一种光学系统的制作方法

本发明属于医用诊断技术领域，特别是涉及用于血液细胞分析装置中的光学系统。

背景技术：

血液细胞分析装置用于对血液中的各种细胞参数进行计数和分类，一般包括光源单元、流动室和光电检测单元的光学系统，其中流动室提供一个光学检测区域，使细胞样本依次通过流动室的检测区域。光源提供一个照射光束照射到流动室的检测区域上，当细胞通过检测区域时，照射光束照射到细胞上并发生散射，光电检测单元将检测到的散射光收集并转化成电信号，对这些转换后的电信号进行处理和分析就可以得到血液中存在的各种细胞的参数，以进行计数和分类等处理。

为了方便检测通过流动室检测区域的细胞，需要光束照射到检测区域形成一个光斑。现有技术中采用普通的球面透镜会聚光束，这种聚焦透镜会聚在流动室检测区域的光能量分布比较分散而且光斑较窄，导致细胞流可能偏离聚焦光斑的能量中心，不利于检测信号的稳定性和高速的细胞检测，影响测量细胞在散点图的分布。

技术实现要素：

本实用新型提供一种体积小、结构简单、光斑大小合适、光斑质量最优化的用于血液细胞分析装置的光学系统和能够真正反应细胞分布信息的血液细胞分析装置。

具体来说，本实用新型提供的光学系统，用于血液细胞分析装置中，包括激光光源、光束整形模块、样本流动室和散射光检测单元，所述光束整形模块用于对激光光源发出的光束进行准直和会聚使产生照射光斑于样本流动室上的被测样本，所述散射光检测单元用于对流动室发出的散射光进行接收、光电转换和处理。

作为一种实施方式，激光光源发出的光束包括慢轴和快轴为互相垂直的两个平面方向的光束。

作为一种实施方式，光束整形模块包括依次分布的准直镜、用于对激光光源的慢轴方向光束进行发散的柱面镜和用于会聚光束的聚焦镜。

作为一种实施方式，准直镜为非球面镜，准直镜的数值孔径大于快轴方向光束的发散角。

作为一种实施方式，所述柱面镜为负柱面镜或一个负柱面镜与一个正柱面镜的组合。

作为一种实施方式，聚焦镜为平凸球面镜或一个平凹球面镜和一个平凸球面镜的组合。

作为一种实施方式，散射光检测单元包括前向散射光收集组件；前向散射光收集组件包括依次分布的光阑和散射光收集器。

作为一种实施方式，所述散射光收集器包括用于收集小角度散色光的小角度光电二极管和用于收集中角度散色光的中角度光电二极管。

作为一种实施方式，所述小角度光电二极管和中角度光电二极管分离安装在各自的支撑件上或集成安装在支撑件上。

作为一种实施方式，所述散射光检测单元还包括侧向散射光收集组件，侧向散射光收集组件与前向散射光收集组件垂直安装。

作为一种实施方式，侧向散射光收集组件包括收集透镜和侧向光电二极管。

作为一种实施方式，收集透镜为非球面镜，其数值孔径大于0.4，收集透镜到样本流动室之间的距离大于2mm。

作为一种实施方式，样本流动室为长方体结构，长方体中心具有通孔。

有益效果

本实用新型的有益效果是：

通过光学系统上的光束整形模块对激光光源产生的光斑进行整形得到适合检测的光斑，即产生一个大小合适，光束质量最优化，能够真正反应细胞分布信息的光斑，并使光斑刚好落在样本流动室上的被测样本上。有利于使光斑的能量均匀分布在在样本流动室上的被测样本上，避免本次样本中的细胞流偏离聚焦光斑的能量中心，有利于提高检测信号的稳定性，优化测量细胞在散点图的分布性能。

前向散光收集组件使用光阑和散射光收集器对前向散光的进行收集和检测，避免了常规设计中使用聚焦镜先对前向散光进行会聚后收集，避免在前向散光收集系统中使用聚焦镜，在一定程度上提高了系统的稳定性，降低了系统的复杂度和尺寸，使前向散光收集组件具有体积小和结构简单的特点。

附图说明

图1为本实用新型光学系统的一种结构示意图；

图2为本实用新型光学系统的另一种结构示意图；

图3为本实用新型光学系统的另一种结构示意图；

图4为本实用新型血液细胞分析装置的结构示意图；

图5为本实用新型血液细胞分析装置的另一方向结构示意图；

图6为本实用新型血液细胞分析装置的另一方向结构示意图。

具体实施方式

在以下的详细描述中，图例附带的参考文字是这里的一个部分，它以举例说明本本实用新型可能实行的特定具体方案的方式来说明。我们并不排除本本实用新型还可以实行其它的具体方案和在不违背本本实用新型的使用范围的情况下改变本本实用新型的结构。

如图1和图2所示，用于血液细胞分析装置的光学系统包括激光光源2、光束整形模块、样本流动室10和散射光检测单元。光束整形模块用于对激光光源2发出的光束进行准直和会聚使产生照射光斑于样本流动室10上的被测样本11，散射光检测单元用于对流动室10发出的散射光进行接收、光电转换和处理。

