KR102605494B1 - 오브젝트 조명 및 이미징을 위한 디바이스, 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
조명 시스템은 이미징 타겟이 상부에 배치되도록 구성된 표면, 광원, 빔 스플리터 및 적어도 제 1 미러를 포함한다. 빔 스플리터는 광원으로부터의 광 빔을 분리하도록 구성되며, 제 1 미러는 제 1 빔을 빔 스플리터로부터 이미징 타겟을 갖는 표면 상으로 반사시키도록 구성된다. 이미징 시스템은 이미징 타겟이 상부에 배치되도록 구성된 이미징 표면, 미러 및 캡처 디바이스를 포함한다. 캡처 디바이스는 상기 이미징 타겟으로부터 연장되고 상기 미러로부터 반사하며 상기 캡처 디바이스로 향하는 방출된 광의 경로를 통해 상기 이미징 타겟의 이미지를 캡처하도록 구성된다. 미러, 캡처 디바이스 또는 둘 모두는 방사된 광의 경로의 길이를 줄이기 위해 이미징 표면에 대해 대각선 방향으로 이동하도록 구성된다. 이미징 시스템 특성에 기인한 샘플의 이미지 내의 비-균일성을 제거 또는 감소시키기 위해 이미징 시스템을 캘리브레이션하는 시스템 및 방법.
Description
관련 출원에 대한 상호-참조
본 출원은 2017 년 5 월 19 일자로 출원된 미국 가출원 제 62 / 508,747 호 및 2016 년 10 월 13 일자로 출원된 미국 가출원 제 62 / 408,018 호, 2016 년 10 월 13 일에 출원된 미국 가출원 제 62 / 408,006 호의 우선권의 이익을 주장하고, 이들 각각은 본원에 참고로 인용된다.
기술 분야
본 개시는 오브젝트를 조명하고 오브젝트의 고 해상도 이미지를 얻는 디바이스, 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이미지 비-균일성 정정 방법에 관한 것이다.
디지털 확대 또는 줌 렌즈의 사용과 같은 접근에 의존하지 않는 오브젝트의 고해상도 이미지를 제공하는 이미징 디바이스, 시스템 및 방법이 필요하다. 디지털 확대는 이미지가 확대될 때 종종 이미지 픽실레이션(pixilation)으로 이어질 수 있다. 큰 조리개, 초점 거리, 작동 거리, 왜곡, 필드 곡률 및 신호 감쇠와 같은 다양한 요구 사항을 만족할 수 있는 능력이 종종 어렵기 때문에 줌 렌즈의 사용은 많은 경우에 구현하기가 어렵다.
동시에 두 개 이상의 광원을 사용하지 않고, 특히 균일한 조명 접근법에서, 이미징 타겟을 조명하기 위해 두 개 이상의 광 빔들을 제공할 수 있는 조명 디바이스, 시스템 및 방법에 대한 필요성이 또한 존재한다. 다수의 광원들을 사용하면, 개별적으로 유지되어야하고 제조 후 또는 상이한 환경에서 구성되는 상이한 광학 특성을 가질 수있는 두 개의 광원의 사용을 고려할 때, 종종 상이한 광 출력의 다중 광선을 이미징 타겟에인가한다. 장치 또는 시스템 또한, 다수의 광원을 사용하면 종종 영상 진단 대상의 전반적인 조명의 비-균일성이 커지고 조명 시스템의 기계적 복잡성이 커져 유지 보수 요구 사항이 증가하고 불균일 한 조명의 가능성이 높아진다. 이미징 중 또 다른 공통적 인 문제 (이미징 모드와 무관 함)는 이미지 비 균일 성입니다. 예를 들어, 동일한 샘플이 이미징 표면 또는 시야의 다른 위치에 배치 될 때, 동일한 샘플이 동일한 신호를 방출 함에도 불구하고, 대응하는 이미지는 그 위치에 기초하여 불균일 한 것처럼 보인다. 이미지 비-균일성을 처리 할 필요가 있다.
조명 시스템이 개시된다. 조명 시스템은 표면, 광원, 빔 스플리터, 제 1 미러 및 제 2 미러를 포함한다. 표면은 이미징 타겟이 배치되도록 구성된다. 광원은 광 빔을 방출하도록 구성된다. 빔 스플리터는 광원으로부터의 광 빔을 제 1 빔 및 제 2 빔으로 분할하도록 구성된다. 제 1 미러는 표면을 조명하는 반사된 제 1 빔을 제공하기 위해 제 1 빔을 반사 시키도록 구성된다. 제 2 미러는 표면을 조명하는 반사된 제 2 빔을 제공하기 위해 제 2 빔을 반사 시키도록 구성된다.
다른 실시 예에서, 조명 시스템은 표면, 광원, 빔 스플리터 및 제 1 미러를 포함한다. 표면은 이미징 타겟이 배치되도록 구성된다. 광원은 광 빔을 방출하도록 구성된다. 빔 스플리터는 광원으로부터의 광 빔을 제 1 빔 및 제 2 빔으로 분할하도록 구성된다. 제 2 빔은 상기 표면을 조명한다. 제 1 미러는 표면을 조명하는 반사된 제 1 빔을 제공하기 위해 상기 빔 스플리터로부터의 제 1 빔을 반사시키도록 구성된다.
조명 방법이 또한 개시된다. 상기 방법은 이미징 타겟이 배치된 표면을 제공하는 단계를 포함한다. 또한, 상기 방법은 광원으로 광 빔을 제공하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 광 빔을 제 1 빔 및 제 2 빔으로 분할하는 단계를 더 포함한다. 상기 방법은 상기 표면을 조명하는 단계를 더 포함한다. 조명하는 단계는: (i) 표면을 조명하는 반사된 제 1 빔을 생성하기 위해 제 1 빔을 반사시키는 제 1 미러를 사용하는 단계 및 (ii) 표면을 조명하는 반사된 제 2 빔을 생성하기 위해 제 2 빔을 반사시키는 제 2 미러를 사용하는 단계를 포함한다.
다른 실시 예에서, 조명 방법은 광원으로 광 빔을 제공하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한 광 빔을 제 1 빔 및 제 2 빔으로 분할하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 이미징 타겟이 배치된 표면을 조명하는 단계를 더 포함한다. 조명하는 단계는 표면을 조명하는 반사된 제 1 빔을 생성하기 위해 제 1 빔을 반사시키는 제 1 미러를 사용하는 단계를 포함한다. 제 2 빔은 광 빔으로부터 분할되어 표면을 조명한다.
이미징 시스템이 또한 개시된다. 이미징 시스템은 이미징 표면, 미러 및 캡처 디바이스를 포함한다. 이미징 표면은 이미징 타켓이 배치되도록 구성된다. 캡처 디바이스는 상기 이미징 타겟으로부터 연장되고, 상기 미러로부터 반사하며, 상기 캡처 디바이스로 향하는 방출된 광의 경로를 통해 상기 이미징 타겟의 이미지를 캡처하도록 구성된다. 미러, 캡처 디바이스 또는 둘 모두는 방사된 광의 경로의 길이를 줄이기 위해 이미징 표면에 대해 대각선 방향으로 이동하도록 구성된다.
다른 실시 예에서, 이미징 시스템은 이미징 표면, 미러, 미러 샤프트, 캡처 디바이스, 캡처 디바이스 샤프트 및 전송 블록을 포함한다. 이미징 표면은 이미징 타켓이 배치되도록 구성된다. 미러는 미러 샤프트를 따라 제 1 대각선 방향으로 이동하도록 구성된다. 캡처 디바이스는 상기 이미징 타겟으로부터 연장되고, 상기 미러로부터 반사하며, 상기 캡처 디바이스로 향하는 방출된 광의 경로를 통해 상기 이미징 타겟의 이미지를 캡처하도록 구성된다. 캡처 디바이스는 캡처 디바이스 샤프트를 따라 제 2 대각선 방향으로 이동하도록 구성된다. 전송 블록은 미러와 캡처 디바이스 사이의 이동을 전송함으로써 미러와 캡처 디바이스가 동시에 움직이도록한다.
이미징 방법이 또한 개시된다. 상기 방법은 이미징 타겟을 이미징 표면 상에 배치시키는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한 캡처 디바이스, 미러 또는 둘 모두를 이미징 표면에 대하여 대각선 방향으로 이동시키는 단계를 포함한다. 상기 방법은, 캡처 디바이스를 사용하여, 상기 이미징 타겟으로부터 연장되고, 상기 미러로부터 반사하며, 상기 캡처 디바이스로 향하는 방출된 광의 경로를 통해 상기 이미징 타겟의 이미지를 캡처하도록 구성된다.
조명 및 이미징 시스템이 또한 개시된다. 상기 시스템은 이미징 타겟이 배치되도록 구성된 표면을 포함한다. 광원은 광빔을 방출하도록 구성된다. 빔 스플리터는 광원으로부터의 광 빔을 제 1 빔 및 제 2 빔으로 분할하도록 구성된다. 제 1 조명 미러는 표면을 조명하는 반사된 제 1 빔을 제공하도록 제 1 빔을 반사시키도록 구성된다. 제 2 조명 미러는 표면을 조명하는 반사된 제 2 빔을 제공하도록 제 2 빔을 반사시키도록 구성된다. 캡처 디바이스는 상기 이미징 타겟으로부터 연장되고, 상기 미러로부터 반사하며, 상기 캡처 디바이스로 향하는 방출된 광의 경로를 통해 상기 이미징 타겟의 이미지를 캡처하도록 구성된다. 방출 미러, 캡처 디바이스 또는 이들 모두는 표면에 대하여 대각선 방향으로 이동하여 상기 경로의 길이를 감소시키도록 구성된다.
조명 및 이미징 방법이 또한 개시된다. 상기 방법은 표면 상에 이미징 타겟을 배치시키는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한 광원으로부터 광 빔을 방출하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 광 빔을 제 1 빔 및 제 2 빔으로 분할하는 단계를 더 포함한다. 상기 방법은 상기 이미징 타겟을 조명하는 단계를 더 포함한다. 조명하는 단계는: (i) 표면을 조명하는 반사된 제 1 빔을 생성하기 위해 제 1 빔을 반사시키는 제 1 조명 미러를 사용하는 단계 및 (ii) 표면을 조명하는 반사된 제 2 빔을 생성하기 위해 제 2 빔을 반사시키는 제 2 조명 미러를 사용하는 단계를 포함한다. 상기 방법은, 캡처 디바이스를 사용하여, 상기 이미징 타겟으로부터 연장되고, 상기 미러로부터 반사하며, 상기 캡처 디바이스로 향하는 방출된 광의 경로를 통해 상기 이미징 타겟의 이미지를 캡처하는 단계를 더 포함한다.
본 개시는, 일부 실시 예에서, 비-균일성에 대해 보정된 이미지를 생성하는 방법을 기술한다. 일부 실시 예들에서, 비-균일성은 시야의 다른 위치에서 측정된 동일 신호에 대한 다양한 강도의 신호들을 갖는 이미지로서 디스플레이 된다.
본 발명의 비 균일 보정 방법은 단백질, 펩타이드, 당 단백질, 변형된 단백질, 핵산, DNA, RNA, 탄수화물, 지질, 리피도글리칸, 바이오폴리머 및 세포 및 조직으로부터 생성된 다른 대사 산물 및 그 조합물과 같은 생물학적 분자를 포함하는 생물학적 샘플을 포함하는 다양한 샘플로부터 얻어진 이미지에 적용될 수있다. 생체 분자 또는 생체 분자를 갖는 생물학적 샘플은 단독으로 이미지화될 수 있거나 또는 맴브레인, 겔, 여과지, 슬라이드 유리, 마이크로 플레이트, 또는 폴리아크릴아미드 겔 또는 니트로셀룰로스 또는 PDVF 멤브레인 블롯, 아가로오스 겔, 아가 플레이트, 세포 배양 플레이트 또는 티슈 섹션 슬라이드와 같은 매트릭스 내에 분산, 위치 또는 매립되는 동안 이미지화될 수 있다. 본 개시의 비-균일성 정정 방법은 상술한 샘플들 중 임의의 샘플로부터 얻어진 이미지에 적용될 수있다.
본 개시의 비-균일성 정정 방법은 생물학적 샘플에 대한 화학 발광(chemiluminescence) 변환에 의해 생성된 이미지 또는 샘플에 대한 형광 발광(fluorescence) 변환에 의해 생성된 이미지에 적용될 수 있다. 본 발명의 비-균일성 정정 방법은 생물 발광 이미징, 투과 조명 또는 반사 광 이미징에 의해 생성된 이미지에 적용될 수있다.
일 실시 예에서, 비-균일성에 대해 정정된 이미지를 생성하는 방법은: 이미징 센서 상의 복수의 픽셀들에 대한 이미징 렌즈의 상대 조명을 계산하는 단계; 상기 상대 조명에 기초하여 플랫 필딩 매트릭스(fielding matrix)를 생성하는 단계; 비-균일성을 갖는, 하나 이상의 생물학적 샘플들의, 이미지를 갭처 또는 획득하는 단계; 및 상기 비-균일성에 대한 정정된 이미지를 생성하기 위해 상기 플랫 필딩 매트릭스로 상기 캡처된 이미지를 조정하는 단계를 포함한다.
