CN117055203B - 照明系统、成像系统和基因测序仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种照明系统、成像系统和基因测序仪。照明系统包括物镜、激光源、偏振方向旋转器、分光器和光传导组件；激光源用于出射照明光；偏振方向旋转器设置在激光源的一侧，用于将照明光形成第一偏振光或第二偏振光；分光器设置在偏振方向旋转器的一侧，用于将第一偏振光和第二偏振光分成第一光束、第二光束、第三光束和第四光束；光传导组件设置在物镜和分光器之间，光传导组件用于将第一光束、第二光束、第三光束和第四光束传导至物镜并形成第一光斑、第二光斑、第三光斑和第四光斑。照明系统利用偏振方向旋转器可以改变照明光的偏振态，进而可以改变照明条纹的方向，光能利用率较高，激光源的功率较小，使得照明系统的器件成本较低。

Description

照明系统、成像系统和基因测序仪

技术领域

本发明涉及基因测序领域，尤其涉及一种照明系统、成像系统和基因测序仪。

背景技术

在相关技术中，为了获得较高的成像分辨率，基因测序仪可采用结构光照明超分辨显微镜（Structured Illumination Microscopy, SIM）技术。SIM的照明不同于宽场显微镜的面照明，SIM是用正弦条纹光照明物体，之后根据使用场景来决定照明条纹需要旋转的方向。通常情况下，SIM要使用衍射器件来产生两束±1级衍射的相干光。然而，衍射分光方式一般会存在0级和其他更高级次的衍射光，尤其是0级衍射光占据了大部分的激光能量。因此，SIM不可避免地造成大量的能量浪费。为了达到工作的功率要求，需要更大功率的激光器，提高了器件成本。与此同时，传统的SIM成像区域也受限于衍射分光元件的工作面积，因此很难满足大视野的成像要求。

发明内容

本发明提供一种照明系统、成像系统和基因测序仪。

本发明实施方式的照明系统用于成像系统，包括物镜、激光源、偏振方向旋转器、分光器和光传导组件；激光源用于出射照明光；偏振方向旋转器设置在激光源的一侧，用于将照明光形成第一偏振光或第二偏振光，第一偏振光和第二偏振光的偏振态不同；分光器设置在偏振方向旋转器的一侧，用于将第一偏振光分成第一光束和第二光束，以及将第二偏振光分成第三光束和第四光束；光传导组件设置在物镜和分光器之间，光传导组件用于将第一光束和第二光束传导至物镜，以使第一光束和第二光束在物镜的前焦面上形成第一光斑和第二光斑，第一光斑和第二光斑沿第一方向排布；光传导组件还用于将第三光束和第四光束传导至物镜，以使第三光束和第四光束在物镜的前焦面上形成第三光斑和第四光斑，第三光斑和第四光斑沿第二方向排布，第一方向与第二方向垂直。

本申请实施方式的照明系统利用偏振方向旋转器改变照明光的偏振态，进而配合分光器和光传导组件改变形成在物镜的前焦面上的光斑的分布位置，从而改变照明干涉条纹的方向，照明系统无需通过空间光调制器或者数字微反射镜阵列等衍射分光器件来改变照明条纹的方向，光能利用率较高，激光源的功率较小，使得照明系统的器件成本更低。

在某些实施方式中，照明系统包括相位延迟器，相位延迟器用于改变第二光束或第四光束的相位。

如此，相位延迟器可以改变第二光束和第四光束的光程，从而改变照明条纹的相位。

在某些实施方式中，光传导组件包括分光光路，分光光路包括第一分光镜、第二分光镜、第一导光组和第二导光组，第一导光组和第二导光组均设置在第一分光镜和第二分光镜之间，第一分光镜用于透过第一偏振光以及反射第二偏振光，第一导光组用于将透过第一分光镜的第一偏振光导向第二分光镜，第二导光组用于将第一分光镜反射的第二偏振光导向第二分光镜，第二分光镜用于将来自第一导光组的第一偏振光透过并导向物镜，以及将来自第二导光组的第二偏振光反射并导向物镜。

