CN114252394B - 一种二向色镜自动反馈补偿方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种二向色镜自动反馈补偿方法，步骤如下：S1，将二向色镜或采集二向色镜反射光线信号的成像装置安装在能电力驱动转动的并与操控终端电性连接的转动平台上；S2，利用不同的成像装置对应采集通过二向色镜反射光线信号并形成图像一和透射光线并形成图像二；S3，将图像一和图像二传输至操控终端进行比对，并计算出两者的偏差值；S4,将该偏差值与所预设的容差值进行比对，在大于容差值时，根据比对的差异计算出二向色镜的偏差角度，然后通过操控终端进行角度的自动调整。该发明减少了二向色镜的装调难度，不需要专业的装调工具来调整角度，能自动计算并校正角度，维护难度低，方便维护，更利于使用。
Description
技术领域
本发明涉及测序仪领域，尤其是一种二向色镜自动反馈补偿方法。
背景技术
常用荧光显微成像光路原理图如图1所示，准直光源发射激发光，经过激发滤光片，被激发二向色镜反射到物镜中，聚焦的光照射到多种荧光物质标记的样品上，产生的荧光被物镜收集后，透过激发二向色镜，经过荧光二向色镜，荧光二向色镜45°放置，指定波长范围的荧光被反射，经过发射滤光片模块滤光后被成像装置接收，产生图像一；另外指定波长范围的荧光透射通过荧光二向色镜，经过发射滤光片模块滤光后被成像装置接收，产生图像二；对于相同样品，要求图像一和图像二的成像区域一样，也就要求二向色镜为45°放置，一旦角度不对，图像就会出现偏差或者暗区，导致图像一和图像二成像区域不一致，光路如图2中所示，就需要对其角度进行调节固定，而现有的调节方法是手动调整二向色镜机械固定件，其会存在以下缺陷：二向色镜装调难度大，为了保证二向色镜为45°放置，需要使用专业的装调工具来调整角度；稳定性不高，设备运行过程中，会有各种振动，长期使用后有可能出现螺丝松动，导致二向色镜的角度发生变化；售后维护难度大，设备在运输过程中，容易有碰撞，导致二向色镜的角度发生变化，而客户现场并没有专业的装调工具，调整难度大。
发明内容
针对现有的不足，本发明提供一种二向色镜自动反馈补偿方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种二向色镜自动反馈补偿方法，步骤如下：
S1，将二向色镜或采集二向色镜反射光线信号的成像装置安装在能电力驱动转动的并与操控终端电性连接的转动平台上；
S2，利用不同的成像装置对应采集通过二向色镜反射光线信号并形成图像一和透射光线并形成图像二；
S3，将图像一和图像二传输至操控终端进行比对，并计算出两者的偏差值：
S4，将计算出的偏差值和所预设的容差值进行比对，在偏差值小于或等于容差值时，不需要对二向色镜进行调整；在偏差值大于容差值时，则通过如下公式计算出二向色镜的偏差角度：
其中，h为图像一相对于图像二的偏差值，pixel number为图像一相对于图像二的偏差像素数，pixel size为成像装置感光元器件的单个像素尺寸，L为二向色镜到成像装置感光元器件的中心距离；
之后通过操控终端下达指令至转动平台对二向色镜或采集二向色镜反射光线信号的成像装置进行角度的反向自动调整，调整后再重复进行S2至S4步骤。
作为优选，步骤S4中对二向色镜或采集二向色镜反射光线信号的成像装置的角度调整包括横向和竖向的调整，所调整的角度值和偏差角度相同，且调整方向与偏差角度的偏差方向相反。
作为优选，所述转动平台包括安装二向色镜或采集二向色镜反射光线信号的成像装置的底座、驱动底座转动的电机、与电机电性连接的控制线路板，所述操控终端与控制线路板电性连接。
作为优选，步骤S2中所述成像装置包括对应于二向色镜反射光线信号的第一成像装置、对应于二向色镜透射光线的第二成像装置，所述第一成像装置和第二成像装置均与操控终端电性连接。
作为优选，所述转动平台是二维位移平台。
作为优选，所述二向色镜是根据波长选择性透射或反射荧光的荧光二向色镜。
