提供了用于生物材料的高速、高分辨率成像的成像系统。在示例性实施方式中，成像系统包括物镜部件、条发生器、数码相机、定位台和扫描镜。条发生器生成横跨安装在定位台上的底物的一部分被扫描的光条。定位台在大体上垂直于物镜部件的光学轴的特定方向上移动底物。相机收集通过物镜部件的底物的一部分的图像。当横跨底物的一部分对光条进行扫描并且在特定方向上移动底物时，扫描镜与定位台配合移动，以当相机收集图像时，使图像相对于相机保持静止。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】提供了用于生物材料的高速、高分辨率成像的成像系统。在示例性实施方式中，成像系统包括物镜部件、条发生器、数码相机、定位台和扫描镜。条发生器生成横跨安装在定位台上的底物的一部分被扫描的光条。定位台在大体上垂直于物镜部件的光学轴的特定方向上移动底物。相机收集通过物镜部件的底物的一部分的图像。当横跨底物的一部分对光条进行扫描并且在特定方向上移动底物时，扫描镜与定位台配合移动，以当相机收集图像时，使图像相对于相机保持静止。【专利说明】扫描照明技术
本专利技术大体上涉及成像系统并且更具体地涉及在平面阵列中对生物材料进行高 速、高分辨率成像的成像系统。
技术介绍
从生物实验的图像中获得有用的数据需要高的空间分辨率、精确度和速率。这种 图像通常需要以足够大的放大率来获得以使单个实验被清楚分辨。同时，图像需要覆盖足 够大的视野以使得实验被正确识别。对于大型研宄，成像和图像处理必需足够快速地进行 以便商业上可实行。 步进重复成像器和时间延迟积分（TDI)成像器是能够用于对生物化学实验成像 的两大成像系统。虽然对于一些应用而言，这两种类型的系统可以进行得相当好，但是对于 其他应用而言，它们面临对整体吞吐量产生不利影响的一些结构性和功能性缺陷。例如，涉 及大型生物化学实验研宄（例如，大规模并行全基因组测序）的应用通常需要比步进重复 和TDI成像系统当前能够提供的整体吞吐量高的整体吞吐量。
技术实现思路
根据本专利技术，提供了用于生物材料的高速、高分辨率成像的成像系统。在示例性实 施方式中，成像系统包括物镜部件、行发生器（line generator)、数码相机、定位台和扫描 镜。条发生器生成光条（a line of light)，该光条被扫描横跨安装在定位台上的底物的一 部分。定位台在大体上垂直于物镜部件的光学轴的特定方向上移动底物。相机收集通过物 镜部件的底物的一部分的图像，其中，相机采用在内部扫描其电子传感器并产生表示二维 图像的小部分的数字数据的串行读出的电路。当横跨底物的一部分扫描该光条并且在特定 方向上移动底物时，扫描镜与定位台配合移动，从而在图像被相机收集时，使图像相对于相 机保持静止。 通过参照以下详细说明与其附图更好地理解本专利技术。 【专利附图】【附图说明】 图1A是示出了根据一个实施方式在使用扫描照明的示例性成像系统中的一些部 件的框图。 图1B是根据示例性实施方式的扫描镜角度时序图。 图1C是根据一个实施方式的显微镜视野内的成像区域的示例性细节图。 图2是根据一个实施方式以滚动读出模式工作的示例的图形。 图3是示例性曝光区域和读出区域的图形。 图4是根据示例性实施方式的镜角度、曝光时序和读出时序的图形。 图5是根据示例性实施方式的示例性分开读出相机传感器的图形。 图6A和图6B是根据示例性实施方式在滚动读出模式中的曝光区域和读出区域的 并行操作的图形。 图7A和图7B是根据示例性实施方式在滚动读出模式中的曝光区域和读出区域的 反并行操作的图形。 图8是根据一个实施方式使用扫描照明对底物成像的示例性方法。 图9A和9B示出了示例性测序系统。 图10示出了能够用于测序机和/或计算机系统中或与测序机和/或计算机系统 结合的示例性计算装置。 【具体实施方式】 在本公开中，许多具体细节被阐述以提供对于本专利技术更透彻的理解。然而，本专利技术 可以在不利用这些具体细节中的一个或多个的情况下实施对本领域的技术人员显而易见。 在其他情况下，未对本领域技术人员所熟知的特征和程序进行描述以免混淆本专利技术。本公 开描述可用于进行各种成像和/或扫描操作（例如，用于观察和/或记录生物化学实验和 其他生物化学反应的操作）的扫描照明技术的实施方式。 