CN108780216B - 利用散射以降低源自发荧光并改善均匀性的成像系统和方法 - Google Patents

Abstract

利用散射以降低源自发荧光并改善均匀性的成像系统和方法。在一些实施例中，系统可包括多个透射照明光源，其被配置成利用不同颜色的透射照明光照射检查区域，同时，相同的漫射器存在于从透射照明光源到检查区域的每个光学路径中。系统还可包括激发光源，其被配置成利用激发光照射所述检查区域。系统可被配置成利用透射照明光源中的每个透射照明光源照射检查区域，并且可选择地，利用激发光源照射检查区域，而不在从透射照明光源的光学路径中的任一个中移动部件。系统还可包括图像检测器，其被配置成检测检查区域的灰度图像；和处理器，其被配置成根据灰度图像创建彩色透射照明图像。

Description

利用散射以降低源自发荧光并改善均匀性的成像系统和方法

相关申请交叉引用

本申请要求于2016年3月1日提交的美国临时申请号62/301,760的优先权，其内容通过引用以其整体并入本文。

背景技术

显微镜成像系统能够收集包含小对象(如，细胞)的样本的图像。成像系统可被配备为在不同照明模式下收集样本的图像。例如，系统可被配置成在其中已通过样本的光被检测的透射照明模式下，收集透射照明图像；以及在其中来自样本的荧光发射被检测到的落射照明模式下，收集荧光图像。

将透射照明模式和落射照明模式并入同一成像系统存在挑战。透射照明图像优选是彩色的，这允许有效利用染色剂改善对比度并区分样本组成和特征。然而，如果系统仅具有一个相机，则通常需要单色相机，因为相比于传统彩色相机，单色相机灵敏度更高以检测弱荧光，并且空间分辨率更高。能够根据在利用来自相应光源的红光、绿光和蓝光的单独的透射期间检测到的灰度图像数字地创建彩色透射照明图像。然而，三种光源的适当对准可能是有问题的。另外，可以需要移动部件(如，快门或滤光器)以将透射照明模式的光学路径彼此隔离并与落射照明模式隔离。

发明内容

本公开提供利用散射以降低源自发荧光并改善均匀性的成像系统和方法。在一些实施例中，系统可包括多个透射照明光源，其被配置成利用不同颜色的透射照明光照射检查区域，同时，相同的漫射器存在于从透射照明光源到检查区域的每个光学路径中。系统还可包括激发光源，其被配置成利用激发光照射检查区域。系统可被配置成利用透射照明光源中的每个透射照明光源照射检查区域，并且可选择地，利用激发光源照射检查区域，而不在从所述透射照明光源的所述光学路径中的任一个中移动部件。系统还可包括图像检测器，其被配置成检测检查区域的灰度图像；和处理器，其被配置成根据灰度图像创建彩色透射照明图像。

附图说明

图1A是根据本公开的方面的示例性成像系统的示意图，该成像系统被配置成利用灰度图像检测器检测检查区域的透射照明图像和光致发光图像，以及根据多个灰度透射照明图像创建彩色图像，其中，系统在透射照明模式中操作，在该模式中，透射照明光从透射照明光源行进到漫射器，从漫射器行进到检查区域，以及从检查区域行进到图像检测器。

图1B是根据本公开的方面的图1A的成像系统的另一示意图，其中，该系统在落射照明模式下操作，其中，激发光从激发光源行进到检查区域以引起光致发光，进而从检查区域行进到图像检测器。

图2A至图2C是未利用漫射器构造的图1A和图1B的成像系统的仅透射照明的实施例的示意简化图，并且示出了不存在漫射器如何能够导致来自红(R)，绿(G)和蓝(B)透射照明光源的透射照明光跟随的偏移的光学路径。

图3A至图3C是通常分别沿着图2A至图2C的线3A–3A,3B–3B,3C–3C截取的图2A至图2C的成像系统的图，并示出了图2A至图2C的偏移的光学路径如何能够产生对检查区域的非均匀的照射。