如此，光传导组件可以将来自分光器和相位延迟器的不同偏振态的偏振光传导至不同的方向上，使得照明光可以在物镜的前焦面上形成位于不同方向的光斑。

在某些实施方式中，第一导光组包括第一反射镜、第二反射镜和第三反射镜，第一反射镜、第二反射镜和第三反射镜依次设置在第一分光镜和第二分光镜之间，用于将透过第一分光镜的第一偏振光反射至第二分光镜。

如此，可以改变第一偏振光的方向，使得第一偏振光能够透过第二分光镜进入物镜成像。

在某些实施方式中，第一分光镜和第一反射镜沿第一排布方向间隔排布，第一反射镜和第二反射镜沿第二排布方向排布，第二反射镜和第三反射镜沿第一排布方向间隔排布，第三反射镜和第二分光镜沿第三排布方向间隔排布，第一排布方向、第二排布方向和第三排布方向两两垂直。

如此，通过改变第一分光镜和第二分光镜的布局，可以改变第一偏振光和第二偏振光的光路，使得第一偏振光和第二偏振光均能通过同一第二分光镜传导至物镜，使得分光光路的结构紧凑，并且使得所有的光束均能汇聚至物镜的前焦面上。

在某些实施方式中，第二导光组包括第四反射镜和第五反射镜，第四反射镜和第五反射镜依次设置在第一分光镜和第二分光镜之间，用于将第一分光镜反射的第二偏振光反射至第二分光镜。

如此，可以改变第二偏振光的方向，使得第二偏振光能够通过第二分光镜反射进入物镜成像。

在某些实施方式中，光传导组件包括第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜，第一透镜用于将分光器形成的第一光束或第三光束汇聚并导向第三透镜，第二透镜用于将分光器形成的第二光束或第四光束汇聚并导向第三透镜；第三透镜用于将来自第一透镜和第二透镜的光束准直并导向第四透镜，第四透镜用于将来自第三透镜的光束汇聚至第一分光镜。

如此，第一透镜和第二透镜可以将来自分光器和相位延迟器的两束光汇聚并形成焦点，第三透镜和第四透镜可以将光线准直并汇聚，从而可以减少光能的浪费，以及可以使得照明系统的结构更加紧凑，有利于照明系统小型化。

在某些实施方式中，光传导组件包括第五透镜和第六透镜，第五透镜用于将来自分光光路的光束准直并导向第六透镜，第六透镜用于将来自第五透镜的光束汇聚并导向至物镜。

如此，第五透镜和第六透镜可以将来自分光光路的光线准直并汇聚，从而可以减少光能的浪费，以及可以使得照明系统的结构更加紧凑，有利于照明系统小型化。

本申请实施方式的成像系统包括照明系统和成像模组，照明系统用于对样本形成照明光场，成像模组用于获取样本的目标图像。

本申请实施方式的成像系统通过照明系统扩展成像系统的成像频域，从而实现对样本的超分辨成像。

本申请实施方式的基因测序仪包括成像系统和生物特征识别装置，生物特征识别装置电连接成像系统，用于根据成像模组获取的目标图像识别样本的生物特征。

本申请实施方式的基因测序仪通过成像系统增大照明系统的照明范围，可以提高基因测序仪的检测效率。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明实施方式的照明系统的结构示意图；

图2是本发明实施方式的分光光路的结构示意图；

图3是本发明实施方式的第一偏振光在分光光路中的传导示意图；

图4是本发明实施方式的第二偏振光在分光光路中的传导示意图；

图5是本发明实施方式的照明光斑处于物镜的前焦面上的示意图；

图6是本发明实施方式的照明条纹的示意图；

图7是本发明实施方式的照明条纹的另一个示意图；

图8是无超分辨成像的宽场成像频域图；

图9是本发明实施方式的成像系统的成像频域图；

图10是本发明实施方式的样本的部分结构示意图。

附图标记说明：100、照明系统；10、物镜；20、激光源；21、照明光；22、第一偏振光；23、第二偏振光；24、第一光束；241、第一光斑；25、第二光束；251、第二光斑；26、第三光束；261、第三光斑；27、第四光束；271、第四光斑；30、偏振方向旋转器；40、分光器；50、光传导组件；51、分光光路；511、第一分光镜；512、第二分光镜；513、第一导光组；514、第二导光组；515、第一反射镜；516、第二反射镜；517、第三反射镜；518、第四反射镜；519、第五反射镜；52、第一透镜；53、第二透镜；54、第三透镜；55、第四透镜；56、第五透镜；57、第六透镜；60、相位延迟器；70、反射装置；80、二向分光镜；200、样本。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