作为优选，该补偿方法采用的成像系统中还包括用于发射激发光的光源组件、激发滤光片、物镜、包含筒镜和发射滤光片的发射滤光片模块、用于反射光源组件所发射激发光至物镜的激发二向色镜、能电力驱动转动的转动平台，所述激发滤光片和激发二向色镜均安装在光源组件所发射激发光的光路上，且激发滤光片处在激发二向色镜和光源组件之间；所述物镜安装在激发二向色镜所反射激发光的光路上；所述成像装置包括对应于荧光二向色镜反射光线的第一成像装置、对应于荧光二向色镜透射光线的第二成像装置，所述荧光二向色镜或第一成像装置安装在转动平台上；所述发射滤光片模块包括处在第一成像装置和荧光二向色镜之间的并位于荧光二向色镜反射光路上的第一发射滤光片模块、处在第二成像装置和荧光二向色镜之间的并位于荧光二向色镜透射光路上的第二发射滤光片模块；所述转动平台、第一成像装置、第二成像装置均与操控终端电性连接。
本发明的有益效果在于：该发明中二向色镜安装后不需要专业的装调工具来调整角度，启动设备后操控终端通过相应软件比较两个相机成像区域的差异，计算出旋转角度，并下达操控指令控制转动平台的旋转角度，实现二向色镜角度误差的自动调整，达到自动反馈补偿的目的，维护难度低，设备使用一段时间后也可以启动软件自动计算并校正角度，保证设备稳定；在搬运后，也可以进行校正，方便维护，成本低、通用性强，使用条件要求不高，更利于使用。
附图说明
图1是本发明现有二向色镜正常的光路示意图；
图2是本发明二向色镜异常的光路示意图；
图3是本发明实施例的原理结构框图；
图4是本发明实施例的光路示意图；
图5是本发明实施例计算二向色镜偏差角度示意图；
图6是本发明实施例的图像一和图像二产生的第一种偏差的对比图；
图7是本发明实施例对图6中的偏差进行补偿后的对比图；
图8是本发明实施例的图像一和图像二产生的第二种偏差的对比图；
图9是本发明实施例的图像一和图像二产生的第三种偏差的对比图；
图中零部件名称及序号：1-操控终端 2-控制线路板 3-第一成像装置 4-第二成像装置 5-二向色镜 6-光源组件 60-激发滤光片 61-物镜 62-第一发射滤光片模块 63-激发二向色镜 64-第二发射滤光片模块。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例的目的、技术方案和优点，下面将结合实施例对本发明作进一步说明，进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
在本发明中，如图3至图5中所示，一种二向色镜自动反馈补偿方法，步骤如下：S1，将二向色镜5或采集二向色镜反射光线信号的成像装置安装在能电力驱动转动的并与操控终端1电性连接的转动平台上，该二向色镜5是荧光二向色镜，是用来反射和透射样品产生的荧光的，将其以45度角的方式安装在光路中，在二向色镜5的角度产生偏差需要调整时，就可以通过调整二向色镜5或者与其反射光线相对的成像装置来校正角度，对它们的调整通过转动平台来实现，转动平台通过操控终端1，来对其进行角度的调整，如采用电脑并通过电脑上的相应操控程序来下达相应的操控指令，从而实现自动的反馈补偿；不需要专业的装调工具来调整角度，方便使用也确保了测试结果的精确性。
S2，利用不同的成像装置对应采集通过二向色镜5反射光线信号并形成图像一和透射光线并形成图像二，即对应于荧光的反射光线和透射光线分别设立有成像装置，成像装置包括对应于二向色镜5反射光线的第一成像装置3、对应于二向色镜5透射光线的第二成像装置4，所述第一成像装置3和第二成像装置4均与操控终端1电性连接，第一成像装置3和第二成像装置4接收相应的荧光信号并生成图像后，图像信息就被传输至操控终端1；
S3，将图像一和图像二传输至操控终端1进行比对，并计算出两者的偏差值，操控终端1接收到对应的图像信息后就通过相应的程序软件对图像的信息进行比对，同时计算出两者之间的偏差值并将结果反馈至控制转动平台的控制中心，该控制中心也就是控制转动平台的控制线路板2；
S4，将计算出的偏差值和所预设的容差值进行比对，在偏差值小于或等于容差值时，不需要对二向色镜5进行调整；在偏差值大于容差值时，则通过如下公式计算出二向色镜的偏差角度：