일 실시 예에서, 플랫 필딩 매트릭스를 생성하는 단계는 플랫 필딩 매트릭스를 생성하기 위해 상대 조명을 반전시키는 단계를 포함한다. 일부 실시 예들에서, 상대 조명은 선형 또는 비-선형 커브 피팅 회귀(regression)에 의해 얻어진 방정식을 사용하여 계산된다. 커브는 1차 다항식, 2차 다항식, 3차 다항식 등일 수 있다. 플랫 필딩 매트릭스의 계산은 플랫 필딩 매트릭스 값을 생성한다.
플랫 필딩 매트릭스로 캡처된 이미지를 조정하는 단계는 하나 이상의 생물학적 샘플들의 캡처 또는 획득된 이미지에 플랫 필딩 매트릭스의 값을 곱하는 단계를 포함한다. 플랫 필딩 매트릭스로 캡처된 이미지를 조정하는 단계는 플랫 필딩 이미지를 생성하기 위해 픽셀-픽셀 기반으로 하나 이상의 생물학적 샘플들의 캡처 또는 획득된 이미지에 플랫 필딩 매트릭스의 값을 곱하는 단계를 포함한다. 일부 실시 예에서, 편평한 필딩 이미지는 시야 상의 그 위치와 무관하게 하나 이상의 생물학적 샘플들의 각각의 캡처 또는 획득된 이미지의 신호 레벨의 정확한 비율을 디스플레이한다.
일 실시 예에서, 본 개시는 비-균일성에 대한 정정된 이미지를 생성하는 방법을 제공하며, 이는: 이미징 센서 상의 복수의 픽섹들의 이미징 렌즈의 상대 조명을 계산하는 단계; 상기 상대 조명을 반전시켜 플랫 필딩 매트릭스를 생성하는 단계; 생물학적 샘플의 이미지를 캡처 또는 획득하는 단계; 및 생물학적 샘플의 캡처된 또는 획득된 이미지에 픽셀-픽셀 기반의 플랫 필딩 매트릭스의 값을 곱하여 플랫 필딩 이미지를 생성하는 단계를 포함한다.
일 실시 예에서, 본 개시는 비-균일성에 대한 정정된 이미지를 생성하는 방법을 설명하며, 이는: 비-균일성을 갖는, 하나 이상의 생물학적 샘플의 이미지를 갭처 또는 획득하는 단계; 및 비-균일성에 대해 정정된 이미지를 생성하기 위해 플랫 필딩 매트릭스로 캡처된 이미지 또는 획득된 이미지를 조정하는 단계를 포함한다. 캡처 또는 획득된 이미지를 조정하는 단계는 하나 이상의 생물학적 샘플들의 캡처된 이미지를 픽셀-픽셀을 기반으로 플랫 필딩 매트릭스로 곱하여 플랫 필딩 이미지를 생성하는 단계를 포함한다.
일부 실시 예들에서, 플랫 필딩 매트릭스는 이미저 또는 이미징 시스템에 있다. 플랫 필딩 매트릭스는 사용자가 이미저를 사용하는 것을 가능하게 한다. 플랫 필딩 매트릭스 값은 이미징 디바이스에 저장될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 플랫 필딩 매트릭스 값은 이미징 디바이스의 소프트웨어 구성 요소 또는 컴퓨터 구성 요소에 저장될 수 있다. 플랫 필딩 매트릭스 값은 비-균일성 정정을 수행하는 이미징 시스템을 사용자가 이용할 수 있게 한다. 일부 실시 예들에서, 플랫 필딩 매트릭스는 플랫 필딩 마스터 매트릭스이다.
일 실시 예에서, 비-균일성에 대한 이미지를 정정하기 위한 플랫 필딩 매트릭스를 생성하는 방법은: 이미징 센서 상의 복수의 픽셀들에 대한 이미징 렌즈의 상대 조명을 계산하는 단계; 상기 상대 조명에 기초하여 플랫 필딩 매트릭스를 생성하고, 상기 매트릭스 내의 최대 픽셀 강도 값에 기초하여 플랫 필딩 매트릭스를 정규화(normalizing) 단계를 포함한다. 일 실시 예에서, 플랫 필딩 매트릭스를 생성하는 단계는 상대 조명 및 매트릭스의 값의 정규화를 반전시키는 단계를 포함한다. 예를 들어, 제조업체 또는 사용자는 향후 사용을 위해 플랫 필딩 매트릭스를 생성할 수 있다.
본 개시의 추가 목적 및 장점은, 다음에 따르는 상세한 설명에서 부분적으로 설명될 것이며, 상세한 설명으로부터 부분적으로 명백할 것이며, 또는 개시 내용의 실시에 의해 교시될 수 있다. 본 개시의 목적 및 이점은 첨부된 청구범위에서 구체적으로 기재된 요소들과 조합들에 의해 실현되고 달성될 것이다.
전술한 일반적인 설명 및 다음에 따르는 상세한 설명은, 청구된 바와 같이, 모두 예시적이고 설명을 위한 것일 뿐이며, 본 발명을 제한하지 않는다는 것을 이해해야 한다.
본 명세서에 통합되어 본 명세서의 일부를 구성하는 첨부 도면은 본 개시 내용을 예시하고 상세한 설명과 함께 본 개시의 원리를 설명하도록 기능한다.
도 1 및 도 2는 일 실시 예에 따라, 이미징 시스템의 사시도(상이한 각도로부터의)를 도시한다.
도 3 및 도 4는 일 실시 예에 따라, 구성 요소들이 결합되는 샤프트를 보다 잘 나타 내기 위해 도 1 및 도 2의 구성 요소들 중 일부를 생략한 이미징 시스템의 사시도를 도시한다.
도 5, 도 6, 도 7 및 도 8은 일 실시 예에 따라, 증가하는 줌 레벨을 통해 진행하는 이미징 시스템의 측 단면도를 도시한다.
도 9는 일 실시 예에 따라, 이미징 시스템의 조명 모듈로부터 방출되는 광 빔을 도시한다.
도 10은 일 실시 예에 따라, 방출된 광의 경로의 중심이 줌 동안 미러가 움직임에 따라 거울의 중심에 유지될 때 미러에 의해 적어도 부분적으로 방해되는 에피- 조명 빔을 도시한다.
도 11은 일 실시 예에 따라, 도 9에 도시된 이미징 시스템의 조명 모듈로부터 방출되는 광 빔의 단순화된 개략적인 측면도이다.
도 12는 일 실시 예에 따라, 추가 미러들을 갖는 조명 모듈로부터 방출되는 광 빔의 단순화된 개략적인 평면도를 도시한다.
도 13은 일 실시 예에 따라, 2 개의 빔 스플리터들을 갖는 조명 모듈로부터 방출되는 광 빔의 단순화된 개략적인 평면도를 도시한다.
도 14는 일 실시 예에 따라, 빔 스플리터에 도달하기 전에 조리개를 통과하는 광 빔의 측단면도를 도시한다.
도 15는 루미노미터(luminometer) 기준 플레이트의 사시도를 도시한다.
도 16a는 시야 상의 상이한 위치들의 루미노미터 기준 플레이트의 하나의 광 스팟의 적층된 이미지들을 도시하고, 도 16b는 상이한 위치들에서 동일한 스팟의 신호를 도시하는 그래프를 도시한다.
도 17은 일 실시 예에 따른, 이미징 시스템 내의 이미징 렌즈의 상대 조명 및 비-선형 회귀로부터의 최상의 적합 결과를 나타내는 그래프를 도시한다.
일 실시 예에 따라, 도 18a는 편평한 필딩 마스터 매트릭스를 적용한 도 16a의 변형된 이미지를 도시하고, 도 18b는 도 18a의 최대 강도의 스팟에 대한 스팟들의 강도의 비율을 나타내는 그래프를 도시한다.
도 19a는 시야의 중간에 있는 1x 줌 레벨에서의 화학 발광 샘플의 이미지를 도시하고, 도 19b는 일 실시 예에 따라, 시야의 중심과 상부 우측 대각선 위치 사이의 위치에서의 1x 줌 레벨에서의 화학 발광 샘플의 이미지를 도시하고, 도 19c는 시야의 상부 우측 대각선 위치에서의 1x 줌 레벨에서의 화학 발광 샘플의 이미지를 도시한다.
실시 예에 따라, 도 20a는 정량화된 두 로우들의 밴드들을 보여주는 이미지를 도시하며, 도 20b는 편평한 필딩 전에 제 1 로우 상의 도 20a의 밴드의 강도를 도시하는 그래프이고, 도 20c는 플랫 필딩 후에 도 20a의 제 1 로우 상의 밴드의 강도를 나타내는 그래프를 도시하며, 도 20d는 플랫 필딩 전의 도 20a의 제 2 로우 상의 밴드의 강도를 나타내는 그래프이고, 도 20e는 플랫 필링 후 도 20a의 제 2 로우의 밴드의 강도를 나타내는 그래프를 도시한다.
실시 예에 따라, 도 21a는 1x 줌을 갖는 이미징 렌즈의 상대적인 조명을 센서 이미지 높이에 대해 나타내는 테이블을 도시하고, 도 21b는 2x 줌을 갖는 이미징 렌즈의 상대적인 조명을 센서 이미지 높이에 대해 나타내는 테이블을 도시한다.
도 22는 일 실시 예에 따라, 상대 조명이 CCD의 중심에 대해 대칭인 것을 도시하는 플롯을 도시한다.
일 실시 예에 따라 도 23a는 1x 줌을 갖는 최적의 비-선형 회귀 커브를 나타내는 그래프를 도시하고, 도 23b는 2x 줌을 갖는 최적의 비-선형 회귀 커브를 나타내는 그래프를 도시한다.
도 24는 일 실시 예에 따라, 1x 줌에서의 시뮬레이션 이미지를 도시한다.
도 25는 일 실시 예에 따라, 플랫 필딩 마스터 이미지를 도시한다.
도 26a, 도 26b 및 도 26c는 플랫 필딩을 적용한 후의 이미지이다. 일 실시 예에 따라, 도 26a는 1x 줌을 갖는 시야의 중간 위치의 이미지를 도시하고, 도 26b는 1x 줌을 갖는 시야의 중간 위치와 우측 상부 대각선 위치 사이의 위치의 이미지를 도시하고, 도 26c는 1x 줌을 갖는 시야의 우측 상부 대각선 위치의 이미지를 도시한다.
도 27은 일 실시 예에 따라 각각 8 개의 밴드들의 2 개의 로우들을 나타내는 이미지를 도시한다.
일 실시 예에 따라 도 28a는 플랫 필딩 전에 1x 줌에서 취한 도 27의 제 1 로우를 도시하는 그래프이고, 도 28b는 플랫 필딩 후에 1x 줌에서 취한 도 27의 제 1 로우를 도시하는 그래프이고, 도 28c는 플랫 필딩 전에 1x 줌에서 취한 도 27의 제 2 로우를 도시하는 그래프이고, 도 28d는 도 27의 제 2 로우를 도시하는 평면도이다.
일 실시 예에 따라, 도 29a는 플랫 필딩 전에 2x 줌에서 취해진 도 27의 제 1 로우를 도시하는 그래프이고, 도 29b는 플랫 필딩 후에 2x 줌에서 취해진 도 27의 제 1 로우를 도시하는 그래프이고, 도 29c는 평면 필딩 전에 2x 줌에서 취해진 도 27의 제 2 로우를 도시하는 그래프이며, 도 29d는 플랫 필딩 후에 2x 줌에서 취해진 도 27의 제 2 로우를 도시하는 그래프이다.
도 30은 일 실시 예에 따른 편평한 필딩 전후의 맴브레인 위치(예를 들면, 중앙, 우측 상단)를 보여주는 차트를 도시한다.
도 1 및 도 2는 일 실시 예에 따라, 이미징 시스템의 사시도(상이한 각도로부터의)를 도시한다.
도 3 및 도 4는 일 실시 예에 따라, 구성 요소들이 결합되는 샤프트를 보다 잘 나타 내기 위해 도 1 및 도 2의 구성 요소들 중 일부를 생략한 이미징 시스템의 사시도를 도시한다.
도 5, 도 6, 도 7 및 도 8은 일 실시 예에 따라, 증가하는 줌 레벨을 통해 진행하는 이미징 시스템의 측 단면도를 도시한다.
도 9는 일 실시 예에 따라, 이미징 시스템의 조명 모듈로부터 방출되는 광 빔을 도시한다.
도 10은 일 실시 예에 따라, 방출된 광의 경로의 중심이 줌 동안 미러가 움직임에 따라 거울의 중심에 유지될 때 미러에 의해 적어도 부분적으로 방해되는 에피- 조명 빔을 도시한다.
도 11은 일 실시 예에 따라, 도 9에 도시된 이미징 시스템의 조명 모듈로부터 방출되는 광 빔의 단순화된 개략적인 측면도이다.
도 12는 일 실시 예에 따라, 추가 미러들을 갖는 조명 모듈로부터 방출되는 광 빔의 단순화된 개략적인 평면도를 도시한다.
