CN114544575A - 一种荧光检测系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种荧光检测系统，涉及荧光检测领域。本申请所提供的荧光检测系统，包括：激发光源、透镜、用于放置样品的待检区域、荧光成像系统，还包括：平面反射装置；激发光源、透镜、平面反射装置、荧光成像系统、待检区域依次放置，且共光轴；平面反射装置关于光轴对称放置；待检区域接收平面反射装置反射的光来激发待检区域放置的样品产生荧光；荧光成像系统通过荧光对待检区域放置的样品进行荧光成像。该系统中，平面反射装置关于光轴对称放置，将激发光源发出的光束分为多束关于光轴对称分布的光路，并将光反射至待检区域，从而在待检区域形成均匀的光斑，解决了传统的离轴倾斜照明光照不均匀的问题，提高了荧光检测的准确性。

Description

一种荧光检测系统

技术领域

本申请涉及荧光检测领域，特别是涉及一种荧光检测系统。

背景技术

荧光检测是聚合酶链式反应(Polymerase Chain Reaction，PCR)中常用的技术手段，用于检测PCR反应中目标脱氧核糖核酸(Deoxyribo Nucleic Acid，DNA)的含量。荧光检测可以分为点信号检测和面信号检测，点信号检测常采用光电倍增管等光电探测器，探测灵敏度高，然而由于是单点探测，通常需要逐点扫描，因此其检测速度较低。相比于点信号检测，面信号检测为成像检测，即通过光学成像的手段，一次获取全部待检信息，大大缩减荧光检测时间。由于电荷耦合元件(Charge Coupled Device，CCD)、互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)等面阵探测器的灵敏度较低，通常对弱荧光信号检测受限，但是随着面阵探测器工艺的成熟，相机芯片对弱光的灵敏度不断提高，且随着如sCMOS等一些新型成像芯片的研究和发展，面阵探测器的灵敏度不断提高，因此面信号荧光检测的优势越发明显。

按照荧光激发光路和成像光路的空间关系，荧光成像方法可以分为共轴检测和离轴检测。相比于共轴检测，离轴检测具有光路结构上的先天优势，其照明激发光路和荧光成像光路的光轴分离，通常荧光成像光路和待检区域垂直，照明激发光路成一定夹角倾斜照射。图1为常用的离轴反射式检测装置的结构图。如图1所示，包括激发光源1、激发滤光片2、透镜3、放置样品的待检区域5、荧光成像系统4，在荧光成像系统4中至少包括成像镜头以及相机，为了使激发的荧光进入荧光成像系统中参与成像，通常在荧光成像系统中还设置有发射滤光片。激发光源1发出的光束经过激发滤光片2、透镜3，传输至放置样品的待检区域5，在该过程中的光路称为激发光路；光束激发样品产生荧光，荧光成像系统4通过荧光对待检区域5放置的样品进行荧光成像，在该过程中形成的光路称为成像光路。由于激发光路和成像光路在空间上离轴放置，光路成一定夹角互不干涉，因此无论是离轴透射式还是离轴反射式，激发光对荧光成像的影响都比较小，只有一部分散射光到达成像光路，通过滤光片对其滤除可以起到较好效果，并且在反射式结构中，该种离轴方法无需二向色镜进行分光，在多路荧光检测的需求下成本也不会因二向色镜而大大增加。然而，该种离轴系统也存在固有缺点，即照明激发光路的均匀性难以保证，这是由于激发光路相对于待检区域成一定夹角，因此光学设计的匀光平面不能覆盖全部检测区域，即待检区域大部分区域处在照明离焦的状态，这就造成最终荧光图像的灰度值受照明影响，给最终荧光阈值的判断等造成影响，干扰检测结果。

由此可见，如何提高荧光检测的准确性，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种荧光检测系统，用于提高荧光检测的准确性。

为解决上述技术问题，本申请提供一种荧光检测系统，包括：激发光源、透镜、用于放置样品的待检区域、荧光成像系统，还包括：平面反射装置；

所述激发光源、所述透镜、所述平面反射装置、所述荧光成像系统、所述待检区域依次放置，且共光轴；

所述平面反射装置关于所述光轴对称放置，用于形成多束对称的光路以便将所述激发光源发出的光束分为多束对称光，并将光反射至所述待检区域；

所述待检区域用于接收所述平面反射装置反射的光以便激发所述待检区域放置的所述样品产生荧光；

所述荧光成像系统用于获取所述待检区域放置的所述样品产生的所述荧光并通过所述荧光对所述待检区域放置的所述样品进行荧光成像。

优选地，所述激发光源为面光源或点光源；其中，所述面光源与所述透镜的距离大于所述透镜的焦距；所述点光源位于所述透镜的焦点处。

优选地，所述平面反射装置包括：第一平面反射镜、第二平面反射镜；其中所述第一平面反射镜的个数、所述第二平面反射镜的个数相同，均至少为两个，且为偶数；

各所述第一平面反射镜关于所述光轴对称放置，且在朝向所述荧光成像系统的情况下，各所述第一平面反射镜与所述光轴的夹角为锐角，用于形成多束对称光路以便将所述激发光源发出的光束分为多束对称光；

