專利名稱：激光共焦掃描儀的自動調(diào)焦裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
激光共焦掃描儀的自動調(diào)焦裝置屬于生物、醫(yī)療、科學(xué)儀器用的光電探測裝置領(lǐng)域。
發(fā)明目的本發(fā)明的目的在于提供一種可用于生物芯片檢測用的激光共焦掃描儀的自動調(diào)焦裝置。
本發(fā)明的特征在于所述的光學(xué)掃描頭含有依次由激光器、針孔、透鏡、物鏡和樣品構(gòu)成的入射光路，依次由上述樣品和物鏡、分光鏡、像散透鏡和四象限光電探測器構(gòu)成的調(diào)焦用反射光路以及依次由上述樣品和物鏡、二向色分光鏡、透鏡、針孔和光電倍增管構(gòu)成的檢測用反射光路；所述的調(diào)焦控制電路是以數(shù)字信號處理電路和執(zhí)行電機為主構(gòu)成的數(shù)字控制電路；所述的調(diào)焦機構(gòu)是與執(zhí)行電機輸出軸相接的絲杠—螺母式機械調(diào)焦機構(gòu)。所述的調(diào)焦控制電路依次由其輸入端與上述四象限光電探測器的輸出端相連的放大、濾波和A/D轉(zhuǎn)換電路、數(shù)字信號處理器DSP、光電隔離、D/A轉(zhuǎn)換、放大電路和執(zhí)行電機串接而成。所述的數(shù)字信號處理器DSP與計算機相連。所述的絲杠—螺母式機械調(diào)焦機構(gòu)含有裝有電機底座、支架和固定滑塊的固定安裝板，穿過電機底座、支架借助連軸器與電機的輸出軸連接的絲杠和螺母，與螺母相連且連接著一塊可相對于上述固定滑塊移動而另一側(cè)裝有光學(xué)掃描頭即鏡頭的活動底板，裝在上述固定滑塊上的光電傳感器。
使用證明它達到了預(yù)期目的。
圖3調(diào)焦控制電路的電路原理性方框圖。
圖4絲杠—螺母式調(diào)焦機構(gòu)的機械原理框圖。
再見圖2。部分入射的激光透過生物樣品8，經(jīng)過一個透鏡3變成平行光，再經(jīng)過一個分光鏡4改變方向，最后到達像散透鏡11成像于四象限光電探測器12，當選擇像散透鏡11的兩個方向的聚焦參數(shù)，可以得到一定的調(diào)焦范圍和一定的調(diào)焦精度。調(diào)焦用的透鏡3固定在可以由電機帶動的活動板7上，生物芯片8放置于樣品保持架9上。
再見圖3。四象限光電探測器12把接收到的上述信號轉(zhuǎn)換成四路電信號放大器13、濾波器14和A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器15進入數(shù)字信號處理器16和計算機17，計算出并存儲每一個掃描點的離焦信息。然后，在預(yù)定的掃描區(qū)域內(nèi)移動樣品，便可得到區(qū)域內(nèi)各點的離焦信息。當這些點都在可以調(diào)焦的范圍內(nèi)時，根據(jù)數(shù)字信號處理器16或計算機17內(nèi)存的目標偏置量，由數(shù)字信號處理器16或計算機17發(fā)出自動調(diào)焦命令，通過光電隔離模塊18、D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換器19及電機驅(qū)動功率放大電路20去驅(qū)動執(zhí)行電機21，帶動調(diào)焦機構(gòu)進行調(diào)焦。
在圖4中，絲杠22通過支架23連到固定安裝板24上，固定滑塊25也安裝到固定安裝板24上，鏡頭26用螺母固定到活動底板27上。鏡頭26、活動底板27、活動導(dǎo)軌28和螺母29連在一起組成可以上下活動的部件。執(zhí)行電機21通過連軸器30帶動絲杠22轉(zhuǎn)動，從而使螺母29沿著絲杠22上下運動，帶動鏡頭26沿著光軸線方向上下移動，直到生物芯片8及其上的樣品達到要求的目標焦平面位置，完成調(diào)焦工序。光電傳感器31固定在固定滑塊25上，起到定位限位的作用，避免鏡頭26與生物芯片8碰撞，也可在硬件發(fā)生意外時調(diào)焦初始化定位。
