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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf ein Abtastgerät,
das in der Lage ist, eine schwache Lichtintensität, die von einem Muster einer
Probe in Form einer flachen Platte emittiert wird, mit einem hohem
Maß an
Empfindlichkeit abzutasten und auszulesen, und vor allem auf ein
Abtastgerät
zum Abtasten und Auslesen eines Lumineszenzmusters als Bilddaten,
das in einem schwachen Maß von
einer Probe in Form einer flachen Platte emittiert wird.
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Bisher sind Analysetechniken mit
Gelelektrophorese hauptsächlich
verwendet worden, um Proteinstrukturen oder Nukleinsäuren von
hochmolekularen Stoffen eines lebenden Körpers in Bruchstücke zu zerlegen
oder zu analysieren. In vielen Fällen
wurden jedoch Proben durch Gelelektrophorese nur in sehr geringen Mengen
erhalten, so dass eine sichere und hochgradig empfindliche Erkennung
besonders benötigt
wurde, um solche Proben zu analysieren.
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Deshalb werden bisher Techniken auf
Proben, die nur in sehr geringen Mengen vorhanden waren, angewandt,
die Kennzeichnen der Probe als Objekt zum Analysieren mit einer
radioaktiven Substanz, Gießen der
gekennzeichneten Probe in ein Gel, Unterziehen des Gels der Elektrophorese,
Anbringen des elektrophoresierten Gels auf einem Röntgenfilm
oder Ähnlichem,
um die mit der radioaktiven Substanz gekennzeichneten Proben zu
belichten, Übertragen
des von der radioaktiven Substanz emittierten Lichts auf den Röntgenfilm und
Abtasten und Auslesen des Lichts als ein Muster der Probe umfassen.
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Es sollte jedoch darauf hingewiesen
werden, dass radioaktive Substanzen sehr gefährlich in der Handhabung sind,
und extreme Aufmerksamkeit in der Handhabung und dem Umgang solcher
radioaktiver Substanzen herrschen sollte. Deshalb wurden kürzlich,
um solch gefährliche
radioaktive Substanzen nicht verwenden zu müssen, chemische Lumineszenzverfahren
entwickelt, die ein elektrophoresisches Muster einer Probe mit einem
hohen Maß an
Empfindlichkeit durch Anwendung von chemischer Lumineszenz erkennen
können. Solch
chemische Lumineszenzverfahren enthalten Kennzeichnen einer Probe
mit einer Substanz wie einem Enzym, Beimischen der Probe zu einem
lumineszierenden Substrat, um eine chemische Lumineszenz aufgrund
einer chemischen Reaktion zwischen der gekennzeichneten Substanz
in der Probe und dem lumineszierenden Substrat herbeizuführen, und
Belichten eines Films durch die von der Probe emittierten chemischen Lumineszenz,
um dadurch ein Muster der Probe zur Verfügung zu stellen.
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Genauer ausgedrückt, werden die durch ein chemisches
Lumineszenzverfahren erhaltenen Ergebnisse der Abzüge durch
Hinzufügen
eines lumineszierenden Substrats zu einer Membran, an der die Probe
angebracht ist, gelesen, wodurch eine chemische Lumineszenz der
Probe entsprechend einer Menge der Probe verursacht wird, und Belichten
eines hochempfindlichen Films mit der chemischen Lumineszenz des
Films und Abtasten der chemischen Lumineszenz auf dem Film. In einigen
Experimenten müssen,
da chemische Lumineszenz sehr schwach ist, eine Substanz der chemischen
Lumineszenz, die chemische Lumineszenz über eine lange Zeitperiode
ausstrahlt, und ebenso ein Film mit einem hohen Maß an Empfindlichkeit
verwendet werden. Selbst in diesem Fall werden zehn bis zwanzig
Stunden benötigt,
um den hochempfindlichen Film mit der Probe zu belichten. Nach Beendigung
der Belichtung wird der Film dann entwickelt, um ein gewünschtes Punktebild
bereitzustellen. Um das erhaltene Bild quantitativ zu analysieren,
wird es zum Beispiel mit einem gebräuch lichen Scanner zum Scannen
von Dokumenten und Bildern abgetastet, in einem PC abgelegt und mittels
Bildbearbeitung analysiert.
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In dem oben beschriebenen Verfahren,
das einen hochempfindlichen Film verwendet, ist in vielen Fällen eine
zur Belichtung der Probe auf den Film bestimmte Zeitdauer durch
Erfahrung und Gefühl
eines Anwenders auf der Basis der verwendeten Muster, der Menge
an chemischer Lumineszenzsubstanz, die für das Muster verwendet wird,
Temperaturbedingungen, usw., festgelegt worden. Daher können experimentelle
Ergebnisse nicht auf eine stabile und sichere Art und Weise erhalten
werden, und Experimente müssen
in vielen Fällen wiederholt
ausgeführt
werden. Ferner beinhaltet solch ein konventionelles Verfahren das
Problem, dass Messungen aufgrund der Tatsache, dass ein dynamischer
Bereich durch die Empfindlichkeitscharakteristik des Films bestimmt
werden sollte, nicht über
einen weiten Bereich ausgeführt
werden können.
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In letzter Zeit wurde der Versuch
unternommen, die oben beschriebenen Probleme zu lösen, welche das
direkte Auslesen des Lichts der chemischen Lumineszenz als ein Bild
unter Zuhilfenahme einer hochempfindlichen Kamera beinhaltet. In
diesem Fall, um der Kamera zu ermöglichen, ein sehr geringes
Maß an
chemischer Lumineszenz zu lesen, ist es notwendig, dass die Empfindlichkeit
der Kamera hoch genug ist, um ungefähr 104 Photonen pro Quadratzentimeter
pro Sekunde zu erkennen. Gegenwärtig
sind zwei Arten von optischen Lesevorrichtungen erhältlich,
die ein solch hohes Grad an Empfindlichkeit erreichen; das eine
ist von dem Typ, der optische Signale mit einem Bildverstärker verstärkt und
dann das Bild ausliest, und der andere ist von dem Typ, der ein
Signalrauschverhältnis
durch Steuerung der Erzeugung des thermischen Rauschens durch Kühlung eines
CCD-Bildaufnahmeelements steuert.
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Die optische Auslesevorrichtung des
ersten Typs enthält
den Bildverstärker
mit einem Aufbau, in dem eine große Anzahl von Kapillaren zur
Verstärkung
von Elektronen, die als Multikanalplatten bezeichnet werden, zwischen
photoelektrischen Oberflächen
geschaltet sind, und die Optoelektronen, die an der vorderen photoelektrischen
Oberfläche
erzeugt werden, um das 104 bis 105Fache verstärkt werden und zu den optischen
Signalen am Ende der photoelektrischen Oberfläche zurückkehren, um diese an die Kamera
weiterzuleiten. Die optische Lesevorrichtung dieses Typs zeigt jedoch
Probleme, dass die Kosten des Bildverstärkers sehr hoch sind, und dass
die Auflösungsfähigkeit
eines Bildes durch die Anzahl der Multikanalplatten begrenzt ist.
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Auf der anderen Seite enthält die optische
Lesevorrichtung des zweiten Typs ein CCD-Bildaufnahmeelement des
Kühlungstyps.
Die Kamera dieser optischen Lesevorrichtung kann das thermische
Rauschen durch Kühlung
des CCD-Elements auf einige zehn Grad Celsius minus reduzieren,
wodurch das Signalrauschverhältnis
erhöht
wird. Das CCD-Element wird der elektronischen Kühlung unterworfen und die erzeugte
Wärme wird
durch ein Medium, wie Wasser oder flüssiger Stickstoff, abgesaugt.
Das CCD-Bildaufnahmeelement eines so hochempfindlichen Typs kann
eine Beleuchtungsstärke
von ungefähr
10–8 lx
erfassen und ein Bild aufnehmen. Es kann ferner eine höhere Empfindlichkeit
dadurch erreichen, dass es Licht für eine lange Zeitperiode ansammelt.
Die optische Lesevorrichtung des Kühlungstyps weist jedoch die
Probleme auf, dass eine Pumpvorrichtung, usw. zur Zirkulation des
Kühlmittels
benötigt
werden, wobei die Vorrichtung größere Ausmaße annimmt
und die Kosten für
die Vorrichtung selbst und deren Wartung steigen.
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Des Weiteren haben optische Lesevorrichtungen
des Kameratyps das gemeinsame Problem, dass aufgrund dessen, dass
die Anzahl der Pixel des Bildaufnehmerelements im Normalfall so
gering wie 512 mal 512 ist und in größeren Fällen so viel wie 1.024 mal
1.024 ist. Wenn das Bild eines Musters einer Probe durch ein Bildaufnahmeelement,
das einen solche geringe Zahl an Pixeln aufweist, abgetastet und
ausgelesen wird, ist es jedoch wahrscheinlich, dass in dem optischen
System Verzerrungen auftreten und dass Vergrößerungen oder Verkleinerungen
des Musters fortgesetzt auftreten und so leicht verändert werden
können,
wodurch die Genauigkeit in den Abständen eines Bildes verringert
wird.
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Es soll jedoch festgestellt werden,
dass eine optische Lesevorrichtung eines Zeilensensorsystems des Kontakttyps
zur Verwendung in einem herkömmlichen
Bildscanner als Lesesystem mit einem höheren Grad an Genauigkeit in
Ausdehnung und Auflösung
eingesetzt werden kann. Für
die optische Lesevorrichtung eines Zeilensensorsystems wird ein
CCD-Zeilensensor verwendet, der jedoch eine Beleuchtungsstärke von
ungefähr
500 bis 1.000 lx auf der zu lesenden Oberfläche erfordert. Daher ist bei
Scannern zum Abtasten und Auslesen von Dokumenten und Bildern im
allgemeinen Gebrauch eine Leseoberfläche mit einer Lichtquelle,
wie zum Beispiel einer Leuchtstoffröhre oder ähnlichem beleuchtet, um eine
ausreichend hohe Beleuchtungsstärke
zur Verfügung
zu stellen.
