액티브 면적이고 필드들 간의 25% 오버랩을 가정하는 경우, 20 개의 필드들이 방사 축을 따라 증가될 필요가 있다. 다시, 6 rpm 에서의 20 개의 공전들은, 200 초 내이지만 슬라이드들의 배향이 주어진 더 효율적인 스캐닝에 의해 완전한 이미징을 제공하여, 스루풋이 매 6.67 초마다 하나의 슬라이드에 대해 증가한다.
도 36 은 슬라이드 (1551) 상의 시료 (1551') 를 검사하기 위해 배치된 대물 렌즈 (1552) 를 포함하는 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 이미징 시스템 (1550) 을 도시한 개략 예시이다. 일 실시형태에서, 이미지 획득 이전에 이전의 디스크의 더 느린 회전을 통해 포커스 위치들이 미리 결정될 수도 있다. 오토포커스에 대한 슬라이드 당 20 초만큼의 예산관리는 슬라이드 당 30 초 (이 기술 시스템들의 현재 상태보다 더 빠른 크기의 차수) 아래의 총 스캔 시간을 형성한다. 슬라이드 (1551) 가 배치되어 있는 트레이 (1560) 가 방향 (1561) 으로 회전함에 따라, 대물 렌즈 (1552) 는, 여기에 기술된 시스템에 따라 결정되는 최상의 포커스에 위치되는 방향 (1562) 으로의 순간 움직임들을 경험할 수도 있다. 별개의 오토포커스 값들은 각각의 시야 (1553) 에 대해 설정될 필요가 없지만, 슬라이드 뒤틀림 (warp) 또는 조직 두께의 더 큰 공간 주파수들로 인해 슬라이드 (1551) 상의 별개의 더 큰 존들 (1554), 예를 들어, 3 × 3 시야들 또는 서브프레임들에 적용한다. 슬라이드가 아크 경로에서 카메라 아래에서 이동하는 동안 최상의 포커스를 적용하여 오토포커스 값들이 삽입된다.
대안적으로, 여기의 다른 곳에서 기술되는 온 더 플라이 포커싱 기법들과 같은 동적 포커싱 기법이, 여기에 제공된 고속 스캐닝 시스템들과 관련하여 채용되는 것이 이점이 있을 수도 있다. 포커스 포인트들을 획득하기 위한 시간들 (예를 들어, 초 당 120 개의 포커스 포인트들) 이 상기 설명된 고속 회전 스캐닝 기법들과 함께 온 더 플라이 포커싱의 이용을 가능하게 한다는 것에 주목한다. 제어 시스템들의 필드 내에서 회전 디스크를 10,000 분의 1 내의 속도로 제어하여, 디스크의 회전 피드백에 의존하는 일 없이 각각의 이미지의 개방 루프 샘플링을 허용하게 하는 것이 좋다는 것에 또한 주목한다.
일반적으로, 저해상도 썸네일 이미지가 슬라이드로부터 생성된다. 단순히 기술된 고해상도 현미경을 방해하지 않도록 디스크의 각위치에 걸쳐 저해상도 카메라를 설정함으로써 이것이 달성될 수도 있다. 극히 높은 볼륨의 애플리케이션들의 경우, 디스크 포맷은 그 자체를 로봇식 핸들링에 제공한다. 디스크들을 버퍼 스톡 (buffer stock) 으로부터 고속 스캐닝 디바이스로 이동시키기 위해, 300 ㎜ (~12") 디스크들을 핸들링하는 반도체 웨이퍼 로봇들이 이용될 수도 있다. 또한, 대부분의 기술들은 선형 스테이지들을 통해 단계적으로 현미경 대물 렌즈 아래에 슬라이드를 위치시키고, 모션을 반복한다. 이들 모션은 이미지 획득 시간들을 지정한다. 회전 모션을 이용하는 여기에 기술된 시스템은 효율적이고 매우 반복가능하다. 오토포커스 및 이미지 획득 시간들은 이 기술 제품들의 현재 상태보다 더 작은 크기의 차수이다.
