光導(dǎo)像素的制作方法【專利摘要】一種具有引導(dǎo)層和光探測(cè)層的光導(dǎo)像素。所述引導(dǎo)層具有光導(dǎo)。所述光探測(cè)層具有光探測(cè)元件，所述光探測(cè)元件接收由所述光導(dǎo)引導(dǎo)的光。所述光導(dǎo)可包括用于引導(dǎo)發(fā)射光朝向所述光探測(cè)元件的濾光器?！緦＠f(shuō)明】光導(dǎo)像素[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用[0002]本申請(qǐng)是2011年03月03日提交的標(biāo)題為“Electronicpetridishwithbrightfieldandfluorescenceimagingcapabilitiesforcellculturemonitoring，，的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)第61/448，964號(hào)的非臨時(shí)申請(qǐng)且要求其優(yōu)先權(quán)。出于各種目的，該臨時(shí)申請(qǐng)通過(guò)引用全部并入本文。[0003]該非臨時(shí)申請(qǐng)涉及以下共同未決的和共同轉(zhuǎn)讓的專利申請(qǐng)，出于各種目的，以下專利申請(qǐng)通過(guò)引用被全部并入:2011年10月25日提交的標(biāo)題為“ScanningProjectiveLenslessMicroscopeSystem”的美國(guó)專利申請(qǐng)第13/281,287號(hào)。[0004]以下非臨時(shí)申請(qǐng)于同一天提交且出于各種目的通過(guò)引用被全部并入本文:2012年03月02日提交的標(biāo)題為“e-PetriDishes,Devices,andSystems”的美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?3/_?！?br>背景技術(shù)：
】[0005]本發(fā)明的實(shí)施方式一般涉及成像儀和傳感器。更具體地，特定的實(shí)施方式涉及用于亮場(chǎng)和熒光/磷光成像的光導(dǎo)像素、光導(dǎo)像素設(shè)備和光導(dǎo)像素系統(tǒng)。[0006]除了亮場(chǎng)成像之外，熒光/磷光成像對(duì)于生物醫(yī)學(xué)和生物科學(xué)中的生物樣本的結(jié)構(gòu)和功能形態(tài)的研究或監(jiān)測(cè)可能是至關(guān)重要的。例如，熒光/磷光成像技術(shù)可以被用于識(shí)別或探測(cè)微觀結(jié)構(gòu)、亞微觀結(jié)構(gòu)、甚至生物樣本中的單個(gè)分子。[0007]傳統(tǒng)的熒光顯微鏡是利用熒光成像來(lái)研究生物學(xué)問(wèn)題的常用工具。典型的，熒光/磷光染料與樣本混合以利用熒光基團(tuán)標(biāo)記或標(biāo)識(shí)待研究的樣本(如，細(xì)胞)的部分。熒光基團(tuán)指的是分子中的一旦被激發(fā)能促使分子發(fā)出熒光或發(fā)出磷光的成分。熒光基團(tuán)能從特定波長(zhǎng)的激發(fā)光中吸收能量且以不同的波長(zhǎng)重新發(fā)射能量。傳統(tǒng)的熒光顯微鏡使用預(yù)定波長(zhǎng)的激發(fā)光(如，藍(lán)光)照射樣本以激活樣本中的熒光基團(tuán)。作為響應(yīng)，熒光基團(tuán)釋放不同波長(zhǎng)的熒光/磷光發(fā)射光(如，綠光)。這種發(fā)射光通常比激發(fā)光弱得多且從每個(gè)熒光基團(tuán)散射。[0008]更傳統(tǒng)的熒光顯微鏡在樣本和探測(cè)器表面之間具有濾光器。該濾光器吸收或反射激發(fā)光，而讓不同波長(zhǎng)的較微弱的熒光/磷光的發(fā)射光通過(guò)以到達(dá)傳感器。當(dāng)利用傳統(tǒng)的吸收染料時(shí)，由于衰減系數(shù)，濾光器可被設(shè)計(jì)成具有超過(guò)幾微米的厚度。在濾光器中的微弱的發(fā)射光信號(hào)的衍射、干涉和散射能降低熒光圖像的分辨率?！?br/>發(fā)明內(nèi)容】[0009]本發(fā)明的實(shí)施方式針對(duì)用于亮場(chǎng)和熒光/磷光發(fā)射光的探測(cè)和成像的光導(dǎo)像素、光導(dǎo)像素設(shè)備和光導(dǎo)像素系統(tǒng)。光導(dǎo)像素設(shè)備包括在光探測(cè)層(如，CMOS圖像傳感器)上的含有光導(dǎo)(如，金屬網(wǎng)格)的引導(dǎo)層。每個(gè)光導(dǎo)引導(dǎo)光朝向光探測(cè)層中的對(duì)應(yīng)的光探測(cè)元件。每個(gè)光導(dǎo)可以包括用于引導(dǎo)發(fā)射光朝向光探測(cè)元件的濾光器。通過(guò)約束光信號(hào)的傳播，弓丨導(dǎo)光(如，發(fā)射光)能夠提高分辨率。光導(dǎo)間的像素間的間距也能通過(guò)減少相鄰的光探測(cè)元件間的信號(hào)重疊來(lái)提高分辨率。[0010]一個(gè)實(shí)施方式針對(duì)光導(dǎo)像素，該光導(dǎo)像素包括含有用于引導(dǎo)光的光導(dǎo)的引導(dǎo)層。光導(dǎo)像素還包括具有光探測(cè)元件的光探測(cè)層，所述光探測(cè)元件接收由光導(dǎo)引導(dǎo)的光。[0011]另一實(shí)施方式針對(duì)包含引導(dǎo)層和光探測(cè)層的光導(dǎo)像素設(shè)備。引導(dǎo)層具有多個(gè)光導(dǎo)。光探測(cè)層具有多個(gè)光探測(cè)元件。每個(gè)光導(dǎo)被配置為接收由多個(gè)光導(dǎo)中的對(duì)應(yīng)的光導(dǎo)引導(dǎo)的光。[0012]另一實(shí)施方式針對(duì)包含光導(dǎo)像素設(shè)備和處理器的光導(dǎo)像素系統(tǒng)。光導(dǎo)像素設(shè)備具有引導(dǎo)層和光探測(cè)層。引導(dǎo)層具有多個(gè)光導(dǎo)。光探測(cè)層具有多個(gè)光探測(cè)元件。每個(gè)光探測(cè)元件被配置為接收由多個(gè)光導(dǎo)中的對(duì)應(yīng)的光導(dǎo)引導(dǎo)的光。處理器與多個(gè)光探測(cè)元件通信。處理器被配置為基于由多個(gè)光探測(cè)元件接收的光生成位于照明源和引導(dǎo)層之間的樣本的一個(gè)或多個(gè)投影圖像。[0013]另一實(shí)施方式針對(duì)光導(dǎo)像素系統(tǒng)，該光導(dǎo)像素系統(tǒng)含有引導(dǎo)層、光探測(cè)層、光導(dǎo)像素的陣列和處理器。引導(dǎo)層具有多個(gè)光導(dǎo)。光探測(cè)層具有多個(gè)光探測(cè)元件。每個(gè)光導(dǎo)像素包含多個(gè)光導(dǎo)中的光導(dǎo)和多個(gè)光探測(cè)元件中的對(duì)應(yīng)的光探測(cè)元件。光探測(cè)元件被配置為接收從對(duì)應(yīng)的光導(dǎo)引導(dǎo)來(lái)的光。處理器被配置為基于由多個(gè)光探測(cè)元件接收到的光生成位于照明源和引導(dǎo)層之間的樣本的一個(gè)或多個(gè)投影圖像。[0014]以下將更詳細(xì)地闡述本發(fā)明的這些或其他的實(shí)施方式?！緦＠綀D】【附圖說(shuō)明】[0015]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的光導(dǎo)像素系統(tǒng)的框圖。[0016]圖2(a)是根據(jù)實(shí)施方式的具有光導(dǎo)像素陣列的光導(dǎo)像素設(shè)備的透視圖和剖視圖的示意圖，和單個(gè)光導(dǎo)像素的剖視圖。[0017]圖2(b)是根據(jù)實(shí)施方式的圖2Ca)中的光導(dǎo)像素設(shè)備的透明透視圖。[0018]圖3(a)、圖3(b)和圖3(C)是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的在示例性的亮場(chǎng)高分辨率成像方案中的光導(dǎo)像素設(shè)備的組件的示意圖。[0019]圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的在示例性的低分辨率熒光成像方案中的光導(dǎo)像素設(shè)備的組件的示意圖。[0020]圖5是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的在示例性的高分辨率熒光成像方案中光導(dǎo)像素設(shè)備的組件的示意圖。[0021]圖6是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于實(shí)時(shí)分析的使用并行的原位成像的芯片上的細(xì)胞培養(yǎng)平臺(tái)中的芯片上的光導(dǎo)像素系統(tǒng)的示意圖。[0022]圖7是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的可用于制造光導(dǎo)像素設(shè)備的主體的LIGA工藝的工序不意圖。[0023]圖8是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的可用于制造光導(dǎo)像素設(shè)備的主體的反應(yīng)離子蝕亥Ij(RIE)工藝的工序示意圖[0024]圖9是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的在用于光導(dǎo)像素系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)設(shè)備中可能出現(xiàn)的子系統(tǒng)的框圖。[0025]發(fā)明詳述[0026]下面將參照附圖闡述本發(fā)明的實(shí)施方式。實(shí)施方式是針對(duì)具有弓I導(dǎo)層和光探測(cè)層的光導(dǎo)像素設(shè)備，引導(dǎo)層具有多個(gè)光導(dǎo)，而光探測(cè)層具有多個(gè)光探測(cè)元件(如，圖像傳感器像素)。每個(gè)光導(dǎo)引導(dǎo)光照向光探測(cè)層中的對(duì)應(yīng)的光探測(cè)元件。