CN116121051B - 一种光学检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光学检测装置包括光源总成、匀光板、多个透镜、滤光部件和传感器，光源总成将发射的激发光射入匀光板，激发光通过匀光板射入样本管，并激发出发射光，透镜位于匀光板和样本管之间，并与样本管一一对应设置，滤光部件位于匀光板上方，传感器位于滤光部件表面，并与样本管一一对应设置；当激发光进入匀光板后，激发光会通过第一反射膜和第二反射膜相互反射，然后依次通过进光孔、第二透光孔和透镜射入到样本管中，样本管中的待测样本激发出发射光，发射光通过第二透光孔、进光孔、收光孔、第一透光孔和滤光部件射入传感器，被传感器检测，从而完成样本管内待测样本的光学检测，避免了检测结果的差异，提高检测结果的可靠性。

Description

一种光学检测装置

技术领域

本发明涉及光学检测技术领域，具体为一种光学检测装置。

背景技术

使用PCR仪对待测样本进行定性定量分析时，通常采用的办法是，通过光源发出激发光，激发光照射已经经过处理后的待测样本，从而从待测样本中激发出荧光，也就是发射光，激发出的荧光被检测仪器采集，进而根据采集的结果对待测样本进行定性定量。

现有技术中，对多个相同的待测样本同批次进行定性定量检测分析时，检测结果存在差异，且差异主要是两方面的原因；一方面，在对多个待测样本进行光学检测时，使用同一个光源依次照射待测样本，因为时间间隔的差异，照射角度的差异，引起最终检测结果的差异，而若给每个待测样本都单独配置一个光源，不仅结构复杂，成本也会增加；另一方面，当使用同一光源同时照射所有待测样本时，虽然减少了时间间隔的影响以及控制了成本，但是到达每个待测样本的激发光仍然存在差异，使得最终的检测结果存在差异，检测结果的可靠性降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光学检测装置，解决了检测结果的可靠性降低的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种技术方案：

一种光学检测装置，包括：

光源总成，所述光源总成用于发射激发光；

匀光板，所述匀光板至少一侧设置所述光源总成，使所述激发光射入所述匀光板，所述匀光板下方设置有样本管，所述激发光通过所述匀光板射入所述样本管，所述样本管中的待测样本激发出发射光；所述匀光板包括第一挡光板和位于所述第一挡光板下方的第二挡光板，所述第一挡光板开设有多个第一透光孔，所述第二挡光板开设有多个第二透光孔，所述第一挡光板下方设置有第一反射膜，所述第二挡光板上方设置有第二反射膜，所述第一反射膜开设有多个收光孔，所述第二反射膜开设有多个进光孔；