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Damit die optische Lesevorrichtung
des Zeilensensorsystems des Kontakttyps chemische Lumineszenz der
Stärke
von ungefähr
10–8 lx
lesen kann, ist es jedoch notwendig, den CCD-Zeilensensor auf sehr
geringe Temperaturen zu kühlen
oder es wird ein Bildverstärker
benötigt,
wie in den CCD-Bildaufnahmeelementen der oben beschriebenen Kamera.
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Demnach weist solch eine optische
Lesevorrichtung die Probleme auf, dass ein optischer Aufnehmer, bestehend
aus einem Licht empfangenden Teil, teuer wird, der Zeilensensor
große
Ausmaße
annimmt, da er in einem Schlitten untergebracht ist, der entlang
der Lesefläche bewegbar
ist, und die Zirkulation des Kühlmittels
schwierig ist, falls die optische Lesevorrichtung dem Kühlungstyp
entspricht.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, ein Abtastgerät,
um ein Muster einer Probe mit einem hohen Maß an Mengenbestimmung und Ausdehnungsgenauigkeit
abzutasten und auszulesen, mit geringen Kosten und einem hohen Maß an Empfindlichkeit
zu schaffen.
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Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, ein Abtastgerät
zu schaffen, um Muster, die von einer Probe in Form einer Platte
mit einer schwachen Intensität
abgegeben wurden, mit einem hohen Maß an Empfindlichkeit abzutasten
und auszulesen.
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Um die oben angegebenen Aufgaben
zu lösen,
sieht die vorliegende Erfindung als erstes Merkmal ein Abtastgerät vor, um
ein lumineszierendes Muster einer Probe in Form einer flachen Platte
abzutasten und auszulesen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass
es enthält:
Platzierungseinrichtungen, um die Probe als Objekt zum Auslesen
zu platzieren; Lichtbündelungseinrichtungen,
die das von dem lumineszierenden Muster der Probe emittierte Licht
bündeln;
Bewegungseinrichtungen, um die Lichtbündelungseinrichtung relativ
zur Platzierungseinrichtung zu bewegen; Lichtempfangseinrichtungen,
die das von dem lumineszierenden Muster der Probe emittierte, durch
die Lichtbündelungseinrichtung
gebündelte
Licht in vorgegebene Segmente aufteilt, und das Licht durch eindimensionales
Abtasten des Lichts von den Segmenten empfängt; photoelektrische Umwandlungseinrichtungen,
welche die optischen Signale des durch die Lichtempfangseinrichtung
empfangenen Lichts in elektrische Signale umwandelt; Steuereinrichtungen,
die das Abtasten durch die Lichtempfangseinrichtung entsprechend
den elektrischen Signalen von der photoelektrischen Umwandlungseinrichtung steuert;
und Datenverarbeitungseinrichtungen, welche die elektrischen Signale
der photoelektrischen Umwandlungseinrichtung in digitale Signale
umwandelt und aus den optischen Signalen des Lichts, das aus den Segmenten
selektiv eindimensional empfangen wurde, in Bild rekonfiguriert.
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Als zweites Merkmal gibt die vorliegende
Erfindung ein Abtastgerät
an, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Steuereinrichtung,
welche das Abtasten durch die Lichtempfangseinrichtung steuert,
mehrere Abtastungen einer identischen Abtastzeile entsprechend den
elektrischen Signalen der photoelektrischen Umwandlungseinrichtung
durchführt.
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Als drittes Merkmal gibt die vorliegende
Erfindung ferner ein Abtastgerät
an, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Platzierungseinrichtung
ein Probenplatzierungstischelement zur Platzierung der Probe als
Ausleseobjekt und ein Probenabdeckelement zur Abdecken der Probe
aufweist. Das Probenabdeckelement deckt die auf dem Probenplatzierungstischelement
platzierte Probe in einem optisch geschlossenen Raum in Verbindung
mit dem Probenplatzierungstischelement ab, wenn das Probenabdeckelement
zum Abtasten und Auslesen der Probe geschlossen ist.
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Zusätzlich zeigt die vorliegende
Erfindung als viertes Merkmal ein Abtastgerät, das dadurch gekennzeichnet
ist, dass das Licht des lumineszierenden Musters der Probe als Ausleseobjekt
Phosphoreszenz oder beschleunigte Phosphoreszenz ist, die von der
auf eine Membran übertragenen
Probe emittiert wird, oder chemische Lumineszenz von dem lumineszierenden
Muster der Probe ist, die aufgrund einer chemischen Umwandlung der
Probe Licht abgibt.
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Ferner gibt die vorliegende Erfindung
als fünftes
Merkmal ein Abtastgerät
an, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Datenverarbeitungseinrichtung
ferner Korrekturverarbeitungseinrichtungen enthält, die eine periodische Variation
der Lumineszenzintensität
entsprechend der Steuerung der Abtastung durch die Steuereinrichtung
korrigiert.
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Als sechstes Merkmal gibt die vorliegende
Erfindung ein Abtastgerät
an, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Lichtempfangseinrichtung
ein Verschlusselement, das die vorgegebenen Segmente bildet und
einen Lichtleiter enthält,
und das das Licht des Musters der Probe durch Steuerung der Segmente
durch das Verschlusselement in die vorgegebenen Segmente geteilt
und das Licht von mehreren Elementen aus den vorgegebenen Segmenten
selektiv auf eine eindimensionale Weise hindurchgeleitet und durch
den Lichtleiter zum Empfang durch das Lichtempfangsteil geleitet
wird.
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Als siebtes Merkmal gibt die vorliegende
Erfindung ferner ein Abtastgerät
an, das gekennzeichnet ist durch: eine ebene Lichtquelle, die das
Muster der Probe in einer flachen Form mit Licht beleuchtet, wenn
die Probe nicht lumineszierend ist; Platzierungseinrichtungen, um
die Probe als Objekt zum Auslesen zu platzieren; Lichtbündelungseinrichtungen,
die das von dem lumineszierenden Muster der Probe emittierte Licht
bündeln;
Bewegungseinrichtungen, welche die Lichtbündelungseinrichtung relativ
zur Platzierungseinrichtung bewegen; Lichtempfangseinrichtungen,
die das von dem lumineszierenden Muster der Probe emittierte, durch die
Lichtbündelungseinrichtung
gebündelte
Licht in vorgegebene Segmente aufteilt, und das Licht durch eindimensionales
Abtasten des Lichts von den Segmenten empfängt; photoelektrische Umwandlungseinrichtungen,
welche die optischen Signale des durch die Lichtempfangseinrichtung
empfangenen Lichts in elektrische Signale umwandelt; Steuereinrichtungen,
die das Abtasten durch die Lichtempfangseinrichtung entspre chend den
elektrischen Signalen von der photoelektrischen Umwandlungseinrichtung
steuert; und Datenverarbeitungseinrichtungen, welche die elektrischen
Signale der photoelektrischen Umwandlungseinrichtung in digitale Signale
umwandeln und aus den optischen Signalen des Lichts, das aus den
Segmenten selektiv eindimensional empfangen wurde, ein Bild rekonfigurieren.
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In dem Abtastgerät gemäß der vorliegenden Erfindung
mit den Merkmalen wie oben beschrieben wird ein Muster einer chemisch
lumineszenten Proben in Form einer flachen Platte als Ausleseobjekt,
wenn es abgetastet und ausgelesen werden soll, auf der Platzierungseinrichtung
platziert, die Bewegungseinrichtung bewegt die Platzierungseinrichtung
und die Lichtbündelungseinrichtung
relativ zueinander, wobei das Auslesen des Musters der Probe gestartet
wird. Wenn das Auslösen
des Musters der Probe begonnen hat, bündelt die Lichtbündelungseinrichtung
die von dem Muster erzeugte Lumineszenz und die Lichtempfangseinrichtung
teilt das Licht des Musters, das durch die Lichtbündelungseinrichtung
gebündelt
wurde, in eine vorbestimmte Anzahl von Segmenten und tastet das
Licht der Segmente auf eindimensionale Weise ab. Die optischen Signale, die
durch die Lichtempfangseinrichtung empfangen wurden, werden dann
durch die photoelektrische Umwandlungseinrichtung und durch die
Steuereinrichtung, die das Abtasten durch die Lichtempfangseinrichtung entsprechend
den elektrischen Signalen von der photoelektrischen Umwandlungseinrichtung
steuert, in elektrische Signale umgewandelt. Des Weiteren wandelt
die Datenverarbeitungseinrichtung die elektrischen Signale der photoelektrischen
Umwandlungseinrichtung in digitale Signale um und rekonfiguriert
aus den optischen Signalen des Lichts, das aus den Segmenten selektiv
eindimensional empfangen wurde, ein Bild.
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Während
der Steuerung des Abtastens, das durch die Lichtempfangseinrichtung
durchgeführt
wird, steuert die Steuereinrichtung das mehrmalige Abtasten einer
identischen Abtastzeile in Abhängigkeit
von den elektrischen Signalen der photoelektrischen Umwandlungseinrichtung.
Das mehrmalige Abtasten der gleichen Abtastzeile erlaubt es der
Lichtempfangseinrichtung, das Licht eines lumineszierenden Musters
einer Probe, das eine schwache Lumineszenz emittiert, mit einem
hohen Maß an
Empfindlichkeit zu empfangen. Ferner, wie oben beschrieben, enthält die Platzierungseinrichtung
ein Platzierungstischelement zur Platzierung der Probe als das Ausleseobjekt
und das Abdeckelement zum Abdecken der Probe und das Abdeckelement
bedeckt die Probe auf dem Platzierungstischelement in einem optisch
geschlossenen Raum, wenn die Probe ausgelesen wird, wobei Störungen durch äußeres Licht
blockiert werden können,
und ein Muster einer sehr schwachen chemischen Lumineszenz mit einem
hohen Maß an
Empfindlichkeit ausgelesen werden kann.
