Система и способ улучшенной автофокусировки с предсказанием

Система и способ улучшенной автофокусировки с предсказанием

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

[0001] Настоящая заявка является частичным продолжением заявки на патент США №11/843,754, озаглавленной "Автофокусировка с предсказанием" и поданной 23 августа 2007 г., которая включена в настоящее описание путем ссылки.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0002] Варианты осуществления настоящего изобретения относятся к формированию изображений, а именно к автофокусировке с предсказанием в устройстве для формирования изображений.

[0003] Профилактика, наблюдение и лечение таких физиологических состояний, как онкологические, инфекционные заболевания и другие нарушения, требуют своевременной диагностики этих физиологических состояний. Как правило, для анализа и идентификации заболевания используют биологический образец, взятый у пациента. При анализе и оценке упомянутых образцов широко применяют способ микроскопического анализа. В частности, образцы могут быть изучены на предмет наличия аномального количества или аномальных типов клеток и/или организмов, что может указывать на наличие заболевания. Для проведения ускоренного анализа упомянутых образцов были разработаны автоматизированные системы микроскопического анализа, которые имеют повышенную точность, по сравнению с анализом, выполняемым вручную, при котором персонал может со временем испытывать усталость, что может приводить к ошибочной диагностике образцов. Как правило, образцы на предметном стекле загружают в микроскоп. Линза или объектив микроскопа может фокусироваться на конкретной области образца. Затем образец сканируют на предмет одного или более объектов, представляющих интерес. Следует отметить, что первостепенную важность для обеспечения получения высококачественного изображения имеет правильная фокусировка на образце/цели.

[0004] Цифровые оптические микроскопы применяют для исследования множества различных образцов. Быстрая автофокусировка важна в автоматизированных биологических и биомедицинских приложениях, например, в высокопроизводительном скрининге лекарственных препаратов и крупномасштабной манипуляции клетками с использованием автономных микророботов. Быстрая автофокусировка также важна и в других приложениях, например, при техническом контроле интегральных микросхем, а также при микросборке гибридных микроэлектромеханических систем (microelectromechanical systems, MEMS). Таким образом, быстрая автофокусировка крайне востребована в приложениях получения изображений в реальном времени, не допускающих значительных временных задержек при регулировке фокусного расстояния между выполнением снимков образца.

[0005] Традиционные устройства для формирования изображения выполняют автофокусировку путем направления на образец лазерного луча, измерения отраженного от образца лазерного луча для получения одной опорной точки и использования петли обратной связи для регулировки фокусного расстояния. Несмотря на то что такой подход позволяет обеспечить быструю автофокусировку, единственная опорная точка может не предоставлять достаточной информации для точной автофокусировки. В ряде других методов, существующих в настоящее время, автофокусировку выполняют путем получения множества изображений неподвижного образца при множестве фокусных расстояний, определения оптимального фокусного расстояния для каждого из изображений и использования петли обратной связи для регулировки фокусного расстояния. Несмотря на то что такой подход позволяет обеспечить более точную автофокусировку, по сравнению с использованием лазерного луча, получение множества изображений часто приводит к временным задержкам, не позволяющим обеспечить быструю автофокусировку.

[0006] Кроме того, вычисления и регулировки автофокуса могут выполняться во время непрерывного перемещения сканирующего столика для того, чтобы отвечать требованиям скорости сканирования для цифровых слайд-сканеров. В таких случаях некоторые факторы, например, но не ограничиваясь приведенными примерами, повторяющиеся изменения положения, связанные со сканирующим столиком и/или образцом, могут негативно влиять на предсказание фокусного расстояния, что приводит к получению расфокусированных изображений.

