使用混合模式光源来进行改进的聚焦跟踪的系统和方法技术方案

本申请公开了使用混合模式光源进行改进的聚焦跟踪的系统和方法。本文公开的系统和方法包括成像系统，其可包括：激光二极管光源；物镜，其被定位成将来自光源的聚焦跟踪光束引导到样品容器中的定位上并且接收从样品反射的聚焦跟踪光束；以及图像传感器，其包括多个像素定位以接收从样品容器中的定位反射的聚焦跟踪光束，其中反射聚焦跟踪光束在图像传感器上产生光斑。一些示例还可以包括激光二极管光源，该激光二极管光源可以在高于对于在放大式自发辐射(“ASE”)模式下的操作的功率水平但低于对于单模操作的功率水平的功率水平下操作。

【技术实现步骤摘要】
使用混合模式光源来进行改进的聚焦跟踪的系统和方法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62/468,360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N2018853的优先权，该专利申请特此通过引用被全部并入本文。背景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。概述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，成像系统包括激光二极管源、被定位成将来自光源的聚焦跟踪光束引导到样品容器中的定位上并且接收从样品反射的聚焦跟踪光束的物镜。此外，图像传感器还可以包括多个(apluralityof)像素定位以接收从样品容器中的定位反射的聚焦跟踪光束，其中反射聚焦跟踪光束在图像传感器上产生光斑。激光二极管光源可以在高于在放大式自发辐射(“ASE”)模式下的操作的功率水平但低于对于单模操作的功率水平的功率水平下操作。在另外的示例中，激光二极管光源被操作时的功率水平可以在处于比激光二极管的激光发射阈值电流高大约2％至1％的输入电流处。此外，仅作为示例，激光工作电流可以被设定在高于阈值电流约0.6mA和3.0mA之间。在另一个示例中，激光工作电流可以被设定在高于阈值电流约0.6mA和3.0mA之间。在一些示例中，激光功率可以被设置为使得在约5％处的激光光谱全宽大于2nm。在其它实例中，仅作为示例，激光功率可以被设置为使得在约5％处的激光光谱全宽大于3nm。另外，可以选择激光二极管光源被操作的功率水平，使得在给定频率处的激光二极管输出中的主峰具有比激光二极管输出中的任何副峰大了大约15％-100％的归一化强度。在其他实例中，仅作为示例，可以选择激光二极管光源被操作的功率水平，使得在给定频率处的激光二极管输出中的主峰具有比激光二极管输出中的副峰的归一化强度大了大约15％-25％的归一化强度。仅作为另一示例，可以选择激光二极管光源被操作的功率水平，使得在给定频率处的激光二极管输出中的主峰具有比激光二极管输出中的副峰的归一化强度大了大约15％-100％的归一化强度。仅作为另外的示例，在给定频率处的激光二极管输出中的主峰具有比激光二极管输出中的副峰的归一化强度大了大约15％-200％的归一化强度。在另外的示例中，成像系统还可以包括光束分离器，以将来自光源的聚焦跟踪光束分成至少两个聚焦跟踪光束以从样品容器中的定位反射，并且在图像传感器上提供至少两个光斑，使得激光二极管光源被操作的功率水平在图像传感器上的至少两个光斑的光斑稳定性间隔小于约+/-25nm的情况下进行选择。在另一个示例中，仅作为示例，在图像传感器上的至少两个光斑的光斑稳定性间隔小于约+/-18nm。另外，作为示例，可以选择激光二极管光源被操作的功率水平，使得在图像传感器上的光斑上的边缘通量(fringing)的量小于大约10％的跨越剖面的峰峰值。在其他示例中，选择激光二极管光源被操作的功率水平，使得在图像传感器的光斑上的边缘通量的量影响大于预定量的光斑间隔稳定性。在一些示例中，成像系统还可以包括窗口化正弦滤波器(windowedsincfilter)或布莱克曼窗口滤波器(Blackmanwindowfilter)，其通信地耦合到图像传感器以接收来自图像传感器的输出信号，以减少在图像传感器上的光斑的位置随着时间的过去的标准偏差。仅作为另一示例，激光二极管光源被操作的功率水平可以被选择为使对于图像传感器感测光束的曝光时间不长于满足对聚焦跟踪的预定时延要求的时间限制的最小功率。另外，仅作为示例，图像传感器所需的曝光时间可以小于约250μs。在其他示例中，成像系统可以包括激光二极管光源；光束分离器，其在成像系统中布置在接收来自光源的聚焦跟踪光束并将聚焦跟踪光束分成至少两个聚焦跟踪光束的位置处；物镜，其定位成将来自光源的至少两个聚焦跟踪光束引导到样品容器中的定位上并且接收从样品反射的聚焦跟踪光束的反射；图像传感器，其包括多个像素定位以接收从样品容器中的定位反射的聚焦跟踪光束，使得至少两个反射聚焦跟踪光束在图像传感器上产生至少两个光斑；其中选择激光二极管光源被操作的功率水平，使得在图像传感器上的至少两个光斑的光斑稳定性间隔小于约20nm。此外，仅作为另一示例，选择激光二极管光源被操作的功率水平，使得在图像传感器上的至少两个光斑的光斑稳定性间隔在大约15nm和17nm之间。在另外的示例中，成像系统还可以包括窗口化正弦滤波器电路或布莱克曼窗口滤波器电路，其通信地耦合到图像传感器以接收来自图像传感器的输出信号并且减少在图像传感器上至少两个光斑的位置随着时间的过去的标准偏差。此外，仅作为示例，激光二极管光源被操作的功率水平可以处于使在图像传感器上的光斑上的边缘通量的量小于大约10％的跨越剖面的峰峰值。在其它实例中，操作激光二极管光源，使得在图像传感器上的光斑上的边缘通量的量确实影响大于预定量的光斑间隔稳定性。仅作为示例，可以选择激光二极管光源被操作的功率水平，使得在图像传感器上的至少两个光斑中的每一个的标准偏差小于图像传感器的像素尺寸的10％。在其他实例中，在图像传感器上的至少两个光斑的光斑稳定性间隔小于图像传感器的像素尺寸的大约5％。在其他实例中，激光二极管光源被操作的功率水平可以被选择为使图像传感器感测光束所需的曝光时间不长于满足对聚焦跟踪的预定时延要求所需的时间限制的最小功率。另外，在一些实例中，图像传感器所需的曝光时间小于约250μs。在一些示例中，激光二极管可以在低功率水平处操作以减少在图像传感器上的聚焦跟踪光束斑的边缘通量。在其他实例中，激光功率被设置为低于对应于边缘的开始的功率。另外，激光工作电流可以被设定在高于阈值电流约0.6mA和3.0mA之间。另外，激光功率可以被设置为使得在约5％处的激光光谱全宽大于2nm。在其他实例中，激光功率被设置为使得在约5％处的激光光谱全宽大于3nm。从结合附图采用的下面的详细描述中，所公开的技术的其它特征和方面将变得明显，附图作为示例示出根据本文所述的系统和方法的示例的特征。该概述并非旨在限制本专利技术的范围，本专利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，并且没有被本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种成像系统，包括：激光二极管光源；物镜，其被定位成将来自所述光源的聚焦跟踪光束引导到样品容器中的定位上并且接收从所述样品反射的所述聚焦跟踪光束；以及图像传感器，其包括多个像素定位以接收从所述样品容器中的定位反射的聚焦跟踪光束，其中反射聚焦跟踪光束在所述图像传感器上产生光斑；其中，所述激光二极管光源在高于对于在放大式自发辐射(“ASE”)模式下的操作的功率水平但低于对于单模操作的功率水平的功率水平下操作。