请参阅图1-图5，本申请实施方式的照明系统100用于成像系统，包括物镜10、激光源20、偏振方向旋转器30、分光器40和光传导组件50；激光源20用于出射照明光21；偏振方向旋转器30设置在激光源20的一侧，用于将照明光21形成第一偏振光22或第二偏振光23，第一偏振光22和第二偏振光23的偏振态不同；分光器40设置在偏振方向旋转器30的一侧，用于将第一偏振光22分成第一光束24和第二光束25，以及将第二偏振光23分成第三光束26和第四光束27；光传导组件50设置在物镜10和分光器40之间，光传导组件50用于将第一光束24和第二光束25传导至物镜10，以使第一光束24和第二光束25在物镜10的前焦面上形成第一光斑241和第二光斑251，第一光斑241和第二光斑251沿第一方向排布；光传导组件50还用于将第三光束26和第四光束27传导至物镜10，以使第三光束26和第四光束27在物镜10的前焦面上形成第三光斑261和第四光斑271，第三光斑261和第四光斑271沿第二方向排布，第一方向与第二方向垂直。

本申请实施方式的照明系统100利用偏振方向旋转器30可以改变照明光21的偏振态，进而配合分光器40和光传导组件50可以改变形成在物镜10的前焦面上的光斑的分布位置，也即可以改变照明条纹的方向，照明系统100无需通过空间光调制器或者数字微反射镜阵列等衍射分光器件来改变照明条纹的方向，光能利用率较高，激光源20的功率较小，使得照明系统100的器件成本更低。

具体的，物镜10通过汇聚照明光21，以使照明光21在样本200上重叠形成照明条纹，从而起到照明和成像的作用。物镜10可以是显微镜物镜，例如现成的物镜，物镜10也可以是定制物镜。物镜10的焦距和倍率可以根据照明系统100的需求进行设定。

激光源20可以是用于发射激光的激光器，激光器根据输出激光波长范围可以分为远红外光激光器、中红外光激光器、近红外光激光器和可见光激光器等，可以根据需要的波长选择合适的激光器。本申请实施方式的激光源20设置有偏振片以得到线性偏振的激发光束。

请参阅图1，偏振方向旋转器30和光传导组件50配合可以改变照明光21的条纹方向，偏振方向旋转器30可以是液晶偏振方向旋转器，也可以是电动旋转的半波片。示例性地，当液晶偏振方向旋转器30施加电压时，照明光21穿透液晶偏振方向旋转器30产生第一偏振光22，第一偏振光22可以是P偏振光，此时，在物镜10的前焦面或者样本200上形成的条纹可如图6所示；液晶偏振方向旋转器30可将照明光21的偏振方向旋转90°产生第二偏振光23，第二偏振光23可以是S偏振光，此时，在物镜10的前焦面或者样本200上形成的条纹可如图7所示。

分光器40可以透过部分第一偏振光22并形成第一光束24，反射部分第一偏振光22并形成第二光束25，分光器40也可以透过部分第二偏振光23并形成第三光束26，反射部分第二偏振光23并形成第四光束27。第一光束24和第二光束25的光强可以相等，第三光束26和第四光束27的光强可以相等。

请参阅图1和图2，在某些实施方式中，照明系统100包括相位延迟器60，相位延迟器60用于改变第二光束25或第四光束27的相位。

如此，相位延迟器60可以改变第二光束25和第四光束27的光程，从而改变照明条纹的相位。

具体的，相位延迟器60设置在第二光束25或第四光束27的传导光路上，第二光束25和第四光束27的传导光路相同。相位延迟器60可以是液晶可变相位延迟器，或者是电动旋转的平板玻璃。在一些实施方式中，可以通过控制液晶相位延迟器60的上限电压和下限电压，改变液晶相位延迟器60的相位延迟量。

