KR102310627B1 - 실시간 컨트롤러 스위칭 - Google Patents

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Abstract

이미징 시스템은 이미징 시스템에 의해 스캔될 샘플을 지지하기위한 표면을 갖는 샘플 스테이지; 대물 렌즈를 갖는 광학 스테이지, 광학 스테이지는 샘플 스테이지에 대해 위치 설정 가능하고; 샘플 스테이지 및 광학 스테이지 중 적어도 하나에 물리적으로 결합되어 샘플 스테이지를 광학 스테이지에 대해 이동시키는 액추에이터; 액추에이터를 제어하기 위한 서보 회로; 서보 회로를 제어하기 위한 제1 제어 파라미터 세트; 서보 회로를 제어하기 위한 제2 제어 파라미터 세트; 및 상기 이미징 시스템이 제1 동작 모드에서 동작할 때 상기 제1 제어 파라미터 세트를 상기 서보 회로에 적용하고 상기 이미징 시스템이 상기 제2 동작 모드에서 동작할 때 상기 서보 회로에 상기 제2 제어 파라미터 세트를 적용한다.

Description

실시간 컨트롤러 스위칭
본 출원 발명은 2018년 1월 12일자 출원된 미국 특허 출원 번호 US62/617,062호의 “실시간 컨트롤러 스위칭” 및 2018년 3월 20일자 출원된 독일 특허 출원 번호 N2020618호의 “실시간 컨트롤러 스위칭”의 우선권 주장 출원이다. 상기 언급된 출원 각각의 전체 내용이 본 명세서에 참조로 포함된다.
생물학의 분야에서 광학 현미경 및 이미지 스캐닝 시스템과 같은 분야에 이용되는 개선된 이미징시스템들 및 기술들의 많은 발전들이 있어 왔다. 이러한 이미징 시스템을 사용한 이미지 기술 중에서 정확한 초점을 확보하는 기술이 성공적인 이미징 작업에 중요하다. 또한 고속 스캔을 수행하여 높은 처리량으로 높은 이미징 품질을 달성하는 기능도 중요하다.
포커스 모델 생성 및 이지미 스캐닝 모두를 위한 포커싱 작업은 종종 광학 단계에 대한 샘플 단계의 이동에 의존하여 샘플은 대물 렌즈 또는 광학 단계에서 다른 광학 장치의 초점 면에 위치된다. 일반적으로, 모터, 코일 또는 다른 구동 시스템과 같은 액추에이터는 광학 스테이지 또는 샘플 스테이지 또는 둘 다를 이동하여 적절한 초점을 맞추기 위해 사용된다. 서보 시스템은 액추에이터의 정확한 제어를 가능하게 하기 위해 구현될 수 있다.
도 1은 액추에이터 제어에 사용될 수 있는 서보 시스템의 일례를 도시한다. 이 예에서, 구동 신호(3)는 액추에이터의 원하는 위치를 나타내는 서보 시스템에 공급된다. 제어된 프로세스 (20)로부터의 피드백 (5)은 구동 신호 (3)로부터 감산되어 원하는 위치로부터 실제 위치에서의 에러를 나타내는 에러 신호 (9)를 생성한다. 서버 컨트롤러 (10)는 검출된 에러량에 기초하여 액추에이터를 제어하기 위해 공급된 신호 (7)를 조정한다. 이 예에서, 서보 시스템은 비례 12, 적분 13 및 미분 14 제어를 포함하는 비례 적분 파생 (PID) 컨트롤러 시스템이다.
여기서의 시스템 및 방법은 이미징 시스템의 동작을 포커싱하는데 사용되는 액추에이터를 제어하도록 구현되는 서보 제어 시스템을 최적화하도록 구현될 수 있다. 최적화 기술은 이미징 시스템의 동작 동안 이미징 시스템의 현재 동작 모드가 결정될 수 있도록 구현될 수 있다.
예를 들어, 동작 모드는 초점 모델 생성 모드 및 이미징 또는 시퀀싱 모드를 포함할 수 있다. 일부 응용에서, 서보 제어 시스템에 대한 상이한 동작 파라미터 세트가 상이한 동작 모드에 대해 서보 제어 시스템을 최적화하는데 사용될 수 있다. 따라서, 예시적인 구현의 실시예는 결정된 작동 모드에 대해 서보 제어 시스템을 최적화할 작동 파라미터 세트를 결정하고, 이 작동 파라미터 세트를 서보 시스템에 적용하도록 구성될 수 있다. 다양한 응용 분야에서 이미징 시스템이 작동하고 모드를 전환하는 동안 실시간으로 수행할 수 있다. 작동 모드가 변경되는 경우, 새로운 작동 모드에 맞게 서보 제어 시스템을 최적화하기 위한 새로운 작동 매개 변수 세트를 선택하여 적용할 수 있다. 이미지 시스템이 작동하는 동안 이러한 변경은 실시간으로 이루어질 수 있다.
여기에 설명되는 이 기술의 일부 활용에서는 이미지 시스템을 포함하며, 이는 이미지 시스템에 의해 스캔될 샘플을 지지하는 표면을 포함하는 샘플 스테이지; 대물 렌즈를 갖는 광학 스테이지, 상기 광학 스테이지는 샘플 스테이지에 대하여 위치 설정이 가능하고; 샘플 스테이지 및 광학 스테이지 중 적어도 하나에 물리적으로 결합되어 샘플 스테이지를 광학 스테이지에 대해 이동시키는 액추에이터; 액추에이터를 제어하기 위한 서보 회로; 서보 회로를 제어하기 위한 제1 제어 파라미터 세트; 서보 회로를 제어하기 위한 제2 제어 파라미터 세트; 및 이미징 시스템이 제1 동작 모드에서 동작할 때 서보 회로에 제1 제어 파라미터 세트를 적용하고, 이미징 시스템이 제2 동작 모드에서 동작 할 때 서보 회로에 제2 제어 파라미터 세트를 적용하는 서보 제어 회로를 포함한다. 일부 실시예에서, 이미징 시스템은 시퀀서일 수 있고, 제1 동작 모드는 포커스 모델 생성 모드일 수 있으며, 제2 동작 모드는 시퀀싱 모드일 수 있다. 제어 파라미터는 서보 루프 획득 및 필터 값을 포함할 수 있다.
서보 제어 회로는 또한, 이미징 시스템의 동작 모드를 감지하는 모드 감지 회로 및 상기 동작의감지 모드에 대응하는 제어 파라미터 세트를 적용하는 파라미터 선택 회로를 포함 할 수 있다.
서보 제어 회로는, 상기 이미징 시스템의 동작 모드를 감지하고 감지된 동작 모드를 적용하는 제어 파라미터 세트를 선택하도록 구동될 수 있다. 서보 제어 회로는 검출된 동작 모드에 대한 제어 파라미터 세트인 것으로 식별된 제1 또는 제2 제어 파라미터 세트를 적용할 수 있다.
제1 및 제2 제어 파라미터 세트의 적어도 하나는 이미징 시스템의 구조적 특성을 고려하여 최적화될 수 있다. 제1 및 제2 제어 파라미터 세트 중 적어도 하나를 최적화하는 것은 이미징 시스템을 동작시키는 단계, 제1 및 제2 제어 파라미터 세트의 제어 파라미터 값의 범위를 스캐닝하는 단계, 스캐닝 동안 서보 회로의 안정성을 측정하는 단계 및 제어 파라미터 값을 선택하는 단계를 포함 할 수 있다. 제1 및 제2 제어 파라미터 세트 중 적어도 하나를 최적화하는 단계는 이미징 시스템을 작동시키는 단계, 제1 및 제2 제어 파라미터 세트의 복수의 제어 파라미터 값의 범위를 스캐닝하는 단계, 스캐닝 단계 동안 서보 회로의 안정성을 측정하는 단계 및 복수의 제어 파라미터를 위한 최적화 설정을 식별하는 단계를 포함할 수 있다.
이미징 시스템은 광학 스테이지에 전기적으로 결합되는 초점 추적 회로를 더 포함할 수 있으며; 서보 제어 회로는 이미징 시스템이 스캐닝 동작 모드에서 동작할 때 초점 추적 회로로부터 서보 회로로의 피드백이 작동되게 하고 이미징 시스템이 초점 생성 모드에서 동작할 때 초점 추적 회로로부터 서보 회로로의 피드백이 작동되지 않게 하도록 구성될 수 있다.
액추에이터는 샘플 스테이지와 광학 스테이지 사이의 거리 조절을 위해 샘플 스테이지를 이동시키도록 샘플 스테이지에 연결될 수 있다. 대안적으로, 액추에이터는 샘플 스테이지와 광학 스테이지 사이의 거리 조정을 위해 광학 스테이지를 이동시키도록 광학 스테이지에 물리적으로 연결될 수도 있다. 다른 예에서, 샘플 스테이지와 광학 스테이지 사이의 거리 조정을 위해 액추에이터가 샘플 스테이지와 광학 스테이지에 결합될 수도 있다.
