CN108333787A - 一种用于细胞分析仪的望远镜筒的光路系统 - Google Patents

一种用于细胞分析仪的望远镜筒的光路系统 Download PDF

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Abstract

一种用于细胞分析仪的望远镜筒的光路系统，包括激光合束模块、光学整形模块和聚焦透镜；激光器合束模块中设有包括并列排布的至少三个发射不同波长光波的半导体激光器，每个半导体激光器前端均设有与之对应的望远镜筒、以及与每个望远镜筒匹配、对应设置的分光镜；三种发射不同波长光波的半导体激光器发射的激光光束经过与之对应的望远镜筒，并经与之对应的分光镜反射后，分别通过光学整形模块和聚焦透镜，聚焦形成椭圆形束腰光斑；且不同激光光束的椭圆形束腰均位于细胞分流仪的细胞流动室中心位置附近。通过光学整形模块和聚焦透镜，最终入射聚焦到细胞流式室上。在售后维护中只需微调整与更换激光器对应的望远镜筒，即可快速实现整个光学系统的调整，降低光学系统的维护难度。

Description

一种用于细胞分析仪的望远镜筒的光路系统
技术领域
本发明涉及一种望远镜的光路装置，尤其是指应用于细胞分析仪的望远镜筒光路系统。
技术背景
流式细胞分析仪作为对不同细胞进行统计和分类的仪器已被广泛应用于医疗和生物领域，流式细胞分析仪的光学系统通常由激光激发系统和荧光收集检测模块组成。在激光激发光学系统中，不同波长的激光光束从激光器发射后，经过光学系统的整形后，使得激光在水平和垂直方向上的尺寸不同，最后通过聚焦透镜，形成一个约(10～15)×(50～70)μm椭圆高斯光束束腰光斑，并入射到途经细胞流动室的细胞上。激光激发系统的调整质量和稳定性更是直接决定了仪器的整体性能。
仪器在经过长时间使用后，配备的激光器会出现功率衰减等问题，需要更换新的激光器。由于新旧激光器的光束尺寸和发散角等参数均有不同，因此更换激光器后，光路系统中的整形模块和聚焦透镜位置需要重新校准，以满足激光光束在聚焦后的束腰位于细胞流动室中心位置附近。在客户现场更换激光器后，由于各方面的综合原因，导致细胞分析仪中的光学系统校正难度较大，因此，需要专业技术人员花费很多时间对流式细胞分析仪的光路进行细致地调整。
发明内容
鉴于上述现有技术存在的缺陷，本发明发明的目的：旨在提出一种用于细胞分析仪的望远镜筒的光路系统，该系统设于流式细胞仪器内部，基于该光学系统，可实现快速更换激光器并调整整个光路系统，降低流式细胞分析仪光路调整的难度，便于技术人员的售后维护。
本发明通过以下技术方案实现：
这种用于细胞分析仪的望远镜筒的光路系统，包括激光合束模块、光学整形模块和聚焦透镜；所述激光合束模块中包括并列排布的至少三个发射不同波长光波的半导体激光器，所述每个半导体激光器前端均设有与之对应匹配的望远镜筒，以及与每个望远镜筒对应匹配设置的分光镜；
所述三种发射不同波长光波的半导体激光器发射的激光光束经过与之对应匹配的望远镜筒，并经与之对应匹配的分光镜反射后，分别通过光学整形模块和聚焦透镜，聚焦形成椭圆形束腰光斑；且不同激光光束的椭圆形束腰光斑均分布于细胞分流仪的细胞流动室中心位置附近。
所述每一个激光器前端均设有与之对应匹配的望远镜筒。
所述望远镜筒包括至少一个正光焦度透镜和至少一个负光焦度透镜。
所述望远镜筒为可调焦式系统，通过机械方式调整望远镜筒体内设置的正光焦度透镜和一个负光焦度透镜之间的间距。
所述光学整形模块是一对以一定角度和方向排布的棱镜对、或者是一个凸面朝向流动室方向的平凸柱透镜；所述光学整形模块只对激光光束的水平或垂直方向进行压缩或者扩束整形，而对另外一个方向不整形。
所述聚焦透镜为正光焦度的消色差胶合透镜，用于校准色差。
所述的每一个分光镜表面镀有不同的光学膜层，用以实现反射与之对应匹配的半导体激光器发射的激光光束，而完全透过其它激光光束。
根据以上技术方案提出的这种用于细胞分析仪的望远镜筒的光路系统，在实际使用中可实现快速更换半导体激光器、并快速准确调整整个光路系统，降低流式细胞分析仪光路调整的难度，便于技术人员的售后维护；这对于克服新旧半导体激光器因光束尺寸和发散角等参数不同造成的调整难度具有积极作用，从而也为技术人员的售后维护和用户带来方便。
附图说明
图1是一种用于细胞分析仪的望远镜筒的光路整形系统的结构示意图；
图2a和2b是本发明实施案例的望远镜筒的结构示意图；
图3a和3b为光学整形模块的结构示意图。
图中：
01-激光光束模块；10-第一半导体激光器；20-第二半导体激光器；30-第三半导体激光器；11-第一望远镜筒；21-第二望远镜筒；31--第三望远镜筒；12-第一分光镜；22-第二分光镜；32-第三分光镜；4-光学整形模块；5-聚焦透镜；6-细胞流动室；7-负光焦度透镜；8-正光焦度透镜；9-棱镜；10-柱透镜。
具体实施方式
以下结合具体实施实例，对本发明的具体结构及实施方式作进一步的描述，以使得本发明的技术方案易于理解和掌握。
如图1所述，一种用于细胞分析仪的望远镜筒的光路系统，该光路设于流式细胞分析仪仪器内部，该光路系统包括激光合束模块01，光学整形模块4和聚焦透镜5；在激光合束模块01内，光路中并列排布着三种发射不同波长光波的半导体激光器：第一半导体激光器10、第二半导体激光器20、第三半导体激光器30，所述的三个半导体激光器(第一半导体激光器10、第二半导体激光器20、第三半导体激光器30)的前端分别设有与之对应匹配的三个望远镜筒：第一望远镜筒11，第二望远镜筒21，第三望远镜筒31，以及三个分光镜：第一分光镜12，第二分光镜22，第三分光镜32。