当相位延迟器60为电动旋转的平板玻璃时，假设玻璃的折射率为n，厚度为d，光束进入平板玻璃的入射角为θ1，入射角也为平板玻璃的旋转角，在平板玻璃中的折射角为θ2，假设平板玻璃旋转后光在平板玻璃中的光程为L。则可以用以下公式（1）-（3）推算出平板玻璃旋转角度和光程差ΔL的关系：

θ2=arcsin(sin(θ1)/n)……（1）；

L=n*d/cos(θ2) ……（2）；

ΔL=L-n*d……（3）。

在一些实施方式中，可以在分光器40和相位延迟器60之间设置反射装置70，反射装置70将来自分光器40的第二光束25和第四光束27反射至相位延迟器60，使得第二光束25与第一光束24的传播方向一致，以及第四光束27和第三光束26的传播方向一致。

请参阅图1和图2，在某些实施方式中，光传导组件50包括分光光路51，分光光路51包括第一分光镜511、第二分光镜512、第一导光组513和第二导光组514，第一导光组513和第二导光组514均设置在第一分光镜511和第二分光镜512之间，第一分光镜511用于透过第一偏振光22以及反射第二偏振光23，第一导光组513用于将透过第一分光镜511的第一偏振光22导向第二分光镜512，第二导光组514用于将第一分光镜511反射的第二偏振光23导向第二分光镜512，第二分光镜512用于将来自第一导光组513的第一偏振光22透过并导向物镜10，以及将来自第二导光组514的第二偏振光23反射并导向物镜10。

如此，光传导组件50可以将来自分光器40和相位延迟器60的不同偏振态的偏振光传导至不同的方向上，使得照明光21可以在物镜10的前焦面上形成位于不同方向的光斑。

具体的，在一些实施方式中，第一分光镜511和第二分光镜512可以是偏振分光棱镜，根据光束的偏振态将第一偏振光22和第二偏振光23进行透过或反射。第一分光镜511透过来自分光器40和相位延迟器60的第一偏振光22，第一偏振光22经第一导光组513后透过第二分光镜512进入物镜10成像；第一分光镜511反射来自分光器40和相位延迟器60的第二偏振光23，第二偏振光23经第二导光组514后在第二分光镜512反射进入物镜10成像。

请参阅图3，在某些实施方式中，第一导光组513包括第一反射镜515、第二反射镜516和第三反射镜517，第一反射镜515、第二反射镜516和第三反射镜517依次设置在第一分光镜511和第二分光镜512之间，用于将透过第一分光镜511的第一偏振光22反射至第二分光镜512。

如此，可以改变第一偏振光22的方向，使得第一偏振光22能够透过第二分光镜512进入物镜10成像。

具体的，第一光束24和第二光束25均是第一偏振态的光线，第一光束24和第二光束25透过第一分光镜511传导至第一反射镜515，第一反射镜515将第一光束24反射至第二反射镜516，第二反射镜516将来自第一反射镜515的第一光束24反射至第三反射镜517，第三反射镜517将来自第二反射镜516的第一光束24反射至第二分光镜512；同样的，第一反射镜515将第二光束25反射至第二反射镜516，第二反射镜516将来自第一反射镜515的第二光束25反射至第三反射镜517，第三反射镜517将来自第二反射镜516的第二光束25反射至第二分光镜512。

请参阅图2，在某些实施方式中，第一分光镜511和第一反射镜515沿第一排布方向x间隔排布，第一反射镜515和第二反射镜516沿第二排布方向y排布，第二反射镜516和第三反射镜517沿第一排布方向x间隔排布，第三反射镜517和第二分光镜512沿第三排布方向z间隔排布，第一排布方向x、第二排布方向y和第三排布方向z两两垂直。

如此，通过改变第一分光镜511和第二分光镜512的布局，可以改变第一偏振光22和第二偏振光23的光路，使得第一偏振光22和第二偏振光23均能通过同一第二分光镜512传导至物镜10，使得分光光路51的结构紧凑，并且使得所有的光束均能汇聚至物镜10的前焦面上。

