CN103460027A

CN103460027A - 差分扫描成像系统和方法

Info

Publication number: CN103460027A
Application number: CN2012800177392A
Authority: CN
Inventors: A·布齐
Original assignee: Li Cor Inc
Current assignee: Li Cor Inc
Priority date: 2011-04-11
Filing date: 2012-03-30
Publication date: 2013-12-18
Anticipated expiration: 2032-03-30
Also published as: EP2697627B1; US9746420B2; US9134241B2; EP2697627A1; WO2012141916A1; EP2697627A4; US20120257087A1; US20160003739A1; CN103460027B

Abstract

一种用于产生背景减少的荧光图像信号的系统和方法。照射系统从照射源将照射光提供给样品平台上的目标区。收集光学装置被配置为将从样品平台发出的光投射到传感器上，该传感器适合于检测光并且具有感测位置阵列。在一般操作中，来自目标区的光被投射到包括第一多个感测位置的传感器第一部分上，并且来自平台上目标区附近的光被投射到包括第二多个感测位置的传感器第二部分上。从由传感器第一部分检测的第一信号扣除由传感器第二部分检测的第二信号，从而产生背景减少的信号，例如具有减少的背景相关噪声的信号。

Description

差分扫描成像系统和方法

背景技术

本发明涉及背景减少的光学成像，并且更具体地涉及用于直接测量背景噪声量并从所检测信号除去该噪声的系统和方法。

光学成像越来越多地变成为许多需要高灵敏度和定量分析的测量应用的可选方法。最近的科学进展受益于可靠地检测小目标和/或弱目标。为了获得这种目标的可靠表示，期望使用噪音水平低的成像系统。荧光成像是具有可靠地实现灵敏、定量测量的显著能力的技术之一。通过荧光成像，待成像的目标由具有第一光谱内容（激发光）的光信号照射，并且这种信号的一部分被该目标的至少一部分吸收，并且被重新发射作为第二光谱内容（发射光）的光信号。然后，该发射光被检测系统检测，作为该目标的属性的度量。

荧光成像系统一般包括一个或多个源和生成激发光并将激发光传送到目标区的部件。该系统也包括从该目标区收集光的部件，将发射光从激发光分开的部件，以及将该光传送到光学传感器的部件。用于将发射光从反射和/或散射激发光分开的一种普遍方法是滤光。各种其他方法也被用于获得类似结果。然而，通过至今已知的所有技术，通常难以完全防止反射和/或散射激发光达到传感器。这向发射信号添加了非荧光信号量，进而引起目标特性（诸如荧光材料的量）的非精密测量。这是一种类型的光学背景噪声。另一种已知类型的光学背景是自发荧光，该荧光源于系统中的非目标元件吸收一部分激发光并将其作为荧光重新发射，其内容的一部分在第二光谱范围内。能够生成自发荧光背景噪声的部件示例包括目标驻留的介质、滤光器、和透镜。光学背景噪声的又一个来源是由除了激发光源的源生成的光，该光朝传感器传播。也存在许多其他非光学背景源，诸如由传感器本身和驱动传感器的电子器件生成的暗信号。这些也引起背景噪声的增加，并且如果没有消除或降低，则会限制成像系统的性能。

存在许多用于改进荧光成像系统的灵敏度的技术和实现（例如，参看美国专利No.6921908；美国专利No.6495812；美国专利No.7286232；和美国专利申请No.12/785308，每一篇的内容都出于所有目的通过引用结合于此）。这些技术涵盖硬件配置到对所获取图像的软件处理。通常优选更加依靠硬件技术的方法，因为这些方法针对问题的根本原因而不是针对其症状。在硬件解决方案中，最有效的是利用目标荧光发射和背景噪声的光学性质之间的任何差异以有利地选择前者的方案。并且，在光学成像行业中众所周知，对一种类型的背景噪声最佳的技术可能对其他的不适用。也有在一个设计中应对超过一种类型的背景噪声的技术，但是仍旧需要消除或减少背景噪声而无论其起源或类型的更通用的方法。