图4A至图4C是利用漫射器构造的图1A和图1B的成像系统的仅透射照明的实施例的示意简化图，并且示出了相比于图2A至图2C，存在漫射器能如何对准来自红(R)，绿(G)和蓝(B)透射照明光源的透射照明光跟随的光学路径。

图5A至图5C是通常分别沿着图4A至图4C的线5A–5A,5B–5B,5C–5C截取的图4A至图4C的成像系统的图，并且示出了图4A至图4C的对准的光学路径如何能够利用每个透射照明光源产生对检查区域的均匀的照射。

图6是未利用漫射器构造的图1A和图1B的成像系统的实施例的示意图，并且示出了来自激发光源的激发光如何能够行进到透射照明光源的组件并引起来自透射照明光源的组件的自发荧光，进而能够行进到图像检测器，以增加背景。

图7是图1A和图1B的成像系统的示意图，其示出了相比于图6，来自激发光源的激发光如何更低效地引起来自透射照明光源的组件的光致发光，光致发光进而更低效地行进到图像检测器，从而导致较少背景。

图8是图7的选择的部分的示意图，并示出激发光可如何被漫射器散射，使得较少的激发光入射在透射照明光源上。

图9是图7的选择的部分的另一示意图，并示出来自透射照明光源的光致发光可如何被漫射器散射，使得较少的光致发光到达图像检测器。

图10是图1A和图1B的成像系统的实施例的透射照明部分的示意图，并示出从比色成像光源到检查区域的光学路径，其中，透射照明部分包括图像自动调焦光源和一组比色成像光源。

图11是图10的透射照明部分的另一示意图，并示出了从图像自动调焦光源到检查区域的光学路径。

图12是通常沿着图10的线12-12截取的包括比色成像光源的源组件的图。

具体实施方式

本公开提供利用散射以降低源自发荧光并改善均匀性的成像系统和方法。在一些实施例中，系统可包括多个透射照明光源，其被配置成利用不同颜色的透射照明光照射检查区域，同时，相同的漫射器存在于从透射照明光源到检查区域的每个光学路径中。系统还可包括激发光源，其被配置成利用激发光照射检查区域。系统可被配置成利用透射照明光源中的每个透射照明光源照射检查区域，并且可选择地，利用激发光源照射检查区域，而不在从透射照明光源的光学路径中的任一个中移动一个或多个部件。系统还可包括图像检测器，其被配置成检测检查区域的灰度图像；和处理器，其被配置成根据灰度图像创建彩色透射照明图像。

本公开的系统和方法可提供相对于较早的成像系统的各种优点。入射在透射照明光源上的激发光能够激发来自在这些光源附近或在这些光源中的荧光体/磷光体的背景荧光/磷光。该光发射在本文被描述为源“自发荧光”。发射的光的一部分可至少通常跟随从透射照明光源一直到图像检测器的光学路径中的一个或多个，这增加检测到的荧光图像中的噪声。本公开的系统和方法利用漫射器而不是快门或滤光器来降低激发光到达透射照明光源的效率，从而降低源自发荧光。漫射器还降低由源自发荧光发射的光行进到图像检测器的效率。漫射器还或替代地可增加在检查区域处的红，绿和蓝透射照明光束的均匀性和重叠度，以利用灰度检测器进行比色成像。在一些实施例中，漫射器可允许由具有产生红、绿和蓝光的管芯的阵列的四通道LED提供透射照明光源。漫射器还可允许透射照明光源改变为(一个或多个)不同的透射照明光源(如，(一个或多个)紫外和/或红外光源)，而不需要重新对准系统的光学器件。漫射器还可允许系统更紧凑，移动部件更少。

在以下部分中描述本公开的进一步的方面：(I)利用散射的比色成像系统的概述,(II)比色成像系统的示意性比较,和(III)示例。

I.利用散射的比色成像系统的概述

本部分提供用于透射照明(如，亮视场)比色成像和落射照明(如，光致发光)成像的示例性显微镜成像系统50的概述：见图1A和图1B。在图1A中，系统50在透射照明模式下操作，而在图1B中，在落射照明模式下操作。