多个透镜，所述透镜位于所述匀光板和所述样本管之间，所述透镜与所述样本管一一对应设置，且所述透镜、所述第一透光孔、所述第二透光孔、所述收光孔和所述进光孔同轴设置；

滤光部件，所述滤光部件位于所述匀光板上方，用于过滤除发射光之外的光；

传感器，所述传感器位于所述滤光部件表面，所述传感器与所述样本管一一对应设置。

可选的，所述第一透光孔的孔径小于或等于所述收光孔的孔径，所述收光孔的孔径小于所述第二透光孔的孔径，所述第二透光孔的孔径小于或等于所述进光孔的孔径。

可选的，所述第一反射膜包括扩散膜或增亮膜，所述第二反射膜包括扩散膜或增亮膜。

可选的，还包括安装板，所述安装板位于所述匀光板下方，所述安装板开设有多个安装槽，所述安装槽用于放置所述透镜。

可选的，所述安装板下方设置恒温板，所述恒温板开设多个通孔，所述通孔与所述透镜一一对应设置。

可选的，所述安装槽包括第一槽和位于所述第一槽下方的第二槽，所述第一槽的尺寸小于所述第二槽的尺寸，所述透镜位于所述第二槽和所述通孔之间。

可选的，所述第二槽内部设置有用于稳定所述透镜的O型圈。

可选的，所述光源总成包括基板，所述基板上设置有转轴，所述转轴上转动连接有转盘，所述转盘上分布有多个激光光源。

可选的，所述激光光源朝向所述匀光板的一侧设置有激发光滤光片。

可选的，所述光源总成设置两个，两个所述光源总成对称设置在所述匀光板两侧。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明的光学检测装置包括光源总成、匀光板、多个透镜、滤光部件和传感器，光源总成用于发射激发光，并将激发光射入匀光板，激发光通过匀光板匀光后射入样本管，然后样本管中的待测样本激发出发射光，透镜位于匀光板和样本管之间，并与样本管一一对应设置，滤光部件位于匀光板上方，传感器位于滤光部件表面，并与样本管一一对应设置；其中，匀光板包括第一挡光板和第二挡光板，第一挡光板上开设有多个第一透光孔，第二挡光板上开设有多个第二透光孔，第一挡光板下方设置有第一反射膜，第二挡光板上方设置有第二反射膜，第一反射膜开设有多个收光孔，第二反射膜开设有多个进光孔，透镜、第一透光孔、第二透光孔、收光孔和进光孔同轴设置；当激发光进入匀光板后，激发光会通过第一反射膜和第二反射膜相互反射，然后依次通过进光孔、第二透光孔和透镜射入到样本管中，样本管中的待测样本激发出发射光，发射光一部分通过第二透光孔、进光孔、收光孔、第一透光孔和滤光部件射入传感器，另一部分通过第二透光孔和进光孔射入到匀光板中，并通过第一反射膜和第二反射膜相互反射，再通过收光孔、第一透光孔和滤光部件射入到传感器，被传感器检测，从而完成样本管内待测样本的光学检测。整个过程通过匀光板对激发光进行匀光处理，使得到达每个样本管的激发光无论是光能量，还是入射角度都趋近于均匀、一致，此外，还通过滤光部件吸收除发射光以外的其他杂光，仅使发射光均匀射入对应的传感器，通过本申请的光学检测装置，使得所有样本管可以同时接收到激发光，且接收到的激发光都趋近于均匀、一致，一方面不仅避免了现有技术中多个待测样本因接收到激发光存在时间间隔而引起的结果差异问题，另一方面，还使得到达所有样本管的激发光趋近于均匀、一致，从而避免了检测结果的差异，提高了检测结果的可靠性。

2.本发明的光学检测装置的第一透光孔的孔径小于或等于收光孔的孔径，收光孔的孔径小于第二透光孔的孔径，第二透光孔的孔径小于或等于进光孔的孔径。由于进光孔的孔径大于收光孔的孔径，第二反射膜向上发射的激发光会比较少，同时这些激发光也要以更大的角度通过收光孔进入到滤光部件，并在滤光部件中行进更长的距离，从而激发光被滤光部件吸收掉的效果会更好，以进一步避免激发光进入传感器对检测结果造成干扰。收光孔的孔径大于或等于第一透光孔的孔径，能够使透过收光孔的光更集中的射入传感器，进光孔的孔径大于第二透光孔的孔径，能够使透过进光孔的光更集中的射入透镜。

3.本发明的光学检测装置通过恒温板的设置能够防止样本管内的待测样本高温蒸发时形成液化滴附着在透镜上，影响激发光和发射光的光路。

4.本发明的光学检测装置通过激发光滤光片的设置能够过滤掉除激发光之外的杂光，仅使激发光射入样本管中。

5.本发明的光学检测装置的光源总成包括基板，基板上设置有转轴，转轴上转动连接有转盘，转盘上分布有多个激光光源，通过驱动转盘转动，能够使不同的激光光源逐一对准匀光板，从而实现不同激光光源的切换，以满足不同的检测需求。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1为本发明的光学检测装置的结构示意图；