도 13은 일 실시 예에 따라, 2 개의 빔 스플리터들을 갖는 조명 모듈로부터 방출되는 광 빔의 단순화된 개략적인 평면도를 도시한다.
도 14는 일 실시 예에 따라, 빔 스플리터에 도달하기 전에 조리개를 통과하는 광 빔의 측단면도를 도시한다.
도 15는 루미노미터(luminometer) 기준 플레이트의 사시도를 도시한다.
도 16a는 시야 상의 상이한 위치들의 루미노미터 기준 플레이트의 하나의 광 스팟의 적층된 이미지들을 도시하고, 도 16b는 상이한 위치들에서 동일한 스팟의 신호를 도시하는 그래프를 도시한다.
도 17은 일 실시 예에 따른, 이미징 시스템 내의 이미징 렌즈의 상대 조명 및 비-선형 회귀로부터의 최상의 적합 결과를 나타내는 그래프를 도시한다.
일 실시 예에 따라, 도 18a는 편평한 필딩 마스터 매트릭스를 적용한 도 16a의 변형된 이미지를 도시하고, 도 18b는 도 18a의 최대 강도의 스팟에 대한 스팟들의 강도의 비율을 나타내는 그래프를 도시한다.
도 19a는 시야의 중간에 있는 1x 줌 레벨에서의 화학 발광 샘플의 이미지를 도시하고, 도 19b는 일 실시 예에 따라, 시야의 중심과 상부 우측 대각선 위치 사이의 위치에서의 1x 줌 레벨에서의 화학 발광 샘플의 이미지를 도시하고, 도 19c는 시야의 상부 우측 대각선 위치에서의 1x 줌 레벨에서의 화학 발광 샘플의 이미지를 도시한다.
실시 예에 따라, 도 20a는 정량화된 두 로우들의 밴드들을 보여주는 이미지를 도시하며, 도 20b는 편평한 필딩 전에 제 1 로우 상의 도 20a의 밴드의 강도를 도시하는 그래프이고, 도 20c는 플랫 필딩 후에 도 20a의 제 1 로우 상의 밴드의 강도를 나타내는 그래프를 도시하며, 도 20d는 플랫 필딩 전의 도 20a의 제 2 로우 상의 밴드의 강도를 나타내는 그래프이고, 도 20e는 플랫 필링 후 도 20a의 제 2 로우의 밴드의 강도를 나타내는 그래프를 도시한다.
실시 예에 따라, 도 21a는 1x 줌을 갖는 이미징 렌즈의 상대적인 조명을 센서 이미지 높이에 대해 나타내는 테이블을 도시하고, 도 21b는 2x 줌을 갖는 이미징 렌즈의 상대적인 조명을 센서 이미지 높이에 대해 나타내는 테이블을 도시한다.
도 22는 일 실시 예에 따라, 상대 조명이 CCD의 중심에 대해 대칭인 것을 도시하는 플롯을 도시한다.
일 실시 예에 따라 도 23a는 1x 줌을 갖는 최적의 비-선형 회귀 커브를 나타내는 그래프를 도시하고, 도 23b는 2x 줌을 갖는 최적의 비-선형 회귀 커브를 나타내는 그래프를 도시한다.
도 24는 일 실시 예에 따라, 1x 줌에서의 시뮬레이션 이미지를 도시한다.
도 25는 일 실시 예에 따라, 플랫 필딩 마스터 이미지를 도시한다.
도 26a, 도 26b 및 도 26c는 플랫 필딩을 적용한 후의 이미지이다. 일 실시 예에 따라, 도 26a는 1x 줌을 갖는 시야의 중간 위치의 이미지를 도시하고, 도 26b는 1x 줌을 갖는 시야의 중간 위치와 우측 상부 대각선 위치 사이의 위치의 이미지를 도시하고, 도 26c는 1x 줌을 갖는 시야의 우측 상부 대각선 위치의 이미지를 도시한다.
도 27은 일 실시 예에 따라 각각 8 개의 밴드들의 2 개의 로우들을 나타내는 이미지를 도시한다.
일 실시 예에 따라 도 28a는 플랫 필딩 전에 1x 줌에서 취한 도 27의 제 1 로우를 도시하는 그래프이고, 도 28b는 플랫 필딩 후에 1x 줌에서 취한 도 27의 제 1 로우를 도시하는 그래프이고, 도 28c는 플랫 필딩 전에 1x 줌에서 취한 도 27의 제 2 로우를 도시하는 그래프이고, 도 28d는 도 27의 제 2 로우를 도시하는 평면도이다.
일 실시 예에 따라, 도 29a는 플랫 필딩 전에 2x 줌에서 취해진 도 27의 제 1 로우를 도시하는 그래프이고, 도 29b는 플랫 필딩 후에 2x 줌에서 취해진 도 27의 제 1 로우를 도시하는 그래프이고, 도 29c는 평면 필딩 전에 2x 줌에서 취해진 도 27의 제 2 로우를 도시하는 그래프이며, 도 29d는 플랫 필딩 후에 2x 줌에서 취해진 도 27의 제 2 로우를 도시하는 그래프이다.
도 30은 일 실시 예에 따른 편평한 필딩 전후의 맴브레인 위치(예를 들면, 중앙, 우측 상단)를 보여주는 차트를 도시한다.
이제, 본 개시의 예시적인 구현예들을 상세히 참조하며, 그 예들이 첨부 도면에 도시되어 있다. 가능하다면, 동일한 참조 번호는 동일하거나 유사한 부분을 나타내도록 도면 전체에 걸쳐 사용된다. 다음에 따르는 설명에서, 그 설명의 일부를 이루며 본 개시 내용이 실시될 수 있는 특정한 예시적인 구현예들을 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이러한 구현예들은 통상의 기술자가 본 개시 내용을 실시할 수 있도록 충분히 상세하게 기술되어 있으며, 다른 구현 예들이 이용될 수 있으며 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 변경이 이루어질 수 있음을 이해해야 한다. 따라서, 다음에 따르는 설명은 단지 예시적인 것이다.
도 1 및 도 2는 일 실시 예에 따라, 상이한 각도로부터 이미징 시스템(100)의 일부분의 사시도를 도시한다. 상기 이미징 시스템(100)은 이미징 표면(110)을 포함할 수있다. 일 예시에서, 상기 이미징 표면(110)은 트레이 또는 스크린일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 이미징 표면(110)은 평평하고 실질적으로 수평(즉,지면과 평행)일 수 있다. 이미징 타겟(112)은 이미징 표면(110) 상에 배치될 수 있다. 이미징 타겟(112)은 폴리아크릴아미드 겔, 아가로오스 겔, 니트로 셀룰로오스 맴브레인 및 PVDF 맴브레인과 관련된 핵산 및/또는 단백질과 같은 생물학적 물질일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 이미징 타겟(112)은 또한 제조된 물품 및 문서와 같은 비-생물학적 물질일 수 있거나 이를 포함할 수 있다.
이미징 시스템(100)은 또한 미러(120)를 포함할 수 있다. 미러(120)는 이미징 표면(110) 및 이미징 타겟(112) (예를 들어, 직접적으로) 위에 배치될 수 있다. 미러(120)는 반사 표면을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 반사 표면은 평면일 수 있다; 그러나, 다른 실시 예들에서, 반사 표면은 만곡될 수 있다. 미러(120)의 반사 표면이 평면일 때, 미러(120)의 반사 표면은 이미징 표면(110)에 대해(즉, 수평에 대해) 소정 각도로 배향될 수 있다. 상기 각도는 약 10° 내지 약 80°, 약 20° 내지 약 70° 또는 약 30° 내지 약 60°일 수 있다. 예를 들어, 각도는 약 45°일 수 있다.
이미징 시스템(100)은 또한 캡처 디바이스(130)를 포함할 수 있다. 캡처 디바이스(130)는 검출기 하우징(140), 하나 이상의 필터들(하나는 150으로 도시됨) 및 카메라(160)를 포함할 수 있다. 검출기 하우징(140)은 이미징 표면(110) 위에 그리고 미러(120)로부터 측 방향으로 (예를 들어, 수평으로) 오프셋될 수 있다. 검출기 하우징(140)은 렌즈(142)를 포함할 수 있다. 검출기 하우징(140)은 또한 렌즈(142)의 초점 및 개구를 제어하는 필터 휠, 모터 및/또는 센서를 포함할 수 있다. 렌즈(142)는 평면일 수 있고, 렌즈(142)를 통과하는 중심 종 축은 미러(120)의 반사 표면과 교차할 수 있다. 이와 같이, 방출된 광의 경로는 이미징 타겟(112)과 미러(120) 사이에서 수직으로, 그리고 미러(120)와 검출기 하우징(140)의 렌즈(142) 사이에서 측 방향으로 연장될 수 있다. 본원에서 사용된 바와 같이, "방출된 광의 경로"는 이미징 타겟(112)으로부터 렌즈(142)를 통한 카메라(160)까지의 시야의 경로를 지칭한다.
필터(150)는 검출기 하우징(140)에 결합될 수 있고 검출기 하우징(140) 뒤에 배치될 수 있으며, 방출된 광의 경로는 검출기 하우징(140)을 통해 필터(150)로 연장될 수 있다. 필터(150)는 선택된 파장의 광만을 카메라(160)에 전송하는 전자기("EM") 필터일 수 있다. 필터(150)를 렌즈(142) 뒤에 배치하는 것은 필터(150)가 렌즈(142)의 전방에 배치되는 경우보다, 필터(150)를 작게할 수 있다. 여기 및 방출 광 모두는 렌즈(142)로 입사될 수 있다. 필터(150)에 의해 차단된 여기 광은 렌즈(142) 및 그 주위 표면에 충돌할 수 있고, 일정량의 여기 광은 다시 필터(150)로 되돌아 와서 이번에는 필터(150)를 통과할 수 있다. 다른 실시 예에서, 필터는 렌즈(142)의 앞에 배치될 수 있다. 여기(142)는 렌즈(142) 앞에 있는 필터에 의해 차단되기 때문에, 필터 뒤에 아주 적은 여기 광이있을 수 있고, 예를 들어 렌즈(142) 내부의 여기 광이 카메라(160)으로 거의 전파되지 않아 미광 제어가 쉽고 백그라운드 신호가 낮아진다. 렌즈(142) 앞의 필터는 렌즈 뒤의 필터(150)보다 클 수 있다. 따라서 필터 휠의 크기가 커져서 더 많은 공간을 차지할 수 있다. 특정 실시 예에서, 제 2 필터가 또한 렌즈(142) 앞에 배치될 수 있다. 이러한 실시 예에서, 특정 실시 예에서 노치 필터일 수 있는 제 2 필터는 렌즈(142)의 전방에 배치되고 필터(150)는 렌즈(142) 뒤에 배치된다. 이들 실시 예는, 여기 미광을 포함하는, 미광이 카메라 (160)에 의해 캡처 된 방출에 영향을 미치지 못하게하기 위해 함께 작동하는 2 개의 필터의 이점을 제공 할 수있다.
카메라(160)는 필터(150)에 결합되어 필터(150) 뒤에 배치될 수 있으며, 방출된 광의 경로는 필터(150)를 통해 카메라(160)로 연장될 수 있으며, 카메라(160)는 이미징 타겟(112)의 하나 이상의 이미지들(예를 들어, 필터링된)을 캡처할 수 있다.
이미징 시스템(100)은 또한 제 1 위치에 제 1 센서(190) 및 제 2 위치에 제 2 센서(192)를 포함할 수 있다(도 1에 도시됨). 제 1 센서(190)는 검출기 하우징(140), 필터(150) 및 카메라(160)의 이동 거리를 제한하도록 구성된 한계 센서일 수 있다. 제 2 센서(192)는 검출기 하우징(140), 필터(150) 및 카메라(160)를 초기 디폴트 위치로 설정하도록 구성된 호밍 센서(homing sensor)일 수있다.