이미징 시스템의 서보 제어 방법을 포함하는 다른 예로서: 이미징 시스템의 동작 동안, 이미징 시스템은 제1 동작 모드에서 동작되는 것을 결정하는 모드 검출 회로; 제1 동작 모드에 대해 선택된 제1 제어 파라미터 세트를 결정하는 서보 제어 회로; 제1 제어 파라미터 세트를 이미징 시스템의 서보 회로에 적용하는 서보 제어 회로를 포함할 수 있으며, 상기 서보 제어 회로는 광학 스테이지에 대하여 샘플 스테이지를 이동시키기 위해 이미징 시스템의 샘플 스테이지 및 광학 스테이지 중 적어도 하나에 물리적으로 결합된 액추에이터의 동작을 제어하고, 모드 검출 회로에서 이미징 시스템의 동작 동안, 이미징 시스템은 제2 동작 모드로 스위치되고, 서보 제어 회로는 제2 동작 모드를 위해 선택된 제2 제어 파라미어 세트를 결정하고, 결정된 제2 제어 파라미터 세트를 서보 회로에 적용할 수 있다. 상기 방법은 이미징 시스템의 동작 모드를 감지하고 감지된 동작 모드에 적용되는 제어 파라미터 세트를 선택하는 서보 제어 회로를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 예시적인 방법은 이미징 시스템의 동작 모드를 감지하고 감지된 동작 모드에 적용되는 제어 파라미터 세트를 선택하는 서보 제어 회로를 더 포함할 수 있다. 서보 제어 회로는 감지된 동작 모드의 제어 파라미터 세트인 것으로 식별된 제1 또는 제2 제어 파라미터 세트를 적용할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 방법은 이미징 시스템의 구조적 특성을 고려하여 제1 및 제2 제어 파라미터세트 중 적어도 하나의 최적화하는 것을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 제어 파라미터 세트 중 적어도 하나를 최적화하는 것은 이미징 시스템을 동작시키는 단계, 제1 및 제2 제어 파라미터 세트의 제어 파라미터 값의 범위를 통해 스캐닝하는 단계, 상기 스캐닝하는 단계 동안 서보 회로의 안정성을 측정하는 단계 및 제어 파라미터 값을 선택하는 단계를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 제어 파라미터 세트 중 적어도 하나를 최적화하는 단계는 이미징 시스템을 작동시키는 단계, 제1 및 제2 제어 파라미터 세트의 복수의 제어 파라미터 값의 범위를 스캐닝하는 단계, 스캐닝 단계 동안의 서보 회로의 안정성을 측정하는 단계 및 복수의 제어 파라미터에 대한 최적 설정을 확인하는 단계를 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 이미징 시스템은 시퀀서일 수 있고, 제1 동작 모드는 초점 모델 생성 모드일 수 있으며, 제2 동작 모드는 시퀀스 모드일 수 있다. 서보 제어 회로는 이미징 시스템이 스캐닝 동작 모드에서 동작할 때 초점 추적 회로로부터 서보 회로로의 피드백을 가능하게 하고, 이미징 시스템이 초점 모델 생성 모드에서 동작할 때 초점 추적 회로로부터 서보 회로로의 피드백을 불가능하게 할 수있다.
다른 실시예를, 이미징 시스템은; 이미징 시스템에 의해 스캔될 샘플을 지지하는 표면을 포함하는 샘플 스테이지; 대물 렌즈를 갖는 광학 스테이지, 광학 스테이지는 샘플 스테이지에 대해 위치 설정이 가능하고; 광학 스테이지에 연결된 초점 추적 회로; 초점 추적 회로로부터의 정보에 기초하여 샘플 스테이지를 광학 스테이지에 대해 이동시키기 위해 샘플 스테이지 및 광학 스테이지 중 적어도 하나에 물리적으로 결합된 액추에이터; 액추에이터를 제어하기 위한 서보 회로; 및 이미징 시스템이 스캐닝 동작 모드에서 동작할 때 초점 추적 회로로부터 서보 회로로의 피드백을 가능하게 하고, 이미징 시스템이 초점 모델 생성 모드로 동작할 때 초점 추적 회로로부터 서보 회로로의 피드백을 불가능하게 하는 서보 제어 회로를 포함할 수 있다.
이미징 시스템에서, 서보 제어의 방법은: 이미징 시스템의 동작 동안, 이미징 시스템이 스캐닝 동작 모드 또는 초점 모델 생성 모드로 동작하는지를 결정하는 모드 검출 회로; 이미징 시스템에서 샘플 스테이지에 대한 광학 스테이지의 이동을 제어하는 서보 회로; 및 이미징 시스템이 스캐닝 동작 모드에서 동작할 때 초점 추적 회로로부터 서보 회로로의 피드백을 활성화시키고, 이미징 시스템이 초점 모델 생성 모드에서 동작할 때 초점 추적 회로로부터 서보 회로로의 피드백을 비활성화시키는 서보 제어 회로를 포함할 수 있다.
다른 특징 및 개시된 기술의 특징은 첨부된 도면과 함께 다음의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다. 요약은 청구 범위 및 여기에 정의되는 본 발명에 기재된 임의의 발명의 범위를 제한하는 것이 아니다.
이는 본 발명의 주제의 일부인 것으로 생각되는 개념의 모든 조합 (단, 이러한 개념들은 서로 일치하지 않은)을 포함하는 것으로 이해될 것이다. 특히, 특허 청구 범위의 모든 조합은 본 명세서에 개시된 본 발명의 주제의 일부인 것으로 이해될 것이다.
본 명세서에 포함되어 있음.
본 명세서에 개시된 기술들은 하나 이상의 실시예에 따라 다음의 도면을 참조하여 상세히 설명될 것이다. 이들 도면은 개시된 기술에 대한 이해를 용이하게 하기 위해 제공되며, 개시된 정확한 형태로 본 개시를 제한하도록 의도된 것은 아니다. 실제로, 도면은 단지 예시적인 목적으로 제공되며, 개시된 기술의 전형적인 또는 예시적인 예를 도시할 뿐이다. 더욱이, 예시의 명확성 및 용이성을 위해, 도면의 구성 요소는 반드시 축척대로 그려진 것은 아니라는 점에 유의해야 한다.
도 1은 액추에이터 제어에 사용될 수 있는 서보 시스템의 일례이다.
도 2는 본 발명의 시스템 및 방법의 일 실시예에 따른 이미지 스캐닝 시스템의 단순화된 블록도이다.
도 3은 본 발명의 시스템 및 방법의 일 실시예에 따른 초점 동작하기 위한 초점 제어 시스템을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 시스템 및 방법의 일 실시예에 따른 z-스테이지 컨트롤러에 대한 예시적인 구조를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 시스템 및 방법의 일 실시예에 따른 z-스테이지 컨트롤러에 대한 다른 예시적인 구조를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 시스템 및 방법의 일 실시예에 따른 초점 추적 입력을 갖는 피트백 및 피드 포워드 제어를 사용하는 다른 예시적인 컨트롤러를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 시스템 및 방법의 일 실시예에 따른 속도 제어 장치를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 시스템 및 방법의 일 실시예에 따른 스위칭 제어부의 예시적인 구현을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 시스템 및 방법의 일 실시예에 따른 서보 컨트롤러 스위칭 설계를 위한 프로세스를 도시한다.
도 10은 본 발명의 시스템 및 방법의 일 실시예에 따른 서보 제어 회로의 예시적인 구현을 도시한 도면이다.
도 11은 여기에 개시된 기술의 다양한 컴포넌트를 구현하기 위해 사용될 수 있는 예시적인 회로를 도시한다.
개시된 기술은 수정 및 변경될 수 있으며, 특허청구범위에 의해 한정되는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에서 설명된 기술의 다양한 예는 시퀀싱 시스템과 같은 광학 이미징 시스템에서 사용되는 서보 제어 시스템의 동작 파라미터를 실시간으로 설정하는 시스템 및 방법을 제공한다. 많은 이미징 시스템은 이미징될 샘플 또는 다른 물체를 보유하는 샘플 스테이지 및 이미징 동작에 사용되는 광학 장치를 포함하는 광학 스테이지를 포함한다. 포커싱 동작은 움직임을 달성하기 위해 액추에이터를 사용하여 샘플 스테이지에 대해 광학 스테이지를 이동시키는 것을 포함한다. 이러한 이미징 시스템은 상이한 동작 모드에서 동작할 수 있고, 이러한 상이한 동작 모드는 액추에이터에 의해 달성되도록 상이한 동작 모드를 요구할 수 있다. 예를 들어, 초점 모델 생성을 수반하는 동작 모드는 초점 정보를 획득하기 위해 일정 기간 동안 광학 스테이지에 대해 고정된 위치에 샘플 스테이지를 유지하는 것을 요구할 수 있는 반면, 시퀀싱 동작은 적절한 스루풋을 유지하기 위해 빠른 초점 조정을 요구할 수 있다. 일부 응용에서, 본 명세서에 개시된 시스템 및 방법은 시스템 작동 동안 이미징 시스템의 작동 모드를 검출하고, 작동 모드에 대한 서보 제어를 최적화하기 위해 액추에이터를 제어하는 서보 시스템의 작동을 조정하도록 구성될 수 있다. 여기에는 예를 들어 획득량(gain amount) 및 필터 값과 같은 서보 시스템의 작동 파라미터 조정이 포함될 수 있다. 다른 예로서, 이것은 서보 시스템에서 피드백 루프를 변경하는 것을 포함할 수 있다.
따라서, 다양한 동작 모드에 최적화된 서보 시스템 파라미터의 세트는 미리 결정되어 시스템 동작 동안 리콜을 위해 저장될 수 있다. 작동 중에 시스템은 작동 모드를 결정하고, 결정된 작동 모드에 최적화된 서보 시스템 파라미터를 결정하고 서보 시스템 파라미터를 서보 시스템에 적용하여 액추에이터 제어가 모드에 최적화된다. 이는 이미징 작업 중에 실시간으로 수행될 수 있으므로 모드 변경을 위해 파라미터를 로드하기 위해 이미징 시스템을 중지할 필요가 없다. 마찬가지로, 상이한 동작 모드에 대해 상이한 피드백 메커니즘이 결정될 수 있으며, 이러한 피드백 메커니즘은 또한 서보 컨트롤러에 대한 피드백 접근법을 최적화하기 위해 선택될 수 있다. 이것은 서보 시스템의 변경을 위해 이미징 시스템이 정지될 필요가 없이 실시간으로 수행될 수 있다.
구체적으로 여러 예시적인 시스템 및 방법을 설명하기 전에, 시스템 및 방법이 구현될 수 있는 예시적인 환경을 설명하는 것이 필요하다. 이러한 예시적인 환경은 도 2에 도시된 것과 같은 이미지 스캐닝 시스템의 환경이다. 예시적인 이미징 스캐닝 시스템은 특정 영역의 이미지를 얻거나 생성하기 위한 장치를 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 예는 백라이트 디자인의 이미징 구성의 예를 보여준다.
도 2의 예에서 볼 수 있는 바와 같이, 대상 샘플은 대물 렌즈(142) 아래의 샘플 스테이지(170) 상에 위치되는 샘플 용기(110)에 위치된다. 광원(160) 및 결합된 광학 장치는 상기 샘플 스테이지(170) 상에 선택된 샘플 위치로 레이저 광과 같은 광선을 향한다. 샘플 형광 물질 및 그 광은 대물 렌즈(142)에 의해 수집되고 형광 물질을 검출하기 위해 광 검출기 (140)로 보내진다. 샘플 스테이지 (170)는 대물 렌즈 (142)의 초점에서 샘플 용기 (110) 상의 다음 샘플 위치로 위치시키기 위해 대물 렌즈 (142)에 대해 이동된다. 대물 렌즈 (142)에 대한 샘플 스테이지 (110)의 이동은 샘플 스테이지 자체, 대물 렌즈, 전체의 광학 스테이지 또는 이들의 임의의 조합을 이동시킴으로써 달성될 수 있다. 추가적인 예는 또한 전체 이미징 시스템을 고정 샘플 위로 이동시키는 것을 포함할 수도 있다.