成像系统50包括透射照明部分52和落射照明部分54，其均配置成利用光照射检查区域56，并且还包括检测部分58，其被配置成收集并检测来自检查区域的光。部分52和54中的每个可以被描述为模块或组件。术语“照射”和“照明”及其对应的衍生词在本公开可互换使用。术语“光”，如本文使用的，可包括任何适当波长的光学辐射。因此，光可以是可见辐射，紫外辐射，红外辐射或其任何组合。

透射照明部分52和落射照明部分54均通过产生光并将光中的一部分引导至检查区域来照射检查区域。透射照明部分52可包含多个透射照明光源，如，比色源60,62和64，并且落射照明部分可包含至少一个落射照明光源，如，激发光源66。透射照明光源可包括产生表示彼此不同的光谱带的光和/或不同的颜色的光的两个或更多个光源。例如，在所描述的实施例中，透射照明部分52包含三个可见光源，即，红(R)光源60,绿(G)光源62和蓝(B)光源。在一些实施例中，系统可包括每个颜色的多个透射照明光源，如，两个或更多个红光源60，两个或更多个绿光源62和/或两个或更多个蓝光源64。每个光源可以是任何适当类型，如，(一个或多个)发光二极管，汞弧灯，激光器等。

检测部分58包括图像检测器68以检测检查区域56的图像，具体地，在检查区域中存在由样本架72保持的样本70时。样本70可以设置在通过检查区域限定的试样平面74中，通常为水平面(还称为xy平面)。样本架72可以由载物台76支撑在检查区域56中。

图像检测器可以是灰度(单色)图像检测器或彩色图像检测器。灰度图像检测器检测灰度图像，其中，每个图像像素仅携带强度信息，而彩色图像检测器检测彩色图像，其中，每个图像像素携带强度和波长/颜色信息(如，针对三个相应波长/颜色的三个强度)。图像检测器68可以是用于收集样本(和/或检查区域)的图像的任何装置。示例性图像检测器是阵列检测器，如，电荷耦合装置(CCD)传感器，有源像素传感器(如，互补型金属氧化物半导体(CMOS)传感器，N型金属氧化物半导体(NMOS)传感器等)等。

图1A和图1B中分别示出的透射照明模式和落射照明模式根据试样平面74的在其上进行照射和收集/检测的侧面被限定。在图1A的透射照明模式中，照射和收集/检测发生在试样平面的相对侧面上，而在图1B的落射照明模式中，照射和收集/检测发生在试样平面的相同侧面上。例如，在说明的实施例中，透射照明光源60,62和64设置在试样平面74上方，且图像检测器68设置在试样平面下方。相反，激发光源66和图像检测器68都设置在试样平面下方。在其他实施例中，可将系统倒转使得透射照明光源位于试样平面下方，且激发光源和图像检测器设置在试样平面上方。

图1A和图1B中的虚线箭头指示的光从每个光源沿着照射光学路径行进到检查区域，并且从检查区域沿着检测光学路径行进到图像检测器68。每个照射光学路径可以沿着z轴(如，相同的z轴)接近样本70。每个照射光学路径通过光源和由一个或多个光学元件构成的可操作地关联的光学器件确定。

光学元件可以是收集、引导和/或聚焦光和/或至少部分阻挡光的任何装置或结构。光学元件可以通过任何适当机制(如，反射，折射，散射，衍射，吸收和/或滤光等)起作用。示例性光学元件包括透镜，反射镜，漫射器，光栅，棱镜，滤光器，光阑，蒙片，分束器，透射式光纤(光纤光学)等。每个光学元件可以专用于单个光学路径或由两个或更多个光学路径共享。系统50的光学元件可以提供任何适当程度的图像放大。

图1A示出在透射照明模式下操作的成像系统50，其中仅绿光源62激活。光源62生成的透射照明光(λ_T)可以在光学路径上行进，通过光阑78、透射式漫射器80、收集透镜82、另一光学光阑84、另一透镜86并且到达检查区域。光在通过样本70时与该样本相互作用，然后通过物镜88和分束器90，并入射在光学地位于分束器下游的图像检测器68的感光区域上。图像检测器通过检测透射的光来收集样本70的图像。透射照明模式下获得的图像可互换地称为透射照明图像或亮视场图像。

