[发明专利]对样品保持器中的样品进行成像

说明书

本发明涉及对样品保持器中的样品进行成像。提供了一种用于对样品保持器中的样品进行成像的系统100和方法。为了提供自动聚焦，经由散光光学元件120将二维图案投射到样品保持器050上。经由放大光学元件150通过光学传感器140获取样品的图像数据172。沿着第一轴线和第二轴线测量图像数据中所述二维图案的清晰度的差异。基于所述差异，确定摄像机子系统相对于所述样品保持器的散焦的大小和方向。这使得能够以快速且可靠的方式使得所述样品保持器聚焦到焦点上并从而使得所述样品聚焦到焦点上。

技术领域

本发明涉及用于对样品保持器中的样品进行成像的成像系统和方法。本发明还涉及包括用于使处理器系统执行所述方法的指令的计算机程序。

背景技术

数字显微镜和类似的设备(诸如微孔板读取器)通常配备有图像传感器以获取样品的图像数据。为了获得具有足够清晰度的这样的图像数据，这样的成像系统可以被设置有自动聚焦功能，以能够聚焦到样品保持器上，例如，聚焦到样品保持器的底部部分上、聚焦到样品保持器的上部部分上和/或聚焦到样品保持器内的中间位置上。

已知多种类型的自动聚焦，它们通常被分类为“主动的”或“被动的”。在此，“主动”自动聚焦通常涉及使用专用硬件，诸如专用光源和检测器，而“被动”自动聚焦通常利用所获取的图像数据，从而使用现有的成像硬件，以确定样品是否在焦点上。被动自动聚焦的优点通常是其成本较低，因为可以不需要专用硬件。然而，明显的缺点是其自动聚焦速度通常较低，这是因为被动自动聚焦通常基于在不同的焦平面上获取若干个图像。主动自动聚焦可以根据单次焦点测量确定正确的焦点。

WO2015197601结合了主动自动聚焦和被动自动聚焦。描述了一种专用自动聚焦光设备，其经由自动聚焦照明束路径将参考图案投射通过显微镜物镜并且朝向样品。从在样品内或在样品附近的参考表面反向散射的光通过显微镜物镜返回，且经由自动聚焦检测束路径被引导朝向自动聚焦检测器，在此它形成自动聚焦检测图案。参考表面由定位在样品处或靠近样品定位的界面中的一个限定。

自动聚焦照明和检测束路径被设计成使得，根据参考表面的位置，沿着光学轴线且相对于显微镜物镜的所选界面，自动聚焦检测图案改变其尺寸、其位置和/或其形状。据说，用于获得此位置信息的多种方法，也称为高度编码，在本领域中是已知的。例如，样品平面中的参考图案可以是单个斑点，从而产生一个自动聚焦检测图案，该自动聚焦检测图案也是一个斑点，但是当参考表面和显微镜物镜之间的轴向距离变化时，该自动聚焦检测图案改变其尺寸(由于模糊、未聚焦成像)、其形状(由于散光、横向失真成像)或其横向位置(由于自动聚焦照明和/或检测束路径相对于显微镜的光学轴线倾斜)。

不利地，WO2015197601的稳健性可能不足，例如，在样品或样品保持器的表面上有划痕或灰尘的情况下。

发明内容

在被配置用于对样品保持器中的样品进行成像的成像系统中获得更稳健的自动聚焦将是有利的。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于对样品保持器中的样品进行成像的成像系统。所述成像系统包括：

-一个摄像机子系统，包括图像传感器和放大光学器件并且被配置为经由所述放大光学器件对所述样品进行成像；

-一个投射子系统，包括光源和散光光学元件并且被配置为经由所述散光光学元件和所述放大光学器件将二维图案投射到所述样品保持器上；

-一个处理器子系统，包括：

-一个摄像机接口，被配置为接收通过所述摄像机子系统获取的图像数据；

-一个存储器，包含代表一组指令的指令数据；以及

-一个处理器，被配置为与所述摄像机接口和所述存储器通信并且执行该组指令，其中当所述处理器执行该组指令时，该组指令使得所述处理器：

-分析所述图像数据以识别所述二维图案；