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In dem Abtastgerät gemäß der vorliegenden Erfindung,
ist das Licht des lumineszierenden Musters der Probe, die als das
Ausleseobjekt abgetastet werden soll, Phosphoreszenz oder beschleunigte
Phosphoreszenz, die von der auf eine Membran transkribierten Probe
emittiert wird, oder chemische Lumineszenz von einem luminszierenden
Muster einer Probe, die aufgrund einer chemischen Umwandlung der
Probe Licht abgibt. Die Datenverarbeitungseinrichtung enthält ferner
eine Berichtigungsverarbeitungseinrichtung, die eine periodische
Variation der Lumineszenzstärke
in Abhängigkeit
von der Steuerung der Abtastung durch die Steuereinheit korrigiert.
Daher kann das Abtastgerät
das Muster durch Berichtigung einer Variation der Leuchtenergie
der Probe selbst dann abtasten, wenn es seine Leuchtenergie variiert, ähnlich der
Lumineszenz eines lumineszierenden Musters einer Probe durch eine
chemische Transformation.
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Die Lichtempfangseinrichtung hat
ferner das Verschlusselement, das die vorbestimmten Segmente bildet
und den Lichtleiter. Wenn sie das Licht von dem lumineszierenden
Muster der Probe empfängt,
kann das Licht des lumineszierenden Musters durch Steuerung der
Segmente durch das Verschlusselement in die vorgegebenen Segmente
unterteilen und dabei dem Licht erlauben, von mehreren Elementen
aus den geteilten Segmenten selektiv auf eine eindimensionale Weise
hindurchzupassieren und das Licht durch den Lichtleiter leiten.
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Das Abtastgerät gemäß der vorliegenden Erfindung
ist mit der ebenen Lichtquelle, die das Muster der Probe mit Licht
in einer flachen Form beleuchtet, versehen. Diese flache oder ebene
Lichtquelle kann das Muster der flachen Probe mit Licht versorgen,
wenn die Probe kein Licht abgibt. Im Ergebnis kann das Licht, das durch
das Muster der Probe übertragen
wurde, grundsätzlich
auf die gleiche Art und Weise behandelt werden wie ein lumineszierendes
Muster, so dass das Abtastgerät
mit einem ähnlichen
Mechanismus wie der Mechanismus wie oben beschrieben das Muster
des durch das Muster der Probe übertragenen
Lichts abtasten und auslesen kann.
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Wie oben beschrieben, kann die vorliegende
Erfindung ein Abtastgerät
bereitstellen, das eine schwache Lumineszenzintensität von einem
lumineszierenden Muster einer Probe, wie zum Beispiel chemische
Lumineszenz, abtastet und ausliest, und einen eindimensionalen Sensoranteil
eines Kontakttyps mit einem hohen Empfindlichkeitsmaß bei geringen
Kosten realisieren, wobei es einfach zu bedienen ist und eine schwache Intensität einer
Lumineszenz eines lumineszierenden Musters einer Probe abzutasten
und auszulesen vermag. In diesem Fall verwendet das Abtastgerät gemäß der vorliegenden
Erfindung ein Verfahren zur Steuerung des Abtastens durch einen
Segmentverschluss, der für
die Verwendung mit einem eindimensionalen CCD-Sensor als hochempfindlicher
optischer Sensor geeignet ist, so dass die vorliegende Erfindung
das Abtastgerät
zum Abtasten und Auslesen der schwachen Lumineszenzintensität des lumineszierenden
Musters einer Probe bei geringen Kosten erlaubt. Zusätzlich ist
das Abtastgerät
gemäß der vorliegenden
Erfindung mit einer Kor rektureinrichtung, um die periodischen Variationen
in den chemischen Lumineszenz zu korrigieren, versehen, so dass
es eine komplette Fläche
des Musters der Probe mit einem hohen Maß an Empfindlichkeit abtasten
und auslesen kann, ohne dass Einflüsse aufgrund der periodischen
Variation in der chemischen Lumineszenz auftreten, selbst wenn das
lumineszierende Muster der Probe, das durch chemische Lumineszenz erzeugt
wurde, abgetastet und ausgelesen wird.
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Andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile
der Erfindung werden im weiteren Verlauf der Beschreibung, im Zusammenhang
mit den begleitenden Figuren erläutert.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Blockdiagramm, das die gesamte Struktur eines Abtastgeräts gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung zeigt.
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2 ist
eine Teilansicht, die einen wesentlichen Anteil eines Probenabdeckteils
und eines Probentragetisches eines Hauptbestandteils des Abtastgerätes entsprechend
der Erfindung zeigt.
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3 ist
eine perspektivische Ansicht, die einen Bewegungsmechanismus für einen
Leseschlitten des Hauptteils des Abtastgeräts entsprechend der Erfindung
zeigt.
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4 ist
eine Seitenansicht, die ein Lichtempfangsteil des Leseschlittens
des Hauptteils des Abtastgeräts
entsprechend der Erfindung zeigt.
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5 ist
eine perspektivische Ansicht, die das Lichtempfangsteils des Leseschlittens
des Hauptteils des Abtastgeräts
entsprechend der Erfindung zeigt.
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6 ist
ein Blockdiagramm, das den Aufbau eines elektrischen Leitungssystems
des Hauptteils des Abtastgeräts
entsprechend der Erfindung zeigt.
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7 ist
ein Flussdiagramm, das den gesamten Operationsfluss des elektrischen
Leitungssystems des Hauptteils des Abtastgeräts entsprechend der Erfindung
zeigt.
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8 ist
ein Blockdiagramm, das einen Aufbau eines wesentlichen Teils des
Verschattung-Korrekturschaltkreises zeigt.
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9 ist
ein Diagramm, das die Schwankung des Ausgangslevels beim Auslesen
von Pixeln in Schlittenrichtung zeigt.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die vorliegende Erfindung wird anhand
von Beispielen im Zusammenhang mit den begleitenden Figuren näher erläutert.
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1 ist
ein Blockdiagramm, das den gesamten Aufbau des Abtastgeräts entsprechend
einer Ausführungsform
der Erfindung zeigt, wobei Bezugszeichen 10 einen Hauptteil
des Abtastgeräts
bezeichnet, Bezugszeichen 11 einen Probentragetisch, Bezugszeichen 12 ein
Probenabdeckteil, Bezugszeichen 13 eine ebene Lichtquelle,
Bezugszeichen 14 einen Ausleseschlitten mit einem Lichtempfangsteil,
Bezugszeichen 15 eine Datenverarbeitungseinheit, Bezugszeichen 16 eine
Druckeinheit und Bezugszeichen 17 eine Datenspeichereinheit.
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Anhand eines Überblicks der Funktionsweise
des Hauptbestandteils des Abtastgeräts wird der Betrieb zum Auslesen
der Lumineszenz, die von einem Muster einer Probe emittiert wird,
mit Bezug zu 1 beschrieben.
Nachdem das Probenabdeckteil 12 des Hauptteils 10 des
Abtastgeräts
geöffnet
wurde, wird eine zuvor präparierte
Probe auf die Innenseite des Probentrageteils 11 platziert
und das Probenabdeckteil 12 dann geschlossen. Das Probentrageteil 11 hat
eine rechteckige Form, deren oberer Anteil seiner äußeren umgebenen Seitenwand
mit einer Nut in ihrem zentralen Anteil entlang ihres gesamten Umfangs
versehen ist, und das Probenabdeckteil 12 die Form eines
Deckels hat, in dem ein unterer Seitenanteil seines äußeren Umfangs
mit einem Vorsprung entlang seines gesamten Umfangs versehen ist.
Wenn das Probenabdeckteil 12 geschlossen ist, ist es so
angeordnet, dass sein Vorsprung dicht mit der Nut des Probentrageteils 11 in
Eingriff steht, so dass ein geschlossener Raum zwischen dem Probentrageteil 11 und
dem Probenabdeckteil 12 entsteht, durch ein Austreten von
Licht aus der Innenseite unterdrückt
wird, da die Intensität
der Lumineszenz des lumineszierenden Musters der Probe so schwach
ist, dass ein Maß der
Empfindlichkeit verringert werden könnte, falls Licht aus der Innenseite
austreten würde.
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Die ebene Lichtquelle 13 ist
auf einer Rückseite
des Probenabdeckteils 12 montiert, die eine Probe in ebener
Form, die auf dem Probentrageteil 11 platziert wurde, gegenüberliegt,
wobei der Probentrageteil 11 eine Lichtquelle ist, die
eine Lichtaussendungsoberfläche
in einer ebenen Form hat, um eine Beleuchtung der Probe über die
gesamte Oberfläche
des Musters der Probe mit Licht zu ermöglichen, wenn die Probe, die
in dem Probentrageteil 11 platziert wurde, kein Licht oder
nur eine sehr geringe Intensität
von Licht ausgibt. Nachdem ein Muster des Lichts, das von der ebenen
Lichtquelle 13 durch das Muster der Probe scheint, im Wesentlichen
auf die gleiche Weise behandelt werden kann wie ein lumineszierendes
Muster der Probe, kann das nichtlumineszierende Muster der Probe
so wie es ist im Wesentlichen genauso ausgelesen werden wie das lumineszierende
Muster der Probe. Nachdem die Leseempfindlichkeit des Leseempfangsteils
zum Lesen des Musters der Probe so hoch ist, kann die ebene Lichtquelle 13 bis
zu einem ausreichenden Maß angewendet werden,
selbst falls eine Lumineszenz der ebenen Lichtquelle nicht so hoch
ist. Als ebene Lichtquelle 13 kann zum Beispiel ein elektrolumineszierender
Emitter (EL-Emitter) mit einer ebenen lumineszierenden Oberfläche verwendet
werden.