在一種情形中，多個(gè)光探測(cè)元件中的每個(gè)光探測(cè)元件從單個(gè)的光導(dǎo)接收光。光導(dǎo)可能也包括濾光器以抑制激發(fā)光，而使發(fā)射光通過(guò)。通過(guò)引導(dǎo)來(lái)自樣本附近的位置的光，光導(dǎo)可以減少散射、衍射和漫射，這能提高分辨率。在光導(dǎo)之間的像素間的間距，還可以通過(guò)分離來(lái)自每個(gè)光導(dǎo)的光以減少對(duì)相鄰的光探測(cè)元件的重疊來(lái)提高分辨率。[0027]在操作中，照明源提供照明(如，掃描照明、焦點(diǎn)照明)給引導(dǎo)層外邊的樣本。樣本改變光。光導(dǎo)引導(dǎo)改變的光(如，發(fā)射光)和未改變的光(如，激發(fā)光)發(fā)到相應(yīng)的光探測(cè)元件。多個(gè)光探測(cè)元件測(cè)量通過(guò)多個(gè)光導(dǎo)引導(dǎo)的光?；谕ㄟ^(guò)光導(dǎo)引導(dǎo)的光，處理器能生成樣本的圖像。在一種情形中，照明源從多個(gè)掃描位置橫掃照明以在光探測(cè)表面上生成一序列移位亞像素的投影。在這種情形下，處理器基于移位亞像素的投影的序列能生成樣本的高分辨率(如，亞像素分辨率)圖像。在其他情況下，照明源掃描焦點(diǎn)陣列，該焦點(diǎn)陣列在樣本上提供激發(fā)光以局部地激發(fā)熒光基團(tuán)。在這種情形中，處理器能生成高分辨率的熒光圖像。通過(guò)使用光導(dǎo)，光導(dǎo)像素設(shè)備將焦點(diǎn)平面從探測(cè)表面中繼到引導(dǎo)層的外表面。即使在樣本與光探測(cè)器之間存在附加層(如，濾光器)時(shí)，所述中繼允許光導(dǎo)像素設(shè)備實(shí)現(xiàn)樣本的高分辨率的明場(chǎng)成像和/或熒光成像。[0028]本發(fā)明的實(shí)施方式提供一個(gè)或更多技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)和改進(jìn)。一個(gè)優(yōu)勢(shì)是提高了圖像的分辨率。光導(dǎo)引導(dǎo)來(lái)自樣本附近的位置的光且能夠限制光信號(hào)的傳播，這能夠提高分辨率。光導(dǎo)之間的像素間的間距通過(guò)使來(lái)自每個(gè)光導(dǎo)的光保持分離以減少對(duì)相鄰的光探測(cè)元件的重疊，還可以提高分辨率。另外的優(yōu)勢(shì)是光導(dǎo)像素設(shè)備可以是芯片上的設(shè)備。芯片上的光導(dǎo)像素設(shè)備能夠提供用于生物樣本的明場(chǎng)的和熒光的高分辨率成像的緊湊的成像平臺(tái)，使其成為生物學(xué)研究和醫(yī)學(xué)研究的功能強(qiáng)大的工具。[0029]1.光導(dǎo)像素系統(tǒng)[0030]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的光導(dǎo)像素系統(tǒng)10的示意圖。光導(dǎo)像素系統(tǒng)10包括光導(dǎo)像素設(shè)備100，該光導(dǎo)像素設(shè)備100具有含有引導(dǎo)層110(如，金屬網(wǎng)格)和光探測(cè)層120的主體101。引導(dǎo)層110包括多個(gè)光導(dǎo)112，所述多個(gè)光導(dǎo)112具有被像素間的間距s分隔開的8個(gè)分離的光導(dǎo)114。光導(dǎo)114指的是能夠引導(dǎo)光的任何合適的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的組合。在圖1中，每個(gè)光導(dǎo)114包含第一端部114(a)、第二端部114(b)、透光區(qū)域(核)114(c)和反射表面114(d)。在這個(gè)示例中，每個(gè)光導(dǎo)114能夠引導(dǎo)光朝向第二端部114(b)。引導(dǎo)層110還包括外表面116和內(nèi)表面118。光探測(cè)層120包括具有8個(gè)分離的光探測(cè)元件124(如，傳感器像素)的多個(gè)光探測(cè)元件122(如，CMOS圖像傳感器像素)。光探測(cè)層120具有探測(cè)表面126,其在該實(shí)施方式中與引導(dǎo)層110的內(nèi)表面118是重合的。[0031]圖1中的光導(dǎo)像素設(shè)備100還包括X軸、y軸(未顯示)和z軸。x軸和y軸位于引導(dǎo)層110的外表面116的平面上。Z軸正交于該平面。雖然在所圖示的示例中的光導(dǎo)像素設(shè)備100包括對(duì)應(yīng)于在X軸方向上的8個(gè)光探測(cè)元件122的在X軸方向上的8個(gè)分離的光導(dǎo)114，但是其他的實(shí)施方式在X軸方向和/或y軸方向上，可包括任何合適數(shù)量(例如，1、5、10、100、1000等)的分離的光探測(cè)元件124和/或光導(dǎo)114。[0032]光導(dǎo)像素系統(tǒng)10還包括提供照明210的照明源200。另外，光導(dǎo)像素系統(tǒng)10包括具有處理器310、計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)(0?0320和顯示器330的主機(jī)300。顯示器330和CRM320與處理器310進(jìn)行通信。處理器310與光導(dǎo)像素設(shè)備100的光探測(cè)層120進(jìn)行通信。雖然圖1中顯示的是單個(gè)的光導(dǎo)像素設(shè)備100，但是其他實(shí)施方式的光導(dǎo)像素系統(tǒng)10可包括多個(gè)光導(dǎo)像素設(shè)備100。在多個(gè)光導(dǎo)像素設(shè)備100和處理器310之間通信的可選的中繼多路復(fù)用器能夠用于中繼從多個(gè)光導(dǎo)像素設(shè)備100到處理器310的信息。[0033]在操作中，照明源200提供照明光210給位于照明源200和引導(dǎo)層110之間的樣本400。樣本400改變照明光210(如，吸收激發(fā)光且從激活的熒光基團(tuán)重新發(fā)射光)，這在引導(dǎo)層110的外表面116上產(chǎn)生投影。多個(gè)光導(dǎo)112接收改變了的光和未改變的光。每個(gè)光導(dǎo)114引導(dǎo)光朝向光探測(cè)表面126。多個(gè)光探測(cè)元件122測(cè)量通過(guò)多個(gè)光導(dǎo)112接收的光。處理器310基于通過(guò)多個(gè)光導(dǎo)112的被測(cè)光，能夠生成樣本400的圖像。在一個(gè)方案中，照明源200可以從多個(gè)掃描位置橫掃照明光210以在外表面116處生成樣本400的移位亞像素的投影的序列。在這種情況下，處理器310基于移位亞像素的投影的序列，能夠生成樣本400的高分辨率(如，亞像素分辨率)圖像。在另外的方案中，照明源200可以提供聚光點(diǎn)陣列形式的照明光210用于激發(fā)樣本400的在每個(gè)聚光點(diǎn)附近的熒光基團(tuán)。聚光點(diǎn)陣列能夠在樣本400上被掃描。在這個(gè)方案中，處理器310基于通過(guò)多個(gè)光導(dǎo)112接收到的光,能夠生成樣本400的高分辨率(如，亞像素分辨率)的熒光圖像。[0034]圖2(a)是根據(jù)實(shí)施方式的具有光導(dǎo)像素132的陣列的光導(dǎo)像素設(shè)備100的透視圖和剖視圖的示意圖，和單個(gè)光導(dǎo)像素132的剖視圖。圖2(b)是根據(jù)實(shí)施方式的圖2(a)中的光導(dǎo)像素設(shè)備100的透明透視圖。[0035]在圖2(a)和圖2(b)中，光導(dǎo)像素設(shè)備100具有包含引導(dǎo)層110和光探測(cè)層120的主體100。引導(dǎo)層110包括多個(gè)光導(dǎo)112，呈6x4陣列形式的24個(gè)分離的光導(dǎo)114。引導(dǎo)層110還包括外表面116和內(nèi)表面118。光探測(cè)層120包括24個(gè)分離的光探測(cè)元件124，呈6x4陣列形式的多個(gè)光探測(cè)元件122。光探測(cè)層120還包括探測(cè)表面126，在本方案中探測(cè)表面126與引導(dǎo)層110的內(nèi)表面118重合。光導(dǎo)像素設(shè)備100還包括x軸、y軸和z軸。X軸和y軸位于引導(dǎo)層110的外表面116的平面上。z軸正交于該平面。[0036]圖2(a)和圖2(b)中的光導(dǎo)像素設(shè)備100的主體101還包括分離的光導(dǎo)像素130的二維陣列。所述二維陣列是24個(gè)分離的光導(dǎo)像素132的6x4陣列。在其他的實(shí)施方式中，光導(dǎo)像素設(shè)備100可以包括其他的合適尺寸的二維陣列((如，10x100、100x100、1000x20、1000x1000等)。光導(dǎo)像素130的陣列在相鄰的光導(dǎo)像素132之間具有像素間間距S。[0037]光導(dǎo)像素132可以指包括單個(gè)光導(dǎo)114和被配置為接收從單個(gè)光導(dǎo)114引導(dǎo)來(lái)的光的一個(gè)或更多的光探測(cè)元件124的結(jié)構(gòu)、設(shè)備或其組合。在圖2(a)和圖2(b)中，每個(gè)光導(dǎo)像素132包括含有單個(gè)光導(dǎo)114的引導(dǎo)層110。每個(gè)光導(dǎo)114包括第一端部114(a)、第二端部114(b)、透光區(qū)域(核)114(c)和具有圓柱形的反射表面114(d)。光導(dǎo)114能引導(dǎo)光朝向第二端部114(b)。在這個(gè)示例中，透光區(qū)域114(c)具有濾光器170，其用于抑制激發(fā)光，而使來(lái)自于照明源200和引導(dǎo)層110之間的樣本400(未顯示)的激活的熒光基團(tuán)的發(fā)射光通過(guò)。[0038]在圖2(a)和圖2(b)中的光導(dǎo)像素設(shè)備100的熒光/磷光成像方案中，引導(dǎo)層110外邊的照明源200為位于照明源200和引導(dǎo)層110之間的樣本400(未顯示)提供激發(fā)光的照明光210。樣本400中的突光基團(tuán)吸收激發(fā)光和重新發(fā)射不同波長(zhǎng)的光(發(fā)射光)。