其中，h为图像一相对于图像二的偏差值，pixel number为图像一相对于图像二的偏差像素数，pixel size为成像装置感光元器件的单个像素尺寸，L为二向色镜到成像装置感光元器件的中心距离；
之后通过操控终端1下达指令至转动平台对二向色镜5或采集二向色镜5反射光线信号的成像装置进行角度的反向自动调整,反向就是相对于二向色镜5所偏差角度的方向来说的，如二向色镜是顺时针方向的偏差角度，那么所需要调整的角度就是逆时针调整相同角度值的角度即可，调整后再重复进行S2至S4步骤，直至偏差角度在容差值范围之内即可。
在荧光成像的整个过程中，首先准直光源也就是包含光源和准直系统的光源组件6发射激发光，经过激发滤光片60后，光线被激发二向色镜63反射到物镜61中，通过物镜61后聚焦的光照射到多种荧光物质标记的样品上，产生的荧光从物镜收集后，透过激发二向色镜63后的荧光射向二向色镜5，荧光经过二向色镜5，指定波长范围的荧光被反射，经过包括筒镜和发射滤光片的发射滤光片模块滤光后其荧光信号被第一成像装置接收，产生图像一；另外指定波长范围的荧光透射通过荧光二向色镜，经过发射滤光片模块滤光后被第二成像装置接收，产生图像二；此时当二向色镜5因为装调不当或者长期运行后松动或者运输过程中碰撞导致有角度偏差时，反射路的荧光如图4中虚线所示，只有部分荧光信号被第一成像装置接收，产生图像一；透射光路的荧光不受二向色镜5角度偏差影响，荧光被第二成像装置接收，产生图像二；图像一和图像二存在偏差，如图6所示，图像一上部分有暗区；然后在操控终端1通过软件计算出二向色镜5偏差角度，并反馈给控制电路板2，从而控制二向色镜5或者第一成像装置3底部转动平台反向补偿旋转相同的角度，调整后的光路下，成像装置重新获得图像一和图像二，再次对比两者差异，如果偏差值小于预设的容差值，结束调整，否则，再重复以上步骤，其流程图如图3所示，调整好的图像一和图像二示意图如图7所示。由于图像一和图像二的偏差情况多种多样，如图8和图9中所示，此时就选择转动平台是二维位移平台，就可矫正图像左右和上下两个维度的偏差，对二向色镜5或采集二向色镜5反射光线信号的成像装置的角度调整包括横向和竖向的调整，所调整的角度值和偏差角度相同，且调整方向与偏差角度的偏差方向相反，经过调整就对偏差形成反馈补偿。这样的调整难度低，不需要专业的装调工具来调整角度，通过操控终端1的自动计算、下达指令来驱动转动平台校正角度；而且其维护难度低，设备使用一段时间后同样可自动计算并校正角度，保证设备稳定；此外，搬运后，也可以进行校正，方便维护。
进一步的改进，所述转动平台包括安装二向色镜5或采集二向色镜5反射光线信号的成像装置的底座、驱动底座转动的电机、与电机电性连接的控制线路板2，所述操控终端1与控制线路板2电性连接，就方便了对电机的操控，以及对二向色镜5和成像装置的安装保护，控制线路板2上就设有相应的数据处理中心MCU单元，成像装置采集的光线信号传递至控制线路板2，经过控制线路板2上MCU单元的处理后将信息传递至操控终端1，操控终端1就根据接收的信息下达相应的操作指令，操作指令经过控制线路板2就启动电机进行相应的操作，实现自动的反馈补偿调节。
进一步的改进，如图4中所示，该补偿方法采用的成像系统中还包括用于发射激发光的光源组件6、激发滤光片60、物镜61、发射滤光片模块、用于反射光源组件6所发射激光至物镜61的激发二向色镜63、能电力驱动转动的转动平台，光源组件6包含光源和准直系统，激发滤光片60就使得通过光源组件6发射的光中能激发荧光的波长的光通过，该波长的光经过激发二向色镜63被反射到物镜61中，通过物镜61聚焦的光照射到多种荧光物质标记的样品上，产生的荧光被物镜61收集并透射通过激发二向色镜63，通过的荧光就被荧光二向色镜5分光；所述激发滤光片60和激发二向色镜63均安装在光源组件6所发射激发光的光路上，且激发滤光片60处在激发二向色镜63和光源组件6之间；所述物镜61安装在激发二向色镜63所反射激发光的光路上；所述成像装置用以接收荧光信号生成相应的图像，包括对应于荧光二向色镜5反射光线的第一成像装置3、对应于荧光二向色镜5透射光线的第二成像装置4，所述荧光二向色镜5或第一成像装置3安装在转动平台上；所述发射滤光片模块包括处在第一成像装置3和荧光二向色镜5之间的并位于荧光二向色镜5反射光路上的第一发射滤光片模块62、处在第二成像装置4和荧光二向色镜5之间的并位于荧光二向色镜5透射光路上的第二发射滤光片模块64，两个发射滤光片模块均包含有筒镜和发射滤光片，第一发射滤光片模块62就对荧光进行滤光获得样品中一种染料的荧光，然后被第一成像装置3接收产生图像，第二发射滤光片模块64同样对荧光进行滤光获得样品中另一种染料的荧光，然后被第二成像装置4接收产生图像；所述转动平台、第一成像装置3、第二成像装置4均与操控终端1电性连接。