이미징 시스템(100)은 또한 조명 모듈(200)(도 1에 도시됨)을 포함할 수 있다. 조명 모듈(200)은 에피(epi)-조명 모듈 및/또는 대경(diascopic) 조명 모듈일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 조명 모듈(200)은 광원(210)을 포함할 수 있다. 광원(210)은 하나 이상의 발광 다이오드들("LED")일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 조명 모듈(200)은 또한 광원(210)에 결합되어 그 앞에 배치된 여기 필터(220)를 포함할 수 있다. 여기 필터(220)는 광원(210)으로부터의 광의 파장 범위를 제한하도록 구성될 수 있다. 조명 모듈(200)은 또한 여기 필터(220)에 결합되어 그 앞에 위치된 렌즈(230)를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 실시 예에서, 렌즈(230)는 토로이드 렌즈(toroidal lens)이거나 또는 토로이드 렌즈를 포함할 수 있다. 조명 모듈(200)은 또한 렌즈(230)에 결합되어 그 앞에 배치된 빔 스플리터(240)를 포함할 수 있다. 빔 스플리터(240)는 광원(210)으로부터의 빔을 2 개 이상의 빔 부분들로 분할 또는 나누도록 구성될 수 있다. 조명 모듈 (200)은 또한 광원(210), 여기 필터(220), 렌즈(230), 빔 스플리터(240), 또는 이들의 조합에 근접하여(예를 들어, 아래에) 배치될 수 있는 미러(250) 및 근적외선("NIR") 조명 모듈을 포함할 수 있다. NIR 조명 모듈 및 미러(250)는 NIR 범위의 광을 제공하는 LED를 포함할 수 있다. NIR 조명 모듈 및 미러(250)는 또한 NIR 광을 가시광과 실질적으로 동일한 각도로 빔 스플리터(240)로 반사시킬 수 있다. 조명 모듈(200)은 또한 캡처 디바이스(130) 아래 및/또는 광원(210), 여기 필터(220), 렌즈(230), 빔 스플리터(240) 또는 이들의 조합 위에 배치된 백미러(260)를 포함할 수 있다. 조명 모듈(200)은 또한 전방 거울(262)을 포함할 수 있다. 상기 이미징 표면(110)은 일 측 상의 광원(210), 여기 필터(220), 렌즈(230), 빔 스플리터(240) 및 다른 측 상의 전방 미러(262) 사이에 측 방향(예를 들어, 수평 방향)으로 위치될 수 있다. 전방 미러(262)는 또한 이미징 표면(110) 위에 위치될 수 있다. 도시되지는 않았지만, 조명 모듈(200)은 또한 대경 조명 모듈 및 광원(예를 들어, LED)을 포함할 수 있다. 대경 조명용 광원 또는 광원들은 이미징 표면(110) 및 이미징 타겟(112)을 통한 조명을 제공하기 위해 이미징 표면(110) 아래에 위치될 수 있다.
도 3 및 도 4는 일 실시 예에 따라, 구성 요소가 결합되는 샤프트(124, 134)를 보다 잘 나타내기 위해 일부 구성 요소(예를 들어, 미러(120) 및 캡처 디바이스(130))가 생략된 이미징 시스템(100)의 사시도를 나타낸다.
미러(120)(도 3 및 도 4에 도시되지 않음)는 미러 지지 구조(122)에 결합될 수 있고, 캡처 디바이스(130)(또한 도 3 및 도 4에 도시되지 않음)는 캡처 디바이스 지지 구조(132)에 결합될 수 있다. 미러 지지 구조(122)는 미러 샤프트(124)을 따라 (예를 들어, 평행하게) 정렬된 축 방향에서 미러 샤프트(124)을 따라 전후로 미끄러지도록 결합되고 구성될 수 있다. 캡처 디바이스 지지 구조(132)는 캡처 디바이스 샤프트(134)와 정렬(즉, 평행하게)된 축 방향에서 캡처 디바이스 샤프트(134)를 따라 전후로 미끄러지도록 결합되고 구성될 수 있다. 변속 블록(180)은 변속기 블록 샤프트(184)와 정렬(즉, 평행)된 축 방향에서 변속기 블록 샤프트(184)를 따라 전후로 미끄러지도록 결합되로 구성될 수 있다. 적어도 하나의 실시 예에서, 미러 샤프트(124), 캡처 디바이스 샤프트(134), 변속 블록 샤프트(184), 또는 이들의 조합은 단일 평면에 있을 수 있다.
미러 샤프트(124)는 이미징 표면(110)의 상부 표면에 대해 대각선으로 배향될 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, "대각선으로"는 이미징 표면(110)에 평행하지도 수직하지도 않은 방향을 지칭한다. 보다 구체적으로, 미러 샤프트(124)는 이미징 표면(110)에 대하여 약 10° 내지 약 170°, 약 40° 내지 약 140°, 또는 약 70° 내지 약 110°인 소정 각도로 배향될 수 있다(도 3 및 도 4에 도시된 방향에서 보았을 때). 예를 들어, 각도(126)는 약 91°일 수 있다(도 3 및 도 4에 도시된 방향에서 보았을 때).
캡처 디바이스 샤프트(134)는 또한 이미징 표면(110)에 대해 (즉, 수평에 대해) 대각선으로 배향될 수 있다. 특히, 캡처 장치 샤프트(134)는 이미징 표면(110)에 대해 약 10° 내지 약 80°, 약 20° 내지 약 70°, 또는 약 30° 내지 약 60° 인 각도(136)로 배향될 수 있다(도 3 및 도 4에 도시된 방향에서 보았을 때). 예를 들어, 각도(136)는 약 35°일 수 있다(도 3 및 도 4에 도시된 방향에서 보았을 때). 미러 샤프트(124)와 캡처 디바이스(134) 사이의 각도(127)는 약 80°와 약 140°, 약 90°와 약 130° 또는 약 100°와 약 120°일 수 있다. 예를 들어, 각도(127)는 약 123°일 수 있다.
변속 블록 샤프트(184)는 미러 샤프트(124)와 캡처 디바이스 샤프트(134) 사이에 배치될 수 있다(즉, 각도(127) 내에). 변속 블록 샤프트(184)는 또한 이미징 표면(110)의 상부 표면에 대해 대각선 또는 수직(즉, 직각)으로 배향될 수 있다.
도 4를 참조하면, 제 1 변속 샤프트(138)는 캡처 디바이스 지지 구조(132)와 변속 블록(180) 사이에 결합되어 연장될 수 있다. 캡처 디바이스 지지 구조(132)(및 캡처 장치(130)), 변속 블록(180) 또는 이들의 조합은 제 1 변속 샤프트(138)를 따라 축 방향으로 미끄러지도록 구성될 수 있다. 제 2 변속 샤프트(128)는 미러 지지 구조(122)와 변속 블록(180) 사이에 결합되어 연장될 수 있다. 미러 지지 구조(122)(및 미러(120)), 변속 블록(180) 또는 이들의 조합은 제 2 변속 샤프트(128)를 따라 축 방향으로 미끄러지도록 구성될 수 있다.
이미징 시스템(100)은 하나 이상의 모터들(하나는 도 3에서, 170으로 도시 됨)을 포함할 수 있다. 모터(170)는 미러(120) 및/또는 캡처 디바이스(130)(검출기 하우징(140), 필터(150), 및 카메라 (160))가 이미징 표면(110) 및 이미징 타겟(112)에 대해 이동하게할 수 있다. 도시된 실시 예에서, 단일 모터(170)는 미러(120)와 갭처 디바이스(130)를 동시에 움직이게 할 수 있다. 단일 모터로의 이러한 동시 이동은 미러(120)와 캡처 디바이스(130)를 연결하는 도 4를 참조하여 전술 한 바와 같이 제 1 변속 샤프트(138), 제 2 변속 샤프트 (128), 및 변속 블록(180)과 같은 동력 변속 샤프트 및 블록의 사용에 의해 가능해질 수 있다. 이러한 접근법은 제어 소프트웨어와 같은 별도의 제어 메커니즘에 의존하지 않는 동기화된 방식으로 단일 모터로 미러(120) 및 캡처 디바이스(130) 모두의 움직임을 제어하는 장점을 제공함으로써, 복잡성 및 비용 절감, 유지 보수 요구 사항 감소 및 다양한 줌 각도에서 일관된 이미지 센터를 유지하는 향상된 기능을 제공한다. 다른 실시 예에서, 제 1 모터는 미러(120)를 이동시키고, 제 2 모터는 캡처 디바이스(130)를 이동시키고 캡처 디바이스(130)에 대한 미러(120)의 이동 비율은 고정될 수 있다. 이 이동 비를 고정하는 것은 제 1 및 제 2 모터를 제어하는 소프트웨어를 통해 달성될 수 있으며, 또한 줌 동작 중에 이미지의 중심을 일관되게 유지하면서 동기 이동을 가능하게 할 것이다. 변속 블록(180)은 미러(120) 및 캡처 디바이스(130)에 연결될 수 있다. 하나의 모터(170)가 사용될 때, 변속 블록(180)은 도 3 및 도 4에서 보다 상세히 기술된 바와 같이, 미러(120) 및 캡처 디바이스(130)의 이동을 링크할 수 있다. 다른 실시 예에서, 하나 이상의 벨트 구동기 또는 다른 디바이스가 미러(120) 및 캡처 디바이스(130)를 이동시키는데 사용될 수 있다.
도 3 및 도 4를 다시 참조하면, 모터(170)는 커플러(174)를 통해 리드 스크류(172)에 결합될 수 있다. 커플러(174)는 모터(170)의 회전 운동을 리드 스크류(172)에 전달하여 리드 스크류(172)를 회전시킬 수 있다. 리드 스크류(172)는 캡처 디바이스 샤프트(134)와 평행할 수 있다. 리드 스크류(172)가 제 1 방향으로 회전할 때, 리드 스크류(172)는 캡처 디바이스 샤프트(134)를 따라 제 1 축 방향에서 캡처 디바이스 지지 구조(132)(및 캡처 디바이스(130))를 밀어낼 수 있다. 역으로, 리드 스크류(172)가 제 2 방향(즉, 반대 방향)으로 회전할 때, 리드 스크류(172)는 캡처 디바이스 샤프트(134)를 따라 제 축 방향에서 캡처 디바이스 지지 구조(132)(및 캡처 디바이스(130))를 당길 수 있다.
캡처 디바이스 지지 구조(132)(및 캡처 디바이스(130))가 캡처 디바이스 샤프트(134)를 따라 제 1 축 방향으로 이동할 때, 제 1 변속 샤프트(138)는 변속 블록(180)이 변속 블록 샤프트(184)를 따라 제 1 축 방향으로 이동하도록 할 수 있다. 반대로, 캡처 디바이스 지지 구조(132)(및 캡처 디바이스(130))가 캡처 디바이스 샤프트(134)를 따라 제 2 축 방향으로 이동할 때, 제 1 변속 샤프트(184)는 변속 블록(180)이 변속 블록 샤프트(184)를 따라 제 2 축(즉, 반대) 방향으로 이동하도록 할 수 있다.
변속 블록(180)이 변속 블록 샤프트(184)를 따라 제 1 축 방향으로 이동할 때, 제 2 변속 샤프트(128)는 미러 지지 구조(122)(및 미러(120))가 미러 샤프트(124)를 따라 제 1 축 방향으로 이동하게 할 수 있다. 반대로, 변속 블록(180)이 변속기 블록 샤프트(184)를 따라 제 2 축 방향으로 이동할 때, 제 2 변속 샤프트(128)는 미러 지지 구조(122)(및 미러(120))가 제 2 축 방향 (즉, 반대)으로 미러 샤프트(124)를 따라 이동하게 할 수 있다.
따라서, 알 수 있는 바와 같이, 미러(120)와 캡처 디바이스(130)는 동시에 함께 움직일 수 있다. 미러(120) 및 캡처 디바이스(130)가 각각의 제 1 축 방향으로 이동할 때, (미러(120)에서 반사되는) 이미징 타겟(112)으로부터 검출기 하우징(140)의 렌즈(142) 로의 방출 광의 경로의 전체 길이는 감소될 수 있고, 미러(120) 및 캡처 디바이스(130)가 각각의 제 2 축 방향으로 이동할 때, (미러(120)에서 반사되는) 이미징 타겟(112)으로부터 검출기 하우징(140)의 렌즈(142) 로의 방출 광의 경로의 전체 길이가 증가할 수 있다.
도 5, 6, 7 및 8은 일 실시 예에 따라, 증가하는 줌 레벨을 통해 진행하는 이미징 시스템(100)의 측 단면도를 도시한다. 특히,도 5는 줌이 없는 이미징 시스템(100)을 도시한다. 줌이 없을 때 (미러(120)에서 반사되는) 이미징 타겟(112)으로부터 검출기 하우징(140)의 렌즈(142)로 방출된 광(115)의 경로의 중심의 총 길이는 일 실시 예에서 예를 들어 약 455 mm 일 수 있고, 그러나 방출된 광(115)의 경로의 중심의 전체 길이는 캡처 디바이스(130)의 특성을 포함하여 시스템 및 그 구성 요소의 전체 구성에 따라 달라질 수 있다. 방출된 광(114)의 경로는 줌이 없을 때 미러(120)의 제 1 부분(예를 들어, 표면 영역)과 접촉할 수 있다. 제 1 부분 (예를 들어, 표면 영역)은 미러(120)의 전체 표면 영역의 약 50 % 내지 약 100 %, 약 75 % 내지 약 99 %, 또는 약 85 % 내지 약 95 %일 수 있다.
이 제도 6을 참조하면, 캡처 디바이스(130) 및 미러(120)는 각각의 제 1 축 방향으로 이동하여 방출된 광(115)의 경로의 중심의 총 길이를 감소시킨다(즉, 이미징 표면(110)). 미러(120)가 대각선으로 이동함에 따라(즉, 수직 화살표가 도 5 및 도 6에서 동일함), 이미징 타겟(112)과 미러(120) 사이의 방출된 광의 경로(115)의 중심은 고정된 채로 있을 수 있다. 결과적으로, 방출된 광(115)의 경로의 중심이 접촉하는 미러(120) 상의 포인트는 미러(120) 및 캡처 디바이스(130)가 각각의 제 1 축 방향으로 이동함에 따라 변화/이동할 수 있다. 예를 들어, 방출된 광(115)의 경로의 중심은 도 5의 포인트(116A) 및 도 6의 포인트(116B)에서 미러(120)와 접촉할 수 있다. 또한, 방출된 광(114)의 경로가 접촉하는 미러(120)의 부분(예를 들어, 표면 영역)은 미러(120) 및 캡처 디바이스(130)가 제 1 축 방향으로 이동함에 따라 감소할 수 있다.