光導(dǎo)112接收被樣本400改變的和未改變的光。光導(dǎo)112中的濾光器170抑制激發(fā)光，而使發(fā)射光通過(guò)。多個(gè)光探測(cè)元件122測(cè)量通過(guò)多個(gè)光導(dǎo)122引導(dǎo)的發(fā)射光。處理器310(如圖1中所示)能夠基于由多個(gè)光探測(cè)元件122測(cè)量的發(fā)射光生成樣本400的熒光圖像。[0039]在實(shí)施方式中，主體101可以指多層結(jié)構(gòu)或單片結(jié)構(gòu)。主體101可包括任何合適的設(shè)備(如，光導(dǎo)114、光探測(cè)元件124、濾光器170等等)或設(shè)備的組合。在所示出的示例中，像圖1中的示例，主體101是包含引導(dǎo)層110和探測(cè)層120的多層結(jié)構(gòu)。這些實(shí)施方式的多層主體101的每層可具有任何合適的厚度且可具有任何合適的子層。雖然光導(dǎo)像素設(shè)備100的某些實(shí)施方式可具有含有特定層的多層主體101，但是其他實(shí)施方式可集成、刪除或增加一個(gè)或多個(gè)層或改變一個(gè)或多個(gè)層的位置。例如，實(shí)施方式的多層主體101可包括在外表面116上的涂層，該涂層由用于細(xì)胞或其他樣本400能夠附著并良好地生長(zhǎng)的生物相容材料制成。對(duì)于另外的示例，實(shí)施方式的多層主體101在光探測(cè)層120和引導(dǎo)層110之間可包括另外的透明層。對(duì)于另外的示例，實(shí)施方式的多層主體101在引導(dǎo)層110的外表面116的外邊可包括另外的透明層180(如圖3、4和5中所示)。半導(dǎo)體和/或微米/納米加工程序可被用于定位多層主體110的一個(gè)或更多的層。[0040]弓丨導(dǎo)層110可以指具有一個(gè)或更多的光導(dǎo)114的層。光導(dǎo)114可以被弓I導(dǎo)層110限定或包括在引導(dǎo)層110中。光導(dǎo)114之間的部分引導(dǎo)層110可以由能夠阻擋光跨越相鄰的光導(dǎo)114的任何材料制成。例如，材料可以是反射性金屬或其他不透明的反光材料、涂有薄的反射性金屬層的材料，或具有比透光區(qū)域114(c)(如，光纖面板)的材料更低折射率的材料。引導(dǎo)層110可具有任何合適的厚度。在一種情形中，引導(dǎo)層110可以具有足夠大的厚度以衰減背景激發(fā)光且提供用于光探測(cè)器測(cè)量發(fā)射信號(hào)的足夠高的信號(hào)背景比。[0041]光導(dǎo)114可具有能夠引導(dǎo)光的任何合適的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的組合。在實(shí)施方式中，光導(dǎo)114可以包括第一端部114(a)、在光探測(cè)層120近端的第二端部114(b)、在第一端部114(a)和第二端部114(b)之間的透光區(qū)域(核)114(C)，以及鄰近透光區(qū)域114(c)且在第一端部114(a)和第二端部114(b)之間的一個(gè)或更多的反射表面114(d)。在這些實(shí)施方式中，通過(guò)從一個(gè)或更多的反射表面114Cd)反射，光可被引導(dǎo)照向第二端部114(b)。[0042]透光區(qū)域114(c)能夠由任何合適的材料制成。透光區(qū)域114(c)可能是真空，可能是被部分填充材料的部分真空，或可能被完全填充材料。在某些情況中，透光區(qū)域114(c)可包括被一個(gè)或更多的反射表面114(d)限定的真空。在其他的情形中，透光區(qū)域114(c)可包括在一個(gè)或更多的反射表面114(d)之間的材料。[0043]光導(dǎo)114包括一個(gè)或更多的反射表面114(d)。在一種情形中，一個(gè)或更多的反射表面114(d)可能是形成于引導(dǎo)層110中的由反射材料制成的一個(gè)或更多的表面。例如，該一個(gè)或多個(gè)反射表面114(d)可能是形成于金屬引導(dǎo)層110中的圓柱形孔的單個(gè)的外圓柱表面。在另外的情形中，一個(gè)或更多的反射表面114(d)可能是覆蓋形成于引導(dǎo)層110中的一個(gè)或更多的表面的反射涂層的一個(gè)或更多的表面。在其他的情形中，一個(gè)或更多的反射表面114(d)可由位于第一電介質(zhì)材料的透光區(qū)域114(c)與部分引導(dǎo)層110之間的界面形成，該部分引導(dǎo)層110位于光導(dǎo)114之間且由具有更低折射率的另一電介質(zhì)材料制成。這樣的光導(dǎo)114的不例可以是光纖。[0044]—個(gè)或更多的反射表面114(d)可具有任何合適的形狀和尺寸。在某些情形中，反射表面114(d)從第一端部114(a)到第二端部114(b)可具有恒定的橫截面形狀(如，圓形、矩形、三角形、橢圓形等)和尺寸。在圖1中，例如，光導(dǎo)114的反射表面114(d)是具有恒定直徑的圓柱形表面。在其他的示例中，橫截面的形狀和/或尺寸可能從第一端部114(a)到第二端部114(b)變化。例如，反射表面114(d)可能是圓錐形的。實(shí)施方式的光導(dǎo)114的反射表面114(d)的尺寸(如，直徑、寬度等)可具有任何合適的值(如，0.50微米、I微米、3微米、6微米、10微米等)。在某些情形中，光導(dǎo)114的大小可被設(shè)置為相應(yīng)的光探測(cè)元件124(如，1-10微米)的尺寸的一部分(如，像素尺寸)以減少相鄰的光探測(cè)元件124的重疊。[0045]實(shí)施方式的光導(dǎo)114可具有相對(duì)于相應(yīng)的光探測(cè)元件124的任何合適的位置和任何合適的方向(如，z方向的取向或傾斜的取向)。在圖1中，每個(gè)光導(dǎo)114被取向?yàn)閦方向且以單個(gè)光探測(cè)元件122的中心為中心。基于這個(gè)位置和方向，光導(dǎo)114能夠引導(dǎo)光從第二端部114(b)出來(lái)且一般朝向相應(yīng)的單個(gè)光探測(cè)元件122的中心。在其他實(shí)施方式中，光導(dǎo)114可以兩個(gè)或更多的光探測(cè)元件122的中心為中心。在其他的實(shí)施方式中，光導(dǎo)114可取向?yàn)榕cz軸成一個(gè)角度從而以一個(gè)角度引導(dǎo)光。[0046]在某些實(shí)施方式中，光導(dǎo)114的橫截面形狀可從直柱形、斜柱形和截錐形(切斷錐或金字塔)形變化。還有，光導(dǎo)114的布置也可以在許多不同的形狀之間變化，且由在制造工序中應(yīng)用的光掩模的模式確定?；谡彰鞴?10的類型和光導(dǎo)像素132的高度,不同的形狀可能導(dǎo)致不同的熒光收集效率和/或較高的激發(fā)光抑制。[0047]在實(shí)施方式中，光導(dǎo)像素設(shè)備100的一個(gè)或更多的光導(dǎo)114可包括濾光器170(如圖2(a)中所示)。濾光器170可以指任何合適的光學(xué)濾光器材料(如，吸收性有色染料、多個(gè)電介質(zhì)層)，其能夠有選擇地抑制(如，吸收或反射)來(lái)自于照明源200的特定波長(zhǎng)的光(如，激發(fā)光)，而允許其他波長(zhǎng)的光(如，包含發(fā)射光的光)定向通過(guò)光導(dǎo)114。在實(shí)施方式中，濾光器170可以是能夠抑制由照明源200提供的具有窄帶寬的激發(fā)光的照明光210，而使包含來(lái)自于樣本400中的由激發(fā)光激活的熒光基團(tuán)的發(fā)射光的其他波長(zhǎng)的光通過(guò)的材料。例如，照明源200可能提供藍(lán)色激發(fā)光的照明光210以激發(fā)樣本400中的熒光基團(tuán)。熒光基M可發(fā)射綠光作為響應(yīng)。光導(dǎo)114中的濾光器170可以是綠色濾光器，該綠色濾光器能夠篩選出來(lái)自照明源200的藍(lán)色激發(fā)光而允許綠色發(fā)射光通過(guò)并到達(dá)光探測(cè)元件124。雖然所圖不的實(shí)施方式在光導(dǎo)114中包括單個(gè)濾光器170,但其他的實(shí)施方式在光導(dǎo)114中可包括多個(gè)濾光器。[0048]在像圖1中所示的實(shí)施方式中，引導(dǎo)層110包括多個(gè)光導(dǎo)112。多個(gè)光導(dǎo)112可具有任何合適數(shù)量(如，1、3、6、8、10、100等)的光導(dǎo)114且可以是任何合適的布置(如，一維陣列、二維陣列、一維陣列和二維陣列的組合)。多個(gè)光導(dǎo)112可在引導(dǎo)層110中被取向任何合適的方向。在圖1中，多個(gè)光導(dǎo)112被取向X方向。多個(gè)光導(dǎo)112具有像素間間距S,該像素間的間距被定義為多個(gè)光導(dǎo)112中的兩個(gè)相鄰的光導(dǎo)114的中心軸之間的χ-y平面中的距離。[0049]光探測(cè)層120可以指包括設(shè)備(如，光探測(cè)元件124)、結(jié)構(gòu)(如，材料子層)或其組合的層，其能夠接收光且基于所接收的光生成帶有光數(shù)據(jù)的信號(hào)。信號(hào)可以是來(lái)自光電效應(yīng)的電流的形式。在某些實(shí)施方式中，光探測(cè)層120可包含多個(gè)子層(如，鈍化子層、微透鏡子層、濾光子層、活性感光子層、外部保護(hù)子層等)。例如，光探測(cè)層120可包括外鈍化子層、內(nèi)部微透鏡子層和內(nèi)側(cè)活性感光子層。關(guān)于另一個(gè)示例，光探測(cè)層120可能只包括活性感光層。在本示例中，光探測(cè)層120可以通過(guò)從預(yù)制的成像傳感器中移除濾色器和微透鏡子層而得到?？梢酝ㄟ^(guò)將預(yù)制的成像傳感器置于氧等離子體下一段時(shí)間(如，在80W中10分鐘)來(lái)移除濾色器和微透鏡子層。[0050]在實(shí)施方式中，光探測(cè)層120包括一個(gè)或更多的分離的光探測(cè)元件124。光探測(cè)元件124可以以任何合適的形式布置，像單個(gè)的光探測(cè)元件124、光探測(cè)元件124的一維陣列、光探測(cè)元件124的二維陣列或光探測(cè)元件124的多個(gè)一維陣列和/或多個(gè)二維陣列。