[發明專利]生物芯片掃描儀熒光收集物鏡

有效

• 申請號: 201310173583.3
• 申請日: 2013-05-10
• 公開（公告）號: CN103399390A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 王振宇;馬貴蘭;戴良
• 申請（專利權）人: 無錫國盛生物工程有限公司
• 主分類號: G02B13/00
• 分類號: G02B13/00;G01N21/64
• 代理公司: 無錫大揚專利事務所(普通合伙) 32248
• 代理人: 郭豐海

技術領域

本發明涉及一種熒光檢測光學成像物鏡鏡頭，特別是應用在基于CCD或CMOS成像方法的生物芯片掃描儀熒光收集物鏡。

背景技術

目前大部分的生物芯片掃描儀采用熒光染料標記，利用強激發光照射生物芯片激發熒光信號，并利用探測器探測熒光強度，以獲取生物芯片信息，然后經過分析軟件處理獲得有價值的生物信息。

對于使用CCD成像原理檢測的熒光掃描系統，其熒光收集物鏡性能的優劣對檢測設備的品質起到了關鍵作用，其成像鏡頭的幾個重要的指標：(1)鏡頭的數值孔徑，使用大數值孔徑的物鏡可以顯著提高熒光檢測效率，增強微光信號；(2)工作距離；(3)光學系統的視場，視場盡量大一些；(4)像質優越，光學系統必須保證在有效視場里的成像質量；(5)光學系統的使用波段范圍；(6)系統的后截距。

2006年10月25日公開的中國專利公開CN1851520A，名稱為“用于快速生物芯片檢測的成像鏡頭”，公開了一種生物芯片快速檢測裝置的熒光收集成像鏡頭，雖然滿足了生物芯片檢測方面的快速、高效、靈敏度高、長工作距離、大視場等優點。但是此鏡頭也存在以下缺點：(1)此鏡頭的長度太長；(2)各個視場的成像不是很均勻；(3)鏡頭的后截距小；(4)熒光試劑的選擇范圍小。

又如2005年8月24日公開的中國專利公開CN1657913A，名稱為“微陣列芯片檢測系統”，公開的微陣列芯片檢測系統采用CCD成像的方法，該系統使用12片透鏡，結構復雜。

發明內容：

針對上述技術問題，本發明將提供一種結構簡單、靈敏度高的熒光收集物鏡，具體的技術方案為：

生物芯片掃描儀熒光收集物鏡，包括8片鏡片，從物方起到CCD成像面，熒光信號依次通過：J1平凸正透鏡、J2雙凹負透鏡、J3凹凸正透鏡、J4平凸正透鏡、J5雙凸正透鏡、J6凹凸負透鏡、J7平平透鏡、J8凸凹正透鏡，各透鏡排列在一條光軸上；其中J5雙凸正透鏡、J6凹凸負透鏡組成雙膠合透鏡，在J4平凸正透鏡的靠近物方的表面上設置孔徑光闌，J7平平透鏡為發射熒光濾光片。

J1平凸正透鏡、J2雙凹負透鏡、J6凹凸負透鏡、J8凸凹正透鏡均采用H-ZF52型光學玻璃，J3凹凸正透鏡、J4平凸正透鏡均采用H-ZBAF3型光學玻璃；J5雙凸正透鏡采用H-ZK6型光學玻璃，J7平平透鏡采用H-K9型光學玻璃。

鏡片均是標準球面型透鏡，分別加工。

鏡頭的數值孔徑0.4，工作距離長5-7mm。

鏡頭的后焦距離19mm，以便與光學成像傳感器CCD或CMOS連接。

整個鏡頭的總長度不超過80mm。

本發明提供的生物芯片掃描儀熒光收集物鏡，結構簡單，成本低，視場大，可快速提高掃描速度，鏡頭數值孔徑大，可顯著提高熒光收集效率，提高儀器的檢測靈敏度；配合成像CCD/CMOS，可以得到清晰、分辨率高的熒光圖片；工作距離長，方便物方與鏡頭之間的調節，確保優良的成像質量；鏡頭可以適用于所有可見光波段，極大地方便了使用者對熒光標記染料的自由選擇。

附圖說明：

圖1：本發明的鏡頭結構示意圖；

圖2：本發明鏡頭的空間頻率曲線圖；

圖3：本發明鏡頭寬視場范圍在像平面上的彌散斑示意圖；

圖4：本發明的場曲和畸變曲線圖；

圖5：本發明鏡頭的光程差曲線圖；

圖6：本發明鏡頭的不同視場成像的FFT衍射能量分布圖。

具體實施方式：

現結合說明書附圖，對熒光檢測物鏡作進一步的詳細說明。

如圖1所示，本發明的熒光收集鏡頭沿光軸從物方到像方依次包括有：生物芯片掃描儀熒光收集物鏡，包括8片鏡片，從物方起到CCD成像面，熒光信號依次通過：J1平凸正透鏡1、J2雙凹負透鏡2、J3凹凸正透鏡3、J4平凸正透鏡4、J5雙凸正透鏡5、J6凹凸負透鏡6、J7平平透鏡7、J8凸凹正透鏡8，各透鏡排列在一條光軸上，其中J5雙凸正透鏡5、J6凹凸負透鏡6組成雙膠合透鏡，在J4平凸正透鏡4的靠近物方的表面上設置孔徑光闌；J7平平透鏡7為發射熒光濾光片。

J1平凸正透鏡1、J2雙凹負透鏡2、J6凹凸負透鏡6、J8凸凹正透鏡8均采用H-ZF52型光學玻璃，J3凹凸正透鏡3、J4平凸正透鏡4均采用H-ZBAF3型光學玻璃；J5雙凸正透鏡5采用H-ZK6型光學玻璃，J7平平透鏡7采用H-K9型光學玻璃。

鏡頭的鏡面基本設計數參數依次如下表所示，(單位：毫米)尺寸范圍誤差±0.2mm：