CN108351301B - 用于彩色成像的***和方法 - Google Patents

Abstract

本文提供了使用显微镜***进行多色成像的***和方法。与一般显微镜***相比，所述显微镜***可以具有相对较小的大小。所述显微镜***可以包括各个组件，所述组件被配置用于减少或消除在多色成像期间可能发生的例如色差等图像伪像和/或来自杂散光的噪声。所述组件可以被配置用于在基本上不改变所述显微镜***的大小的情况下减少或消除所述图像伪影和/或噪声。

Description

用于彩色成像的***和方法

交叉引用

本申请要求于2015年9月2日提交的美国临时申请号62/213,551的权益，其公开内容通过引用整体并入本文。

背景技术

显微镜可以用于对特征和物体进行成像。在一些情况下，显微镜可以被配置用于向样品提供光源。响应于由显微镜提供的光源，样品能够发荧光。在一些情况下，样品可以发射指定的波长范围内的荧光，该波长范围可以对应于可见光谱中和/或可见光谱外的一种或多种颜色。发射不同波长范围的样品可以对应于不同的蛋白质和/或标志物。

多色成像可以用于研究不同细胞群体以及不同群体之间或单个群体内的亚群之间的相互作用。多色成像可以包括检测来自不同荧光团的两种或更多种荧光发射。多色成像可能引起诸如色差等各种图像伪影和/或来自杂散光的噪声，为了获得可以用于研究用户感兴趣的不同症候的显微镜图像需要校正图像伪影和噪声。在一些情况下，这些图像伪影和噪声在小型显微镜***中可能过大。

发明内容

需要一种被配置用于执行多色成像同时使诸如色差等图像伪影和/或来自杂散光的噪声的发生最小化的***。此外，在小型显微镜***中可能增大诸如色差等一些图像伪影和/或来自杂散光的噪声，因此额外需要校正图像伪影和噪声在小型显微镜***中的较大影响。本文提供了用于减少和/或消除小型多色显微镜***中诸如色差等图像伪影和/或来自杂散光的噪声的影响的***和方法。可以在基本上不增加小型显微镜***的大小的情况下实现用于减少和/或消除图像伪影和噪声的影响的***和方法。在一些情况下，可以在基本上不影响小型显微镜***的一个或多个其他性能特性的情况下减少和/或消除诸如色差等图像伪影和/或来自杂散光的噪声。

因此，在一个方面中，提供了一种多色显微镜***。所述***包括：第一导光布置，其被配置用于将光引导到样品；第二导光布置，其被配置用于将光引导到所述样品；二向色滤光片，其被配置用于阻挡至少两个波长范围中的光，使得穿过所述二向色滤光片的光(1)不具有与经由所述第一导光布置到达所述样品的光的波长重叠的波长，和(2)不具有与经由所述第二导光布置到达所述样品的光的波长重叠的波长，而与来自所述样品的光发射在所述二向色滤光片上的入射角度无关；以及检测器，其被配置用于在所述光发射穿过所述二向色滤光片之后接收来自所述样本的响应于(1)通过所述第一导光布置所引导的光，或(2)通过所述第二导光布置所引导的光而生成的至少两个非重叠波长范围的光发射。

在一些实施方式中，所述显微镜***包含于壳体中。在一些实施方式中，所述壳体的大小小于1立方英寸。在一些实施方式中，来自所述样品的光发射在所述二向色滤光片上的所述入射角在至少约45度的范围上变化。在一些实施方式中，所述第一导光布置和所述第二导光布置同时向所述样品提供光。在一些实施方式中，所述第一导光布置包括产生光的第一光源。在一些实施方式中，所述第二导光布置具有产生与所述第一光源不同的波长的光的第二光源。在一些实施方式中，所述第一导光布置与所述显微镜***板外(offboard)的光源光学通信。在一些实施方式中，所述第二导光布置与所述显微镜***板外的光源光学连同。在一些实施方式中，所述第一导光布置和所述第二导光布置共享至少一个公共光学元件。在一些实施方式中，所述第一导光布置和所述第二导光布置向所述样品提供光，所述光是交替施加脉动的光脉冲。在一些实施方式中，所述检测器是单色传感器。在一些实施方式中，所述检测器是包括一个或多个颜色滤光片的多色检测器。在一些实施方式中，所述***还包括(1)在所述样品与所述二向色滤光片之间的光学路径中并且(2)被配置用于减少杂散光入射在所述检测器上的一个或多个挡板。在一些实施方式中，所述第一导光布置和所述第二导光布置接收来自被配置用于产生两个或更多个不同波长范围中的光的单个光源的光。在一些实施方式中，所述单个光源包括多个空间分布的发光二极管(LED)，所述多个LED中的每一个LED被配置用于产生所述两个或更多个不同波长范围的至少一个中的光。在一些实施方式中，所述检测器是两个或更多个单色传感器，每个所述单色传感器接收其收集波长内的光。

在另一方面中，提供了一种多色显微镜***。所述***包括：第一导光布置，其被配置用于将光引导到样品；第二导光布置，其被配置用于将光引导到所述样品；检测器，其被配置用于在来自所述样品的光发射穿过梯度折射率(GRIN)透镜聚焦之后，接收来自所述样品的响应于(1)通过所述第一导光布置所引导的光，和/或(2)通过所述第二导光布置所引导的光而生成的经聚焦的光发射，其中所述光发射包括(1)第一波长范围，和(2)不与所述第一波长范围重叠的第二波长范围；以及校正元件，其附接到所述GRIN透镜并包含多个凸起同心环，其中将所述同心环之间的间隔选定成使得(1)所述第一波长范围或(2)所述第二波长范围中的至少一个经受使(1)所述第一波长范围和(2)所述第二波长范围在所述检测器上聚焦于同一平面上的相移。

在一些实施方式中，所述校正元件包括衍射光学元件(DOE)。在一些实施方式中，所述校正元件包括体全息元件。在一些实施方式中，所述***还包括显微镜探针。在一些实施方式中，所述显微镜探针被配置用于使用所述校正元件来校正色差。在一些实施方式中，所述显微镜***包含于壳体中。在一些实施方式中，所述壳体的大小小于1立方英寸。在一些实施方式中，所述第一导光布置包括产生光的第一光源。在一些实施方式中，所述第二导光布置具有产生与所述第一光源不同的波长的光的第二光源。在一些实施方式中，所述第一导光布置与所述显微镜***板外的光源光学连通。在一些实施方式中，所述第二导光布置与所述显微镜***板外的光源光学连通。在一些实施方式中，所述第一导光布置和所述第二导光布置共享至少一个公共光学元件。在一些实施方式中，所述校正元件包括负色散折射透镜。在一些实施方式中，所述校正元件包括负色散GRIN透镜。

在另一方面中，提供了一种多色显微镜***。所述***包括：第一导光布置，其被配置用于将光引导到样品；第二导光布置，其被配置用于将光引导到所述样品；检测器，其被配置用于接收来自所述样品的响应于(1)通过所述第一导光布置所引导的光，和/或(2)通过所述第二导光布置所引导的光而生成的经聚焦的光发射，其中所述光发射包括(1)第一波长范围，和(2)不与所述第一波长范围重叠的第二波长范围；以及校正元件，其包括可调节透镜，其中所述可调节透镜包括可变焦距。

在一些实施方式中，所述***还包括一个或多个处理器，所述一个或多个处理器单独地或共同地被配置用于实现对所述可调节透镜的焦距的调节，使得由所述***捕获的图像是焦点对准的(in focus)，从而接收来自所述样品的响应于(1)通过所述第一导光布置所引导的光，和(2)通过所述第二导光布置所引导的光而生成的经聚焦的光发射。在一些实施方式中，对所述可调节透镜的焦距的调节通过向与所述可调节透镜或者与所述可调节透镜相关联的组件施加电压来实现。在一些实施方式中，所述可调节透镜被配置用于在所述光发射已经由梯度折射率(GRIN)透镜或其他类型的物镜聚焦之后接收来自所述样品的所述光发射。在一些实施方式中，所述可调节透镜被配置用于在所述光发射穿过二向色镜之前接收来自所述样品的所述光发射。在一些实施方式中，所述可调节透镜是可变形透镜。在一些实施方式中，所述可调节透镜的焦距通过向所述可调节透镜或者与所述可调节透镜相关联的组件施加电压来调节。在一些实施方式中，所述可调节透镜被配置成是倾斜的。在一些实施方式中，所述可调节透镜被配置成以径向图案倾斜。在一些实施方式中，所述可调节透镜被配置成以约等于所述检测器的图像捕获速率的速率(rate)倾斜成不同的倾斜角度。在一些实施方式中，所述***还包括一个或多个处理器，所述一个或多个处理器被配置用于处理多个图像，所述多个图像是用所述可调节透镜在多个不同的倾斜角度下捕获的，从而针对所述***的色差进行校正。在一些实施方式中，所述可调节透镜被配置成是抖动的(dithered)。在一些实施方式中，所述可调节透镜被配置成以约等于所述检测器的图像捕获速率的速率抖动。在一些实施方式中，所述显微镜***包含于壳体中。在一些实施方式中，所述壳体的大小小于1立方英寸。在一些实施方式中，所述第一导光布置包括产生光的第一光源。在一些实施方式中，所述第二导光布置具有产生与所述第一光源不同的波长的光的第二光源。在一些实施方式中，所述第一导光布置与所述显微镜***板外的光源光学连通。在一些实施方式中，所述第二导光布置与所述显微镜***板外的光源光学连通。在一些实施方式中，所述第一导光布置和所述第二导光布置共享至少一个公共光学元件。