[0007] Следовательно, необходимо разработать надежный способ и систему, сконфигурированную для точного выполнения быстрой автофокусировки в приложениях получения изображений в реальном времени, которые позволяют обеспечить повышенную скорость сканирования без ухудшения качества изображения. Кроме того, в приложениях получения изображений в реальном времени необходимы системы, сконфигурированные для учета механических изменений положения при выполнении точной и быстрой автофокусировки.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0008] В соответствии с аспектами настоящего изобретения предложен способ автофокусировки в устройстве для формирования изображений, содержащем объектив и столик для удержания образца, изображение которого необходимо сформировать. Способ включает определение измеренного значения фокусного расстояния, соответствующего по меньшей мере первому из множества логических сегментов изображения. Также, способ включает формирование изображения первого логического сегмента изображения с использованием упомянутого измеренного значения фокусного расстояния. Способ также включает определение предсказанного значения фокусного расстояния для второго из множества логических сегментов изображения с использованием упомянутого измеренного значения фокусного расстояния и хранимого параметра изменения фокусного расстояния. Дополнительно способ включает формирование изображения второго логического сегмента изображения с использованием упомянутого предсказанного значения фокусного расстояния.

[0009] В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предложено устройство для формирования изображений. Устройство включает объектив. Кроме того, устройство включает основной датчик изображений, сконфигурированный для формирования основного изображения образца с частотой смены кадров основного изображения. Также, устройство включает вспомогательный датчик изображений, сконфигурированный для формирования одного или более вспомогательных изображений образца с частотой смены кадров вспомогательного изображения, которая является более высокой, чем частота смены кадров основного изображения. Дополнительно устройство включает контроллер, сконфигурированный для регулировки значения фокусного расстояния между объективом и образцом вдоль оптической оси для автофокусировки изображения образца. Кроме того, устройство включает сканирующий столик для размещения образца и его перемещения по меньшей мере в поперечном направлении, которое по существу ортогонально оптической оси. В устройстве для формирования изображений контроллер сконфигурирован для определения измеренного значения фокусного расстояния, соответствующего по меньшей мере первому из множества логических сегментов изображения, для получения изображения первого логического сегмента изображения с использованием упомянутого измеренного значения фокусного расстояния, для определения предсказанного значения фокусного расстояния для второго из множества логических сегментов изображения с использованием упомянутого измеренного значения фокусного расстояния и хранимого параметра изменения фокусного расстояния, а также для формирования изображения второго логического сегмента изображения с использованием упомянутого предсказанного значения фокусного расстояния.

[0010] В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения предложено устройство для формирования изображений. Устройство включает объектив, основной датчик изображений, сконфигурированный для формирования основного изображения образца с частотой смены кадров основного изображения, вспомогательный датчик изображений, сконфигурированный для формирования одного или более вспомогательных изображений образца с частотой смены кадров вспомогательного изображения, которая является более высокой, чем частота смены кадров основного изображения, контроллер, сконфигурированный для регулировки значения фокусного расстояния между объективом и образцом вдоль оптической оси для автофокусировки изображения образца, сканирующий столик для размещения образца и его перемещения по меньшей мере в поперечном направлении, которое по существу ортогонально оптической оси. В устройстве для формирования изображений контроллер включает компонент формирования макроизображений и планирования сканирования, предназначенный для определения плана сканирования образца, компонент автофокусировки, предназначенный для получения и обработки вспомогательных изображений, компонент управления перемещением, предназначенный для управления перемещением образца относительно объектива, и компонент синхронизации, предназначенный для синхронизации времени получения вспомогательных изображений, основных изображений или и тех, и других изображений одновременно.

ЧЕРТЕЖИ

[0011] Более глубокое понимание этих, а также других признаков, аспектов и преимуществ настоящего изобретения можно получить, рассмотрев дальнейшее подробное описание, приведенное со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых подобные элементы обозначены подобными позициями.

[0012] Фиг.1 представляет собой блок-схему устройства для формирования изображений, например цифрового оптического микроскопа, в соответствии с различными аспектами настоящего изобретения.

[0013] Фиг.2 представляет собой блок-схему алгоритма, иллюстрирующего пример процедуры определения приблизительного значения фокусного расстояния для автофокусировки на образце в соответствии с различными аспектами настоящего изобретения.

[0014] Фиг.3 представляет собой блок-схему алгоритма, иллюстрирующего пример процедуры автофокусировки на образце в соответствии с различными аспектами настоящего изобретения.

[0015] Фиг.4А, 4В представляют собой блок-схемы алгоритмов, иллюстрирующих пример процедуры определения предсказанного значения фокусного расстояния для автофокусировки на образце в соответствии с различными аспектами настоящего изобретения.