具体的，在一些实施方式中，可以缩小第一分光镜511和第二分光镜512在第一排布方向x、第二排布方向y和第三排布方向z的距离，进而缩小照明系统100的结构。

请参阅图4，在某些实施方式中，第二导光组514包括第四反射镜518和第五反射镜519，第四反射镜518和第五反射镜519依次设置在第一分光镜511和第二分光镜512之间，用于将第一分光镜511反射的第二偏振光23反射至第二分光镜512。

如此，可以改变第二偏振光23的方向，使得第二偏振光23能够通过第二分光镜512反射进入物镜10成像。

具体的，第三光束26和第四光束27均是第二偏振态的光线，第二分光镜512将第三光束26和第四光束27反射至第四反射镜518，第四反射镜518将第三光束26反射至第五反射镜519，第五反射镜519将来自第四反射镜518的第三光束26反射至第二分光镜512；同样的，第四反射镜518将第四光束27反射至第五反射镜519，第五反射镜519将来自第四反射镜518的第四光束27反射至第二分光镜512。

在一些实施方式中，第一分光镜511和第四反射镜518沿第二排布方向y排布，第四反射镜518和第五反射镜519沿第三排布方向z间隔排布，第五反射镜519和第二分光镜512沿第一排布方向x间隔排布。

请参阅图1和图2，在某些实施方式中，光传导组件50包括第一透镜52、第二透镜53、第三透镜54和第四透镜55，第一透镜52用于将分光器40形成的第一光束24或第三光束26汇聚并导向第三透镜54，第二透镜53用于将分光器40形成的第二光束25或第四光束27汇聚并导向第三透镜54；第三透镜54用于将来自第一透镜52和第二透镜53的光束准直并导向第四透镜55，第四透镜55用于将来自第三透镜54的光束汇聚至第一分光镜511。

如此，第一透镜52和第二透镜53可以将来自分光器40和相位延迟器60的两束光汇聚并形成焦点，第三透镜54和第四透镜55可以将光线准直并汇聚，从而可以减少光能的浪费，以及可以使得照明系统100的结构更加紧凑，有利于照明系统100小型化。

具体的，第一透镜52和第二透镜53的光学参数可以是一致的，第一透镜52和第二透镜53可以产生照明光21的焦点并汇聚在第三透镜54的前焦面上，第三透镜54将来自分光器40和相位延迟器60的两束光准直成平行光并偏转一定角度，两束光经过第三透镜54偏转角度后，相交于第四透镜55的前焦点上，之后经过第四透镜55转变为传播方向平行的两束光，并全部进入分光光路51中。第三透镜54和第四透镜55可以将照明光21全部汇聚传播，减少照明光21在传播中的浪费，同时第三透镜54和第四透镜55可以将第一透镜52和第二透镜53的焦点共轭到第四透镜55的焦面上。

在一些实施方式中，第四透镜55的焦距可以比第三透镜54的焦距小，从而将来自第一透镜52和第二透镜53的光束的间距缩小。

请参阅图1，在某些实施方式中，光传导组件50包括第五透镜56和第六透镜57，第五透镜56用于将来自分光光路51的光束准直并导向第六透镜57，第六透镜57用于将来自第五透镜56的光束汇聚并导向至物镜10。

如此，第五透镜56和第六透镜57可以将来自分光光路51的光线准直并汇聚，从而可以减少光能的浪费，以及可以使得照明系统100的结构更加紧凑，有利于照明系统100小型化。

具体的，第五透镜56将来自分光光路51的两束光准直成平行光并偏转一定角度，两束光经过第五透镜56偏转角度后，两束光相交于第六透镜57的前焦点上，经过第六透镜57转变为传播方向平行的两束光，并全部聚焦在物镜10的前焦面上，之后两束光通过物镜10在样本200面上重叠并相互干涉，形成照明条纹。第五透镜56和第六透镜57可以将照明光21全部汇聚传播，减少照明光21在传播中的浪费，同时第五透镜56和第六透镜57可以将第四透镜55的两个光斑焦点共轭到物镜10的前焦面上。