根据下文的详细描述，本公开内容的其他方面和优点对于本领域技术人员来说将会容易变得显而易见，其中仅示出和描述了本公开内容的说明性实施方式。如将会认识到，本公开内容能够具有其他且不同的实施方式，并且在各个明显方面能够对其若干细节进行修改，所有这些修改都不脱离本公开内容。因此，附图和描述实际上要视为是说明性的，而非限制性的。

援引并入

本说明书中所提及的所有出版物、专利和专利申请均通过引用并入本文，程度如同具体地且个别地指出要通过引用而并入每一个别出版物、专利或专利申请。

附图说明

本发明的新颖特征在所附权利要求中具体阐述。通过参考对在其中利用到本发明原理的说明性实施方式加以阐述的以下详细描述和附图(本文也为“示图”和“图”)，将会获得对本发明的特征和优点的更好的理解，在附图中：

图1示出了多色显微镜***的示意图。

图2A、图2B和图2C示出了双色显微镜以不同入射光角度在滤光片表面处的波长域描绘。

图3示出了被配置用于在存在色差的情况下聚焦两种或更多种颜色的光的光学路径。

图4示出了在存在色差的情况下光透射穿过光学路径的光斑图。

图5示出了衍射光学元件的截面。

图6示出了被配置用于聚焦两种或更多种颜色的光的光学路径，该光学路径包含校正元件用以消除色差。

图7示出了光透射穿过具有被配置用于消除色差的校正元件的光学路径的光斑图。

图8示出了被配置用于色差得到校正地执行多色显微术的探针。

图9示出了包括可调节透镜的光学配置。

具体实施方式

虽然本文已经示出和描述了本发明的各个实施方式，但对于本领域技术人员显而易见的是，这样的实施方式只是以示例的方式提供的。本领域技术人员可以在不偏离本发明的情况下想到许多变形、改变和替代。应当理解，可以采用本文所描述的本发明实施方式的各种替代方案。

使用显微镜***对来自样品的不同波长的光进行成像可以容许用户研究不同的相互作用。显微镜可以被配置用于放大样品的一个或多个特征，使得用户能够研究可由用户眼睛检测的大小范围之外的相互作用。从样品成像的不同波长的光可以对应于可以在多色显微镜成像过程中成像的不同颜色。显微镜***可以被配置用于同时测量多种颜色。在一些情况下，显微镜可以是相对较小的显微镜。显微镜可以具有约小于5英寸、4英寸、3英寸、2英寸、1英寸或0.5英寸的最大尺寸。显微镜可以安装到活生物体或非活生物体上。在一些情况下，显微镜可以安装到生物体的外部(例如，在生物体的皮肤上)。显微镜可以用于对生物体上或内的样品进行成像。例如，显微镜可以安装到受试者的头部并用于对生物体的脑组织进行成像。显微镜可以安装到受试者并用于对受试者身上或体内的任何其他组织进行成像。样品的示例可以包括任何生物样品或组织，例如器官组织、癌组织、血管组织、神经组织(例如，脑组织)、肌肉组织、***或上皮组织。受试者可以是人类受试者或动物受试者。在一些实施方案中，动物受试者可以包括啮齿类动物(例如小鼠、大鼠、兔、豚鼠、沙鼠、仓鼠)、猿、犬科动物、猫科动物、禽类、昆虫或任何其他类型的动物。在一些情况下，受试者的重量可以约小于50kg、40kg、30kg、20kg、15kg、10kg、5kg、3kg、2kg、1kg、750克、500克、400克、300克、200克、100克、75克、50克、40克、30克、25克、20克、15克、10克、5克、3克或1克。在一些实施方式中，显微镜可以***到活生物体或非活生物体中。显微镜可以连接到***到生物体中的探针。探针可以接触或可以不接触生物体的组织。显微镜可以体内或体外使用。在一些情况下，对于有意识的受试者，显微镜可以体内使用。对于未经麻醉的受试者，显微镜可以体内使用。对于可以自由移动或可动的受试者，显微镜可以体内使用。当显微镜连接到受试者(例如，安装在受试者身上、***受试者体内)时，受试者可以能够围绕环境自由移动。在显微镜正在对受试者的样品进行成像时，受试者可以能够围绕环境自由移动。诸如具有如本文别处描述的大小的那些显微镜等小型显微镜可能有利的是对受试者的活动提供的干扰较少，或者可以用于较小的受试者，诸如具有本文描述的特性的那些受试者。

同时对多种颜色成像可以容许用户对不同的样品(例如不同的细胞群体)和不同的细胞群体之间的相互作用进行成像。不同的细胞群体可以用可以通过显微镜***检测的颜色标志物进行染色。或者，不同的细胞群体可以自然地发射可以通过显微镜***检测的不同颜色标志物。在一些情况下，群体内的亚群可以用多色显微镜通过检测蛋白质、遗传标志物或其他可识别标志物来识别。可以用多色显微镜来研究亚群的差异。在一些情况下，可以研究来自一个细胞群体的成像动力学和血液动力学，来识别代谢性和/或血脑屏障症候(例如，药物递送)。

可以通过用一种或多种荧光蛋白来给细胞加上标签而对不同的细胞进行成像。荧光蛋白可以是荧光团。在一些情况下，荧光团可以是小分子荧光指示剂，诸如钙或其他分子种类。在一些情况下，荧光团可以是细胞膜电压指示剂。荧光蛋白在被显微镜所提供的光源激发时可以发射可检测的发射。不同的荧光蛋白可以发射不同波长的光(例如，不同的颜色)。通过多色显微镜可以同时检测不同的波长。

多色显微镜可以是被配置成用于向样品递送光并从样品收集发射的光学发射(例如反射光、激发光、散射光或折射光发射)的任何显微镜。在一些情况下，多色显微镜可以应用于落射荧光成像应用。虽然本公开内容不一定限于这样的应用，但是可以使用该上下文通过对各个示例的讨论来理解本公开内容的各个方面。

在一些情况下，显微镜可以是小型显微镜。显微镜可以具有约小于5英寸、4英寸、3英寸、2英寸、1英寸或0.5英寸的最大尺寸。显微镜的最大尺寸可以是显微镜的比显微镜的其他尺寸更大的尺寸(例如，长度、宽度、高度、直径)。显微镜可以具有约小于或等于10立方英寸、7立方英寸、5立方英寸、4立方英寸、3立方英寸、2立方英寸、1.5立方英寸、1立方英寸、0.7立方英寸、0.5立方英寸、0.3立方英寸或0.1立方英寸的体积。显微镜可以具有约小于或等于5平方英寸、4平方英寸、3平方英寸、2平方英寸、1.5平方英寸、1.2平方英寸、1平方英寸、0.9平方英寸、0.8平方英寸、0.7平方英寸、0.6平方英寸、0.5平方英寸、0.3平方英寸或0.1平方英寸的占位面积(例如，横向截面)。显微镜可以具有约小于或等于10克、7克、5克、4克、3.5克、3克、2.5克、2克、1.5克、1克、0.5克或0.1克的质量。小尺寸可以用于受试者可能较小的应用，以提供显微镜对受试者的活动干扰减少。当受试者较小和/或可以安装显微镜的空间或区域有限时，小的占位面积可能是有用的。如本文所述，小型显微镜可以能够进行多色成像。如本文别处所述，小型显微镜可以有利地被配置用于在有限尺寸内提供多色成像。在一些情况下，显微镜可以与一个或多个其他诊断设备和/或诸如可植入探针或套管等生物体操纵设备并发地使用或依次使用。可植入探针或套管可以容许药物递送、组织活检、电刺激的递送或EEG信号的记录或者对样品的其他刺激。样品可以包括正在通过显微镜成像的样品。显微镜的大小较小可以容许在没有来自显微镜的空间干扰的情况下使用一个或多个其他诊断设备和/或生物体操纵设备。

显微镜可以包括一个或多个组件，该组件被配置用于减少和/或消除在多色成像期间可能发生的诸如色差等图像伪影和/或来自杂散光的噪声的影响。组件可以包含在显微镜中，而基本上不增加小型显微镜***的大小。在一些情况下，可以在基本不影响小型显微镜***的一个或多个其他性能特性的情况下减少和/或消除诸如色差等图像伪影和/或来自杂散光的噪声。

与本公开内容的某些示例实施方式一致，可以通过使用显微镜设备和***来促进落射荧光成像。例如，对于用于在目标物体或细胞中生成荧光的激发光，该设备和/或***的特定方面允许使用超低强度和/或功率水平。一些方面允许以高分辨率对大视场进行成像。更进一步方面针对可以实时或接近实时地观看的图像的高速捕获。尽管这些促进点不是限制性的，但它们与本公开内容的许多不同实施方式相关。

特定方面涉及激发光的光学源与用于成像的目标物体或细胞之间的接近度。对于落射荧光成像，激发光与目标物体之间的相互作用导致成像荧光的生成。激发光针对目标物体并且具有被配置成被荧光团、荧光标志物或荧光探针吸收的特定波长。荧光团继而发射不同(例如，较长)波长的光。不同的荧光团可以发射不同波长(即颜色)的光。通过多色显微镜可以同时检测以不同波长的不同光发射。响应于非单独激发光源、响应于单个激发光源或者响应于多个激发光源，可以出现以不同波长的不同光发射。吸收的光的量与递送到目标物体的激发光的量有关。以这种方式，生成的荧光的量与激发光的量关联。虽然各种光递送机构可以帮助减少光在其行进穿过介质时的衰减，但是随着行进穿过介质的距离的增加，光的衰减将会增加。

可以使用与本文讨论的一个或多个实施方式一致的各种荧光源。提及特定荧光源不一定排除使用其他荧光源(例如，遗传编码的荧光蛋白，诸如GFP、GCaMP、mCherry及其变体)。荧光源可以自然存在于样品中，或者它们可以是添加到样品的。在一些实施方式中，可以检测任何类型的发光，包括但不限于光致发光(例如荧光、磷光)、化学发光、生物发光或电致发光。由于反射、发光、散射或其他光相互作用可以检测到多种颜色。