[0016] Фиг.5 схематически иллюстрирует способ выбора подмножества общих пикселей в соответствии с различными аспектами настоящего изобретения.

[0017] Фиг.6 схематически иллюстрирует способ автофокусировки на образце в соответствии с различными аспектами настоящего изобретения.

[0018] Фиг.7 схематически иллюстрирует способ определения предсказанного значения фокусного расстояния в соответствии с различными аспектами настоящего изобретения.

[0019] Фиг.8 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую еще один способ определения предсказанного значения фокусного расстояния в соответствии с различными аспектами настоящего изобретения.

[0020] Фиг.9 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую один из вариантов осуществления контроллера для использования в устройстве для формирования изображений, показанном на фиг.1, в соответствии с различными аспектами настоящего изобретения.

[0021] Фиг.10 представляет собой временную диаграмму, иллюстрирующую аспекты функционирования устройства для формирования изображений, показанного на фиг.1, в соответствии с различными аспектами настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0022] В соответствии с дальнейшим более подробным описанием предложены способ и система для автофокусировки на образце с оптимизацией скорости сканирования и сохранением качества изображения. При применении описанных далее способа и устройства могут быть достигнуты значительное увеличение скорости сканирования и улучшение качества изображений, а также может быть упрощена последовательность клинических операций при сканировании образцов.

[0023] Несмотря на то что примеры осуществления настоящего изобретения, проиллюстрированные далее, описаны в контексте медицинской системы для формирования изображений, следует понимать, что в рамках настоящего изобретения предполагается также использование устройства для формирования изображений в промышленных приложениях.

[0024] Фиг.1 иллюстрирует один из вариантов осуществления устройства 10 для формирования изображений, которое включает различные аспекты настоящего изобретения. В одном из вариантов осуществления изобретения устройство 10 для формирования изображений может представлять собой цифровой оптический микроскоп. В проиллюстрированном на фиг.1 варианте осуществления настоящего изобретения показано, что устройство 10 для формирования изображений включает объектив 12, светоделитель 14, основной датчик 16 изображений, вспомогательный датчик 18 изображений, контроллер 20 и сканирующий столик 22. Также, как показано на фиг.1, образец 24 расположен между покровным стеклом 26 и предметным стеклом 28, при этом образец 24, покровное стекло 26 и предметное стекло 28 расположены на сканирующем столике 22. Покровное стекло 26 и предметное стекло 28 могут быть выполнены из прозрачного материала, например стекла, тогда как образец 24 может представлять собой множество различных объектов или образцов. Например, образец 24 может представлять собой промышленные объекты, например интегральные микросхемы, или микроэлектромеханические системы (microelectromechanical system, MEMS), или биологические образцы, например, взятые при биопсии ткани, включающие клетки печени или почек.

[0025] Светоделитель 14 сконфигурирован для разделения света 30 от образца 24 на основной путь 32 света и вспомогательный путь 34 света. Основной путь 32 света направлен на основной датчик 16 изображений, а вспомогательный путь 34 света направлен на вспомогательный датчик 18 изображений. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения светоделитель 14 может представлять собой фильтр с частичным отражением (или частично прозрачное зеркало), который пропускает одну половину света 30 по основному пути 32 света и отражает вторую половину света 30 по вспомогательному пути 34 света, при использовании способа формирования изображений в светлом поле. Также, в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, светоделитель 14 может представлять сбой фильтр с селекцией по длинам волн (или дихроичное зеркало), который пропускает свет с длиной волны флуоресцентного возбуждения по основному пути 32 света и отражает остальной свет, кроме длины волны флуоресцентного возбуждения, по вспомогательному пути 34 света, при использовании флуоресцентного способа формирования изображений.

[0026] В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения основной датчик 16 изображений может формировать основное изображение образца 24 в определенном поле зрения с использованием основного пути 32 света и без использования вспомогательного пути 34 света. При этом вспомогательный датчик 18 изображений может формировать вспомогательное изображение образца 24 в том же поле зрения, или в рассматриваемой области (областях), в упомянутом поле зрения, с использованием вспомогательного пути 34 света и без использования основного пути 32 света. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения основной датчик 16 изображений формирует основное изображение с определенным количеством пикселей и определенной частотой смены кадров, а вспомогательный датчик 18 изображений формирует вспомогательное изображение (изображения) с определенным количеством пикселей и определенной частотой смены кадров. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения количество пикселей вспомогательного изображения существенно меньше количества пикселей основного изображения, и как результат, частота смены кадров вспомогательного изображения существенно выше, чем частота смены кадров основного изображения.