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (7)
1.一种二向色镜自动反馈补偿方法，其特征在于:步骤如下：
S1，将二向色镜或采集二向色镜反射光线信号的成像装置安装在能电力驱动转动的并与操控终端电性连接的转动平台上；
S2，利用不同的成像装置对应采集通过二向色镜反射光线信号并形成图像一和透射光线并形成图像二；
S3，将图像一和图像二传输至操控终端进行比对，并计算出两者的偏差值；
S4，将计算出的偏差值和所预设的容差值进行比对，在偏差值小于或等于容差值时，不需要对二向色镜进行调整；在偏差值大于容差值时，则通过如下公式计算出二向色镜的偏差角度：
其中，h为图像一相对于图像二的偏差值，pixel number为图像一相对于图像二的偏差像素数，pixel size为成像装置感光元器件的单个像素尺寸，L为二向色镜到成像装置感光元器件的中心距离；
之后通过操控终端下达指令至转动平台对二向色镜或采集二向色镜反射光线信号的成像装置进行角度的反向自动调整，调整后再重复进行S2至S4步骤。
2.根据权利要求1所述二向色镜自动反馈补偿方法，其特征在于:步骤S4中对二向色镜或采集二向色镜反射光线信号的成像装置的角度调整包括横向和竖向的调整，所调整的角度值和偏差角度相同，且调整方向与偏差角度的偏差方向相反。
3.根据权利要求1所述二向色镜自动反馈补偿方法，其特征在于:所述转动平台包括安装二向色镜或采集二向色镜反射光线信号的成像装置的底座、驱动底座转动的电机、与电机电性连接的控制线路板，所述操控终端与控制线路板电性连接。
4.根据权利要求1所述二向色镜自动反馈补偿方法，其特征在于:步骤S2中所述成像装置包括对应于二向色镜反射光线信号的第一成像装置、对应于二向色镜透射光线的第二成像装置，所述第一成像装置和第二成像装置均与操控终端电性连接。
5.根据权利要求1所述二向色镜自动反馈补偿方法，其特征在于:所述转动平台是二维位移平台。
6.根据权利要求1所述二向色镜自动反馈补偿方法，其特征在于:所述二向色镜是根据波长选择性透射或反射荧光的荧光二向色镜。
7.根据权利要求6所述二向色镜自动反馈补偿方法，其特征在于:该补偿方法采用的成像系统中还包括用于发射激发光的光源组件、激发滤光片、物镜、包含筒镜和发射滤光片的发射滤光片模块、用于反射光源组件所发射激发光至物镜的激发二向色镜、能电力驱动转动的转动平台，所述激发滤光片和激发二向色镜均安装在光源组件所发射激光的光路上，且激发滤光片处在激发二向色镜和光源组件之间；所述物镜安装在激发二向色镜所反射激发光的光路上；所述成像装置包括对应于荧光二向色镜反射光线的第一成像装置、对应于荧光二向色镜透射光线的第二成像装置，所述荧光二向色镜或第一成像装置安装在转动平台上；所述发射滤光片模块包括处在第一成像装置和荧光二向色镜之间的并位于荧光二向色镜反射光路上的第一发射滤光片模块、处在第二成像装置和荧光二向色镜之间的并位于荧光二向色镜透射光路上的第二发射滤光片模块；所述转动平台、第一成像装置、第二成像装置均与操控终端电性连接。
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- 2022-04-12 WO PCT/CN2022/086207 patent/WO2023103241A1/zh unknown
Patent Citations (6)
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