样本70(和/或检查区域56)与物镜88相对于彼此的位置关系限定系统的焦点位置(还称为焦距)。物镜沿着z轴离样本的距离可调节地改变焦点位置并确定样本在图像检测器的图像平面中是焦距对准的还是不对准的。焦点位置可以通过移动样本70、物镜88或移动二者进行调节。在示例性实施例中，焦点位置通过移动物镜88进行调节。物镜可通过可操作的连接到物镜的驱动机构92沿着z轴移动，而载物台76(和样本70)保持静止。在其他实施例中，驱动机构92可以可操作的连接到载物台76，使得载物台沿着z轴的位置被调节而物镜保持静止。载物台水平驱动机构94还可以与载物台76可操作地相关联以在平行于试样平面74的二维上移动载物台(和样本70)。

透射照明光在样本上游位置处被漫射器80散射，这使光变均匀以改善视场中的检查区域的照射的均匀性。漫射器可配置成在任何适当立体角(如，至少π球面度或约2π球面度的立体角)上基本各向同性地散射来自每个透射照明光源(和来自激发光源)的光。另外，如下面更详细描述的，漫射器可用来将光源60,62和64的光学路径彼此合并，使得来自光源中的每个光源的光跟随从漫射器到样本的相同的光学路径。光源可以阵列设置并且可横向于从光源60,62和64(被认为是共同的)延伸到检查区域的中央光学路径彼此偏离。通过漫射器80对光学路径的合并可改善在检查区域处来自光源60,62和64的光束的彼此间的对准(增加重叠)。

漫射器80可具有任何适当结构和属性。漫射器可产生辐射，其基本上是Lambertian，即，在任何视角下基本上相同的视亮度。系统50的漫射器是透射式漫射器，其在光透射通过漫射器时散射光。示例性透射式漫射器包括全息漫射器，乳色玻璃漫射器，毛玻璃漫射器和灰色玻璃(grayed glass)漫射器等。在其他实施例(如，见示例1)中，漫射器可以是反射式漫射器，其当光被漫射器反射时散射光。示例性反射式漫射器包括不规则的反射表面。

光源60,62和64可被配置成能够利用灰度图像检测器68进行比色成像。每个光源可产生表示不同光谱带(或波长范围)的可被样本差别吸收的光。组合来自在利用来自光源60,62和64中的每个的光单独照射(分别为R,G和B)样本时单独收集的灰度图像的图像数据允许创建彩色图像。更一般的，能够根据在利用R,G和B光源的不同子组/组合(如，(R,R+G和R+G+B),(R+G,R+B和G+B)等)来顺序地照射样本时检测到的灰度图像创建彩色图像。

透射照明部分52可被配置成允许通过顺序或以不同组合控制(如，激活)光源来利用光源60,62和64(和/或其不同组合)对样本70(和/或检查区域56)进行顺序的比色照射，而不在从光源60,62和64到检查区域的光学路径中的任何一个中移动一个或多个部件。换句话说，可执行顺序照射，同时，从光源60,62和64到检查区域的光学路径中的每个保持不变(如果允许，忽略通过垂直移动载物台对焦点的任何调节)。

系统50可包括处理器96，处理器96可与系统50的装置的任何适当组合通信和/或可控制系统50的装置的任何适当组合的操作，并且处理器96可配备有任何适当算法以自动进行系统的操作。处理器可接收并处理来自图像检测器68的图像数据，并且可控制图像检测器的操作，如，图像检测的正时。处理器还可根据由图像检测器检测到的灰度图像创建彩色图像。处理器96还可控制物镜和载物台驱动机构92,94。对驱动机构92,94的控制可允许系统自动进行对多个样本的成像和/或同一样本内的多个位置的成像。处理器还可控制在透射照明光源之间的切换和/或在透射照明模式和落射照明模式之间的切换，以及因此在亮视场图像的收集和光致发光图像的收集之间的切换。