各所述第二平面反射镜关于所述光轴对称放置，用于将对应的所述第一平面反射镜反射的光反射至所述待检区域。

优选地，所述第一平面反射镜的个数为两个，包括平面反射镜一以及平面反射镜二；所述第二平面反射镜的个数为两个，包括平面反射镜三以及平面反射镜四；

所述平面反射镜一与所述平面反射镜二用于形成两束对称光路以便将所述面光源发出的光束分为两束关于所述光轴对称的光；

所述平面反射镜三用于接收所述平面反射镜一反射的光，并反射所述平面反射镜一反射的光至所述待检区域；

所述平面反射镜四用于接收所述平面反射镜二反射的光；并反射所述平面反射镜二反射的光至所述待检区域。

优选地，在朝向所述荧光成像系统的情况下，所述平面反射镜一、所述平面反射镜二分别与所述光轴的夹角为45°；所述平面反射镜三、所述平面反射镜四分别与所述光轴的夹角在5°至40°之间。

优选地，所述平面反射镜三反射的光束、所述平面反射镜四反射的光束分别与所述光轴的夹角在10°至80°之间。

优选地，所述平面反射镜三、所述平面反射镜四分别与所述光轴的夹角在15°至25°之间。

优选地，所述平面反射镜三反射的光束、所述平面反射镜四反射的光束分别与所述光轴的夹角在40°至60°之间。

优选地，所述第一平面反射镜、所述第二平面反射镜均为平面镀铝膜反射镜。

优选地，在所述激发光源为面光源的情况下，所述荧光检测系统还包括：匀光隧道；

所述面光源位于所述匀光隧道的入射端，用于对所述面光源进行匀光处理。

优选地，还包括：激发滤光片、发射滤光片；

所述激发滤光片位于所述激发光源与所述透镜之间，且共光轴；

所述发射滤光片位于所述荧光成像系统的成像镜头与所述待检区域之间，且共光轴；

所述激发滤光片对应的波长与所述发射滤光片对应的波长相匹配。

本申请所提供的荧光检测系统，包括：激发光源、透镜、用于放置样品的待检区域、荧光成像系统，还包括：平面反射装置；激发光源、透镜、平面反射装置、荧光成像系统、待检区域依次放置，且共光轴；平面反射装置关于光轴对称放置；待检区域接收平面反射装置反射的光来激发待检区域放置的样品产生荧光；荧光成像系统通过荧光对待检区域放置的样品进行荧光成像。该系统中，平面反射装置关于光轴对称放置，将激发光源发出的光束分为多束关于光轴对称分布的光路，并将光反射至待检区域，从而在待检区域形成均匀的光斑，解决了传统的离轴倾斜照明光照不均匀的问题，提高了荧光检测的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为常用的离轴反射式检测装置的结构图；

图2为本申请提供的一种荧光检测系统的结构图；

图3为本实施例提供的一种基于面光源匀光的荧光检测光学系统的结构图；

图4为本申请实施例提供的一种基于点光源的荧光检测光学系统的结构图；

图5为本申请实施例提供的由左侧光路照明的光强度水平分布示意图；

图6为本申请实施例提供的由右侧光路照明的光强度水平分布示意图；

图7为本申请实施例提供的左右光路叠加照明示意图；

图8为本申请实施例提供的叠加照明的结果示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护范围。

本申请的核心是提供一种荧光检测系统，用于提高荧光检测的准确性。

需要说明的是，本申请提供的荧光检测的方法是PCR中常用的技术手段，通过该方法来检测PCR反应中的目标DNA的含量。按照荧光激发光路和成像光路的空间关系，荧光成像方法可以分为共轴检测和离轴检测。共轴检测中，又可以分为共轴反射式检测和共轴透射式检测。共轴反射式检测通过在荧光成像光路中插入二向色镜，将激发光反射至检测区域并激发荧光，同时阻挡反射的激发光进入成像系统，只允许荧光透过并参与成像。共轴反射式方法为了保证荧光的有效获取，每一路荧光都要对应激发光谱和发射光谱适配一个二向色镜，当需要获取多路荧光信号时，需要配备多个二向色镜，系统成本大大增加，同时由于二向色镜在成像光路中成45°倾斜放置，会给成像带来像散等光学像差，造成成像质量下降。共轴透射式检测光路结构简单，激发光路和成像光路分别位于检测区域两侧，通过在成像系统前加滤光片来对激发光滤除，但是由于激发光强度远远大于荧光强度，虽然经过滤光片滤除，但是仍有部分光透过，会对成像造成影响，故该种方法需要保证荧光强度尽可能强才能保证较好的信背比，因此该方法对弱荧光信号检测受限。故而本申请在离轴检测的基础上进行荧光检测。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。图2为本申请提供的一种荧光检测系统的结构图。如图2所示，该系统包括：激发光源1、透镜3、荧光成像系统4、用于放置样品的待检区域5，还包括：平面反射装置6；