도 7을 참조하면, 미러(120) 및 캡처 디바이스(130)는 방출된 광(115)의 경로의 중심의 총 길이를 더 감소시키기 위해 그들 각각의 제 1 축 방향으로 더 이동할 수 있다 (즉, 이미징 표면(110) 상에 이미징 타겟(112)을 줌 인하기 위해). 미러(120)가 대각선으로 이동함에 따라(즉, 수직 화살표가 도 5-7에서 동일함), 이미징 타겟(112)과 미러(120) 사이의 방출된 광(115)의 경로의 중심은 고정된 채로 있을 수 있다. 결과적으로, 방출된 광(114)의 경로의 중심이 접촉하는 미러(120) 상의 포인트는 미러(120) 및 캡처 디바이스(130)가 각각의 제 1 축 방향으로 이동함에 따라 변화/이동할 수 있다. 예를 들어, 방출된 광(114)의 경로의 중심은 도 7의 포인트(116C)에서 미러(120)와 접촉할 수 있다. 또한, 방출된 광(114)의 경로가 접촉하는 미러(120)의 부분(예를 들어, 표면 영역)은 미러(120) 및 캡처 디바이스(130)가 제 1 축 방향으로 더 이동함에 따라 계속 감소할 수 있다.
이제 도 8을 참조하면, 미러(120) 및 캡처 디바이스(130)는 방출된 광(115)의 경로의 중심의 총 길이를 최소화한다(즉, 이미징 표면(110) 상의 이미징 타겟(112) 상의 줌을 최대화). 미러(120)가 대각선으로 이동할 때(즉, 수직 화살표가 도 5-8에서는 동일함), 이미징 타겟(112)과 미러(120) 사이의 방사된 광(115)의 경로의 중심은 고정된 채로 있을 수 있다. 결과적으로, 방출된 광(115)의 경로의 중심이 접촉하는 미러(120) 상의 포인트는 미러(120) 및 캡처 디바이스(130)가 각각의 제 1 축 방향으로 이동함에 따라 변화/이동할 수 있다. 예를 들어, 방출된 광(115)의 경로의 중심은 도 8의 포인트(116D)에서 미러(120)와 접촉할 수 있다. 예를 들어, 줌이 최대가 될 때 (미러(120)에서 반사되는) 이미징 타겟(112)으로부터 검출기 하우징(140)의 렌즈(142) 로의 방사된 광(115)의 경로의 중심의 총 길이는, 215 mm. 따라서, 이미징 시스템(100)은 약 1X에서 약 2X까지 줌(zoom)하도록 구성될 수 있으며; 그러나, 다른 실시 예들에서, 이미징 시스템(100)은 심지어 더 줌(즉, 2X보다 크게)하도록 구성될 수 있다. 또한, 방출된 광(114)의 경로가 접촉하는 미러(120)의 부분(예를 들어, 표면 영역)은 줌이 증가함에 따라 감소할 수 있다. 예를 들어, 상기 부분(예를 들어, 표면 영역)은 줌이 최대화 될 때 미러(120)의 전체 표면 영역의 약 5 % 내지 약 80 %, 약 10 % 내지 약 70 %, 또는 약 20 % 내지 약 60 %일 수 있다.
도 9는 일 실시 예에 따라, 조명 모듈(200)로부터 방출되는 광 빔(예를 들어, 에피-조명 빔)(212)을 도시한다. 광 빔(212)은 조명 모듈(200)의 광원(210)(도 1 참조)으로부터 방출될 수 있다. 광 빔(212)은 빔 스플리터(240)에 의해 제 1 및 제 2 빔들(213, 214)로 분리될 수 있다. 제 1 빔 (213)은 백 미러(260)로부터 반사되어 이미징 타겟(112)을 조명할 수 있고, 제 2 빔 (214)은 전방 미러(262)로부터 반사되어 이미징 타겟(112)을 조명할 수있 다. 이는 도 11과 관련하여 이하에서 보다 상세하게 설명된다. 다른 실시 예에서, 광 빔(212)은 NIR 조명 모듈(250)로부터 방출될 수 있고, NIR 조명 모듈(250) 내의 미러에서 이미징 타겟(112)으로 반사될 수 있다. 적어도 하나의 실시 예에서, 광 빔(212)은 이미징 타겟(112)을 조명하기 위해 방출된 광(114)의 경로를 통해 연장될 수 있으며, 이는 조명 광을 반사하거나 에피-조명으로 여기한 후에 광을 방출하는 형광 성분을 포함할 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 미러(120) 및 캡처 디바이스(130)가 최대 줌 위치에 있을 때, 캡처 디바이스(130)의 하단(139)은 미러(120)의 하단(129) 아래에 위치될 수 있다. 그 결과, 미러(120)는 미러 샤프트(124)를 따라 임의의 포인트에서 광 빔(214)을 차단하지 않을 수 있다.
도 10은 일 실시 예에 따라 미러(120)에 의해 적어도 부분적으로 차단되는 에피-조명 빔(212)을 도시한다. 방출된 광 경로(114)의 중심이 미러가 이동함에 따라 미러(120) 상의 동일한 포인트(예를 들어, 도 5의 포인트(116A)) 상에 고정된 채로 유지된다면, 미러(120)의 하단(129)은 캡처 디바이스(130) 및 미러(120)가 최대 줌 위치에 있을 때 캡처 디바이스(130)의 하단(139) 아래에 위치될 수 있다. 그 결과, 미러(120)는 광 빔(212)을 적어도 부분적으로 차단할 수 있다. 따라서, 도 5 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 발출된 광(114)의 경로의 중심은 광 빔(212)을 차단하는 것을 피하기 위해 줌 동안 미러(120)가 이동함에 따라 미러(120) 상에서 이동/변화할 수 있다.
에피-조명 및/또는 여기는 단백질 분석의 형광 모드에 사용될 수 있다. 많은 형광 염료가 단백질 얼룩 및/또는 웨스턴 블랏(western blot)에 사용될 수 있으며, 상이한 염료는 상이한 여기 스펙트럼 프로파일을 가지며, 따라서 상이한 색의 여기 광이 필요하다. 소정의 여기 전력은 수용 가능한 이미징 노광 시간 내에 형광 이미징 신호를 제공할 수 있다. 조명 및/또는 여기 전력이 시야 전체에서 너무 많이 변하는 경우, 샘플의 랜드/밴드를 보기가 어려운 하나 이상의 어두운 영역이 있을 수 있으며, 또는 랜드/밴드는 어두운 영역(들)에서 보일 수 있고, 그러나 더 밝은 영역의 신호는 포화 상태가 된다. 결과적으로, 실질적으로 균일한 조명은 이미징 품질을 향상시킬 수 있다.
에피-조명에는 두 가지 유형이 있다: 축 상의(on-axis) 및 축으로부터 벗어난(off-axis)(즉, 비스듬한). 축 상의 조명은 샘플로부터의 특정 광 반사로 인해 이미지에 밝은 스팟들을 생성할 수 있다. 축으로부터 벗어난 조명은 이 문제를 해결하는 한 가지 방법이다. 일부 실시 예에서, 축으로부터 벗어난 각도는 밝은 스팟을 생성하는 것을 피하기 위해 미리 결정된 양보다 크거나 같을 수 있다.
도 11은 일 실시 예에 따른, 도 9에 도시된 조명 모듈(200)로부터 방출되는 광 빔(212)의 단순화된 개략적인 측면도이다. 광 빔(212)은 조명 모듈(200)의 광원(210)(도 1 참조)으로부터 방출될 수 있다. 광원(210)은 형광 여기 용 제 1 LED 및/또는 근적외선 용 제 2 LED를 포함할 수 있다. 다른 실시 예에서, 텅스텐 할로겐 램프가 두 스펙트럼을 모두 커버하는데 사용될 수 있다. 특정 채널의 경우 단일 광 빔만 있을 수 있다. 광원(210)은 단일 색상을 가질 수 있다. 적어도 하나의 실시 예에서, 광원(210)은 백색 광원일 수 있고, 광학 필터는 상이한 컬러를 생성하는데 사용될 수 있다.
광 빔(212)은 빔 스플리터(240)에 의해 제 1 빔(213)과 제 2 빔(214)으로 분리될 수 있다. 도시되지는 않았지만, 다른 실시 예들에서, 빔 스플리터(240)는 광 빔(212)을 3 개 이상의 빔들로 분할하도록 구성될 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, "빔 스플리터"라는 용어는 광 빔을 분리 또는 분할할 수 있는 하나 이상의 광학 구성 요소를 포함하고, 이에 제한되는 것은 아니지만, 프리즘, 플레이트, 유전체 미러, 금속 코팅 미러, 빔 스플리터 큐브, 광섬유 빔 스플리터 및 2 개 이상의 출력 빔을 생성하기 전에 광을 묶음으로 평행하게하도록 구성된 광섬유를 포함한다.
빔 스플리터(240)는 결과적인 광 빔들 사이에서 균일하게 강도를 분할 또는 분리하거나, 상이한 비율의 강도로 이들을 분할할 수있다. 도시된 실시 예에서, 빔 스플리터(240)는 플레이트이고, 제 1 빔(213)은 빔 스플리터(240)로부터 반사되는 반면, 제 2 빔(214)은 빔 스플리터(240)를 통과한다. 빔 스플리터(240)는 빔 스플리터(240)의 일 단부/측면이 대향 단부/측면과 상이한 특성을 가질 수 있도록 코팅 및/또는 필터(예를 들어, 선형 가변 필터)를 포함할 수 있다. 제 1 빔(213)은 빔(212)의 광 파워의 약 40 % 내지 약 60 %를 포함할 수 있고(예를 들어, 40 %, 45 %, 50 %, 55 % 또는 60 %), 제 2 빔(214)은 빔(212)의 광 파워의 약 40 % 내지 약 60 %를 포함 할 수있다(예를 들어, 40 %, 45 %, 50 %, 55 % 또는 60 %). 따라서, 특정 실시 예들에서, 제 1 빔(213) 및 제 2 빔(214)은 빔(212)의 광 파워를 균등하게 분할할 수 있다(제 1 빔(213)에 대해 50 % 및 제 2 빔(214)에 대해 50 %). 다른 실시 예에서, 제 1 빔(213)은 빔(212)의 광 파워의 제 2 빔(214)보다 크거나 작은 퍼센트를 가질 수 있다. 제 1 빔(213)의 중심과 제 2 빔(214)의 중심 사이의 각도는 약 62 ° 내지 약 68 °, 약 70 ° 내지 약 90 ° 또는 약 90 ° 내지 약 110 °일 수 있다. 제 1 빔(213)은 백 미러(260)로부터 반사되어 이미징 표면(110) 상의 이미징 타겟(112)을 조명하는 반사된 제 1 빔(215)을 생성할 수 있다. 제 2 빔(214)은 전방 미러(262)에서 반사되어 이미징 표면(110)상의 이미징 타겟(112)을 조명하는 반사된 제 2 빔(216)을 생성할 수 있다. 반사된 제 1 빔(215)의 중심과 반사 된 제 2 빔(216)의 중심 사이의 각도는 약 80 ° 내지 약 100 °, 약 106 ° 내지 약 114 ° 또는 약 120 ° 내지 약 140 °일 수 있다. 도시되지는 않았지만, 적어도 하나의 실시 예에서, 제 2 빔(214)은, 전방 미러(262)에서 반사되어 반사된 제 2 빔(216)을 생성하지 않고, 이미징 표면(110)상의 이미징 타겟(112)을 직접 조명할 수 있다.
반사된 제 1 빔(215) 및 반사된 제 2 빔(216)은 이미징 표면(110) 상의 이미징 타겟(112)의 축으로부터 벗어난 조명을 제공할 수 있다. 특히, 반사된 제 1 빔(215) 및 반사된 제 2 빔(216)은 이미징 표면(110) 상의 이미지 타겟(112)의 실질적으로 대칭적인 조명을 제공할 수 있다. 예를 들어, 반사된 제 1 빔(215)과 이미징 표면(110) 사이의 각도는 반사된 제 2 빔(216)과 이미징 표면(110) 사이의 각도의 +/- 10° 내에 있을 수 있다. 빔 스플리터(240)로부터 백 미러(260)까지의 거리는 이미징 표면(110)에 대해 빔 스플리터(240)로부터 전방 미러(262)까지의 거리와 실질적으로 동일할 수 있다(예를 들어, 10 % 내). 적어도 하나의 실시 예에서, 백 미러(260) 및/또는 전방 미러(262)는 이미징 표면(110) 상의 이미징 타겟(112)의 조명을 변화시키기 위해 빔 스플리터(240)의 회전과 함께 이동될 수 있다.