处理器96可由计算系统或计算机98提供。计算机可包括显示器100，用户界面102，存储算法和数据的存储器等。

图1B示出在利用由激发光源66产生的激发光(λ_X)对样本70落射照明期间的成像系统50。(光源60,62和64未被激活。)激发光可激发样本中的光致发光体(如，荧光染料)，这使光致发光体光致发光，即，生成由图像检测器68检测的发射光(λ_M)。图像检测器检测样本70(和/或检查区域56)的光致发光图像。光致发光包括光的任何光诱导发射，如，荧光，磷光等。

激发光和发射光可沿着部分重叠的光学路径行进。激发光可从激发光源66经由一个或多个光学元件(如，收集透镜104，光谱滤光器，分束器90和物镜88)行进到样本70。发射光可通过物镜88，分束器90和光谱滤光器然后到达图像检测器。

系统50可在落射照明模式下操作，同时光源60,62和64和检查区域之间的每个光学路径保持打开。因此，一些激发光可到达包括光源60,62和64中的每个的源组件，以通过存在于源组件中的一个或多个光致发光物质引入背景自发荧光。然而，如下文更详细描述的，部分上由于存在漫射器80，激发光入射在源组件上的效率和来自源组件的光致发光到达图像检测器68的效率非常低。

系统50可在图1A和图1B的透射照明模式和落射照明模式之间在一个或两个方向上(即，从透射到落射和/或从落射到透射)切换，而不在从光源60,62和64到检查区域56的光学路径中的任何一个中移动任何部件，并且可选择地，而不在从激发光源66到检查区域56的光学路径中移动任何部件。

样本70可以是任何适当材料、物质、分离物、提取物、微粒等。样本可包括待成像的生物细胞和/或组织。生物细胞可以是真核的或原核的，且可以是活的或是死的(如，固定的)。示例性生物细胞可包括确立细胞(细胞株)、原始细胞、来自组织样本的细胞、来自临床样本的细胞(如，血液样本，流体抽出物，组织切片等)、细菌细胞等。细胞可产生光致发光物质(如，绿色荧光蛋白(GFP))或可利用光致发光物质染色(如，在细胞已经被固定之后)。

样本架72可以是用于保持至少一个样本或空间隔离的样本的任何阵列的任何装置。样本架可以提供具有至少一个水平的、面向上的表面区域(位置)的基底，样本的生物细胞或组织可搁置在该区域上和/或附着在该区域上。样本架可以具有用于细胞/组织附着的仅一个表面区域，或彼此隔开的多个表面区域或隔室。每个表面区域可包括涂层以支持细胞/组织附着。例如，涂层可以是聚赖氨酸，胶原等。涂层可以位于样本架的主体上，该主体可以由透明塑料或玻璃等构成。示例性样本架包括载玻片，培养皿，多孔板(如，具有4,6,8,12,24,32,48或96个孔等)等。

II.比色成像系统的示意性比较

本部分描述通过存在或不存在漫射器而彼此不同的示例性成像系统的示意性比较以说明漫射器提供的潜在优点；见图2A至图2C,图3A至图3C,图4A至图4C,图5A至图5C和图6至图9。

图2A至图2C和图3A至图3C示出未利用漫射器80构造的成像系统50的仅透射照明的实施例110的示意性简化图。不存在漫射器80导致从红(R)，绿(G)和蓝(B)透射照明光源60,62和64到检查区域56中的样本70的通过透射照明光跟随的偏移的光学路径。更具体地，在图2A至图2C中，相对于来自光源62的绿光束，来自光源60的红光束和来自光源64的蓝光束在样本70处分别偏移到左和右。关于检测器68的光敏区域112，这些偏移的结果在图3A至图3C中示出。红，绿和蓝光束114,116和118彼此偏移的入射在区域112上，其中，仅绿光束116集中在区域112上。

与系统110相比，图4A至图4C和图5A至图5C示出利用漫射器80构造的成像系统50的另一仅透射照明的实施例120的示意性简化图。图4A至图4C示出漫射器80将来自红(R)，绿(G)和蓝(B)透射照明光源60,62和64的透射照明光跟随的光学路径在漫射器80处合并的能力。在图4A至图4C中，来自光源60的红光束和来自光源64的蓝光束现在与来自光源62的绿光束在样本70和检测器68处对准(相比于系统110)。在图5A至图5C中，红，绿和蓝光束114,116和118均集中在区域112上以提供比系统110更均匀的照明。