合適的陣列的某些例子包括互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)陣列、雪崩光電二極管(APD)陣列、電荷耦合器件(CCD)陣列、光電二極管(PD)陣列、光電倍增管(PMT)陣列以及其他合適的陣列。這些陣列或其他的陣列可購(gòu)買到。光探測(cè)元件124可以是單色探測(cè)器或彩色探測(cè)器(如，RGB探測(cè)器)。光探測(cè)元件124可以是任何合適的尺寸(如，1-10微米)和任何合適的形狀(如，圓形、長(zhǎng)方形、正方形等)。例如，CMOS或CXD陣列的光探測(cè)元件124可以是1_10微米而APD或PMT陣列的光探測(cè)元件124可以是1_4毫米這么大。[0051]光數(shù)據(jù)指的是關(guān)于由光探測(cè)元件124接收到的光的任何合適的信息。光數(shù)據(jù)可包括，例如，關(guān)于探測(cè)到的光的特性的信息，諸如光的強(qiáng)度、光的波長(zhǎng)、光的頻率、光的極化、光的相位、光的自旋角動(dòng)量，和/或關(guān)于由光探測(cè)元件124所接收的光的其他光特性。光數(shù)據(jù)還可以包括接收光和生成特定信號(hào)的光探測(cè)元件120(a)的位置。光數(shù)據(jù)還可以包括光被特定的光探測(cè)元件124探測(cè)到的時(shí)間。光數(shù)據(jù)可能是基于單個(gè)(樣本)時(shí)間、基于多個(gè)(樣本)時(shí)間、或基于時(shí)變基準(zhǔn)的數(shù)據(jù)。在某些情形中，光數(shù)據(jù)可包括發(fā)射光數(shù)據(jù)，發(fā)射光數(shù)據(jù)是與由一個(gè)或更多的光探測(cè)元件124所接收到的發(fā)射光相關(guān)的光數(shù)據(jù)。[0052]在實(shí)施方式中，光探測(cè)層120(如，光敏傳感器)包括多個(gè)離散的光探測(cè)元件122(如，傳感器像素)用于接收通過(guò)引導(dǎo)層110中的多個(gè)光導(dǎo)112被引導(dǎo)的光。多個(gè)光探測(cè)元件122可包括任何合適數(shù)量(1、2、4、10、16、100、1000等)的光探測(cè)元件124。多個(gè)光探測(cè)元件122可以是光探測(cè)層120中的光探測(cè)元件124的一部分或二維陣列。在圖2Ca)和圖2(b)中，光探測(cè)層120包括多個(gè)光探測(cè)元件122，該多個(gè)光探測(cè)元件122是光探測(cè)元件124的整個(gè)二維陣列。在一個(gè)實(shí)施方式中，多個(gè)光探測(cè)元件122可能是光探測(cè)元件124的二維陣列的一部分且該光探測(cè)元件的二維陣列的另一部分可能被引導(dǎo)層110覆蓋以擴(kuò)展光導(dǎo)114之間的像素間的間距。[0053]在圖1和其他實(shí)施方式中，多個(gè)光探測(cè)元件122中的每個(gè)光探測(cè)元件124唯一地對(duì)應(yīng)于單個(gè)光導(dǎo)114。在這些示例中，每個(gè)光探測(cè)元件124—般只能接收從對(duì)應(yīng)的單個(gè)光導(dǎo)114引導(dǎo)的光。在其他的實(shí)施方式中，多個(gè)光探測(cè)元件122中的多個(gè)光探測(cè)元件124可能對(duì)應(yīng)于單個(gè)光導(dǎo)114。在這些實(shí)施方式中，多個(gè)光探測(cè)元件124—般只能接收來(lái)自相應(yīng)的光導(dǎo)114的光。[0054]在圖1和其他實(shí)施方式中，被光導(dǎo)像素設(shè)備100檢測(cè)的樣本400是位于引導(dǎo)層110的外表面116上的單個(gè)對(duì)象(如，細(xì)胞)。雖然在所說(shuō)明的實(shí)施方式中顯示了單個(gè)對(duì)象，但是在其他實(shí)施方式中，被檢測(cè)的樣本400可包括任何合適數(shù)量(如，1、2、10、100、1000等)的對(duì)象。被實(shí)施方式中的光導(dǎo)像素設(shè)備100檢測(cè)的樣本400可包括任何合適類型的對(duì)象，諸如，例如，生物實(shí)體或無(wú)機(jī)實(shí)體。生物實(shí)體的示例包括細(xì)胞、細(xì)胞成分(如，蛋白質(zhì))、像細(xì)菌或病毒等的微生物。[0055]在圖1中，光導(dǎo)像素系統(tǒng)10包括照明源200。在其他的實(shí)施方式中，照明源200可與光導(dǎo)像素系統(tǒng)10分開。照明源200指的是能夠給樣本400提供照明光210的任何合適的設(shè)備/結(jié)構(gòu)、設(shè)備/結(jié)構(gòu)的組合，或其他合適的光源(如，環(huán)境光、熱源等)。合適的設(shè)備和結(jié)構(gòu)可能是自然的和/或市售的。合適的結(jié)構(gòu)的某些示例包括孔、孔陣列、生成焦點(diǎn)陣列的全息板、聚焦陣列生成器，以及其他合適的結(jié)構(gòu)。例如，照明源200可以通過(guò)孔提供光到樣本400的局部區(qū)域。在另外的示例中，照明源200可包括給圖7中所示的樣本的局部區(qū)域提供光的金屬探針。在另外的示例中，照明源200可包括用以生成聚焦的光束陣列的聚焦光束陣列生成器。在另外的示例中，照明源200可包括全息板以生成聚焦點(diǎn)陣列。合適的設(shè)備的某些示例可包括熱源、LED、連續(xù)波激光器、脈沖激光器等。照明源200可以根據(jù)需要被置于任何合適的位置和/或可以包括將照明源200引導(dǎo)至樣本400的合適的組件(如，反射面、透鏡、孔陣列等)。[0056]照明源200提供具有適于所需的成像方案的屬性(如，波長(zhǎng)、強(qiáng)度、極化、相位等)的照明光210。照明光210可能是連續(xù)的或時(shí)間門控的，例如，脈沖激光器(如，鎖模激光器、Q開關(guān)激光器等)。照明光210可能是任何合適的形式(如，一個(gè)或更多的光束、聚焦點(diǎn)的陣列、光場(chǎng)、由多個(gè)相干光源生成的干涉圖案等)。[0057]在熒光成像方案中，照明源200可以提供帶有激發(fā)光的照明光210。激發(fā)光指的是具有特定的波長(zhǎng)或窄帶寬波長(zhǎng)且能夠激發(fā)被檢測(cè)的樣本400中的熒光基團(tuán)的光。特定的波長(zhǎng)或窄帶寬波長(zhǎng)可以基于所使用的熒光染料的激發(fā)光譜?？捎糜跓晒獬上穹桨傅暮线m的照明源的某些示例包括激光器、LED等。在某些情形中，全息板或其他合適的結(jié)構(gòu)可以被用于生成用于提供照明光210的聚焦點(diǎn)陣列。[0058]在一個(gè)實(shí)施方式中，照明源200可以是能夠在不同時(shí)刻從不同的掃描位置提供照明光210的掃描照明源。掃描可以應(yīng)用各種方式完成，可以包括，例如，掃描鏡臺(tái)或反射鏡、LED陣列、平板顯示屏，或其他合適的設(shè)備。在一個(gè)示例中，照明源200可能是具有帶有光元件(如，一個(gè)或更多的顯示像素的裝置)的顯示器(如，IXD)的設(shè)備(如，智能手機(jī))，所述光元件能夠在顯示器上平移(轉(zhuǎn)移)到不同的掃描位置以在不同的時(shí)刻(t=t1;t2，〖3等)從不同的掃描位置提供照明光210。移動(dòng)的光元件可以在不同的時(shí)刻從不同的照明角度提供照明光210給樣本400，以在外表面116上生成樣本400的不斷改變的投影。而另一個(gè)示例，照明源200可以包括能夠生成聚焦點(diǎn)陣列的全息板或不同的光學(xué)元件或其他的結(jié)構(gòu)。在這個(gè)示例中，照明源200還可以包括掃描機(jī)構(gòu)(如，光柵掃描儀)以掃描整個(gè)樣本400上的聚焦點(diǎn)的陣列，從而在時(shí)變基礎(chǔ)上在樣本400上的不同照明點(diǎn)處提供照明光210。[0059]圖1中的光導(dǎo)像素系統(tǒng)10包括被通信地耦合到光探測(cè)器120的主計(jì)算機(jī)300。主計(jì)算機(jī)300包含被通信地耦合到CRM320和顯示器330的處理器310。可選地，主計(jì)算機(jī)300可以是與光導(dǎo)像素系統(tǒng)10分開的設(shè)備。主計(jì)算機(jī)300可以是任何合適的計(jì)算設(shè)備，像智能手機(jī)、書與板等。[0060]在圖1中，處理器310(如，微處理器)從光探測(cè)器120接收帶有與被多個(gè)光探測(cè)元件122接收到的光相關(guān)聯(lián)的光數(shù)據(jù)(如，發(fā)射光數(shù)據(jù))的信號(hào)。處理器310能夠分析光數(shù)據(jù)。在某些情形中，處理器310基于從光探測(cè)器120接收的光數(shù)據(jù)能夠生成與樣本400相關(guān)的圖像數(shù)據(jù)。圖像數(shù)據(jù)指的是能夠用于在顯示器330或其他合適的輸出設(shè)備上生成樣本400的一部分的圖像的任何合適的數(shù)據(jù)。[0061]實(shí)施方式中的光導(dǎo)像素系統(tǒng)10能夠生成樣本400的亮場(chǎng)圖像和/或熒光圖像或樣本400的一部分的亮場(chǎng)圖像和/或熒光圖像。例如，實(shí)施方式的光導(dǎo)像素系統(tǒng)10可以生成在多對(duì)象樣本400中的單個(gè)對(duì)象(如，細(xì)胞或細(xì)胞成分)的亮場(chǎng)圖像和熒光圖像。實(shí)施方式的光導(dǎo)像素系統(tǒng)10能夠生成高分辨率的圖像(如，亞像素分辨率圖像)和/或低分辨率的圖像。實(shí)施方式的光導(dǎo)像素系統(tǒng)10能夠生成彩色圖像和/或黑白圖像。[0062]處理器310執(zhí)行存儲(chǔ)在CRM320上的代碼以執(zhí)行光導(dǎo)像素系統(tǒng)10的某些功能。光導(dǎo)像素系統(tǒng)10的某些合適的功能包括解釋發(fā)射光數(shù)據(jù)和其他光數(shù)據(jù)，執(zhí)行發(fā)射光數(shù)據(jù)和其他光數(shù)據(jù)的分析，利用發(fā)射光數(shù)據(jù)生成熒光圖像數(shù)據(jù)，基于亞像素移位投影圖像的序列生成高分辨率圖像等。[0063]CRM(如，存儲(chǔ)器)320存儲(chǔ)用于執(zhí)行光導(dǎo)像素系統(tǒng)10的某些功能的代碼。