概沭 在示例性实施方式中，用于操作成像系统的方法包括以下步骤：在成像系统中，利 用数码相机收集底物的一部分的图像，其中该图像跨越相机中的传感元件的多个像素行； 当相机收集底物的该一部分的图像时，执行以下步骤：横跨底物的一部分扫描光条从而曝 光由图像所跨越的第一至少一行像素，同时使由图像跨越的第二至少一行像素保持黑暗， 以及读出第一至少一行像素，同时继续横跨底物的一部分扫描该光条从而曝光第二至少一 行像素。 在示例性实施方式中，用于操作成像系统的方法还包括：移动成像系统的物镜部 件下方的底物；改变扫描镜的角度，使得由物镜部件获取的底物的一部分的图像在底物移 动时相对于相机保持静止。在一个方面，当底物在垂直于物镜部件的光轴的方向上移动时 执行读出第一至少一行像素。在另一方面，与横跨底物的一部分扫描光条相配合来执行改 变扫描镜的角度。在另一方面，改变扫描镜的角度包括在第一时间间隔期间横跨底物的一 部分扫描该光条进行以及在第二时间间隔期间使扫描镜恢复至初始位置，其中该方法还包 括在第二时间间隔期间中止横跨底物的一部分扫描该光条。在一些方面，第一时间间隔大 于第二时间间隔。 在示例性实施方式中，用于操作成像系统的方法还包括通过改变照明镜的角度来 横跨底物的一部分扫描光条以将来自行发生器的光反射至底物的一部分上。在一个方面， 改变照明镜的角度包括使照明镜倾斜的伺服机构，在另一方面，该方法还包括：移动成像系 统的物镜部件下方的底物；以及改变扫描镜的角度使得在底物移动时通过物镜部件获取的 底物的一部分的图像相对于相机保持静止，其中改变扫描镜的角度与改变照明镜的角度配 合进行。 在示例性实施方式中，用于操作成像系统的方法还包括在曝光第一至少一行像素 的步骤与读出第一至少一行像素的步骤之间使第一至少一行像素保持黑暗。 在示例性实施方式中，用于操作成像系统的方法包括操作相机，其中相机包括至 少具有两部分的分开读出（split-readout)传感器，并且对光条进行扫描的步骤与读出步 骤在传感器的每个部分中独立地执行。例如，在一个方面，一个部分中的扫描步骤和读出步 骤与另一部分中的扫描步骤和读出步骤并行执行，而在另一方面，一个部分中的扫描步骤 和读出步骤与另一部分中的扫描步骤和读出步骤反并行执行。 在示例性实施方式中，用于操作成像系统的方法包括操作被配置成以相关双采样 模式操作的相机。在一些实施方式中，读出步骤以滚动读出模式执行。在一些实施方式中， 该光条具有适合于激发荧光的波长，同时相机中的像素通过具有与荧光发射相对应的波长 的光曝光。 在示例性实施方式中，当相机收集底物的一部分的图像时，用于操作成像系统的 方法还包括读出第二至少一行像素同时继续横跨底物扫描一行光从而曝光由图像跨越的 第三至少一行像素，其中第三至少一行像素不同于第二至少一行像素。在一个方面，第三至 少一行像素不同于第一至少一行像素。 在示例性实施方式中，用于操作成像系统的方法包括操作以全帧模式操作的 CMOS ( "互补金属氧化物半导体"）相机和非CMOS相机中的一个。在一些实施方式中，相机 以55 %至90 %的读出效率操作。在一些实施方式中，该相机以90 %或更大的读出效率操 作。在一些实施方式中，相机以每秒1，〇〇〇线至每秒1，〇〇〇, 〇〇〇线的线速率操作。在一些 实施方式中，相机具有100, 00本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于操作成像系统的方法，所述方法包括：在所述成像系统中经由数码相机收集底物的一部分的图像，其中所述图像跨越所述相机中的传感器元件的多行像素；当所述相机收集所述底物的一部分的图像时，执行以下步骤：横跨所述底物的一部分扫描光条从而曝光由所述图像跨越的第一至少一行像素，同时使由所述图像跨越的第二至少一行像素保持在黑暗中；以及读出所述第一至少一行像素，同时继续横跨所述底物的一部分扫描所述光条从而曝光所述第二至少一行像素。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：布赖恩·P·斯泰克，克雷格·E·乌里奇，
申请(专利权)人：考利达基因组股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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