激发光源1、透镜3、平面反射装置6、荧光成像系统4、待检区域5依次放置，且共光轴；

平面反射装置6关于光轴对称放置，用于形成多束对称的光路以便将激发光源1发出的光束分为多束对称光，并将光反射至待检区域5；

待检区域5用于接收平面反射装置6反射的光以便激发待检区域5放置的样品产生荧光；

荧光成像系统4用于获取待检区域5放置的样品产生的荧光并通过荧光对待检区域5放置的样品进行荧光成像。

在荧光检测系统中采用激发光源1发出的光束来激发待检区域5的样品产生荧光。激发光源1可以是面光源或点光源；也可以是单色激发光源或全波段宽带光源，此处对于选取的激发光源1不作限定，根据具体的设计要求选择合适的激发光源1。

在激发光源1之后放置透镜3，具体是凸透镜，通过凸透镜对激发光源1进行成像。对于选取的透镜3不作限定，根据具体的设计要求选择合适焦距的透镜3。为了能够获得较好质量的成像，选择的透镜3为双胶合透镜。激发光源1能够通过透镜3来成像，在实施中，当激发光源1为面光源时，面光源位于透镜3的焦距之外；当激发光源1为点光源时，点光源位于透镜3的焦点处。

在当前的离轴检测中，如图1中，激发光源1发出的光经过透镜3之后，直接入射待检区域5。由于激发光路相对于待检区域5成一定夹角，因此导致待检区域5的大部分区域处在照明离焦的状态，造成最终荧光图像的灰度值受照明影响，给最终荧光阈值的判断等造成影响，干扰检测结果。故而，为了提高荧光成像系统检测的准确性，要尽可能地保证在待检区域5形成均匀的光斑。本申请中在激发光源1发出的光束经过透镜3之后，通过平面反射装置6将激发光源1发出的光分为多束光，并将光反射至待检区域5。对于通过平面反射装置6形成的光束的具体的数量不作限定，只要能够实现均匀分光即可，但是优选地，为了能够获得较好的匀光效果，可以通过平面反射装置6形成偶数个关于光轴对称的光束，如形成2束光或4束光等。需要说明的是，平面反射装置6可以是包含多个平面反射镜，也可以是用特定角度的三棱镜等，此处对于采用的具体的平面反射装置6不作限定，只要能实现均匀分光即可。通过平面反射装置6的均匀分光的作用，使得在待检区域5能够形成均匀的光斑。

待检区域5接收平面反射装置6反射的光，从而激发在待检区域5放置的样品产生荧光，被激发的荧光由荧光成像系统4中的成像镜头进行收集，然后将荧光图像成像在相机上。

在荧光检测系统中，激发光源1、透镜3、平面反射装置6、荧光成像系统4、待检区域5依次放置，且共光轴，通过分光束的思想形成空间对称结构来对照明光束进行均匀化，使得在待检区域5能够形成均匀的光斑，保证了照明区域的光强均匀性。需要说明的是，由于在本申请的荧光检测系统中，激发光源1发出的被分光之前的光束的光轴和整个荧光检测系统的光轴是同一个光轴，因此，此处的共光轴既可以指激发光源1发出的光束的光轴，也可以指整个荧光检测系统的光轴。另外，对于检测系统中各部分之间的距离也不作具体的限定，根据实际的光学设计要求进行确定。此外，本申请中采用的是光学成像技术实现荧光检测，因此能够更好地实现对面样品进行检测。

本实施例所提供的荧光检测系统，包括：激发光源、透镜、用于放置样品的待检区域、荧光成像系统，还包括：平面反射装置；激发光源、透镜、平面反射装置、荧光成像系统、待检区域依次放置，且共光轴；平面反射装置关于光轴对称放置；待检区域接收平面反射装置反射的光来激发待检区域放置的样品产生荧光；荧光成像系统通过荧光对待检区域放置的样品进行荧光成像。该系统中，平面反射装置关于光轴对称放置，将激发光源发出的光束分为多束关于光轴对称分布的光路，并将光反射至待检区域，从而在待检区域形成均匀的光斑，解决了传统的离轴倾斜照明光照不均匀的问题，提高了荧光检测的准确性。此外，该系统基于离轴式检测方法，避免共轴反射式检测中二向色镜的引入，不存在像散等光学像差，同时也避免了共轴透射式检测中信背比低造成的弱信号探测能力差等问题。

