多光源聚光设备和具有其的测序仪光学系统的制作方法

本发明涉及聚光设备技术领域，更具体地，涉及一种多光源聚光设备和具有其的测序仪光学系统。

背景技术：

在使用多光源激发荧光聚光设备中，为保证不同激光激发区域的一致性，通常需要经过严格的光程计算，μm级别的精密调节，来保证不同激光到达目标处的光轴高度相同、光斑中心点重合。现有的应用在测序仪的技术中，一般以一个光源为基准，直接射出，另外的光源经过反射镜改变光路与基准光源合束来实现目的。

在相关技术中，多光源激发荧光聚光设备中包括两个光源：一个基准光源和一个非基准光源。基准光源射出的光直接射向二向色镜，并透射出去，非基准光源射出的光经过反射镜的反射后射向二向色镜，并反射出去。经过二向色镜透射和反射的两个光束合在一起形成一束光进一步射向系统光路。当聚光设备中包括两个以上光源时，反射镜的个数也会相应的增加，最后形成的光束为多个光源所射出的光线的合成。

该种结构会存在如下一些问题：

1、两个光源时要保证反射镜与二向色镜的平行性，才能使合束后的光没有角度差异，此调节需要较高的精确性。并且当光源增加至三个时，反射镜变为两个，两个反射镜与二向色镜应该保持平行性。如果光源更多，需要保持平行度的部件也越多，计算校调量大且复杂，系统调校会相当麻烦费时。

2、随着光源的增加，镜片的使用量也增加，则光路所占空间也会大大地增加。

3、由于光在玻璃中的折射率不同，于是在经过二向色镜后光会有微米量级的偏移(二向色镜厚度一般为1mm)。为了保障合束的一致性，非基准光源需在微米量级平移，特别对于多光源系统，基准光源需要多次经过二向色镜，若基准光源发出的光束的波长与经过反射之后的非基准光源的光束的波长不同时，那么在二向色镜处的偏移量也不同，光路会变得更加复杂，不仅需要精密的计算，更再次增加了调节难度。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提出了一种多光源聚光设备，所述多光源聚光设备的校调难度和精度要求降低。

本发明还提出了一种具有上述多光源聚光设备的测序仪光学系统。

根据本发明实施例多光源聚光设备，包括：至少两个光源，至少两个所述光源发出的光束分别朝下且平行；至少一个反射镜，所述反射镜的个数小于所述光源的个数，至少一个所述反射镜对应设在至少一个所述光束的射出方向上且每个所述反射镜分别相对于所述光束倾斜设置；至少一个二向色镜，至少一个所述二向色镜设在未设置所述反射镜的所述光源的光线的射出方向上，经过所述二向色镜透射的光线和经过所述二向色镜反射的光线从所述二向色镜的下方射出；耦合透镜，所述耦合透镜设在所述二向色镜的下方且位于经过所述二向色镜的光线的射出方向上。

根据本发明实施例的多光源聚光设备，使得经过二向色镜透射和发射的光束在进入系统光路前可以通过耦合透镜完成合束，从而降低了校调复杂度，将调校部分在进入光路之前完成，降低了校调精度要求，并且优化了光学系统空间布局。

另外，根据本发明上述实施例的多光源聚光设备还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述反射镜包括多个，多个所述反射镜平行设置且沿所述光束的射出方向间隔开。

根据本发明的一个实施例，所述光源包括第一光源和第二光源，所述二向色镜包括一个，所述二向色镜设在所述第一光源下方，所述反射镜包括一个，所述反射镜设在所述第二光源下方，所述反射镜和所述二向色镜平行设置。

根据本发明的一个实施例，所述反射镜和所述二向色镜在水平方向上高度一致。

根据本发明的一个实施例，还包括输出光纤，所述输出光纤设在所述耦合透镜下方并导出经过所述二向色镜的光线。

根据本发明实施例的测序仪光学系统，包括根据本发明实施例的多光源聚光设备。

本发明的附加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是根据本发明一个实施例的多光源聚光设备的结构示意图；

图2是根据本发明另一个实施例的多光源聚光设备的结构示意图。

附图标记：

多光源聚光设备100；

第一光源11；第二光源12；第三光源13；

二向色镜2；第一二向色镜21；第二二向色镜22；

反射镜3；第一反射镜31；第二反射镜32。

耦合透镜4；

输出光纤5。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图详细描述根据本发明实施例的多光源聚光设备100。

参照图1和图2所示，根据本发明实施例的多光源聚光设备100包括：至少两个光源、至少一个反射镜3、至少一个二向色镜2和耦合透镜4。

至少两个光源发出的光束分别朝下且平行。反射镜3的个数小于光源的个数。具至少一个反射镜3对应设在至少一个光束的射出方向上，且每个反射镜3分别相对于对应的光束倾斜设置。至少一个二向色镜2设在未设置反射镜3的光源的光线的射出方向上。经过二向色镜2透射的光线和经过二向色镜2反射的光线从二向色镜2的下方射出。耦合透镜4设在二向色镜2的下方且位于经过二向色镜2的光线的射出方向上。