【技术特征摘要】
2017.05.05 NL N2018853;2017.03.07 US 62/468,3601.一种成像系统，包括：激光二极管光源；物镜，其被定位成将来自所述光源的聚焦跟踪光束引导到样品容器中的定位上并且接收从所述样品反射的所述聚焦跟踪光束；以及图像传感器，其包括多个像素定位以接收从所述样品容器中的定位反射的聚焦跟踪光束，其中反射聚焦跟踪光束在所述图像传感器上产生光斑；其中，所述激光二极管光源在高于对于在放大式自发辐射(“ASE”)模式下的操作的功率水平但低于对于单模操作的功率水平的功率水平下操作。2.根据权利要求1所述的成像系统，其中，所述激光二极管光源被操作的所述功率水平在比所述激光二极管的激光发射阈值电流高大约2％至1％的输入电流处。3.根据权利要求1所述的成像系统，其中，所述激光工作电流被设定在高于阈值电流约0.6mA和3.0mA之间。4.根据权利要求1所述的成像系统，其中，所述激光功率被设置为使得在约5％处的激光光谱全宽大于2nm。5.根据权利要求1所述的成像系统，其中，选择所述激光二极管光源被操作的所述功率水平，使得在给定频率处的激光二极管输出中的主峰具有比所述激光二极管输出中的任何副峰大了约15％-100％的归一化强度。6.根据权利要求1所述的成像系统，其中，选择所述激光二极管光源被操作的所述功率水平，使得在给定频率处的激光二极管输出中的主峰具有比所述激光二极管输出中的副峰的归一化强度大了约15％-25％的归一化强度。7.根据权利要求1所述的成像系统，其中，选择所述激光二极管光源被操作的所述功率水平，使得在给定频率处的激光二极管输出中的主峰具有比所述激光二极管输出中的副峰的归一化强度大了约15％-100％的归一化强度。8.根据权利要求1所述的成像系统，还包括光束分离器，以将来自所述光源的所述聚焦跟踪光束分成至少两个聚焦跟踪光束以从所述样品容器中的定位反射，并且在所述图像传感器上提供至少两个光斑，其中所述激光二极管光源被操作的所述功率水平被选择，使得在所述图像传感器上的所述至少两个光斑的光斑稳定性间隔小于约+/-18nm。9.根据权利要求1所述的成像系统，其中，选择所述激光二极管光源被操作的所述功率水平，使得在所述图像传感器上的所述光斑上的边缘通量的量小于大约10％的跨越剖面的峰峰值。10.根据权利要求1所述的成像系统，还包括通信地耦合到所述图像传感器的窗口化正弦滤波器或布莱克曼窗口滤波器，以接收来自所述图像传感器的输出信号，以减少在所述图像传感器上的所述光斑的位置随着时间的过去的标准偏差。11.根据权利要求1所述的成像系统，其中，所述激...

【专利技术属性】
技术研发人员：达尼洛·孔代洛，西蒙·普林斯，大卫·哈吉斯，杰弗里·本迪克，克里斯多佛·西格尔，
申请(专利权)人：伊鲁米那股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US