또한, 대부분의 시스템들은 스테이지의 정지 및 고 모션 (go motion) 들 동안 슬라이드를 고정시키기 위해 클램핑 메커니즘들 또는 스프링 죔쇠 (hold-down) 들을 필요로 한다. 여기에 기술된 시스템은, 디스크 내로 컷팅된 오목부에서의 미리 결정된 위치로 슬라이드를 밀어내는 구심 가속도를 회전 모션이 생성하는 죔쇠 메커니즘을 필요로 하지 않는다. 이것은, 슬라이드 홀더의 구성을 더 단순하고 더 실현가능하게 한다. 또한, 오토포커스 처리들을 복잡하게 하는 슬라이드 죔쇠들은 슬라이드를 뒤틀거나 잡아당길 수도 있고, 여기에 기술된 시스템에 따라 바람직하게 방지된다.
현재의 시스템들은 슬라이드 당 15 ㎜ 액티브 면적에 대해 2 내지 3 분의 피크 속도를 갖는다. 여기에 제공된 시스템들 및 방법들은, 상기 약술된 예에 대해 30 초 아래로 스캐닝되는 동일한 액티브 면적을 허용한다. 다수의 병리 실험실들은, 하루에 100 개의 슬라이드들에서 200 개의 슬라이드들까지 스캐닝하기를 기대한다. 이들 높은 레이트의 이미지 획득에 따라, 오퍼레이터는 디스크들의 로딩 및 언로딩, 바코드 판독, 프리-포커스의 부가적 단계들을 포함하여, 1시간 내에 슬라이드들의 매일의 재고 조사를 끝마칠 수 있다. 이것은 더 빠른 결과 시간을 허용하여 실험실에 대한 경제성을 향상시킨다.
도 37 은 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 회전가능 트레이를 이용하는 고속 슬라이드 스캐닝을 도시한 흐름도 (1600) 이다. 단계 1602 에서, 회전가능 트레이의 오목들에 슬라이드들이 위치된다. 단계 1602 이후에, 스캐닝 및 이미징 시스템과 관련하여 회전가능 트레이가 슬라이드 스캐닝 위치로 이동되는 단계 1604 로 처리가 진행한다. 단계 1604 이후에, 회전가능 트레이의 회전이 개시되는 단계 1606 로 처리가 진행한다. 상기 설명된 바와 같이, 회전가능 트레이의 회전이, 슬라이드들 상에서 작용하는 구심력들을 유발하여, 슬라이드들을 원하는 이미징 위치에 유지하도록 한다. 단계 1606 이후에, 회전가능 트레이의 원주형 링 상의 슬라이드 각각에 대한 프레임들의 로우에 대해, 동적 포커싱 기법들을 포함하는 여기에 기술된 시스템들 및 기법들에 따라 이미징 시스템이 이미지들을 캡처하는 단계 1608 로 처리가 진행한다. 단계 1608 이후에, 회전가능 트레이 상의 각각의 슬라이드에 대해 관심 있는 원하는 영역이 스캐닝되어 이미징되었는지 여부가 결정되는 테스트 단계 1610 로 처리가 진행한다. 아니라면, 이미징 시스템 및/또는 그의 특정 컴포넌트들이 회전가능 트레이의 방사 방향으로 하나의 점증 이동되는 단계 1612 로 처리가 진행한다. 단계 1612 이후에, 단계 1608 로 다시 처리가 진행한다. 테스트 단계 1610 에서, 각각의 슬라이드 상의 관심 있는 영역이 스캐닝되어 이미징된 것으로 결정되는 경우, 각각의 슬라이드에 대해 이미징된 관심 있는 영역들에 대응하여 하나 이상의 모자이크 이미지들이 생성되는 단계 1614 로 처리가 진행한다. 단계 1614 이후에, 처리가 완료된다.
여기에 더 기술된 시스템에 의하면, 여기에 기술된 이미징 시스템 특징들과 관련하여 광학적 더블링 디바이스 및 기법이 제공되어 이용될 수도 있다. 일 실시형태에서, 여기에 기술된 시스템은 20× 0.75 NA Plan Apo 대물 렌즈에 의해 생성된 분해능 요소를 샘플링할 수도 있다. 이러한 분해능 요소는 500 ㎚ 의 파장에서 약 0.5 미크론이다. 이러한 분해능 요소의 샘플링을 더 획득하기 위해, 이미징 센서 전방의 튜브 렌즈가 변경될 수도 있다. 대물 렌즈가 주어지는 튜브 렌즈의 초점 거리를 연산하기 위한 근사 계산 (f_tube lens = 이미지 센서 전방의 튜브 렌즈의 초점 거리) 은:
pix_sensor = CCD 또는 CMOS 이미지 센서 상의 픽셀 사이즈
pix_object = 대상물 또는 조직 상의 픽셀 사이즈
f_tube lens = pix_object/pix_sensor * 9 ㎜
이다.