本文描述的显微镜***可以在目标物体与图像传感器之间的距离较短的情况下提供对该目标物体的成像，该图像传感器用于从多色落射荧光光(multi-color epi-fluorescent light)捕获图像数据。图像分辨率和成像时间可以与可以由图像传感器收集和检测到的落射荧光光的量有关。由于目标物体与图像传感器之间的光学路径的性质的原因，落射荧光光的衰减可能是不期望的。可以通过减小目标物体与图像传感器之间的距离来减少衰减。显微镜设备和***的仔细设计允许将图像传感器放置在十分靠近目标物体之处，从而促进在显微镜内使用短的光学路径。滤光片设计和校正元件的使用容许在最小化诸如色差等图像伪影和/或来自杂散光的噪声的情况下进行多色成像，而基本不增加显微镜的一个或多个尺寸。

在一些情况下，在目标物体的成像期间，相对于目标物体设置离显微镜设备的物镜的距离。物镜与目标物体之间的距离大可能对目标物体处接收到的激发光的量以及在物镜处接收和由物镜收集的荧光的量具有不利影响。因此，设置物镜相对于目标物体(例如，样品)的接近度可能是有利的。物镜表面与目标物体之间的直线距离可以至多约为5cm、2cm、1cm、5mm、1mm、0.1mm、0.01mm、0.001mm、0.0005mm或0.0001mm。

本公开内容的实施方式涉及一种捕获相对较大视场的图像数据的显微镜设备和***，该图像数据提供了高分辨率的目标物体。本公开内容的一个这样的实施方式包括具有传感器元件或像素的阵列的图像捕获电路，该图像捕获电路被提供用于对视场进行成像。传感器元件针对视场的不同部分检测多色落射荧光。传感器元件可以被配置成具有足够的灵敏度并且靠近目标物体以促进图像捕获和生成。

本公开内容的特定实施方式涉及针对特定目标(例如，图像捕获频率、分辨率、视场尺寸或成像深度)调节激发光强度连同调节曝光时间以改善图像的图像质量。

根据本公开内容的其他方面，相对较低的光学放大倍数与针对大小较小的目标物体对视场的高分辨率成像结合使用。光学放大倍数可以约小于或等于100X、50X、10X、8X、5X、4X、3X、2X或1.5X、1X、0.5X或0.25X。通过与本文讨论的各个方面一致的显微镜设备和***的仔细设计和应用，可以减轻对特定成像水平所需的光学放大倍数的约束。在一些实施方式中，传感器和光学布置可能能够提供高分辨率图像，该高分辨率图像可以使得样品的图像能够数字缩放而不需要高光学放大倍数。显微镜中的一个或多个光学元件可以放置成距用于成像的样品距离较短。在一些情况下，光学元件与用来成像的样品之间的距离可以是至多约0.0001mm、0.001mm、0.01mm、0.1mm、1mm、5mm、10mm、20mm、30mm、40mm、50mm、60mm、70mm、80mm、90mm或100mm。在一些情况下，光学元件与用来成像的样品之间的距离可以大于100mm。光学元件与用于成像的样品之间的距离可以在本文列出的任何值之间。一个或多个光学元件相对于样品的靠近放置可以容许在没有高放大倍数要求的情况下捕获到高分辨率图像。在一些情况下，高光学放大倍数可能需要的成像距离大。在本文别处描述的显微镜的尺寸内高光学放大倍数可能是不可实现的。高光学放大倍数可能需要比本文描述的显微镜的最长尺寸更长的成像距离。容许高光学放大倍数的较大***可以在对生物体的一个或多个组织和/或特征的成像期间防止生物体自由移动。

本公开内容的实施方式涉及使用与本文讨论的方面一致的显微镜设备和/或***对目标物体的实时成像。在这些实施方式的某些实施方式中，在保持恒定分辨率时通过减小视场来增加成像速率，通过减少曝光时间来减少图像捕获时间以及/或者这样的实时成像可实现的帧速率与全视场的大小以及所期望的图像分辨率关联。随后可选地实施的另一因素包括所使用的图像传感器的类型和响应性。如果期望实时查看图像，则还涉及传输和处理用于显示的图像数据的能力的其他因素。

本公开内容的又一些其他实施方式涉及促进体内或体外落射荧光成像。例如，活体受试者的体内成像对于将外部刺激和其他因素与捕获的图像关联可能特别有用。这一关联可以通过将捕获的图像的性质与外部刺激相关联来用作例如诊断/研究工具。在一些情况下，可以使用本文所述的成像方法来将诸如药物递送或电刺激等局部刺激的作用可视化。高帧速率下的实时成像可以进一步提供对作为时间函数的局部或外部刺激的作用的可视化。

本公开内容的实施方式针对具有模块化设计的多色显微镜设备和/或***，该模块化设计促进了拆卸和重新附接显微镜设备的各个组件。拆卸和重新附接可以用于将模块化组件用新的和/或不同的模块化组件替换。例如，光源可以用具有相同或不同光学和电气性质的新光源替换。在一些情况下，可以选择并重新附接发射具有不同波长或波长范围的光的光源。显微镜中可以采用多头光源。多头光源可以包括两个或更多个光源。两个或更多个光源可以发射具有不同波长或波长范围的光。也可以移除和替换光学引导元件(例如，反射镜、滤光片和透镜)。在一些情况下，当第二组光学引导元件被更好地配置成检测感兴趣波长中的颜色以供由用户成像时，可以用第二组光学方向元件来替换第一组光学方向元件。例如，光学引导元件可以具有取决于入射光的波长的性能指标，使得当使用一组特定的光学引导元件时，对一定波长范围中的颜色的检测可以导致更好(例如，更少噪声、更高分辨率)的图像。

在与本公开内容一致的某些其他实施方式中，一个或多个成像设备包括用于接到外部光数据处理(记录和/或配置)***的同步电路。同步电路包括被配置和布置用于传送帧基准/活动信号的逻辑电路(例如，可编程或半可编程芯片，如微控制器或ASIC)。在典型的应用中，帧活动信号将会为成像设备与外部***之间传送的数据或者与其一起例如提供如IEEE通信标准中所定义的同步信息。这样的光学数据记录/配置***可以用于安装软件，为实验和程序配置设置参数，在这样的实验和程序期间提供视觉反馈，以及记录光学数据以供操纵和进一步研究。

在又一些实施方式中，本公开内容针对使用本文描述的图像设备的方法。在一些情况下，显微镜可以包括基板，该基板充当提供支撑/稳定性并且还允许显微镜(重新)对准的基础结构。这些方法包括将落射荧光显微镜(epi-fluorescence microscope)附接和重新附接到基板以便允许显微镜精确对准的步骤。例如，在慢性实验期间，这样的精度应该足以用于对共同成像位置的重复成像。

现在转向附图，图1描绘了与本公开内容的实施方式一致的多色显微镜设备的框图。在一些实施方式中，多色显微镜可以是落射荧光显微镜。显微镜设备100可以包括尺寸120和尺寸122内的许多组件。未示出是垂直于尺寸120和尺寸122延伸的另一尺寸。虽然未必局限于此，但这些尺寸中的每一个可以小于一英寸。在一些情况下，尺寸120可以至多约为0.001英寸、0.01英寸、0.05英寸、0.1英寸、0.2英寸、0.3英寸、0.4英寸、0.5英寸、0.6英寸、0.7英寸、0.8英寸、0.9英寸、1英寸、1.5英寸、2英寸或5英寸。在一些情况下，尺寸122可以至多约为0.001英寸、0.01英寸、0.05英寸、0.1英寸、0.2英寸、0.3英寸、0.4英寸、0.5英寸、0.6英寸、0.7英寸、0.8英寸、0.9英寸、1英寸、1.5英寸、2英寸或5英寸。在一些情况下，垂直于尺寸120和尺寸122延伸的尺寸可以至多约为0.001英寸、0.01英寸、0.05英寸、0.1英寸、0.2英寸、0.3英寸、0.4英寸、0.5英寸、0.6英寸、0.7英寸、0.8英寸、0.9英寸、1英寸、1.5英寸、2英寸或5英寸。

落射荧光显微镜设备100可以包括第一光学布置102。第一光学布置102可以生成激发光104。第一光学布置可以包括产生光的第一光源。在特定实现方式中，第一光源可以是发光二极管(light-emitting-diode，LED)或有机发光二极管(organic light-emitting-diode，OLED)。第一光源可以是激光二极管或超发光二极管。第一光学布置可以与板外光透射元件连通，该板外光透射元件将来自显微镜板外的第一光源的光透射到第一光学布置。光透射元件可以是光纤元件。第一光源可以包括光源阵列，例如微型LED阵列。在一些情况下，光源可以包括被配置用于发射不同波长的光的两个或更多个光学源。两个或更多个光学源可以布置成矩阵或阵列。两个或更多个光源可以发射两个不同波长范围中的发光。从第一光源发射的光可以具有第一波长范围。从第二光源发射的光可以具有第二波长范围。第一波长范围和第二波长范围可以不重叠。第一波长范围和第二波长范围可以重叠。两个或更多个光学源可以同时发射光。或者，可以对两个或更多个光源施加脉冲，使得一次只有一个光源发射光。