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Nachdem Lumineszenz (Fluoreszenz)
von dem lumineszierenden Muster der Probe gewöhnlich für ungefähr zehn und ein paar Minuten
oder länger
anhalten kann, wird der Leseschlitten 14 mit dem Lichtempfangsteil
durch einen Antriebsmechanismus während einer Zeitspanne, in
der die Probe Licht ausgibt, in einer vorbestimmten Richtung, zum
Beispiel nach links und rechts, wie in 1 gezeigt, geführt, um dabei dem Lichtempfangsteil
zu ermöglichen,
das Licht des lumineszierenden Musters in Abhängigkeit von der Ausleseposition,
in der der Leseschlitten es lesen kann, zu lesen. Obgleich der Aufbau
des Lichtempfangsteils des Leseschlittens 14 nachstehend
beschrieben werden wird, ist es derart aufgebaut, dass das Licht,
das von der Probe emittiert wird, durch ein Lichtbündelungsteil,
wie zum Beispiel eine SELFOC-Linsenanordnung oder ähnliches,
kondensiert wird, das kondensierte Licht dann in vorbestimmte Segmente
durch einen PLZT-Lichtverschluss geteilt wird, das Licht, das der
Größe mehrerer
Segmente aus den Lesesegmenten der Probe entspricht, wird selektiv
auf eindimensionale Weise durchgeleitet, das Licht wird dann zu
dem Lichtleiter geleitet, um optische Signale in elektrische Signale
umzuwandeln, die umgewandelten elektrischen Signale unterliegen dann
einer Analog-Digital-Wandlung in digitale Signale, die dann wiederum
ausgegeben werden.
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Die Daten der digitalen Signale des
lumineszierenden Musters der Probe, die in der oben genannten Weise
ausgelesen wurden, werden zu der Datenverarbeitung 15 übertragen,
die wiederum die übertragenen Daten
als Bilddaten, wie benötigt,
verarbeitet, und ein Bild des lumineszierenden Musters rekonfiguriert,
gefolgt von der Darstellung des resultierenden Bildes auf einem
Bildschirm. Die rekonfigurierten Daten sind in der Datenspeichereinheit 17 als
Bilddaten abgespeichert. Die Bilddaten können durch eine Druckeinheit 16 ausgegeben
werden. Als Druckeinheit 16 wird vorzugsweise ein Drucker,
der sogenannte multiple Farbabstufungen, zum Beispiel Farbdrucker
des thermischen Sublimationstyps, der 256 verschiedene Farbstufen
erzeugen kann, verwendet.
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2 ist
eine Teilansicht, die den wesentlichen Teil des Probenabdeckteils
und des Probentragetisches des Hauptteils des Abtastgeräts entsprechend
der Erfindung zeigt. Wie in 2 gezeigt,
enthält
der Probenabdeckteil 12 ein Abdecktrageteil 21,
um eine Abdeckung als Ganzes zu tragen, einen ebenen Lichtemitter 22 und
ein Schutzblatt 23. Auf der anderen Seite enthält der Probentrageteil 11 eine
aus einer transparenten Glasplatte hergestellte Probentrageplatte 24 und
einen Gehäusekörper 25 zur
Unterstützung
der Probentrageplatte 24. Im Inneren des Gehäusekörpers 25 ist
der Leseschlitten 14 mit dem Lichtempfangsteil mit dem Aufbau
und der Konstruktion wie oben beschrieben angeordnet. Der Leseschlitten 14 bewegt
sich durch den Antriebsmechanismus (nicht gezeigt) über eine
Probe in Form einer flachen Platte in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung.
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Wie in 2 gezeigt,
ist das Abdecktrageteil 21 an seinem äußeren Umfangsseitenkanten mit
einem Vorsprung 26, der abwärts ausgebildet ist, wenn der
Abdecktrageteil 21 geschlossen ist, versehen. Andererseits
ist der Gehäuseteil 25 des
Probentrageteils 11 an seinem äußeren Seitenkantenteil mit
einer Nut 27 versehen, die nach oben hin geöffnet ist
und dicht mit dem Vorsprung 26 in Eingriff steht, wenn
der Probentrageteil 11 mit dem Abdecktrageteil 21 abgedeckt
und verschlossen ist.
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Wenn das Muster einer abzutastenden
und auszulesenden Probe Licht abgibt, bleibt die Stromquelle des
ebenen Lichtemitters 22 ausgeschaltet. Andererseits, falls
das Muster der Probe nichtlumineszierend ist, wird die Stromquelle
eingeschaltet und der ebene Lichtemitter 22 leuchtet auf,
nachdem bestätigt
wurde, dass keine von der Probe ausgegebene Luminszenz durch das
Licht empfangende Teil während
einer vorbestimmten Zeitspanne erfasst wurde. Danach wird das Auslesen
des Musters der Probe gestartet. Durch den vorangegangenen beschriebenen
Arbeitsablauf kann das Abtastgerät
gemäß der Erfindung
das Muster der Probe, ob lumineszierend oder nichtlumineszierend,
im Wesentlichen auf die gleiche Art und Weise abtasten und auslesen.
Es soll hier erwähnt
werden, dass, falls das Muster der Probe nicht lumineszierend ist,
es dadurch ausgelesen wird, dass das Lichtempfangsteil das durch
das Muster scheinende Licht liest.
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Wenn begonnen wird, eine schwache
Lichtintensität
eines Teils einer Probe zu lesen, wird die Probe als ein Ausleseobjekt
auf der Probentrageplatte 24 platziert und das Probenabdeckteil 12 geschlossen.
Wenn das Probenabdeckteil 12 geschlossen wird, wird die
Probe durch den Schutzfilm 23, der an dem Probenabdeckteil 12 montiert
ist, heruntergedrückt,
und der Vorsprung 26 des Probenabdeckteils 12 wird
mit der Nut 27 des Probentrageteils 11 in Eingriff
gebracht, um einen optisch geschlossenen Raum zwischen dem Probentrageteil 11 und
dem Probenabdeckteil 12 zu schaffen, in dem die Probe zum
Auslesen platziert ist und das lumineszierende Muster der Probe
ausgelesen wird. Das Ineinandergreifen des Probenabdeckteils 12 mit
dem Probentrageteil 11 ist so dicht ausgeführt, dass
kein Licht in das Innere des optisch geschlossenen Raumes von der
Außenseite
eindringen kann. Das Auslesen des lumineszierenden Musters der Probe
wird durch eine Anweisung der Datenverarbeitung 15 gestartet.
Nachdem die Anweisung zum Start des Auslesens gegeben wurde, beginnt
der Leseschlitten 14, sich in eine vorbestimmte Richtung
zu bewegen und das lumineszierende Muster der Probe auszulesen.
Liegt die Probe in der Form eines Films vor und gibt kein Licht
aus, wird die ebene Lichtquelle 22 eingeschaltet, und die
ebene Lichtquelle 22 erleuchtet, dabei dem Lichtempfangsteil
erlaubend, das Licht, das durch das nichtlumineszierende Muster
der Probe geleitet wird, zu erkennen und das Bild durch Konvertierung
der optischen Signale in elektrische Signale auszulesen.
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3 ist
eine perspektivische Ansicht, die den Antriebsmechanismus des Leseschlittens
des Hauptteils des Abtastgeräts
entsprechend der Erfindung zeigt. 4 zeigt
eine Seitenansicht des Lichtempfangsteils des Ausleseschlittens
des Hauptteils des Abtastgeräts
nach der vorliegenden Erfindung. 5 ist
eine perspektivische Ansicht, die das Lichtempfangsteil des Leseschlittens
des Hauptteils des Abtastgeräts
entsprechend der Erfindung zeigt. Wie in den 3, 4 und 5 gezeigt, bezeichnen die
Bezugszeichen 30a und 30b eine Führungswelle,
Bezugszeichen 31 einen Zahnriemen, Bezugszeichen 40 eine
Probe in Form einer flachen Platte oder eines Films, Bezugszeichen 41 eine
SELFOC-Linsenanordnung, Bezugszeichen 42 einen PLZT-Lichtverschluss,
Bezugszeichen 43 einen Lichtleiter, Bezugszeichen 44 eine
Kappe für
den Lichtleiter, Bezugszeichen 45 einen Photomultiplier
und Bezugszeichen 46 ein Kabel für elektrische Signale.
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Wie besonders in 3 gezeigt, enthält der Antriebsmechanismus
des Leseschlittens den Leseschlitten 14, der unter der
Probentrageebene 24, die aus einer transparenten Glasplatte
gefertigt ist, angeordnet ist, und im Gegenzug dazu ist der Leseschlitten 14 mit
dem Lichtempfangsteil versehen, das eine SELFOC-Linsenanordnung 41,
den Lichtkanal 42, den Photomultiplier 45, usw.
enthält.
Der Leseschlitten 14 wird, wie in 3 gezeigt, durch die Führungswellen 30a und 30b gehalten
und geführt,
um nach links und nach rechts verschiebbar zu sein. Der Antriebsmechanismus
ist so aufgebaut, dass ein Teil des Zahnriemens 31 mit
dem Leseschlitten 14 festverbunden ist, und dass der Zahnriemen 31 wiederum
mit einem Schrittmotor (nicht gezeigt) zum Antrieb des Leseschlittens
verbunden ist, um die Antriebskraft des Schrittmotors auf den Leseschlitten
zu übertragen.
Mit dieser Anordnung des Antriebsmechanismus wird der Leseschlitten 14 in
die vorgegebene Richtung durch die Rotation des Zahnriemens 31 bewegt.
