[发明专利]实时控制器切换

说明书

本公开涉及实时控制器切换。成像系统可以包括：样品台，其具有支撑待由成像系统扫描的样品的表面；具有物镜的光学台，该光学台可以相对于样品台被定位；致动器，其物理地耦合到样品台和光学台中的至少一个以相对于光学台移动样品台；伺服电路，其控制致动器；控制伺服电路的第一组控制参数；控制伺服电路的第二组控制参数；以及伺服控制电路，其当成像系统在第一操作模式中操作时将第一组控制参数应用于伺服电路，并且当成像系统在第二操作模式中操作时将第二组控制参数应用于伺服电路。

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年1月12日提交的且标题为“Real Time Controller Switching”的美国临时专利申请号62/617,062和2018年3月20日提交的且标题为“Real TimeController Switching”的荷兰专利申请号N2020618的优先权。上面提到的每个申请的全部内容通过引用被并入本文。

背景

在生物领域中的许多进步受益于改进的成像系统和技术，诸如例如在光学显微镜和图像扫描系统中使用的成像系统和技术。在使用这些成像系统的成像期间实现准确的聚焦对于成功的成像操作会很重要。执行高速扫描以在高吞吐量下实现高成像质量的能力也很重要。

用于聚焦模型生成和图像扫描的聚焦操作常常依赖于样品台相对于光学台的移动，使得样品位于在光学台中的物镜或其他光学器件的焦平面中。通常，致动器例如电机、线圈或其它驱动系统用于移动光学台或样品台或两者，以实现适当的聚焦。伺服系统可以被实现以允许对致动器的精确控制。

图1示出了可用于致动器控制的伺服系统的例子。在该例子中，驱动信号3被提供给伺服系统，指示致动器的期望位置。从驱动信号3中减去来自受控过程20的反馈5，以产生指示实际位置偏离期望位置的误差的误差信号9。服务器控制器10基于检测到的误差量来调整被提供以控制致动器的信号7。在此例子中，伺服系统是包括比例控制12、积分控制13和微分控制14的比例积分微分(PID)控制器系统。

概述

本文公开的系统和方法可以被实现为优化伺服控制系统，该伺服控制系统被实现为控制用于在成像系统中的聚焦操作的致动器。可以实现优化技术，以便可以在成像系统的操作期间确定成像系统的当前操作模式。例如，操作模式可以包括聚焦模型生成模式和成像或测序模式。在一些应用中，伺服控制系统的不同组的操作参数可用于针对不同的操作模式优化伺服控制系统。因此，示例实现方式可被配置为确定将针对所确定的操作模式优化伺服控制系统的一组操作参数，并将该组操作参数应用于伺服系统。在各种应用中，这可以在成像系统正操作和在模式之间切换时实时地完成。在操作模式改变的情况下，可以选择并应用新的一组操作参数以针对新的操作模式优化伺服控制系统。此外，这些变化可以在成像系统操作时实时地进行。

本文描述的技术的一些应用可以包括成像系统，该成像系统包括：样品台，其包括支撑待由成像系统扫描的样品的表面；具有物镜的光学台，该光学台可以相对于样品台被定位；致动器，其物理地耦合到样品台和光学台中的至少一个以相对于光学台移动样品台；伺服电路，其控制致动器；控制伺服电路的第一组控制参数；控制伺服电路的第二组控制参数；以及伺服控制电路，其当成像系统可以在第一操作模式中操作时将第一组控制参数应用于伺服电路，并且当成像系统可以在第二操作模式中操作时将第二组控制参数应用于伺服电路。在一些应用中，成像系统可以是测序器，且第一操作模式可以是聚焦模型生成模式，以及第二操作模式可以是测序模式。控制参数可以包括伺服回路增益和滤光值(filtervalue)。

伺服控制电路还可以包括检测成像系统的操作模式的模式检测电路以及应用与检测到的操作模式相对应的一组控制参数的参数选择电路。

伺服控制电路还可以被实现为检测成像系统的操作模式，并选择一组控制参数以应用于检测到的操作模式。伺服控制电路可以应用被识别为检测到的操作模式的该组控制参数的第一或第二组控制参数。