因此，需要提供克服上述及其他问题的系统和方法。

发明内容

本发明提供了用于减少或消除光学成像信号中背景相关的噪声的系统和方法，并且尤其是用于产生背景减少的荧光成像信号的系统和方法。

实施例大体上涉及背景减少的光学成像，并且更具体地涉及用于直接测量背景噪声量并从所检测信号除去该噪声的系统和方法。该系统和方法特别适用于其中背景噪声具有的空间范围比期望信号宽的光学扫描。这种背景噪声源的示例包括检测器暗信号、电子噪声、和来源于目标位置之外的区域的光发射，诸如环境照明、散射、和自发荧光。

多个实施例提供简单却有效的方法，用于获得所检测信号的总背景部分的良好估算并除去背景，从而由于全部或部分背景信号的去除，获得具有更好灵敏度的改进的背景减少信号。

下面参考通过扫描的荧光成像应用描述各种实施例的细节。首先，描述如何以最普通的荧光扫描技术（即点扫描和线扫描）执行各种实施例的技术。然后，更详细地描述采用有角度照射的线扫描。可以发现，通过使用本文中所公开的技术显著减少剩余背景，灵敏的扫描技术会表现得更加灵敏。

根据本发明的一个方面，提供一般包括样品平台以及照射和检测系统的成像系统，。该照射和检测系统一般包括从照射源提供照射光到样品平台上的目标区的照射系统、适合于检测光并且具有感测位置阵列的传感器、和被安排并配置为将从样品平台发出的光投射到传感器的收集光学装置。在典型操作中，来自目标区的光被投射到包括第一多个感测位置的传感器第一部分上，并且来自平台上目标区附近的光被投射到包括第二多个感测位置的传感器第二部分上，并且从由传感器第一部分检测到的第一信号扣除由传感器第二部分检测到的第二信号，从而产生背景减少信号，例如具有减少的背景相关噪声的信号。在某些方面，传感器包括多个传感元件，每个元件限定一个或多个感测位置。在某些方面，传感器包括单个传感元件，其具有排成阵列的多个感测位置。

根据本发明的另一方面，提供一种成像方法，一般包括用照射光照射样品平台的目标区、和将从样品平台发出的光成像到具有感测位置阵列的传感器上，其中来自目标区的光被投射到包括第一多个感测位置的传感器第一部分上，并且来自平台上目标区附近的光被投射到包括第二多个感测位置的传感器第二部分上。该方法进一步一般包括从由传感器第一部分生成的第一信号扣除由传感器第二部分生成的第二信号，从而产生背景减少的信号。在某些方面，传感器包括多个传感元件，每个元件限定一个或多个感测位置。在某些方面，传感器包括具有排成阵列的多个感测位置的单个传感元件。在某些方面，在与传感器通信耦合的智能模块中实行该扣除，或者在从与传感器通信耦合的传感器读出电路读出期间实行该扣除。在某些方面，该方法进一步包括在样品平台上扫描该目标区，以便随时间建立样品平台上样品的图像。扫描可以包括相对于固定照射和检测系统移动样品平台，或者相对于固定样品平台移动照射和检测系统，或者用固定检测系统和平台跨样品平台扫描照射。

本文中的多个实施例也可应用在测量系统中，该系统的一种或多种类型的背景信号达到第一目标信号传感器和系统内其他地点，在该其他地点处仅仅小部分目标信号到达并且能够放置第二传感器以生成背景信号的测量。然后，从第一传感器去除由第二传感器获得的信号，从而获得低背景目标信号。

参考文件的剩余部分，包括附图和权利要求，会实现本发明的其他特征和优点。下面参考附图详细描述本发明的进一步特征和优点，以及本发明的多个实施例的结构和操作。在附图中，类似附图标记指示相同的或者功能类似的元素。

