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CN102681171A - 一种用于白细胞分类计数仪的激光整形照明系统 - Google Patents

一种用于白细胞分类计数仪的激光整形照明系统 Download PDF

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CN102681171A CN2012101529812A CN201210152981A CN102681171A CN 102681171 A CN102681171 A CN 102681171A CN 2012101529812 A CN2012101529812 A CN 2012101529812A CN 201210152981 A CN201210152981 A CN 201210152981A CN 102681171 A CN102681171 A CN 102681171A
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lens
shaping
light source
laser
collimation lens
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CN2012101529812A
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Inventor
宋洁
朱海波
韩闯
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Changchun Dirui Medical Technology Co Ltd
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Changchun Dirui Medical Technology Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种用于白细胞分类计数仪的激光整形照明系统，是由光源、准直透镜或准直透镜组和整形透镜组成，光源设置在前，整形透镜设在后，准直透镜或准直透镜组设在光源与整形透镜之间，整形透镜为单透镜，整形透镜前后表面均为柱面镜，且前后柱面的母线相互垂直，柱面面型为球面或非球面，光源发出的光先经过准直透镜或准直透镜组，再经过单块的整形透镜，输出一椭圆光斑，本发明的有益效果：可使得输出的椭圆光斑在长轴和短轴方向上的光斑能量均匀化，能够有效避免流失细胞仪中因光斑能量分布不均匀而引起的误判或错判。

Description

一种用于白细胞分类计数仪的激光整形照明系统
技术领域
本发明涉及一种激光整形照明系统，特别涉及一种用于白细胞分类计数仪的激光整形照明系统。
背景技术
目前，使用光学系统作为检测手段的流式细胞仪已广泛应用于白细胞分类计数领域。这样的光学系统主要由激光整形照明单元、样本发生单元和光信号收集单元组成。其中照明单元将光源（一般为激光）发出的光准直整形后，变成横截面为椭圆型的光斑，照射至样本发生单元。样本发生单元一般包含一个提供光学检测区域的鞘流池，在鞘流池中，利用鞘流原理将待测的白细胞样本携裹在鞘流中，使白细胞逐个通过该区域。通过该区域的细胞被照明单元照亮后，在全空域发出散射光；光信号收集单元收集高角度和低角度的散射光，送入光电转换器件。后续电信号经处理后形成散点图，从而分类白细胞。
现有技术中，激光整形照明系统如图1所示，将光源1发出的光经过激光准直透镜或透镜组2，一个激光整形透镜组3，之后聚焦在被照亮区域，其照明光斑形状为如图1中所示的椭圆形光斑4。该照明系统在X轴和Y轴的聚焦位置一般不同，这是为了在照明区域之后，更好的阻断该光束。所以Y轴（平行纸面，垂直主光轴方向）方向的聚焦点一般比X轴方向的聚焦点要远，将X轴聚焦点作为被照明的检测区域。
上述激光整形透镜组3一般由两块柱面镜构成，一块母线与X轴平行，用以在X轴上聚焦，另一块母线与Y轴平行，用以在Y轴上聚焦。
由此引发的问题是，当上述两块柱面镜的母线不垂直时，经其整形之后的光斑呈现一种不规则的扁平状，并且在短轴方向上的长度也会远大于设计值，直至整个系统输出的光斑不能满足使用要求。
另外，现有技术中的柱面镜均采用圆形轮廓线，其成像球差较大，且对均匀平行光束形成的聚焦点是一中心光照度比较强，越远离中心，光照度越小的类似高斯分布的光斑。故上述照明系统输出的光斑在X轴和Y轴方向上都不是均匀的平顶光束，在整个流式细胞仪的检测过程中会出现误判或者错判待测微粒的情况。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的激光整形照明系统中所输出的光斑不能满足使用要求，致使在整个流式细胞仪的检测过程中会出现误判或者错判待测微粒的问题而提供的一种用于白细胞分类计数仪的激光整形照明系统。
本发明所述的一种用于白细胞分类计数仪的激光整形照明系统是由光源、准直透镜或准直透镜组和整形透镜组成，光源设置在前，整形透镜设在后，准直透镜或准直透镜组设在光源与整形透镜之间，整形透镜为单透镜，整形透镜前后表面均为柱面镜，且前后柱面的母线相互垂直，柱面面型为球面或非球面。
整形透镜前后柱面镜横截面的曲线形状由下式取得：
                                                 