도 12는 실시 예에 따라, 추가의 미러들(1261-1265)을 갖는 조명 모듈(1200)로부터 방출되는 광 빔(1212)의 단순화된 개략적인 평면도이다. 도시된 실시 예에서, 광 빔(1212)은 조명 모듈(1200)의 광원으로부터 방출될 수 있고 빔 스플리터(1240)에 의해 제 1 빔(1213)과 제 2 빔(1214)으로 분할될 수 있다. 제 1 빔(1213)은 빔 스플리터(1240)로부터 반사될 수 있고, 제 2 빔(1214)은 빔 스플리터(1240)를 통과할 수 있다. 제 1 빔(1213)은 제 1 미러(1261) 및 제 2 미러(1262)로부터 반사되어 이미징 표면(110)상의 이미징 타겟(112)을 조명할 수 있다. 제 2 빔(1214)은 이미징 표면(110) 상의 이미징 타겟(112)을 조명하기 전에 제 3 미러(1263), 제 4 미러(1264) 및 제 5 미러(1265)로부터 반사될 수 있다. 도 11의 실시 예에서와 같이, 빔들(1213, 1214)은 이미징 표면(110) 상의 이미징 타겟(112)의 축으로부터 벗어난 조명을 제공할 수 있다. 또한, 빔들(1213, 1214)은 이미징 표면(110) 상의 이미징 타겟(112)의 실질적으로 대칭인 조명을 제공할 수 있다.
도 13은 일 실시 예에 따른 2 개의 빔 스플리터들(1340, 1342)을 갖는 조명 모듈(1300)로부터 방출되는 광 빔(1312)의 단순화된 개략적인 평면도이다. 도시 된 실시 예에서, 광 빔(1312)은 조명 모듈(1300)의 광원으로부터 방출될 수 있고, 제 1 빔 스플리터(1340)에 의해 제 1 빔(1313)과 제 2 빔(1314)으로 분할될 수 있다. 제 1 빔(1313)은 제 1 빔 스플리터(1340)로부터 반사될 수 있으며, 제 2 빔1314)은 제 1 빔 스플리터(1340)를 통과할 수 있다. 적어도 하나의 실시 예에서, 제 1 빔(1313)은 빔(1312)의 광 파워의 약 15 % 내지 약 35 %를 포함할 수 있고(예를 들어, 15 %, 20 %, 25 %, 30 % 또는 35 %), 제 2 빔(1314)은 빔(1312)의 광학 파워의 약 65 % 내지 약 85 %를 포함할 수 있다(예를 들어, 65 %, 70 %, 75 %, 80 % 또는 85 %).
그 다음, 제 1 빔(1313)은 제 1 미러(1360)로부터 반사되어 이미징 표면(110) 상의 이미징 타겟(112)을 조명하는 반사된 제 1 빔(1315)을 생성할 수 있다. 제 2 빔(1314)은 제 2 빔 스플리터(1342)에 의해 제 3 빔(1316)과 제 4 빔(1317)으로 분할될 수 있다. 제 3 빔(1316)은 제 2 빔 스플리터(1342)로부터 반사될 수 있는 반면, 제 4 빔(1317)은 제 2 빔 스플리터(1342)를 통과할 수 있다. 적어도 하나의 실시 예에서, 제 3 빔(1316)은 제 2 빔(1314)의 광 파워의 약 20 % 내지 약 40 %(예를 들어, 33 %)를 포함할 수 있고, 제 4 빔(1317)은 제 2 빔(1314)의 광 파워의 약 60 % 내지 약 80 %(예를 들어, 66 %)를 포함할 수 있다. 그 다음, 제 3 빔(1316)은 제 2 미러(1362)로부터 반사되어 이미징 표면(110) 상의 이미징 타겟(112)을 조명하는 반사된 제 3 빔(1318)을 생성할 수 있다. 도 11의 실시 예에서와 같이, 빔들(1315, 1318)은 이미징 표면(110) 상의 이미징 타겟(112)의 축으로부터 벗어난 조명을 제공할 수 있다. 또한, 빔들(1315, 1318)은 이미징 표면(110) 상의 이미징 타겟(112)의 실질적으로 대칭인 조명을 제공할 수 있다.
제 4 빔(1317)은 또한 이미징 표면(110) 상의 이미징 타겟(112)을 조명할 수 있다. 도시된 바와 같이, 제 4 빔(1317)은 이미징 표면(110) 상의 이미징 타겟(112)을 조명하기 전에 미러로부터 반사되지 않을 수 있다. 일 실시 예에서, 제 1 빔(1313)과 제 4 빔(1317) 사이의 각도는 제 3 빔(1316)과 제 4 빔(1317) 사이의 각도의 약 10 ° 내지 약 40 °일 수 있다. 유사하게, 반사된 제 1 빔(1315)과 제 4 빔(1317) 사이의 각도는 반사된 제 3 빔(1318)과 제 4 빔(1317) 사이의 각도의 약 10 ° 내지 약 40 ° 내에 있을 수 있다.
도 13은 이미징 표면(110) 상의 이미징 타겟(112)을 조명하는 3 개의 빔들(1315, 1317, 1318)을 도시하지만, 다른 실시 예에서는 4 개 이상의 빔들이 이미징 표면(110) 상의 이미징 타겟(112)을 조명할 수 있다. 예를 들어, 4 개의 빔들은 전방, 후방, 좌측 및 우측으로부터 이미징 표면(110)상의 이미징 타겟(112)을 조명할 수 있다.
도 14는 일 실시 예에 따라, 빔 스플리터(240)에 도달하기 전에 빔 형성기(1410) 내의 개구(1418)를 통과하는 도 9의 광 빔(212)의 측 단면도를 도시한다. 빔 형성기(1410)는 하나 이상의 렌즈들(3 개가 도시됨: 1412, 1414, 1416)을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 개구(1418)는 제 2 렌즈(1414)와 제 3 렌즈(1416) 사이에 위치될 수 있다; 그러나, 다른 실시 예에서, 개구(1418)는 빔 형성기(1410) 내의 임의의 위치에 또는 빔 형성기(1410)의 바깥쪽에 위치 될 수 있지만, 광이 빔 스플리터에 도달하기 전에 위치될 수 있다. 개구(1418)의 크기(예를 들어, 단면적 또는 직경)는 고정될 수 있다. 다른 실시 예에서, 개구(1418)의 크기는 이미징 표면(110) 상의 이미징 타겟(112)의 조명의 크기(예를 들어, 단면적 또는 직경)를 변화 시키도록 변경될 수 있다. 광원으로부터의 광 빔(212)의 강도는 또한 이미징 표면(110) 상의 이미징 타겟(112)의 조명 강도를 변화 시키도록 변화될 수 있다.
플랫 필딩 캘리브레이션
본 개시의 이미저 또는 이미징 시스템은 단백질, 펩타이드, 당 단백질, 변형된 단백질, 핵산, DNA, RNA, 탄수화물, 지질, 리피도 글리 칸, 생체 고분자 및 세포 및 조직에서 생성 된 기타 대사 산물과 같은 다양한 생물학적 분자 및 생물학적 샘플을 이미징하는데 사용될 수 있다. 생물학적 샘플은 단독으로 이미지화되거나 멤브레인, 젤, 여과지, 슬라이드 유리, 마이크로 플레이트, 또는 폴리 아크릴 아미드 겔 또는 니트로 셀룰로스 또는 PDVF 멤브레인 블롯, 아가로오스 겔, 아가 플레이트, 세포 배양 플레이트 또는 티슈 섹션 슬라이드와 같은 매트릭스에 있는 동안 이미지화될 수 있다.
본 개시의 이미징 시스템은 형광 이미징, 화학 발광 이미징, 생물 발광 이미징, 투과 조명 또는 반사 광 이미징을 포함하는 몇몇 이미징 모드에서 생체 분자 및 생물학적 샘플을 이미지화할 수 있다. 일부 이미징 모드들에서, 샘플은, 외부 조명이나 여기없이, 빛을 방출하거나 이미징화될 수 있는 방출하는 빛(파장, 주파수 또는 강도 변화)의 변화를 디스플레이 한다. 일부 이미징 모드에서, 샘플은 이미징화될 수 있는 외부 조명이나 여기에 노출된 후 빛을 방출하거나 방출되는 빛에 변화를 가져온다(파장, 주파수 또는 강도 변화). 일부 이미징 모드에서, 샘플은 이미징화될 수 있는 외부 조명에 노출된 후 광을 반사하거나 반사하는 빛의 변화(주파수 또는 강도 변화)를 갖는다.
이미징 중에 직면하는 공통적인 문제는(이미징 모드에 관계 없이), 동일한 샘플이 이미징 표면 또는 시야의 다른 위치에 배치될 때, 이미지는 그 위치에 기초하여 불균일한 것처럼 보인다는 것이다. 이미징 표면은 일 실시 예에서 도 1의 부품(110)에 의해 예시되며, 또한 본 명세서에서는 대안적으로 이미징 영역, 시야, 샘플 스크린 또는 샘플 트레이로 지칭된다. 일부 실시 예에서, 이미지 비-균일성은 이미지 표면 또는 시야 상의 상이한 위치들에서 측정된 동일한 신호에 대한 다양한 강도의 신호들을 갖는 이미지들로서 디스플레이된다. 일부 실시 예에서, 이미지 비-균일성은 이미징 표면 또는 시야 상의 상이한 위치들에서 측정된 동일한 신호에 대해 상이한 신호 레벨을 갖는 이미지로서 디스플레이된다. 위치로 인한 이미지 신호의 비-균일성은 부분적으로는 이미징 렌즈의 한 특성, 즉 상대 조명에 기인한다.
이미징 표면 상의 샘플의 위치에 기초한 이미지의 비-균일성은 생체 분자의 정확한 정량 측정을 방해한다. 본 발명은 생체 분자의 샘플 이미지로부터 정확한 데이터를 얻기 위해 렌즈에 의해 나타나는 비-균일성을 제거하기 위해 이미징 시스템의 렌즈 어셈블리를 캘리브레이션하는데 사용되는 시스템, 알고리즘 및 방법을 설명한다. 본 개시의 방법 및 시스템에 의한 렌즈 어셈블리의 캘리브레이션은 샘플 이미지로부터 정확한 데이터를 얻기 위해 렌즈에 의해 나타나는 비-균일성을 제거한다.
상기 실시 예에서 설명한 바와 같이, 본 개시의 이미징 및 조명 디바이스 및 시스템은 이미지 분석으로 데이터 정확도를 향상시키는 이미징 정정 특징을 제공한다. 이러한 특징은 단독으로 또는 방법과 더 결합되어 이미지 비-균일을 보정하여 전기영동 겔 또는 멤브레인에서 생물학적 샘플의 우수하고 정확한 정량 측정을 제공하고 데이터 분석 및 샘플로부터 얻어진 이미지의 정보에 대한 확신을 제공한다.
일 실시 예에서, 비-균일성에 대한 정정된 이미지를 생성하는 방법은: 이미징 센서 상의 복수의 픽셀들에 대한 이미징 렌즈의 상대 조명을 계산하는 단계; 상기 상대 조명에 기초하여 플랫 필딩 매트릭스를 생성하는 단계; 비-균일성을 갖는 하나 이상의 생물학적 샘플의 이미지를 캡처하는 단계; 및 비-균일성에 대한 정정된 이미지를 생성하기 위해 상기 플랫 필딩 매트릭스로 상기 캡처된 이미지를 조정하는 단계를 포함한다.
일 실시 예에서, 캡처된 이미지를 플랫 필딩 매트릭스로 조정하는 단계는 플랫 필딩 이미지를 생성하기 위해 생물학적 샘플의 캡처된 이미지에 픽셀-픽셀 기반으로 플랫 필딩 매트릭스의 값을 곱하는 단계를 포함한다.
일부 실시 예에서, 비-균일성에 대한 정정된 이미지를 생성하는 방법은, 이미징 센서 상의 복수의 픽셀들의 이미징 렌즈의 상대 조명을 계산하는 단계; 상기 상대 조명을 반전시켜 플랫 필딩 매트릭스를 생성하는 단계; 플랫 필딩 매트릭스를 사용자에게 제공하는 단계를 포함하고, 사용자는 생물학적 샘플의 캡처된 이미지에 픽셀-픽셀 기반으로 플랫 필딩 매트릭스의 값을 곱하여 플랫 필드 이미지를 생성할 수 있다. 사용자는 플랫 필딩 매트릭스를 사용하여 이미지를 평평하게하기 전에 이미 저를 사용하여 캡처된 이미지를 얻을 수 있다. 일부 실시 예에서, 사용자는 비-균일성에 대한 정정된 이미지를 생성하도록 선택할 수 있다. 일부 실시 예에서, 사용자는 사용자에게 플랫 필딩 매트릭스의 미리 계산된 값을 제공하고 생물학적 샘플의 캡처된 이미지에 픽셀-픽셀 기반으로 플랫 필딩 매트릭스의 값을 곱하여 플랫 필딩 이미지를 생성하도록 사용자에게 지시함으로써 비-균일성에 대한 정정된 이미지를 생성하도록 명령받을 수 있다. 일부 실시 예에서, 이미징 디바이스 또는 이미징 소프트웨어 제조업자는 플랫 필딩 매트릭스를 사용자에게 제공할 수 있다. 일부 실시 예에서, 사용자는 본 방법 및 알고리즘을 사용하여 플랫 필딩 매트릭스의 값을 계산할 수 있다.