代碼可以由處理器310執(zhí)行。在實(shí)施方式中，CRM320可以包含:a)用于解釋從光探測(cè)器120接收的發(fā)射光數(shù)據(jù)和其他光數(shù)據(jù)的代碼，b)用于利用發(fā)射光數(shù)據(jù)生成樣本400的熒光圖像數(shù)據(jù)的代碼，b)用于基于光數(shù)據(jù)生成樣本400的亮場(chǎng)圖像數(shù)據(jù)的代碼，c)用于基于圖像數(shù)據(jù)在顯示器330上生成圖像的代碼，d)用于基于樣本400的亞像素移位投影圖像的序列生成樣本400的高分辨率圖像的代碼，f)和/或用于執(zhí)行光導(dǎo)像素系統(tǒng)10的功能的任何其他合適的代碼。CRM320還可以包括用于執(zhí)行信號(hào)處理或由本領(lǐng)域技術(shù)人員所創(chuàng)建的其他軟件相關(guān)的功能中的任何一種的代碼。代碼可以是任何合適的編程語(yǔ)言，包括C、C++、Pascal等。[0064]光導(dǎo)像素系統(tǒng)10還包括被通信地耦合到處理器310的顯示器330。可以使用任何合適的顯不器。在一個(gè)實(shí)施方式中，顯不器可以是DEDD100的一部分。顯不器330可以提供被檢測(cè)的分析結(jié)果(如，樣本400中的對(duì)象的熒光圖像)給光導(dǎo)像素系統(tǒng)10的用戶。[0065]在一個(gè)實(shí)施方式中,光導(dǎo)像素設(shè)備100可以具有帶有第一組多個(gè)光導(dǎo)和第二組多個(gè)光導(dǎo)的引導(dǎo)層。第一組多個(gè)光導(dǎo)和第二組多個(gè)光導(dǎo)可以相互交錯(cuò)。第一組多個(gè)光導(dǎo)的光導(dǎo)114可具有濾光器,而第二組多個(gè)光導(dǎo)的光導(dǎo)114可以沒(méi)有濾光器。光導(dǎo)像素設(shè)備100可以具有光探測(cè)層120，該光探測(cè)層120具有第一組多個(gè)光探測(cè)元件122，其接收通過(guò)第一組多個(gè)光導(dǎo)112被引導(dǎo)的光，以及第二組多個(gè)光探測(cè)元件122，其接收通過(guò)第二組多個(gè)光導(dǎo)112被引導(dǎo)的光。第一組多個(gè)光探測(cè)元件122能夠接收可被處理器用于生成樣本的亮場(chǎng)圖像的光。同時(shí)，第二組光探測(cè)元件122能夠接收可被用于生成樣本的熒光/磷光圖像的光。[0066]在不脫離本公開的范圍的情況下，可對(duì)光導(dǎo)像素系統(tǒng)10進(jìn)行修改、添加、或刪除。此外，根據(jù)特定的需要，光導(dǎo)像素系統(tǒng)10的組件可被集成或被分離。例如，處理器310或者其他合適的處理器可被集成到多個(gè)光探測(cè)元件124中。而其他的示例中，處理器310和CRM320可以是與光導(dǎo)像素系統(tǒng)10分開且與光導(dǎo)像素系統(tǒng)10通信的計(jì)算機(jī)(如，云計(jì)算機(jī))的組件。其他的示例中，實(shí)施方式的光導(dǎo)像素設(shè)備100可包括用于在樣本400被檢測(cè)時(shí)盛放樣本400的鏡臺(tái)或其他的容器。[0067]I1.成像方案[0068]亮場(chǎng)成像和/或熒光成像都可以由光導(dǎo)像素系統(tǒng)10利用圖2Ca)和圖2(b)中的光導(dǎo)像素設(shè)備100來(lái)完成。對(duì)于亮場(chǎng)成像，照明源200能在不同的掃描時(shí)刻將照明光210掃描(如，激光掃描)到多個(gè)掃描位置。多個(gè)掃描位置可以被設(shè)計(jì)為在引導(dǎo)層110的外表面116上生成樣本400的移位亞像素的投影的序列。在移位亞像素的投影的序列中，相鄰的投影相距比光探測(cè)元件124(如，傳感器像素)的尺寸小的距離。處理器310基于從多個(gè)光探測(cè)元件124接收的光，能夠生成樣本400的亞像素移位投影圖像的序列。使用超分辨率算法，處理器310基于亞像素移位投影圖像的序列，能夠獲得樣本400的高分辨率圖像。光導(dǎo)結(jié)構(gòu)引入引導(dǎo)層中的像素間的間距，即使光導(dǎo)114中有濾光器170，這也能夠提高分辨率。對(duì)于熒光成像/磷光成像，樣本400可以被具有來(lái)自諸如激光器或LED的照明源200的激發(fā)光的照明光210照射。激發(fā)光激發(fā)樣本400中的熒光基團(tuán)。激發(fā)光通過(guò)引導(dǎo)層110的濾光器被衰減，以致只能探測(cè)到熒光/磷光信號(hào)。處理器310基于由多個(gè)光探測(cè)元件124接收到的發(fā)射光能夠生成樣本400的熒光/磷光圖像。[0069]A.亮場(chǎng)高分辨率成像方案[0070]高分辨率亮場(chǎng)成像能夠由具有帶有濾光器170的光導(dǎo)114的光導(dǎo)像素設(shè)備100利用像素超分辨率算法來(lái)實(shí)現(xiàn)。合適的像素超分辨率算法的示例能夠發(fā)現(xiàn)于IEEE信號(hào)處理雜志的2003年第20卷第3期的第21頁(yè)至36頁(yè)中SungCheol,P.、P.MinKyu和K.MoonGi所著的“Super-resolutionimagereconstruction:atechnicaloverview，，，出于各種目的，該文獻(xiàn)通過(guò)引用被全部并入。通過(guò)掃描照明源200以在光探測(cè)層120上創(chuàng)建樣本400的不同投影來(lái)捕獲移位亞像素的圖像。引導(dǎo)層110在光導(dǎo)114之間的部分可以幫助防止光跨越相鄰的光探測(cè)元件124，通過(guò)引導(dǎo)層110的濾光器170保持高分辨率。[0071]照明源200的掃描可以利用各種方法中的任何一種來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述方法包括，例如，掃描鏡臺(tái)或反射鏡、LED陣列、平板顯示屏或其他合適的設(shè)備。例如，掃描照明源200可以是具有帶有光元件(如，一個(gè)或更多的顯示像素的組)的顯示器(如，IXD)的設(shè)備(如，智能手機(jī))。掃描照明源200可以在不同的掃描時(shí)刻掃描或平移光兀件至多個(gè)掃描位置。在一種情形中，掃描照明源200可以根據(jù)掃描模式在特定的掃描時(shí)刻掃描或平移光元件至各個(gè)掃描位置。來(lái)自不同的掃描位置的光兀件的照明光210在探測(cè)表面126上生成樣本400的移動(dòng)的投影。在掃描過(guò)程中，多個(gè)光探測(cè)元件124捕獲亞像素移位投影圖像的一個(gè)或更多序列。處理器310接收關(guān)于光投影的序列的數(shù)據(jù)。處理器310能夠從關(guān)于移位亞像素的光投影的序列的數(shù)據(jù)確定移位亞像素的投影的運(yùn)動(dòng)矢量。處理器310利用合適的超分辨率算法和樣本400的亞像素移位投影`圖像的至少一個(gè)序列和/或確定的運(yùn)動(dòng)矢量，能夠構(gòu)建樣本400的一個(gè)或更多的高分辨率亮場(chǎng)圖像。[0072]多個(gè)掃描位置可能是任何合適的布置(如，陣列、圓形、方形、三角形等)。例如，掃描位置可能是掃描位置的陣列形式(如，一維陣列、二維陣列、或者一維陣列和二維陣列的組合)。每個(gè)陣列可以具有任何合適的大小(如，2x1，2x1，100x200，100x100等)。在一種情形中，掃描位置被布置成nxm個(gè)掃描位置的二維(nxm)陣列:(Xi=^n,Y^1^J。[0073]圖3(a)、圖3(b)和圖3(c)是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的在示例性的亮場(chǎng)高分辨率的成像方案中的光導(dǎo)像素設(shè)備100的組件的示意圖。在圖3(a)、圖3(b)和圖3(c)中，光導(dǎo)像素設(shè)備100包括具有引導(dǎo)層110和光探測(cè)層120的主體101，引導(dǎo)層110具有多個(gè)光導(dǎo)112，而光探測(cè)層120具有多個(gè)光探測(cè)元件122。每個(gè)光導(dǎo)114包括濾光器170。引導(dǎo)層110還具有外表面116和內(nèi)表面118。主體101還包括在引導(dǎo)層110的外表面116的外邊的具有適當(dāng)厚度的合適材料的透明層180。例如，外層180可由用于細(xì)胞和其他樣本400能夠被附著并良好地生長(zhǎng)的生物相容材料制成。在說(shuō)明的示例中，具有兩個(gè)細(xì)胞的樣本400位于外層180的外表面上。[0074]在所說(shuō)明的示例中，照明源200(未顯示)分別在圖3(a)、圖3(b)和圖3(C)所示的三個(gè)掃描時(shí)刻t=ta、tb，和t。從三個(gè)掃描位置提供照明光210。來(lái)自三個(gè)掃描位置的照明光210在引導(dǎo)層110的外表面116上生成樣本400的三個(gè)移位亞像素的投影的序列。三個(gè)移位亞像素的投影的序列可以指兩個(gè)或更多的移位亞像素的投影，其中，不斷被捕獲的投影彼此間的距離小于光探測(cè)元件的尺寸(如，像素尺寸)。多個(gè)光探測(cè)元件124能夠測(cè)量移位亞像素的投影的序列的光。雖然在所說(shuō)明的示例中顯示了三個(gè)掃描位置且生成了三個(gè)相應(yīng)的移位亞像素的投影，但是在其他實(shí)施方式中，成像程序可包括任何合適數(shù)量(如，2、3、5、10、100等)的掃描位置以生成合適數(shù)量的移位亞像素的投影。處理器310基于來(lái)自移位亞像素的投影序列s的光數(shù)據(jù)，可以確定移位亞像素的投影的運(yùn)動(dòng)矢量。利用合適的超分辨率算法，處理器310能夠從被多個(gè)光探測(cè)元件124捕獲的亞像素移位投影圖像的序列的光數(shù)據(jù)構(gòu)建樣本400的高分辨率圖像。[0075]B.低分辨率熒光成像方案[0076]利用光導(dǎo)像素設(shè)備100，通過(guò)使用激發(fā)光的照明光210在一個(gè)時(shí)刻照射整個(gè)樣本400，可以以低分辨率使熒光樣本成像。