유체 전달 모듈 또는 디바이스 (100)가 시약 (예: 형광 뉴클레오티드, 완충액, 효소, 절단 시약 (fluorescent nucleotides, buffers, enzymes, cleavage reagents) 등)의 흐름을 따라 샘플 용기(110) 및 폐기물 밸브(120)로 향한다. 몇몇 실시예에서, 시료 용기(110)눈 샘플 용기 (110) 상의 복수의 샘플 위치에서 핵산(nucleic acid) 서열의 클러스터를 포함하는 플로우 셀로서 구현될 수 있다. 시퀀싱될 샘플은 다른 선택적인 구성 요소와 함께 플로우 셀의 기판에 부착될 수 있다.
이 시스템은 또한 샘플 용기(110) 내에 유체 조건의 온도를 선택적으로 조절할 수 있는 온도 스테이션 액추에이터(130) 및 히터/쿨러(135)를 포함한다. 카메라 시스템(140)은 샘플 용기(110)의 시퀀싱을 모니터하고 추적할 수 있도록 포함될 수 있다. 카메라 시스템 (140)은 예를 들어 필터 스위칭 어셈블리 (145), 대물 렌즈 (142) 및 포커싱 레이저/포커싱 레이저 어셈블리 (150) 내의 다양한 필터와 상호 작용할 수 있는 CCD 카메라로서 구현될 수 있다. 카메라 시스템 (140)은 CCD 카메라에 한정되지 않으며, 다른 카메라 및 이미지 센서 기술이 사용될 수 있다.
광원 (160) (복수의 레이저를 선택적으로 포함하는 조립체 내의 여기(excitation) 레이저) 또는 다른 광원은 광섬유 인터페이스(161)(하나 이상의 재-이미징 렌즈, 광섬유 장착 등을 선택적으로 포함할 수 있음)를 통한 일루미네이션을 통하여 샘플 내로 형광 시퀀싱 반응을 조명하도록 포함될 수 있다. 저-와트 램프 (165), 초점 레이저 (150) 및 리버스 다이크로익(dichroic) (185)도 도시된 예에 제시되어 있다. 일부 응용에서, 초점 레이저 (150)는 이미징 동안 꺼질 수 있다. 다른 응용에서, 대안적인 초점 구성은 제2 초점 카메라 (도시되지 않음)를 포함할 수 있으며, 이는 사분면(quadrant) 검출기, 위치 감지 검출기 (PSD), 또는 데이터 수집을 포함한 표면으로부터 동시에 반사 산란된 빔의 위치를 측정하기 위한 유사한 검출기일 수 있다.
백라이트 장치로서 도시되지만, 다른 실시예는 샘플 용기 (110)에 샘플 상에 대물 렌즈 (142)를 통해 지향되는 레이저 또는 다른 광원으로부터의 광을 포함할 수 있다. 샘플 용기(110)는 대물 렌즈 (142)에 대한 샘플 용기 (110)의 이동 및 정렬을 제공 하기 위해 샘플 스테이지 (170) 상에 궁극적으로 설치될 수 있다. 샘플 스테이지는 3개의 방향 중 임의의 방향으로 이동할 수 있도록 하나 이상의 액추에이터를 가질 수 있다. 예를 들어, 직교 좌표계의 관점에서, 스테이지가 대물 렌즈에 대해 X, Y 및 Z 방향으로 이동하도록 액추에이터가 제공될 수 있다. 이것은 샘플 용기 (110)상의 하나 이상의 샘플 위치가 대물 렌즈 (142)와 광학적으로 정렬되도록 할 수 있다.
초점 (z축) 요소 (175)가 초점 방향(일반적으로 z축 또는 z방향이라 한다)에서 샘플 용기 (110)에 대하여 광학 요소의 제어 위치에 포함되는 것으로 이 실시예에 도시되어 있다. 초점 요소 (175)는 광학 스테이지 또는 샘플 스테이지에 물리적으로 결합된 하나 이상의 액추에이터를 포함할 수 있고, 또는 둘 모두에 대해 이미징 동작을 위한 적절한 포커싱을 제공하기 위해 광학 스테이지 (예를 들어, 대물 렌즈 (142))에 대해 샘플 스테이지 (170) 상의 샘플 용기 (110)를 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 액추에이터는 기계적, 자기적, 유체적 또는 다른 부착에 의해 또는 스테이지에 직접 또는 간접적으로 또는 스테이지와의 접촉에 의해 각각의 스테이지에 물리적으로 결합될 수 있다. 하나 이상의 액추에이터는 동일한 평면에서 샘플 스테이지를 유지하면서 (예를 들어, 광축에 수직하게 높이 또는 수평 자세를 유지하면서) z방향으로 스테이지를 이동시키도록 구성될 수 있다. 하나 이상의 액추에이터는 또한 스테이지를 기울이도록 구성될 수 있다. 이것은 예를 들어 샘플 용기 (110)가 표면의 임의의 경사를 나타내기 위해 동적으로 레벨링될 수 있도록 수행될 수 있다.
시스템의 초점(포커싱)은 일반적으로 선택된 샘플 위치에서 촬상되는 샘플과 대물 렌즈의 초점 평면과의 정렬을 의미한다. 그러나, 포커싱은 또한 예를 들어 테스트 샘플의 이미지에 대한 원하는 레벨의 선명도 또는 콘트라스트와 같은 샘플의 표현을 위한 원하는 특성을 얻기 위해 시스템에 대한 조정을 지칭할 수도 있다. 대물 렌즈의 초점면의 사용 가능한 피사계 심도가 매우 작을 수 있기 때문에 (때로는 1㎛ 이하), 초점 요소 (175)는 이미징되는 표면을 밀접하게 따라간다. 샘플 용기가 기기에 고정된 것처럼 완벽하게 평평하지 않기 때문에, 초점 요소 (175)는 스캐닝 방향 (일반적으로 y축으로 지칭됨)을 따라 이동하면서 이 프로파일을 따르도록 설정될 수 있다.
샘플 위치에서 테스트 샘플로부터 나오는 광은 하나 이상의 검출기(140)를 향한다. 검출기는 예를 들어 CCD 카메라를 포함할 수 있다. 초점 영역으로부터 방출된 광만이 검출기를 통과할 수 있도록 조리개가 포함되고 위치될 수 있다. 조리개는 초점 영역 밖에 있는 영역에서 나오는 광의 요소를 필터링하여 이미지 품질을 향상시도록 포함될 수 있다. 방출 필터가 필터 스위칭 조립체 (145)에 포함될 수 있으며, 이는 결정된 방출 파장을 기록하고 임의의 레이저 광을 차단하도록 선택될 수 있다.
여러 가지 실시예에서, 샘플 용기 (110)는 샘플에 제공되는 하나 이상의 기판을 포함할 수 있다. 예를 들어, 다수의 상이한 핵산 서열을 분석하기 위한 시스템의 경우, 샘플 용기 (110)는 서열 분석될 핵산이 결합, 부착 또는 관련되는 하나 이상의 기판을 포함할 수 있다. 다양한 예에서, 기판은 핵산이 부착될 수 있는 임의의 불활성 기판 또는 매트릭스, 예를 들어 유리 표면, 플라스틱 표면, 라텍스, 덱스트란(dextran), 폴리스티렌 표면, 폴리프로필렌 표면, 폴리아크릴아미드 겔, 금 표면 및 실리콘 웨이퍼를 포함할 수 있다. 일부 응용에서, 기판은 샘플 용기 (110)를 가로 질러 매트릭스 또는 어레이로 형성된 복수의 위치에서 채널 또는 다른 영역 내에 있다.
하나 이상의 컨트롤러 (도시되지 않음)가 도 2에 도시된 바와 같은 예시적인 스캐닝 시스템과 같은 스캐닝 시스템의 동작을 제어하도록 제공될 수 있다. 컨트롤러는 예를 들어, 포커싱, 스테이지 이동 및 이미징 작업과 같은 시스템 동작의 양태들을 제어하도록 실행될 수 있다. 다양한 응용에서, 컨트롤러는 하드웨어, 소프트웨어 또는 전술한 것의 조합을 사용하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 컨트롤러는 연관된 메모리를 갖는 하나 이상의 CPU 또는 프로세서를 포함할 수 있다. 다른 예로서, 컨트롤러는 동작을 제어하기 위해 하드웨어 또는 다른 회로를 포함할 수 있다. 예를 들어, 이 회로는 FPGA (Field Programmable Gate Array), ASIC (application specific integrated circuit), PLC (programmable logic device), CPLD (complex programable logic device), PLA (programmable logic array), PAL (programmable array logic ) 또는 그 유사한 프로세싱 장치 또는 회로 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 다른 예로서, 컨트롤러는 이 회로와 하나 이상의 프로세서의 조합을 포함할 수 있다.
본 예시적인 시스템과 관련하여 시스템 및 방법은 본 명세서에서 설명될 수 있지만, 이는 이들 시스템 및 방법이 구현될 수 있는 단지 하나의 예일 뿐이다. 본 명세서를 참고하여, 당업자는 여기에 설명된 시스템 및 방법이 이 스캐너 및 다른 스캐너, 현미경 및 다른 이미징 시스템으로 어떻게 구현될 수 있는지 이해할 것이다.
도 2를 통해 설명된 예와 같이, 포커싱 작업은 이미징 프로세스의 중요한 부분이 될 수 있다. 일부 응용에서, 이미징 동작을 위해 초점 모델이 준비될 수 있고, 초점 모델은 이미징 동작 동안 샘플에 대해 대물 렌즈를 적절하게 위치시키기 위해 사용될 수 있다. 일반적으로, 작동에서 포커싱 레이저에 의해 생성된 포커스 빔은 샘플 초점으로부터 반사되어 필요한 초점을 측정하고, 샘플 스테이지는 광학 스테이지에 대해 이동하여 광학 스테이지를 현재 샘플 위치에 포커싱한다.