Dalsa Falcon 4M30/60 에 대한 0.25 미크론의 대상물에서의 픽셀 사이즈 (7.4 미크론 센서 픽셀) 를 획득하기 위해, 튜브 렌즈의 초점 거리는 약 266 ㎜ 이어야 한다. 0.125 미크론의 대상물에서의 픽셀 사이즈의 경우, 튜브 렌즈의 초점 거리는 약 532 ㎜ 이어야 한다. 이들 2 개의 대상물 픽셀 사이즈들 간에서 스위칭하는 것이 바람직할 수도 있고, 이것은 이미징 센서 전방에서 왕복하는 스테이지에 2 개 이상의 튜브 렌즈들을 장착함으로써 달성될 수도 있다. 각각의 새로운 초점 거리와 연관된 상이한 경로 길이들이 주어지면, 고정된 이미지 센서에 대한 경로를 폴딩 (folding) 하기 위해 폴딩 미러들이 또한 부가될 필요가 있다.
도 38 은 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 광학적 더블링 이미지 시스템 (1700) 을 도시한 개략 예시이다. 광학적 더블링 이미지 시스템 (1700) 은, 여기의 다른 곳에서 기술되는 바와 같이, 카메라 (1711) 의 이미지 센서 (1710) 및 현미경 대물 렌즈 (1720) 를 포함할 수도 있다. 온 더 플라이 포커싱 시스템과 같은 여기에 설명된 시스템 및 기법들과 관련된 다른 컴포넌트들이 예시된 광학적 더블링 이미지 시스템 (1700) 에 또한 이용될 수도 있다는 것에 주목한다. 2 개 이상의 대상물 픽셀 사이즈들을 획득하기 위해, 여기에 기술된 시스템과 관련하여 복수의 튜브 렌즈들, 예를 들어, 제 1 튜브 렌즈 (1740) 및 제 2 튜브 렌즈 (1750) 가 제공될 수도 있다. 스테이지 (1730) 가 이미징 센서 전방에서 제 1 튜브 렌즈 (1740) 및 제 2 튜브 렌즈 (1750) 를 각각 왕복할 수도 있다. 일 실시형태에서, 스테이지들의 다른 타입들 및 그의 움직임이 여기에 기술된 시스템과 관련하여 이용될 수도 있다는 것에 주목하지만, 스테이지 (1730) 가 방향 (1731) 으로 이동하는 선형 작동식 스테이지일 수도 있다. 제 2 튜브 렌즈 (1750) 로부터 이미지 센서 (1710) 까지의 광로를 조정하기 위해 하나 이상의 폴드 미러들을 포함할 수도 있는 제 2 튜브 렌즈 (1750) 에 대해 미러 어셈블리 (1752) 가 도시되어 있다.
도 39a 및 도 39b 는 여기에 기술된 시스템의 일 실시형태에 따른 이미지 센서 (1710) 의 전방에 제 1 튜브 렌즈 (1740) 및 제 2 튜브 렌즈 (1750) 의 왕복을 도시한 광학적 더블링 이미지 시스템 (1700) 의 개략 예시이다. 도 39a 는 스테이지 (1730) 상의 이미지 센서 (1710) 의 전방에 위치된 제 1 튜브 렌즈 (1740) 에 대한 광로 (1741) 를 도시한 것이다. 도 39b 는 스테이지 (1730) 를 통해 이미지 센서 (1710) 의 전방에서 왕복한 이후의 제 2 튜브 렌즈 (1750) 에 대한 광로 (1751) 를 도시한 것이다. 예시된 바와 같이, 미러 어셈블리 (1752) 의 하나 이상의 미러들을 이용하여 광로 (1751) 가 증가되었다. 양쪽 도면들에서, 광학적 더블링 이미지 시스템 (1700) 이 여기의 다른 곳에서 더 상세히 기술된 것과 같은 다른 적절한 구조적 및 광학적 컴포넌트들 (1760) 을 포함할 수도 있다는 것에 주목한다.
