[发明专利]光散射和成像光学系统

说明书

技术领域

本发明关于光学装置，特别关于包含散射光的光学装置。更特别 地，本发明关于收集来自散射光和图像的信息。

发明内容

本发明是利用成像和散射光的测量以及检测得到来自关注区域 的数据的光学系统。

附图说明

图1是确定粒子直径和流速的光学成像通道；

图2是确定粒子类型的光学散射通道；

图3是光学成像和散射通道的组合；和

图4是具有多区域衍射结构的光学散射装置。

具体实施方式

可能存在一种收集事物(例如在血细胞计数器流动通道 (cytometer flow channel)中的)和细胞(例如白或红血细胞)的 散射和成像信息的系统。例如，在血细胞计数器中，一些目标可以包 括细胞类型的分类和计数，以及细胞体积的测量。对于这些目标的全 光学方法可以通过测量各个角度的细胞的散射光以及成像细胞以确 定其直径与可能的其它特性来实现。成像和散射可以利用两个独立的 光学系统来实现，该光学系统分别如图1和2所示。然而，利用本方 法，散射和成像可以利用一个独立的光学系统来实现，如图3所示。 衍射或混合(即衍射-折射)光学元件的使用可以允许实现既能够成 像也能够散射的光学链(optical train)。

图1说明了可以用于确定例如流动通道13中血细胞12(或其它 粒子)的直径和流速的光学成像通道或链10。成像透镜14可以将来 自细胞12的光15聚焦到成像探测器16上。探测器16可以是光电探 测器阵列或一些其它用于图像检测的机构。透镜14和探测器16可以 沿光轴17对准。

图2说明了可以用于确定流动通道13中血细胞12(或其它粒子) 的类型和/或其它特性的光学散射通道或链20。散射离开细胞12的光 18可以通过透镜23，其可以工作为散射收集透镜。散射光18可以由 透镜23重定向(redirect)，然后可以继续前进到达探测器21。探 测器21可以是光电探测器或光电探测器阵列或一些其它机构。探测 器21可以是环形探测器。探测器21可以检测光的FALS(前向角 (forward angular)散射)和/或SALS(小角散射)。探测器19可 以是可以沿光轴17继续前进的光的消光通道(未被细胞12散射)。

图3是可以用于确定流动通道13中血细胞12(或其他粒子)的 直径、流速和/或类型(和/或包括可能的其他特性)，或关注区域中 的项目的散射和成像通道或链30的组合。粒子12可以由光源44照 明。透镜24可以将来自细胞12的光15聚焦在具有双缝(slit)的成 像探测器22上。可以把透镜24看作衍射分束器通道。光15可以具 有正的第一级成像。探测器22可以由光电探测器阵列或一些其它用 于图像检测并作为散射消光通道的机构构成。透镜24可以收集负的 第一衍射级散射光18，该光可以继续前进到达探测器21。探测器21 可以是光电探测器或光电探测器阵列或一些其它机构。探测器21可 以是环形探测器。探测器21可以检测FALS和/或SALS光。探测器22 可以是用于可以沿光轴17继续前进的光的部分消光通道。也可以分 别把探测器16，19，21和22看作部分的成像通道、消光通道、 FALS/SALS散射通道和/或具有双缝的成像通道。来自探测器21和22 的信号可以到达处理器45，其用于关于目标12的信息输出和信号分 析。

角度散射收集通道40(图4)可以实现以有效和紧密收集来自关 注区域的散射光的角度区域31、32和33，该关注区域例如具有在通 道中流动的细胞12(或其它粒子)的流动通道13。关注或目标区域 可以由光源42照明。流动通道13可以是部分的血细胞计数器。收集 光可以被重定向到具有类似区域并靠近在一起的小探测器35、36和 37上。利用混合透镜38上的三个角度区域衍射表面结构，能够收集 来自关注区域的散射光的环形区域31、32和33，并将这些不同的区 域分别聚焦到相邻的探测器35、36和37上。通过利用将聚焦和光栅 特性组合的单一光学元件38，完整或接近完整的环形散射区域31、 32和33可以被捕获并重定向到紧密模块中的线性(或其它构形)探 测器阵列35，36，37。