일 실시 예에서, 비-균일성에 대한 정정된 이미지를 생성하는 방법은: 이미징 센서 상에 있는 복수의 픽셀들의 이미징 렌즈의 상대 조명을 계산하는 단계; 상대 조명을 반전시켜 플랫 필딩 매트릭스를 생성하는 단계를 포함한다. 예를 들어 이미징 디바이스 제조업체 또는 사용자는 향후 사용을 위해 플랫 필딩 매트릭스를 생성할 수 있다.
본 발명의 방법에 의해 얻어진 플랫 필딩 이미지는 이미징 표면, 이미징 영역 또는 시야 상의 그 위치와 무관하게 생물학적 샘플의 각각의 캡처된 이미지의 신호 레벨의 정확한 비율을 디스플레이한다. 플랫 필딩 이미지는 비-균일성에 대한 정정된 이미지이다.
플랫 필딩 교정의 예
본 발명의 이미저 또는 이미징 시스템에 대한 하나의 예시적인 적용 모드는 화학 발광 샘플이 외부 조명 및 여기없이 광을 방출하는 화학 발광 모드에서 생체 분자(예를 들어, 이제 제한되는 것은 아니지만, 젤 또는 블롯에서의 단백질 및 핵산) 를 이미징하는 이미저로서 사용된다. 상기 섹션에서 언급한 바와 같이, 화학 발광 이미징을 수행하는 동안 직면하는 하나의 문제는 화학 발광 샘플이 이미징 표면의 상이한 위치에 배치될 때(도 1의 부품(110), 이미징 영역, 시야, 샘플 스크린 또는 샘플 트레이와 같은), 동일한 샘플에 대해서도 상이하다는 이미지의 비-균일성이다(겔 또는 얼룩에있는 동일한 단백질 또는 핵 밴드와 같은).
이 문제는 루미노미터 기준 마이크로플레이트를 사용하여 설명된다. 일 예시에서,도 15는 루미노미터 기준 플레이트(1500)의 사시도이다. 그러나, 당업계에 공지된 임의의 루미노미터 기준 플레이트가 이 문제를 예시하기 위해 사용될 수 있다. 루미노미터 기준 플레이트(1500)는 하나 이상의 방사 스팟들을 갖는다. 1501-1508로 번호가 매겨진 루미노미터(1500) 상에 8 개의 방사 스팟들이 도시되어 있다. 방사는 7 개의 방사 스팟들(예를 들어, 1501-1507)에서 차단된다. 하나의(예를 들어, 가장 밝은) 스팟(1508)만이 이미징 표면의 상이한 위치에 이미지화되었다(이미징 스크린의 대각선 상의). 루미노미터 기준 플레이트(1500)의 스팟(1508)을 시야(또는 샘플 스크린) 상의 상이한 위치에 두었다. 이미지 표면의 다양한 부분에서 일정한 노광 시간을 갖는 루미노미터(1500)의 스팟(1508)의 이미지를 촬영하고 이미지를 쌓았다.
도 16a는 루미노미터(1500)의 스팟(1508)의 적층된 이미지들(1600)을 도시한다. 도 16b는 일 실시 예에 따른, 본 개시의 이미저의 이미징 표면 상의 다양한 위치들에서 취한 스팟(1508)의 신호를 나타내는 그래프(1610)를 도시한다. 도 16b의 그래프(1610)는 비록 모든 신호가 루미노미터(1500) 상의 동일한 방출 스팟(1508)에 의해 방출되기 때문에 동일한 스팟(1508)으로부터의 신호가 이미징 스크린 상의 상이한 위치에서 상이한 강도로 나타난다는 것을 보여준다. 도 16a 및 16b에 도시된 바와 같이, 화학 발광 샘플로부터의 동일한 신호는 이미징 스크린/샘플 스크린의 상이한 위치에서 이미징되기 때문에 상이하다. 위치로 인한 이 신호 차이는 이미징 렌즈의 특성, 즉 상대 조명에 기인한다 . 이미지의 비-비-균일성의 관점에서, 이미징의 차이가 발광 샘플의 밴드 내의 생체 분자(단백질, 핵산, DNA 등)의 농도의 차이에 기인하는지 또는 신호 차이가 샘플 스크린 상의 다른 위치에서 이미지화되는 샘플 밴드로 인한 것인지를 사용자가 결정하는 것은 불가능하다. 따라서, 현재의 이미징 방법으로는 신뢰성 있고 정확한 정량 정보를 얻을 수 없다.
전술한 신호 차이는 본 개시의 이미징 시스템에서의 이미징 렌즈의 상대 조명에 기인할 수 있다. 상대 조명은 이미지 촬영 렌즈에서 비네팅과 롤-오프의 결합된 효과를 나타내는 한 방법이며, 일반적으로 최대 조명으로 현장의 위치에 정규화된 센서의 모든 포인트에서 조명의 백분율로 표시된다. 비네팅 및 롤-오프는 상대 조명의 두 가지 개별 구성 요소이다.전술한 신호 차이는 상대 조명(즉, 이미징 렌즈의 특성 중 하나)에 기인하기 때문에, 상대 조명이 알려져 있다면 그 차이는 정정될 수 있다. 정정 프로세스는 이미징 렌즈의 상대 조명 데이터에 기초한 플랫 필딩 마스터 매트릭스 파일을 생성하는 단계, 매트릭스의 최대 값에 기초하여 플랫 필딩 마스터 매트릭스를 정규화하는 단계 및 플랫 필딩(FF) 마스터 매트릭스를 시스템에서 캡처된 이미지에 적용하는 단계를 포함한다.
도 17은 일 실시 예에 따른, 본 개시의 이미징 렌즈의 상대 조명을 도시하는 그래프(1700)이다. 그래프(1700)에서의 커프에 대한 방정식은 선형 또는 비-선형 커브 피팅 회귀를 통해 얻어질 수 있다. 이산 데이터 포인트의 경우, 최적의 방정식을 찾기 위해 일련의 포인트들에 커브를 맞추기 위해 회귀 방법이 적용된다. 그런 다음, 식별된 방정식을 사용하여 이미징 센서의 임의 위치에서 상대 조명 수를 계산할 수 있다. 본 개시의 일 실시 예에서, 플랫 필딩(flat fielding)의 알고리즘은 다음의 단계들을 포함한다:
단계 1 - 커브 피트 회귀로부터 식별된 방정식에 기초하여 이미징 센서 상의 모든 픽셀의 상대 조명 수를 계산하는 단계;
단계 2 - 단계 1에서 수를 반전하고 반전된 수 중에서 최대 값을 기준으로 반전된 수를 정규화하여 플랫 필딩 마스터 매트릭스를 생성하는 단계; 및
단계 3 - 이미지 획득 시, 생물학적 샘플의 캡처된 이미지에 단계 2에서 만든 매트릭스의 값을 픽셀-픽셀 기준으로 곱하여 플랫 필딩으로 적용된 최종 이미지를 생성하는 단계.
플랫 필딩 후의 이미지는 샘플의 모든 밴드의 신호 레벨의 정확한 비율을 보여준다.
실시 예에 따라, 도 18a는 플랫 필딩 후에 도 16a의 이미지(1800)를 도시하고, 도 18b는 도 18a의 중앙 스팟에 대한 스팟 강도의 비율을 도시하는 그래프(1810)이다. 즉, 도 18b는 플랫 필딩 전후의 이들 스팟의 상대 백분율을 나타낸다. 도시 된 바와 같이, 플랫 필딩을 적용하기 전에 최대 강도 값을 갖는 스팟에 대한 개별 스팟 강도의 비율(도 18a)은 약 0.7일 수 있지만, 플랫 필딩 후에는 0.95보다 큰 비율로 증가될 수 있다. 이와 같이, 플랫 필딩 적용 후 상당한 강도 보상이 있다.
일 실시 예에 따라, 도 19a는 시야의 중간 위치에서 1x 줌 레벨에서의 화학 발광 샘플의 이미지(1900)를 도시하고, 도 19c는 시야의 우측 상부 위치에서의 1x 줌 레벨에서의 화학 샘플의 이미지(1910)를 도시하고, 도 19b는 시야의 중간 및 우측 위 사이의 위치에서 1x 줌 레벨에서의 화학 샘플의 이미지(1920)를 도시한다.
실시 예에 따라, 도 20a는 정량화된 두 밴드 로우들을 나타내는 이미지(2000)를 도시하며, 도 20b는 플랫 필딩 전의 제 1 로우의 밴드의 강도를 나타내는 그래프(2010)를 도시하며, 도 20c는 플랫 필딩 후에 제 1 로우의 밴드의 강도를 나타내는 그래프(2020)를 도시하며, 도 20d는 플랫 필딩 전의 제 2 로우의 밴드의 세기를 도시하는 그래프(2030)를 도시하고, 도 20e는 플랫 필딩 후에 제 2 로우의 밴드의 강도를 도시하는 그래프(2040)를 도시한다. 도시된 바와 같이, 개개의 밴드의 세기는 이미징 표면(동일한 샘플을 갖는) 상의 샘플의 위치에 따라 변하지만, 플랫 필딩 후에는 이미징 표면 상의 위치에 따라 강도가 변하지 않는다.
플랫 필딩(FF) 마스터 생성
실시 예에 따라, 도 21a는 1x 줌을 갖는 검출 센서 상의 이미지 높이에 대한 이미징 렌즈의 상대 조명을 나타내는 표(2100)를 도시하고, 도 21b는 2x 줌을 갖는 이미지 높이에 대한 CCD 센서 이미징 렌즈의 상대 조명을 나타내는 표(2110)를 도시한다.
도 22는 일 실시 예에 따라, 상대 조명이 이미지 센서의 중심에 대하여 대칭인 것을 도시하는 플롯(2200)을 도시한다. 최대 이미지 높이는 약 8mm입니다. 시뮬레이션은 0 mm에서 8 mm까지 실행되었다.
실시 예에 따라, 도 23a는 1x 줌을 갖는 최적 피트 커브를 도시하는 그래프(2300)이고, 도 23b는 2x 줌을 갖는 최적 피트 커브를 도시하는 그래프(2310)이다. 커브는 1 차 다항식, 2 차 다항식, 3 차 다항식 등일 수 있다. 이미지 높이는 다음 방정식으로부터 계산된다:
h는 검출 센서의 중심 픽셀로부터의 높이(mm)를 나타내고, xc는 중심 픽셀의 x-좌표를 나타내고, yc는 중심 픽셀의 y-좌표를 나타낸다. 이 예의 픽셀 높이는 3.69 μm/픽셀이다. 이를 감안할 때, 1x 줌의 경우, 상대 조명은 최적 피트 커브의 방정식으로부터 계산될 수 있다:
RI가 상대 조명(%)을 나타내는 경우, 0 = RI ≤= 100이다.
Bin 1x1 이미지의 경우:
폭 = 3360 픽셀 → xc = 1690
높이 = 2704 픽셀 → yc = 1352
픽셀 (1,1)에 대해
= 7.98mm이다.
= 51.9 %
도 24는 일 실시 예에 따라, 1x 줌에서의 시뮬레이션 이미지(2400)를 도시한다.
도 25는 일 실시 예에 따라 플랫 필딩 마스터 이미지(2500)를 도시한다. 마스터 이미지의 각 픽셀 값은 RI -1 과 같을 수 있다.
플랫 필딩 마스터 이미지의 어플리케이션
일 실시 예에 따라, 도 26a는 1x 줌을 갖는 시야의 중간 위치에 샘플을 갖는 이미지(2600)를 도시하고, 도 26c는 1x 줌을 갖는 시야의 우측 상단 위치에 샘플을 갖는 이미지(2610)를 도시하고, 도 26b는 시야의 중간 위치와 우측 상단 위치 사이의 샘플을 갖는 이미지(2620)를 도시한다. 이 예에서, 샘플은 화학 발광 기질로 시각화된 동량의 단백질을 갖는 웨스턴 블럿 맴브레인이며, 빈 번호는 5이고, 줌은 1x 또는 2x일 수 있고, 이득은 하이(예컨대, 55)이며, 만료 시간은 60 초이다.
플랫 필드 마스터 매트릭스는 도 26a-26c의 이미지에 적용되었다. 직사각형 마스크를 선택된 밴드에 그려 평균 픽셀 강도를 측정하였다. 매크로는 플랫 필딩 마스터 매트릭스를 적용하기 전과 플랫 필딩 마스터 매트릭스를 적용한 후에 각 밴드에 대해 선택된 측정된 영역이 이미지의 동일한 위치에 있는지 확인하는 데 사용되었다. 웨스턴 블랏 맴브레인은 동일한 단백질 양을 갖는 샘플로 준비되었지만, 다른 밴드 사이의 신호 값에는 여전히 변이가 있었다. 각 개별 밴드에 대해 신호 강도는 멤브레인 위치에 관계없이 동일한 로우에서 유사해야한다.
