光學均化器的制造方法
【技術領域】
[0001]本申請涉及在光學系統中傳播光場的系統、設備和方法。更具體地，本申請涉及從照明源產生輸出光場從而使得該輸出光場具有均勻的截面照度。
【背景技術】
[0002]顯微術在過去十年的增長趨勢是生物學樣本的自動化成像。勝于樣本的手動觀察，自動化顯微術包括樣本區域的計算機控制的自動選擇與數字成像，實現大量樣本的高吞吐量(throughput)成像而無需終端用戶輸入。
[0003]當應用于熒光標記的細胞以及獲取的圖像的自動化定量分析時，自動化成像通常被稱為HCI (High-Content Imaging,高容量成像)。具體地，HCI是基于細胞的篩選法，得到關于細胞成份和過程的時間-空間動態性的詳細信息，在基于細胞的篩選的使用中有很重要的作用以用于候選藥物的鑒定和確認。由HCI提供的信息通過提供深度生物學信息緩解了藥物發現過程中的瓶頸。與此方法相關聯的測定使用固定細胞或活細胞，取決于所需的生物學信息。
[0004]HCI 一般與標記有熒光探針(諸如熒光配體)和免疫熒光探針的細胞一起使用，該探針取向朝向特定細胞目標、熒光環境的或細胞狀態傳感器，或細胞所內生表達的熒光蛋白質嵌合體。HCI的益處中的一個是它的多路傳輸的多光譜能力，多個熒光探針可被檢測，每一個熒光探針以不同的顏色發射熒光信號。
[0005]在熒光分析期間，來自熒光團激發光源的光通常被導向細胞。激發光照明該細胞，這誘發要被該細胞發射的熒光團發射光。發射光被成像和分析以確定關于該細胞的信息。為了實現多個熒光探針的檢測，熒光團激發光源可以提供多個帶寬的光。
【發明內容】
[0006]—種在光學系統內傳遞有精確尺寸的均勾的光場的裝置和方法。在輸入光束散度的較寬范圍上并且不管異質性，該裝置在UV、可見和NIR波長上同等良好地運行。錐形或外形均化棒在特定尺寸的目標區域處創建均勻分布的照明。
[0007]在一方面，光學均化器包括適配器、光學窗口和均化棒。光學均化器被配置為接收和均化來自具有端面的光學光導的信號。該適配器被配置為接收該光學光導。該均化棒位于適配器和光學窗口之間并且從輸入端面縱向延伸至輸出端面。輸出端面的面積比輸入端面的面積至少大三倍。均化棒從輸出端面到輸入端面逐漸變細。配置光學均化器使得當光學光導由適配器接收時，均化棒的輸入端面緊靠光學光導的端面而均化棒的輸出端面緊靠光學窗口。
[0008]光均化器還可包括外殼，其中放置適配器、光學窗口和均化棒。
[0009]均化棒的輸入端面可牢固地壓靠到光學光導的端面。均化棒的輸出端面可牢固地壓靠到光學窗口。
[0010]均化棒的輸出端面可以比均化棒的輸入端面的面積大至少十一倍。
[0011]均化棒的輸入和輸出端面可各自成形為正方形或長方形的形式。
[0012]光學均化器可包括定位該均化棒的裝置以將該輸入端面對準光學光導的端面而該輸出端面對準光學反射鏡。
[0013]用于定位的裝置還可包括與該均化棒接觸的近端滑動件和遠端滑動件。
[0014]用于定位的裝置可包括近端彈簧、中間彈簧和遠端彈簧，這些彈簧與近端和遠端滑動件協同工作以使均化棒的輸入端面牢固地壓到光學光導的端面而均化棒的輸出端面牢固地壓到光學窗口。
[0015]在一方面，高容量成像(HCI)系統包括配置為接受多個生物學細胞的工作臺、產生激發光的激發光源、以及光學均化器。光學均化器接收來自激發光源的激發光并從中產生被用于對工作臺處的生物細胞成像的均化的激發光。
[0016]由光學均化器接收的激發光可具有圓形的斑點。均化的激發光可具有正方形或長方形的斑點。
[0017]均化的激發光的斑點尺寸可以是與被成像的細胞大約相同的尺寸。