本实用新型中，激光光源2为半导体激光二极管，激光二级管的输出波长为600nm-700nm(纳米)。激光二极管发出的光束包括慢轴和快轴为互相垂直的两个平面方向的光束，并且光束在慢轴和快轴发散角不一样，一般快轴发散角是慢轴发散角的2-4倍。在图1中，假设X轴为慢轴，Y轴为快轴，那么光束截面成椭圆形状。为了使得辐照在细胞流方向的光斑尽量小，所以快轴发散角应该和细胞流方向保持一致。假设细胞流方向为Y轴，激光二极管的快轴方向也为Y轴。一些实施例中，激光二级管的输出波长为670nm。另一些实施例中，激光二极管输出波长为635nm，快轴和慢轴发散角分别为31°和8°。更为具体的实施例中，激光二极管的额定功率10mw(兆瓦)，工作功率5mw。

本实用新型的光束整形模块包括依次分布的准直镜4、用于对慢轴方向光束进行发散的柱面镜和用于会聚光束的聚焦镜。准直镜4用于对激光光源2的两个方向即快轴方向和慢轴方向的光束进行准直得到平行输出光束，柱面镜和聚焦镜对准直后的光斑进行整形得到适合检测的光斑，并使光斑刚好落在样本流动室10上的被测样本11上。

一些实施例中，准直镜4为非球面镜，准直镜4的数值孔径(NA)大于快轴光束的发散角，使激光光源2发出的光束全部准直透镜收集。一些实施例中，所述准直镜的数值孔径为0.52。通过准直镜4的光束由柱面镜进行发散，使激光光源2产生的小光斑变成适合检测的光斑。

如图1至图3所示，一些实施例中，柱面镜为负柱面镜6或一个负柱面镜6与一个正柱面镜602的组合，用于对慢轴方向的光束进行发散。如图2所示，慢轴光束进入负柱面镜6或上述柱面镜的组合进行发散形成发散光束5，而同时，快轴光束则以平行光的方式通过柱面镜。根据折射定律，光束以同样的路径穿过负柱面镜6或上述柱面镜的组合，即负柱面镜6或上述柱面镜的组合对快轴光束没有产生额外的作用，对快轴光束质量影响可以降到最低，因此，通过负柱面镜6或上述柱面镜的组合后的光斑质量最优。

如图1至图3所示，一些实施例中，聚焦镜为平凸球面镜8或一个平凹球面镜802和一个平凸球面镜8的组合。聚焦镜用于对整个光束进行会聚作用，即对慢轴和快轴方向的光束进行会聚。

为了使激光二极管2发出的光束辐照在细胞上，且光斑只能作用在单个细胞上，被检测细胞处Y轴(快轴)方向的光斑和细胞大小相匹配，为10-20um(微米)，X轴(慢轴)方向光斑大小要适当，一方面光斑足够大能够确保细胞在流动过程中在X轴方向有晃动导致散射光强没有明显变化，另一方面光斑太大会导致辐照在细胞上的能量减弱，因此，X轴方向光斑大小为200-400um(微米)。作为一种实施方式，所述样本流动室10采用石英玻璃制作，外径为4*4mm边长的长方体，中心孔径为200um*200um的通孔，细胞通过这个通孔流经光斑辐照区域。

本实用新型的散射光检测单元包括前向散光收集组件，前向散光收集组件包括依次分布的光阑12和散射光收集器。具体的实施例中，散射光收集器包括用于收集小角度散色光的小角度光电二极管14和用于收集中角度散色光的中角度光电二极管16，其中，小角度是指散射光的角度范围在1°-6°内，中角度是指散射光的角度范围在8°～25°内；光阑12允许小角度和中角度散色光通过，其它光信号被阻挡掉。一些实施例中小角度光电二极管14和中角度光电二极管16分离安装在各自的支撑件上或集成安装在支撑件上。即小角度光电二极管14及其支撑件和中角度光电二极管16及其支撑件为两个独立的器件，或者小角度光电二极管14和中角度光电二极管16共同安装在一个支撑件上。

散射光检测单元还包括侧向散光收集组件，侧向散光收集组件与前向散光收集组件垂直安装，即前向散光收集组件安装在图1的Z轴方向上，侧向散光收集组件安装在图1的X轴方向上。侧向散光收集组件包括收集透镜18和侧向光电二极管20。收集透镜为非球面镜，其数值孔径大于0.4，收集透镜的有效焦距大于2mm，其中有效焦距是指收集透镜到样本流动室之间的距离。使其能尽量收集更多的散射光信号，有利于提高信噪比。收集透镜的有效焦距需大于2mm，即避免安装时收集透镜和样本流动室干涉；侧向光电二极管20用来接受收集到的散射光信号。

如图4-6所示为血液细胞分析装置，图4为装置的右侧向内部结构示意图，图5为装置的左侧向内部结构示意图，图6为后侧内部结构示意图，包括装置壳体，光学系统34位于该壳体内。在壳体正面外壁上固定有采样针36，该采样针用于收集受检者的指尖血样本。此外，在壳体内设有电源模块31，采样模块32，计数模块33，以及液路控制系统35和电路模块37。其中，光学系统34，电源模块31，采样模块32，计数模块33和液路控制系统35全部由电路模块31连通并传输信号，从而实现血液细胞分析装置对血液中的各种细胞参数进行计数和分类的功能。