[0027] Основной датчик 16 изображений может представлять собой любое цифровое устройство для формирования изображений, например, доступный для приобретения датчик изображений на основе прибора с зарядовой связью (ПЗС). Аналогично, вспомогательный датчик 18 изображений может также представлять собой доступный для приобретения датчик изображений на основе ПЗС. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения количество основных пикселей может превышать количество вспомогательных пикселей по меньшей мере в четыре раза, а частота смены кадров вспомогательного изображения может превышать частоту смену кадров основного изображения в четыре раза. Кроме того, в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, количество основных пикселей может превышать количество вспомогательных пикселей по меньшей мере в десять раз, а частота смены кадров вспомогательного изображения может превышать частоту смены кадров основного изображения в десять раз.

[0028] В соответствии с примерами аспектов настоящего изобретения предсказание значения фокусного расстояния для следующего логического сегмента изображения может быть основано на ближайших измеренных значениях фокусного расстояния в сочетании с информацией о предсказуемых изменениях положения, связанных с устройством 10 для формирования изображений. Вспомогательный датчик 18 изображений может быть сконфигурирован для обеспечения получения вспомогательных изображений, при этом множество вспомогательных изображений может быть использовано для предсказания значения фокусного расстояния для следующего логического сегмента изображения. Основной датчик 16 изображений может затем получить основное изображение, соответствующее следующему логическому сегменту изображения, с использованием предсказанного значения фокусного расстояния.

[0029] Объектив 12 отстоит от образца 24 на расстояние, отмеряемое вдоль оптической оси в направлении Z (вертикальном), при этом фокальная плоскость объектива 12 лежит в плоскости X-Y (поперечное или горизонтальное направление), которая по существу ортогональна Z, или вертикальному направлению. При этом объектив 12 собирает свет 30, исходящий от образца 24 в определенном поле зрения, усиливает свет 30 и направляет свет 30 на светоделитель 14. Объектив 12 может иметь различное увеличение в зависимости, например, от применения или геометрических размеров образца, изображение которого необходимо получить.

[0030] Также, в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения объектив может представлять собой объектив с высоким увеличением, обеспечивающим двадцатикратное (20×) или более увеличение и числовую апертуру, равную 0,5 (малую глубину резкости). Объектив 12 может находиться от образца 24 на фокусном расстоянии, равном нескольким миллиметрам (также называемым рабочим расстоянием) и может собирать свет в поле зрения, составляющем 750×750 мкм в фокальной плоскости. Однако рабочее расстояние, поле зрения и фокальная плоскость могут также изменяться в зависимости от конфигурации микроскопа или характеристик образца 24, изображение которого необходимо получить. В одном из вариантов осуществления изобретения объектив 12 может быть связан с контроллером положения, например, пьезодвигателем, для обеспечения точного управления передвижением и быстрой регулировки малого поля зрения для объектива 12.

[0031] В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения устройство 10 для формирования изображений может представлять собой высокоскоростное устройство для формирования изображений, сконфигурированное для быстрого захвата большого количества основных цифровых изображений образца 24, при этом каждое основное изображение представляет собой снимок образца 24 в конкретном поле зрения, представляющем лишь фрагмент всего образца. Все упомянутые основные цифровые изображения затем могут быть цифровым образом объединены или "сшиты" вместе с целью формирования цифрового представления всего образца 24. Перед сканированием изображения может быть применен процессор для разделения образца 24 на некоторое количество логических сегментов изображения, представляющих собой захватываемые основные цифровые изображения. Процессор может затем определять наиболее эффективный порядок захвата основных цифровых изображений на основе отношения и взаимного расположения логических сегментов изображения. Этот процесс определения порядка сканирования образца часто называют "планированием сканирования".