在上述实施例中，荧光检测系统中的激发光源1可以是面光源或点光源。为了能够进行成像，在实施中，面光源与透镜3的距离大于透镜3的焦距；点光源位于透镜3的焦点处。

在实施中，由于COB面光源具有发光均匀、光效高、光谱范围宽等优点，因此，当激发光源1为面光源时，一般采用的激发光源1为COB面光源。为了能够进行成像，将面光源放置在透镜3的焦距之外。对于面光源的尺寸不作限定，在实施中可以根据系统的尺寸来选择合适的面光源。

当激发光源1为点光源时，点光源位于透镜3的焦点处，通过透镜3以平行光出射至平面反射装置6。需要说明的是，在实际中，并没有绝对的点光源，只是近似看作是点光源，当采用小孔滤波近似为点光源时，小孔的中心位于透镜3的焦点。对于点光源尺寸不作限定，一般是相对与系统的尺寸来确定的，通常直径为100μm至500μm的光源称为点光源。

激发光源1可以是面光源，也可以是点光源。在实施中，根据具体的应用场景选择合适的光源。一般情况下，面光源相比于点光源的亮度高，因此在具体应用场景中，如果对亮度要求较高时，可以选择面光源作为激发光源1；反之，采用点光源作为激发光源1便可以满足场景的需要。

本实施例所提供的当面光源与透镜的距离大于透镜焦距，或点光源位于透镜的焦点处，能够实现对激发光源进行成像。

上述实施例中采用的平面反射装置6实现对均匀分光以及对光路进行转折。在实施中，通常需要多次调整光束的反射角度来实现均匀分光的目的。当光束入射平面反射镜时，由于可以通过调整平面反射镜的角度实现对光束的反射角度的调整。因此，优选地，采用多个平面反射镜来实现均匀分光。具体的，平面反射装置6包括：第一平面反射镜、第二平面反射镜；其中第一平面反射镜的个数、第二平面反射镜的个数相同，均至少为两个，且为偶数；

各第一平面反射镜关于光轴对称放置，且在朝向荧光成像系统4的情况下，各第一平面反射镜与光轴的夹角为锐角，用于形成多束对称光路以便将激发光源1发出的光束分为多束对称光；

各第二平面反射镜关于光轴对称放置，用于将对应的第一平面反射镜反射的光反射至待检区域5。

平面反射装置6可以是平面反射镜、特定角度的三棱镜等。当采用三棱镜作为平面反射装置6时，三棱镜需要满足全反射的角度条件才能实现对光束的反射，而平面反射镜没有限定要求，也就是平面反射镜角度可以设置的范围比三棱镜大；其次，采用平面反射镜相比于采用三棱镜成本低。

由于采用平面反射装置6实现均匀分光以及对光路进行转折，因此，当采用平面反射镜作为平面反射装置6时，平面反射镜包括用来实现均匀分光的平面反射镜以及用来实现光路转折的平面反射镜。本实施例中平面反射装置6包括第一平面反射镜以及第二平面反射镜，第一平面反射镜是用来实现均匀分光的目的，第二平面反射镜是对第一平面反射镜反射的光束进行转折。第一平面反射镜实现均匀分光，需要第一平面反射镜的个数至少是两个，并且各第一平面反射镜关于光轴对称放置。在朝向荧光成像系统4时，只有当各第一平面反射镜与光轴的夹角均为锐角时，才能形成多束对称光路，此时，各平面反射镜分别起到孔径光阑的作用。第二平面反射镜接收的是第一平面反射镜的反射的光束，因此第一平面反射镜的数量与第二平面反射镜的数量相同。同样地，各第二平面反射镜关于光轴对称放置。

本实施例所提供的采用平面反射镜作为平面反射装置，通过平面反射装置照明光束进行匀化，从而能够在检测区域形成均匀的光斑，提高荧光检测的准确性。

在上述实施例中，第一平面反射镜的个数、第二平面反射镜的个数均至少为两个。在实施中，为了使得整个光路的结构简单，方便调整，在实施中，选取的第一平面反射镜、第二平面反射镜的个数均为两个。具体地，第一平面反射镜的个数为两个，包括平面反射镜一61以及平面反射镜二62；第二平面反射镜的个数为两个，包括平面反射镜三63以及平面反射镜四64；