当第一透镜52和第二透镜53的焦距为f1，第三透镜54的焦距为f2，第四透镜55的焦距为f3，第五透镜56的焦距为f4，第六透镜57的焦距为f5，物镜10的焦距为f6，激光源20出光的光束直径为D，经过分光器40分光后，两束平行传播光束的中心间隔为t，则最终照明系统100的照明范围X1为：

X1=D*f2*f4*f6/f1/f3/f5；

两束光从第六透镜57到物镜10前焦面上的光斑间隔X2为：

X2=t*f3*f5/f2/f4；

从以上公式可以看出，照明范围和照明光21的光束直径相关。可以通过对激光源20出光的光束进行扩束，从而满足照明系统100的照明范围的要求，扩大照明束直径，照明范围增大，可以提高成像系统的成像效率。物镜10前焦面上的光斑间隔决定了最终照明样本200的照明光21的条纹频率（条纹密度）。光斑间隔和两束照明光21的中心间隔相关，可以通过调整分光器40和反射镜之间的相对距离，从而调节照明光21的条纹频率，光斑间隔越大，照明光21的条纹越密，成像系统的分辨率越高。

在一些实施方式中，可以在第六透镜57和物镜10之间设置二向分光镜80，将荧光信号从照明光21路中转折出去。第六透镜57的焦距可以比第五透镜56的焦距小，从而将来自第一透镜52和第二透镜53的光束的间距缩小。

本申请实施方式的成像系统包括照明系统100和成像模组，照明系统100用于对样本200形成照明光场，成像模组用于获取样本200的目标图像。

本申请实施方式的成像系统通过照明系统100扩展成像系统的成像频域，从而实现对样本200的超分辨成像。

具体的，成像模组包括但不限于为相机，相机的数量可以是多个，多个相机分别接收不同波段的照明光21照射样本200后生成的光束以形成目标图像。请参阅图8-图10，图8为无超分辨成像的宽场成像频域图，图9为本申请实施方式的成像系统所能达到的频域图，中间虚线范围为该系统成像所能达到的频域范围，所包括的最大频域值越高，成像分辨率越高，图9的频域范围对比图8大了一倍，也就是成像分辨率高了一倍。以样本200为测序芯片为例，如图10所示，图中每个圈代表一个孔，DNA簇被限制在孔的直径范围内，因此可以通过调节芯片阵列中相邻孔的中心距离来改变芯片上DNA簇的密度，从而实现不同的测序通量。由于芯片阵列排布为正交排布，照明光21的条纹方向只要满足正交的两个方向即可，即照明光21的条纹方向间隔90°，每个方向拍摄三个相位，6幅图就能满足两倍分辨率的提升。

本申请实施方式的基因测序仪包括成像系统和生物特征识别装置，生物特征识别装置电连接成像系统，用于根据成像模组获取的目标图像识别样本200的生物特征。本申请实施方式的基因测序仪通过成像系统增大照明系统100的照明范围，可以提高基因测序仪的检测效率。本申请实施方式的测序仪包括但不限于为基因测序仪、核酸测序仪等具有测序功能的仪器，其他利用相同原理制造的仪器或设备也适用于本申请实施方式。

具体的，生物特征识别装置用于基于同一成像视场下同一波长激发光激发的受激荧光的图像，执行图像重建以获取重建后的超分辨图像，及根据重建后的超分辨图像识别成像视场内受激荧光的样本200的生物特征。其中，同一成像视场是指在某一时段由具有不同空间方向和不同相位的照明光21照射样本200形成的视场。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种照明系统，用于成像系统，其特征在于，所述照明系统包括：

物镜；

激光源，用于出射照明光；

偏振方向旋转器，设置在所述激光源的一侧，用于将所述照明光形成第一偏振光或第二偏振光，所述第一偏振光和所述第二偏振光的偏振态不同；

分光器，设置在所述偏振方向旋转器的一侧，用于透过部分所述第一偏振光并形成第一光束和反射部分所述第一偏振光并形成第二光束，以及用于透过部分所述第二偏振光并形成第三光束和反射部分所述第二偏振光并形成第四光束；和