光導(dǎo)114中的濾光器170阻擋激發(fā)光到達(dá)光探測(cè)層120(如，光傳感器)，允許熒光信號(hào)被光探測(cè)層120中的光探測(cè)元件124探測(cè)到。濾光器170的濾光材料可以根據(jù)熒光染料的激發(fā)光光譜和發(fā)射光光譜以及可用的激發(fā)光照明源進(jìn)行選擇。對(duì)于激發(fā)光，可以應(yīng)用像激光器或LED的窄帶寬光照明源。由這種方案生成的熒光圖像的分辨率能夠基于多個(gè)光探測(cè)元件124中的光探測(cè)元件(如，傳感器像素)的尺寸(如，直徑)。[0077]圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的在示例性的低分辨率熒光成像方案中的光導(dǎo)像素設(shè)備100的組件的示意圖。在圖4中，光導(dǎo)像素設(shè)備100包括具有引導(dǎo)層110和光探測(cè)層120的主體101，引導(dǎo)層110具有多個(gè)光導(dǎo)112，而光探測(cè)層120具有多個(gè)光探測(cè)元件122。引導(dǎo)層110還具有外表面116和內(nèi)表面118。主體101在引導(dǎo)層110的外表面116的外邊還包括透明層180。透明層180可以由適當(dāng)厚度的任何適當(dāng)?shù)牟牧现瞥?。例如，透明?80可以由用于細(xì)胞或其他樣本能夠附著并能夠良好生長(zhǎng)的生物相容材料制成。每個(gè)光導(dǎo)114包括濾光器170，用于抑制激發(fā)光并使來(lái)自透明層180的外表面的外邊的樣本400中的激活的熒光基團(tuán)的發(fā)射光通過(guò)。在所說(shuō)明的示例中，樣本400包括兩個(gè)細(xì)胞。圖4中的光導(dǎo)像素設(shè)備100的主體101還包括8個(gè)離散的光導(dǎo)像素132。每個(gè)光導(dǎo)像素132包括含有單個(gè)光導(dǎo)114的引導(dǎo)層110、含有單個(gè)光探測(cè)元件124的光探測(cè)層120，以及透明層180的一部分。[0078]在圖4中，照明源200(未顯示)提供含有激發(fā)光的照明光210給整個(gè)樣本400?？梢允褂媚軌蛱峁┱瓗挼募ぐl(fā)光的照明光的任何合適的照明源200，像激光器或LED。激發(fā)光激活樣本400中的突光基團(tuán)。激發(fā)光和來(lái)自突光基團(tuán)的發(fā)射光190被引導(dǎo)層110中的光導(dǎo)114接收。光導(dǎo)114引導(dǎo)光照向光探測(cè)層120。光導(dǎo)114中的濾光器170抑制激發(fā)光，而使發(fā)射光190通過(guò)。多個(gè)光探測(cè)元件124測(cè)量發(fā)射光190。處理器310接收含有與發(fā)射光190相關(guān)的光數(shù)據(jù)的信號(hào)且構(gòu)建樣本400的低分辨率的熒光圖像。樣本400的分辨率由光探測(cè)層120中的光探測(cè)元件124的尺寸確定。[0079]C.高分辨率熒光成像方案[0080]為了提高熒光成像的分辨率，在高分辨率熒光成像方案中，光導(dǎo)像素設(shè)備100可以應(yīng)用聚焦點(diǎn)陣列照明光。聚焦點(diǎn)陣列照明光的示例能夠發(fā)現(xiàn)于光學(xué)快報(bào)的2010年第35卷13期的第2188頁(yè)至第2190頁(yè)中Wu,J.等人著的“Widefield-of-viewmicroscopebasedonholographicfocusgridillumination”,出于各種目的，該文獻(xiàn)通過(guò)引用被全部并入。光聚焦點(diǎn)的陣列一般只能激發(fā)在光聚焦點(diǎn)附近的熒光基團(tuán)。在某些情形中，光聚焦點(diǎn)之間的間距可以等于或大于光探測(cè)元件132的尺寸。在這些情形中，被每個(gè)光探測(cè)元件132探測(cè)到的熒光信號(hào)對(duì)應(yīng)于樣本400上的與單個(gè)光聚焦點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的照射點(diǎn)的位置。[0081]光聚焦點(diǎn)的陣列可以在時(shí)變基礎(chǔ)上被掃描(如,光柵掃描)以激發(fā)樣本400的不同部分的熒光基團(tuán)。當(dāng)聚焦點(diǎn)的陣列在樣本400上被掃描時(shí)光探測(cè)元件124測(cè)量隨時(shí)間變化的光數(shù)據(jù)(如，線掃描)。處理器310能夠編譯包括隨時(shí)間變化的發(fā)射光數(shù)據(jù)的隨時(shí)間變化的光數(shù)據(jù)，以生成具有亞像素分辨率的一個(gè)或更多的熒光圖像。在該方案中的分辨率可以基于聚焦點(diǎn)的尺寸。[0082]在高分辨率的熒光成像方案中，聚焦點(diǎn)的陣列可以通過(guò)不同的方法創(chuàng)建，包括微透鏡陣列、菲涅耳波帶板陣列和其他衍射光學(xué)元件、全息板以及來(lái)自孔陣列的塔爾博特效應(yīng)。照明源200可以包括用于生成聚焦點(diǎn)陣列的合適的結(jié)構(gòu)和/設(shè)備。例如，照明源200可以包括全息元件(如，全息板)或衍射光學(xué)元件(如，菲涅耳波帶板(FZP)，衍射光柵、光子篩等)和光束生成器(如，激光器)。全息元件或衍射光學(xué)元件能夠?qū)?lái)自光束生成器的波陣面轉(zhuǎn)變?yōu)榫劢裹c(diǎn)的陣列。[0083]聚焦點(diǎn)的陣列可以是一維陣列、二維陣列、或一維陣列和/或二維陣列的組合。每個(gè)聚焦點(diǎn)可以具有任何合適尺寸的直徑。合適尺寸的一些示例包括0.4微米、0.6微米、0.8微米、I微米等。聚焦點(diǎn)之間可以具有任何合適的間距(如，5微米、10微米、15微米等)。[0084]圖5是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的在示例性的高分辨率的熒光成像方案中的光導(dǎo)像素設(shè)備100的組件的示意圖。在圖5中，光導(dǎo)像素設(shè)備100包括具有引導(dǎo)層110和光探測(cè)層120的主體101，引導(dǎo)層110具有多個(gè)光導(dǎo)112，光探測(cè)層120具有多個(gè)光探測(cè)元件122。每個(gè)光導(dǎo)114包括濾光器170。引導(dǎo)層110還具有外表面116和內(nèi)表面118。主體101在弓丨導(dǎo)層110的外表面116的外邊還包括透明層180。透明層180可以由合適厚度的任何合適的材料制成。例如，透明層180可以由用于細(xì)胞和其他樣本能夠附著且能良好生長(zhǎng)的生物相容材料制成。在所說(shuō)明的示例中，具有兩個(gè)細(xì)胞的樣本400位于外層180的外表面上。圖5中的光導(dǎo)像素設(shè)備100還包括X軸、y軸(未顯不)和z軸。X軸和y軸位于引導(dǎo)層110的外表面116的平面上。z軸正交于該平面。[0085]在圖5中，照明源200(未顯示)提供聚焦點(diǎn)230的陣列形式的激發(fā)光的照明光210。照明光210包括會(huì)聚的球面波前的陣列。球面波前的陣列形成光點(diǎn)230的聚焦陣列。每一體積是沙漏形的，形成會(huì)聚到焦平面上的聚焦點(diǎn)232的焦錐且以擴(kuò)展的體積從焦平面擴(kuò)展。樣本400在聚焦點(diǎn)的位置上的熒光基團(tuán)被激發(fā)光激活以生成發(fā)射光190。[0086]當(dāng)照明源200掃描整個(gè)樣本上的聚焦點(diǎn)230的陣列的時(shí)候，樣本上的不同位置的熒光基團(tuán)在時(shí)變基礎(chǔ)上被激活。當(dāng)聚焦點(diǎn)230的陣列在樣本400上被掃描時(shí)，光探測(cè)層120中的光探測(cè)元件124能夠接收光(如，發(fā)射光)且基于接收到的光生成隨時(shí)間變化的光數(shù)據(jù)(如，線掃描)。處理器310能夠組合隨時(shí)間變化的光數(shù)據(jù)以生成樣本400的一個(gè)或多個(gè)熒光/磷光或分析樣本400。[0087]II1.芯片上的應(yīng)用[0088]顯微鏡在研究生物科學(xué)中是必不可少的工具。成像系統(tǒng)微型化的近來(lái)發(fā)展能夠提供生物實(shí)驗(yàn)室中的大型顯微鏡的廉價(jià)的替代品，允許大量樣本并行成像。微型成像系統(tǒng)的近來(lái)發(fā)展的某些示例能夠發(fā)現(xiàn)于美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊2008年第105卷第31期的第10670頁(yè)中Cui,X等人著的“Lenslesshigh-resolutionon-chipoptofluidicmicroscopesforCaenorhabditiselegansandcellimaging，，、2009年第9卷第6期的第777頁(yè)至第787頁(yè)中Seo，S.等人著的“Lensfreeholographicimagingforon-chipcytometryanddiagnostics.LabonaChip，，、2009年Breslauer,D.等人著的Mobilephonebasedclinicalmicroscopyforglobalhealthapplications、以及2010年第10卷第22期的第3125頁(yè)至3129頁(yè)中Zheng,G.等人著的“Sub-pixelresolvingoptofluidicmicroscopeforon-chipcellimaging.LabonaChip，，，出于各種目的，這些文獻(xiàn)通過(guò)引用被全部并入。[0089]具有更低的成本和更小的尺寸的芯片上的成像系統(tǒng)能被用作芯片上的細(xì)胞培養(yǎng)平臺(tái)，這個(gè)平臺(tái)能夠以平行的方式在整個(gè)時(shí)間使細(xì)胞成像。自動(dòng)成像系統(tǒng)的示例能夠發(fā)現(xiàn)于自然方法2010年第7卷第9期的第737頁(yè)至739頁(yè)中Levin-Reisman,1.等人所著的“AutomatedimagingwithScanLagrevealspreviouslyundetectablebacterialgrowthphenotypes”,出于各種目的該文獻(xiàn)通過(guò)引用被全部并入。