平面反射镜一61与平面反射镜二62用于形成两束对称光路以便将面光源发出的光束分为两束关于光轴对称的光；

平面反射镜三63用于接收平面反射镜一61反射的光，并反射平面反射镜一61反射的光至待检区域5；

平面反射镜四64用于接收平面反射镜二62反射的光；并反射平面反射镜二62反射的光至待检区域5。

当第一平面反射镜的个数、第二平面反射镜的个数均为两个时，只需要通过调整左右的光束即可，而当第一平面反射镜的个数、第二平面反射镜的个数均超过两个时，假设均为四个，则在进行匀光调整时，需要将前后、左右的光束综合考虑，调整前后左右的光束来实现匀光。因此，在实施中，为了简化光路以及方便调整，优选地，选取的第一平面反射镜的个数、第二平面反射镜的个数均为两个。

图3为本实施例提供的一种基于面光源匀光的荧光检测光学系统的结构图。如图3所示，面光源、激发滤光片2、透镜3、平面反射镜一61和平面反射镜二62组成的分光装置、平面反射镜三63和平面反射镜四64组成的转折光路的装置、荧光成像系统4、待检区域5共光轴放置。面光源发出的光束经过激发滤光片2后，进入透镜3，经过平面反射镜一61以及平面反射镜二62将光束分为左右两束关于光轴对称的光束，平面反射镜三63接收平面反射镜一61反射的光束，平面反射镜四64接收平面反射镜二62反射的光束，最终在待检区域5的照明光束是由平面反射镜三63反射的光束以及平面反射镜四64反射的光束叠加形成，在待检区域5形成均匀激发照明的光斑，激发的荧光由光学成像系统收集。

图4为本申请实施例提供的一种基于点光源的荧光检测光学系统的结构图。如图4所示，点光源、激发滤光片2、透镜3、平面反射镜一61和和平面反射镜二62组成的分光装置、平面反射镜三63和平面反射镜四64组成的转折光路的装置、荧光成像系统4、待检区域5共光轴放置。需要说明的是，此处的透镜3为准直透镜。点光源发出的光束经过激发滤光片2后，通过准直透镜将点光源准直为平行光出射，经过平面反射镜一61以及平面反射镜二62将光束分为左右两束关于光轴对称的光束，平面反射镜四64接收平面反射镜二62反射的光束，最终在待检区域5的照明光束是由平面反射镜三63反射的光束以及平面反射镜四64反射的光束叠加形成，在待检区域5形成均匀激发照明的光斑，激发的荧光由光学成像系统收集。

对于激发光源1为面光源或者点光源，经过本实施例的荧光检测系统最终在待检区域5形成了均匀的光斑。图5至图8为双光路匀光照明原理图。具体地，图5为本申请实施例提供的由左侧光路照明的光强度水平分布示意图，图6为本申请实施例提供的由右侧光路照明的光强度水平分布示意图，由于倾斜照明的原因，待检区域5的激发光强度呈梯度分布，并且由于左右光路对称分布，造成左右光路的光斑在水平方向也是互补对称的分布，图7为本申请实施例提供的左右光路叠加照明示意图，图8为本申请实施例提供的叠加照明的结果示意图，经过互补对称的光强分布共同作用，最终形成均匀的激发光斑，解决了传统离轴倾斜照明光照不均的问题。

本实施例所提供的第一平面反射镜的个数、第二平面反射镜的个数均为两个，相比于选取的第一平面反射镜、第二平面反射镜的个数超过两个情况，光路结构简单，方便调整。

由于平面反射镜的角度的变化会影响在待检区域5接收到的光束的均匀性。因此，在实施中，为了尽可能地确保在待检区域5能够接收到平面反射镜反射的光束。优选地实施方式是，在朝向荧光成像系统4的情况下，平面反射镜一61、平面反射镜二62分别与光轴的夹角为45°；平面反射镜三63、平面反射镜四64分别与光轴的夹角在5°至40°之间。