图6示出未利用漫射器80构造的图1A和图1B的成像系统50的实施例130，该成像系统50在落射照明模式下操作同时从透射照明光源60,62和64的光学路径中的每个是打开的。换句话说，光学路径中的每个处于允许光从对应的源行进到检查区域的透射照明配置下。在此省略了图1A和图1B中存在的样本架和样本并且在图7中主要讨论源自包括光源60,62和64的源组件132的样本独立的源自发荧光。源组件132可包括至少一个光致发光物质134，其在利用来自光源66的激发光照射时发光。物质134例如可存在于光源本身中(如，掺杂剂)、将光源安装到支撑物的粘合剂中、支撑物中等。因此，来自激发光源66的激发光能够行进到源组件132并在其中引起自发荧光。得到的发射光136(λ_M-背景)能够基本上沿着透射照明光学路径中的一个或多个行进到载物台76，然后到达图像检测器68从而不期望地增加检测到的背景光的水平。

图7示出相比于图6的在落射照明模式下并且没有样本或样本架的系统50。来自激发光源66的激发光入射在源组件132上。然而，漫射器80通过散射激发光来降低光源66照射源组件132的效率。(光阑78还阻挡被散射的激发光中的一些以进一步降低至源组件的耦合。)因此，通过自发荧光产生较少的背景光136，如点箭头而不是虚线箭头指示的(相比于图6)。光阑78和漫射器80还降低背景光136基本上沿着透射照明路径行进到图像检测器的效率，这导致较少的背景。

图8和图9分别示意性示出图7的激发路径和发射路径的部分。(仅示出源组件132的光源62以简化说明。)描述光阑78和漫射器80在降低源组件132的照射(图8)方面和在降低发射光136至光学检测器的传播(图9)方面的作用。

III.示例

以下示例描述包括散射光的漫射器的示例性比色成像系统和方法的进一步方面。这些示例旨在用于说明且不应当限定或限制本公开的整个范围。

具有反射式漫射器的比色成像系统

本示例描述示例性比色成像系统140，其具有一对反射式漫射器80a,80b；见图10至图12。

图10和图11仅示出系统140的透射照明部分。系统还具有落射照明部分54和检测部分58，他们都位于载物台76下方，如上文针对系统50所述(如，见图1A和图1B)。更通常的，系统140可具有在部分I的成像系统50中存在的元件和特征的任何适当的组合。

系统140包括用于对检查区域透射照明的透射源组件142和单独的图像自动调焦光源144(见图10和图12)。源组件142可具有针对包括红，绿和蓝光源60,62和64的阵列(见图12)的源组件132(见图7)的在上文描述的元件和特征中的任何一个。源组件142还可提供白光源146。源60,62，64和146中的每个可以是由管芯(还称为芯片)形成的发光二极管。每个管芯(本文示出为矩形的)可以安装在相同的支撑物148上。管芯可以设置成二维阵列，如图所示的二乘二阵列，或可布置成线等。管芯可全体设置在附至支撑物148的聚合物护套下面和/或嵌在其中。聚合物护套可保护管芯并用作将来自管芯的光透射出源组件142的光学元件。在一些实施例中，源组件142而不是图像自动调焦光源144可产生用于自动调焦的透射照明光。

图10示出从源组件142到检查区域56的光跟随的光学路径。为了简化说明，源组件142在这里被示出为单个光源。比色成像的透射照明光从源组件行进到反射式漫射器80a，其可反射地散射入射在漫射器的不规则的反射表面上的光。反射光的反射表面的大小可由与漫射器80a可操作地相关联的光阑限定的蒙片150限制。反射光可按顺序通过半球形收集透镜152、光阑限定的元件154并到达分束器156。分束器可以是部分反射(R)和部分透射(T)的(如，70％R,30％T)，使得仅光的一部分反射到由一对透镜158,160构成的聚光器，其进而将光透射到检查区域56。来自源组件142的光线可彼此平行地通过检查区域56以提供科勒