[0032] В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения устройство 10 для формирования изображений может захватывать первое, второе и третье вспомогательные изображения образца 24 с использованием вспомогательного датчика 18 изображений, когда образец 24, соответственно, расположен на первом, втором и третьем расстоянии до образца и в первом, втором и третьем поперечном и/или горизонтальном положении. Выражение "расстояние до образца" использовано в настоящем описании для обозначения расстояния между объективом и образцом, изображение которого необходимо получить. Контроллер 20 может вертикально сдвигать объектив 12 относительно образца 24 в направлении Z для получения множества вспомогательных изображений при множестве различных расстояний до образца. Например, контроллер 20 может вертикально сдвигать объектив 12, в то время как сканирующий столик 22 и образец остаются в неизменном положении по вертикали. Альтернативно, контроллер 20 может вертикально сдвигать сканирующий столик 22 и образец 24, в то время как объектив 12 остается в неизменном положении по вертикали, или контроллер 20 может смещать по вертикали одновременно и сканирующий столик 22 (с образцом 24), и объектив 12. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения устройство 10 для формирования изображений определяет количественную характеристику для соответствующих вспомогательных изображений образца 24, захваченных на множестве различных расстояний до образца. Упомянутая количественная характеристика представляет собой количественную меру качества изображения и может также называться количественным показателем качества. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения устройство 10 для формирования изображений может определять основное расстояние до образца по меньшей мере на основе количественных характеристик, определяемых для множества вспомогательных изображений. В свою очередь, контроллер 20 может регулировать расстояние между объективом 12 и основным датчиком 16 изображений и устанавливать его равным определяемому основному расстоянию до образца, при этом основной датчик 16 изображений может захватывать следующее основное изображение. В соответствии с дальнейшим более подробным описанием, предсказуемая информация об изменении фокусного расстояния также может использоваться для определения основного значения фокусного расстояния для следующего основного изображения. Основное изображение образца для заданного поля зрения может быть захвачено с использованием основного датчика 16 изображений при предсказанном основном значении фокусного расстояния и в основном поперечном положении, которое смещено относительно первого, второго и третьего поперечных положений. Путем использования комбинации основного датчика 16 изображений и связанного с ним вспомогательного датчика 18 изображений с более высокой частотой смены кадров может быть увеличена общая скорость захвата изображений всего образца 24. Основные изображения, получаемые таким образом, могут храниться в репозитории 36 данных.

[0033] В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения устройство 10 для формирования изображений может быть сконфигурировано для автофокусировки на образце на основе измеренного значения фокусного расстояния в соответствии с множеством логических сегментов изображения и предсказуемыми параметрами изменения фокусного расстояния. В рассматриваемой конфигурации контроллер 20 может быть сконфигурирован для определения измеряемого значения фокусного расстояния по меньшей мере для первого из множества логических сегментов изображения и для определения предсказуемых значений фокусного расстояния для одного или более последующих логических сегментов изображения на основе измеренного значения фокусного расстояния, соответствующего первому логическому сегменту изображения и любым хранимым параметрам изменения фокусного расстояния. Функционирование контроллера 20 будет описано более подробно со ссылками на фиг.2-10.

[0034] В соответствии с примерами аспектов настоящего изобретения, информация о предсказуемом или повторяющемся изменении фокусного расстояния, связанная с устройством 10 для формирования изображений или предметным стеклом 28, может быть использована в сочетании с измеренными значениями фокусного расстояния, соответствующими текущему логическому сегменту изображения, для обеспечения улучшенного предсказания значений фокусного расстояния для следующих сканируемых логических сегментов изображения. В соответствии с этим, может быть получена информация о предсказуемых изменениях фокусного расстояния, связанная с устройством 10 для формирования изображений, а именно со сканирующим столиком 22 и/или с предметным стеклом 28 с расположенным на них образцом 24. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения информация о повторяющемся изменении положения сканирующего столика и/или предметного стекла 28 может быть определена путем сканирования множества предметных стекол и записи вычисленных значений фокусного расстояния в различных положениях. Следует отметить, что в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения определение информации о повторяющихся изменениях положения может выполняться техническим персоналом вручную. Альтернативно, управляющее программное обеспечение может быть сконфигурировано для автоматического накопления упомянутой информации в штатном режиме работы и, таким образом, "обучено" точно предсказывать фокус в различных положениях. В некоторых других вариантах осуществления изобретения повторяющиеся изменения положения, связанные со сканирующим столиком 22 и/или предметным стеклом 28, могут быть определены с использованием калибровочного предметного стекла или других измерительных устройств. Информация о повторяющихся изменениях фокусного расстояния, например колебания или наклон, соответствующая сканирующему столику 22, может быть получена для каждого поперечного и горизонтального положения (x, y) сканирующего столика 22. В дополнение, для множества различных предметных стекол может быть получена информация о повторяющихся изменениях положения для предметного стекла 28, например наклоне предметного стекла 28. Кроме того, информация о повторяющихся изменениях положения для сканирующего столика 22 и/или предметного стекла 28, соответствующая каждому поперечному и горизонтальному положению (x, y), может храниться в виде параметров изменения фокусного расстояния, например, в репозитории 36 данных.