根据本发明实施例的多光源聚光设备100，通过设置耦合透镜4，使得经过二向色镜2透射和反射的光束在进入系统光路前可以完成合束，降低了校调复杂度，将调校部分在进入光路之前完成，降低了精度要求；并且优化了光学系统空间布局。

由此，只需要保证所有光源发出的光束能完全射向耦合透镜4，不需要使每个光源射出的光束的中心都重合，也就是不需要考虑光偏移的问题，大大地减少了计算量和调校的难度。

如果将多个同色小功率激光器一起耦合，将对提高激发光功率也有相当大的帮助。由于当前应用在高速调制的LD激光器的一般功率只在100mw级别，但其激发的荧光功率相对较弱很难探测，容易与背景光或杂散光混合，若提高激光功率则能相应提高激发的荧光功率，这样不仅提高了整个系统的信噪比，也能相应减短曝光时间，提高了系统通量。

反射镜3可以包括多个，多个反射镜3平行设置且沿光束的射出方向间隔开。例如，如图1所示，在本发明的一个示例中，光源包括第一光源11和第二光源12，第一光源11为基准光源，第二光源12为非基准光源。反射镜3包括一个，反射镜3设在第二光源12的下方。二向色镜2包括一个，二向色镜2设在第一光源11下方，并且反射镜3和二向色镜2平行设置。

第一光源11射出的光束可直接射向二向色镜2。第二光源12射出的光束可射向反射镜3，并经过反射镜3反射到二向色镜2上。二向色镜2能够对第二光源12射出的光束进行反射，而对第一光源11射出的光束进行透射。经过二向色镜2反射和透射的两个光束可以一起射出，并继续射向耦合透镜4，经过耦合透镜4的耦合后一起射向系统光路。

如图2所示，光源包括第一光源11、第二光源12和第三光源13，第一光源11为基准光源，第二光源12和第三光源13为非基准光源。反射镜3包括两个，第一反射镜31和第二反射镜32。第一反射镜31设在第二光源12下方，第二反射镜32设在第三光源13下方。二向色镜2包括两个，第一二向色镜21和第二二向色镜22。第一二向色镜21设在第一光源11下方，第二二向色镜22设在第一二向色镜21的下方。

第一光源11射出的光束可直接射向第一二向色镜21。第二光源12射出的光束可射向第一反射镜31，并经过第一反射镜31反射到第一二向色镜21上。第一二向色镜21能够对第二光源12射出的光束进行反射，而对第一光源11射出的光束进行透射，这两个光束可以发生合束，并一起射向第二二向色镜22。第三光源13射出的光束射向第二反射镜32，并经过第二反射镜32反射到第二二向色镜22上。第二二向色镜22能够对合束光进行透射，而对第三光源13的反射光进行反射，最终这两束光束可以合束从第二二向色镜22上射出，并继续射向耦合透镜4，经过耦合透镜4的耦合后一起射向光学系统。

如图1所示，反射镜3和二向色镜2在水平方向上高度可以一致。从而保证经过反射镜3反射的光束能够照射到二向色镜2上。可以理解的是，以上仅以光源为两个和三个的情况进行了详细描述。光源为多个的情况与此类似，在此，不再详细描述。

如图1和图2所示，多光源聚光设备100还包括输出光纤5。输出光纤5设在耦合透镜4下方并导出经过二向色镜2的光线。经过耦合透镜4耦合之后的光束可以进入输出光纤5的一端并从输出光纤5的另一端输出。当选用的输出光纤5足够长时，可以实现将光源放在任何需要的地方，或者可以把整个光源移到系统外，完全不占用原来的光路空间。

可以理解的是，以上所描述的光路结构为光源沿竖直方向从上向下射出光束的情形，光路结构并不仅限于以上所描述，例如，光源也可以沿水平方向从左向右射出。具体地，各部件的相应位置和角度关系应当根据光束的方向进行适当调整。

根据本发明实施例的测序仪光学系统包括根据本发明实施例的多光源聚光设备100。由于根据本发明实施例的多光源聚光设备100具有上述有益的技术效果，因此根据本发明实施例的测序仪光学系统降低了校调复杂度和精度，光学系统的空间布局更好。

相对于传统空间耦合方案来说，在实际的测试平台中试用本发明，减少了很多调节两种激发光重合的透镜架装置，不用计算调校就方便地得到了同轴输出的不同波长的激发光；激光器所占用的空间减小，整台仪器更小型化。

此外，基于此思路将多个市场已有的小功率同波长激光器耦合在一起，可以节省开发或购买大功率激光器的成本，得到较高功率的激发光，进一步减少生物芯片所需的曝光时间，提高测序仪的通量。

根据本发明实施例的多光源聚光设备和测序仪光学系统的其他构成以及操作对于本领域的普通技术人员来说是可知的，在此不再详细描述。

本发明中的光源可以是激光光源，也可以是普通的光束光源。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等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。

在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

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，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。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。

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”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必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。