이미징 동안 모델 생성 포커싱 및 적절한 초점 위치를 위한 광학 스테이지에 대한 샘플 스테이지의 이동은 일반적으로는 z축 또는 z방향으로의 이동으로 설명된다. "z축" 및 "z방향"은 일반적으로 현미경 및 영상 시스템 분야에서의 사용과 일관되게 사용되도록 의도되며, 여기서 z축은 초점 축을 지칭한다. 따라서, z축 변환은 초점 축의 길이를 증가시키거나 감소시킨다. z축 이동은 예를 들어 샘플 스테이지를 광학 스테이지에 대해 이동시킴으로써 (예를 들어, 샘플 스테이지 또는 광학 요소 또는 둘 다를 이동함으로써) 수행될 수 있다. 이와 같이, z축 변환은 대물 렌즈, 광학 스테이지 또는 샘플 스테이지, 또는 전술한 것의 조합을 구동함으로써 수행될 수 있으며, 이들 중 임의의 것은 하나 이상의 서보 모터 또는 다른 액추에이터를 작동시킴으로써 구동될 수 있다. 대물 렌즈 또는 샘플 스테이지 또는 둘 다와 기능적으로 통신한다. 다양한 예에서, 액추에이터는 광학 스테이지에 대해 샘플 스테이지를 기울여서, 예를 들어 광학 이미징 축에 수직인 평면에서 샘플 용기를 효과적으로 수평하게 하도록 구성될 수 있다. 이러한 동적 틸팅이 샘플 용기 상의 샘플 위치를 효과적으로 수평하게 하기 위해 수행될 때, 이것은 샘플 용기가 x 방향 및 y 방향으로 이동하여 z 축에서 거의 또는 전혀 움직임 없이 스캐닝을 위해 스캐닝될 수 있게 한다. 본 명세서는 z축 또는 z 방향의 용어를 사용하였지만, 이는 설명의 명확성 및 종래의 용어와의 일관성을 위해 행해진 것으로 이해되어야 한다. 본 명세서에 개시된 원리는 여기에 한정되지 않으며, x, y 및 z 방향으로의 움직임을 설명하기 위해 다른 용어가 사용될 수 있다.
여러 실시예에서 액추에이터는 샘플 스테이지 또는 광학 스테이지 (또는 그 일부) 중 어느 하나를 재위치함으로써 광학 스테이지에 대한 샘플 스테이지를 위치시키도록 사용될 수 있다. 일부 예시에서 압전 액추에이터가 원하는 스테이지를 이동시키는 데 사용될 수 있다. 다른 예에서, 보이스 코일(voice coil) 액츄에이터가 원하는 스테이지를 이동시키는 데 사용될 수 있다. 일부 응용 분야에서, 보이스 코일 액츄에이터의 사용은 압전 액추에이터에 비해 감소된 초점 지연을 제공할 수 있다. 보이스 코일 액츄에이터가 사용되는 경우, 코일의 인덕턴스가 최소화될 수 있도록 원하는 움직임을 제공하는데 필요한 최소 코일 크기로 코일 크기가 선택될 수 있다. 코일 크기를 제한하여 인덕턴스를 제한하면 반응 시간이 더 빨라지고 액추에이터를 구동하는 데 더 적은 전압이 필요다.
포커스 모델 생성을 위해, 이는 종종 적절한 초점 샘플 위치를 결정하는 시간 동안 가능한 작은 움직임으로 광학 시스템을 유지하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 일부 응용에서, 샘플 용기에 대한 대물 렌즈의 위치를 몇 나노미터의 목표 위치 내로 유지하는 것이 필요할 수 있다. 대조적으로, 이미징 작업은 샘플 용기의 표면에서 DNA 클러스터의 비교적 빠른 스캐닝을 요구한다. 이미지 획득 스캔 속도는 계측기 런타임 요구 사항에 따라 결정되며 포커싱 시스템 및 z 스테이지의 대역폭 요구 사항을 만든다. 이것은 일반적으로 정확한 초점 위치에 샘플 용기에 대한 대물 렌즈의 빠른 움직임을 필요로 하는 높은 처리 속도로 고품질의 영상을 가능하게 하는 높은 대역폭을 갖는 제어 시스템을 필요로 한다. 그러나, 이는 초점 모델 생성을 위한 제어 시스템 요구 사항과 상충되며, 광학 시스템을 가능한 한 목표 위치에 유지하는 것이 필요할 수 있다. 따라서, 본 명세서에 개시된 기술은 현재 동작 모드에 따라 z 스테이지 컨트롤러의 실시간 스위칭을 제공하도록 구현될 수 있다. 이 기술은 홀딩에 최적화된 첫 번째 제어 시스템과 빠른 이미징에 최적화된 두 번째 제어 시스템을 적용하여 초점 모델 생성 중 홀딩과 이미징 중 현재 모드에 따라 이러한 제어 시스템 사이를 전환하는 메커니즘 사이의 고속 이동에 이 절충 제약을 효과적으로 극복할 수 있다.
도 3은 본 발명의 시스템 및 방법의 일 실시예에 따라 포커스 동작을 위한 예시적인 초점 제어 시스템을 도시한 블록도이다. 이 예시적인 초점 제어 시스템은 z 스테이지 (334)에서 초점 추적 피드백 루프를 구동하는 구동 신호를 생성하도록 사용되는 현재의 초점 설정을 결정하도록 구성된 초점 추적 회로 (332)를 포함한다. 도 3의 예에 도시된 바와 같이, 초점 설정 차이에 기초한 커맨드 (352)는 z-스테이지 (334)로 공급되어 z-스테이지 (334)의 이동을 제어한다.
본 실시예에서, z-스테이지 (334)는 대물 렌즈 (346) (예를 들어, 대물 렌즈 (142))를 이동하도록 구성된다. 액추에이터 (344)는 z-스테이지 증폭기 (338)에 의해 제공된 구동 신호에 응답하여 광학 스테이지, 특히 대물 렌즈 (346)를 이동시킨다. 전술한 바와 같이, 액추에이터 (344)는 압전 액추에이터, 보이스 코일 액추에이터, 모터 또는 다른 유사한 액추에이터를 포함할 수 있다. 위치 인코더 (342)는 액추에이터 위치 및 그 이동에 대한 정보를 제공한다. 이 인코더 정보 (354)는 z-스테이지 컨트롤러 (336)를 통해 피드백 추적 회로 (332)를 통해 피드백될 수 있고 에러 신호를 결정하는데 사용될 수 있다.
이동을 제어하기 위해 사용되는 컨트롤러는 위치 및 속도 컨트롤러를 모두 포함하는, 피드 포워드를 갖는 PID 컨트롤러를 사용하여 구현될 수 있다. 여기에는 오류 신호와 피드 포워드 제어 신호 모두에 대한 비례, 적분 및 미분 제어가 포함된다. 일부 예에는 활용에 따라 시스템의 안정성을 향상시키는 데 사용할 수 있는 추가 필터 및 궤적 생성도 포함될 수 있다.
도 4는 본 발명의 시스템 및 방법의 일 실시 예에 따른 z-스테이지 컨트롤러에 대한 예시적인 구조를 도시한 도면이다. 이 예시적인 컨트롤러는 피드 포워드 및 피드백 제어를 통합하여 스테이지 액추에이터를 제어하는 구동 신호를 생성한다. 일부 예에서, 이는 제어 시스템의 에러 신호 및 피드 포워드 제어 브랜치(branches) 중 하나 또는 모두에 대한 비례, 적분 및 미분 (PID) 제어로서 구현될 수 있다. 이 예에 도시된 바와 같이, 목표 초점 설정과 실제 초점 설정 간의 차이가 계산되어 제어 블록 (488)으로 공급된다. 위치 정보는 피드 포워드 경로 (476)를 통해 전송되고 제어 블록 (488)의 출력 신호에 추가된다. 제어 블록 (488) 내의 구동 회로로부터의 제어 회로는 액추에이터 (490)를 구동하는데 사용되는 제어 출력 신호를 제공한다. 도시된 바와 같이, 목표 초점 위치와 실제 위치 사이의 차이의 크기는 피드 포워드 경로 (476)를 통해 제공되어 출력 신호의 제어를 조정한다.
도 5는 본 발명의 시스템 및 방법에 따른 z-스테이지 컨트롤러에 대한 다른 예시적인 구조를 나타내는 도면이다. 이 예에는 피드백 및 피드 포워드 제어도 포함된다. 동작 시, 목표 초점 설정 (예를 들어, 목표 z 위치 (570))은 스테이지의 위치를 명령하는데 사용된다. 목표 z 위치 (570)는 서보 컨트롤러 (588)에 제공되며, 이 컨트롤러는 스테이지를 위치시키기 위해 액추에이터 (590)에 명령하는 데 필요한 구동 신호를 결정한다. 서보 컨트롤러 (588)는 또한 구동 신호를 생성하기 위한 구동 회로를 포함할 수 있다. 구동 신호 결정은 예를 들어 액추에이터 (590)에 의해 제공될 수 있는 목표 초점 설정 (목표 z 위치 (570))과 현재 초점 설정 (실제 z 위치 (572))의 차이의 크기를 사용하여 이루어진다. 이전 예에서뿐 만 아니라, 액추에이터를 구동하는데 사용되는 구동 신호는 피드 포워드 제어 경로 (576)로부터의 신호에 의해 조정된다.
그러나, 도 5의 예에서, 측정된 초점 보정 신호(578)는 또한 예를 들어 스캐닝 모드 동안에 활성화될 수 있는 초점 추적 회로 (592)에 의해 생성된 것이다. 이 경우, 보정 정보는 예를 들어 측정 된 초점 보정 정보를 사용하여 결정될 수 있다. 이 예의 보정 정보는 명령된 스테이지 위치에 추가되어 스캐닝 동작을 위한 포커스 설정의 변화의 기울기에 따라 구동 신호를 조정한다. 예를 들어, 이 피드백 경로는 이 보정 정보를 서보 컨트롤러에 제공하기 위해 이미징 시스템이 스캐닝 모드에 있을 때 켜지거나 활성화될 수 있다. 일부 응용에서, 초점 추적 회로 (592)가 이동 타겟에 대해 실시간 피드백을 제공하기 때문에 시스템이 스캔 모드에 있을 때 서보 컨트롤러의 위치 루프가 개방되거나 부분적으로 개방되도록 시스템이 제어될 수 있다.