[0035] На фиг.2 изображена блок-схема алгоритма 40, иллюстрирующая пример способа подготовки образца к высокоскоростному сканированию. Способ начинается на шаге 42, на котором предметное стекло с образцом загружают в устройство для формирования изображений. Для примера, предметное стекло 28 с образцом 24 может быть установлено на сканирующий столик 22 устройства 10 для формирования изображений (см. фиг.1). В дополнение, предметное стекло 28 может идентифицироваться или определяться иным образом как принадлежащее к определенному типу предметных стекол. Идентификация предметного стекла может осуществляться вручную, однако идентификация предметного стекла может также осуществляться автоматически устройством 10 для формирования изображений на основе идентифицируемых отметок или характеристик предметного стекла. Упомянутая идентификация типа предметного стекла, например, может обеспечивать последующее извлечение из репозитория данных любых хранимых параметров изменения фокусного расстояния, связанных с идентифицированным типом предметного стекла.

[0036] Далее, на шаге 44, может быть получено макроизображение всего образца 24, и затем упомянутое макроизображение может быть сегментировано на множество логических сегментов изображения на шаге 46. Как упоминалось ранее, логические сегменты изображения представляют собой части макроизображения, которые затем с помощью компьютерной обработки сшивают или объединяют вместе по существу в соответствии с частями образца, изображение которого получают. Каждый логический сегмент изображения может являться смежным для одного или более других логических сегментов изображения, однако это требование не является обязательным. Кроме того, логические сегменты изображения могут немного накладываться на один или более соседних сегментов изображения, например, для упрощения сшивания изображения. Также, логические сегменты изображения могут иметь форму различных геометрических фигур, включая форму круга или шестигранника, однако наиболее часто применяют квадратные или прямоугольные сегменты изображения. Упомянутые логические сегменты изображения часто называют мозаичными элементами изображения. Процедура сегментирования макроизображения образца на множество логических сегментов изображения может выполняться как часть процедуры планирования сканирования.

[0037] Кроме того, в соответствии с описанием шага 48, позиция для выполнения грубой фокусировки, соответствующая области образца 24, может быть определена на основе получаемого макроизображения. Затем объектив, например объектив 12, может быть помещен относительно образца на фокусном расстоянии, соответствующем упомянутому приблизительному значению фокусного расстояния, в соответствии с описанием шага 50. Дополнительно, на шаге 50, может быть определено приблизительное значение фокусного расстояния. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения упомянутое приблизительное значение фокусного расстояния может быть определено путем получения множества изображений при одновременном изменении расстояния до образца, вычислении количественных характеристик (показателей качества) для каждого расстояния и определения наилучшего расстояния до образца для оптимизации упомянутых количественных характеристик. Кроме того, в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения количество изображений, получаемых при одновременном изменении расстояния до образца, может находиться в диапазоне приблизительно от 10 до 50. Могут быть вычислены количественные характеристики, соответствующие каждому изображению. Затем могут быть идентифицированы три "лучшие" количественные характеристики. А именно, в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения может быть идентифицирована количественная характеристика с максимальным значением. В дополнение, могут также быть идентифицированы две другие количественные характеристики, находящиеся рядом с упомянутой количественной характеристикой с максимальным значением. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения могут быть выбраны две находящиеся рядом количественные характеристики, расположенные по обе стороны от упомянутой количественной характеристики с максимальным значением. По трем идентифицированным "лучшим" количественным характеристикам может быть аппроксимирована унимодальная функция, при этом может быть определена мода упомянутой унимодальной функции. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения унимодальная функция может включать распределение Лоренца или квадратичное распределение. Также, в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения мода функции может включать вершину унимодальной функции. Приблизительное значение фокусного расстояния может быть определено на основе идентифицированной моды или вершины унимодальной функции. Тем не менее, для определения приблизительного значения фокусного расстояния могут использоваться и другие методы. Это приблизительное значение фокусного расстояния может затем быть использовано как начальное значение фокусного расстояния для процесса сканирования. Упомянутое приблизительное значение фокусного расстояния может храниться в репозитории 36 данных для дальнейшего использования.