在一些情况下，显微镜设备100可以包括第二光学布置103。显微镜可以不包括第二光学布置。第一光学布置和第二光学布置可以彼此垂直地布置。第一光学布置和第二光学布置可以具有至少一个共同的光学元件。第一光学布置和第二光学布置可以具有至少一个共享的光学元件。第二光学布置可以具有可以生成激发光105的第二光源。第二光源可以是发光二极管(light-emitting-diode，LED)或有机发光二极管(organic light-emitting-diode，OLED)。第二光源可以是激光二极管或超发光二极管。第二光学布置可以通过光透射元件与第二光源光学连通，该光透射元件将来自显微镜板外的光源的光透射到第二光学布置。光透射元件可以是光纤元件。第二光源可以包括光源阵列，例如微型LED阵列。从第一光源发射的光可以具有第一波长范围。从第二光源发射的光可以具有第二波长范围。第一波长范围和第二波长范围可以不重叠。第一波长范围和第二波长范围可以重叠。

在一些情况下，第一光引导布置和第二光引导布置接收来自被配置用于产生两个或更多个不同波长范围中的光的单个光源的光。单个光源可以在第一光引导布置和第二光引导布置中的任一个或这二者的板上。单个光源可以在第一光引导布置和第二光引导布置中的任一个或这二者的壳体内。单个光源可以在第一光引导布置和第二光引导布置中的任一个或这二者的板外。单个光源包括多个空间分布的光源。单个光源包括多个空间分布的发光二极管(light emitting diode，LED)，多个LED中的每一个被配置用于产生两个或更多个不同的波长范围的至少一个中的光。

可以提供光源组合元件107以将来自第一光源的光与来自第二光源的光进行光学组合。光源组合元件可以是二向色滤光片。二向色滤光片可以收集来自第一光源的光和来自第二光源的光并且将光组合在单个光学路径中。

来自第一光源和第二光源的组合光可以穿过聚光透镜109。聚光透镜可以收集和聚集来自第一光源和第二光源的光。

在一些情况下，第一光源和第二光源可以同时都开启(例如，发射光)。来自第一光源和第二光源的光可以穿过激发滤光片108。激发滤光片可以是短通滤光片。激发滤光片可以是带通滤光片。在一些情况下，激发滤光片可以容许透射预定波长范围中的光。预定波长范围可以是由第一光源或第二光源生成的波长的子集。激发滤光片可以有效地容许仅透射来自第一光源的光或者仅透射来自第二光源的光。在一些情况下，激发滤光片108可以从光学路径中省略，使得来自第一光源和第二光源的光可以在无光谱滤光的情况下递送到样品。

激发光(例如，来自第一光源和第二光源的组合光发射)104、105可以由光学布置引导到目标物体114，以对其进行成像。光学布置可以包括光源组合元件107、聚光透镜109、激发滤光片108、物镜112、(二向色分束器)反射镜110、发射滤光片115和镜筒透镜117中的一个或多个。来自目标物体114的落射荧光光116从物镜/由物镜引导到图像捕获电路118。图像捕获电路可以包括一个或多个单色传感器。在一些情况下，来自预定波长范围内的样品的光可以被引导到一个或多个单色传感器中的每一个。预定波长范围可以是每个单色传感器的收集波长范围。每个单色传感器可以使其收集波长范围内的光引导到该每个单色传感器。图像捕获电路可以包括一个或多个颜色传感器。显微镜设备100可以被配置用于引导来自视场126的光并且捕获视场126的图像数据。

在本公开内容的各个实施方式中，显微镜设备100还可以包括图像聚焦光学元件(例如，消色差透镜)和发射滤光片中的一个或多个。这些元件以及其他元件可以帮助控制显微镜设备100的光学性质。

与一个实施方式一致，所描绘的元件各自被集成到相对较小的区域中，例如，在具有尺寸120、尺寸122的单个壳体内。壳体的总体积可以至多约为5in³、3in³、1in³、0.75in³、0.5in³、0.25in³或0.1in³。壳体可以由单个部件或多个零件形成。壳体可以部分或完全地包围本文所述的一个或多个组件。壳体可以是光学不透明的并且可以阻止来自显微镜外部的光进入显微镜。在一些情况下，光可以只通过物镜进入显微镜内部。

这样的对各个组件的集成对于减小从一个或多个光源到目标物体114并返回到图像捕获电路118的光学通路的长度可能特别有用。该光学通路的减小可以是促进显微镜设备100的许多不同性质和能力的配置参数的一部分。例如，在某些实施方式中，显微镜对于面积至少约为0.01mm²、0.05mm²、0.1mm²、0.5mm²、1mm²、2mm²、3mm²、4mm²或5mm²的成像视场可以提供具有至1um的分辨率的图像。

在一些情况下，可以在图像捕获电路中提供诸如颜色传感器等光检测器。颜色传感器可以被配置用于感测两个或更多个不同波长范围中的发射的光。颜色传感器可以包括颜色滤光片阵列，使得颜色传感器的检测表面可以检测预定波长范围中的光发射。在一些情况下，颜色滤光片阵列可以包括三种滤光片类型，三种滤光片类型中的每一种能够容许透射预定波长范围中的光。或者，滤光片阵列可以包括多于三种的滤光片类型、少于三种的滤光片类型或三种滤光片类型。颜色传感器可以具有颜色滤光片阵列。颜色传感器可以具有以拜耳图案布置的颜色滤光片阵列。在一些情况下，颜色传感器的使用可以导致灵敏度和/或分辨率降低，原因在于作为颜色滤光片阵列的结果，颜色传感器中的每个像素只接收入射在该传感器上的全部光的一部分。本文描述的显微镜在样品与传感器之间的光学路径较短，以使得入射到传感器上的光量最大化。

光检测器可以包括一个或多个可以设置在图像捕获电路中的单色传感器。单色传感器可以被配置用于检测预定波长范围中的光。单色传感器可以检测比由颜色传感器滤光片阵列中的滤光片其中之一透射到颜色传感器的一部分的波长范围大的波长范围中的光。因为单色传感器与颜色传感器的任何部分相比检测更大波长范围中的光，所以单色传感器可以检测相对更多的光，从而可以通过单色传感器导致更高质量的图像和更大的检测灵敏度。单色传感器内的所有像素可以用于收集光。因为单色传感器内的所有像素都可以用于收集光，所以单色传感器可以具有的检测灵敏度大，以及可以用于获得高分辨率图像。因为单色传感器内的所有像素可以用于收集光，所以单色传感器可以具有更大的检测灵敏度以及可以用于获得更高分辨率的图像(例如，与使用在其中使用像素子集来收集光的颜色滤光片的图像传感器相比)。

当第一波长范围和第二波长范围都被由单色滤光片检测的波长范围所包含时，单色传感器可能不能够区分第一波长范围中的光(例如，颜色)和第二波长范围中的光(例如，颜色)。为了利用单色滤光片实现多色成像，可以执行时间和/或光谱复用。在时间复用中，可以对第一光源和第二光源以交替模式施加脉冲，使得可以将来自第一光源的激发所引起的样品的发射和来自第二光源的激发所引起的样品的发射可以在时间上分离开。第一光源的脉冲持续时间和第二光源的脉冲持续时间可以相同。在一些情况下，第一光源的脉冲持续时间可以比第二光源的脉冲持续时间长。或者，第一光源的脉冲持续时间可以比第二光源的脉冲持续时间短。在一些情况下，可以按约5Hz、10Hz、20Hz、30Hz、40Hz、50Hz、60Hz、70Hz、80Hz、90Hz、100Hz、5000Hz、1000Hz、10000Hz、100000Hz或1000000Hz的速率以交替模式对第一光源和第二光源施加脉冲。或者，可以以与交替模式不同的模式对第一光源和第二光源施加脉冲，使得在来自相对的光源的脉冲之前对全部第一光源和第二光源二者或其中的任一个连续施加两次或更多次脉冲。在一些情况下，可以按慢于5Hz的速率对第一光源和/或第二光源施加脉冲。在一些情况下，可以按比1000000Hz更快的速率对第一光源和/或第二光源施加脉冲。可以按本文列出的任何值之间的速率对第一光源和/或第二光源施加脉冲。

特定示例实施方式被配置有光学传感器阵列118。光学布置可以被配置用于将约小于1mW的激发光104、105(各个实施方式提供较高的激发功率，例如，100mW)引导到至少为0.5mm²的视场126中的目标物体114，并且被配置用于将由激发光104、105引起的落射荧光发射116引导到光学传感器阵列118。在各个实施方式中，视场126可以至少为1mm²。光学布置和光学传感器阵列118各自被配置成足够靠近目标物体114以便为视场126的图像提供至少2.5μm的分辨率。在其他实施方式中，光学布置和光学传感器阵列118可以被配置用于提供至少1μm的分辨率。在某些实施方式中，取决于特定的配置和成像约制，样本处的激发光学功率是可变的并且可以处于100μW-100mW的范围中。

与本公开内容的实施方式一致，第一光源和/或第二光源可以递送高达6mW的光。然而，并不一定要求第一光源和/或第二光源可以提供这样的强度的光。此外，被目标物体接收的光量小于(相对于衰减因子)由第一光源和/或第二光源可以提供的光量。例如，一个实施方式的衰减导致光源处的6mW对应于在目标物体处递送1mW激发功率。同样，为了在样本处递送100mW的激发功率，光源可以被配置用于提供高达600mW。

显微镜***可以另外包括被配置用于防止或减少色差的一个或多个光学元件(例如，滤光片)113。被配置用于最小化和/或消除色差的光学元件可以包括衍射光学元件(DOE)。在一些情况下，被配置用于最小化和/或消除色差的光学元件可以包括具有负光学元件的双合透镜。在一些情况下，被配置用于色差的光学元件可以包括具有由高色散玻璃形成的负光学元件和由低色散玻璃形成的正光学元件的双合透镜。在一些情况下，被配置用于最小化和/或消除色差的光学元件可以包括负色散折射透镜。在一些情况下，被配置用于最小化和/或消除色差的光学元件可以包括负色散梯度折射率(gradient refractiveindex，GRIN)透镜。