在上述实施例中平面反射镜一61以及平面反射镜二62之间的夹角为锐角，对于具体的值不作限定。在实施中，当平面反射镜一61、平面反射镜二62分别与光轴的夹角为45°时，一方面，能够将光束分为两束关于光轴对称的光束，另一方面，在机械结构上，两个平面反射镜的固定件垂直时，加工方便。平面反射镜一61、平面反射镜二62分别与光轴的夹角为45°时，平面反射镜三63接收平面反射镜一61反射的光束，平面反射镜四64接收平面反射镜二62反射的光束，当平面反射镜三63、平面反射镜四64的角度变化时，会影响在待检区域5接收到的光束。当平面反射镜三63、平面反射镜四64的角度选择不合理时，可能会导致在待检区域5接收不到光束。在朝向荧光成像系统4的情况下，平面反射镜一61、平面反射镜二62分别与光轴的夹角为45°时，若平面反射镜三63、平面反射镜四64分别与光轴的夹角为0°时，经过平面反射镜一61或者平面反射镜二62反射的光束相当于是垂直入射平面反射镜三63或平面反射镜四64，导致光束经过平面反射镜三63或者平面反射镜四64后原路返回至平面反射镜一61或平面反射镜二62，因此在待检区域5接收不到光束，从而无法激发荧光，进而无法进行荧光成像；若平面反射镜三63、平面反射镜四64分别与光轴的夹角为45°时，也就是平面反射镜一61与平面反射镜三63平行，平面反射镜二62与平面反射镜四64平行，导致光束经过平面反射镜三63或平面反射镜四64后垂直入射待检区域5所在的平面，当检测区域较大时，左侧的光束位于待检区域5的左侧部分，右侧光束位于待检区域5的右侧部分，对于待检区域5的中间部分则没有光束入射，因此在待检区域5无法形成均匀的光束；当检测区域较小时，可能会出现左侧光束、右侧光束均入射不到待检区域5。故而，对于平面反射镜三63以及平面反射镜四64选择合适的角度，尽可能地保证在待检区域5能够形成均匀的光斑。本实施例中，在朝向荧光成像系统4的情况下，在平面反射镜一61、平面反射镜二62分别与光轴的夹角为45°时，选取的平面反射镜三63、平面反射镜四64的分别与光轴的夹角在5°至40°之间，对应地，平面反射镜三63反射的光束、平面反射镜四64反射的光束分别与光轴的夹角在10°至80°之间。

本实施例所提供的对于各平面反射镜角度的设置，使得能够尽可能地在待检区域接收到均匀照明的光束，从而在待检区域形成均匀的光斑，提高荧光检测的准确性。

为了能够尽可能在待检区域5形成均匀的光斑，优选地实施方式是，平面反射镜三63反射的光束、平面反射镜四64反射的光束分别与光轴的夹角在10°至80°之间。

若平面反射镜三63、平面反射镜四64反射的光束分别与光轴的夹角为0°，即光束垂直入射待检区域5，如上述实施例中，无论待检区域5大或者小，在待检区域5上均无法形成均匀的光斑；若平面反射镜三63、平面反射镜四64反射的光束分别与光轴的夹角为90°，即光束垂直于光轴，当光束垂直入射的高度与待检区域5在同一平面时，则只有在待检区域5的左侧或者右侧能够激发荧光，当光束垂直入射的高度高于或低于待检区域5时，光束无法入射待检区域5，导致无法激发荧光，进而无法进行荧光成像，因此，在实施中，为了能够在待检区域5形成均匀的光斑，选择平面反射镜三63反射的光束、平面反射镜四64反射的光束分别与光轴的夹角在10°到80°之间。上述实施例中的平面反射镜一61、平面反射镜二62分别与光轴的夹角为45°；平面反射镜三63、平面反射镜四64分别与光轴的夹角在5°至40°之间时，对应地，平面反射镜三63反射的光束、平面反射镜四64反射的光束分别与光轴的夹角在10°到80°之间，因此上述实施例可以看作是本实施例的一个特例。

需要说明的是，在实际中，要想实现平面反射镜三63反射的光束、平面反射镜四64反射的光束分别与光轴的夹角在10°至80°之间，通常受到各第一平面反射镜与各第二平面反射镜之间的距离、高度差以及各平面反射镜与待检区域的距离等的影响。本实施例对各光学元件在荧光检测系统中的具体的位置不作限定，只要使得平面反射镜三63反射的光束、平面反射镜四64反射的光束分别与光轴的夹角在10°到80°之间即可。

本实施例所提供的平面反射镜三反射的光束、平面反射镜四反射的光束分别与光轴的夹角在10°至80°之间，能够尽可能地保证在待检区域形成均匀的光斑，进而能够提高荧光检测的准确性。

平面反射镜三63、平面反射镜四64反射的两束照明光与光轴的夹角越大，激发光路对荧光光路的影响越小、荧光信号的信背比越高，但是夹角过大会造成照明均匀性及激发光强度难以保证。因此，为了能够尽可能地保证在待检区域5形成均匀的光斑，在实施中，作为优选地实施方式，平面反射镜三63、平面反射镜四64分别与光轴的夹角在15°至25°之间。

在上述实施例中，在朝向荧光成像系统4的情况下，平面反射镜一61、平面反射镜二62分别与光轴的夹角为45°，平面反射镜三63、平面反射镜四64分别与光轴的夹角在5°至40°之间，对应地，平面反射镜三63反射的光束、平面反射镜四64反射的光束分别与光轴的夹角在10°至80°之间。由于平面反射镜三63、平面反射镜四64反射的光束的角度受平面反射镜三63以及平面反射镜四64的角度的影响，因此可以通过调整平面反射镜三63以及平面反射镜四64的角度来改变平面反射镜三63、平面反射镜四64反射的光束的角度。本实施例中在朝向荧光成像系统4的情况下，平面反射镜一61、平面反射镜二62分别与光轴的夹角为45°，平面反射镜三63、平面反射镜四64分别与光轴的夹角在15°至25°之间，使得平面反射镜三63、平面反射镜四64反射的光束分别与光轴的夹角在40°至60°之间，从而防止角度过大造成照明均匀性降低以及激发光强度难以保证。

