[发明专利]使用混合模式光源来进行改进的聚焦跟踪的系统和方法

说明书

本申请公开了使用混合模式光源进行改进的聚焦跟踪的系统和方法。本文公开的系统和方法包括成像系统，其可包括：激光二极管光源；物镜，其被定位成将来自光源的聚焦跟踪光束引导到样品容器中的定位上并且接收从样品反射的聚焦跟踪光束；以及图像传感器，其包括多个像素定位以接收从样品容器中的定位反射的聚焦跟踪光束，其中反射聚焦跟踪光束在图像传感器上产生光斑。一些示例还可以包括激光二极管光源，该激光二极管光源可以在高于对于在放大式自发辐射(“ASE”)模式下的操作的功率水平但低于对于单模操作的功率水平的功率水平下操作。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年3月7日提交的美国临时申请号62/468,360的权益，该专利申请特此通过引用被全部并入本文。本申请还要求2017年5月5日提交的荷兰专利申请号N2018853的优先权，该专利申请特此通过引用被全部并入本文。

背景

在生物领域中的许多进步已经从改进的成像系统和技术(诸如，例如在光学显微镜和扫描仪中使用的成像系统和技术)中受益。使用这些成像系统在成像过程中获得准确的焦点对于成功的成像操作可能很重要。另外，减少与将系统聚焦在样品上相关联的时延提高了系统可以操作的速度。

许多早已存在的扫描系统使用多光束聚焦跟踪系统来确定对于给定样品的焦点距离。多光束系统使用物镜将两个光束聚焦到样品上。聚焦光束从样品的表面反射，且反射光束指向图像传感器。反射光束在图像传感器上形成光斑，且在光斑之间的距离可用于确定焦点距离。

早已存在的系统的设计者不断地努力提高聚焦准确度和系统可确定聚焦设置的速度。提高准确度可能很重要，因为它可以允许系统实现更好的结果。减少时延可能是一个重要的考虑因素，因为它可以允许系统更快地实现焦点确定，从而允许系统更快地完成扫描操作。

概述

本文公开的技术的各种示例提供了用于提高光学系统中的聚焦跟踪的准确度的系统和方法。另外的示例提供了用于减少与光学扫描仪中的聚焦跟踪相关联的时延的系统和方法。在一些示例中，成像系统包括激光二极管源、被定位成将来自光源的聚焦跟踪光束引导到样品容器中的定位上并且接收从样品反射的聚焦跟踪光束的物镜。此外，图像传感器还可以包括多个(a plurality of)像素定位以接收从样品容器中的定位反射的聚焦跟踪光束，其中反射聚焦跟踪光束在图像传感器上产生光斑。激光二极管光源可以在高于在放大式自发辐射(“ASE”)模式下的操作的功率水平但低于对于单模操作的功率水平的功率水平下操作。

在另外的示例中，激光二极管光源被操作时的功率水平可以在处于比激光二极管的激光发射阈值电流高大约2％至10％的输入电流处。此外，仅作为示例，激光工作电流可以被设定在高于阈值电流约0.6mA和3.0mA之间。在另一个示例中，激光工作电流可以被设定在高于阈值电流约0.6mA和3.0mA之间。

在一些示例中，激光功率可以被设置为使得在约5％处的激光光谱全宽大于2nm。在其它实例中，仅作为示例，激光功率可以被设置为使得在约5％处的激光光谱全宽大于3nm。另外，可以选择激光二极管光源被操作的功率水平，使得在给定频率处的激光二极管输出中的主峰具有比激光二极管输出中的任何副峰大了大约15％-100％的归一化强度。在其他实例中，仅作为示例，可以选择激光二极管光源被操作的功率水平，使得在给定频率处的激光二极管输出中的主峰具有比激光二极管输出中的副峰的归一化强度大了大约15％-25％的归一化强度。仅作为另一示例，可以选择激光二极管光源被操作的功率水平，使得在给定频率处的激光二极管输出中的主峰具有比激光二极管输出中的副峰的归一化强度大了大约15％-100％的归一化强度。仅作为另外的示例，在给定频率处的激光二极管输出中的主峰具有比激光二极管输出中的副峰的归一化强度大了大约15％-200％的归一化强度。