其中，所述每个望远镜筒(第一望远镜筒11，第二望远镜筒21，第三望远镜筒31)均为可调焦式望远镜筒，所述的第一望远镜筒11，、第二望远镜筒21，第三望远镜筒31各包括一个负光焦度透镜7和一个正光焦度透镜8；可以采用机械方式调整望远镜筒内部设置的负光焦度透镜7和一个正光焦度透镜8之间的间距。
图2所示，所述的望远镜筒内部透镜有两种放置方式：
如图2-(a)所示，沿着激光光束的入射方向，负光焦度透镜7在前，正光焦度透镜8在后，正光焦度透镜8的光焦度绝对值大于负光焦度透镜7的光焦度绝对值，激光光束得到扩束，扩束比由负光焦度透镜7和正光焦度透镜8的光焦度之比决定；
如图2-(b)所示，沿着激光光束的入射方向，正光焦度透镜8在前，负光焦度透镜7在后，正光焦度透镜8的光焦度绝对值大于负光焦度透镜7的光焦度绝对值，激光光束得到压缩，压缩比由负光焦度透镜7和正光焦度透镜8的光焦度之比决定。
由于望远镜筒是可调焦式，因此可以通过调整望远镜筒内的机械式调节机构，实现激光光束扩束或压缩比的连续性变化
作为本技术方案的优选方案：所述第一分光镜12的两侧镀有光学膜层，能够实现反射第一半导体激光器10发射的激光光束，并完全透过第二半导体激光器20和第三半导体激光器30发射的激光光束；同样，所述第二分光镜22的两侧镀有光学膜层，能够实现反射第二半导体激光器20发射的激光光束，并完全透过第一半导体激光器10和第三半导体激光器30发射的激光光束；所述所述第三分光镜32的两侧镀有光学膜层，能够实现反射第三半导体激光器30发射的激光光束，并完全透过第一半导体激光器10和第二半导体激光器20发射的激光光束。
所述不同的半导体激光器发射的激光束依次通过与之对应的望远镜筒，并经分光镜反射后，合束通过光学整形系统，激光光束在水平方向和垂直方向得到不同程度的整形，整形后的激光光束最后通过聚焦透镜，分别形成一个椭圆高斯束腰光斑，同时，调整半导体激光器和微调望远镜筒位置，使得聚焦形成的椭圆形束腰光斑位于细胞流动室上。
所述望远镜筒包括至少一个正光焦度的透镜7和至少一个负光焦度的透镜8；激光光束通过所述望远镜筒时，激光光束得以扩束或压缩，扩束比或压缩比由望远镜筒内部两个透镜的焦度之比决定的。由于望远镜筒是可调焦式，因此可根据实际需要调整望远镜筒，实现激光束扩束比或压缩比的连续变化。
所述光学整形模块4是一个棱镜对9或柱透镜10；所述光学整形模块4只将对激光光束的水平或垂直方向进行压缩或者扩束整形，而对另外一个方向不整形；
所述聚焦透镜5为一个正焦度的消色差胶合透镜。
上述这种半导体激光器工作原理如下：
第一半导体激光器10发射的光束通过与之对应的第一望远镜筒11后，激光光束得到扩束或压缩，光束扩束比或压缩比由第一望远镜筒11内部的负光焦度透镜7和正光焦度透镜8的光焦度之比决定，之后，激光光束经第一分光镜12反射后，入射到光学整形模块4；第二半导体激光器20发射的激光光束经过与之对应的第二望远镜筒21后，激光光束得到扩束或压缩，光束扩束比或压缩比由第二望远镜筒21内部的两透镜的光焦度之比决定，之后，经与之对应的第二分光镜22反射后，透过第一分光镜12，入射到光学整形模块4；第三激光器30发射的光束经过与之对应的第三望远镜筒31后，激光光束得到扩束或压缩，光束扩束比或压缩比由第三望远镜筒31内部的两透镜的光焦度之比决定，之后，经与之对应的第三分光镜32反射后，透过第二分光镜22和第钇分光镜12，入射到光学整形模块4。
其中，所述光学整形模块4为一棱镜对9或柱透镜10，其结构如图3-(a)，图3-(b)所示。
图3-(a)为一对以一定角度和方向排布的棱镜对9；
图3-(b)为一个凸面朝向流动室方向的平凸柱透镜10；
所述棱镜对或柱透镜将只对激光光束的水平或垂直方向进行压缩或者扩束整形，而对另外一个方向不整形；
半导体激光器(第一半导体激光器10，第二半导体激光器20，第三半导体激光器30)发射的三种不同的激光光束分别经分光镜(第一分光镜12，第二分光镜22，第三分光镜32)反射，最终一起经过光学整形系统4，激光光束在水平方向和垂直方向得到不同程度的整形，整形后的激光光束最后通过聚焦透镜5，聚焦形成一个(10～15)×(50～70)μm左右的椭圆形束腰光斑，同时，调整半导体激光器(第一半导体激光器10，第二半导体激光器20，第三半导体激光器30)和微调望远镜筒(第一望远镜筒11，第二望远镜筒21，第三望远镜筒31)，使得半导体激光器(第一半导体激光器10，第二半导体激光器20，第三半导体激光器30)发射的激光光束经透镜5聚焦形成的椭圆形束腰光斑，且椭圆形束腰光斑均位于细胞流动室6中心位置。
其中，聚焦透镜5为一个正光焦度的胶合消色差透镜，该胶合透镜有效地降低不同波长的激光光束在聚焦时产生的色差。
上述整个光路系统设于流式细胞分析仪内部，由于仪器在长期时间使用后，配备的半导体激光器会出现功率衰减等问题，如半导体激光器，因此必须更换新的半导体激光器。在更换新的第一半导体激光器10后，只需微调所更换半导体激光器对应的第一望远镜筒11，即可使得激光光束经消色差胶合透镜5聚焦形成的椭圆形束腰光斑位于细胞流动室6上，而无需调整整形模块4和聚焦透镜5的位置，操作调整简单。
如需更换其他半导体激光器，如第二半导体激光器20或第三半导体30，操作步骤如上述。
本发明提出一种用于细胞分析仪的望远镜筒的光路系统，该系统设于流式细胞仪器内部，基于该光学系统，可实现快速更换激光器并调整整个光路系统，降低流式细胞分析仪光路调整的难度，便于技术人员的售后维护。
以上仅是申请人针对技术方案给出的本发明的基本实施方式，并不代表本发明的全部，本行业的技术人员依据本基本创意所提出的不具有实质性创新内容的改进均应视为属于本发明保护的范畴。