여기에 설명된 다양한 실시형태들은 여기에 기술된 시스템과 관련된 적절한 결합으로 서로와 결합될 수도 있다. 부가적으로, 일부 경우, 플로우차트들, 흐름도들 및/또는 기술된 플로우 처리들에서의 단계들의 순서가 적절한 곳에서 변경될 수도 있다. 또한, 소프트웨어, 하드웨어, 소프트웨어와 하드웨어의 조합 및/또는 기술된 특징들을 갖고 기술된 기능들을 수행하는 다른 컴퓨터-구현 모듈들 또는 디바이스들을 이용하여, 여기에 기술된 시스템의 다양한 양태들이 구현될 수도 있다. 여기에 기술된 시스템의 소프트웨어 구현들은, 컴퓨터 판독가능 저장 매체에 저장되고 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행되는 실행가능 코드를 포함할 수도 있다. 컴퓨터 판독가능 저장 매체는, 컴퓨터 하드 드라이브, ROM, RAM, 플래시 메모리, CD-ROM, DVD-ROM, 플래시 드라이브 및/또는 예를 들어, USB (universal serial bus) 인터페이스를 갖는 다른 드라이브와 같은 휴대용 컴퓨터 저장 매체, 및/또는 실행가능 코드가 프로세서에 의해 저장되고 실행될 수도 있는 다른 적절한 유형의 저장 매체 또는 컴퓨터 메모리를 포함할 수도 있다. 여기에 기술된 시스템은 임의의 적절한 운용 시스템과 함께 이용될 수도 있다.
본 발명의 다른 실시형태들은 여기에 개시된 본 발명의 명세 또는 실시를 고려하여 당업자에게 명백한 것이다. 그 명세 및 예들은 다음의 특허청구범위로 나타내는 본 발명의 범위 및 사상에 대한 예시로서만 고려되는 것으로 의도된다.
Claims (22)
- 슬라이드 캐싱을 위한 디바이스로서,
랙;
버퍼;
상기 랙과 상기 버퍼 사이에 제 1 슬라이드를 이동시키는 슬라이드 핸들러; 및
제 2 슬라이드의 스캔을 위해서 상기 제 2 슬라이드를 이동시키는 XY 스테이지를 포함하고,
상기 제 1 슬라이드에 대응하는 상기 슬라이드 핸들러의 적어도 하나의 기능은, 상기 제 2 슬라이드에 대응하는 상기 XY 스테이지의 적어도 하나의 기능과 병행하여 수행되는, 슬라이드 캐싱을 위한 디바이스. - 제 1 항에 있어서,
상기 슬라이드 핸들러는, 상기 랙, 상기 버퍼 및 상기 XY 스테이지 간에서 상기 제 1 슬라이드 및 상기 제 2 슬라이드를 이동시키는, 슬라이드 캐싱을 위한 디바이스. - 제 1 항에 있어서,
상기 슬라이드 핸들러는 적어도 3 개의 자유도로 이동하는, 슬라이드 캐싱을 위한 디바이스. - 제 1 항에 있어서,
상기 XY 스테이지는, 슬라이드들을 상기 버퍼로부터 상기 XY 스테이지로 이동시키는 슬라이드 픽업 헤드를 포함하는, 슬라이드 캐싱을 위한 디바이스. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 슬라이드 및 상기 제 2 슬라이드를 이미징하는 이미징 디바이스를 더 포함하는, 슬라이드 캐싱을 위한 디바이스. - 제 5 항에 있어서,
상기 이미징 디바이스는 포커싱 시스템 및 카메라를 포함하는, 슬라이드 캐싱을 위한 디바이스. - 제 5 항에 있어서,
포커싱 시스템은 동적 포커싱 시스템을 포함하는, 슬라이드 캐싱을 위한 디바이스. - 제 1 항에 있어서,
상기 XY 스테이지의 상기 적어도 하나의 기능과 병행하여 수행되는 상기 슬라이드 핸들러의 상기 적어도 하나의 기능은, 적어도 10% 의 시간 이득을 제공하는, 슬라이드 캐싱을 위한 디바이스. - 제 1 항에 있어서,
