[发明专利]成像方法、装置及系统在审

专利信息
申请号: 201810814359.0 申请日: 2018-07-23
公开(公告)号: CN112333378A 公开(公告)日: 2021-02-05
发明(设计)人: 李林森;孙瑞涛;徐家宏;周志良;姜泽飞;颜钦 申请(专利权)人: 深圳市真迈生物科技有限公司
主分类号: H04N5/232 分类号: H04N5/232;G02B7/36
代理公司: 北京清亦华知识产权代理事务所(普通合伙) 11201 代理人: 张润
地址: 518000 广东省深圳市罗湖区清水*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 成像 方法 装置 系统
【说明书】:

发明公开了一种成像方法和成像系统,成像方法利用成像系统对对象进行成像,成像系统包括镜头,对象包括位于第一预设轨道不同位置的第一对象、第二对象和第三对象,成像方法包括:使镜头和第一预设轨道依据第一预定关系相对运动,以利用成像系统、无需对焦地获得第三对象的清晰图像,第一预定关系通过第一对象的焦面位置和第二对象的焦面位置确定。上述成像方法的成像效率较高,并且在追焦失败的情况下仍能根据第一预定关系实现快速对焦,避免出现脱焦而导致拍摄图像模糊的情况。

技术领域

本发明涉及光学检测领域,尤其涉及一种成像方法、装置及系统。

背景技术

在相关技术中,相机在每次拍摄时,都会快速调整焦距以获得最清晰的焦面,从而得到清晰图片,这一过程称之为追焦。

但是在实际的应用中利用相机进行拍摄时,容易存在一些外界的干扰,例如,使用相机拍摄时,对象因存在其它杂光或表面存在灰尘或划痕,从而导致相机追焦失败,而在相机追焦失败的情况下,如果相机无法重新追焦,则会导致图像成像模糊。例如,在将相机应用于序列测定时,如果对象为位于芯片中的核酸分子,在拍摄芯片内部的液体带有气泡,大团荧光杂质或芯片表面灰尘、划痕等的情况,均容易导致相机追焦失败。

发明内容

在基于成像获取核酸信息的测序平台,例如目前市面上的利用拍照获得核酸信息的二代或三代测序平台,包含利用成像系统对置于反应器中的核酸进行拍照的过程。

常见的,反应器也被称为芯片(Flowcell),芯片可包含一条或多条平行的通道(channel),通道用于出入以及承载试剂以形成序列测定反应所需的环境。芯片可以由两块玻璃粘合而成,测序过程包含相机对芯片的一个固定区域进行多轮拍照,每次拍摄的区域可称之为Fov(field of view),每一轮拍照可称为一个cycle,两个cycle之间包含重新通入试剂进行化学反应。

在正常拍照过程中,相机能够大多数自动追焦成功,即找到最清晰的焦面位置。在遇到干扰时,则有可能出现追焦失败的情况。

图1-3示意发明人试验中出现的成功追焦和异常追焦或失败追焦的数据。

以连续拍摄同一cycle的两行FOV为例,记录拍摄时物镜高度(Z值)坐标,如图1所示,横坐标为Fov的序号,前一半Fov是从Flowcell左侧至右侧顺序拍摄,后一半Fov换行后从右至左拍摄。纵坐标为显微镜物镜距离相机高度,即Z值,单位为um,负值表示位于显微镜物镜位于相机下方,Z值绝对值越大,说明物镜距离相机越远。

图1显示成功追焦拍摄300个Fov图像所对应的Z值曲线,图2显示拍摄200个Fov图像中包含部分追焦异常(反映为部分Z值异常)所对应的Z值曲线,在这种情况下,曲线异常部分即其中表现为凸起部分所对应的图像为非清晰/模糊图像。

由于相机追焦存在一定局限,在遇到干扰后容易脱焦,脱焦后由于物镜远离焦面,即追焦拍摄后续Fov物镜与焦面位置的距离过大,即便干扰消除也无法回到焦面,这种情况如图3所示。图3中的前1-200个Fov属于一个cycle,后面的Fov属于另一cycle。图3显示在第268个Fov(位于另一cycle第一行)后,追焦失败,且在干扰消失后,直到该cycle结束也未能重新追焦成功。

追焦失败意味着模糊图像,这会导致信息丢失。因此这是一个必须解决的问题。现实情况下,无法完全杜绝干扰,但一般地,至少希望,在干扰消失后,又能够获取到清晰图像。

发明人在分析大量的追焦成功和追焦异常的数据中发现,在物镜固定的情况下,不同cycle(亦即不同时间)正常追焦相同的多个Fov所对应的多条Z值曲线呈现出一定的规律。如图4所示,展示了300个Fov在4个不同cycle正常追焦获得清晰图片对应的Z值曲线。

发明人发现两个规律:

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