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Wie besonders in 4 gezeigt, besteht das Lichtempfangsteil
des Leseschlittens 14 aus der SELFOC-Linsenanordnung 41,
dem PLZT-Lichtverschluss 42,
dem Lichtleiter 43, der Kappe 44 und dem Photomultiplier 45,
und bildet ein optisches System zum Auslesen des lumineszierenden
Musters der Probe 40. Die SELFOC-Linsenanordnung 41 enthält ein optisches
Teil, das die Funktion einer Sammellinse hat, die derart aufgebaut
ist, dass Linsen mit verschiedenen Brechungsindizes auf einem Stab
angeordnet sind, wobei eine Linse in der Mitte des Stabes angeordnet
ist, die einen Brechungsindex aufweist, der zwischen den Brechungsindizes
der am Rand dieser Linse angeordneten Linsen variiert. Die Linsen
sind in der Form eines eindimensionalen Arrays angeordnet, um ein
genaues Bild des lumineszierenden Musters der Probe auf eindimensionale
Weise entlang der Linie des Brennpunktes auf der anderen Seite darzustellen.
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Das Licht des lumineszierenden Musters,
das von der Probe 40 ausgesandt wird, wird durch das SELFOC-Linsenarray 41 kondensiert
und das Bild wird auf dem PLZT-Lichtverschluss 42 gebildet.
Das Licht passiert durch die Segmente des PLZT-Lichtverschlusses 42,
die in einen Zustand gebracht wurden, in dem das Licht passieren
kann, wobei das Licht zu einer Einlassöffnung des Lichtleiters 43 übertragen
wird, durch den das Licht eintritt. Die Leistungsfähigkeit
einer Leseauflösung
wird durch die Segmente des PLZT-Lichtverschlusses 42 bestimmt.
In diesem Beispiel kann ein eindimensionaler PLZT-Lichtverschluss
verwendet werden, der 16 Pixel pro mm aufweist.
-
Nun wird der Prozess der Steuerung
des PLZT-Lichtverschlusses zur Durchführung einer ersten Abtastung
durch den Lichtverschlussmechanismus des PLZT-Lichtverschlusses 42 beschrieben.
In diesem Beispiel wird eine erste Abtastzeile in vorbestimmte Segmente
unterteilt, dem Licht wird dann ermöglicht, eindimensional durch
mehrere Segmente der Auslesesegmente der Probe zu passieren, und
das passierte Licht wird durch den Lichtleiter an ein fotoelektrisches
Umwandlungselement geleitet. Durch Ausbilden des Lichtempfangsteils
mit einem PLZT-Lichtverschluss in der oben beschriebenen Art kann
eine sehr schwache Lichtintensität
eines lumineszierenden Musters einer Probe mit einer hohen Empfindlichkeit
erkannt werden.
-
Als Nächstes wird ein bestimmter
Weg zur Steuerung durch den Lichtverschluss beschrieben. Durch das
Abtastgerät
entsprechend der Ausführungsform
der Erfindung wird das erste Abtasten durch den Lichtverschlussmechanismus
eines Lichtverschlussarrays unter Verwendung piezoelektrischer Materialien,
wie zum Beispiel keramischem PLZT, (Pb, La)(Zr, Ti)O3,
durchgeführt.
Die Schaltzeit des Verschlussvorgangs des Lichtverschlussarrays
aus PLZT beträgt
1 μs oder
weniger und diese Verschlusszeit ist sehr kurz im Vergleich zu einem
Flüssigkristallverschluss
mit einer Schaltzeit von mehreren μs. Daher, wenn der Lichtverschluss
einer nach dem anderen ein- und wieder ausgeschaltet wird, in der
Reihenfolge der Zellenanordnung der Auslesesegmente aus den vorbestimmten
Segmenten, die durch eine Unterteilung der Abtastzeile des Musters
der Probe gebildet wurden, ist nur eine Zelle in einem bestimmten
Moment geöffnet.
Das verringert die Messeffizienz des nicht an die Effizienz der
Lichtmessung des lumineszierenden Musters der Probe und ist nicht
angemessen.
-
Um diese Nachteile zu beseitigen,
ist das Abtastgerät
entsprechend der Erfindung derart eingerichtet, dass die Messungen
so durchgeführt
werden, dass mehrerer Zellen in jedem Segment in den ON-Zustand gebracht
werden und dadurch die Menge des von jedem Segment empfangenen Licht
messen. Genauer ausgedrückt
wird die Messung durch Wechseln von Kombinationen mehrer Zellen
im ON-Zustand in
jedem Segment durchgeführt
und nachdem die Messung beendet wurde, werden die Ergebnisse der
Messung für
die Kombinationen mehrerer Zellen im ON-Zustand in jedem Segment
einer Umkehrfunktion auf Basis einer Steuermatrix für jede Zelle
unterworfen, um so die von jeder Zelle des Segments empfangene Menge
Licht zu erhalten, das heißt,
die Menge des emittierten Lichtes des Musters der Probe.
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Durch Kombinieren mehrerer Zellen
im ON-Zustand kann es möglich
sein, die Hälfte
der Zellen in jedem Segment, die durch den Verschluss gesteuert
werden, gleichzeitig in einen ON-Zustand zu bringen. In diesem Fall
kann die Lichtmenge, die der Anzahl der Zellen, die gleichzeitig
im ON-Zustand sind, zeitgleich gemessen werden, so dass ein Signalrauschverhältnis für die Hälfte der
Zellen gleichzeitig verbessert werden kann.
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Ein ausführlicheres Beispiel zur Steuerung
der Zellen durch den Verschluss wird anhand eines Beispiels, bei
dem eine Gruppe von vier Zellen, die durch den Verschluss gesteuert
werden, beschrieben wird. Um den PLZT-Lichtverschluss in diesem
Beispiel anwenden zu können,
wird eine Abtastzeile, die von dem PLZT-Lichtverschluss abgetastet
werden soll, in Gruppen von vier Zellen geteilt, und jede Gruppe
unterliegt der Steuerung durch den PLZT-Lichtverschluss.
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Genauer ausgedrückt, wird in diesem Fall eine
Matrix von orthogonalen Funktionen angewendet, um die Umkehrfunktion
für eine
gegebene von jeder Zelle empfangenen Lichtmenge zu vereinfachen.
In der Hadamard-Matrix, wird eine "1" als "0" gesetzt und "–1" wird als "OFF" gesetzt. Wenn Ersteres
durch das Bezugszeichen "0" und Letzteres durch
das Bezugszeichen "X" angezeigt wird,
können
sie, wie unten in Tabelle 1 gezeigt, dargestellt werden. In der
unten dargestellten Tabelle 1 wird die von jeder Zelle empfangene
Lichtmenge, entsprechend aller Pixel, die durch den Verschluss gesteuert
werden, durch A, B, C und D angezeigt.
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Das Messergebnis Y jeder Messung
kann durch die Gleichung 1 wie folgt dargestellt werden:
-
Aus der oben genannten Gleichung
1 kann die Lichtmenge ABCD für
jede Zelle durch die folgende Gleichung 2 angegeben werden: A = (–Y1
+ Y2 + Y3 + Y4)/2
B = (Y1 + Y2 – Y3 – Y4)/2
C = (Y1 – Y2
+ Y3 – Y4)/2
D = (Y1 – Y2 – Y3 + Y4)/2
-
Da jedes der Messergebnisse Y1 bis
Y4 einen Messfehler σ2, der die gleiche statistische Verteilung aufweist,
enthält,
wobei der Fehler jedes der von jeder Zelle empfangenen Lichter A,
B, C und D eine mit den Messergebnissen Y1 mit Y4 verbundene elementare
Wahrscheinlichkeitsverteilung ist, kann die folgende Beziehung durch
Gleichung 3 angegeben werden: (1/2)24σ2 = σ2
-
Wenn diese Beziehung auf n-Zellen
ausgeweitet wird, kann der kombinierte Fehler durch folgende Gleichung
4 angegeben werden: (1/(n/2))2nσ2 =
(4/n)σ2
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Wie man von der obigen Gleichung
verstehen kann, ist der Fehler der Messergebnisse des von jeder Zelle
empfangenen Lichts A, B, C und D indirekt proportional zu der Anzahl
der Zellen, das heißt,
n Zellen. Ein Signalrauschverhältnis
kann jedoch proportional zu der Anzahl der n-Zellen verbessert werden.
Da der einfache Durchschnittswert proportional der Quadratwurzel
der Anzahl der Messungen ist, wenn die gleiche Zelle mehrmals wiederholt
gemessen wird, verbessert sich der Effekt nicht allmählich. Verwendet
man jedoch die Verschlusssteuerung durch das Matrixsystem der Matrix
mit orthogonalen Funktionen wie oben beschrieben, können bemerkenswert
höhere
Verbesserungseffekte erzielt werden, wenn die Anzahl der Zellen 16 überschreitet,
verglichen zu der einfachen Durchschnittsberechnung.
-
Eine bestimmte Art der Steuerung
des Verschlusses wird beschrieben werden. Falls zum Beispiel ein Bereich
eines Musters einer Probe der Größe A4 mit
einer Auflösung
von 400 dpi abgetastet und ausge lesen werden soll, beträgt die Gesamtzahl
der Pixel in einer Zeile 3.360 Pixel, so dass es aufgrund der Hardware schwierig
ist, die Datenmenge, die in ihrer Größe der Gesamtzahl der Pixel
entspricht, durch eine parallele Operation zu erfassen. Da jedoch
die Datenbusbreite eines Mikroprozessors (50; 6) zur Verarbeitung der Steuerung
des Abtastgeräts
32 Bit breit ist, ist ein Verschlusscontroller (54; 6) zur Steuerung des Lichtempfangsteils
mit einem Schieberegister entsprechend den 3.360 Bits, versehen,
und die Steuerdaten für
das Schieberegister werden während
des Verschiebens eingegeben.