도 27은 일 실시 예에 따라, 각각 8 개의 샘플 밴드의 2 개의 로우를 나타내는 이미지(2700)를 도시한다.
실시 예에 따라, 도 28a는 플랫 필딩 전의 제 1 로우를 도시하는 그래프(2800)이고, 도 28b는 플랫 필링 마스터 매트릭스를 적용한 후의 제 1 로우를 도시하는 그래프(2810)이고, 도 28c는 플랫 필딩 마스터 매트릭스를 적용하기 전의 제 2 로우를 도시한 그래프(2820)이고, 도 28d는 플랫 필딩 매트릭스를 적용한 후의 제 2 로우를 도시한 그래프(2830)이다. 도 28a-28d에서 줌은 1x이다. 플랫 필딩 마스터 매트릭스를 적용하기 전에, ADU(analog-to-digital unit) 값의 차이는 이미저 표면/이미저 스크린 상의 멤브레인 위치 때문이다. 플랫 필딩 마스터 매트릭스를 적용한 후 ADU 값은 멤브레인의 위치에 관계없이 유사하다.
실시 예에 따라, 도 29a는 플랫 필딩 마스터 매트릭스를 적용하기 전의 제 1 로우를 도시하는 그래프(2900)이고, 도 29b는 플랫 필딩 마스터 매트릭스를 적용한 후의 제 1 로우를 도시하는 그래프(2910)이고, 도 29c는 플랫 필딩 마스터 매트릭스를 적용하기 전의 제 2 로우를 도시하는 그래프이고, 도 29d는 플랫 필딩 마스터 매트릭스를 적용한 후의 제 2 로우를 도시하는 그래프(2930)이다. 도 29a-29d에서 줌은 2x이다.
도 30은 실시 예에 따라 플랫 필딩 마스터 매트릭스를 적용하기 전후의 멤브레인 위치(예를 들어, 멤브레인의 중앙, 상부 우측 위치/배치 및 이미저 표면/이미저 스크린 상의 그 샘플 밴드)를 도시하는 차트(3000)이다. 도시된 바와 같이, 밴드는 플랫 필딩 마스터 매트릭스를 적용하기 전에 우측 상단에서 더 약하며, 플랫 필딩 마스터 매트릭스를 적용한 후에 밴드는 유사한 휘도를 갖는다.
본 개시 내용의 넓은 범위를 설명하는 수치 범위 및 파라미터가 근사값임에도 불구하고, 특정 예들에 기재된 수치들은 가능한한 정확하게 보고된 것이다. 그러나, 모든 수치는 본질적으로 각각의 시험 측정에서 발견된 표준 편차로부터 필연적으로 발생하는 소정의 오류를 포함한다. 또한, 본 명세서에 개시된 모든 범위는 그 안에 포함되는 임의의 하위 범위 및 모든 하위 범위를 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "10 미만"의 범위는 최소값 0과 최대 값 10 사이(및 포함하는)의 모든 하위 범위를 포함할 수 있으며, 즉, 0 이상의 최소값 및 10 이하의 최대 값, 예를 들어 1 내지 5를 갖는 임의의 및 모든 하위 범위를 포함할 수있다. 일부 경우에, 파라미터에 대하여 언급한 바와 같은 수치들은 음수 값들을 취할 수 있다. 이 경우, "10 미만"과 같이 언급된 범위의 예시적인 값은 음수 값, 예를 들어, -1, -2, -3, -10, -20, -30 등을 취할 수 있다.
본 교시가 예시적인 실시 예들을 참조하여 설명되었지만, 통상의 기술자는 진정한 정신과 범위를 벗어나지 않고 기술된 실시 예들에 대하여 다양한 변형을 행할 수 있을 것이다. 본 명세서에 사용된 용어와 설명은 단지 설명을 위한 것이며 한정적인 의미가 아니다. 특히, 방법이 예들에 의해 기술되었지만, 본 방법의 단계들은 설명된 것과는 다른 방법으로 또는 동시에 수행될 수도 있다. 또한, "포함하다", "포함한다", "가지는", "있다", "함께" 또는 그 변형된 용어는 상세한 설명 및 청구 범위에서 사용되는 한도 내에서 포괄적인 의미로 사용된다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 예를 들어, A 및 B와 같은 품목들의 목록과 관련하여 "하나 또는 그 이상의"이라는 용어는 A 단독, B 단독 또는 A 및 B를 의미한다. 당업자는 다음의 청구항 및 그 균등 물에서 정의된 정신 및 범위 내에서 이들 및 다른 변형이 가능하다는 것을 인식할 것이다.
본 개시의 다른 실시 예들은 명세서의 고려 및 본 명세서에 개시된 내용의 실시로부터 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 명세서 및 예들은 예시적인 것으로만 고려되어야 하며, 본 발명의 진정한 범위와 사상을 다음에 따르는 청구범위에 의해 표시하고자 하는 것이다.
본원에 사용 된 용어 "내부" 및 "외부"; "위아래로"; "상하"; "상향"과 "하향"; "위아래"; "내부"와 "외부"; 및 다른 유사한 용어는 서로에 대한 상대적인 위치를 지칭하며, 특정 방향 또는 공간적 배향을 나타내는 것은 아니다. "결합하다", "결합된", "연결하다", "연결", "연결된", "~와 연결되어" 및 "연결하는"과 같은 용어는 "직접 연결" 또는 "하나 이상의 중간 요소 또는 구성원을 통한 연결"을 지칭한다.
Claims (125)
- 조명 시스템에 있어서,
이미징 타겟이 상부에 배치되도록 구성된 표면;
광 빔을 방출하도록 구성된 광원;
상기 광원에서 직접 방출되는 상기 광 빔을 제 1 빔 및 제 2 빔으로 분할하도록 구성된 제1 빔 스플리터;
상기 표면을 조명하는 반사된 제 1 빔을 제공하기 위해 상기 제 1 빔을 반사하도록 구성된 제 1 미러;
상기 표면을 조명하는 반사된 제 2 빔을 제공하기 위해 상기 제 2 빔을 반사하도록 구성된 제 2 미러; 및
상기 반사된 제 1 빔을 상기 표면의 축으로부터 벗어난, 상이한 각도의 조명을 제공하는 두 개의 반사된 빔들로 분할하도록 구성된 제 2 빔 스플리터;를 포함하고,
상기 광 빔은 광 빔 광학 파워를 갖고, 상기 제 1 빔은 제 1 빔 광학 파워를 갖고 상기 제 2 빔은 제 2 빔 광학 파워를 가지며, 상기 제 1 빔 광학 파워와 상기 제 2 빔 광학 파워는 각각 상기 광 빔 광학 파워의 적어도 40 %인, 조명 시스템. - 제1항에 있어서, 상기 반사된 제 1 빔과 상기 반사된 제 2 빔은 상기 표면의 축으로부터 벗어난 조명을 제공하는, 조명 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 반사된 제 1 빔과 상기 반사된 제 2 빔은 상기 표면의 실질적으로 대칭의 조명을 제공하는, 조명 시스템.
- 삭제
- 제1항에 있어서, 제1 빔 광학 파워와 제 2 빔 광학 파워는 각각 상기 광 빔 광학 파워의 적어도 45 %인, 조명 시스템.
- 제5항에 있어서, 상기 제1 빔 광학 파워 및 상기 제2 빔 광학 파워는 실질적으로 동일한, 조명 시스템.
- 제1항에 있어서, 제 3 미러를 더 포함하고, 상기 반사된 제 1 빔 또는 상기 반사된 제 2 빔은 상기 표면을 조명하기 전 상기 제 3 미러에서 반사되도록 구성된, 조명 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 빔 스플리터는 상기 광원으로부터의 상기 광 빔을 상기 제 1 빔, 상기 제 2 빔 및 제 3 빔으로 분할하도록 구성된, 조명 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 또는 제2 빔 스플리터는 프리즘, 플레이트, 유전체 미러, 금속 코팅된 미러, 빔 스플리터 큐브, 광섬유 빔 스플리터, 또는 두 개 이상의 출력 빔들을 생성하기 전에 광을 번들로 시준하도록 구성된 광섬유를 포함하는, 조명 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 제 1 빔은 상기 제1 빔 스플리터로부터 반사되고, 상기 제 2 빔은 상기 제1 빔 스플리터를 통과하는, 조명 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 반사된 제 2 빔을 상기 표면의 축으로부터 벗어난, 상이한 각도의 조명을 제공하는 두 개의 반사된 빔들로 분할하도록 구성된 제 3 빔 스플리터를 더 포함하는, 조명 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 제 1 빔의 중심과 상기 제 2 빔의 중심 사이의 각도가 62° 내지 68°인, 조명 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 반사된 제 1 빔의 중심과 상기 반사된 제 2 빔의 중심 사이의 각도가 106° 내지 114°인, 조명 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 빔 스플리터로부터 상기 제 1 미러까지, 상기 표면까지의 제 1 거리는 상기 빔 스플리터로부터 제 2 미러까지, 상기 표면까지의 제 2 거리와 실질적으로 동일한, 조명 시스템.
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- 제1항에 있어서, 상기 제1 빔 스플리터는 제 1 단부 및 제 2 단부를 갖고, 상기 제1 빔 스플리터는 상기 제 2 단부보다 상기 제 1 단부에서 상기 광 빔으로부터 광학 파워를 다르게 분배하는 가변 빔 스플리터인, 조명 시스템.
- 삭제
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- 조명 방법에 있어서,
이미징 타겟이 상부에 배치되는 표면을 제공하는 단계;
광원으로 광 빔을 제공하는 단계;
상기 광 빔을 제 1 광 빔 및 제 2 광 빔으로 분할하는 단계; 및
상기 표면을 조명하는 단계;를 포함하되,
상기 조명하는 단계는 (ⅰ) 제 1 미러를 사용하여 상기 제 1 빔을 반사하여 상기 표면을 조명하는 반사된 제 1 빔을 생성하는 단계, 및 (ii) 제 2 미러를 사용하여 제 2 빔을 반사하여 상기 표면을 조명하는 반사된 제 2 빔을 생성하는 단계, 및 (iii) 상기 반사된 제 1 빔을 상기 표면의 축으로부터 벗어난, 상이한 각도의 조명을 제공하는 두 개의 반사된 빔들로 분할하는 단계를 포함하는, 방법. - 제20항에 있어서, 상기 반사된 제 1 빔 및 상기 반사된 제 2 빔은 상기 표면의 축으로부터 벗어난 조명을 제공하는, 방법.
- 제20항에 있어서, 상기 반사된 제 1 빔 및 상기 반사된 제 2 빔은 표면의 실질적으로 대칭인 조명을 제공하는, 방법.
- 제20항에 있어서, 상기 광 빔은 광 빔 광학 파워를 갖고, 제 1 빔은 제 1 빔 광학 파워를 가지며 제 2 빔은 제 2 빔 광학 파워를 갖고, 상기 제 1 빔 광학 파워 및 상기 제 2 빔 광학 파워는 각각 상기 광 빔 광학 파워의 적어도 40 %인, 방법.
- 제23항에 있어서, 상기 제 1 빔 광학 파워 및 상기 제 2 빔 광학 파워는 각각 상기 광 빔 광학 파워의 적어도 45 %인, 방법.
- 제24항에 있어서, 상기 제 1 빔 광학 파워 및 상기 제 2 빔 광학 파워는 실질적으로 동일한, 방법.
- 제20항에 있어서, 상기 표면을 조명하기 전에 상기 반사된 제 1 빔 또는 상기 반사된 제 2 빔을 반사하기 위해 제 3 미러가 사용되는, 방법.
- 제20항에 있어서, 상기 광 빔은 상기 제 1 빔, 상기 제 2 빔, 및 제 3 빔으로 분할되는, 방법.
- 제20항에 있어서, 상기 광 빔은 빔 스플리터에 의해 분할되는, 방법.
- 제28항에 있어서, 빔 스플리터는 프리즘, 플레이트, 유전체 미러, 금속 코팅된 미러, 빔 스플리터 큐브, 광섬유 빔 스플리터, 또는 두 개 이상의 출력 빔을 생성하기 전에 광을 번들로 시준하도록 구성된 광 섬유를 포함하는, 방법.
- 제28항에 있어서, 상기 제 1 빔은 상기 빔 스플리터로부터 반사되고 상기 제 2 빔은 상기 빔 스플리터를 통과하는, 방법.
- 제20항에 있어서, 상기 반사된 제 2빔은 상기 표면의 축으로부터 벗어난, 상이한 각도의 조명을 제공하는 두 개의 반사된 빔들로 분할되는, 방법.
- 제20항에 있어서, 상기 제 1 빔의 중심과 상기 제 2 빔의 중심 사이의 각도는 62° 내지 68°인, 방법.
- 제20항에 있어서, 상기 반사된 제 1 빔의 중심과 상기 반사된 제 2 빔 반사의 중심 사이의 각도는 106° 내지 114°인, 방법.
- 제28항에 있어서, 상기 빔 스플리터로부터 상기 제 1 미러까지, 상기 표면까지의 제1 거리는 상기 빔 스플리터로부터 상기 제 2 미러까지, 상기 표면까지의 제2 거리와 실질적으로 동일한, 방법.
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