成像系统技术方案

本申请公开了成像系统。在本文提供了成像系统，其包括：光源；第一聚焦透镜，其定位成将来自光源的光束聚焦到在沿着成像系统中的光束的光路的预定定位处的光束腰；光束分离器，其相对于第一聚焦透镜来定位以接收来自第一聚焦透镜的光束并创建第一和第二光束；第二聚焦透镜，其定位成接收由光束分离器输出的第一和第二光束以将所接收的第一和第二光束聚焦到尺寸被设计成落在待成像的样品内的光斑，并且还定位成接收从样品反射的第一和第二光束；图像传感器，其定位成接收从样品反射的光束；以及屋脊棱镜，其定位于在第二聚焦透镜和图像传感器之间的光路中。

【技术实现步骤摘要】
成像系统相关申请的交叉引用本申请要求2017年3月7日提交的美国临时申请号62/468,353的权益，该专利申请特此通过引用被全部并入本文。本申请还要求2017年5月5日提交的荷兰专利申请号N2018857的优先权，该专利申请特此通过引用被全部并入本文。
本技术涉及但不限于成像系统。
技术介绍
在生物领域中的许多进步已经从改进的成像系统和技术(诸如，例如在光学显微镜和扫描仪中使用的成像系统和技术)中受益。使用这些成像系统在成像过程中获得准确的焦点对于成功的成像操作可能很重要。另外，减少与将系统聚焦在样品上相关联的时延提高了系统可以操作的速度。许多早已存在的扫描系统使用多光束聚焦跟踪系统来确定对于给定样品的焦点距离。多光束系统使用物镜将两个光束聚焦到样品上。聚焦光束从样品的表面反射，且反射光束指向图像传感器。反射光束在图像传感器上形成光斑，且在光斑之间的距离可用于确定焦点距离。早已存在的系统的设计者不断地努力提高聚焦准确度和系统可确定聚焦设置的速度。提高准确度可能很重要，因为它可以允许系统实现更好的结果。减少时延可能是一个重要的考虑因素，因为它可以允许系统更快地实现焦点确定，从而允许系统更快地完成扫描操作。
技术实现思路
本文公开的技术的各种示例提供了用于提高光学系统中的聚焦跟踪的准确度的系统和方法。另外的示例提供了用于减少与光学扫描仪中的聚焦跟踪相关联的时延的系统和方法。在一些示例中，提供用于改进或减少与光学扫描仪中的聚焦跟踪相关联的时延的系统和方法。一些示例可包括成像系统，其具有：光源；第一聚焦透镜，其定位成将来自光源的光束聚焦到在沿着成像系统中的光束的光路的预定定位处的光束腰；光束分离器，其相对于第一聚焦透镜来定位以接收来自第一聚焦透镜的光束并创建第一和第二光束；第二聚焦透镜，其定位成接收由光束分离器输出的第一和第二光束以将所接收的第一和第二光束聚焦到尺寸被设计成落在待成像的样品内的光斑，并且还定位成接收来自从样品反射的第一和第二光束；图像传感器，其定位成接收从样品反射的光束；以及屋脊棱镜，其定位于在第二聚焦透镜和图像传感器之间的光路中，屋脊棱镜被设计尺寸以使从样品反射的第一和第二光束会聚到图像传感器上。此外，另外的示例可包括光源，其可包括激光器和光纤，该光纤包括第一和第二端，光纤的第一端连接成接收来自激光器的输出，使得第一聚焦透镜定位于离光纤的第二端预定距离处。此外，仅作为示例，可使用透镜的焦距来确定在第一聚焦透镜和光纤的第二端之间的预定距离以将光束腰放置在沿着光束的光路的预定定位处。在另外的示例中，仅作为示例，成像系统还可包括界定腔的主体部分；以及可滑动地安装在主体部分的腔内的插入件，使得插入件包括圆柱形腔，该圆柱形腔包括相邻于第一聚焦透镜的第一端和相邻于光纤的第二端的第二端，进一步使得插入件在腔内线性地可调整以改变在第一聚焦透镜和光纤的第二端之间的距离。此外，成像系统还可包括锁定机构以将插入件的位置固定在主体部分内。