在多色成像期间，光可以从广泛的多种角度入射到二向色滤光片110元件上。二向色滤光片可以是被配置用于透射一个或多个预定波长范围内的光的多层光学器件。二向色滤光片可以被配置用于反射一个或多个预定波长范围内的光。在一些情况下，光可以在相对于优选入射角度的约+/-10度的角度范围内入射在二向色滤光片(例如，二向色分束器)上。相对于相对较大的多色成像***中所预期的角度范围，入射角度的角度范围可能较大。相对较大的多色成像***的入射角度的预期角度范围可以处于相对于优选入射角度的约+/-1度的量级。穿过二向色滤光片透射的光的光谱范围可以取决于光的入射角度。在一些情况下，入射在二向色滤光片上的光的相对大的角度范围可以引起不需要的光(例如，期望的波长范围之外的光)透射穿过二向色滤光片。不需要的光可能在由显微镜产生的图像中引起眩光和/或噪声。在一些情况下，噪声可能是由光的增加的背景水平和/或空间光伪影而生成的。不需要的光能够在图像边缘上引起眩光。

二向色滤光片可以被设计成使得二向色滤光片在不与来自第一光源的激发光和/或来自第二光源的激发光的通带重叠的透射通带下起作用。二向色滤光片可以阻止来自第一光源的激发光和/或来自第二光源的激发光到达图像捕获电路。二向色滤光片可以设计成具有一个或多个死带，在死带内激发滤光片和发射滤光片都不透射光。二向色滤光片可以被设计成使得二向色滤光片在不管来自第一光源的激发光和/或来自第二光源的激发光入射在二向色滤光片上的角度如何都不与所述光的通带重叠的透射通带下起作用。二向色滤光片可以被设计成使得二向色滤光片在来自第一光源的激发光和/或来自第二光源的激发光入射在二向色滤光片上的至少约为90°的角度范围上不与所述光的通带重叠的透射通带下起作用。二向色滤光片可以被设计成使得二向色滤光片在来自第一光源的激发光和/或来自第二光源的激发光入射在二向色滤光片上的至少约为45°的角度范围上不与所述光的通带重叠的透射通带下起作用。二向色滤光片可以被设计成使得二向色滤光片在来自第一光源的激发光和/或来自第二光源的激发光入射在二向色滤光片上的至少约为30°的角度范围上不与所述光的通带重叠的透射通带下起作用。二向色滤光片可以被设计成使得来自第一光源和/或第二光源的可以透射穿过二向色滤光片的光功率的量至少约为第一光源和/或第二光源的功率的0.001、0.005、0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09或0.1倍。二向色滤光片可以被设计成使得来自第一光源和/或第二光源的可以透射穿过二向色滤光片的光功率的量至多约为第一光源和/或第二光源的功率的0.001、0.005、0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09或0.1倍。在一些情况下，来自第一光源和/或第二光源的可以透射穿过二向色滤光片的光功率的量可以大于第一光源和/或第二光源的功率的0.1倍。来自第一光源和/或第二光源的可以透射穿过二向色滤光片的光功率的量可以介于本文列出的任何值之间。

二向色滤光片的死带可以被设计成使得其阻止来自第一光源的激发光和/或来自第二光源的激发光的透射。二向色滤光片的死带可以被设计成使得其不与一个或多个荧光团发射的波长范围的至少一部分重叠。二向色滤光片可以与挡板或其他被设计用于阻挡不需要的光的物理屏障结合使用。

图2A示出了双色显微镜的波长域描绘，其包括来自一个或多个光源的发射、一个或多个荧光团的激发和发射光谱以及被配置用于在光入射在图像捕获电路上之前对光进行滤波的二向色滤光片的透射通带。如本文所述，可以将二向色滤光片的通带选择成阻止杂散光(例如，来自第一光源和第二光源的发射)到达图像捕获电路。双色显微镜可以是总体积约小于0.1in³、0.5in³、1in³、2in³、3in³、4in³、5in³、6in³、7in³、8in³、9in³或10in³的相对小的显微镜。在其他实施方式中，类似的波长域可以描述被配置用于检测三种或更多种颜色(例如，离散波长范围)的发射的多色显微镜。本文对双色显微镜的任何描述都可以应用于能够检测多种颜色(诸如两种或更多种颜色、三种或更多种颜色、四种或更多种颜色、五种或更多种颜色或者六种或更多种颜色)的任何其他多色显微镜。

对应于图2中所示的波长域的双色显微镜可以是被配置用于检测两个或更多个荧光团(例如荧光团可以是GFP和mCherry荧光团)的发射的显微镜。图2中所示的波长域包括GCaMP荧光团的激发光谱201和mCherry荧光团的激发光谱202。波长域还示出了GCaMP荧光团的发射光谱203和mCherry荧光团的发射光谱204。

另外，图2A中的波长域示出了带通滤波的第一光源(例如，蓝色发光二极管(lightemitting diode，LED))的发射光谱205和带通滤波的第二光源(例如琥珀色LED)的发射光谱。

图2A中示出的波长域描绘还示出了二向色分束器的第一透射通带207和二向色分束器的第二透射通带208。在一些情况下，二向色分束器可以只有一个透射通带。在一些情况下，二向色分束器可以具有两个以上的透射通带。二向色分束器的透射通带的数目可以等于光源或光通道的数目。如在波长域描绘中示出，二向色分束器的第一透射通带和第二透射通带可以在光谱上与第一光源和第二光源的发射光谱相分离。来自第一光源和第二光源的发射可以不被二向色分束器透射。来自第一光源和第二光源的发射能够落入二向色分束器的死带209和死带210的光谱范围内。在一些情况下，第一透射通带可以容许透射预定波长范围中的光。波长范围可以至少约为10nm、25nm、50nm、75nm、100nm、150nm、200nm、250nm、300nm、350nm、400nm、450nm、500nm、550nm、600nm、700nm、800nm、900nm或1000nm。在一个示例中，二向色分束器在约45度的设计入射角度下可以具有从约500nm至约560nm的范围的第一透射通带207。二向色分束器可以具有容许透射约为625nm和更高波长的光的第二透射通带208。二向色滤光片的死带与二向色滤光片的通带之间的透射比的转变可以具有作为波长的函数的阶跃变化性质。

二向色分束器的通带的波长范围可以取决于光在二向色分束器上的入射角度。图2B和图2C分别示出了二向色分束器的通带在约35度和55度的入射角度下的移位。在入射角度为55度时，死带波长范围接近零。类似地，在35度的入射角度下，对应的死带波长范围接近零。

可以将二向色分束器207和208的透射通带选择成使得它们在极值的入射角度(例如，处于或接近30度的角度以及/或者处于或接近60度的角度)下不与经带通滤波的光源205和206的发射光谱重叠。提供二向色分束器207和208的波长透射通带与经带通滤波的光源205和206的发射光谱之间的分离可以阻止杂散(例如，不需要的)光到达传感器和/或检测器，并且因而可以消减不需要的光在由显微镜生成的图像中。可以将二向色分束器207和208的透射通带选择成使得它们在广泛的入射角度范围上不与经带通滤波的光源205和206的发射光谱重叠。广泛的入射角度范围可以包括大的视场角。广泛的入射角度范围可以包括锥角。广泛的入射角度范围可以包括介于约0度与约90度之间的角度。

二向色分束器通带可以是光的入射角度的函数。二向色分束器通带的波长范围可以改变，使得其范围根据入射光角度而增加、减小和/或移位。在一些情况下，滤光片***必须包括死带，以便确保二向色分束器207和208的透射通带在整个选定入射角范围上不与经带通滤波的光源205和206的发射光谱的通带重叠。滤光片可以阻止针对死带的选定波长或波长范围的光穿过。死带可以提供成介于一个或多个光源发射光的光波长与滤光片容许光通过的光波长之间。在图2中示出的示例中，该***可以包括从约475nm到约500nm的波长的第一死带209，从约560nm到约585nm的第二死带210以及从约595nm至约625nm的第三死带211。备选地或附加地，死带可以包括其他波长范围。可以将所述波长范围选择在一个波长范围内的任何地方，例如可以将从100nm至1000nm波长范围中的任何波长子集选择作为死带。在一些情况下，死带可以跨越至少约10nm、20nm、30nm、40nm、50nm、60nm、70nm、80nm、90nm、100nm、150nm、200nm、250nm、300nm、350nm、400nm、450nm或500nm的范围内的波长范围。对于一个或多个死带可以选择特定的波长和波长范围的大小，使得不需要的光不入射到二向色滤光片110上。可以优化死带，使得足够的光穿过滤光片***以被传感器118检测，从而生成图像，而不允许杂散的不需要的光进入该图像中。在一些情况下，可以通过在更接近垂直入射的角度下操作二向色分束器来减小死带的光谱宽度。

在示例中，双色显微镜可以是被配置用于检测两种或更多种荧光团的发射的显微镜，例如荧光团可以是GFP和mCherry荧光团。与显微镜相关联的波长域可以包括GFP荧光团和mCherry荧光团的激发光谱。此外，波长域可以包括蓝色发光二极管(LED)和琥珀色LED的发射光谱连同针对蓝色LED的带通滤光片和针对琥珀色LED的带通滤光片。波长域描绘还可以包括双带二向色分束器的透射比。双色显微镜的二向色分束器可以具有处于约500nm至约560nm的波长的第一透射通带以及处于约625nm和更高的第二透射通带。通带以及二向色分束器的波长范围可以取决于光在二向色分束器上的入射角度。