도 6은 본 발명의 시스템 및 방법에 따른 초점 추적 입력을 갖는 피드백 및 피드 포워드 제어를 사용하는 또 다른 예의 서보 컨트롤러를 도시하는 도면이다. 목표 이미징 거리 (623)는 z-스테이지 (예를 들어, z-스테이지 (334))를 제어하기 위한 스테이지 위치 신호를 생성하기 위해 제어 시스템에 대한 입력으로서 제공된다. 이 시스템은 또한 위치 제어 (628) 외에 피드 포워드 제어 (626)를 포함한다. 피드 포워드 경로는 일반적으로 더 느린 위치 루프 주위에서 명령을 속도 루프(아래에서 설명됨)로 직접 가져가서 더 빠른 응답을 제공할 수 있다. 위치 변화가 더 극적인 경우, 피드 포워드 제어 (626)는 경로 PID (630)로 변경되는 포워드 패스 포워드 (forward path forward)를 통해, 일반적으로 위치 PID (628)에만 의존함으로써 달성될 수 있는 것보다 더 빠른 시스템 응답을 위해 속도 PID (630)로 변경된다. PID 컨트롤러로 구현된 이 예에서는 위치 루프 내에서 구현된다. 속도 루프에 대한 피드백 (634)은 결정된 위치의 미분 형태이다. 일부 경우에 일정한 위치 오차는 위치 PID (628)만으로 시스템의 정적 마찰을 극복하기에 충분한 토크를 생성하지 않을 정도로 충분히 작을 수 있다. 그러한 경우에, 속도 PID (630)는 이러한 마찰을 극복하기 위해 추가적인 이득을 제공한다. 힘 대 속도는 90도의 위상 변이를 가지므로 프로파일 추적 및 유지를 향상시키기 위해 더 높은 이득을 얻을 수 있다.
도 5의 실시 예는 초점 추적 회로(692)로부터 측정된 초점 보정 피드백을 포함한다. 도 5에 도시된 바와 같이 측정된 초점 보정 신호(678)는 초점 추적 회로(692)에 의해 생성될 수 있다. 이러한 보정 정보는 스캐닝 작업을 위한 초점 설명에서의 슬로프 변화에 따라 구동 신호를 조정하도록 명령된 스테이지 위치에 추가될 수 있다. 도 5의 예에서와 같이, 일부 활용에서, 시스템이 스캔 모드로서 초점 추적 회로(592)가 이동하는 타겟에 대한 실시간 피드백을 제공할 때에 서보 컨트롤러의 위치 루프가 개방되거나 부분적으로 개방되도록 시스템이 제어될 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 시스템 및 방법의 속도 제어 장치를 도시하는 도면이다. 이것은 서보 컨트롤러 내에 속도 루프를 제공하는데 사용될 수 있는 속도 PID 컨트롤러 (630)의 하나의 예시적인 구현을 도시한다. 이 예는 비례 항 (712), 적분 항 (714) 및 미분 항 (716)에 대한 획득 스테이지를 포함한다. 획득값은 합산 회로 (722)에 의해 합산되어 속도 PID 컨트롤러 (630)에 대한 제어 출력을 제공한다.
개시된 것처럼, 본 발명의 시스템 및 방법의 다양한 용도는 작동 장치의 검출된 현재 모드에 기초하여 서보 컨트롤 또는 동작 파라미터들을 최적화하도록 실시간 모드 검출 및 제어 파라미터 스위칭을 제공하도록 구현될 수 있다. 예를 들어, 시퀀싱 기기의 경우, 본 명세서에 설명된 시스템 및 방법은 시퀀싱 기기가 포커스 모델 모드에 있는지 또는 시퀀싱 모드에 있는지를 검출하고, z-스테이지 서보 컨트롤러에 대한 정확한 동작 파라미터 세트를 결정하도록 구현될 수 있다. 이는 해당 작동 모드에 적합한 것으로 정의되고 해당 작동 모드에 대해 정의된 특정 파라미터로 서보 컨트롤러 파라미터를 업데이트한다. 감지된 모드에 대한 서보 작동을 최적화하기 위해 다수의 서보 컨트롤러 파라미터를 정의하고 선택할 수 있다. 예를 들어, 적분 값, 미분 값, 피드 포워드 및 필터 차단 주파수, 및 기타 유사한 파라미터와 같은 상이한 파라미터 세트가 다양한 동작 모드에 대해 정의되고 원하는 동작 모드에 대해 구현될 수 있다. 예를 들어, 높은 루프 값을 구현하여 응답 성능을 달성하고 교란을 방지할 수 있다. 그러나 높은 루프 값은 불안정성을 야기할 수도 있다.
표 1은 시퀀싱 기기에서의 홀딩 모드 및 스캐닝 모드로 정의될 수 있는 파라미터 세트의 일 예를 나타낸다.
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[표 1] 파라미터 예시
본 실시예에서, 위치 루프 값 및 속도 루프 값에 대한 미리 정의된 값들이 홀딩 모드 및 스캐닝 모드를 위해 제공된다. 상대 이동의 구현은 로컬 컨트롤러가 스테이지 액추에이터의 위치를 가장 최근에 측정하므로, 그리고 대기 시간을 줄이거나 최소화하는 것이 스캐닝 작업에 중요하기 때문에, 현재 위치에서 오류를 줄이거나 최소화하기 위한 것이다. 또한 많은 스캔 작업은 상대 이동에만 의존한다. 반면에 궤도 생성의 구현은 초점 모델 생성에 유용하다. 초점 모델 생성은 일반적으로 초점 시스템을 보정하기 위해 z위치의 절대 위치에 대한 지식에 의존한다. 그러나 대기 시간은 일반적으로 초점 보정에 중요하지 않으며 절대 위치 지정을 사용할 수 있다. 따라서, 표 1에 제공된 예에서, 위치 루프에 대한 값은 스캐닝 동작에 대한 것보다 홀딩 동작에 대해 상대적으로 더 높은 반면, 속도 루프에 대한 값은 스캐닝 동작에 대해 설정된 값들보다보다 낮다. 표 1의 이 예는 조정될 수 있는 모든 파라미터를 도시하지는 않으며, 본 명세서에 개시된 시스템 및 방법은 포커싱 서보 시스템에서 미리 정의된 추가 파라미터로 확장될 수 있다.
도 8은 본 발명의 시스템 및 방법에 따른 스위칭 제어부의 예시적인 구현을 도시하는 도면이다. 예시는 스테이지의 이동을 제어하는 하나 이상의 서보 컨트롤러 (810)의 동작 파라미터 또는 피드백 메커니즘 또는 이들의 조합을 제어 또는 조정하도록 구현될 수 있는 모드 선택 회로 (814) 및 서보 제어 회로 (816)를 포함한다. 모드 선택 회로 (814)는 서보 컨트롤러에 대한 동작 파라미터 및 피드백 메커니즘의 선택을 포함하여 동작 모드를 선택하기 위해 시퀀싱 기구 (또는 이들 시스템 및 방법이 적용될 수 있는 다른 기구)에서 구현될 수 있다. 예를 들어, 스캐닝 모드 및 포커스 모델 생성 모드를 사용하는 예시적인 시나리오의 경우, 모드 선택 회로 (814)는 이미징 시스템의 현재 동작에 기초하여 시퀀싱 기구를 이들 모드 중 하나에 배치하도록 구현될 수 있다. 모드 선택 회로 (814)는 독립적인 회로를 포함할 수 있거나, 스캐닝 시스템(예컨대, 도 1을 참조하여 전술한 컨트롤러와 같은)의 동작을 제어하는데 사용되는 컨트롤러의 일부일 수 있다.
시스템의 작동 모드와 관련된 정보는 서보 제어 회로(816)에 제공된다. 서보 제어 회로(816)는 기구의 작동 모드를 감지하고 시스템의 작동 모드에 기초하여 피드백 모드 또는 적절한 서보 제어 파라미터를 선택한다. 서보 제어 회로 (816)는 서보 회로 (810)를 구성하는 하나 이상의 서보 루프에 대한 영향을 받는 파라미터를 설정하도록 추가로 구현될 수 있다. 적절한 서보 컨트롤러 파라미터를 선택하는 경우, 이들 파라미터는 레지스터 또는 다른 메모리 및 적절한 메모리 또는 시스템의 작동 모드에 따라 검색된 적절한 파라미터 세트에 저장 될 수 있다. 피드백 메커니즘을 조정하는 경우, 서보 제어 회로 (816)는 예를 들어 초점 추적 회로와 같은 적절한 소스로부터 피드백을 가능하게 하는 스위칭 또는 제어를 제공할 수 있다.
도 9는 본 발명의 시스템 및 방법에 따른 서보 컨트롤러 설계 스위칭하기 위한 프로세스를 도시한다. 이 예에서, 동작(912) 시, 서보 모드 제어 회로 (예를 들어, 서보 제어 회로 (816))는 시퀀싱 기기의 작동 모드를 결정한다. 일부 응용에서, 이 결정은 서보 모터 제어 회로에 기계의 현재 상태를 나타내는 시퀀싱 기기의 컨트롤러 또는 다른 장치로부터 신호를 수신함으로써 이루어질 수 있다. 예를 들어, 신호 경로는 시퀀싱 기기의 상태를 나타 내기 위해 다른 신호 레벨을 제공할 수 있다. 다른 예로서, 신호 경로는 현재 동작 모드를 나타내는 일련의 비트 또는 바이트를 제공할 수 있다.
동작 (916)에서, 서보 모터의 제어 회로는 시퀀싱 기기의 동작 모드를 결정한다. 전술한 예에 따르면, 이 단계에서 서보 모터 제어 회로는 기기가 초점 모델 생성 모드에서 작동하는지 또는 시퀀싱 모드에서 작동하는지를 결정할 수 있다. 서보 모터 제어 회로가 기기가 시퀀싱 모드에서 동작하고 있다고 판단하면, 동작 918에서 서보 모터 제어 회로는 이미징 동작을 위해 z-스테이지를 제어하기 위해 최적화된 파라미터를 선택한다. 피드백 메커니즘이 또한 선택되는 (또는 대안적으로 선택되는) 응용에서, 서보 모터 제어 회로는 또한 기기가 시퀀싱 모드에서 동작할 때 초점 추적 회로로부터의 피드백 경로를 가능하게 할 수 있다. 한편, 서보 모터 제어 회로가 기기가 포커스 모델 생성 모드에서 동작하고 있다고 판단하면, 동작 920에서 서보 모터 제어 회로는 이 모드에서 z-스테이지를 제어하기 위해 최적화된 서보 제어 파라미터를 선택한다. 추가 응용 분야에서 추가 작동 모드를 감지하고 이러한 모드에 대한 매개 변수를 선택할 수 있다.