图2为本发明的光学检测装置的局部放大图；

图3为本发明的光学检测装置中一个样本管对应的相关结构及光路的简易示意图；

图4为本发明的光学检测装置中一个样本管对应的匀光板的结构示意图；

图5为本发明的光学检测装置中一个样本管对应的第一反射膜的结构示意图；

图6为本发明的光学检测装置中一个样本管对应的第二反射膜的结构示意图；

图7为本发明的光学检测装置的光源总成的结构示意图。

图中：

1、光源总成；2、匀光板；21、第一挡光板；22、第二挡光板；23、第一反射膜；24、第二反射膜；211、第一透光孔；221、第二透光孔；231、收光孔；241、进光孔；3、透镜；4、滤光部件；5、传感器；6、安装板；61、第一槽；62、第二槽；7、恒温板；11、基板；12、转轴；13、转盘；14、激光光源；100、样本管；200、样本板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参照图1-图7所示，本公开实施例提供了一种光学检测装置，包括光源总成1、匀光板2、多个透镜3、滤光部件4和传感器5，光源总成1用于发射激发光，匀光板2至少一侧设置光源总成1，使激发光射入匀光板2，匀光板2下方设置有样本管100，激发光（图3中实线为激发光）通过匀光板2射入样本管100，样本管100中的待测样本激发出发射光（图3中虚线为发射光）；透镜3位于匀光板2和样本管100之间，并与样本管100一一对应设置，滤光部件4位于匀光板2上方，传感器5位于滤光部件4表面，且传感器5与样本管100一一对应设置。其中，匀光板2包括第一挡光板21和第二挡光板22，第一挡光板21上开设有多个第一透光孔211，第二挡光板22上开设有多个第二透光孔221，第一挡光板21下方设置有第一反射膜23，第二挡光板22上方设置有第二反射膜24，第一反射膜23开设有多个收光孔231，第二反射膜24开设有多个进光孔241，透镜3、第一透光孔211、第二透光孔221、收光孔231和进光孔241同轴设置；当激发光进入匀光板2后，激发光会通过第一反射膜23和第二反射膜24相互反射，然后依次通过进光孔241、第二透光孔221和透镜3射入到样本管100中（透镜3能够将激发光汇聚到样本管100中），样本管100中的待测样本激发出发射光，发射光一部分通过第二透光孔221、进光孔241、收光孔231、第一透光孔211和滤光部件4射入传感器5，另一部分通过第二透光孔221和进光孔241射入到匀光板2中，并通过第一反射膜23和第二反射膜24相互反射，再通过收光孔231、第一透光孔211和滤光部件4射入到传感器5，被传感器5检测，从而完成样本管100内待测样本的光学检测。整个过程通过匀光板2对激发光进行匀光处理，使得到达每个样本管100的激发光无论是光能量，还是入射角度都趋近于均匀、一致，此外还通过滤光部件4吸收除发射光以外的其他杂光，仅使发射光均匀射入对应的传感器5。通过本申请的光学检测装置，使得所有样本管100可以同时接收到激发光，且接收到的激发光都趋近于均匀、一致，一方面不仅避免了现有技术中多个待测样本因接收到激发光存在时间间隔而引起的结果差异问题，另一方面，还使得到达所有样本管100的激发光趋近于均匀、一致，从而避免了检测结果的差异，提高了检测结果的可靠性。

其中，第一透光孔211的孔径小于或等于收光孔231的孔径，收光孔231的孔径小于第二透光孔221的孔径，第二透光孔221的孔径小于或等于进光孔241的孔径。由于进光孔241的孔径大于收光孔231的孔径，第二反射膜24向上发射的激发光会比较少，同时这些激发光也要以更大的角度通过收光孔231进入到滤光部件4，并在滤光部件4中行进更长的距离，从而激发光被滤光部件4吸收掉的效果会更好，以进一步避免激发光进入传感器5对检测结果造成干扰。收光孔231的孔径大于或等于第一透光孔211的孔径，此时第一挡光板21能够将第一反射膜23射出的光全部挡住，防止多余的光进入滤光部件4，还避免了第一反射膜23发出的光不进入或少进入样本管100，从而避免干扰检测结果。进光孔241的孔径大于或等于第二透光孔221的孔径，此时第二挡光板22能够将第二反射膜24射出的光全部挡住，防止多余的激发光照射至样本管100的外壁进入样本管100内，从而容易控制进入多个样本管100的激发光保持一致。

上述的滤光部件4可以为有色玻璃，仅能使发射光穿过滤光部件4。当然滤光部件4厚度越厚，吸收杂光（例如激发光）的效果越好，也就会使杂光的干扰降低，因此，滤光部件4的厚度不小于3mm，当然，本领域的技术人员应该知道，当滤光部件4的厚度小于3mm时也是可以的，只是对杂光的吸收效果会相应下降。

