一种用于基因测序仪的光学系统以及图像校正装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种用于基因测序仪的光学系统以及图像校正装置，光学系统包括样品模块、照明模块、对焦模块、分光模块以及成像模块；图像校正装置用于光学系统成像模块中，图像校正装置包括连接板、图像传感器调节装置以及反射调节镜；连接板与光学系统成像模块中的图像传感器连接，图像传感器可拆卸地安装在连接板上，连接板与图像传感器调节装置连接；反射调节镜配置在图像传感器前，反射调节镜可调节绕光轴旋转方向以及垂直光轴旋转方向以校正图像。本发明专利技术中的系统和装置调节操作简单可靠，能有效校正图像，多自由度的图像调节校正能更加满足成像精度，对分析碱基类型与碱基序列起着重要作用。着重要作用。着重要作用。

【技术实现步骤摘要】
一种用于基因测序仪的光学系统以及图像校正装置


[0001]本专利技术主要涉及到的领域有光学系统的设计、图像校正以及基因测序
，尤其涉及一种用于基因测序仪的光学系统以及图像校正装置。

技术介绍

[0002]目前针对基因测序仪的光学系统的设计研究中，主要包括照明系统的设计，分光镜组的选择以及成像装置的设计等。现有的直接照明系统照射样品时，照明光斑会不均匀，从而导致成像图片质量下降，导致测序准确性降低，所以合理考虑照明系统对基因测序过程是有意义的。分光镜组选择不当会直接导致测序信息的减弱甚至丢失，根据激发样品所发射的荧光信息，合理选择分光镜组，能有效的收集测序信息，达到测序目的。另外，合理考虑光学元件空间布置能尽可能的将光学系统占用空间缩小，光学系统的占用空间越小，整个产品就更加小巧紧凑。
[0003]在碱基测序判断过程中，拍摄图像的像素一致性有着很高的要求，像素一致性指的就是将拍摄图像的坐标位置尽可能的达到重合，为了鉴定待测序列碱基的类别，需要得到大量的碱基图像，而碱基图像通过专业的CCD相机获得，由于CCD相机拍摄过程中可能因为系统各个元件定位误差，相机的自身定位误差，相机之间所拍摄的不同碱基类型的图像视野不满足像素一致性等因素影响，这对后续的图像处理以及碱基识别等操作会带来不能分析出正确碱基序列的后果，导致测序失败。现有技术采用算法来进行弥补，例如专利CN201810032793.3中提及到的相机标定方法及图像配准方法，虽然能进行图像配准，但当不同CCD相机拍摄图像相对位置相差过大时，这种方法就不适用，所以设计与提出一种图像校正装置是有必要的，这对后续分析碱基类型与碱基序列起着重要作用。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施方式提供一种用于基因测序仪的光学系统以及图像校正装置，所述光学系统包括：
[0005]所述样品模块包括样品；
[0006]所述照明模块包括光源、透镜组、激光二向色镜、激光滤色片以及物镜；
[0007]所述对焦模块包括对焦模组、对焦二向色镜、对焦滤色片；
[0008]所述分光模块包括分光二向色镜组；
[0009]所述成像模块包括管透镜、图像传感器、图像校正装置以及滤色片；
[0010]照明模块包括光源、透镜组、激光二向色镜、激光滤色片以及物镜；所述光源用于发射激发样品的激发光，所述透镜组包括准直镜，成像透镜，激光二向色镜以及物镜，所述准直镜配置在所述光源到所述激光二向色镜之间的光路中，所述准直镜的作用为将所述光源激发光进行扩束，所述成像透镜配置在所述光源到所述激光二向色镜之间的光路中，所述成像透镜的作用为将扩束后的光源激发光成像在所述物镜的后焦面上，所述激光二向色镜配置在物镜到所述管透镜之间的光路上，所述激光二向色镜的作用为反射所述光源激发
光进入所述物镜激发样品并透射所述样品激发出的发射光进入所述图像传感器上，所述激光滤色片配置在所述光源到所述激光二向色镜之间的光路中，所述激光滤色片保证光源激发光的洁净度，所述物镜收集用于激发样品的激发光至所述样品并将来自样品的发射光收集至成像模块。
[0011]进一步地，对焦模块中的对焦模组发射对焦激光，所述对焦滤色片配置在对焦模组到对焦二向色镜之间的光路上，所述对焦滤色片保证对焦激光的洁净度，所述对焦二向色镜配置在物镜到所述管透镜之间的光路上，所述对焦二向色镜将所述对焦激光反射进入物镜至所述样品，调整所述物镜与所述样品垂直相对位置，所述样片反射对焦激光返回至对焦模组以确定所述物镜与所述样品垂直相对位置，从而达到对焦目的。
[0012]进一步地，分光模块包括二向色镜组，所述二向色镜组包括第一二向色镜、第二二向色镜、第三二向色镜以及阻挡除所需来自所述样品的特定发射光的滤色片；所述二向色镜组配置在所属物镜到所述管透镜之间的光路上，所述二向色镜作用为透射所述激发光和所述发射光中的一者并反射所述激发光和所述发射光中的另一者。
[0013]进一步地，上述光学系统，通过所述成像模块中的图像传感器进行拍摄，基于所拍摄的图像的特征亮点的差异，判断所述图像传感器拍摄的图像像素的差异进行调节。
