专利名称：光量分布的校正方法以及生物芯片阅读器的制作方法
技术领域：
本发明涉及生物芯片阅读器，并且也涉及校正光源(激发光)强度分布(阴影)影响的方法。特别是，这种阴影的影响在非扫描(scan-less)型生物芯片阅读器中大，在这种生物芯片阅读器中用多个光束同时测量宽的生物芯片范围。
背景技术：
非扫描型这种类型的生物芯片阅读器在过去是公知的(例如，参见专利文献1)。图1是一幅结构图，表示专利文献1中描述的非扫描型生物芯片阅读器的一个例子的主要部分。
在图1中，光源发出的激光(激发光)变为平行光，并且入射到微透镜阵列1。微透镜阵列1是多个微透镜(ML)的排列，分别由每个微透镜(ML)会聚的激发光，在穿过二向色镜2之后照射到受测样品3上。受测样品3的结构是，多个孔(位点)排列成二维方式，样品被注入到每个孔(位点)中。
每个样品的荧光被二向色镜2反射，并经过屏障滤光片4入射到透镜5。屏障滤光片4的作用是使受测样品3的荧光透过，但衰减受测样品3反射的激发光，并用于消除样品图像的背景光。透镜5聚集和形成的样品图像由照相机6获取。
根据这种结构，使用非扫描方法可以同时测量生物芯片上的多个孔(位点)，在所述非扫描方法中激发光不被扫描。
JP-A-2003-28799 (第6页，图13)但是，在传统的生物芯片阅读器中，激发光强度的分布变成在生物芯片的测量平面上没有变化的激发光强度分布，这样，甚至在同一芯片上，每个位点上的激发光强度也不同。因此，传统生物芯片阅读器具有如下问题(1)生物芯片上存在激发光强的部分，并且同一生物芯片上存在激发光强度弱的部分。这影响荧光发射的数量。特别是，对于非扫描型阅读器，这些强和弱光强度之间的差别极大。
(2)如果使用某些因子简单地校正光量，在使用源于国家标准的功率表的绝对光量校准系统中，它们变成未知的。
(3)如果使用某些因子简单地校正光量，则像素可能易于饱和，或者图像的所有像素的色调可以降低到跨距。
发明内容
本发明的目的是解决这些问题，由此提供一种光量分布的校正方法，该方法通过使用具有均匀荧光分布的均匀荧光板，测量出激发光的光分布图像基准，并且通过将受测样品的图像除以上述的光分布图像基准，来校正光量的不均匀性，从而消除整个图像的阴影影响，并且提供一种使用上述方法的生物芯片阅读器。
图1是表示传统非扫描型生物芯片阅读器的一个例子的主要部分的结构图；图2是表示说明本发明光量分布校正方法的图；图3是表示非扫描型阅读器的光强度分布和光量分布的图；以及图4是表示使用本发明方法的生物芯片阅读器的一个例子的主要部分的结构图。
具体实施例方式
下面将利用附图详细地描述本发明。光量分布的校正方法的程序如下所示。生物芯片可以是非扫描型的或者是扫描型的。
(1)首先，制备均匀的荧光板，使得均匀荧光分布在与受测样品的测量面积等价的面积范围内。接着，这个均匀荧光板的荧光图像，即，光分布图像基准“a”，通过使用生物芯片阅读器照射激发光进行测量。在这种情况下，每个像素值(光强度)给定为“ai”(“i”表示像素的数量，并且取值为1到n)。
(2)求出上述得到的光分布图像基准“a”的平均色调“aAve”，接着通过将这些像素值除以这个平均色调“aAve”(每个像素值由“a′i”表示(i＝1到n))，求出光源强度校正图像“a′”。
这可以获得光源强度校正图像，其中光分布图像基准“a”的色调归一化到1，并且总能量值未变，如图2A所示。另外，图2表示利用扫描型生物芯片阅读器测量的图像。
(3)如上所述，使用与先前所述相同强度分布的光源在同一生物芯片阅读器中对受测样品进行测量，得到受测样品的图像“b”(每个像素的值是“bi”(i＝1到n)，如图2B所示。