[0038] Фиг.3 представляет собой блок-схему алгоритма 60, иллюстрирующую пример способа автофокусировки во время процедуры высокоскоростного сканирования изображения в соответствии с аспектами настоящего изобретения. В частности, представлен способ автофокусировки на образце, расположенном на сканирующем столике устройства для формирования изображений. Как отмечалось ранее, предметное стекло, например предметное стекло 28, содержащее образец 24, может быть установлено на сканирующий столик 22 устройства 10 для формирования изображений (см. фиг.1). Также объектив 12 может быть расположен на расстоянии до образца, соответствующем приблизительному значению фокусного расстояния для первого логического сегмента изображения в образце 24.

[0039] Способ начинается на шаге 62, на котором определяют измеренное приблизительное значение фокусного расстояния, соответствующее по меньшей мере первому из множества логических сегментов сканируемого изображения. Шаг 62 можно лучше понять, если обратиться к фиг.4, где изображена блок-схема алгоритма 80, иллюстрирующая пример способа определения измеренного значения фокусного расстояния, соответствующего первому логическому сегменту изображения. Способ, показанный на фиг.4, начинается на шаге 82, на котором объектив помещают при первом значении фокусного расстояния, соответствующем первому сканируемому логическому сегменту изображения. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения первое значение фокусного расстояния может соответствовать приблизительному значению фокусного расстояния, определенному на шаге 48 в соответствии с фиг.2. Кроме того, данные изображения могут быть получены с помощью основного датчика 16 изображений (см. фиг.1) при помещении объектива 12 при первом значении фокусного расстояния, соответствующем первому сканируемому логическому сегменту изображения.

[0040] Затем для обеспечения автофокусировки может быть получено множество вспомогательных изображений образца 24 при различных значениях фокусного расстояния. В одном из вариантов осуществления изобретения могут быть получены по меньшей мере три вспомогательных изображения образца 24. Устройство 10 для формирования изображений, а именно вспомогательный датчик 18 изображений (см. фиг.1) может захватывать первое вспомогательное изображение при первом значении фокусного расстояния (шаг 84), второе вспомогательное изображение при втором значении фокусного расстояния (шаг 86) и третье вспомогательное изображение при третьем значении фокусного расстояния (шаг 88). В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения расстояние между образцом 24 и объективом 12 может изменяться для каждого вспомогательного изображения, что приводит к получению изображений при различных значениях фокусного расстояния.

[0041] Кроме того, в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения контроллер 20 (см. фиг.1) может управлять перемещением объектива 12 в направлении Z для обеспечения получения трех упомянутых вспомогательных изображений. А именно, контроллер 20 может осуществлять связь с модулем управления положением или контроллером положения, сконфигурированным для перемещения объектива 12 в направлении Z, для каждого из упомянутых первого, второго и третьего значений фокусного расстояния для получения первого, второго и третьего вспомогательных изображений, соответственно. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения контроллер положения может представлять собой пьезодвигатель, соединенный с объективом 12.

[0042] Однако хотя первое, второе и третье вспомогательные изображения получают через объектив 12, предметное стекло 28, установленное на сканирующем столике 22 перемещается в направлении (например, направлении X-Y), которое по существу перпендикулярно направлению перемещения (например, направлению Z) объектива 12. Соответственно, сканируемое содержимое изменяется при движении предметного стекла 28 вместе со сканир