[0018]光學均化器可以是在套管內可滑動的以將均化的激發光聚焦在工作臺處。
[0019]在一方面，光學激發適配器包括臨界(critical)照明組件和光學均化器。該光學激發適配器具有延伸穿透它的光學路徑。該光學均化器被光學地耦合到該臨界照明組件。該光學均化器包括均化棒，從輸入端面縱向地延伸至輸出端面。該均化棒在兩個端面之間逐漸變細。光學激發適配器被適配以使得(i)由光學均化器接收的激發信號穿過均化棒以產生均化的信號以及(ii)該均化的信號穿過臨界照明組件以被傳遞至樣本平面作為均化棒的均化的輸出面的像。
[0020]臨界照明組件可包括該光學均化器被插入的套管。
[0021]在一方面，光學激發適配器包括集光器組件、聚光器組件和均化棒。該光學激發適配器具有輸入和輸出。該集光器組件具有一個或多個集光透鏡。該聚光器組件具有一個或多個聚光透鏡。均化棒從輸入端面縱向地延伸至輸出端面。該均化棒在輸入與輸出端面之間逐漸變細。光學激發適配器被適配以使得在該光學激發適配器的輸入處接收的光穿過該均化棒的輸入與輸出端面、該一個或多個集光透鏡和一個或多個聚光透鏡并且在輸出處離開該光學激發適配器。
[0022]該均化棒可被置于一外殼中。該光學激發適配器可包括套管，在其內接受和固定該外殼。
[0023]該外殼可以在該套管內滑動以將離開該光學激發適配器的光聚焦。
[0024]在一方面，組裝光學均化器的方法包括以下步驟:插入遠端定位器、中間彈簧、近端定位器和近端彈簧，以此順序將它們插入外殼的近端中；將光導適配器固定到該外殼的近端；插入均化棒、光學窗口和遠端彈簧，以此順序將它們插入該外殼的遠端中；以及將固位蓋(retent1n cap)固定在該外殼的遠端。
[0025]該方法還可包括將光導插入該光導適配器的步驟。
[0026]在該光導適配器被固定到該外殼的近端之前，該光導可被插入該光導適配器。
[0027]前述
【發明內容】
僅是說明性的且不意在以任何方式作為限制性的；提供本
【發明內容】
以便以簡化形式介紹將在以下【具體實施方式】中進一步描述的概念的選擇。本
【發明內容】
并不意在標識出所要求保護的主題的關鍵特征或必要特征，也不意在用作確定所要求保護的主題的范圍的輔助。
[0028]附加特征和優點將在以下描述中闡述，并且從該描述部分地顯而易見，或者可通過本文中描述或預想的實施例的實踐而獲知。借助在所附權利要求中特別指出的儀器和組合，可實現和獲得本文中描述的實施例的特征和優點。這些特征以及其他特征將根據以下描述和所附權利要求而變得更顯而易見，或者可通過如下文闡述的對本文中描述的或預想的實施例的實踐而獲知。
【附圖說明】
[0029]各個實施例將參考附圖進行討論。應該理解到，這些附圖僅描繪了典型的實施例從而不能被視為本申請的范圍的限制。還應該理解到，這些附圖不一定按比例繪制，而且一些元素可能僅僅被簡潔明了地繪出。
[0030]在附圖中，相同的數字指示相同的元素。此外，元素的多種情況可各自包括附加到元素數字的字母。例如，特定元素“20”的兩個示例可被標記為“20a”和“20b”。在此情況下，元素標記可被使用而沒有附加的字母(例如“20”)以總地指該元素的每一個示例；而當元素標記指元素的特定示例時該元素標記將包含附加的字母(例如“20a”)。
[0031]圖1是來自圓形光導的一般形狀的輸出的強度圖。
[0032]圖2示出呈現高斯分布的光束的照明圖。
[0033]圖3A-3D是示出多種照明斑點尺寸和相應的像尺寸的結構圖。
[0034]圖4是示出照明的非均勻分布的樣本的圖像。
[0035]圖5A和5B示出結合本文中公開的或預想的特征的均化棒的示例實施例。