동작 (926)에서, 선택된 서보 제어 파라미터는 서보 컨트롤러의 적절한 루프 또는 루프에 로드된다. 동작 928에서, 서보 시스템은 로드된 파라미터 및 적절한 피드백 메커니즘을 사용하여 z-스테이지를 제어한다.
도 10은 본 발명의 시스템 및 방법에 따른 서보 제어 회로의 예시적인 구현을 도시하는 도면이다. 이 예에서, 서보 제어 회로 (1010)는 서보 컨트롤러 (1020)에 작동 파라미터의 적용을 제어한다. 서보 컨트롤러 (1020)는 피드 포워드 제어 (1022), 위치 제어 루프 (1024) 및 속도 제어 루프 (1028)를 포함한다. 서보 시스템에 따라, 서보 컨트롤러는 추가 또는 다른 제어 루프를 포함한다. 이 제어 루프는 획득량, 필터 값 등과 같은 작동 매개 변수에 따라 다른 성능 레벨에서 작동하도록 구현할 수 있다.
예시적인 서보 제어 회로 (1010)는 모드 검출 회로 (1014), 파라미터 선택 회로 (1012) 및 파라미터 파일(1016)을 포함한다. 모드 검출 회로(1014)는 기기의 작동 모드를 결정하는 데 사용할 수 있는 모드 검출 회로(1014)인 기기 컨트롤러로부터의 정보를 받는다. 일부 응용에서, 기기는 기기의 현재 작동 모드를 나타내는 디지털 또는 아날로그 신호를 출력할 수 있다. 예를 들어, 시퀀싱 기기의 경우, 동작 모드는 포커스 모델 생성 모드 및 시퀀싱 모드와 같은 모드를 포함할 수 있다. 다른 예로서, 비트 또는 비트 그룹 또는 모드를 나타내는 플래그가 설정될 수 있고, 비트 또는 비트들은 모드 검출 회로 (1014)에 의해 판독되어 동작 모드를 결정한다.
동작 모드가 결정되면, 파라미터 선택 회로 (1012)는 검출된 작동 모드에 대응하는 파라미터 세트를 선택한다. 도시된 예에서, 파라미터 세트는 파라미터 파일 (1016)과 같은 메모리 또는 다른 유사한 스토리지에 저장될 수 있고, 파라미터 선택 회로 (1012)에 의해 검색될 수 있다. 파라미터 선택 회로 (1012)는 파라미터를 적절한 루프를 위해 컨트롤러 또는 컨트롤러에 로드한다. 기기의 모드가 변경될 때, 이 변화는 모드 검출 회로 (1014)에 의해 검출될 수 있고 서보 컨트롤러 (1020)의 적절한 제어 루프에 선택되고 로딩된 새로운 파라미터에 의해 감지될 수 있다. 일부 응용에서, 서보 파라미터를 즉석에서 변경할 수 있도록 실시간 (시스템 레이턴시 또는 기타 지연에 따라 달라질 수 있음)의 파라미터 세트 로딩이 발생할 수 있다.
서보 동작의 식별 파라미터 세트는 상기 서보 시스템이 구현되어 있는 소정의 기기에 대해 최적화될 수 있다. 예를 들어, 기기마다 제어 시스템에 반응하고 상호 작용할 수 있는 다른 구조적 또는 기타 특성을 가질 수 있다. 이러한 상호 작용으로 인해 시스템 성능에 악영향을 미치거나 고장을 일으킬 수 있는 진동, 고조파 움직임 또는 기타 불안정성이 발생할 수 있다. 따라서, 파라미터는 수동 개선 프로세스에 의해 또는 자동화된 툴을 사용하여 주어진 계측기에 대한 홀딩 및 스캐닝과 같은 동작 모드에 대한 맞춤형 파라미터 구현을 생성함으로써 계측기에 최적화될 수 있다.
몇몇 활용에서, 소정의 기기에 대한 파라미터 세트의 파라미터를 최적화하는 방법은 각 동작 동안 제어 시스템의 안정성을 측정하여, 하나 이상의 제어 파라미터 값의 미리 결정된 범위를 스캔하고 기기를 작동시키는 것으로 달성될 수 있다. 경우에 따라 각 제어 매개 변수를 개별적으로 측정하고 최적화할 수 있는 반면, 제어 매개 변수 조합에 대한 최적의 설정을 식별하기 위해 여러 제어 매개 변수를 체계적으로 조정할 수 있다. 보정 프로세스 동안, 하나의 파라미터 설정에 의해 야기된 불안정성이 후속 파라미터 설정에서 측정을 오염시키지 않도록 다양한 제어 파라미터 설정에서의 작동 사이에 휴지 시간이 삽입될 수 있다. 주어진 시스템에 대해, 최적의 동작 지점은 예를 들어 최소 불안정성을 도입하는 파라미터 세트로서 선택될 수 있다. 최적의 동작 지점은 성능 변동성의 최소값으로 제시될 수 있으며, 일반적으로 동작 최소값이 계산적으로 결정되고 주어진 기구에 대한 맞춤형 구현 파일로 저장 될 수 있는 2차 관계를 갖는다.
예시는 본 발명의 특정 동작 모드를 위한 서보 시스템을 최적화하는데 이용될 수있는 파라미터 세트를 개시하였으나 완벽하게 이상적인 동작을 달성하는 것은 아니다. 주어진 모드에서 작동을 최적화하기 위한 매개 변수 세트는 작동 매개 변수, 시스템 제약 조건 및 시스템이 작동하는 실제 조건에 대해 가능한 한 높은 작동 레벨을 달성 할 수 있다. 최적화는 또한 설계 트레이드 오프에 종속될 수 있고 달성된 최적화의 양은 이러한 트레이드 오프를 계량하는 시스템 설계자에 의해 결정된 적절한 동작 레벨에 기초할 수 있다.
본 명세서에서 사용하는 회로는 하드웨어, 소프트웨어, 또는 이들의 조합으로 임의의 형태를 이용하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 프로세서, 컨트롤러, ASIC, PLA, PAL, CPLD, FPGA, 논리 컴포넌트, 소프트웨어 루틴 또는 기타 메커니즘이 회로를 구성하기 위해 구현될 수 있다. 구현에서, 여기에 설명된 다양한 회로는 개별 회로로서 구현될 수 있거나, 설명된 기능 및 특징은 하나 이상의 회로 사이에서 부분적으로 또는 전체적으로 공유될 수 있다. 다시 말해서, 여기에 설명 된 다양한 특징들 및 기능은 임의의 주어진 애플리케이션에서 구현될 수 있고 다양한 조합 및 순열로 하나 이상의 개별 또는 공유 회로에서 구현될 수 있다. 기능의 다양한 특징 또는 요소가 개별 회로로서 개별적으로 기술되거나 청구될 수 있지만, 당업자는 이러한 특징 및 기능이 하나 이상의 공통 회로 간에 공유 될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
본 명세서에 기재된 시스템 컨트롤러, 서보 컨트롤러, 시스템 및 방법의 다른 구성 요소는 본 명세서 회로로서 구현될 수 있다. 회로가 소프트웨어를 사용하여 전체적으로 또는 부분적으로 구현되는 경우, 일 구현에서, 이들 소프트웨어 요소는 이와 관련하여 설명된 기능을 수행 할 수 있는 컴퓨팅 또는 프로세싱 시스템과 동작하도록 구현될 수 있다. 이러한 예시적인 컴퓨팅 시스템이 도 11에 도시되어 있다. 다양한 예시들이 이 컴퓨팅 시스템 (1100)의 관점에서 설명된다. 이 설명을 참조하여, 관련 컴퓨팅 분야의 당업자에게 다른 컴퓨팅을 사용하여 기술을 구현하는 방법이 명백해질 것이다.
도 11을 참조하면, 예를 들면 시스템 (1100)을 계산하는 단계의 컴퓨팅 또는 프로세싱 능력은 데스크톱, 랩톱 및 노트북 컴퓨터에서 발견; 휴대용 컴퓨팅 장치 (스마트 폰, 휴대 전화, 팜탑, 태블릿 등); 메인 프레임, 슈퍼 컴퓨터, 워크 스테이션 또는 서버; 또는 주어진 애플리케이션 또는 환경에 바람직하거나 적절한 임의의 다른 유형의 특수 목적 또는 범용 컴퓨팅 장치를 통해 구현될 수 있다. 컴퓨팅 시스템 (1100)은 또한 주어진 장치 내에 내장되거나 다른 방식으로 이용 가능한 컴퓨팅 능력을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 컴퓨팅 시스템은 디지털 카메라, 내비게이션 시스템, 셀룰러 전화기, 휴대용 컴퓨팅 장치, 모뎀, 라우터, WAP, 단말기 및 어떤 형태의 처리를 포함 할 수 있는 다른 전자 장치와 같은 다른 전자 장치에서 발견될 수 있다.
컴퓨팅 시스템 (1100)은 예컨대 프로세서와 같은 예를 들어, 하나 이상의 프로세서, 컨트롤러, 제어 모듈, 또는 다른 프로세싱 디바이스를 포함할 수 있다. 프로세서 (1104)는 범용 또는 특수 목적 처리 엔진 등을 사용하여 구현될 수도 있고, 마이크로 프로세서 (단일, 이중 또는 다중 코어 프로세서), 신호 프로세서, 그래픽 프로세서 (예: GPU) 컨트롤러 또는 기타 제어 로직 등이 있다. 도시된 예에서, 프로세서 (1104)는 버스 (1102)에 연결되지만, 임의의 통신 매체는 컴퓨팅 시스템 (1100)의 다른 구성 요소와의 상호 작용을 용이하게 하거나 외부와 통신하기 위해 사용될 수 있다.
컴퓨팅 시스템 (1100)은 또한 하나 이상의 메모리, 예를 들어 메인 메모리 (1108)로 본 명세서에서 언급된 모듈, 랜덤 액세스 메모리 (RAM) 또는 다른 동적 메모리를 포함 할 수도 있고, 정보 및 명령을 저장하기 위해 사용될 수 있다. 메인 메모리 (1108)는 또한 프로세서 (1104)에 의해 실행될 명령의 실행 동안 임시 변수 또는 다른 중간 정보를 저장하는데 사용될 수 있다. 컴퓨팅 시스템 (1100)은 마찬가지로 판독 전용 메모리 ("ROM") 또는 다른 정적 정보 및 프로세서 (1104)에 대한 명령을 저장하기 위해 버스 (1102)에 연결된 저장 장치를 포함할 수 있다.