本实施例所提供的平面反射镜一、平面反射镜二分别与光轴的夹角为45°，平面反射镜三、平面反射镜四分别与光轴的夹角在15°至25°之间，防止平面反射镜三、平面反射镜四反射的光束分别与光轴的夹角过大，从而保证在待检区域照度均匀以及保证激发光强度。

为了能够使得整个光学系统的结构更加紧凑以及对荧光成像系统的空间位置影响小。在实施中，平面反射镜三63反射的光束、平面反射镜四64反射的光束分别与光轴的夹角在40°至60°之间。

上述实施例中，平面反射镜三63反射的光束、平面反射镜四64反射的光束分别与光轴的夹角在10°至80°之间。对于平面反射镜三63反射的光束、平面反射镜四64反射的光束分别与光轴的夹角为最小角度，即10°时，假设平面反射镜一61、平面反射镜二62分别与光轴的夹角为45°，则推算出平面反射镜三63、平面反射镜四64的分别与光轴的夹角为40°；而本实施例中平面反射镜三63反射的光束、平面反射镜四64反射的光束分别与光轴的夹角的最小值为40°，假设平面反射镜一61、平面反射镜二62分别与光轴的夹角为45°时，则推算出平面反射镜三63、平面反射镜四64分别与光轴的夹角为25°。由此可见，随着平面反射镜三63反射的光束、平面反射镜四64反射的光束分别与光轴夹角的最小值的增加，平面反射镜三63、平面反射镜四64分别与光轴的夹角减小，从而使得整个光学系统的结构更加紧凑，其次，平面反射镜三63反射的光束、平面反射镜四64反射的光束分别与光轴的夹角范围的最小值由10°增加为40°，对荧光成像系统的空间位置影响变小，能够给位于待检区域上方的荧光成像系统留出足够的空间。

本实施例所提供的平面反射镜三反射的光束、平面反射镜四反射的光束分别与光轴的夹角在40°至60°之间，使得整个光学系统的结构更加紧凑以及对荧光成像系统的空间位置影响变小，能够给位于待检区域上方的荧光成像系统留出足够的空间。

由于激发光源1发出的光在传输过程中会出现损耗，导致激发光的强度减弱，因此，在实施中，作为优选地实施方式，第一平面反射镜、第二平面反射镜均为平面镀铝膜反射镜。

需要说明的是，对于采用平面镀铝膜发射镜的第一平面反射镜和第二平面反射镜的反射率的具体的值不作限定，优选地，选取反射率大的第一平面反射镜以及第二平面反射镜，能够尽可能地使得激发光源1发出的光束在第一平面反射镜以及第二平面反射镜上完全被反射，减少光能量在传输过程的损耗。

为了能够在待检区域5形成均匀的光斑，在实施中，作为优选地实施方式，在激发光源1为面光源的情况下，荧光检测系统还包括：匀光隧道7；

面光源位于匀光隧道7的入射端，用于对面光源进行匀光处理。

匀光隧道7为内表面反射的中空结构，面光源发出的光束在匀光隧道7中经过多次反射，从而对面光源进行匀光处理，在匀光隧道7出口处为均匀的光斑。如上述图3所示，面光源位于匀光隧道7的入射端。本实施例所提供的荧光检测系统还包括匀光隧道7，使得面光源发出的光经过匀光隧道7之后能够形成均匀的光斑，从而尽可能地保证在待检区域5形成均匀的光斑，提高荧光检测的准确性。

在实施中，根据设计的需要，可能只需要特定波段的激发光来激发待检区域5的样品产生荧光，因此荧光检测系统还包括：激发滤光片2；此外，在荧光成像的过程中，激发光或者背景杂散光可能会对成像造成影响，故而，荧光检测系统还包括：发射滤光片；

激发滤光片2位于激发光源1与透镜3之间，且共光轴；

发射滤光片位于荧光成像系统4的成像镜头与待检区域5之间，且共光轴；

激发滤光片2对应的波长与发射滤光片对应的波长相匹配。

如图3、图4中所示，激发滤光片2位于激发光源1与透镜3之间，且共光轴；发射滤光片位于荧光成像系统4的成像镜头与待检区域5之间，且共光轴。激发光源1发出的光经过激发滤光片2时，可以根据设计的需要选择想要的激发波段通过，实现滤波。发射滤光片、成像镜头、相机组成荧光成像系统4。成像镜头和相机根据待检区域5计算设计和选型，通常使得待检区域5刚好充满整个视野的2/3。发射滤光片的作用是使激发的荧光进入成像系统参与成像，阻挡掉激发光和背景杂散光。需要说明的是，激发滤光片2对应的波长要与发射滤光片对应的波长相匹配。如对于FAM荧光染料，激发滤光片2对应的波长为492nm，发射滤光片对应的波长为520nm。