附图说明

图1A-B示出根据使用同轴照射的一个实施例的荧光扫描系统配置；图1A示出反射模式中的系统并且图1B说明了透射模式中的系统。

图2A和2B示出分别对于图1所示配置的点扫描和线扫描情形，目标发射光和背景光在传感器区构成的典型图案。

图3A-B示出根据使用有角度照射的一个实施例的荧光扫描系统配置；图3A示出反射模式中的系统并且图3B示出透射模式中的系统。

图4A和4B示出分别对于图3A和3B所示配置的点扫描和线扫描情形，目标发射光和背景光在传感器区构成的典型图案。

图5示出根据一个实施例采用有角度照射（在反射模式中）的激光线扫描和阵列检测。

图6示出在用于图5所示实施例的一个扫描位置处获得的CCD帧的一个示例，并且三个绘制横截面分别由图像上的顶部（左）、中心（中）、和底部（右）矩形指示。

图7示出用差分扫描仪S1和S2获得的两个扫描和所计算的差分扫描S。图7中也示出跨三个图像在虚线处的3个横截面曲线图。

具体实施方式

本发明提供了用于减少或消除光学成像信号（尤其是荧光成像信号）中背景相关噪声的系统和方法。

采用同轴照射的差分扫描

图1A描述了一种类型的荧光扫描系统配置。一个或多个荧光标记的目标被安装在平台1上，该平台诸如玻璃平板、覆膜载片、或其它透明、半透明、和/或不透明介质。平台上的目标区能够被从激光源、LED、或宽带灯生成并且用一些光学元件收集的激发光4照射。一般使用滤光器、色散性元件等等过滤照射光，从而限制到达该目标平面的光谱内容，例如从而在目标平面中仅仅激发超过一个荧光标签的一个。该荧光标签吸收部分激发光，并且然后通过检测系统的一部分2a收集荧光发射，并且由检测系统的另一部分2b聚焦到检测器或传感器3上。这个扫描方法的一个关键方面是，该激发光和所收集的发射光共享部分光学系统，即它们在目标平面处是同轴的。一般使用二向色滤光器元件5组合这些路径，元件5将激发光4向目标1反射，并且使发射光5a向传感器3透射。另一种有用的布置包括二向色元件5，该元件5将激发光4向目标1透射，并且使发射光5a向传感器3反射。一般成角度（例如45°）地安装二向色元件5，以便允许独立安装源光学装置和传感器光学装置。

图1A中不包括检测荧光所必需的其他部件，但是对本领域技术人员应该明显认识到这些部件以及它们能够被纳入的方式。这些元件之一是发射滤光器。这些一般需要阻挡反射离开目标区的大部分激发光，并允许发射光到达传感器。这些能够包括超过一种类型的滤光器。例如，阻挡大部分发射光的陷波滤波器和进一步阻挡漏过陷波滤波器的任何剩余激发光并进一步将期望发射光与其他不期望光相区分的带通滤波器。美国专利No.7286232讨论了有用的成像光学装置的各个方面，其全部内容通过参考合并于此。因此，图1A将被解释为指示激发光路和发射光路的同轴性质，并且指出本文中所解决的背景噪声源中的一些。

进一步假设，图1A涉及这样的情形，其中目标区中的照射图案是点、多个点、线、或者多条线，并且在一个方向或双向上扫描样品平台和/或光学系统，从而建立较大面积的图像。例如，能够通过跨目标区移动照射光同时检测系统和目标样品保持固定，来进行扫描。这能够通过扫描镜完成，例如该扫描镜使照射束随时间顺序地指向不同位置，并且检测系统相应地指向这些位置。如另一个示例，能够通过相对于固定的照射和检测系统移动样品平台，或者通过移动照射和检测系统两者而保持样品平台固定，来进行扫描。

图1B是同轴照射系统的另一个示例，但是是透射模式而不是如图1A中所示的反射模式。这也是成像的普通模式，并且能够具有如图1A的情形中的各种类型的照射图案和附加元件。在该透射模式中，（透明的或半透明）平台的目标区被激发光4照射，其从平台相对于光学检测系统的后侧入射到平台1。能够从激光源、LED、或宽带灯生成光4。一般不需要组合二向色元件，并且图1B中所示的元件5涉及阻挡滤波器功能，诸如通过阻挡经过该目标区的照射光的大部分的陷波滤波器。该阻挡元件5能够被以的任何角度（例如8°）安装，足够使其反射充分远离传感器的视场并因此避免任何显著的虚反射。