在另外的示例中，仅作为示例，成像系统还可包括安装结构以容纳第一聚焦透镜并维持在第一聚焦透镜和光纤的第二端之间的空间关系，安装结构可包括：界定腔的主体部分；以及可滑动地安装在主体部分的腔内的插入件，其中，插入件包括圆柱形腔，圆柱形腔包括相邻于第一聚焦透镜的第一端和相邻于光纤的第二端的第二端，进一步其中，插入件在腔内线性地可调整以改变在第一聚焦透镜和光纤的第二端之间的距离。在一些实例中，仅作为示例，第一聚焦透镜是平凸透镜。仅作为另一示例，用于光束腰的沿着光束的光路的预定定位可以在大约600mm和800mm之间。此外，可选择用于光束腰的沿着光束的光路的预定定位，使得从样品反射的第一和第二光束的在图像传感器上的光斑尺寸在彼此的3-10个像素内。在其他实例中，从样品反射的第一和第二光束的在图像传感器上的光斑尺寸在彼此的4-7个像素内。在其他实例中，仅作为另一示例，从样品反射的第一和第二光束的在图像传感器上的光斑尺寸在彼此的5个像素内。在一些示例中，从样品反射的第一和第二光束的在图像传感器上的光斑尺寸在直径上不大于大约300μm。再次，仅作为示例，从样品反射的第一和第二光束的在图像传感器上的光斑尺寸在直径上在大约495μm的范围内，且在其他实例中在直径上是200μm到500μm。在一些示例中，选择用于光束腰的沿着光束的光路的预定定位，使得从样品反射的第一和第二光束的在图像传感器上的光斑尺寸在直径上不大于60个像素。在另一示例中，仅作为示例，从样品反射的第一和第二光束的在图像传感器上的光斑尺寸在直径上不大于90个像素。仅作为另一示例，从样品反射的第一和第二光束的在图像传感器上的光斑尺寸在直径上在40个像素和90个像素之间。此外，光束腰的沿着光路的预定定位可以在第二聚焦透镜内。从结合附图采用的下面的详细描述中，所公开的示例的其它特征和方面将变得明显，附图作为示例示出根据本技术的示例的特征。该概述并非旨在限制本技术的范围，本技术的范围仅由其所附的权利要求限定。附图说明参考以下附图详细描述根据一个或更多个示例实现的本文公开的技术。这些附图被提供以便于读者理解所公开的技术，并且没有被规定为穷尽的或将本公开限制到所公开的精确形式。实际上，在附图中的图仅为了说明的目的而被提供，并且仅描绘所公开的技术的示例实现。此外，应注意，为了说明的清楚和容易，附图中的元件不一定按比例绘制。本文包括的一些附图从不同的视角示出所公开技术的各种示例。尽管附随的描述性文本可以将这样的视图称为“顶”、“底”或“侧”视图，但这样的参考仅仅是描述性的，并且不暗示或要求所公开的技术在特定的空间定向上被实现或使用，除非另外明确地说明。图1示出图像扫描系统的一个示例的简化框图，本文公开的系统和方法可以使用该图像扫描系统来实现。图2A和图2B示出用于聚焦跟踪的示例光学系统。特别地，图2A示出根据本文描述的系统和方法的一个示例实现的用于聚焦跟踪的示例光学设计。图2B是示出在图2A中显示的光学系统的一部分的可选视图的示意图。图3A示出包括多个层的被配置为容纳一个或更多个待成像的样品的样品容器的示例。图3B是示出在一些环境中来自多层样品容器的多个表面的期望和不需要的反射的创建的示例的图。图3C是示出在图像传感器上的不需要的反射的影响的示例的图。图3D是示出根据本文公开的技术的示例应用的、作为阻挡结构的放置的结果的在图像传感器处的噪声的减少的图。图4A示出根据本文描述的系统和方法的一个示例性实现的、包括聚焦跟踪光束被引导到其上的多个像素(为了图示的清楚而未示出)的图像传感器的一部分。图4B是示出使用被调整以沿着聚焦跟踪光束的光路定位光束腰的准直透镜，以不同聚焦设置从S2和S3表面反射到图像传感器上的左和右聚焦光束的强度的图。图4C是示出使用被调节以沿聚焦跟踪光束的光路更优化地定位在光束腰处的准直透镜在不同聚焦设置下从S2和S3表面反射到图像传感器上的左和右聚焦光束的强度的图。