光传导组件，设置在所述物镜和所述分光器之间，所述光传导组件用于将所述第一光束和所述第二光束传导至所述物镜，以使所述第一光束和所述第二光束在所述物镜的前焦面上形成第一光斑和第二光斑，所述第一光斑和所述第二光斑沿第一方向排布；

所述光传导组件还用于将所述第三光束和所述第四光束传导至所述物镜，以使所述第三光束和所述第四光束在所述物镜的前焦面上形成第三光斑和第四光斑，所述第三光斑和所述第四光斑沿第二方向排布，所述第一方向与所述第二方向垂直；

所述光传导组件包括分光光路，所述分光光路包括第一分光镜、第二分光镜、第一导光组和第二导光组，所述第一导光组和所述第二导光组均设置在所述第一分光镜和所述第二分光镜之间，所述第一分光镜用于透过所述第一偏振光以及反射所述第二偏振光，所述第一导光组用于将透过所述第一分光镜的所述第一偏振光导向所述第二分光镜，所述第二导光组用于将所述第一分光镜反射的所述第二偏振光导向所述第二分光镜，所述第二分光镜用于将来自所述第一导光组的所述第一偏振光透过并导向所述物镜，以及将来自所述第二导光组的所述第二偏振光反射并导向所述物镜；

所述第一导光组包括第一反射镜、第二反射镜和第三反射镜，所述第一反射镜、所述第二反射镜和所述第三反射镜依次设置在所述第一分光镜和所述第二分光镜之间，用于将透过所述第一分光镜的所述第一偏振光反射至所述第二分光镜，所述第一分光镜和所述第一反射镜沿第一排布方向间隔排布，所述第一反射镜和所述第二反射镜沿第二排布方向排布，所述第二反射镜和所述第三反射镜沿所述第一排布方向间隔排布，所述第三反射镜和所述第二分光镜沿第三排布方向间隔排布，所述第一排布方向、所述第二排布方向和所述第三排布方向两两垂直；

所述第二导光组包括第四反射镜和第五反射镜，所述第四反射镜和所述第五反射镜依次设置在所述第一分光镜和所述第二分光镜之间，用于将所述第一分光镜反射的所述第二偏振光反射至所述第二分光镜，所述第一分光镜和所述第四反射镜沿所述第二排布方向排布，所述第四反射镜和所述第五反射镜沿所述第三排布方向间隔排布，所述第五反射镜和所述第二分光镜沿所述第一排布方向间隔排布；

所述光传导组件还包括第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜，所述第一透镜用于将所述分光器形成的所述第一光束或第三光束汇聚并导向所述第三透镜，所述第二透镜用于将所述分光器形成的所述第二光束或第四光束汇聚并导向所述第三透镜；所述第三透镜用于将来自所述第一透镜和所述第二透镜的光束准直并导向所述第四透镜，所述第四透镜用于将来自所述第三透镜的光束汇聚至所述第一分光镜；

所述照明系统利用所述偏振方向旋转器改变所述照明光的偏振态，进而配合所述分光器和所述光传导组件改变形成在所述物镜的前焦面上的光斑的分布位置，从而改变照明干涉条纹的方向。

2.根据权利要求1所述的照明系统，其特征在于，所述照明系统包括相位延迟器，所述相位延迟器用于改变所述第二光束或所述第四光束的相位。

3.根据权利要求1所述的照明系统，其特征在于，所述光传导组件还包括第五透镜和第六透镜，所述第五透镜用于将来自所述分光光路的光束准直并导向所述第六透镜，所述第六透镜用于将来自所述第五透镜的光束汇聚并导向至所述物镜。

4.一种成像系统，其特征在于，包括：

权利要求1-3任一项所述的照明系统，所述照明系统用于对样本形成照明光场；

成像模组，用于获取所述样本的目标图像。

5.一种基因测序仪，其特征在于，包括：权利要求4所述的成像系统；

生物特征识别装置，电连接所述成像系统，用于根据所述成像模组获取的所述目标图像识别所述样本的生物特征。