[0036]圖6A-6C不出光束在多個平面處的強度分布。
[0037]圖7是結合本文中公開的或預想的特征的光學均化器的示例實施例的透視圖。
[0038]圖8是圖7的光學均化器的截面視圖。
[0039]圖9和10示出組裝圖7的光學均化器的方法的示例實施例。
[0040]圖11示出結合本文中公開的或預想的特征的系統的示例實施例。
[0041]圖12是細胞成像設備的示例實施例的截面視圖。
[0042]圖13是圖12的細胞成像設備的簡化的截面俯視圖。
[0043]圖14示出結合本文中公開的或預想的特征的激發適配器的示例實施例。
[0044]圖15是圖14的激發適配器的截面視圖。
[0045]圖16A和16B是樣本圖像。
[0046]圖17A和17B是進一步的樣本圖像。
【具體實施方式】
[0047]如在說明書中使用的，以單數出現的詞包含其復數對應物，而以復數出現的詞包含其單數對應物，除非另外隱含地或明顯地理解到或表明。此外，理解到，對于本文中描述的任何給定成分或實施例，針對該成分列出的任何可能的候選或替代方案通常可被單獨地使用或者彼此結合使用，除非另外隱含地或明顯地理解到或表明。另外，將理解到這種候選或替代方案僅僅是說明性的，不是限制性的，除非另外隱含地或明顯地理解到或表明。此夕卜，除非另外指出，說明書和權利要求中使用的表達成份、組分、反應條件等的數字要被理解為由術語“大約”所修改。
[0048]因此，除非相反地指出，否則在說明書和所附權利要求中陳述的數值參數是近似值，這些近似值可根據本文中呈現的主題所尋求獲得的期望性質而變化。最小限度上，且不嘗試限制與權利要求同等物的教義的應用，至少根據所報告的有效數字的數目并且應用普通的舍入技術來解釋這些數值參數。盡管陳述本文所示主題的廣泛范圍的數值范圍和參數是近似值，但是在特定示例中所陳述的數值盡可能精確地來報告。然而，任何數值固有地包含必然由它們相應的測試度量中找到的標準差產生的某些誤差。
[0049]此外，如在說明書和所附權利要求中所使用，諸如“頂”、“底”、“左”、“右”、“上”、
“下”、“輸入”、“輸出”之類的方向性術語在此僅被用于指示相對方向且不意在限制說明書或權利要求的范圍。
[0050]在此公開或預想的各實施例可包括或利用專用或通用計算機，該專用或通用計算機包括諸如例如一個或多個處理器的計算機硬件，如在下文更詳細地討論。各實施例還包括用于承載或儲存計算機可執行指令和/或數據結構的物理和其他計算機可讀介質。這樣的計算機可讀介質可以是可由通用或專用計算機系統訪問的任何可用介質。存儲計算機可執行指令的計算機可讀介質是物理存儲介質。承載計算機可執行指令的計算機可讀介質是傳輸介質。由此，作為示例而非限制，各實施例可包括至少兩種顯著不同的計算機可讀介質:計算機存儲介質和傳輸介質。
[0051]計算機存儲介質包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光盤存儲、磁盤存儲或其他磁存儲設備、或可用于存儲計算機可執行指令或數據結構形式的所需程序代碼方法且可由通用或專用計算機訪問的任何其他介質。
[0052]“網絡”被定義為使得電子數據能夠在計算機系統和/或模塊和/或其它電子設備之間傳輸的一個或多個數據鏈路。當信息通過網絡或另一個通信連接(硬連線、無線、或者硬連線和無線的組合)傳輸或提供給計算機時，該計算機將該連接適當地視為傳輸介質。傳輸介質可包括可用于攜帶計算機可執行指令或數據結構形式的數據或所需程序代碼方法且可由通用或專用計算機訪問的網絡和/或數據鏈路。上述的組合應當也被包括在計算機可