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Für
das Steuermuster des PLZT-Lichtverschlusses müssen die Daten für das Steuermuster,
um die ON/OFF-Steuerung der Zellen jedes Segments des Verschlusses
durchzuführen,
in jeder Auslesezeile geändert
werden. Dementsprechend ist die Schiebezeit zur Wiederbeschreibung
vergeudet, wenn die gesamten Daten des Steuermusters jedes Mal wieder
beschrieben werden, wenn die Auslesezeilen geändert werden. Gemäß der Erfindung
wird daher die Messung durch Verschieben der obersten Zeile der
Steuermatrix zum Durchführen
der ON/OFF-Steuerung jeder Zelle des PLZT-Lichtverschlusses durch
den Teil, der einer Zeile entspricht, durchgeführt, und durch Durchführen der
Messung in der nächsten
Zeile der Matrix im Wesentlichen auf die gleiche Art wie eben oben
beschrieben. Die Umkehrfunktionen werden ferner auf Basis der durch Messung
der vier Zeilen erhaltenen, endgültigen
Ergebnisse durchgeführt.
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Insbesondere werden die Daten der
ersten Zeile der Steuermatrix des Steuermusters des PLZT-Lichtverschlusses
durch "OOOO" angegeben (wobei
O ON bedeutet), nachfolgend nur zum besseren Verständnis unterstrichen.
Die Messung wird eine nach der anderen durchgeführt, wobei die vier Pixel wie
folgt verschoben werden:
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-
-
Diese Messergebnisse (Y11, Y12, Y13,
...) sind Messwerte, die zu jedem Messzeitpunkt an dem Lichtleiter
(43; 5) geleitet
werden und durch den Photomultiplier (45; 5) empfangen werden.
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Die Daten der zweiten Zeile der Steuermatrix
werden durch ein "OOXX" (wobei O ON und
X OFF bedeutet) beschrieben. Unterstreichungen unten dienen nur
der Lesbarkeit und die Messung wird durch Verschieben jeder Zelle
des PLZT-Lichtverschlusses um vier Pixel im Wesentlichen auf die
gleiche Weise wie oben beschrieben durchgeführt.
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Die Daten der dritten und vierten
Zeilen der Steuermatrix werden durch ein "OXOX" (wobei
O ON und X OFF bedeutet) und "OXXO" angezeigt. Die Messung
wird durch Verschieben jeder Zelle des PLZT-Lichtverschlusses um vier Pixel für jede Reihe
auf im Wesentlichen dieselbe Art und Weise wie oben beschrieben
ausgeführt,
um die Messergebnisse (Y31, Y32, Y33, ...) und (Y41, Y42, Y43, ...)
für die
entsprechende Zeile zu erhalten. Der Rest der Zeilen wird im Wesentlichen
auf die gleiche Art und Weise, wie oben beschrieben, gemessen.
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Da die Messergebnisse durch Verschieben
jeder Zelle des PLZT-Lichtverschlusses
um vier Pixel erhalten werden, wird das für jede Zelle empfangene Licht
auf die gleiche Weise wie das Licht, das von einer einzelnen Zelle
empfangen wurde, durch Durchführen
der Umkehroperation auf die Messergebnisse, wie in Gleichung 2 angegeben,
behandelt. Basierend auf dem von jeder Zelle empfangenen Licht werden
ferner die Daten aller Pixel in jede Pixelposition des Musters der
Probe eingegeben.
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Die Beschreibung, wie oben angegeben,
ist auf das Beispiel ausgerichtet, wo vier Pixel als eine Einheit für ein zu
steuerndes Objekt behandelt werden, wobei das Licht, das von jeder
Zelle empfangen wird, gemessen wird, die Umkehroperation von den
Messergebnissen abgeleitet wird, und die Pixeldaten angegeben werden.
Es sollte jedoch erwähnt
werden, dass die Messung im Wesentlichen auf die gleiche Weise wie
oben beschrieben durchgeführt
werden kann durch Verwendung von zum Beispiel acht oder sechszehn
Pixeln als eine Einheit. In diesem Fall wird die Datenlänge größer, so
dass die Steuerung im Wesentlichen auf gleiche Art und Weise durch
Verlängerung
der Verschiebelänge
des Shiftregisters durchgeführt
werden kann, um an die längere
Datenlänge
angepasst zu sein.
-
Im Verfahren zur Steuerung jeder
Zelle durch den Verschluss des PLZT-Lichtverschlusses 42 in
dem Lichtempfangsteil des Abtastgeräts nach der Erfindung wird
selbst, wenn die Größe der Steuermatrix
erhöht wird
oder die Anzahl der zu messenden Zeilen erhöht wird, die zu verschiebende
Anzahl in der ersten Abtastrichtung zur gleichen Zeit erhöht, so dass
die zur Messung benötigte
Zeit in Relation kürzer
wird. Durch Ausführung
der Schiebeverarbeitung in einer ausreichenden Geschwindigkeit kann
mit einem hohen Signalrauschverhältnis
die Messung durchgeführt
werden, ohne die gesamte Zeit, die für die Messung des gesamten Musters
der Probe benötigt
wird, sehr zu erhöhen.
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Das durch die Steuerung mit dem PLZT-Lichtverschluss 42 empfangene
Licht wird durch den Lichtleiter 43 zu dem Photomultiplier 45 als
photoelektrisches Umwandlungselement geleitet, wie in 5 gezeigt. Der Lichtleiter 43 enthält ein Bündel von
optischen Fasern, um eine schwache Lichtintensität des Musters der Probe mit
einem hohen Wirkungsgrad zu erkennen. Im Besonderen hat der in der
Erfindung verwendete Lichtleiter 43 einen optisch verbundenen
Teil, der eine Anzahl von optischen Fasern aufweist, die in einem
Feld angelegt sind, wobei die einen Enden gebündelt sind. In diesem Ausführungsbeispiel
werden als optische Fasern bevorzugt Plastikfasern verwendet, die
jede einen Durchmesser von 0,25 mm aufweisen, um den Empfang einer
ausreichenden Lichtmenge von dem PLZT-Lichtverschluss zu ermöglichen.
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In dieser Ausführungsform kann das Lichtempfangsteil
das Licht direkt von dem Lichtleiter 43 empfangen, der
direkt mit dem Photomultiplier 45 durch die Kappe 44 verbunden
ist. Falls das Muster der Probe nach Entfernen einer bestimmten
Wellenlänge
ausgelesen werden soll, kann ein Interferenzfilter oder ein gefärbtes Glasfilter
zwischen der Kappe 44 und dem Photomultiplier 45 geschaltet
werden. Dieser Aufbau ermöglicht
ein Mehrfarbabtasten. Der Photomultiplier 45 ist in dieser
Ausführungsform
ferner vom Frontaltyp. Er kann jedoch von einem Seitentyp sein,
der fähig
ist, der Wellenlängenverteilung
des von der Probe emittierten Lichts zu entsprechen.
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6 ist
ein Blockdiagramm, das den Aufbau des elektrischen Systems des Hauptteils
des Abtastgeräts
entsprechend der Erfindung zeigt. Wie in 6 gezeigt, enthält das elektrische System des
Hauptteils des Abtastgeräts
einen Mikroprozessor (CPU) 50 zur Implementierung der Steuerungsverarbeitung
des Abtastgeräts,
einen Nur-Lesespeicher
(ROM) 52 zur Speicherung der Steuersoftware, einen Schreib-Lesespeicher (RAM) 51 zur
temporären
Speicherung von Daten oder Ausführung
anderer Datenverarbeitung, einen Verschlusscontroller 54 zur
Steuerung des PLZT-Lichtverschlusses 42, einen Motorcontroller 55 zur
Steuerung eines Motors zur Steuerung des Antriebs des Leseschlittens,
einen Motorantrieb 56, einen A/D-Wandler 57 zur Behandlung von
elektrischen Signalen, die von optischen Signalen, die von dem lumineszierenden
Muster der Probe empfangen wurden, durch Analog-Digital-Wandlung
in digitale Signale umgewandelt wurden, einen Verschattungskorrekturschaltkreis 58 zur
Korrektur einer besonderen Abweichung eines optischen Messsystems, inklusive
Unregelmäßigkeiten
der Lichtintensität,
die durch das Lichtempfangsteil oder von einer Lichtquelle empfangen
wurden, eine Lichtemitteransteuerung 59 zur Steuerung des
gegebenen Lichtemitters 22, einen SCSI-Controller 53 zur
Steuerung einer Schnittstelle mit einer externen Datenverarbeitungseinheit 15,
usw.
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7 zeigt
ein Flussdiagramm, das den Gesamtablauf der Verarbeitung in dem
elektrischen System des Hauptteils des Abtastapparats entsprechend
der Erfindung zeigt. Wie in 7 gezeigt,
beginnt der gesamte Ablauf des elektrischen Systems des Hauptteils
des Abtastgeräts
durch Einschalten des Geräts.
Wenn das Gerät
eingeschaltet ist, wird jeder Teil des Geräts im Schritt 61 initialisiert.
Die Initialisierungsfunktion enthält das Überprüfen des Nur-Lesespeichers (ROM) 52 und
des Schreib-Lesespeichers (RAM) 51, Überprüfen der Funktion des Netzteils
und des Lichtempfangsteils durch Ein- und Ausschalten des Netzteils,
Initialisieren eines Schnittstellenteils des SCSI-Controllers 53 zur
Durchführung
der Steuerung der Schnittstelle, Überprüfen der Funktion des Antriebssystems,
Ausrichten des Nullpunkts des Leseschlittens, Überprüfen der Funktion des PLZT-Lichtverschlusses 42,
Auslesen eines Unregelmäßigkeitsmusters
des Lichts des planen Lichtemitters 22, usw.