結(jié)合傳統(tǒng)的以孵化器為基礎(chǔ)的細(xì)胞培養(yǎng)，芯片上的顯微鏡在研究系統(tǒng)生物學(xué)、細(xì)胞生長(zhǎng)和體外藥物篩選方面可以幫助探索時(shí)間分辨的信息，而應(yīng)用像笨重的顯微鏡或板塊閱讀器(platereaders)這樣的傳統(tǒng)方法以原位和并行方式進(jìn)行計(jì)數(shù)和跟蹤單個(gè)的細(xì)胞是困難的。[0090]利用像素超分辨率算法和IXD屏幕照明，基于CMOS圖像傳感器的芯片上的成像系統(tǒng)進(jìn)來(lái)已被開發(fā)出來(lái)。超分辨率算法的示例可以發(fā)現(xiàn)于IEEE信號(hào)處理雜志2003年第20卷第3期的第21頁(yè)至第36頁(yè)中SungCheol,P.、P.MinKyu和K.MoonGi所著的“Super-resolutionimagereconstruction:atechnicaloverview，，。在該系統(tǒng)中，樣本被放置在傳感器的表面上，且成像在像素化的低分辨率圖像的序列中，該像素化的低分辨率圖像的每個(gè)幀在照明時(shí)光柵掃描LCD屏上的亮像素獲得。然后，利用像素超分辨率算法將這些圖像處理成單個(gè)的高分辨率的圖像。在該系統(tǒng)中，可以實(shí)現(xiàn)可與通過(guò)傳統(tǒng)的20倍-40倍的物鏡顯微鏡獲得的分辨率媲美的分辨率。在傳感器的表面上的平面可以獲得最高的分辨率。[0091]實(shí)施方式的光導(dǎo)像素系統(tǒng)10可以用作具有一個(gè)或更多的芯片上的光導(dǎo)像素設(shè)備100的芯片上的無(wú)透鏡成像系統(tǒng)。每個(gè)芯片上的光導(dǎo)像素設(shè)備100能夠應(yīng)用像素的超分辨率算法且包括光導(dǎo)114以提供用于生物學(xué)樣本的亮場(chǎng)成像和熒光高分辨率成像的緊湊的成像平臺(tái)，使其成為生物學(xué)研究和醫(yī)學(xué)研究的強(qiáng)大工具。[0092]在一個(gè)芯片上的光導(dǎo)像素系統(tǒng)10中，一個(gè)或更多的芯片上的光導(dǎo)像素設(shè)備100可以被用于具有成像能力的芯片上的細(xì)胞培養(yǎng)平臺(tái)。該系統(tǒng)的緊湊性和低成本特性允許用戶可以進(jìn)行原位培養(yǎng)分析，諸如生長(zhǎng)跟蹤、篩選和細(xì)胞計(jì)數(shù)。[0093]圖6是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的在用于實(shí)時(shí)分析的使用并行的原位成像的芯片上的細(xì)胞培養(yǎng)平臺(tái)中的芯片上的光導(dǎo)像素系統(tǒng)10的示意圖。在圖6中，芯片上的光導(dǎo)像素系統(tǒng)10包括7個(gè)芯片上的光導(dǎo)像素設(shè)備100。芯片上的光導(dǎo)像素系統(tǒng)10還包括主計(jì)算機(jī)300、恒溫箱400和中繼器500。芯片上的光導(dǎo)像素設(shè)備100通過(guò)中繼器500與主計(jì)算機(jī)300通信。芯片上的光導(dǎo)像素設(shè)備100位于恒溫箱400的里面。雖然顯示了7個(gè)光導(dǎo)像素設(shè)備100，但是可以包括任何合適的數(shù)量(如，1、2、4、5、6、10、100等)。[0094]光導(dǎo)像素系統(tǒng)10還包括具有處理器310、計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)(0?0320和顯示器330的主計(jì)算機(jī)300。顯示器330和CRM320與處理器310通信。處理器310與光導(dǎo)像素設(shè)備100的光探測(cè)層120通信。雖然圖1中顯示的是單個(gè)的光導(dǎo)像素設(shè)備100，但是其他實(shí)施方式的光導(dǎo)像素系統(tǒng)10可包括多個(gè)光導(dǎo)像素設(shè)備100。中繼器500(如，中繼多路復(fù)用器)能夠?qū)?lái)自多個(gè)光導(dǎo)像素設(shè)備100的信號(hào)的信息中繼到主計(jì)算機(jī)300中的處理器210(未顯示)。[0095]該芯片上的多模成像系統(tǒng)能以低成本和緊湊的方式被制造具有在其上面生長(zhǎng)細(xì)胞的能力。整個(gè)成像系統(tǒng)能夠被置于恒溫箱中，以使用戶能夠在亮場(chǎng)和熒光中將細(xì)胞成像。簡(jiǎn)單的容器設(shè)計(jì)能夠被放在芯片上，其中細(xì)胞和培養(yǎng)介質(zhì)能夠被存儲(chǔ)。還可以設(shè)計(jì)多容器陣列或復(fù)雜的流體網(wǎng)絡(luò)用于提供對(duì)化學(xué)環(huán)境和醫(yī)學(xué)環(huán)境的控制。該系統(tǒng)能夠替換生物實(shí)驗(yàn)室的培養(yǎng)皿和孔板。[0096]IV.具有光導(dǎo)的引導(dǎo)層的制造[0097]可以利用合適的傳統(tǒng)方法制造光導(dǎo)像素設(shè)備100?？梢酝ㄟ^(guò)添加和蝕刻工藝制造光導(dǎo)像素設(shè)備100的實(shí)施方式的多層主體101的層。還有,實(shí)施方式的引導(dǎo)層Iio可以分開制造，且隨后與光探測(cè)層120的多個(gè)光探測(cè)元件122對(duì)齊，或直接在光探測(cè)層120上制造。合適的添加工藝包括在預(yù)定義的桿陣列上的電鍍或化學(xué)鍍。在一個(gè)實(shí)施方式中，可以通過(guò)蝕刻像薄金屬片、硅襯底或聚合物膜的整塊材料來(lái)制造孔的形式的多個(gè)光導(dǎo)112的引導(dǎo)層110。[0098]光導(dǎo)114之間的部分引導(dǎo)層110可以由能夠阻擋光跨越相鄰的光導(dǎo)114的任何合適的材料制成。例如，其可以是任何反光金屬、涂有反光金屬層的其他材料或相比于光纖面板中的光導(dǎo)芯折射率低的材料。[0099]制造光導(dǎo)像素設(shè)備100的主體101和其他高縱橫比的金屬結(jié)構(gòu)的一種方法是利用標(biāo)準(zhǔn)的光刻(Lithographic)、電鑄(Galvano-formung)、注塑(Abformung)(LIGA)工藝。圖7是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的LIGA工藝的工序示意圖，該工藝可用于制造光導(dǎo)像素設(shè)備100的主體101。如圖7Ca)所示，在該工藝中，薄導(dǎo)電籽層510沉積在光探測(cè)層120(如，CMOS圖像傳感器)的探測(cè)表面126上或硅襯底上。在圖7(b)顯示的另一工序種，高桿陣列520可利用像SU8這樣的高縱橫比的光致抗蝕劑制成。這種高桿陣列520能夠用作用于圖7(c)所示的電鍍工序的模具。一旦金屬530(如，鎳)通過(guò)電鍍或沉積生長(zhǎng)，則如圖7Cd)所示，光致抗蝕劑可被移走。其余的孔540可以通過(guò)旋涂或超聲來(lái)填充染料材料(濾光材料)形成濾光器170而完成引導(dǎo)層110。一旦光導(dǎo)114被填充了形成濾光器170的濾光材料,鈍化層180(未顯示)則可在進(jìn)行任何生物成像和分析之前被置于引導(dǎo)層110的頂部。[0100]光導(dǎo)像素設(shè)備100的主體101的另一制造方法是利用反應(yīng)離子蝕刻(RIE)工藝或深反應(yīng)離子蝕刻工藝制造由濾光材料(吸收性彩色濾光器、干涉濾光器等)制成的高桿陣列520。在這個(gè)方法中，由濾光材料(如，帶有濾光器170的光導(dǎo)114)制成的高桿陣列520可以被用作光導(dǎo)114之間的電鍍金屬的模具以形成引導(dǎo)層114。反應(yīng)離子蝕刻(RIE)或深反應(yīng)離子蝕刻工藝可以被用于制造具有濾光材料(吸收性彩色濾光器、干涉濾光器等)的高桿陣列520。依據(jù)染料類型，高桿陣列520中的染料需要與光致抗蝕劑或其他化學(xué)物混合使用以在電鍍過(guò)程中保持其形狀。[0101]圖8是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的反應(yīng)離子蝕刻(RIE)工藝的工序示意圖，該反應(yīng)離子蝕刻(RIE)工藝可以被用于制造光導(dǎo)像素設(shè)備100的主體101。如圖8(a)所示，在這個(gè)工藝中，薄導(dǎo)電籽層510沉積在光探測(cè)層120(如，CMOS圖像傳感器)的探測(cè)表面126上或硅襯底上。在圖8(b)中，濾光材料的旋涂的濾光層550被沉積在薄導(dǎo)電籽層上。由光致抗蝕劑材料制成的圖案560被添加于圖8(c)中的旋涂的濾光層550。在圖8(d)中，反應(yīng)離子蝕刻(RIE)或深反應(yīng)離子蝕刻工藝被用于移除材料，只留下高桿陣列520的濾光器170。高桿陣列520用作用于圖8(e)中所示的電鍍工序的模具。在某些情形中，鈍化層180(未顯示)則可在進(jìn)行任何生物成像和分析之前被置于引導(dǎo)層110的頂部。[0102]V.計(jì)算機(jī)設(shè)備[0103]圖9顯示的是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的可出現(xiàn)在用于光導(dǎo)像素系統(tǒng)10的計(jì)算機(jī)設(shè)備中的子系統(tǒng)的方框圖。例如，與光導(dǎo)像素設(shè)備100通信的計(jì)算機(jī)200可具有圖9中的組件的任何合適的組合。[0104]先前在附圖中描述的各種組件可以利用一個(gè)或更多的計(jì)算機(jī)設(shè)備來(lái)操作以實(shí)現(xiàn)本文所述的功能。圖中的任何元件可以利用任何合適數(shù)量的子系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)本文所述的功能。圖9中顯示了這樣的子系統(tǒng)或組件的示例。圖9中顯示的子系統(tǒng)通過(guò)系統(tǒng)總線725進(jìn)行互連。