备选地或附加地，滤光片***可以包括空间滤光元件，诸如被配置用于阻挡住不需要的光的一个或多个挡板。挡板可以放置在样品与二向色滤光片之间的光学路径中。挡板可以减少入射在传感器和/或检测器上的杂散的不需要的光。挡板可以与光谱死带的使用结合使用。作为另一种替代方案，附加的光学器件和/或滤光片可以与光谱死带的使用结合使用以便将入射在检测器或传感器上的杂散的不需要的光最小化。

由于不同颜色的光之间的波长的差异以及显微镜***中一个或多个组件对透射、反射和/或吸收的入射光的波长的依赖性的原因，多色成像可能经受色差。不同颜色(例如，波长范围)的光可以有差别地透射穿过一个或多个光学元件。在一些情况下，不同颜色(例如，波长)的光在穿过诸如透镜等光学元件聚焦时，能够具有不同的焦距。显微镜***100可以包括物镜112。可选地，物镜可以包括和/或可以可操作地耦合到其他透镜元件，例如梯度折射率(GRIN)物镜。其他透镜元件可以可选地包括细长的和/或可***的透镜元件。例如，其他透镜元件可以被配置用于***到样品中。可选地，其他透镜元件可以被配置用于接触样品。GRIN可以是这样的透镜——该透镜的折射率沿着垂直于光学轴的维度而变化。GRIN透镜可以包括一个或多个平坦表面。在一些情况下，GRIN物镜可以具有取决于穿过透镜所聚焦的光的波长的焦距。

图3示出了两种不同颜色的光穿过GRIN物镜301而聚焦。两种或更多种不同颜色的光可以透射穿过图3中示出的光学路径。光学路径300可以包括多个光学元件。在穿过GRIN透镜301之后，光可以穿过二向色滤光片304。二向色滤光片304可以在指定的方向上引导一个或多个光线。二向色滤光片可以将一个或多个光射线引导到光学路径中的另一光学元件。光继而可以穿过消色差透镜306，消色差透镜306被配置用于将进入的光聚焦到传感器307上。

第一光颜色302可以具有比第二光颜色303相对更长的波长。在示例中，两种不同颜色的光可以包括绿光和红光。第一光颜色的光可以行进穿过光学路径并聚焦在传感器上。第二光颜色的光可以行进穿过光学路径并聚焦在传感器前方。第一光颜色的焦点和第二光颜色的焦点可以沿着光学轴分离开至少约50微米、100微米、150微米、200微米、250微米、300微米、350微米、400微米、450微米或500微米的距离。

类似地，第一光颜色的光斑直径和第二光颜色的光斑直径在沿着光学轴的选定位置处相对于彼此可能不同。图4示出了在沿着光学轴的具有相对较短波长的光(例如，绿光)401所聚焦于的位置(例如，绿光焦点)处该具有相对较短波长的光的光斑直径和具有相对较长波长的光(例如，红光)402的光斑直径。具有相对较长波长的光的光斑直径能够比具有相对较短波长的光的光斑直径大至少约2X、5X、10X、12X、14X、16X、18X、20X、25X或50X。

在一些情况下，可以通过最小化和/或消除色差来改善成像过程，使得两种或更多种颜色的光在光学轴中聚焦在基本上相同的位置处并且具有基本上相等的光斑直径。本文提供了用于在基本上不增大显微镜大小的情况下最小化或消除色差的***和方法。光学***中可以包括用于校正色差的单个元件。可以在不需要向光学***添加两个或更多个透镜的情况下校正色差。图5示出了DOE元件113的截面图。显微镜可以配备有衍射光学元件(diffractive optical element，DOE)113，衍射光学元件113被配置用于将两种或更多种颜色的光聚焦在基本上相同的位置。DOE可以包括表面浮雕元件。DOE可以包括体全息元件。DOE可以附接到GRIN透镜的表面。DOE相对于GRIN透镜的厚度可能较薄。DOE可以附接到GRIN透镜的最接近二向色分束器的一端。或者，DOE可以附接到显微镜的光学路径中的另一元件上。光学路径可以包含一个或多个DOE。

DOE可以包括压制有一系列同心环的表面。同心环可以被配置用于改变透射穿过DOE的光的相位。同心环可以被配置用于在透射穿过DOE的光中引起相移。相移可以是向后相移。DOE可以包括至少约2、3、4、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、100、200、300、400、500或1000个同心环。在一些情况下，同心环之间的径向间隔可以是均匀的。或者，同心环之间的径向间隔可以是可变的，使得环的第一子集与环的第二子集相比间隔得相对更靠近在一起。

DOE可以包括平面元件。或者，DOE可以包括球面或非球面元件。DOE可以附接到平面的、球面的或非球面的表面。DOE可以包含多个同心环501。环可以从DOE的表面突出。环可以从DOE的表面凸起。在一些情况下，同心环的高度可以根据下面公式设计：

其中h是同心环的高度，λ是工作波长，以及n是透镜基底的折射率。工作波长可以与由显微镜检测的不同颜色的光信号相对应的离散波长或波长范围。在一些情况下，同心环的厚度t从DOE的中心线到边缘可以减小。在一些情况下，同心环的厚度从DOE的中心线到边缘可以逐渐减小。从DOE的中心线辐射出来的每个连续的环可以具有至多约为前一个环(例如，更靠近DOE中心的环)的厚度的99％、95％、90％、85％、80％、75％、70％、65％、60％、55％、50％、45％、40％、35％、30％、25％、20％、15％、10％或5％的厚度。

透射穿过DOE的光所经受的相移的幅度可以是光的波长的函数。例如，红光相对于绿光可能经受更大的相移。DOE可以被配置成使得第一波长的光所经受的相移和第二波长的光所经受的相移导致第一波长的光和第二波长的光在由显微镜聚焦时在光学轴上具有基本上相同的焦点和光斑直径。在一些情况下，除了改变一个或多个光发射的焦点之外或者代替改变一个或多个光发射的焦点，DOE可以被配置用于校正单色射束像差。

图6示出了并入了DOE 113的光学路径。除了添加DOE 113之外，光学路径可能类似于图3中示出的光学路径。DOE 113可以附接到GRIN物镜301的表面。DOE 113可以附接到GRIN物镜301的最靠近二向色分束器304的表面。或者，DOE 113可以附接到GRIN物镜的另一表面或者另一光学元件的另一表面。两种或更多种不同颜色的光303、302可以透射穿过图6中示出的光学路径。与第二种颜色的光相比，第一种颜色的光能够具有相对较长的波长。在示例中，两种不同颜色的光可以是红光和绿光。在图6中示出的光学路径中，两种不同颜色的光的焦点可以在基本上相同的位置处。沿着光学轴第一波长的光的焦点与第二波长的光的焦点之间的距离可能相差至多约25％、20％、15％、10％、5％、1％、0.1％、0.01％、0.001％或0.0001％。

图7示出了对于两种不同颜色的光(例如，红光和绿光)在图像传感器平面处的光斑图，其中如图6中示出的***或类似的光学***所描述地这两种不同颜色的光已经由DOE进行了色彩校正。这两种不同颜色的光的光斑半径701可能基本相同。第一种颜色的光的光斑半径和第二种颜色的光的光斑半径可能相差至多约25％、20％、15％、10％、5％、1％、0.1％、0.01％、0.001％或0.0001％。

在一些情况下，可以使用显微镜探针来进行多色成像。在一些情况下，显微镜探针可以是内窥镜探针。显微镜探针可以被配置用于***活的或曾经活的生物体的器官和/或孔口中。探针可以***活的或非活的生物体的组织中。探针可以在生物体清醒时***该生物体中。探针可以在生物体自由移动时***生物体中。探针可以通过外科手术过程中形成的切口***生物体中。探针可以是笔直探针或弯曲探针。探针可以是刚性的或柔性的。探针的直径可以至多约为100mm、50mm、40mm、30mm、20mm、10mm、5mm、4mm、3mm、2mm、1mm、0.5mm、0.25mm、0.1mm、0.05mm、0.01mm、0.005mm或0.001mm。探针的长度可以至少约为1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、20mm、30mm、40mm、50mm、60mm、70mm、80mm、90mm或100mm。探针长度的至少一部分可以在探针处于使用中时***生物体中。

在一些情况下，小型多色显微镜可以与显微镜探针连接。该探针可以连接到包含显微镜的壳体。在一些情况下，探针和显微镜可以通过光传输元件(例如，光纤元件)连接。使用多色显微镜探针进行的多色成像可能经受类似的如上文针对显微镜***所描述的色差问题。可以在探针中提供校正元件以基本上校正色差。在一些情况下，如果单个DOE不足以校正像差，则可以串联使用两个或更多个DOE。校正元件可以包括如先前描述的衍射光学元件(DOE)或全息元件。DOE可以在基本上不增加探针的长度的情况下校正色差。DOE可以在基本上不增加探针的宽度的情况下校正色差。在一些情况下，与没有DOE元件的类似探针相比，将DOE添加到探针可以将探针的长度增加至多约100％、90％、80％、70％、60％、50％、40％、30％、20％、10％、5％、1％、0.1％、0.01％或0.001％。在一些情况下，与没有DOE元件的类似探针相比，将DOE添加到探针可以将探针的直径增加至多约100％、90％、80％、70％、60％、50％、40％、30％、20％、10％、5％、1％、0.1％、0.01％或0.001％。如前文所述，多色显微镜探针可以用于对物镜的补充或者代替物镜。多色显微镜探针可以***受试者体内。探针可以接触或者可以不接触待成像的样品，诸如组织。

在一些情况下，当校正元件位于与入射光的焦平面(即光瞳平面)共轭的平面处或其附近时，校正元件在校正色差方面能够是最有效的。在一些光学布置中，例如，在包含GRIN物镜的光学布置中，光瞳平面可以位于GRIN透镜的内部。将校正元件放置在GRIN透镜内部的一种方法可以包括割开GRIN透镜并将校正元件放置在该透镜的内部。或者，可以制造在入射光的光瞳平面位置处具有嵌入GRIN内部的校正元件的GRIN透镜。

