在数字化医疗和科研领域，数字切片扫描技术至关重要。它将传统玻片标本转化为高分辨率的数字图像，方便存储、传输与分析。而光路设计作为数字切片扫描的核心部分，直接影响着扫描的成像质量、速度与效率。

一、透射式光路设计

（一）基本原理

透射式光路设计是较为常见的一种方案。在这种设计中，光源发出的光线经过聚光镜组聚焦后，均匀地照射到玻片标本上。由于标本各部分对光线的吸收、散射程度不同，透过标本的光线携带了标本的信息。这些光线接着通过物镜进行第一次放大成像，然后经过中继透镜组进一步调整光线方向和放大倍数，最终在图像传感器（如 CCD 或 CMOS）上形成清晰的数字图像。

（二）关键组件

光源：通常采用卤钨灯、LED 灯等。卤钨灯能提供连续光谱，光强较高，适用于对色彩还原要求较高的病理切片扫描。LED 灯则具有寿命长、发热量低、能耗小等优点，在一些对节能环保有需求的场景中应用广泛。

聚光镜组：其作用是将光源发出的光线汇聚到玻片标本上，确保标本得到均匀照明。聚光镜组一般由多个透镜组成，通过合理设计透镜的曲率、材质和排列方式，可实现高效的光线聚焦和均匀度控制。

物镜：物镜是决定成像质量的关键部件之一。根据不同的放大倍数需求，可选用不同规格的物镜，如 10X、20X、40X 等。高质量的物镜具有高分辨率、低像差的特点，能够清晰地呈现标本的细微结构。

中继透镜组：它在物镜和图像传感器之间起到桥梁作用，负责调整光线的传播方向和进一步放大图像，使图像能够准确地投射到图像传感器的感光面上。

（三）优势与局限

优势在于成像质量较高，能够清晰地显示标本的内部结构，对于观察细胞形态、组织层次等非常有效。不过，透射式光路设计对标本的厚度和透明度有一定要求，不适用于过厚或不透明的标本。

二、反射式光路设计

（一）基本原理

反射式光路设计主要用于观察不透明或半透明的标本。光源发出的光线经照明系统照射到标本表面，标本表面对光线进行反射，反射光线携带标本表面的信息。这些反射光线通过物镜收集并进行放大成像，再经过一系列的光学元件调整后，在图像传感器上成像。

（二）关键组件

照明系统：为了获得均匀的照明效果，反射式光路的照明系统通常采用环形光源或柯勒照明方式。环形光源围绕物镜周围布置，能够从不同角度照射标本，减少阴影和反光。柯勒照明则通过特殊的光学设计，使光源的像均匀地分布在标本平面上。

物镜：与透射式光路类似，需要根据观察需求选择合适放大倍数和性能的物镜。但在反射式光路中，物镜不仅要具备良好的成像性能，还要考虑其对反射光线的收集效率。

分光镜：在一些复杂的反射式光路设计中，会使用分光镜将照明光线和反射光线分开，确保照明光线能够准确地照射到标本上，同时反射光线能够顺利地进入成像系统。

（三）优势与局限

反射式光路设计的优势在于可以观察不透明标本，如金属材料的微观结构、文物表面的细节等。然而，其成像质量可能受到标本表面平整度和反射特性的影响，对于表面粗糙或反射不均匀的标本，可能会出现图像模糊或反光过强的问题。

三、共聚焦光路设计

（一）基本原理

共聚焦光路设计是一种更为先进的数字切片扫描光路方案。它利用点光源照射标本，通过针孔滤波器使只有来自焦点的光线能够通过并到达图像传感器，而焦点以外的散射光则被滤除。这样可以逐点获取标本的清晰图像，然后通过计算机软件将这些点图像拼接成完整的数字切片。

（二）关键组件

激光光源：通常采用激光作为光源，因为激光具有高亮度、单色性好、方向性强等优点，能够满足共聚焦成像对光源的严格要求。

扫描振镜：用于快速扫描标本，使激光点在标本上逐点移动，实现对标本的全面扫描。

针孔滤波器：是共聚焦光路的核心组件之一，通过精确控制针孔的大小和位置，确保只有焦点处的光线能够进入探测器，从而提高图像的分辨率和对比度。

（三）优势与局限

共聚焦光路设计能够获得高分辨率、高对比度的图像，尤其适用于对标本内部结构进行三维成像和分析。但该方案设备成本较高，扫描速度相对较慢，对操作人员的技术要求也较高。

数字切片扫描的光路设计方案各有特点，在实际应用中，需要根据标本的性质、观察需求以及预算等因素综合考虑，选择最合适的光路设计方案，以实现高质量的数字切片扫描。