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Nachdem der Initialisierungsprozess
abgeschlossen wurde, begibt sich das Programm zu Schritt 62, bei
dem es auf einen Befehl vonseiten des Hosts, z. B. des Hauptcomputers 15 wartet.
Wenn der Befehl vom Host kommt, wird der Befehl in Schritt 63 abgearbeitet,
gefolgt von der Rückkehr
zu Schritt 62, bei dem auf einen neuen Befehl gewartet
wird.
-
Wenn der Befehl ein Lesebefehl ist,
wird die Funktion durch das Lichtempfangsteil zum Erkennen von Licht
von der Probe für
einen vorbestimmte Zeitperiode durchgeführt. Wenn einerseits festgestellt
wird, dass die Probe des Ausleseobjekts kein Licht abgibt, wird
der Lichtemitter der ebenen Lichtquelle eingeschaltet, um das Muster
der Probe mit dem Licht in einem ebenen Zustand zu beleuchten, um
das Auslesen des Musters der Probe mittels des Lichts, das durch
das Muster durch übertragen
wird, zu ermöglichen.
Wenn andererseits festgestellt wird, dass das Muster der Probe lumineszierend
ist, kann das Lichtempfangsteil das Licht der Lumineszenz von der
Probe detektieren, so dass das lumineszierende Muster abgetastet
und ausgelesen werden kann, wobei der ebene Lichtemitter 22 und
die Leistungsquelle in einem ausgeschalteten Zustand belassen werden,
ohne sie einzuschalten. Wurde das Auslesen einmal gestartet, wird
die Steuerung des Abtastens durch Durchführen des ersten und zweiten
Abtastens ausgeführt.
Während
Daten aus jeder der Abtastzeilen erhalten werden, werden sie einer
Verschattungskorrekturverarbeitung durch die Verschattungskorrekturschaltung 58 unterworfen,
gefolgt durch die Übertragung
an die Datenverarbeitungseinheit 15 durch die Schnittstelle
des SCSI-Controllers 53. Nachdem die Daten einer Zeile übertragen
wurden, wird der Motor bewegt, um die nächste Zeile zu lesen.
-
Die Funktion des PLZT-Lichtverschlusses
folgt durch Steuerung des Verschlusses auf die oben beschriebene
Weise. Im Besonderen wird ein Segment, das aus mehreren Pixeln besteht,
als eine Einheit aus der Referenzseite des Beginns des Abtastvorgangs
gewählt
und mehrere Zellen, die den mehreren Pixeln für jede Einheit entsprechen,
werden gleichzeitig in einen lichtdurchlässigen Zustand entsprechend
der Steuermatrix gebracht. Als Nächstes
wird die Menge des empfan genen Lichts durch das Lichtempfangsteil
gemessen und die gemessenen Werte werden der Umkehrfunktion gemäß der Steuermatrix
unterzogen, um so Daten über
den Betrag der Lichtmenge jedes Pixels zu erhalten.
-
Wie oben beschrieben, führt das
Abtastgerät
nach der Erfindung ein erstes Abtasten für jede Abtastzeile in einem
solchen Zustand durch, dass die Zellen des Verschlusses des PLZT-Lichtverschlusses
des mehreren Pixeln, die als eine Einheit gewählt wurden und in einen ON-Zustand
durch Steuerung des Verschlusses des PLZT-Lichtverschlusses gebracht
wurden, entsprechen. Dementsprechend ist das Zeitverhältnis mehrerer Pixel
zu den Zellen (relative Einschaltdauer) im lichtdurchlässigen Zustand
jeder Abtastzeile so hoch, dass das Licht des Musters der Probe
mit einem hohen Maß an
Empfindlichkeit gelesen werden kann. Im Besonderen sind die gesamten
Pixel einer Zeile des PLZT-Lichtverschlusses in Segmenten angeordnet,
die jedes eine Mehrzahl an Pixeln enthält, und jedes Segment ist als
eine Einheit ausgewählt.
Die ON/OFF-Steuerung jeder Zelle, die jedem Pixel entspricht, wird
ferner durch den Verschluss des PLZT-Lichtverschlusses entsprechend der
orthogonalen Funktionen durchgeführt,
und das Auslesen wird, während
ungefähr
eine Hälfte
der Pixel in den ON-Zustand gebracht wird, durchgeführt. Danach
wird der Wert der Lichtmenge jedes Pixels durch Auslesen des Wertes
der Umkehrfunktion erhalten.
-
Sind zum Beispiel der ON-Zustand
und der OFF-Zustand der Verschlusszellen jedes Pixels durch orthogonale
Funktionen [W] entsprechend "1" und "0" dargestellt und die Lumineszenzintensität des Lichts
jedes Segments der Probe wird durch den Zeilenvektor [g] dargestellt,
können
die Messdaten [y] wie folgt erhalten werden: [y] – [W] × [g]
-
Dazu kann der Zeilenvektor [g] durch
Anwenden der inversen Matrix von [W] von links erhalten werden.
Als orthogonale Matrix ist die Matrix, die durch Anwendung der Walsh-Funktionen
erhalten wird, vorzuziehen. Des Weiteren kann eine schnelle Walsh-Transformation
(R. D. Brown: A Recursive Algorithm for Sequency-ordered Fast Walsh
Transforms; IEEE-C, Vol. C24, Nr. 8, S. 819–822 (1977)) ebenso angewendet
werden, da die "1,
0"-Matrix und die "1, –1"-Matrix verwendet
werden können,
da sie eine entsprechende Skalierung und Nullpunktverschiebung hinzufügen.
-
Das Abtastgerät nach der vorliegenden Erfindung
benötigt
ungefähr
fünf Minuten,
um im Normalfall die gesamte Fläche
der auszulesenden Fläche
auszulesen. Falls die von dem Muster der Probe emittierte Lichtmenge
während
der Lesedauer in einem großen
Maß abnimmt,
muss das Lesen durchgeführt
werden, während
die Verschattungskorrekturverarbeitung durchgeführt wird, um das Empfindlichkeitsmaß über die
gesamte Fläche
anzugleichen. Im diesem Fall ist das Abtastgerät nach der vorliegenden Erfindung
derart eingerichtet, dass zum Beispiel die Zellen des PLZT-Lichtverschlusses 42 vor
dem Lesen für
alle Pixel in einem ON-Zustand gebracht werden, die Summe der emittierten
Lichtmenge in jeder Abtastzeile für eine kurze Zeit gelesen wird
und Referenzpunkte an mehreren Punkten durch Anweisungen des Benutzers
gesetzt werden.
-
Danach wird das Auslesen gestartet,
um die Lichtmenge, die von der gesamten Fläche einer Abtastzeile bei dem
nächsten
Bezugspunkt für
eine bestimmte Zeitperiode, zum Beispiel für 30 Sekunden oder eine Minute,
abgegeben wird, auszulesen. Danach wird die nächste Fläche ausgelesen, während die
Abnahme des emittierten Lichtes korrigiert wird. Wenn eine neue
Probe unter im Wesentlichen den gleichen Bedingungen wie unter den
vorherigen Lesebedingungen abgetastet und ausgelesen werden soll,
und die benötigte
Zeit für eine
Abnahme der zu emittierenden Lichtmenge der neuen Probe bereits
bekannt ist, kann die Korrekturverarbeitung für die Abnahme der Leuchtzeit
der Probe zur gleichen Zeit durch Ermöglichen der Datenverarbeitungseinrichtung 15,
Korrekturdaten an den Hauptteil 10 des Abtastgeräts zu übertragen,
durchgeführt
werden wie die Verschattungskorrekturverarbeitung,
-
8 stellt
ein Blockdiagramm dar, das den Aufbau des wesentlichen Teils der
Verschattungskorrekturschaltung zeigt. In der Verschattungskorrekturschaltung
(58; 6) werden
Daten inklusive Empfindlichkeitsunregelmäßigkeiten des Lichtleiters 43 und
des Photomultipliers 45 in der Referenzfläche auf
der Ausgangspositionsseite aufgenommen, und Daten für die Verschattungskorrekturkoeffizienten
werden gesetzt. Beispielsweise werden Unregelmäßigkeiten der gesamten Oberfläche der
planen Lichtquelle 22 durch Bewegen des Leseschlittens 14 des
Lichtempfangsteils, ohne eine Probe auf dem Probenplatzierungstisch
des Abtastgeräts
zu platzieren, gemessen, wodurch die Verschattungskorrekturkoeffizienten
ermittelt und die gemessenen Daten in einem beschreibbaren, nichtflüchtigen
Speicher 71, wie in 8 gezeigt,
gespeichert werden. Falls die periodische Abnahme der Lumineszenz
des lumineszierenden Musters der Probe bekannt ist, können die
Verschattungskorrekturkoeffizienzdaten, die in dem nichtflüchtigen
Speicher 71 gespeichert sind, mit den Korrekturkoeffizienten
multipliziert werden, um mit der Auslesezeit in Abhängigkeit
von der Richtung, in die das Auslesen durchgeführt wird, überein zu stimmen.
-
Wenn das Muster der Probe durch Setzen
der Probe ausgelesen wird, werden die Verschattungskorrekturkoeffizienzdaten
aus dem nichtflüchtigen
Speicher 71 ausgelesen und Signale der von dem lumineszierenden
Muster der Probe empfangenen Lichtmenge werden von dem Lichtempfangsteil
ausgelesen und einer Analog/Digital-Umsetzung (A/D-Umsetzung) unterzogen,
um Auslesedaten 73, die im Gegenzug auf Basis der Korrekturtabelle 72 umgewandelt
werden, zu ergeben, um endgültige
Daten zu erhalten. Die Korrekturtabelle 72 zur Verschattungskorrektur
wird bereitgestellt, da die Umwandlung im Zusammenhang mit der Verschattungskorrektur
zum Auslesen des lumineszierenden Musters der Probe mit einem Umwandlungssystem
durchgeführt
werden muss, das eine Speichertabelle verwendet. In der Korrekturtabelle 72 wird
ein umzuwandelnder Wert als Datum im Voraus in die Speichertabelle
geschrieben, und die Umwandlung im Zusammenhang mit der Korrektur
kann durch Eingabe der Lesedaten 73 der Daten der Pixel
nach der A/D-Umsetzung als eine Adresse der Speichertabelle angegeben
und das korrigierte Datum aus der Korrekturtabelle 72 ausgelesen werden,
gefolgt durch die Übermittlung
an den Datenbus 70. Als ein Ergebnis, wie in 9 gezeigt, kann der Lese-Ausgangspegel
durch die Pixel in Bewegungsrichtung korrigiert werden, selbst,
wenn der Ausgangspegel variieren würde.