[0014]进一步地，还包括图像校正装置，用于上述光学系统中的成像模块中，所述图像校正装置包括连接板、图像传感器调节装置以及反射调节镜，所述连接板与光学系统成像模块中的图像传感器连接，所述图像传感器可拆卸地安装在连接板上，所述连接板与图像传感器调节装置连接，所述图像传感器调节装置包括第一调节竖板、第一调节螺钉、第二调节底板、第二调节螺钉、第三调节底板和第三调节螺钉，所述第一调节竖板用于调节第一方向自由度，所述第二调节底板用于调节第二方向自由度，所述第三调节底板用于调节第三方向自由度，所述反射调节镜配置在图像传感器前，所述反射调节镜调节绕光轴旋转方向以及垂直光轴旋转方向以校正图像。
[0015]本专利技术中的系统和装置调节操作简单可靠，能有效校正图像，多自由度的图像调节校正能更加满足成像精度，对分析碱基类型与碱基序列起着重要作用。
附图说明
[0016]图1是本专利技术的光学系统示意图；
[0017]图2是本专利技术的光学系统的模块组成示意图；
[0018]图3是本专利技术的光学系统中图像传感器所拍摄的图像以及荧光特征点；
[0019]图4是本专利技术的光学系统中图像校正装置模型示意图；
[0020]图5是本专利技术的光学系统中图像校正装置模型细节示意图；
[0021]图6是本专利技术的光学系统中图像校正装置中的连接板模型示意图；
[0022]图7是本专利技术的光学系统中图像校正装置中的第一调节竖板模型示意图；
[0023]图8是本专利技术的光学系统中图像校正装置中的第二调节底板模型示意图；
[0024]图9是本专利技术的光学系统中图像校正装置中的第三调节底板模型示意图；
[0025]图10是本专利技术的光学系统中图像校正装置定位键以及固定键模型示意图；
[0026]图中：1
‑
样品、2
‑
物镜、3
‑
激光二向色镜、4
‑
第一二向色镜、5
‑
激光成像透镜、6
‑
准直镜、7
‑
激光器、8
‑
第二二向色镜、9
‑
第一管透镜、10
‑
第一反射调节镜、11
‑
第一滤色片、12
‑
第一相机、13
‑
第二管透镜、14
‑
第四相机、15
‑
第四滤色片、16
‑
第二反射调节镜、17
‑
第四管透镜、18
‑
第三二向色镜、19
‑
第三管透镜、20
‑
第三反射调节镜、21
‑
第二滤色片、22
‑
第二相机、23
‑
第三滤色片、24
‑
第三相机、25...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于基因测序仪的光学系统，其特征在于，包括：样品模块、照明模块、对焦模块、分光模块以及成像模块；所述样品模块包括样品；所述照明模块包括光源、透镜组、激光二向色镜、激光滤色片以及物镜；所述对焦模块包括对焦模组、对焦二向色镜、对焦滤色片；所述分光模块包括分光二向色镜组；所述成像模块包括管透镜、图像传感器、图像校正装置以及滤色片。2.根据权利要求1所述的一种用于基因测序仪的光学系统，其特征在于：所述样品模块包括带有荧光标记碱基序列信息的样品，所述样品能通过所述光源发射激发光激发，激发出不同波长的荧光信号发射光，所述荧光信号发射光经过所述分光模块后进入所述成像模块，所述成像模块中的图像传感捕捉碱基序列信息。3.根据权利要求1所述的一种用于基因测序仪的光学系统，特征在于：所述光源用于发射激发样品的激发光，所述透镜组包括准直镜，成像透镜，激光二向色镜以及物镜，所述准直镜配置在所述光源到所述激光二向色镜之间的光路中，所述准直镜的作用为将所述光源激发光进行扩束，所述成像透镜配置在所述光源到所述激光二向色镜之间的光路中，所述成像透镜的作用为将扩束后的光源激发光成像在所述物镜的后焦面上，所述激光二向色镜配置在物镜到所述管透镜之间的光路上，所述激光二向色镜的作用为反射所述光源激发光进入所述物镜激发样品并透射所述样品激发出的发射光进入所述图像传感器上，所述激光滤色片配置在所述光源到所述激光二向色镜之间的光路中，所述激光滤色片保证光源激发光的洁净度，所述物镜收集用于激发样品的激发光至所述样品并将来自样品的发射光收集至成像模块。4.根据权利要求1所述的一种用于基因测序仪的光学系统，特征在于：所述对焦模组发射对焦激光，所述对焦滤色片配置在对焦模组到对焦二向色镜之间的光路上，所述对焦滤色片保证对焦激光的洁净度，所述对焦二向色镜配置在物镜到所述管透镜之间的光路上，所述对焦二向色镜将所述对焦激光反射进入物镜至所述样品，调整所述物镜与所述样品垂直相对位置，所述样片反射对焦激光返回至对焦模组以确定所述物镜与所述样品垂直相对位置，从而达到对焦目的。5.根据权利要求1所述的一种用于基因测序仪的光学系统，特征在于：所述分光模块包括二向色镜组，所述二向色镜组包括第一二向色镜、第二二向色镜、第三二向色镜以及保证来自所述样品特定发射光洁净度的滤色片；所述二向色镜组配置在所述激发光从所述光源到所述物镜之间的光路上并且配置在所述发射光从所属物镜到所述管透镜之间的光路上，所述二向色镜作用为透射所述激发光和所述发射光中的一者并反射所述激发光和所述发射光中的另一者。6.根据权利要求1所述的一种用于基因测序仪的光学系统，特征在于：所述成像模块包括对来自样品的所述发射光进行成像的图像传感器以及配置在将来...

【专利技术属性】
技术研发人员：涂鑫，郑豪，邵金涛，郭晗，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：