图1A和1B两者都示出一般生成光学背景噪声并且背景噪声到达传感器的两个区。这些被标记为5b和5c。前者可以是部分激发光的结果，该部分激发光围绕目标区附近反射并且从安装介质（自发荧光）和任何非特定结合生成一些荧光。这对膜安装目标更加显著，其中该膜生成一些自发荧光并且向周围漫射光从而覆盖比期望目标尺寸更大的区域。此外，诸如膜之类的安装介质以类似的方式漫射从目标区本身发出的部分荧光。这使得一些光信号到达传感器并且通常覆盖包括目标图像的宽泛区域。由于其漫射和其来源的变化，光学背景5b通常引起由传感器检测的相对小的、非局域背景信号。

能够生成光学背景的另一个区域是在光学元件中，诸如在二向色元件或阻挡滤波器5中。这主要是所使用的照射光的相对较高功率的结果，这引起在其路径中的这种过滤器和光学元件的材料的自发荧光发射5c。信号5c也能够包括由杂质颗粒或粉尘颗粒散射并渗漏到传感器的部分照射光。以类似于背景光5b的方式，这也引起在传感器区上广泛分布的弱信号。光学背景的又一个源是来自环境光或来自系统内其他光源的泄漏。同样，在这里，因为其相对于传感器的位置，任何泄漏很可能被显著非局域化，并且覆盖包括目标图像的传感器的较大区域。

图2A和2B分别示出对于点扫描和线扫描的情形，目标发射光5a和背景光5b和5c在传感器区构成的典型图案。当对焦时，源自目标区5a的荧光一般被聚焦到形成目标图像的局部区域。然而，背景光5b和5c和到达传感器的任何其他漏光遍布较宽的区域，该区域包括信号5a到达的区域，也包括存在很少来自信号5a的光的传感器另一部分。在某些方面，利用期望荧光5a和不期望背景光（5b+5c）之间的这个差异。如果分别检测5a的大部分和（5b+5c）的一部分到达的传感器区域部分和最低量的5a到达但是类似量的（5b+5c）到达的传感器区域另一部分，那么获得下列两个读数：

S₁=S+B

S₂≈B,

其中B是背景信号。

如果传感器区被选择成使得第二读数S₂与S₁的“B”组分可比拟，那么能够通过从S1扣除S2容易地获得实际信号S。该扣除能够直接通过读出电路或者在后测量计算中实现。后者能够通过将低通滤波器应用到S₂上以消除通常多数检测器中存在的高频散粒噪声来在最少添加噪声的情况下实现，并因此扣除步骤没有向S₁的测量进行任何添加，即S中的结果噪声与S₁中存在的噪声可比拟，这是所期望的结果。

可以使用各种类型的传感器配置来实现这个“信号—背景”差异测量。使其本身易于这种操作的一个典型传感器是阵列传感器，诸如CCD传感器或CMOS传感器（图2A和2B）。阵列传感器能够被配置成使得其元件3a的一个或多个读取S₁，并且其他元件3b的一个或多个读取S₂。对于CCD，该扣除能够在检测后容易地执行，并且对于CMOS，也能够通过读出电路执行。

采用有角度照射的差分扫描

在图3A和3B中描述了另一种类型的荧光扫描。同样，在这里，检测能够是反射模式（图3A）或以透射模式（图3B），并且照射图案能够采用一个或多个点或线的形式。这个方法与图1A和1B所描述的并如上所述的方法的区别在于，由于照射4a从前侧（反射模式）或后侧（透射模式）以一定角度入射到目标区上。典型的入射角可以在几度到超过45°的范围上。最佳角度的选择是沿着光轴的可用工作距离和位置灵敏度之间的平衡。与图2A和2B类似，图4A和4B分别示出对于点扫描和线扫描的一般情形，目标发射光5a和背景光5b在传感器区构成的典型图案。