Claims (7)

1.一种用于细胞分析仪的望远镜筒的光路系统，包括激光合束模块(O1)、光学整形模块(4)和聚焦透镜(5)；其特征在于：
A)所述激光器合束模块(O1)中设有包括并列排布的至少三个发射不同波长光波的半导体激光器，所述每个半导体激光器前端均设有与之对应匹配的望远镜筒、以及与每个望远镜筒对应匹配设置的分光镜；
B)所述三种发射不同波长光波的半导体激光器发射的激光光束经过与之对应匹配的望远镜筒，并经与之对应匹配的分光镜反射后，分别通过光学整形模块(4)和聚焦透镜(5)，聚焦形成椭圆形束腰光斑；且不同激光光束的椭圆形束腰光斑均分布于细胞分流仪的细胞流动室(6)中心位置附近。
2.如权利要求1所述的一种用于细胞分析仪的望远镜筒的光路系统，其特征在于：所述每一个半导体激光器前端均设有与之对应匹配的望远镜筒。
3.如权利要求1所述的一种用于细胞分析仪的望远镜筒的光路系统，其特征在于：所述望远镜筒包括至少一个正光焦度透镜(8)和一个负光焦度透镜(7)。
4.如权利要求1所述的一种用于细胞分析仪的望远镜筒的光路系统，其特征在于：所述的望远镜筒为调焦式望远镜筒，通过机械方式调整望远镜筒体内设置的正光焦度透镜(8)和一个负光焦度透镜(7)之间的间距。
5.如权利要求1所述的一种用于细胞分析仪的望远镜筒的光路系统，其特征在于：所述光学整形模块(4)是一对以一定角度和方向排布的棱镜对、或者是一个凸面朝向流动室方向的平凸柱透镜；所述光学整形模块(4)只对激光光束的水平或垂直方向进行压缩或者扩束整形，而对另外一个方向不整形。
6.如权利要求1所述的一种用于细胞分析仪的望远镜筒的光路系统，其特征在于：所述聚焦透镜为正光焦度的消色差胶合透镜，用于校正色差。
7.如权利要求1所述的一种用于细胞分析仪的望远镜筒的光路系统，其特征在于：所述的每个分光镜表面镀有不同的光学膜层，用以实现反射与之对应的半导体激光器发射的激光光束，而完全透过其它激光光束。
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