照明。然后光被收集并聚焦在如上所述的图像检测器上。

图11示出从图像自动调焦光源144到检查区域56的光跟随的光学路径。图像自动调焦的透射照明光从源144行进到镜162，该镜162朝分束器156反射光。光的一部分被分束器156朝反射式漫射器80b反射，该反射式漫射器80b反射地散射利用该漫射器的不规则的反射表面接收到的光。反射光的反射表面的大小可以或可以不由与漫射器80b可操作地相关联的光阑限定的蒙片限制(关于散射器80a)。被反射且散射的光的一部分可通过分束器156、透镜158,160和检查区域56。然后光被收集且聚焦在如上所述的图像检测器上。

可包括在系统140中的图像自动调焦的进一步的方面在2015年10月19日提交的美国专利申请序列号No.14/886,998中描述，其通过引用被并入本文。

上面提出的公开可包含具有独立实用性的一个或多个不同发明。这些发明中的每个已经以其(一个或多个)优选形式公开。这些优选形式(包括如本文公开的和示出的其具体实施例)不旨在被视为具有限制意义，因为各种变体是可能的。本发明的主题包括本文公开的各种元件、特征、功能和/或属性的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。

Claims (21)

1.一种成像系统，包括：

多个透射照明光源，其包括光学组件，被配置成利用不同颜色的透射照明光照射检查区域；

存在于从所述透射照明光源到所述检查区域的每个光学路径中的相同的漫射器；

激发光源，其被配置成利用激发光照射所述检查区域以引起光致发光；

图像检测器，其被配置成检测所述检查区域的灰度图像并检测来自所述检查区域的光致发光，其中所述漫射器减少了所述图像检测器检测到的所述光学组件产生的背景自发荧光；和

处理器，其被配置成根据灰度图像创建彩色透射照明图像；其中，所述成像系统被配置成利用来自所述透射照明光源中的每个透射照明光源的透射照明光并利用来自所述激发光源的激发光照射所述检查区域，而不在从所述透射照明光源到所述检查区域的所述光学路径中的任一个中移动一个或多个部件。

2.根据权利要求1所述的成像系统，其中，所述多个透射照明光源横向于从所述多个透射照明光源延伸到所述漫射器的中央光学轴线彼此偏离，

靠近所述漫射器的光阑位于从所述透射照明光源到所述检查区域的光学路径中，以及

激发所述光学组件的所述激发光和由所述激发光引起的来自所述光学组件的背景自发荧光均被所述漫射器散射，并且均被靠近所述漫射器的所述光阑部分阻挡，以减少所述图像检测器检测到的所述背景自发荧光。

3.根据权利要求1所述的成像系统，其中，所述漫射器被配置成在至少π球面度或约2π球面度的立体角上基本各向同性地散射来自所述激发光源和每个透射照明光源的光。

4.根据权利要求1所述的成像系统，其中，所述激发光源生成的激发光以低于0.1％的效率入射在包括所述多个透射照明光源的所述光学组件的源组件上。

5.根据权利要求4所述的成像系统，其中，所述源组件包括一个或多个光致发光物质，并且其中来自所述一个或多个光致发光物质的由所述激发光源激发的光致发光以低于0.1％的效率透射到所述图像检测器。

6.根据权利要求5所述的成像系统，其中，所述漫射器包括反射式漫射器，并且所述多个透射照明光源中的每个透射照明光源包括发光二极管，并且其中随着所述透射照明光从所述透射照明光源行进到所述检查区域，来自每个透射照明光源的透射照明光通过两个光阑。

7.根据权利要求6所述的成像系统，其中，所述多个透射照明光源包括红色光源，绿色光源和蓝色光源。

8.根据权利要求1所述的成像系统，其中，所述处理器被配置成通过组合在利用来自所述透射照明光源中的每个透射照明光源的透射照明光的照射同时其他透射照明光源中的每个透射照明光源大体不产生光期间单独检测到的所述检查区域的灰度图像来生成彩色图像。

9.根据权利要求1所述的成像系统，其中，所述成像系统被配置成利用来自所述透射照明光源中的每个透射照明光源的透射照明光来照射所述检查区域，同时从每个透射照明光源到所述检查区域的光学路径保持不变。