在一些情况下，在GRIN透镜内部包含校正元件可能需要气室。气室可以与校正元件相邻。包含气室可能降低GRIN透镜和/或探针的结构强度。降低结构强度可能降低GRIN透镜和/或探针在其对压缩应力、扭转应力和/或拉伸应力的响应中的机械强度。在一些情况下，可以提供外部增强物来恢复透镜和/或探针的结构强度。外部增强物可以在至少一个维度(例如，长度或周长)上增加探针的大小。增加的探针大小可能在生物体中需要更大的切口以容许将较大的探针***生物体中。在一些情况下，增加的探针尺寸会妨碍探针容易地***器官和/或孔口中。

在一些情况下，校正元件可以是体全息元件。体全息元件可以***没有气室的透镜中。体全息元件在放置在透镜内部的入射光的光瞳平面处时可能不需要气室。体全息元件可以结合到两个相邻GRIN透镜的表面。包括体全息元件的探针可以具有足够的结构强度，使得外部增强物不是必需的。包括体全息元件的探针可以被配置用于在不需要探针的外部增强物的情况下校正色差。包括体全息元件的探针可以被配置用于在相对于没有体全息元件的探针不增加该包括体全息元件的探针的大小的情况下校正色差。

图8示出了包括体全息元件801的探针800的示图，体全息元件801被配置用于校正色差。全息元件801被结合到全息元件801一侧上的第一GRIN透镜802的一面并且结合到全息元件801另一侧上的第二GRIN透镜803的一面。第一GRIN透镜802和第二GRIN透镜803是劈开式GRIN透镜的两部分。劈开式GRIN透镜和全息元件在具有成像平面804和显微镜物镜805的光学轴上。

图9示出了包括可调节透镜901的光学配置900。图9可以图示基本上如关于图1所描述的多色显微镜***。例如，该***可以包括光学布置902、904、诸如二向色镜等光源组合元件907、透镜909、诸如激发滤光片和/或发射滤光片等光学滤光片908、917、诸如二向色镜等反射镜910、透镜919以及诸如图像捕获电路等传感器918。可选地，光学配置可以包括一个或多个透镜元件。例如，光学配置可以包括物镜，该物镜可以可操作地耦合到或者可以包括如上文所述的GRIN透镜921。GRIN透镜可以包括或者可以不包括校正元件923。

可选地，可以提供其他光学元件来校正色差。在一些情况下，其他光学元件可以是可调节透镜901。其他光学元件可以设置在图9中示出的***的光学路径中的任何位置中。例如，其他光学元件可以被配置用于在激发滤光片908和/或二向色镜910之后接收由光学布置(或光源)产生的光。可选地，其他光学元件可以被配置用于在GRIN透镜921之后接收来自目标的发射光(例如落射荧光光)。在一些情况下，其他光学元件可以被配置用于在二向色镜910和/或发射滤光片917之前接收来自目标的发射光。虽然在图9中将可调节透镜示出在光学路径中的指定位置处，但应当理解，可调节透镜(或其他光学元件)可以被放置在任何其他位置。例如，可调节透镜可以放置在光学滤光片917与透镜919之间，并且基本上如全文所述那样执行。

如别处基本描述的，例如，关于图1，所描绘的元件中的每一个可以包含在单个壳体内。或者，所描绘的元件中的一些可以包含在单个壳体内，而其他元件位于单个壳体的外部。例如，光学元件921可以位于壳体外部，而其他元件位于壳体内。光学元件921可以与或者可以不与诸如可调节透镜等其他光学元件相接触。

可调节透镜可以包括适合于与全文所述的小型显微镜***相集成的大小。在一些情况下，可调节透镜可以形成约等于或小于1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、12mm、14mm、16mm、18mm或20mm的半径。可选地，可调节透镜可以形成可变半径。在一些情况下，可调节透镜可以形成约等于或小于1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、12mm、14mm、16mm、18mm或20mm的厚度或高度。可选地，可调节透镜可以形成可变高度。

可调节透镜可以包括可调节参数。例如，可调节透镜可以包括可变焦距。作为另一示例，可调节透镜可以包括可变光学轴。在一些情况下，可调节透镜可以是倾斜的和/或抖动的。可调节透镜关于其光学轴可以是或者可以不是倾斜的。在一些情况下，可调节透镜的光学轴可以是倾斜的或调节了的。另外，可调节透镜可以包括如上文所讨论的可变半径和/或高度。

可调节透镜可以包括可变形透镜。备选地或附加地，可调节透镜可以包括可移动组件，例如可移动光学元件。可调节透镜可以通过电光装置、机械装置、机电装置、热光装置和/或声学机械装置来调节。例如，通过向透镜和/或与可调节透镜相关联的组件施加电压，可以调节透镜的焦距。例如，可以通过向透镜和/或与可调节透镜相关联的组件施加电压来使透镜倾斜。可由任何电相关装置调节的可调节透镜在本文也可以称为电子透镜。

在一些情况下，可调节透镜可以可操作地耦合到压电组件或机械组件。例如，透镜流体可以被泵送到透镜外壳中或之外，该透镜外壳使透镜膜扩张或缩回以实现不同的焦点和/或变焦。例如，致动器可以推动或释放可变形壁以改变腔室中的液体的体积，从而调节透镜的曲率，例如，液体透镜的曲率。在一些情况下，压电组件可以响应于电压而生成机械应力以调节可调节透镜的参数。作为非限制性示例，可调节透镜可以包括液体透镜、电润湿透镜、液晶透镜和/或压电驱动透镜。

在使图像聚焦清晰以及/或者校正色差方面可以利用可调节透镜。在一些情况下，可以经由可调节透镜来主动校正色差。在一些情况下，可以利用可调节透镜来轴向校正色差。例如，可以通过适当地改变透镜的焦距来校正或减轻色差。例如，如本文先前所述，多色成像可能经受色差，原因在于不同颜色(例如，不同波长)的光可被诸如透镜等光学元件有差别地聚焦。因此，对于不同波长(例如波长范围)的光，为了使图像聚焦清晰可能有必要调节可调节透镜的焦距。可调节透镜可以包括约等于或大于10mm、15mm、20mm、25mm、30mm、40mm、50mm、60mm、70mm、80mm、90mm、100mm、120mm、140mm、160mm、180mm、200mm、220mm、240mm、260mm、260mm或300mm的焦距。在一些情况下，可调节透镜可以被调节为在给定时间点具有任何前文提及的焦距。在一些情况下，对可调节透镜的焦距的调节可以与传感器(例如图像捕获传感器)同步以确保捕获到焦点对准的图像。

备选地或附加地，可以利用可调节透镜来校正横向平面中的色差。例如，可以通过使可调节透镜以适当的倾斜角度倾斜来校正或减轻横向平面中的色差。如本文所提及的使可调节透镜倾斜可以是指使可调节透镜本身倾斜。备选地或附加地，使可调节透镜倾斜可以是指调节可调节透镜(例如，使透镜变形、调节液体透镜的曲率)，使得可调透镜的光轴倾斜或改变。倾斜角度可以是或者可以不是关于可调节透镜的光学轴的。可选地，可调节透镜可以被配置成倾斜约等于或大于0.1°、0.2°、0.3°、0.4°、0.6°、0.8°、1°、1.2°、1.5°、2°、2.5°、3°、4°、5°、6°、7°、8°、9°、10°、12°或15°的倾斜角度。

在一些情况下，在由传感器(例如图像捕获电路)捕获图像时可调节透镜可以以径向或圆形图案倾斜。在一些情况下，可调节透镜可以抖动(例如通过诱发倾斜角度和方向的随机变化)以模拟或创造径向效果，例如，如果抖动以足够的速率进行的话。随后，可以处理结合透镜的抖动或倾斜所捕获的多个图像。多个捕获的图像可以包括不同的倾斜角度。不同的倾斜角度可以是指幅度不同的倾斜角度，或者关于光学轴的倾斜方向不同的倾斜角度。在一些情况下，可以在具有相同或相似幅度的倾斜角度(例如关于原始的、未倾斜的光学轴)下捕获多个图像。或者，可以在具有不同幅度的倾斜角度(例如，关于原始的、未倾斜的光学轴)下捕获多个图像。

在一些情况下，可调节透镜可以以预定幅度倾斜并且可以关于原始光学轴以圆形图案调节或倾斜，以及绕未倾斜的光学轴旋转360度。随后，可调节透镜可以以第二、第三、第四、第五或更多个预定幅度倾斜，并且在捕获多个图像时可以重复该过程。可以利用或处理多个捕获的图像以针对色差进行校正。

可以提供一个或多个处理器来帮助校正色差。例如，一个或多个处理器可以单独地或共同地利用多个捕获的图像来校正色差。多个图像可以是使用如上文所述的倾斜的可调节透镜(例如以圆形或径向图案倾斜)所捕获的图像。一个或多个处理器可以单独地或共同地处理多个图像以获得具有减小的色差的图像。在一些情况下，例如，可以在对图像的后处理中，对所捕获的多个图像进行组合。组合或处理利用可调节透镜的不同倾斜角度的多个捕获的图像可以减少或消除色差，例如在横向平面上减少或消除色差。不同的倾斜角度可以是指幅度不同或关于光轴的方向不同的倾斜角度。在一些情况下，多个捕获的图像可以为约等于或多于5个图像、10个图像、15个图像、20个图像、25个图像、30个图像、40个图像、50个图像、60个图像、80个图像、100个图像、150个图像、200个图像、250个图像、300个图像、400个图像或500个图像。