상기 슬라이드 핸들러는, 기계적 픽업 디바이스와 진공 픽업 디바이스 중 적어도 하나의 픽업 디바이스를 포함하는 슬라이드 픽업 헤드를 포함하는, 슬라이드 캐싱을 위한 디바이스. - 제 1 항에 있어서,
상기 버퍼는, 복수의 슬라이드들을 수용하는 복수의 버퍼 위치들을 포함하는, 슬라이드 캐싱을 위한 디바이스. - 제 10 항에 있어서,
상기 버퍼의 적어도 하나의 버퍼 위치는, 슬라이드의 썸네일 이미지를 캡처하는데 이용되는 위치인, 슬라이드 캐싱을 위한 디바이스. - 제 1 항에 있어서,
상기 랙은, 적어도 하나의 메인 트레이 및 바이-패스 (by-pass) 트레이를 포함하고,
상기 바이-패스 트레이에 배치된 슬라이드는, 임의의 슬라이드가 상기 적어도 하나의 메인 트레이에 배치되기 전에 처리되는, 슬라이드 캐싱을 위한 디바이스. - 슬라이드 캐싱을 위한 방법으로서,
랙 및 버퍼를 제공하는 단계;
상기 랙과 상기 버퍼 사이에 제 1 슬라이드를 이동시키는 단계; 및
제 2 슬라이드의 스캔을 위해서 상기 제 2 슬라이드를 상기 버퍼 내로 또는 상기 버퍼 외로 이동시키는 단계를 포함하고,
상기 랙과 상기 버퍼 사이에 상기 제 1 슬라이드를 이동시키는 단계는, 상기 제 2 슬라이드의 상기 스캔과 병행하여 수행되는, 슬라이드 캐싱을 위한 방법. - 제 13 항에 있어서,
상기 제 2 슬라이드의 상기 스캔은, 포커싱 동작 및 이미지 캡처 동작을 포함하는, 슬라이드 캐싱을 위한 방법. - 제 13 항에 있어서,
상기 제 2 슬라이드의 상기 스캔과 병행하여 상기 제 1 슬라이드를 이동시키는 것은, 적어도 10% 의 시간 이득을 제공하는, 슬라이드 캐싱을 위한 방법. - 제 13 항에 있어서,
상기 제 2 슬라이드의 상기 스캔은 동적 포커싱 동작을 포함하는, 슬라이드 캐싱을 위한 방법. - 제 13 항에 있어서,
상기 버퍼는, 카메라 버퍼 위치와 복귀 버퍼 위치 중 적어도 하나의 버퍼 위치를 포함하는 복수의 버퍼 위치들을 포함하는, 슬라이드 캐싱을 위한 방법. - 제 17 항에 있어서,
상기 제 1 슬라이드와 상기 제 2 슬라이드 중 적어도 하나의 슬라이드가 상기 카메라 버퍼 위치에 있을 때 상기 제 1 슬라이드와 상기 제 2 슬라이드 중 적어도 하나의 슬라이드의 썸네일 이미지를 캡처하는 단계를 더 포함하는, 슬라이드 캐싱을 위한 방법. - 슬라이드 캐싱을 위한 디바이스로서,
제 1 랙;
제 2 랙;
제 1 슬라이드의 스캔을 위해서 상기 제 1 슬라이드를 상기 제 1 랙 내로 또는 상기 제 1 랙 외로 이동시키는 제 1 XY 스테이지; 및
제 2 슬라이드의 스캔을 위해서 상기 제 2 슬라이드를 상기 제 2 랙 내로 또는 상기 제 2 랙 외로 이동시키는 제 2 XY 스테이지를 포함하고,
상기 제 1 슬라이드에 대응하는 상기 제 1 XY 스테이지의 적어도 하나의 기능은, 상기 제 2 슬라이드에 대응하는 상기 제 2 XY 스테이지의 적어도 하나의 기능과 병행하여 수행되는, 슬라이드 캐싱을 위한 디바이스. - 제 19 항에 있어서,
상기 제 1 랙 및 상기 제 2 랙은 단일 랙의 부분들을 형성하는, 슬라이드 캐싱을 위한 디바이스. - 제 19 항에 있어서,
상기 제 1 슬라이드 및 상기 제 2 슬라이드를 이미징하는 이미징 디바이스를 더 포함하는, 슬라이드 캐싱을 위한 디바이스. - 제 19 항에 있어서,
상기 제 1 XY 스테이지 및 상기 제 2 XY 스테이지 각각은 슬라이드 픽업 헤드를 포함하는, 슬라이드 캐싱을 위한 디바이스.
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