-
Als lumineszierendes Muster der Probe
als Ausleseobjekt, das von dem Abtastgerät nach der vorliegenden Erfindung
abgetastet und ausgelesen werden soll, können zum Beispiel chemische
Lumineszenz, Lumineszenz von Phosphoreszenz oder beschleunigte Fluoreszenz
oder Elektrolumineszenz verwendet werden. Falls die Probe beschleunigte
Fluoreszenz emittiert, wird sie mit einem Substrat in Form eines
sehr dünnen Films überzogen,
so dass es wie ein Muster ausgelesen werden kann, durch das Licht
von der ebenen Lichtquelle durchgeleitet wird. Falls die Probe Elektrolumineszenz
emittiert, kann das lumineszierende Muster der Probe dadurch detektiert
werden, dass nur die beschleunigte Lumineszenz selektiv durch den
optischen Filter, der vor dem Photomultiplier angeordnet ist, durchgeleitet
wird, da die Wellenlängen
der Lichtquelle bis zu einem bestimmten Maß ausgewählt werden können.
-
Wie hierin beschrieben, erlaubt das
Abtastgerät
nach der vorliegenden Erfindung, dem Lichtempfangsteil des Leseschlittens 14,
das Muster einer Probe durch Steuerung des PLZT-Verschlusses mit
einem hohen Maß an
Empfindlichkeit abzutasten und auszulesen. Daher kann als Lichtquelle
für die
ebene Lichtquelle 22, die eine ausreichend niedrige Lumineszenzintensität im Vergleich
mit einer Lichtquelle (circa 1.000 cd einer fluoreszierenden Lampe),
die für
einen herkömmlichen
Scanner verwendet wird, aufweist, verwendet werden. Daher kann auch
eine Hintergrundbeleuchtung, die für Flüssigkristallanzeigen oder Ähnliches
verwendet wird, auch als ebene Lichtquelle 22 des Abtastgeräts nach
der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Des Weiteren kann auch
eine Kombination einer fluoreszierenden Röhre mit einem Verteilungsplatte
oder einem elektrolumineszierenden Emitter eingesetzt werden. Für das Abtastgerät in dieser
Ausführung
der vorliegenden Erfindung kann ebenso ein elektrolumineszierender
Emitter mit circa 50 cd eingesetzt werden.
-
Es sollte hier erwähnt werden,
dass das Abtastgerät
nach der vorliegenden Erfindung jedoch so modifiziert werden kann,
dass das erste und zweite Abtasten zum Auslesen eines einzelnen
Musters der Probe mehrere Male während
der gesamten Zeitdauer, in der das Muster der Probe weiterhin Licht
abgibt, um eine sehr schwache Lumineszenzintensivität des Musters
Rechnung zu tragen, durchgeführt
wird. Mit anderen Worten, kann das lumineszierende Muster der Probe
durch mehrmaliges Ausführen
der Abtastoperation für ein
Muster abgetastet und ausgelesen werden.
-
Zum Beispiel sind in einem Experiment,
bezeichnet als "Genomic
Southern" Nukleinsäuren, die
aus lebenden Geweben oder Ähnlichem
entnommen wurden, in dem Experiment angewendet worden, da sie und die
molekulare Anzahl der Nukleinsäuren
als Proben für
das Experiment in sehr geringen Mengen erhalten werden können. Daher
ist es erforderlich, die Erkennungsempfindlichkeit für jede der
Nukleinsäuren
höher zu machen,
um so die Anforderungen durch das Experiment zu erfüllen. Zum
Beispiel benötigt
ein Lichtdetektor mit der Detektionsempfindlichkeit von 10–8 lx
eine Belichtung durch Licht für
eine Zeitdauer, die von circa dreißig Minuten bis zu einer Stunde
dauert. Des Weiteren, wie oben in Verbindung mit 3 beschrieben, bewegt das Abtastgerät nach der
vorliegenden Erfindung seinen Leseschlitten 14, der das
eindimensionale Lichtempfangsteil enthält, mechanisch, wodurch der
zweite Abtastvorgang ausgeführt
wird. Falls es jedoch eine lange Zeit dauert, um den Leseschlitten 14 für den zweiten
Abtastvorgang zu bewegen, kann die Lichtmenge der chemischen Lumineszenz
während
der Bewegung abnehmen. In diesem Fall besteht das Risiko, dass Unregelmäßigkeiten
in den Ausleseergebnissen über
die gesamte Fläche
der Ausleseoberfläche
auftreten.
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Um auf dieses Problem einzugehen,
ist das Abtastgerät
nach der vorliegenden Erfindung derart konfiguriert, dass der eine
zweite Abtastvorgang für
das lumineszierende Muster der Probe während einer sehr kurzen Zeitspanne
durchgeführt
werden kann, so dass eine periodische Variation in der Lumineszenzmenge des
lumineszierenden Musters vernachlässigt werden kann. Zum Beispiel
wird der zweite Abtastvorgang in fünf Minuten ausgeführt und
solche Vorgänge
werden wiederholt, um die gesamte Auslesefläche des lumineszierenden Musters
der Probe abzutasten. Diese Vorgehensweise kann die nachteiligen
Einflüsse
minimieren, die von einer periodischen Abnahme der Lumineszenzmenge
des lumineszierenden Musters der Probe resultieren. Die Daten, die
durch jeden der zweiten Abtastvorgänge ausgelesen und erhalten
werden, werden in die Datenverarbeitungseinrichtung 15 eingegeben,
durch die Bilddaten der Zellen, die den Pixeln entsprechen (d. h.
Imagedaten jedes Pixels werden durch die Umkehroperation erhalten)
einer integrierenden Verarbeitung unterworfen und dann auf einem
Bildschirm dargestellt werden. Die integrierende Verarbeitung kann
durch Unterziehung der Daten einer einfachen Addition in einem Speicherbereich
und Darstellungsdaten der Datenverarbeitungseinrichtung 15 durchgeführt werden,
und Darstellungsdaten, die auf einem Bildschirm dargestellt werden
sollen, können
Bilddaten sein, die durch die Anzahl der Abtastvorgänge geteilt
und einer Durchschnittsverarbeitung unterworfen wurden. Das erlaubt
dem Anwender, den Zustand des Fortschritts des Auslesevorgangs zu
bestätigen
und mit dem Abtastvorgang fortzufahren, ohne Fehler zu machen, die
oft bei der Verwendung eines Films durch Überbelichtung oder Ähnlichem
auftraten.
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In dem Abtastgerät nach der vorliegenden Erfindung
werden die empfangenen optischen Signale durch Photomultiplier erfasst,
der wiederum die optischen Signale in elektrische Signale umwandelt.
Die elektrischen Signale werden dann in digitale Signale durch einen
A/D-Umwandler 57 umgewandelt, und Verarbeitungen, inklusive
einer Verschattungskorrekturverarbeitung unterworfen, wie in 6 gezeigt. Falls das Muster
der Probe Licht nur mit einer sehr schwachen Intensität ausgibt
und die empfangenen optischen Signale sehr schwach sind, kann das
Abtastgerät
pulsförmige
Signale erzeugen, die dem Auftreten von Photonen des Photomultipliers
entsprechen, die wie sie sind, verstärkt und in digitale Signale
auf Basis des Zählwertes
des Photonenzählsystems
umgewandelt werden. In dem Photonenzählsystem können die pulsförmigen Signale, die
durch den Photomultiplier erkannt werden, durch Setzen des oberen
und des unteren Limits der zu zählenden
Pulssignale gezählt
werden, das heißt,
durch Anwenden der Filteroperation auf den Signalpegel, um kleine
Rauschpulse, verursacht durch das Auftreten von thermischen Elektronen
oder sehr hohen Pulsen, verursacht durch das Auftreten von Strahlungsemissionen,
auszuschließen.
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Wie oben beschrieben, kann das Abtastgerät nach der
vorliegenden Erfindung Lumineszenz eines Musters einer Probe auslesen
mit dem einfachen Aufbau eines Lichtempfangsteils, selbst, wenn
die Lumineszenz des lumineszierenden Musters der Probe eine sehr
schwache Intensität,
wie zum Beispiel chemische Lumineszenz aufweist, und ferner kann
es das Licht eines Musters einer Probe mit hoher Effizienz in einer ähnlichen
Weise wie ein einfaches Abtastsystem empfangen, wodurch das lumineszierende
Muster der Probe sichtbar gemacht wird. Das Abtastgerät der vorliegenden
Erfindung kann ferner das Muster einer Probe in Form eines Films
durch Verwendung einer ebenen Lichtquelle (planarer Lichtemitter)
auf herkömmliche
Weise lesen, selbst, falls das Muster der Probe kein oder sehr wenig
Licht abgibt. Zusätzlich,
da die ebene Lichtquelle (planarer Lichtemitter) in keine Richtung
mechanisch bewegt werden muss, kann der Apparat in dem Verschlusselement
in der Größe kompakter
und die Lebensdauer verlängert
werden gegenüber
des Auslesetyps, der eine Lichtquelle wie eine fluoreszierende Lampe
verwendet, die mechanisch bewegbar ist.