Figure 2012101529812100002DEST_PATH_IMAGE001
…
其中c为曲率，z为曲线上点相对与定点的轴向距离，k为二次常数，r为柱面横截面截面上点的孔径高，A4、A6、A8、A10、A12…为面型参数。
光源发出的光先经过准直透镜或准直透镜组，再经过单块的整形透镜，输出一椭圆光斑，其在长径和短径方向上能量均匀，在形状上为比较规则的椭圆，其长轴的长度为160~220μm，短轴的长度为6~20μm，长轴和短轴方向上光斑能量密度相差均不大于最大能量密度的5%。
光源为半导体激光器，准直透镜为非球面镜，非球面镜的数值孔径大于0.4，准直透镜组为球面透镜组，光源发出的光束在相互垂直的两个方向上发散角不同，其中最大发散角方向上的光束发散角大于25°，最小发散角方向上的光束发散角小于12°。
本发明的有益效果：
整形透镜为前后两面均为柱面、且两柱面母线垂直的单块透镜，可以使用光学冷加工过程中的精密机械装置保证两母线具有比较高的垂直度，从而有效避免因两柱面母线不垂直引起的光斑形状变异；当与系统中准直透镜或准直透镜组组合使用时，可使得输出的椭圆光斑在长轴和短轴方向上的光斑能量均匀化，能够有效避免流失细胞仪中因光斑能量分布不均匀而引起的误判或错判。
附图说明
图1为现有激光整形照明系统示意图。
图2为本发明所述系统的正视图。
图3为本发明所述系统的俯视图。
图4为本发明所述系统内整形透镜放大立体示意图。
图5为本发明所述系统内整形透镜相关系数位置示意图。
1、光源  2、激光准直透镜或透镜组  3、激光整形透镜组 4、椭圆形光斑
5、光源    6、准直透镜或准直透镜组    7、整形透镜。
具体实施方式
请参阅图2、图3、图4和图5所示：
本发明所述的一种用于白细胞分类计数仪的激光整形照明系统是由光源5、准直透镜或准直透镜组6和整形透镜7组成，光源5设置在前，整形透镜7设在后，准直透镜或准直透镜组6设在光源5与整形透镜7之间，整形透镜7为单透镜，整形透镜7前后表面均为柱面镜，且前后柱面的母线相互垂直，柱面面型为球面或非球面。
整形透镜7前后柱面镜横截面的曲线形状由下式取得：
 
Figure 137951DEST_PATH_IMAGE001
…
其中c为曲率，z为曲线上点相对与定点的轴向距离，k为二次常数，r为柱面横截面截面上点的孔径高，A4、A6、A8、A10、A12…为面型参数。
光源5发出的光先经过准直透镜或准直透镜组6，再经过单块的整形透镜7，输出一椭圆光斑，其在长径和短径方向上能量均匀，在形状上为比较规则的椭圆，其长轴的长度为160~220μm，短轴的长度为6~20μm，长轴和短轴方向上光斑能量密度相差均不大于最大能量密度的5%。
光源5为半导体激光器，准直透镜为非球面镜，非球面镜的数值孔径大于0.4，准直透镜组为球面透镜组，光源5发出的光束在相互垂直的两个方向上发散角不同，其中最大发散角方向上的光束发散角大于25°，最小发散角方向上的光束发散角小于12°。

Claims (6)

1.一种用于白细胞分类计数仪的激光整形照明系统，是由光源、准直透镜或准直透镜组和整形透镜组成，光源设置在前，整形透镜设在后，准直透镜或准直透镜组设在光源与整形透镜之间，其特征在于：整形透镜为单透镜，整形透镜前后表面均为柱面镜，且前后柱面的母线相互垂直，柱面面型为球面或非球面，光源发出的光先经过准直透镜或准直透镜组，再经过单块的整形透镜，输出一椭圆光斑。
2.根据权利要求1所述的一种用于白细胞分类计数仪的激光整形照明系统，其特征在于：所述的整形透镜前后柱面镜横截面的曲线形状由下式取得： 
Figure 2012101529812100001DEST_PATH_IMAGE001
…
其中c为曲率，z为曲线上点相对与定点的轴向距离，k为二次常数，r为柱面横截面截面上点的孔径高，A4、A6、A8、A10、A12…为面型参数。
3.根据权利要求1所述的一种用于白细胞分类计数仪的激光整形照明系统，其特征在于：所述的椭圆光斑，其在长径和短径方向上能量均匀，在形状上为比较规则的椭圆，其长轴的长度为160~220μm，短轴的长度为6~20μm，长轴和短轴方向上光斑能量密度相差均不大于最大能量密度的5%。
4.根据权利要求1所述的一种用于白细胞分类计数仪的激光整形照明系统，其特征在于：所述的光源为半导体激光器，光源发出的光束在相互垂直的两个方向上发散角不同，其中最大发散角方向上的光束发散角大于25°，最小发散角方向上的光束发散角小于12°。
5.根据权利要求1所述的一种用于白细胞分类计数仪的激光整形照明系统，其特征在于：所述的准直透镜为非球面镜，非球面镜的数值孔径大于0.4。
6.根据权利要求1所述的一种用于白细胞分类计数仪的激光整形照明系统，其特征在于：所述的准直透镜组为球面透镜组。
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