上述的第一挡光板21和第二挡光板22可以为金属膜，例如铝膜，但具体材质这里不做限制，只有能够起到挡光作用即可。

上述的样本管100放置在样本板200上，样本板200设置在透镜3下方。

上述的光学检测装置主要应用于PCR仪。

在一些实施例中，第一反射膜23包括扩散膜或增亮膜，第二反射膜24包括扩散膜或增亮膜。

这里的第一反射膜23和第二反射膜24均可以为扩散膜，激发光和发射光能够在两个扩散膜之间进行反射，且均能够对激发光和发射光进行扩散，此时扩散膜能够整体均匀发光，匀光效果比较好。

这里的第一反射膜23和第二反射膜24也可以均为增亮膜，激发光和发射光能够在两个增亮膜之间进行反射，即激发光和发射光射到增亮膜时能够瞬间被反射，且不会损失，由于激发光和发射光能够在两个增亮膜多次被反射，因此匀光效果也比较好。

这里的第一反射膜23和第二反射膜24还可以为扩散膜加增亮膜，激发光和发射光能够在第一反射膜23和第二反射膜24之间进行反射，即激发光和发射光先射到扩散膜上，大部分会通过扩散膜进行扩散，可能会有一小部分射到增亮膜上，然后再反射到另一扩散膜上，匀光效果也比较好。

这里的第一反射膜23可以为扩散膜，第二反射膜24可以为增亮膜，激发光和发射光在扩散膜和增亮膜之间进行反射，即当激发光和发射光射到扩散膜时能够对光进行扩散，扩散膜整体均匀发光，当激发光和发射光射到增亮膜时能够瞬间被反射，且不会损失，由于激发光和发射光能够被多次扩散和反射，因此匀光效果也比较好。

需要说明的是，激发光射到扩散膜上时，扩散膜会整体均匀发光，因此通过第一挡光板21的设置能够进行挡光，防止多余的光进入滤光部件4，还避免了扩散膜发出的光不进入或少进入样本管100，从而避免干扰检测结果。同理第二挡光板22的作用在于，防止多余的激发光照射至样本管100的外壁进入样本管100内，从而容易控制进入多个样本管100的激发光保持一致。

在一些实施例中，光学检测装置还包括安装板6，安装板6位于匀光板2下方，安装板6开设有多个安装槽，安装槽用于放置透镜3，通过安装板6的设置能够方便透镜3的安装。

其中，安装板6下方设置恒温板7，恒温板上开设多个通孔，通孔与透镜3一一对应设置，通过恒温板7的设置能够防止样本管100内的待测样本高温蒸发时形成液化滴附着在透镜3上，影响激发光和发射光的光路，同时通过通孔的设置不会妨碍激发光和发射光射入样本管100中。

另外，安装槽包括第一槽61和位于第一槽61下方的第二槽62，第一槽61的尺寸小于第二槽62的尺寸，透镜3位于第二槽62和通孔之间，因此透镜3的上方通过第一槽61限位，透镜3的下方通过通孔限位，从而将透镜3固定，

上述的第二槽62内部设置有用于稳定透镜3O型圈，O型圈围设在透镜3的外周，能够进一步稳固透镜3。

在一些实施例中，光源总成1包括基板11，基板11上设置有转轴12，转轴12上转动连接有转盘13，转盘13上分布有多个激光光源14，通过驱动转盘13转动，能够使不同的激光光源14逐一对准匀光板2，从而实现不同激光光源14的切换，以满足不同的检测需求。