图5A是示出被实现为使聚焦跟踪光束会聚在样品平面上并被聚焦到图像传感器上的透镜的示例的图。图5B是示出被实现为使聚焦跟踪光束会聚到图像传感器上的屋脊棱镜的示例的图。图6是示出包括定位成将聚焦跟踪光束的光束腰放置在选定位置处的透镜的示例配置的图。图7本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种成像系统，包括：光源；第一聚焦透镜，其定位成将来自所述光源的光束聚焦到在沿着所述成像系统中的所述光束的光路的预定定位处的光束腰；光束分离器，其相对于所述第一聚焦透镜来定位以接收来自所述第一聚焦透镜的所述光束并创建第一光束和第二光束；第二聚焦透镜，其定位成接收由所述光束分离器输出的所述第一光束和第二光束以将所接收的第一光束和第二光束聚焦到尺寸被设计成落在待成像的样品内的光斑，并且还定位成接收从所述样品反射的第一光束和第二光束；图像传感器，其定位成接收从所述样品反射的光束；以及屋脊棱镜，其定位于在所述第二聚焦透镜和所述图像传感器之间的所述光路中，所述屋脊棱镜被设计尺寸以使从所述样品反射的所述第一光束和第二光束会聚到所述图像传感器上。

【技术特征摘要】
2017.05.05 NL N2018857;2017.03.07 US 62/468,3531.一种成像系统，包括：光源；第一聚焦透镜，其定位成将来自所述光源的光束聚焦到在沿着所述成像系统中的所述光束的光路的预定定位处的光束腰；光束分离器，其相对于所述第一聚焦透镜来定位以接收来自所述第一聚焦透镜的所述光束并创建第一光束和第二光束；第二聚焦透镜，其定位成接收由所述光束分离器输出的所述第一光束和第二光束以将所接收的第一光束和第二光束聚焦到尺寸被设计成落在待成像的样品内的光斑，并且还定位成接收从所述样品反射的第一光束和第二光束；图像传感器，其定位成接收从所述样品反射的光束；以及屋脊棱镜，其定位于在所述第二聚焦透镜和所述图像传感器之间的所述光路中，所述屋脊棱镜被设计尺寸以使从所述样品反射的所述第一光束和第二光束会聚到所述图像传感器上。2.根据权利要求1所述的成像系统，其中，所述光源包括激光器和光纤，所述光纤包括第一端和第二端，所述光纤的第一端连接成接收来自所述激光器的输出，其中，所述第一聚焦透镜定位于离所述光纤的第二端预定距离处。3.根据权利要求2所述的成像系统，其中，使用所述第一聚焦透镜的焦距来确定在所述第一聚焦透镜和所述光纤的第二端之间的所述预定距离以将所述光束腰放置在沿着所述光束的所述光路的所述预定定位处。4.根据权利要求2所述的成像系统，还包括安装结构以容纳所述第一聚焦透镜并维持在所述第一聚焦透镜和所述光纤的第二端之间的空间关系，所述安装结构包括：主体部分，其界定腔；以及插入件，其可滑动地安装在所述主体部分的所述腔内，其中，所述插入件包括圆柱形腔，所述圆柱形腔包括相邻于所述第一聚焦透镜的第一端和相邻于所述光纤的第二端的第二端，进一步其中所述插入件在所述腔内线性地可调整以改变在所述第一聚焦透镜和所述光纤的第二端之间的距离。5.根据权利要求4所述的成像系统，还包括锁定机构以将所述插入件的位置固定在所述主体部分内。6.根据权利要求1所述的成像系统，其中，所述第一聚焦透镜是平凸透镜。7.根据权利要求1所述的成像系统，其中，用于所述光束腰的沿着所述光束的所述光路的所述预定定位在大约600mm和80...

【专利技术属性】
技术研发人员：达尼洛·孔代洛，西蒙·普林斯，约翰·奥肖内西，克里斯多佛·西格尔，阿什肯·阿里安普尔，
申请(专利权)人：伊鲁米那股份有限公司，
类型：新型
国别省市：美国,US