专利名称：激光共焦扫描仪的自动调焦装置的制作方法
技术领域：
激光共焦扫描仪的自动调焦装置属于生物、医疗、科学仪器用的光电探测装置领域。
发明目的本发明的目的在于提供一种可用于生物芯片检测用的激光共焦扫描仪的自动调焦装置。
本发明的特征在于所述的光学扫描头含有依次由激光器、针孔、透镜、物镜和样品构成的入射光路，依次由上述样品和物镜、分光镜、像散透镜和四象限光电探测器构成的调焦用反射光路以及依次由上述样品和物镜、二向色分光镜、透镜、针孔和光电倍增管构成的检测用反射光路；所述的调焦控制电路是以数字信号处理电路和执行电机为主构成的数字控制电路；所述的调焦机构是与执行电机输出轴相接的丝杠—螺母式机械调焦机构。所述的调焦控制电路依次由其输入端与上述四象限光电探测器的输出端相连的放大、滤波和A/D转换电路、数字信号处理器DSP、光电隔离、D/A转换、放大电路和执行电机串接而成。所述的数字信号处理器DSP与计算机相连。所述的丝杠—螺母式机械调焦机构含有装有电机底座、支架和固定滑块的固定安装板，穿过电机底座、支架借助连轴器与电机的输出轴连接的丝杠和螺母，与螺母相连且连接着一块可相对于上述固定滑块移动而另一侧装有光学扫描头即镜头的活动底板，装在上述固定滑块上的光电传感器。
使用证明它达到了预期目的。
图3调焦控制电路的电路原理性方框图。
图4丝杠—螺母式调焦机构的机械原理框图。
再见图2。部分入射的激光透过生物样品8，经过一个透镜3变成平行光，再经过一个分光镜4改变方向，最后到达像散透镜11成像于四象限光电探测器12，当选择像散透镜11的两个方向的聚焦参数，可以得到一定的调焦范围和一定的调焦精度。调焦用的透镜3固定在可以由电机带动的活动板7上，生物芯片8放置于样品保持架9上。
再见图3。四象限光电探测器12把接收到的上述信号转换成四路电信号放大器13、滤波器14和A/D模数转换器15进入数字信号处理器16和计算机17，计算出并存储每一个扫描点的离焦信息。然后，在预定的扫描区域内移动样品，便可得到区域内各点的离焦信息。当这些点都在可以调焦的范围内时，根据数字信号处理器16或计算机17内存的目标偏置量，由数字信号处理器16或计算机17发出自动调焦命令，通过光电隔离�？�18、D/A数模转换器19及电机驱动功率放大电路20去驱动执行电机21，带动调焦机构进行调焦。
在图4中，丝杠22通过支架23连到固定安装板24上，固定滑块25也安装到固定安装板24上，镜头26用螺母固定到活动底板27上。镜头26、活动底板27、活动导轨28和螺母29连在一起组成可以上下活动的部件。执行电机21通过连轴器30带动丝杠22转动，从而使螺母29沿着丝杠22上下运动，带动镜头26沿着光轴线方向上下移动，直到生物芯片8及其上的样品达到要求的目标焦平面位置，完成调焦工序。光电传感器31固定在固定滑块25上，起到定位限位的作用，避免镜头26与生物芯片8碰撞，也可在硬件发生意外时调焦初始化定位。
它可以用自动调焦的方式检测生物样品，具有调焦范围大、精度高的优点。
权利要求
1.一种激光共焦扫描仪的自动调焦装置，含有光学扫描头，调焦控制电路以及调焦机构，其特征在于所述的光学扫描头含有依次由激光器、针孔、透镜、物镜和样品构成的入射光路，依次由上述样品和物镜、分光镜、像散透镜和四象限光电探测器构成的调焦用反射光路以及依次由上述样品和物镜、二向色分光镜、透镜、针孔和光电倍增管构成的检测用反射光路；所述的调焦控制电路是以数字信号处理电路和执行电机为主构成的数字控制电路；所述的调焦机构是与执行电机输出轴相接的丝杠—螺母式机械调焦机构。
2.根据权利要求1的激光共焦扫描仪的自动调焦装置，其特征在于所述的调焦控制电路依次由其输入端与上述四象限光电探测器的输出端相连的放大、滤波和A/D转换电路、数字信号处理器DSP、光电隔离、D/A转换、放大电路和执行电机串接而成。
3.根据权利要求1或2的激光共焦扫描仪的自动调焦装置，其特征在于所述的数字信号处理器DSP与计算机相连。
4.根据权利要求1的激光共焦扫描仪的自动调焦装置，其特征在于光学扫描头中的调焦用光路是反射式的。
5.根据权利要求1的激光共焦扫描仪的自动调焦装置，其特征在于光学扫描头中的调焦用光路是透射式的。
6.根据权利要求1的激光共焦扫描的自动调焦装置，其特征在于，所述的丝杠—螺母式机械调焦机构含有装有电机底座、支架和固定滑块的固定安装板，穿过电机底座、支架借助连轴器与电机的输出轴连接的丝杠和螺母，与螺母相连且连接着一块可相对于上述固定滑块移动而另一侧装有光学扫描头即镜头的活动底板，装在上述固定滑块上的光电传感器。
7.根据权利要求1的激光共焦扫描仪的自动调焦装置，其特征在于所述的样品是生物芯片上的生物样品。
全文摘要
激光共焦扫描仪的自动调焦装置属于生物、医疗、科学仪器用的光电探测装置领域,其特征在于,它含有:光学头,它依次由激光器、针孔、透镜、物镜和样品构成的入射光路,由上述样品和物镜、分光镜、像散透镜和四象限光电探测器构成的调焦用反射光路以及依次由上述样品和物镜、二向色分光镜、透镜、针孔和光电倍增管构成的检测用反射光路;所述的调焦控制电路是以数字信号处理器、计算机和执行电机为主构成的数字控制电路;调焦机构是与执行电路的输出轴相连的丝杠—螺母式调焦机构,同时设有光电控制式限位开关。它可以用自动调焦的方式检测生物样品,调焦范围大,精度高。
文档编号G01N21/64GK1358999SQ0210026
公开日2002年7月17日 申请日期2002年1月11日 优先权日2002年1月11日
发明者冯继宏, 刘诚迅, 吴浩扬, 程京, 周玉祥 申请人:清华大学, 北京博奥生物芯片有限责任公司
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