상기 컴퓨팅 시스템 (1100)과 같은 하나 이상의 다양한 매체 (1112) 이용시, 예를 들어 정보 기억 장치 (1110)의 형태 및 미디어 드라이브 또는 다른 메커니즘을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하드 디스크 드라이브, 플로피 디스크 드라이브, 자기 테이프 드라이브, 광 디스크 드라이브, CD 또는 DVD 드라이브 (R 또는 RW), 플래시 드라이브 또는 기타 이동식 또는 고정 미디어 드라이브가 제공될 수 있다. 따라서, 저장 매체 (1114)는 예를 들어, 하드 디스크, 플로피 디스크, 자기 테이프, 카트리지, 광 디스크, CD 또는 DVD, 또는 매체 드라이브에 의해 읽히거나, 기록되거나 또는 액세스되는 다른 고정 또는 제거 가능한 매체를 포함할 수 있다. 이들 예가 예시하는 바와 같이, 저장 매체 (1114)는 컴퓨터 소프트웨어 또는 데이터가 저장된 컴퓨터 사용 가능한 저장 매체를 포함 할 수 있다.
다른 구현에서, 정보 기억 장치 (1110)는 예를 들어 1100와 같은 수단들을 포함할 수 있는 컴퓨팅 시스템에 로딩될 컴퓨터 프로그램 또는 다른 명령어 또는 데이터를 허용하는 다른 유사한 수단들을 포함 할 수 있는 고정 또는 이동식 저장부 1122 및 이러한 저장 유닛 (1122) 및 인터페이스 (1120)의 예는 프로그램 카트리지 및 카트리지 인터페이스, 착탈식 메모리 (예를 들어, 플래시 메모리 또는 다른 착탈식 메모리 모듈) 및 메모리 슬롯, 플래시 드라이브 및 관련 슬롯 (예를 들어)을 포함 할 수 있다. USB 드라이브, PCMCIA 슬롯 및 카드, 및 소프트웨어 및 데이터가 저장 유닛 (1122)으로부터 컴퓨팅 시스템 (1100)으로 전송될 수있게 하는 다른 고정 또는 제거 가능한 저장 유닛 (1122) 및 인터페이스 (1120)를 포함할 수 있다.
컴퓨팅 시스템 (1100)은 또한 인터페이스 (1124), 통신 인터페이스는 통신을 포함하여, 소프트웨어와 데이터가 컴퓨팅 시스템 (1100)과 외부 장치간에 전달될 수 있도록 사용될 수 있다. 통신 인터페이스 (1124)의 예는 모뎀 또는 소프트 모뎀, 네트워크 인터페이스 (이더넷, 네트워크 인터페이스 카드, WiMedia, IEEE 802.XX, Bluetooth®또는 기타 인터페이스와 같은), 통신 포트 (예를 들어, USB)를 포함할 수 있다 포트, IR 포트, RS232 포트 또는 기타 포트 또는 기타 통신 인터페이스. 통신 인터페이스 (1124)를 통해 전송된 소프트웨어 및 데이터는 전형적으로 전자, 전자기 (광학 포함) 또는 주어진 통신 인터페이스 (1124)에 의해 교환될 수 있는 다른 신호일 수 있는 신호를 통해 전달될 수 있다. 이들 신호는 다음을 통해 통신 인터페이스 (1124)에 제공될 수 있다. 이 채널 (1128)은 신호를 전달할 수 있고 유선 또는 무선 통신 매체를 사용하여 구현될 수 있다. 채널의 일부 예는 전화선, 셀룰러 링크, RF 링크, 광 링크, 네트워크 인터페이스, 근거리 또는 광역 네트워크 및 기타 유무선 통신 채널을 포함할 수 있다.
"컴퓨터 프로그램 매체" 및 "컴퓨터 이용 가능 매체"의 표현은 일반적으로, 예를 들어, 메모리 (1108), 저장부 (1120), 미디어 (1114) 및 채널 (1128) 및 다른 미디어를 참조하는 데 사용되는 다양한 형태의 컴퓨터 프로그램 매체 또는 컴퓨터 사용 가능 매체가 하나 이상의 명령 시퀀스를 하나 이상의 처리를 위해 처리 장치에 전달하는 데 관여할 수 있다. 매체에 구현된 이러한 명령어는 일반적으로 "컴퓨터 프로그램 코드" 또는 "컴퓨터 프로그램 제품" (컴퓨터 프로그램 또는 다른 그룹의 형태로 그룹화 될 수 있음)으로 지칭된다. 실행될 때, 그러한 명령은 컴퓨팅 시스템 (1100)이 본 명세서에서 논의된 바와 같이 개시된 기술의 특징 또는 기능을 수행할 수 있다.
이는 본 발명의 주제의 일부인 것으로 상기 개념의 모든 조합인 것을 이해할 것이다. 특히, 본 개시의 청구된 주제의 모든 조합은 본 명세서에 개시된 본 발명의 주제의 일부인 것으로 고려된다.
본 명세서에서 개시된 기술의 다양한 예들이 서술되었지만, 이는 단지 제한되지 않는 예로서 제시되었다는 것을 알아야 한다. 마찬가지로, 다양한 다이어그램은 개시된 기술에 포함될 수 있는 특징 및 기능을 이해하는 것을 돕기 위해 개시된 기술에 대한 예시적인 구조 또는 다른 구성을 도시할 수 있다. 개시된 기술은 도시 된 예시적인 아키텍처 또는 구성으로 제한되지 않지만, 원하는 대안적인 특징은 다양한 대안적인 아키텍처 및 구성을 사용하여 구현될 수 있다. 실제로, 본 명세서에 개시된 기술의 원하는 특징을 구현하기 위해 대안적인 기능적, 논리적 또는 물리적 분할 및 구성이 어떻게 구현 될 수 있는지가 당업자에게 명백할 것이다. 또한, 본 명세서에 도시된 것 이외의 다수의 상이한 구성 모듈 이름이 다양한 파티션에 적용될 수 있다. 또한, 흐름도, 동작 설명 및 방법 청구 범위와 관련하여, 본 명세서에 제시된 단계의 순서는 문맥이 달리 지시하지 않는 한 인용된 기능을 동일한 순서로 수행하기 위해 다양한 예가 구현되도록 요구하지 않아야 한다.
개시된 기술은 다양한 예시적인 실시 예 및 구현의 관점에서 기술되어 있지만, 다양한 특징들, 양상들 및 기능을 하나에 기재된 이상의 각 예는 특정한 예에 제한적으로 적용되지 않는 것으로 이해되어야 한다. 본 명세서에 기술되었지만, 그 대신에 개시된 기술의 하나 이상의 다른 예에, 단독으로 또는 다양한 조합으로 적용될 수 있다. 따라서, 본 명세서에 개시된 기술의 폭 및 범위는 전술한 임의의 예에 의해 제한되지 않아야 한다. 전술한 개념 (이러한 개념이 서로 일치하지 않는 경우)의 모든 조합은 본 명세서에 개시된 본 발명의 주제의 일부인 것으로 고려된다는 것을 이해해야 한다. 특히, 본 개시의 청구 된 주제의 모든 조합은 본 명세서에 개시된 본 발명의 주제의 일부인 것으로 고려된다.
전술한 것의 예로서: "포함하는"이라는 용어는 "제한적으로 포함하는 것" 등을 의미하는 것으로 이해되어야 하고; "예"라는 용어는 논의 중인 항목의 예시적인 예를 제공하기 위해 사용되며, 그 전체 목록 또는 제한 목록이 아니며; 일반적인 구성 요소의 단수 표현은 "적어도 하나", "하나 이상" 등을 의미하는 것으로 이해되어야 하며; "정상", "표준", "알려진"과 같은 형용사 및 유사한 의미의 용어는 주어진 기간 또는 현재 사용 가능한 항목으로 제한되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 명세서에 포함된 용어는 인용된 요소뿐만 아니라 임의의 추가 요소를 포함하여 개방형인 것으로 의도된다. 마찬가지로, 이 문서가 당업자에게 명백하거나 알려진 기술을 언급하는 경우, 이러한 기술은 현재 또는 미래에 언제든지 당업자에게 명백하거나 알려진 기술을 포함한다. 적용 가능한 범위에서, 본 명세서에서 "제1", "제2", "제3"등의 용어는 이들 용어에 의해 기술된 각각의 목적을 별개의 실체로서 나타내기 위해 사용되며, 순서의 의미를 내포하지는 않는다.
"결합"이라는 용어는 접촉 또는 링크, 결합, 연결, 고정을 지칭하고, 물리, 광학, 전기, 유체, 기계, 화학, 자기, 전자기, 커뮤니케이션 등의 결합의 다양한 형태를 참조할 수 있다. 한 형태의 결합이 지정된 경우, 다른 형태의 결합이 배제되는 것은 아니다. 예를 들어, 다른 구성 요소에 물리적으로 결합된 하나의 구성 요소는 (직접적으로 또는 간접적으로) 두 구성 요소 사이의 물리적 부착 또는 접촉을 참조할 수 있지만, 예를 들어 통신 링크 (예를 들어, RF 또는 광 링크)도 두 구성 요소를 통신적으로 연결한다. 마찬가지로, 다양한 용어 자체는 상호 배타적인 것이 아니다.
일부 경우에 "하나 이상", "적어도", "그러나 이에 제한되지 않는" 또는 다른 유사한 문구와 같은 확장 단어 및 문구의 존재는 더 좁은 경우가 의도되거나 요구됨을 의미하는 것으로 해석되지 않아야 한다. "구성 요소"라는 용어의 사용은 구성 요소의 일부로서 설명되거나 청구된 요소 또는 기능이 모두 공통 패키지로 구성되는 것을 의미하지는 않는다. 실제로, 구조적 요소를 포함하여, 구성 요소의 다양한 요소 중 임의의 것 또는 전부는 단일 패키지로 결합되거나 개별적으로 유지 될 수 있고, 다수의 그룹화 또는 패키지로 더 분산될 수 있다.
또한, 본 발명에서 제시된 다양한 실시예는 예시적인 다이어그램과 다른 그림의 관점에서 설명된다. 당업자에게 명백한 바와 같이, 다양한 대안은 예시된 예에 한정되지 않고 구현될 수 있다. 예를 들어, 블록 다이어그램 및 해당 설명은 특정 아키텍처 또는 구성을 요구하는 것으로 해석되어서는 안된다.
이는 본 발명의 요지의 일부로서 고려되며 특히, 본 개시의 끝에 나타나는 청구된 주제의 모든 조합은 본 명세서에 개시된 본 발명의 주제의 일부인 것으로 고려된다.