在一些情况下，倾斜和/或抖动可以与例如图像捕获传感器等传感器同步。例如，可调节透镜可以根据传感器的图像捕获速率而抖动或倾斜。或者，可调节透镜可以以大于传感器的图像捕获速率的速率抖动或倾斜。或者，可调节透镜可以以小于传感器的图像捕获速率的速率抖动或倾斜。图像捕获电路可以以约等于或大于10fps、15fps、20fps、25fps、30fps、40fps、50fps、60fps、80fps、100fps、120fps、140fps、160fps、180fps、200fps、220fps、240fps、280fps、320fps、360fps、400fps或更大的速率捕获图像。可调节透镜可以以约等于或大于每秒10次调节、每秒15次调节、每秒20次调节、每秒25次调节、每秒30次调节、每秒40次调节、每秒50次调节、每秒60次调节、每秒80次调节、每秒100次调节、每秒120次调节、每秒140次调节、每秒160次调节、每秒180次调节、每秒200次调节、每秒220次调节、每秒240次调节、每秒280次调节、每秒320次调节、每秒360次调节、每秒400次调节或更大的速率进行调节(例如，倾斜、抖动等)。

在一些情况下，可调节透镜对于多色成像应用可能尤其有用。如本文先前所述，多色成像可能经受色差或者可能捕获焦点未对准的图像，原因在于不同颜色(例如波长)的光在穿过诸如透镜等光学元件聚焦时，可能具有不同的焦距。因此，对于不同的波长(例如不同的波长范围)，为了使图像聚焦清晰，利用不同的焦距可能是适当的或必要的。在一些情况下，可调节透镜可以被调节成使得焦距适合于对于不同波长的光均使图像聚焦清晰。可选地，可以提供一个或多个处理器来改变成像***(例如可调节透镜)的焦距，使得对于不同波长的光捕获的图像总是焦点对准的。

在一些情况下，发射不同波长范围的光的不同光学布置或光源可以在时间上进行复用。结合光学布置或光源的时间复用，可调节透镜可以被调节成使得成像***能够针对不同波长的光捕获焦点对准的图像。在一些情况下，对可调节透镜的焦距进行调节可以与光学布置或光源的时间复用基本上同时地进行调节，以便使捕获的图像聚焦清晰。或者，对可调节透镜的焦距进行调节可以与对光学布置或光源的时间复用基本上顺序地进行，以便使捕获的图像聚焦清晰。在一些情况下，可以提供一个或多个处理器以确保根据由光学布置或光源产生的光(例如激发光)适当地调节成像***或可调节透镜的焦距，以使捕获的图像聚焦清晰。备选地或附加地，可以提供一个或多个处理器以确保根据由样品产生的光(例如发射光)适当地调节成像***或可调节透镜的焦距，以使捕获的图像聚焦清晰。另外，如上文所提及，可以使可调节透镜倾斜和/或抖动以减轻或校正色差。

虽然本文已经示出和描述了本发明的优选实施方式，但对于本领域技术人员显而易见的是，这样的实施方式只是以示例的方式提供的。本发明并非旨在受到说明书内所提供的具体示例的限制。尽管已经参考前述说明书描述了本发明，但是本文对实施方式的描述和说明不意味着以限制的含义来解释。本领域技术人员现将会在不偏离本发明的情况下想到众多更改、改变和替代。此外，应当理解，本发明的所有方面不限于本文阐述的依赖于多种条件和变量的具体描绘、配置或相对比例。应当理解，在实践本发明的过程中可以采用对本文所描述的本发明实施方式的各种替代方案。因此预期本发明还应涵盖任何这样的替代方案、修改、更改或等同项。以下权利要求旨在限定本发明的范围，并因此覆盖这些权利要求范围内的方法和结构及其等同项。

Claims (34)

1.一种多色显微镜***，其中所述***包括：

第一导光布置，其被配置用于将光引导到样品；

第二导光布置，其被配置用于将光引导到所述样品；

二向色滤光片，其被配置用于阻挡至少两个波长范围中的光，使得穿过所述二向色滤光片的光(1)不具有与经由所述第一导光布置到达所述样品的光的波长重叠的波长，和(2)不具有与经由所述第二导光布置到达所述样品的光的波长重叠的波长，而与来自所述样品的光发射在所述二向色滤光片上的入射角度无关，其中来自所述样品的所述光发射在所述二向色滤光片上的所述入射角度在约0度至约90度的范围内；以及

检测器，其被配置用于在所述光发射穿过所述二向色滤光片之后接收来自所述样品的响应于(1)通过所述第一导光布置所引导的光，和/或(2)通过所述第二导光布置所引导的光而生成的至少两个非重叠波长范围的光发射，

其中所述多色显微镜***包含于一壳体中，所述壳体的大小小于1立方英寸。

2.根据权利要求1所述的***，其中来自所述样品的光发射在所述二向色滤光片上的所述入射角在至少约45度的范围上变化。

3.根据权利要求1所述的***，其中所述第一导光布置和所述第二导光布置同时向所述样品提供光。

4.根据权利要求1所述的***，其中所述第一导光布置包括产生光的第一光源。

5.根据权利要求4所述的***，其中所述第二导光布置具有产生与所述第一光源不同的波长的光的第二光源。

6.根据权利要求1所述的***，其中所述第一导光布置与所述显微镜***板外的光源光学连通。

7.根据权利要求1所述的***，其中所述第二导光布置与所述显微镜***板外的光源光学连通。

8.根据权利要求1所述的***，其中所述第一导光布置和所述第二导光布置共享至少一个公共光学元件。

9.根据权利要求1所述的***，其中所述第一导光布置和所述第二导光布置向所述样品提供光，所述光是交替脉动的光脉冲。

10.根据权利要求1所述的***，其中所述检测器是单色传感器。

11.根据权利要求1所述的***，其中所述检测器是包括一个或多个颜色滤光片的多色检测器。

12.根据权利要求1所述的***，其中所述***还包括一个或多个挡板，该一个或多个挡板(1)在所述样品与所述二向色滤光片之间的光学路径中并且(2)被配置用于减少杂散光入射在所述检测器上。

13.根据权利要求1所述的***，其中所述第一导光布置和所述第二导光布置接收来自单个光源的光，所述单个光源被配置用于产生两个或更多个不同波长范围中的光。

14.根据权利要求13所述的***，其中所述单个光源包括多个空间分布的发光二极管(LED)，所述多个LED中的每一个LED被配置用于产生所述两个或更多个不同波长范围的至少一个中的光。

15.根据权利要求1所述的***，其中所述检测器是两个或更多个单色传感器，每个所述单色传感器接收其收集波长内的光。

16.根据权利要求1所述的***，其中来自所述样品的光发射穿过一梯度折射率(GRIN)透镜聚焦，其中所述光发射包括(1)第一波长范围，和(2)不与所述第一波长范围重叠的第二波长范围，并且其中所述***还包括校正元件，其附接到所述GRIN透镜并包含多个凸起同心环，其中将所述同心环之间的间隔选定为使得(1)所述第一波长范围或(2)所述第二波长范围中的至少一个经受一相移，所述相移使(1)所述第一波长范围和(2)所述第二波长范围在所述检测器上聚焦于同一平面上。

17.根据权利要求16所述的***，其中所述校正元件包括衍射光学元件(DOE)。

18.根据权利要求16所述的***，其中所述校正元件包括体全息元件。

19.根据权利要求18所述的***，其中所述***还包括显微镜探针。

20.根据权利要求16所述的***，其中所述校正元件包括负色散折射透镜。

21.根据权利要求16所述的***，其中所述校正元件包括负色散GRIN透镜。

22.根据权利要求1所述的***，还包括校正元件，其包括可调节透镜，其中所述可调节透镜包括可变焦距。

23.根据权利要求22所述的***，还包括一个或多个处理器，所述一个或多个处理器单独地或共同地被配置用于实现对所述可调节透镜的焦距的调节，使得由所述***捕获的图像是焦点对准的，从而接收来自所述样品的响应于(1)通过所述第一导光布置所引导的光和(2)通过所述第二导光布置所引导的光而生成的经聚焦的光发射。

24.根据权利要求23所述的***，其中对所述可调节透镜的焦距的调节通过向与所述可调节透镜或者与所述可调节透镜相关联的组件施加电压来实现。

25.根据权利要求22所述的***，其中所述可调节透镜被配置用于在所述光发射已经由梯度折射率(GRIN)透镜或其他类型的物镜聚焦之后接收来自所述样品的所述光发射。

26.根据权利要求25所述的***，其中所述可调节透镜被配置用于在所述光发射穿过二向色镜之前接收来自所述样品的所述光发射。

27.根据权利要求22所述的***，其中所述可调节透镜是可变形透镜。

28.根据权利要求22所述的***，其中所述可调节透镜的焦距通过向所述可调节透镜或者与所述可调节透镜相关联的组件施加电压来调节。

29.根据权利要求22所述的***，其中所述可调节透镜被配置成是倾斜的。

30.根据权利要求29所述的***，其中所述可调节透镜被配置成以径向图案倾斜。

31.根据权利要求29所述的***，其中所述可调节透镜被配置成以约等于所述检测器的图像捕获速率的速率倾斜成不同的倾斜角度。

32.根据权利要求29所述的***，还包括一个或多个处理器，所述一个或多个处理器被配置用于处理多个图像，所述多个图像是用所述可调节透镜在多个不同的倾斜角度下捕获的，从而针对所述***的色差进行校正。

33.根据权利要求22所述的***，其中所述可调节透镜被配置成是抖动的。

34.根据权利要求33所述的***，其中所述可调节透镜被配置成以约等于所述检测器的图像捕获速率的速率抖动。

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