使照射成角度提供了以下优点：将任何镜面反射反射离开检测收集光学装置，并因此产生的要过滤器阻挡的光信号大大减少，进而导致由传感器寄存的背景水平减少。另一个优点是，激发光不经过发射路径中的部件，并因此存在较少机会生成自发荧光5c。在这个情形中对光学背景信号的主要贡献来自目标安装介质，即信号5b。应用如上所述的差分测量方法能够显著地消除或减少这个背景。

采用有角度照射的差分线扫描

本发明的另一个实施例按照图3A的有角度照射方法，并且在图5中示出，其中使用激光线扫描和阵列检测，例如CCD阵列检测。激发激光束4a以一定入射角入射到目标表面1b上，使得大部分镜面反射4b错过荧光收集光学装置2。激光优选地被整形成聚焦在垂直于入射面的线上。较佳地，这种照射线沿其长度基本上均匀并且在其他方向上狭窄，例如衍射限制。然后，该激光线激发荧光标记目标区，该目标区被成像到CCD阵列或其他阵列上。这种检波器阵列应该被选择具有弱暗电流和读取噪声，以便使任何暗背景最小。此外，CCD阵列容易允许将多个像素划分（bin）在一起，从而相对独立地建立“S₁=信号+背景”并且“S₂=背景”信号。例如，通过将像素大小6.45μm的CCD定向成使得激光线沿其行的方向，能够通过分别划分10行，即行3a和3b，获得S₁和S₂。那么，通过从S₁扣除S₂获得所呈现的荧光量的差分测量。

通过这个实施例，通过在一个或两个方向上扫描目标样品1和/或光学系统来成像目标区。在每个扫描位置，获得两个线图像：一个图案通过划分围绕激光线位置的图像的一个或多个行，并且另一个图像通过划分远离激光线位置的图像的一个或多个行。这在图5中分别被标明为S₁和S₂。在某些实施例中，如图所示，也能够使用不透明遮光板，从而易于背景减少的情况下的图像收集。

有用的低噪声CCD的示例是Sony ICX285AL传感器芯片。这个芯片是隔行类型的，其中光生电荷被向输出寄存器逐行传递，然后被串行读出。在读出一个或多个行之前，这些行在输出寄存器处能够被加在一起（划分），并且结果是能够表示单线图像的一行信号。当冷却时，该ICX285AL能够在最小附加噪声的情况下将行划分在一起。冷却要求由待划分的最大行数和每个线图像的最长曝光时间设定。例如，对ICX285AL的0℃冷却为小于50ms的暴露以及每个划分达20行产生最小暗电流。也有利的是，遮挡CCD远离3a和3b区域的部分，以免任何散落光在CCD上寄存信号并且增加到背景偏移。即使采用这些预防措施，也不可以避免一些残留的暗信号或散落光信号被寄存作为CCD像素上的偏移。但是，因为实际上这些偏移一般空间上较宽，所以其在区域3a和3b中产生了可比拟的偏移寄存。因此，其形成了对来自系统中的目标介质和/或光学元件的光学背景信号的增加（信号5b和/或5c）。

本领域技术人员将会理解，诸如其他CCD和CMOS传感器之类的其它类型的传感器和传感器阵列能够被用于实现如上所述的差分读取。另外，可以使用一个或多个相同或不同传感器，例如单个CCD或CCD阵列或单个CMOS或CMOS传感器阵列。其他有用的传感器可以包括光二极管、雪崩光电二极管（APD）、硅光电倍增器、光电倍增管阵列、焦平面阵列等等。

扫描的结果是两个图像：一个荧光目标区图像包括所呈现的任何背景，S₁，并且另一个图像主要由背景组成，S₂。后者优选地用低通滤波器过滤，从而减少它的读取噪声然后从前者扣除。因此，该差分扫描图像通过以下获得：

S=S₁-lpfilter(S₂)