(4)接着，如方程式(1)所示，通过将受测样品的图像“b”除以上述光源强度校正图像“a′”，求出校正的样品图像“c”(每个像素的值是“ci”(i＝1到n))ci＝bi÷a′i(1)根据这一校正方法，达到下面的作用(1)将光源强度校正图像的色调归一化为1；假定总能量不变，即，保持总的光能量，以及防止像素值取极大或极小值。
(2)各位点的荧光图像，由于光源光量的分布缺乏均匀性而不能在图2B中看出的位点，通过执行校正而变成可见的位点，如图2C左下部的圆圈所示。换言之，可以实现高灵敏度的测量。
并且，如果生物芯片阅读器是不进行光束扫描的非扫描型，如图3A所示，将产生比图2B所示图像的不均匀强度分布更严重的不均匀强度分布。但是，使用相似的技术也可以校正分布。图3A中所示A-A线上各位点的校正的光强度分布如图3B所示。
如果获取图像的照相机或类似的装置具有偏移x，则需要在执行除法之前将该偏移值事先从每个像素值中减去，如下面的公式(2)所示ci＝(bi-x)/((ai-x)/(aAve-x))(2)图4是表示在本发明方法中实际使用的生物芯片阅读器的一个实施例的主要部分的结构图。另外，图4表示非扫描型生物芯片阅读器，与图1中相同的符号用于表示与图1中相同的部分。
在图4中，存储装置10存储由取像装置包括的照相机6获取的图像数据。图像处理装置20根据从存储装置10中读取的图像数据，以上述光量分布校正方法执行计算和图像处理。将得到的受测样品的校正图像显示在显示器30上。
在这样的结构中，通过在受测样品3的位置安装均匀的荧光板，首先开始进行荧光测量，并且将取像装置，即照相机6，得到的光分布图像基准“a”的图像数据存储在存储装置10中。
接着，安装受测样品3代替均匀荧光板，以相同的方式用照相机6测量所述样品图像，如此测量的样品图像“b”的图像数据存储在存储装置10中。
在图像处理装置20中，求出从存储装置10中读出的光分布图像基准“a”的总像素的平均色调“aAve”，原始光分布图像基准“a”的每个像素值分别除以这个平均色调“aAve”。相除的结果作为光源强度校正图像“a′”。如上所述，得到接近1的光源强度校正图像。随后，对于每个相应的像素，将受测样品图像“b”除以上述光源强度校正图像“a′”。
如上所述求出的校正样品图像“c”显示在显示器30上。
另外，本发明并不限于上述的实施例，而是可以在不偏离本发明精神的情况下，体现为其它的具体形式、变化和方式。
例如，存储装置10和图像处理装置20也可以制成集成结构，而不是独立的结构。
从上面的描述可以看出，根据本发明可以得到如下的效果(1)通过求出均匀荧光板图像的平均色调，以及通过将每个像素的强度除以该平均色调，得到一种光源强度校正图像，其中平均值作为1。因此，通过将测量的图像除以上述光源强度校正图像，可以容易地得到其中不均匀光量已得到校正的测量图像。
(2)由于如上所述得到光源强度校正图像，其中平均值作为1，从而可以得到总能量不变，即，总的光能量保持不变的光源强度校正图像。
并且，根据这种校正，像素值不会变得非常大或非常小。
(3)如图2C的图像左下部分的圆圈中所示，在图2B所示图像中未出现的位点变得容易看见。
权利要求
1.一种生物芯片阅读器中光量分布的校正方法，所述阅读器用于通过光束照射读出受测样品的图像，其中，将通过测量受测样品得到的测量图像中像素的光量值，除以通过测量具有均匀荧光分布的均匀荧光板得到的光量分布，来对所述光束照射中的光量不均匀性进行校正，所述测量图像中像素的位置对应于通过所述均匀荧光板测量得到的图像中像素的位置。
2.如权利要求1所述的光量分布校正方法，其中，将通过测量所述均匀荧光板得到的图像的每个像素值分别除以总图像的平均值，来求出光源强度校正图像，并且将所述测量图像除以该光源强度校正图像。
3.如权利要求1所述的光量分布校正方法，其中，通过测量所述均匀荧光板得到的图像以及所述测量图像，是使用所述非扫描方法测量的，其中多个光束与位点一致地进行照射。