本实施例所提供的在荧光检测系统中包括激发滤光片以及发射滤光片，并且激发滤光片对应的波长与发射滤光片对应的波长相匹配，可以使特定波段的激发光来激发待检区域的样品产生荧光，并且减少激发光或者背景杂散光对成像造成的影响，从而提高荧光检测的准确性。

以上对本申请所提供的荧光检测系统进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (11)

1.一种荧光检测系统，包括：激发光源、透镜、用于放置样品的待检区域、荧光成像系统，其特征在于，还包括：平面反射装置；

所述激发光源、所述透镜、所述平面反射装置、所述荧光成像系统、所述待检区域依次放置，且共光轴；

所述平面反射装置关于所述光轴对称放置，用于形成多束对称的光路以便将所述激发光源发出的光束分为多束对称光，并将光反射至所述待检区域；

所述待检区域用于接收所述平面反射装置反射的光以便激发所述待检区域放置的所述样品产生荧光；

所述荧光成像系统用于获取所述待检区域放置的所述样品产生的所述荧光并通过所述荧光对所述待检区域放置的所述样品进行荧光成像。

2.根据权利要求1所述的荧光检测系统，其特征在于，所述激发光源为面光源或点光源；其中，所述面光源与所述透镜的距离大于所述透镜的焦距；所述点光源位于所述透镜的焦点处。

3.根据权利要求2所述的荧光检测系统，其特征在于，所述平面反射装置包括：第一平面反射镜、第二平面反射镜；其中所述第一平面反射镜的个数、所述第二平面反射镜的个数相同，均至少为两个，且为偶数；

各所述第一平面反射镜关于所述光轴对称放置，且在朝向所述荧光成像系统的情况下，各所述第一平面反射镜与所述光轴的夹角为锐角，用于形成多束对称光路以便将所述激发光源发出的光束分为多束对称光；

各所述第二平面反射镜关于所述光轴对称放置，用于将对应的所述第一平面反射镜反射的光反射至所述待检区域。

4.根据权利要求3所述的荧光检测系统，其特征在于，所述第一平面反射镜的个数为两个，包括平面反射镜一以及平面反射镜二；所述第二平面反射镜的个数为两个，包括平面反射镜三以及平面反射镜四；

所述平面反射镜一与所述平面反射镜二用于形成两束对称光路以便将所述面光源发出的光束分为两束关于所述光轴对称的光；

所述平面反射镜三用于接收所述平面反射镜一反射的光，并反射所述平面反射镜一反射的光至所述待检区域；

所述平面反射镜四用于接收所述平面反射镜二反射的光；并反射所述平面反射镜二反射的光至所述待检区域。

5.根据权利要求4所述的荧光检测系统，其特征在于，在朝向所述荧光成像系统的情况下，所述平面反射镜一、所述平面反射镜二分别与所述光轴的夹角为45°；所述平面反射镜三、所述平面反射镜四分别与所述光轴的夹角在5°至40°之间。

6.根据权利要求4所述的荧光检测系统，其特征在于，所述平面反射镜三反射的光束、所述平面反射镜四反射的光束分别与所述光轴的夹角在10°至80°之间。

7.根据权利要求5所述的荧光检测系统，其特征在于，所述平面反射镜三、所述平面反射镜四分别与所述光轴的夹角在15°至25°之间。

8.根据权利要求6所述的荧光检测系统，其特征在于，所述平面反射镜三反射的光束、所述平面反射镜四反射的光束分别与所述光轴的夹角在40°至60°之间。

9.根据权利要求3所述的荧光检测系统，其特征在于，所述第一平面反射镜、所述第二平面反射镜均为平面镀铝膜反射镜。

10.根据权利要求2所述的荧光检测系统，其特征在于，在所述激发光源为面光源的情况下，所述荧光检测系统还包括：匀光隧道；

所述面光源位于所述匀光隧道的入射端，用于对所述面光源进行匀光处理。

11.根据权利要求1至10任意一项所述的荧光检测系统，其特征在于，还包括：激发滤光片、发射滤光片；

所述激发滤光片位于所述激发光源与所述透镜之间，且共光轴；

所述发射滤光片位于所述荧光成像系统的成像镜头与所述待检区域之间，且共光轴；

所述激发滤光片对应的波长与所述发射滤光片对应的波长相匹配。

Images