其中lpfilter（）是被应用到背景图像S₂的低通滤波器函数。其它形式的滤波或其它数据处理同样会有用。图6示出了根据一个实施例在一个扫描位置处获得的CCD帧的一个示例。样品被放置成使得激光线照射跨过直径大约2mm的荧光标记斑。增强该图像的显示，从而示出该斑的线横截面附近的残留背景信号，并且清楚地指示了背景信号延伸超过该线的图像并且跨多行相对恒定。图6也示出了由图像上顶部（左）、中心（中）、和底部（右）矩形所指示的三个绘制横截面。用于该曲线图的X轴是CCD行数，并且Y轴是信号水平。该曲线图指示背景信号和斑荧光的水平。图7示出了用差分扫描仪获得的两个扫描S₁和S₂和所计算的差分扫描S。图7中也示出了在跨三个图像的虚线处的3个横截面曲线图。其示出扫描S₁和S₂每个中的背景信号水平以及在得到的差分扫描中的结果最小背景水平。

通过根据本实施例的差分扫描成像有利地放宽了对外壳不漏光性的要求。由于环境光的任何残留光学背景被自动减少或去除，并且结果是无背景或背景减少的图像。同时，差分扫描产生类似于共焦成像的效果。来源于未聚焦区的光在传感器处产生空间较宽的图案，即，在测量S₁和S₂两者的区域上方相对恒定。这意味着差分扫描测量将去除大部分未聚焦背景并且产生“类似共焦”的图像。

在某些实施例中，扫描能够包括三维（X、Y和Z），从而获得在不同深度（Z）的背景减少的二维图像（X、Y）。在不同的深度获得的这些图像能够被结合从而产生背景减少、类似共焦的三维图像（例如，体积）。例如，在样品平台上扫描目标区，以便以第一聚焦深度建立在样品平台上样品的二维图像，然后一次或更多次，调整该聚焦深度并且在样品平台上扫描目标区，以便在不同的聚焦深度建立在样品平台上样品的二维图像。其后，该二维图像（两个或更多所获取二维图像的任何集合）被合并从而产生背景减少的三维图像。在这种实施例，扫描机构包括调节聚焦深度的机构（垂直于样品平台的平面）。

尽管已经通过举例并依据具体实施例描述本发明，但是应当理解，本发明不限制于所公开的实施例。相反，如将对本领域技术人员显而易见的，旨在覆盖各种更改和类似的安排。因此，权利要求的保护范围应该符合最广泛的解释，以便涵盖全部这些修改和类似安排。

Claims

1.一种成像系统，包括：

样品平台；和

照射和检测系统，包括：

照射系统，从照射源将照射光提供给所述样品平台上的目标区；

传感器，适于检测光并且具有感测位置阵列；以及

收集光学装置，被安排并配置为将从所述样品平台发出的光投射到

所述传感器上，

其中，来自所述目标区的光被投射到包括第一多个感测位置的传感器第一部分上，并且来自平台上所述目标区附近的光被投射到包括第二多个感测位置的传感器第二部分上，和

其中从由所述传感器第一部分检测的第一信号扣除由所述传感器第二部分检测的第二信号，以产生背景减少的信号。

2.如权利要求1所述的系统，其中所述系统是荧光成像系统，其中所述目标区包括荧光材料，其中所述照射光包括具有所述荧光材料的激发波长的光，并且其中从所述目标区投射到所述传感器第一部分的光包括来自所述荧光材料的荧光发射。

3.如权利要求1所述的系统，进一步包括与所述传感器通信耦合并且适于处理从所述传感器接收的信号的智能模块。

4.如权利要求3所述的系统，其中在所述智能模块中处理所述第一和第二信号，以产生所述背景减少的信号。

5.如权利要求3所述的系统，进一步包括与所述传感器耦合的读出电路，并且其中在从传感器读出期间在所述读出电路中处理所述第一和第二信号，以产生所述背景减少的信号。

6.如权利要求1所述的系统，其中所述传感器包括多个传感元件，每个元件定义所述感测位置的一个或多个。

7.如权利要求1所述的系统，其中所述传感器包括具有排成阵列的多个感测位置的单个传感元件。

8.如权利要求1所述的系统，其中所述传感器包括从由CCD阵列芯片、CMOS阵列芯片、多个CCD阵列芯片、多个CMOS阵列芯片、一个或多个光二极管、焦平面阵列、和光电倍增器阵列组成的组中选择的传感器元件。