顯示了其他的子系統(tǒng)，如打印機(jī)730、鍵盤732、固定的磁盤734(或包含計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的其他存儲(chǔ)器)、耦合到顯示適配器738的顯示器330，以及其他子系統(tǒng)。通過(guò)本領(lǐng)域所熟知的任何數(shù)量的像串行端口742的裝置，耦合到I/O控制器740的外設(shè)或輸入/輸出(I/O)設(shè)備能夠被連接到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。例如，串行端口742或外部接口744能夠被用于將計(jì)算機(jī)裝置連接到像互聯(lián)網(wǎng)這樣的廣域網(wǎng)、鼠標(biāo)輸入設(shè)備或掃描儀。通過(guò)系統(tǒng)總線的互連使中央處理器310能夠與每個(gè)子系統(tǒng)通信且控制來(lái)自系統(tǒng)存儲(chǔ)器746或固定磁盤734的指令的執(zhí)行，還有子系統(tǒng)間的信息交換。系統(tǒng)存儲(chǔ)器746和/或固定磁盤734可以包含計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)320。任何這些元件可以出現(xiàn)在先前描述的特征中。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)320可以包含用于執(zhí)行以上所述的任何功能的代碼。[0105]在某些實(shí)施方式中，諸如打印機(jī)730或顯示器330的光導(dǎo)像素系統(tǒng)10的輸出設(shè)備能夠輸出不同形式的數(shù)據(jù)。例如，光導(dǎo)像素系統(tǒng)10能夠輸出樣本400的熒光/磷光圖像或其他分析結(jié)果。[0106]應(yīng)該理解以上所述的本發(fā)明能夠利用計(jì)算機(jī)軟件以模塊化的或集成方式以控制邏輯的形式執(zhí)行?；诒竟_和本文提供的教導(dǎo)，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)發(fā)現(xiàn)和理解利用硬件和軟硬件的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的其他的方式和/或方法。[0107]本申請(qǐng)中所述的任何軟件組件或功能可以實(shí)現(xiàn)為由處理器執(zhí)行的軟件代碼，所述軟件代碼利用任何適當(dāng)?shù)挠?jì)算機(jī)語(yǔ)言，諸如，例如Java、C++或Perl,使用例如傳統(tǒng)的或面向?qū)ο蟮募夹g(shù)。軟件代碼可以以指令或命令系列存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上，所述計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)諸如隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、像硬盤或軟盤的磁介質(zhì)、或像CD-ROM的光學(xué)介質(zhì)。任何這種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以駐留在單個(gè)的計(jì)算裝置之上或在其里面，且可以存在于系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的不同的計(jì)算裝置上或里面。[0108]列舉的“一(a)”、“一(an)”或“所述(the)”意思是指“一個(gè)或更多”，除非特別指出與該含義相反。[0109]以上的描述是為了說(shuō)明而不是限制。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，通過(guò)借鑒本公開，本公開的很多變形是明顯的。因此，本公開的范圍不應(yīng)該參照以上描述來(lái)確定，而應(yīng)該參照所附權(quán)利要求及其全部范圍或等同物來(lái)確定。[0110]任何實(shí)施方式的一個(gè)或更多的特征可以結(jié)合任何其他實(shí)施方式的一個(gè)或更多的特征，而不脫離本公開的范圍。此外，在不脫離本公開的范圍的情況下，可對(duì)任何實(shí)施方式進(jìn)行修改、添加或刪除。在不脫離本公開的范圍的情況下，根據(jù)特定的需要，任何事實(shí)方案的組件可以被集成或分開。[0111]以上提到的所有專利、專利申請(qǐng)、出版物和描述，出于各種目的通過(guò)引用被全部并入。沒(méi)有一個(gè)被承認(rèn)是現(xiàn)有技術(shù)?！緳?quán)利要求】1.一種光導(dǎo)像素，包含:具有光導(dǎo)的引導(dǎo)層；以及具有光探測(cè)元件的光探測(cè)層，所述光探測(cè)元件被配置為接收由所述光導(dǎo)引導(dǎo)的光。2.如權(quán)利要求1所述的光導(dǎo)像素，其中所述光導(dǎo)包括:穿過(guò)所述引導(dǎo)層的透光區(qū)域；以及反射壁。3.如權(quán)利要求2所述的光導(dǎo)像素，其中所述透光區(qū)域包括濾光器。4.如權(quán)利要求1所述的光導(dǎo)像素，還包含在所述引導(dǎo)層和所述光探測(cè)層之間的透明層。5.一種光導(dǎo)像素設(shè)備，包含:具有多個(gè)光導(dǎo)的引導(dǎo)層；以及具有多個(gè)光探測(cè)元件的光探測(cè)層，每個(gè)光探測(cè)元件被配置為接收由所述多個(gè)光導(dǎo)中的光導(dǎo)引導(dǎo)的光。6.如權(quán)利要求5所述的光導(dǎo)像素設(shè)備，其中所述光導(dǎo)包括:穿過(guò)所述引導(dǎo)層的透光區(qū)域；以及反射壁。7.如權(quán)利要求5所述的光導(dǎo)像素設(shè)備,其中所述光導(dǎo)中的一個(gè)或多個(gè)包括濾光器。8.如權(quán)利要求5所述的光導(dǎo)像素設(shè)備，還包含在所述引導(dǎo)層和所述光探測(cè)層之間的透明層。9.如權(quán)利要求5所述的光導(dǎo)像素設(shè)備，還包含處理器，所述處理器被配置為基于由多個(gè)光探測(cè)元件接收的光，生成位于照明源和所述引導(dǎo)層之間的樣本的投影圖像。10.如權(quán)利要求9所述的光導(dǎo)像素設(shè)備，其中所述光探測(cè)層包括所述處理器。11.如權(quán)利要求5所述的光導(dǎo)像素設(shè)備，其中所述光探測(cè)層包含包括所述多個(gè)光探測(cè)元件的光探測(cè)元件二維陣列。12.如權(quán)利要求5所述的光導(dǎo)像素設(shè)備，還包含處理器，所述處理器被配置為生成位于掃描照明源和所述引導(dǎo)層之間的樣本的亞像素移位投影圖像的序列，所述亞像素移位投影圖像的序列對(duì)應(yīng)于所述照明源的多個(gè)掃描位置，所述處理器還被配置為基于所述亞像素移位投影圖像的序列，生成所述樣本的亞像素分辨率圖像。13.如權(quán)利要求12所述的光導(dǎo)像素設(shè)備，其中所述光探測(cè)層包括所述處理器。14.一種光導(dǎo)像素系統(tǒng)，包含:光導(dǎo)像素設(shè)備，包含具有多個(gè)光導(dǎo)的引導(dǎo)層；以及具有多個(gè)光探測(cè)元件的光探測(cè)層，每個(gè)光探測(cè)元件被配置為接收由所述多個(gè)光導(dǎo)的對(duì)應(yīng)的光導(dǎo)引導(dǎo)的光；以及與所述多個(gè)光探測(cè)元件通信的處理器，所述處理器被配置為基于由所述多個(gè)光探測(cè)元件接收的光，生成位于照明源和所述引導(dǎo)層之間的樣本的一個(gè)或多個(gè)投影圖像。15.如權(quán)利要求14所述的光導(dǎo)像素，其中每個(gè)光導(dǎo)包括:穿過(guò)所述引導(dǎo)層的透光區(qū)域；以及反射壁。16.如權(quán)利要求14所述的光導(dǎo)像素,其中所述光導(dǎo)中的一個(gè)或多個(gè)包括濾光器。17.如權(quán)利要求14所述的光導(dǎo)像素，還包含在所述引導(dǎo)層和所述光探測(cè)層之間的透明層。18.如權(quán)利要求14所述的光導(dǎo)像素系統(tǒng)，其中所述照明源在不同的掃描時(shí)刻從多個(gè)掃描位置提供照明光，其中所述一個(gè)或多個(gè)投影圖像是對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)掃描位置的亞像素移位投影圖像的序列，以及其中所述處理器還被配置為基于所述投影圖像的序列生成所述樣本的亞像素分辨率圖像。19.一種光導(dǎo)像素系統(tǒng),包含:具有多個(gè)光導(dǎo)的引導(dǎo)層；具有多個(gè)光探測(cè)元件的光探測(cè)層；光導(dǎo)像素的陣列，每個(gè)光導(dǎo)像素包含所述多個(gè)光導(dǎo)中的光導(dǎo)和所述多個(gè)光探測(cè)元件中的對(duì)應(yīng)的光探測(cè)元件，所述光探測(cè)元件被配置為接收從對(duì)應(yīng)的光導(dǎo)被引導(dǎo)的光；以及處理器，其被配置為基于由所述多個(gè)光探測(cè)元件接收到的光，生成位于照明源和所述引導(dǎo)層之間的樣本的一個(gè)或多個(gè)投影圖像。20.如權(quán)利要求19所述的光導(dǎo)像素，其中所述光導(dǎo)中的一個(gè)或多個(gè)包括濾光器。21.如權(quán)利要求19所述的光導(dǎo)像素系統(tǒng)，其中所述照明源在不同的掃描時(shí)刻從多個(gè)掃描位置提供照明光，其中所述一個(gè)或多個(gè)投影圖像是對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)掃描位置的亞像素移位投影圖像的序列，以及其中所述處理器還被配置為基于所述投影圖像的序列生成所述樣本的亞像素分辨率圖像。【文檔編號(hào)】G02B6/10GK103534627SQ201280011370【公開日】2014年1月22日申請(qǐng)日期:2012年3月2日優(yōu)先權(quán)日:2011年3月3日【發(fā)明者】李承亞,鄭國(guó)安,本杰明·朱德克維茨,龐碩,吳繼剛,楊昌輝申請(qǐng)人:加州理工學(xué)院