4.如权利要求2所述的光量分布校正方法，其中，通过测量所述均匀荧光板得到的图像以及所述测量图像，是使用所述非扫描方法测量的，其中多个光束与位点一致地进行照射。
5.如权利要求1所述的光量分布校正方法，其中，如果测量用照相机或者测量用光学系统具有偏移，则在从每个像素值中减去偏移之后再进行所述的除法操作，所述测量用照相机或者测量用光学系统对通过测量所述均匀荧光板得到的图像以及测量图像进行测量。
6.如权利要求2所述的光量分布校正方法，其中，如果测量用照相机或者测量用光学系统具有偏移，则在从每个像素值中减去偏移之后再进行所述的除法操作，所述测量用照相机或者测量用光学系统对通过测量所述均匀荧光板得到的图像以及测量图像进行测量。
7.如权利要求3所述的光量分布校正方法，其中，如果测量用照相机或者测量用光学系统具有偏移，则在从每个像素值中减去偏移之后再进行所述的除法操作，所述测量用照相机或者测量用光学系统对通过测量所述均匀荧光板得到的图像以及测量图像进行测量。
8.如权利要求4所述的光量分布校正方法，其中，如果测量用照相机或者测量用光学系统具有偏移，则在从每个像素值中减去偏移之后再进行所述的除法操作，所述测量用照相机或者测量用光学系统对通过测量所述均匀荧光板得到的图像以及测量图像进行测量。
9.一种用于通过光束照射读出受测样品图像的生物芯片阅读器，包括具有测量用照相机的取像装置，用于抓取通过测量具有均匀荧光分布的均匀荧光板得到的图像以及通过测量受测样品得到的测量图像；存储装置，用于存储来自于所述取像装置的图像数据；图像处理装置，用于求出测量图像，在所述测量图像中，通过将测量受测样品得到的测量图像中的像素的光量，除以从所述存储装置读出的、通过测量均匀荧光板得到图像中的光量分布，来对所述光束照射光量中的不均匀性进行校正，在所述测量图像中的像素位置对应于通过所述均匀荧光板测量得到的图像中的像素位置，以及显示器，用于显示通过所述图像处理装置求出的所述测量图像。
10.如权利要求9所述的生物芯片阅读器，其中，所述图像处理装置的构造使得能求出光源强度校正图像，并且将所述测量图像除以该光源强度校正图像，所述光源强度校正图像是通过将测量所述均匀荧光板得到的图像的每个像素值分别除以总图像的平均值而获得的。
11.如权利要求9所述的生物芯片阅读器，其中，所述图像处理装置如此构造，以便如果所述取像装置的测量用照相机具有偏移，则在从每个图像的每个像素值中减去该偏移之后再进行所述的除法操作。
12.如权利要求10所述的生物芯片阅读器，其中，所述图像处理装置如此构造，以便如果所述取像装置的测量用照相机具有偏移，则在从每个图像的每个像素值中减去该偏移之后再进行所述的除法操作。
13.如权利要求9所述的生物芯片阅读器，其中，所述图像处理装置具有求出光功率绝对量的功能。
14.如权利要求10所述的生物芯片阅读器，其中，所述图像处理装置具有求出光功率绝对量的功能。
15.如权利要求11所述的生物芯片阅读器，其中，所述图像处理装置具有求出光功率绝对量的功能。
16.如权利要求12所述的生物芯片阅读器，其中，所述图像处理装置具有求出光功率绝对量的功能。
全文摘要
在一种利用光束照射读出受测样品图像的生物芯片阅读器中，设计一种用于去除整个图像阴影影响的光量分布校正方法，并且这种生物芯片阅读器可以通过校正光束照射中的所述光量不均匀性而实现，通过将测量受测样品得到的测量图像中的像素的光量值，除以通过测量具有均匀荧光分布的均匀荧光板而得到的光量分布来进行所述的校正，在测量图像中的像素位置对应于通过所述均匀荧光板测量得到的图像中的像素位置。
文档编号G01N21/84GK1637408SQ20041010497
公开日2005年7月13日 申请日期2004年12月20日 优先权日2003年12月24日
发明者杉山由美子, 田名纲健雄 申请人:横河电机株式会社