在一些实施例中，在激光光源14朝向匀光板2的一侧设置有激发光滤光片，通过激发光滤光片的设置能够过滤出激发光中所需波段的光，使其射入样本管100中。

上述的光源总成1上可以设置多个转盘13，且转盘13均匀排布在同一水平面。

在一些实施例中，光源总成1设置两个，两个光源总成1对称设置在匀光板2两侧，使匀光板2发出的激发光更加均匀。

当然光源总成1也可以设置多个，多个光源总成1均匀排布在匀光板2的周侧，以保证匀光板2发出的激发光更加均匀。

光学检测装置的工作过程：

光源总成1中的激光光源14发射的激发光先射入匀光板2中，并在匀光板2中通过第一反射膜23和第二反射膜24进行反射，这里以第一反射膜23为扩散膜，第二反射膜24为增亮膜为例，扩散膜射出的激发光通过透镜3汇集后射入样本管100中，样本管100中的待测样本激发出发射光，发射光再通过透镜3汇集后射入到传感器5，被传感器5检测，从而完成样本管100内待测样本的光学检测。这里的激发光在匀光板2的反射过程为，激发光射入匀光板2后，扩散膜能够整体均匀发光，增亮膜能够对激发光进行反射，扩散膜发出的光依次通过进光孔241和第二透光孔221，然后通过透镜3汇集后射入样本管100中，然后样本管100中的待测样本激发出的发射光一部分通过透镜3汇集后依次穿过第二透光孔221、进光孔241、收光孔231和第一透光孔211射入传感器5，另一部分通过第二透光孔221和进光孔241射入到匀光板2中，并通过第一反射膜23和第二反射膜24相互反射，再通过收光孔231、第一透光孔211和滤光部件4射入到传感器5，被传感器5检测，从而完成样本管100内待测样本的光学检测。整个过程通过匀光板2对激发光进行匀光处理，使得到达每个样本管100的激发光无论是光能量，还是入射角度都趋近于均匀、一致，此外，还通过滤光部件4吸收除发射光以外的其他杂光，仅使发射光均匀射入对应的传感器5，通过本申请的光学检测装置，使得所有样本管100可以同时接收到激发光，且接收到的激发光都趋近于均匀、一致，一方面不仅避免了现有技术中多个待测样本因接收到激发光存在时间间隔而引起的结果差异问题，另一方面，还使得到达所有样本管100的激发光趋近于均匀、一致，从而避免了检测结果的差异，提高了检测结果的可靠性。

在本发明的描述中，需要理解的是，指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、 “示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种光学检测装置，其特征在于，包括：

光源总成，所述光源总成用于发射激发光；

匀光板，所述匀光板至少一侧设置所述光源总成，使所述激发光射入所述匀光板，所述匀光板下方设置有样本管，所述激发光通过所述匀光板射入所述样本管，所述样本管中的待测样本激发出发射光；所述匀光板包括第一挡光板和位于所述第一挡光板下方的第二挡光板，所述第一挡光板开设有多个第一透光孔，所述第二挡光板开设有多个第二透光孔，所述第一挡光板下方设置有第一反射膜，所述第二挡光板上方设置有第二反射膜，所述第一反射膜开设有多个收光孔，所述第二反射膜开设有多个进光孔；

多个透镜，所述透镜位于所述匀光板和所述样本管之间，所述透镜与所述样本管一一对应设置，且所述透镜、所述第一透光孔、所述第二透光孔、所述收光孔和所述进光孔同轴设置；

滤光部件，所述滤光部件位于所述匀光板上方，用于过滤除发射光之外的光；

传感器，所述传感器位于所述滤光部件表面，所述传感器与所述样本管一一对应设置。

2.根据权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于，所述第一透光孔的孔径小于或等于所述收光孔的孔径，所述收光孔的孔径小于所述第二透光孔的孔径，所述第二透光孔的孔径小于或等于所述进光孔的孔径。

3.根据权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于，所述第一反射膜包括扩散膜或增亮膜，所述第二反射膜包括扩散膜或增亮膜。

4.根据权利要求1-3任一项所述的光学检测装置，其特征在于，还包括安装板，所述安装板位于所述匀光板下方，所述安装板开设有多个安装槽，所述安装槽用于放置所述透镜。

5.根据权利要求4所述的光学检测装置，其特征在于，所述安装板下方设置恒温板，所述恒温板开设多个通孔，所述通孔与所述透镜一一对应设置。

6.根据权利要求5所述的光学检测装置，其特征在于，所述安装槽包括第一槽和位于所述第一槽下方的第二槽，所述第一槽的尺寸小于所述第二槽的尺寸，所述透镜位于所述第二槽和所述通孔之间。

7.根据权利要求6所述的光学检测装置，其特征在于，所述第二槽内部设置有用于稳定所述透镜的O型圈。

8.根据权利要求1-3任一项所述的光学检测装置，其特征在于，所述光源总成包括基板，所述基板上设置有转轴，所述转轴上转动连接有转盘，所述转盘上分布有多个激光光源。

9.根据权利要求8所述的光学检测装置，其特征在于，所述激光光源朝向所述匀光板的一侧设置有激发光滤光片。

10.根据权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于，所述光源总成设置两个，两个所述光源总成对称设置在所述匀光板两侧。