10.根据权利要求1所述的成像系统，其中，所述成像系统被配置成利用来自所述透射照明光源中的每个透射照明光源的透射照明光来照射所述检查区域，而不移动所述系统的任何光源或光学元件。

11.根据权利要求1所述的成像系统，其中，所述成像系统被配置成从透射照明模式切换到落射照明模式，以及从所述落射照明模式切换到所述透射照明模式，而不改变从光源到所述检查区域的任何光学路径。

12.一种成像的方法，所述方法包括：

利用由包括光学组件的多个透射照明光源产生的不同颜色的透射照明光照射样本，其中，相同的漫射器存在于从所述透射照明光源到检查区域的每个光学路径中；

利用来自激发光源的激发光照射所述样本以引起光致发光，其中所述漫射器减少了图像检测器检测到的所述光学组件产生的背景自发荧光；

由所述图像检测器检测所述样本的光致发光图像；

由所述图像检测器检测表示利用所述透射照明光源的不同子组的照射的灰度图像；和

使用来自多个所述灰度图像的图像数据创建彩色图像；其中，执行两个照射步骤，同时从所述透射照明光源到所述检查区域的每个光学路径保持不变，而不在从所述透射照明光源到所述检查区域的光学路径中的任何一个中移动一个或多个部件；

其特征在于，所述透射照明光在每个光学路径上行进，通过光学光阑、所述漫射器、收集透镜、另一光学光阑、另一透镜并且到达所述检查区域。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，执行利用透射照明光照射样本的步骤，同时所述多个透射光源横向于从所述多个透射照明光源延伸到所述漫射器的中央光学轴线彼此偏离。

14.根据权利要求12所述的方法，其中，利用透射照明光照射样本的步骤包括以下步骤：利用所述漫射器在至少π球面度的立体角上基本各向同性地散射来自每个光源的所述透射照明光。

15.根据权利要求12所述的方法，其中，利用激发光照射所述样本的步骤包括以下步骤：将来自所述激发光源的激发光以低于0.1％的效率透射到包括所述多个透射照明光源的光源组件。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，利用激发光照射所述样本的步骤包括以下步骤：将来自所述光源组件的光致发光以低于0.1％的效率透射到图像检测器。

17.根据权利要求12所述的方法，其中，利用透射照明光照射样本的步骤包括以下步骤：利用至少三种透射照明光源中的每个透射照明光源单独照射所述样本，并且其中，创建彩色图像的步骤包括以下步骤：组合在利用所述至少三种透射照明光源中的每个透射照明光源的照射期间检测到的相应的灰度图像。

18.根据权利要求12所述的方法，其中，利用透射照明光照射样本的步骤包括以下步骤：反射地散射来自所述透射照明光源中的每个透射照明光源的透射照明光。

19.根据权利要求12所述的方法，其中，利用透射照明光照射样本的步骤包括以下步骤：使来自所述透射照明光源中的每个透射照明光源的透射照明光通过两个光阑。

20.根据权利要求12所述的方法，其中，创建彩色图像的步骤包括以下步骤：组合在利用来自所述透射照明光源中的每个透射照明光源的透射照明光的照射同时其他透射照明光源中的每个透射照明光源大体不产生光期间单独检测到的灰度图像。

21.一种成像系统，包括：

多个透射照明光源，其包括光学组件，被配置成利用不同颜色的透射照明光照射检查区域；

存在于从所述透射照明光源到所述检查区域的每个光学路径中的反射式漫射器；

激发光源，其被配置成利用激发光照射所述检查区域以引起光致发光；

图像检测器，其被配置成检测所述检查区域的灰度图像并检测来自所述检查区域的光致发光；和

处理器，其被配置成根据灰度图像创建彩色透射照明图像；其中，所述成像系统被配置成利用来自所述透射照明光源中的每个透射照明光源的透射照明光并利用来自所述激发光源的激发光照射所述检查区域，而不在从所述透射照明光源到所述检查区域的所述光学路径中的任一个中移动一个或多个部件。

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