Claims (29)

  1. 이미징 시스템에 의해 스캔될 샘플을 지지하는 표면을 포함하는 샘플 스테이지;
    상기 샘플 스테이지에 대한 위치 결정될 수 있는, 대물 렌즈를 갖는 광학 스테이지;
    상기 광학 스테이지에 대한 샘플 스테이지를 이동시키도록 상기 샘플 스테이지 및 광학 스테이지 중 적어도 하나와 물리적으로 결합된 액추에이터;
    상기 액추에이터를 제어하는 서보 회로;
    상기 서보 회로를 제어하는 제1 제어 파라미터 세트;
    상기 서보 회로를 제어하는 제2 제어 파라미터 세트; 및
    상기 이미징 시스템이 제1 작동 모드로 동작할 때 상기 제1 제어 파라미터 세트를 상기 서보 회로에 적용하고, 상기 이미징 시스템이 제2 작동 모드로 동작할 때 상기 제2 제어 파라미터 세트를 상기 서보 회로로 적용하는 서보 제어 회로; 를 포함하고,
    상기 제1 작동 모드는 초점 모델 생성 모드이고, 상기 제2 작동 모드는 시퀀싱 모드인 이미징 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 서보 제어 회로는 상기 이미징 시스템의 작동 모드를 감지하는 모드 감지 회로 및 상기 감지된 작동 모드에 대응하는 제어 파라미터 세트를 적용하는 파라미터 선택 회로를 포함하는 이미징 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 이미징 시스템은 시퀀서인 이미징 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 서보 제어 회로는 상기 이미징 시스템의 작동 모드를 감지하고, 감지된 작동 모드를 적용하는 제어 파라미터 세트를 선택하는 이미징 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 서보 제어 회로는 감지된 작동 모드를 위한 제어 파라미터 세트로 식별되는 제1 또는 제2 제어 파라미터 세트를 적용하는 이미징 시스템.
  6. 삭제
  7. 제 4 항에 있어서,
    a) 상기 제1 및 제2 제어 파라미터 세트 중 적어도 하나는, 상기 이미징 시스템을 작동시키고 상기 제1 및 제2 제어 파라미터 세트의 제어 파라미터 값의 범위를 스캐닝하고 상기 스캐닝 동안 상기 서보 회로의 안정성을 측정하고 상기 제어 파라미터의 값을 선택함으로써, 상기 이미징 시스템의 구조적 특성을 결정하고, 또는
    b) 상기 제1 및 제2 제어 파라미터 세트 중 적어도 하나는, 상기 이미징 시스템을 작동시키고 상기 제1 및 제2 제어 파라미터 세트의 복수의 제어 파라미터들의 값의 범위를 스캐닝하고 상기 스캐닝 동안 상기 서보 회로의 안정성을 측정하고 상기 복수의 제어 파라미터들의 최적 세팅을 식별함으로써, 상기 이미징 시스템의 구조적 특성을 결정하는 이미징 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    a) 상기 이미징 시스템은 상기 광학 스테이지에 전기적으로 연결된 초점 추적 회로를 더 포함하고; 상기 서보 제어 회로는 상기 이미징 시스템이 스캐닝 작동 모드에서 동작할 때 상기 초점 추적 회로로부터 상기 서보 회로로의 피드백을 활성화하고, 상기 이미징 시스템이 초점 모델 생성 모드에서 동작할 때 상기 초점 추적 회로로부터 상기 서보 회로로의 피드백을 비활성화하고, 또는
    b) 상기 제어 파라미터는 서보 루드 값 및 필터 값을 포함하고, 또는
    c) 상기 액추에이터는 상기 샘플 스테이지 및 광학 스테이지 사이의 거리를 조정하도록 상기 샘플 스테이지를 이동시키도록 상기 샘플 스테이지에 물리적으로 결합되고, 또는
    d) 상기 샘플 스테이지의 틸트를 조정하도록 상기 샘플 스테이지에 물리적으로 결합된 복수의 액추에이터를 더 포함하고, 또는
    e) 상기 액추에이터는 상기 샘플 스테이지 및 광학 스테이지 사이의 거리를 조정하도록 상기 광학 스테이지를 이동시키도록 상기 광학 스테이지에 물리적으로 결합되고, 선택적으로, 상기 액추에이터는 압전 장치, 보이스 코일 및 구동 모터 중 적어도 하나를 포함하고, 또는
    f) 상기 샘플은 플로우 셀 내에 포함되거나 슬라이드 상에 포함되는 이미징 시스템.
  9. 이미징 시스템에서 서보 제어 방법은:
    상기 이미징 시스템의 작동 동안, 상기 이미징 시스템이 제1 작동 모드로 작동하고 있다고 결정하는 모드 검출 회로;
    상기 제1 작동 모드로 선택된 제1 제어 파라미터 세트를 결정하는 서보 제어 회로;
    상기 결정된 제1 제어 파라미터 세트를 이미징 시스템의 서보 회로에 적용하는 서보 제어 회로, 상기 서보 회로는 광학 스테이지에 대하여 샘플 스테이지를 이동시키도록 상기 이미징 시스템의 샘플 스테이지 및 광학 스테이지 중 적어도 하나에 물리적으로 결합된 액추에이터의 동작을 제어하고;
    상기 모드 검출 회로는 이미징 시스템의 작동 동안 이미징 시스템이 제2 작동 모드에서 작동하도록 전환되었다고 모드 검출 회로가 결정되면, 서보 제어 회로는 제2 작동 모드에 대해 선택된 제2 제어 파라미터 세트를 결정하고, 결정된 제2 제어 파라미터 세트를 적용하고,
    상기 제1 작동 모드는 초점 모델 생성 모드이고, 상기 제2 작동 모드는 시퀀싱 모드인 서보 제어 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 서보 제어 회로는 상기 이미징 시스템의 작동 모드를 검출하는 모드 검출 회로 및 상기 검출된 작동 모드에 대응하는 제어 파라미터 세트를 적용하는 파라미터 선택 회로를 포함하는 서보 제어 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 이미징 시스템의 작동 모드를 검출하고 검출된 작동 모드에 적용되는 제어 파라미터 세트를선택하는 서보 제어 회로를 더 포함하고, 선택적으로,
    상기 검출된 작동 모드를 위한 제어 파라미터 세트로 식별되는 제1 또는 제2 제어 파라미터 세트를 적용하는 서보 제어 회로를 더 포함하는 서보 제어 방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 이미징 시스템의 구조적 특성을 결정하도록 상기 제1 및 제2 제어 파라미터 세트 중 적어도 하나를 결정하는 단계를 더 포함하고, 선택적으로,
    i) 상기 제1 및 제2 제어 파라미터 세트 중 적어도 하나를 결정하는 단계는, 상기 이미징 시스템을 작동시키는 단계, 상기 제1 및 제2 제어 파라미터 세트의 제어 파라미터 값의 범위를 스캐닝하는 단계, 상기 스캐닝하는 단계 동안 상기 서보 회로의 안정성을 측정하는 단계 및 상기 제어 파라미터의 값을 선택하는 단계를 포함하고, 또는
    ii) 상기 제1 및 제2 제어 파라미터 세트 중 적어도 하나를 결정하는 단계는, 상기 이미징 시스템을 작동시키는 단계, 상기 제1 및 제2 제어 파라미터 세트의 복수의 제어 파라미터들의 값의 범위를 스캐닝하는 단계, 상기 스캐닝하는 단계 동안 상기 서보 회로의 안정성을 측정하는 단계 및 상기 복수의 제어 파라미터를 위한 최적 설정을 식별하는 단계를 포함하는 서보 제어 방법.
  13. 제 9 항에 있어서,
    i) 상기 서보 제어 회로는, 상기 이미징 시스템이 스캐닝 작동 모드로 동작할 때 상기 서보 회로에 초점 추적 회로로부터의 피드백을 활성화하고, 상기 이미징 시스템이 초점 모델 생성 모드로 동작할 때 상기 서보 회로에 초점 추적 회로로부터의 피드백을 비활성화하는 것을 더 포함하고, 또는
    ii) 상기 제어 파라미터는 서보 루프 값 및 필터 값을 포함하고, 또는
    iii) 상기 샘플 스테이지 및 광학 스테이지 사이의 거리를 조정하도록 상기 샘플 스테이지를 이동시키는 액추에이터를 더 포함하고, 선택적으로, 상기 액추에이터는 압전 장치, 보이스 코일 및 구동 모터 중 적어도 하나를 포함하고, 또는
    iv) 상기 이미징 시스템은 시퀀서인 서보 제어 방법.
  14. 이미징 시스템에 의해 스캔될 샘플을 지지하는 표면을 포함하는 샘플 스테이지;
    상기 샘플 스테이지에 대한 위치 결정될 수 있는, 대물 렌즈를 갖는 광학 스테이지;
    상기 광학 스테이지에 결합된 초점 추적 회로;
    상기 초점 추적 회로로부터의 정보에 기초하여 상기 광학 스테이지에 대한 샘플 스테이지를 이동시키도록 상기 샘플 스테이지 및 광학 스테이지 중 적어도 하나와 물리적으로 결합된 액추에이터;
    상기 액추에이터를 제어하는 서보 회로;
    상기 이미징 시스템이 스캐닝 작동 모드에서 동작할 때 상기 초점 추적 회로로부터 상기 서보 회로로의 피드백을 활성화하고, 상기 이미징 시스템이 초점 모델 생성 모드에서 동작할 때 상기 초점 추적 회로로부터 상기 서보 회로로의 피드백을 비활성화하는 서보 제어 회로; 를 포함하는 이미징 시스템.
  15. 이미징 시스템에서 서보 제어 방법은:
    상기 이미징 시스템의 작동 동안, 상기 이미징 시스템이 스캐닝 작동 모드 또는 초점 모델 생성 모드로 작동하는지를 결정하는 모드 검출 회로;
    상기 이미징 시스템에서 샘플 스테이지에 대한 광학 스테이지의 이동을 제어하는 서보 회로; 및
    상기 이미징 시스템이 스캐닝 작동 모드에서 동작할 때 초점 추적 회로로부터 상기 서보 회로로의 피드백을 활성화하고, 상기 이미징 시스템이 초점 모델 생성 모드에서 동작할 때 상기 초점 추적 회로로부터 상기 서보 회로로의 피드백을 비활성화하는 서보 제어 회로; 를 포함하는 서보 제어 방법.
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