9.如权利要求1所述的系统，其中所述传感器包括CCD阵列芯片、CMOS阵列芯片、光电倍增器、光电二极管、多个光电二极管、和焦平面阵列中的一个或多个。

10.如权利要求1所述的系统，所述系统进一步包括移动所述样品平台、照射、和检测系统中的一个或多个的机构，以便在定义所述样品平台的平面的一个或两个方向上扫描所述样品平台上的目标区。

11.如权利要求10所述的系统，其中所述系统是其中所述目标区包括一个或多个感测位置上的一个或多个聚焦斑的点扫描系统或者其中所述目标区包括所述感测位置的延伸线性阵列的线扫描系统中的一个。

12.如权利要求1所述的系统，其中所述照射光和从所述目标区投射到所述传感器第一部分上的光在由所述样品平台定义的平面处是同轴的。

13.如权利要求1所述的系统，其中所述照射光和从所述目标区投射到所述传感器第一部分上的光在由所述样品平台定义的平面处不是同轴的。

14.如权利要求1所述的系统，其中所述照射源包括从由激光、LED和宽带灯组成的组中选择的源。

15.一种成像方法，包括：

用照射光照射样品平台的目标区；

将从所述样品平台发出的光投射到具有感测位置阵列的传感器上，其中来自所述目标区的光被投射到包括第一多个感测位置的传感器第一部分上，并且来自所述平台上目标区附近的光被投射到包括第二多个感测位置的传感器第二部分上；以及

从由所述传感器第一部分生成的第一信号扣除由所述传感器第二部分生成的第二信号，以产生背景减少的信号。

16.如权利要求15所述的方法，其中在与所述传感器通信耦合的智能模块中执行扣除。

17.如权利要求15所述的方法，其中在从与所述传感器通信耦合的所述传感器读出电路读出期间执行扣除。

18.如权利要求15所述的方法，进一步包括在所述样品平台上扫描所述目标区，以便随时间建立在所述样品平台上样品的图像。

19.如权利要求18所述的方法，其中扫描包括相对于固定的照射和检测系统移动所述样品平台。

20.如权利要求18所述的方法，其中扫描包括相对于固定的样品平台移动照射和检测系统。

21.如权利要求18所述的方法，其中所述样品平台和检测系统是固定的，并且其中扫描包括跨所述样品平台扫描所述照射。

22.如权利要求15所述的方法，其中照射包括将来自照射源的光引导到所述样品平台的所述目标区上，以便所述照射光在所述样品平台处与投射到所述传感器上的光基本上同轴。

23.如权利要求15所述的方法，其中所述系统是荧光成像系统，其中所述目标区包括荧光材料，其中所述照射光包括具有所述荧光材料的激发波长的光，并且其中从所述目标区投射到所述传感器第一部分的光包括来自所述荧光材料的荧光发射。

24.如权利要求15所述的方法，进一步包括在输出或显示器件上显示所述噪声减少的信号的表示。

25.如权利要求15所述的方法，其中所述传感器以下之一：包括具有排成阵列的多个感测位置的单个传感元件，或者多个传感元件，每个元件定义感测位置的一个或多个。

26.如权利要求15所述的方法，其中照射包括将来自照射源的光以相对于所述样品样品平台定义的平面的法向成角度地引导到所述样品平台的所述目标区上。

27.如权利要求15所述的方法，进一步包括：

在所述样品平台上扫描所述目标区，以便在第一聚焦深度建立所述样品平台上样品的二维图像；以及

一次或更多次：

ii）调整所述聚焦深度；以及

ii）在所述样品平台上扫描所述目标区，以便在不同的聚焦深度建立所述样品平台上样品的二维图像；以及其后：

组合所述二维图像，从而产生三维图像。

28.如权利要求1所述的系统，其中所述照射系统包括扫描机构，所述扫描机构移动所述照射，使得在定义所述样品平台的平面的一个或两个方向上扫描所述样品平台上的所述目标区。