它可以用自動調(diào)焦的方式檢測生物樣品，具有調(diào)焦范圍大、精度高的優(yōu)點。
權(quán)利要求
1.一種激光共焦掃描儀的自動調(diào)焦裝置，含有光學(xué)掃描頭，調(diào)焦控制電路以及調(diào)焦機構(gòu)，其特征在于所述的光學(xué)掃描頭含有依次由激光器、針孔、透鏡、物鏡和樣品構(gòu)成的入射光路，依次由上述樣品和物鏡、分光鏡、像散透鏡和四象限光電探測器構(gòu)成的調(diào)焦用反射光路以及依次由上述樣品和物鏡、二向色分光鏡、透鏡、針孔和光電倍增管構(gòu)成的檢測用反射光路；所述的調(diào)焦控制電路是以數(shù)字信號處理電路和執(zhí)行電機為主構(gòu)成的數(shù)字控制電路；所述的調(diào)焦機構(gòu)是與執(zhí)行電機輸出軸相接的絲杠—螺母式機械調(diào)焦機構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的激光共焦掃描儀的自動調(diào)焦裝置，其特征在于所述的調(diào)焦控制電路依次由其輸入端與上述四象限光電探測器的輸出端相連的放大、濾波和A/D轉(zhuǎn)換電路、數(shù)字信號處理器DSP、光電隔離、D/A轉(zhuǎn)換、放大電路和執(zhí)行電機串接而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的激光共焦掃描儀的自動調(diào)焦裝置，其特征在于所述的數(shù)字信號處理器DSP與計算機相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的激光共焦掃描儀的自動調(diào)焦裝置，其特征在于光學(xué)掃描頭中的調(diào)焦用光路是反射式的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的激光共焦掃描儀的自動調(diào)焦裝置，其特征在于光學(xué)掃描頭中的調(diào)焦用光路是透射式的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的激光共焦掃描的自動調(diào)焦裝置，其特征在于，所述的絲杠—螺母式機械調(diào)焦機構(gòu)含有裝有電機底座、支架和固定滑塊的固定安裝板，穿過電機底座、支架借助連軸器與電機的輸出軸連接的絲杠和螺母，與螺母相連且連接著一塊可相對于上述固定滑塊移動而另一側(cè)裝有光學(xué)掃描頭即鏡頭的活動底板，裝在上述固定滑塊上的光電傳感器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的激光共焦掃描儀的自動調(diào)焦裝置，其特征在于所述的樣品是生物芯片上的生物樣品。
全文摘要
激光共焦掃描儀的自動調(diào)焦裝置屬于生物、醫(yī)療、科學(xué)儀器用的光電探測裝置領(lǐng)域,其特征在于,它含有:光學(xué)頭,它依次由激光器、針孔、透鏡、物鏡和樣品構(gòu)成的入射光路,由上述樣品和物鏡、分光鏡、像散透鏡和四象限光電探測器構(gòu)成的調(diào)焦用反射光路以及依次由上述樣品和物鏡、二向色分光鏡、透鏡、針孔和光電倍增管構(gòu)成的檢測用反射光路;所述的調(diào)焦控制電路是以數(shù)字信號處理器、計算機和執(zhí)行電機為主構(gòu)成的數(shù)字控制電路;調(diào)焦機構(gòu)是與執(zhí)行電路的輸出軸相連的絲杠—螺母式調(diào)焦機構(gòu),同時設(shè)有光電控制式限位開關(guān)。它可以用自動調(diào)焦的方式檢測生物樣品,調(diào)焦范圍大,精度高。
文檔編號G01N21/64GK1358999SQ0210026
公開日2002年7月17日 申請日期2002年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月11日
發(fā)明者馮繼宏, 劉誠迅, 吳浩揚, 程京, 周玉祥 申請人:清華大學(xué), 北京博奧生物芯片有限責(zé)任公司