自动对焦装置的制作方法

1.本发明涉及数字pcr设备领域，尤其涉及一种自动对焦装置。


背景技术：

2.数字pcr(polymerase chain reaction,聚合酶链式反应)仪是一种用于放大扩增特定的dna片段的数字化仪器,
3.数字pcr系统是在传统的pcr扩增前对样品进行微滴化处理，即将含有核酸分子的样品分成数量巨大的微小液滴，其中每个微滴不含待检测核酸靶分子，或者含有一个至数个待检测核酸靶分子。经过pcr扩增后，逐个对每个微滴进行检测(每个液滴依次通过激发光进行照射)，然后根据泊松分布原理及阳性微滴的个数与比例即可得出靶分子的起始拷贝数或者浓度。其内部使用基因芯片(生物芯片)作为载体。目前关于基因芯片的检测方法是利用电子摄像器件和计算机等而构成的基因芯片检测仪器，因此需要对基因芯片和电子摄像器件进行对焦处理。
4.但是相机成像存在失焦的问题，特别是像dpcr仪这样，需要通过处理得到的图像数据来获得生物信息数据，若图像离焦问题严重，则会影响统计数据的准确性。而对于一次性生物芯片而言，每次放置生物芯片时，其位置存在误差，会对下游数据分析(图像处理)造成影响，不同样本之间垂直位置的差异性，导致相机获得的图像呈现不同程度的模糊，因此每次放置生物芯片后都需要手动进行对焦，以获取清晰的图像数据，因此，对焦在光学视觉成像系统中起着重要作用，例如各类相机，扫描仪，显微镜。
5.在数字pcr仪检测系统中，采用一次性生物芯片的数字pcr仪检测系统，每次进行扩增操作，都要进行对焦过程。随着计算机硬件和数字图像技术的飞速发展，图像的实时处理已经成为可能。因此，计算机通过镜头和ccd/cmos采集到一系列的数字图像，对每一帧图像进行实时处理，判断对焦是否准确，成像是否清晰，并给出反馈信号控制镜头的运动，直到采集到的图像符合使用要求，即完成自动对焦。相关技术中的对焦过程需要人工对焦，对焦精度无法保证，影响后续的图像处理结果。


技术实现要素：

6.为此，本发明提供一种自动对焦装置，可以实现自动对焦，保证对焦清晰，获取清晰的图像便于后续的图像分析和数据统计。
7.为实现上述目的，本发明提供一种自动对焦装置，包括：
8.第一检测装置，用以检测设置在滑块上的待检测芯片在丝杆上的实时位置；
9.转速调节装置，设置在转盘下，用以对转盘的转速进行调节，所述转盘沿水平向设置，转盘下设置有所述待检测芯片；
10.中控单元，分别与所述第一检测装置和所述转速调节装置电连接，用以根据待检测芯片在丝杆上的实时位置调节转盘的转速；
11.中控单元内设置有第一距离d1，第二距离d2和第三距离d3，且第一距离d1<第二距
离d2<第三距离d3，相应地，中控单元内设置有第一转速v1，第二转速v2和第三转速v3，且第一转速v1<第二转速v2<第三转速v3；
12.若待检测芯片在丝杆上的实时位置与标准位置的距离d≤第一距离d1，则利用转速调节装置使得转盘的转速维持标准转速v0；
13.若第二距离d2≥待检测芯片在丝杆上的实时位置与标准位置的距离d>第一距离d1，则选择第一转速v1对转盘的转速进行调节；
14.若第三距离d3≥待检测芯片在丝杆上的实时位置与标准位置的距离d>第二距离d2，则选择第二转速v2对转盘的转速进行调节；
15.若待检测芯片在丝杆上的实时位置与标准位置的距离d>第三距离d3，则选择第三转速v3对转盘的转速进行调节；
16.所述标准转速
17.进一步地，所述第一检测装置为超声波检测器，超声波检测器设置在连轴器的保护框架上，保护框架内设置有联轴器，超声波检测器包括超声波发出装置和超声波接收装置，当确定滑块在所述丝杆上的实时距离时，超声波发出装置发出超声波，当超声波接触到滑块后进行发射，超声波接收装置接收滑块反射的超声波，根据发出超声波的第一时间t1和接收到发射的超声波的第二时间t2，确定待检测芯片在丝杆上的实时位置；
18.在确定实时位置的过程中，根据滑块的表面光滑度对第一距离、第二距离和第三距离进行修正。
19.进一步地，所述根据滑块的表面光滑度对第一距离、第二距离和第三距离进行修正包括：
20.中控单元内设置有第一修正系数k1，第二修正系数k2和第三修正系数k3，且第一修正系数k1>第二修正系数k2>第三修正系数k3，中控单元内还设置有标准光滑度范畴s10
‑
s20，其中s10为标准光滑度的下限，s20为标准光滑度的上限；
21.若滑块的光滑度<标准光滑度的下限s10，则采用第一修正系数k1对第一距离、第二距离和第三距离进行修正；
22.若滑块的光滑度≥标准光滑度的下限s10且≤标准光滑度的上限s20，则采用第二修正系数k2对第一距离、第二距离和第三距离进行修正；
23.若滑块的光滑度>标准光滑度的上限s20，则采用第三修正系数k3对第一距离、第二距离和第三距离进行修正。
24.进一步地，采用第一修正系数k1对第一距离d1、第二距离d2和第三距离d3进行修正后，得到的第一修正距离d11
′
＝d1(1 k1)，
25.第二修正距离为d21
′
＝d2(1 k1)，
26.第三修正距离为d31
′
＝d3(1 k1)，
27.采用第二修正系数k2对第一距离、第二距离和第三距离进行修正后分别得到的为第一补偿距离d12
′
＝d1(1 k2)，
28.第二补偿距离d22
′
＝d2(1 k2)，
29.第三补偿距离d32
′
＝d3(1 k2)，
30.采用第三修正系数k3对第一距离、第二距离和第三距离进行修正后分别得到的为
第一调整距离d13
′
＝d1(1 k3)，
31.第二调整距离d23
′
＝d2(1 k3)，
32.第三调整距离d33
′
＝d3(1 k3)。
33.进一步地，还包括：
34.激发光源和滤光机构，其中，所述激发光源用以发出激发光至所述待检测芯片，所述滤光机构用以使激发光产生预设波长的光至所述待检测芯片，所述转盘上设置若干滤光机构，用以通过特定的一滤光机构工作，以产生对应波长的光；
35.激发光源包括led灯珠和板卡，led灯珠设置在板卡的中部，板卡沿竖直方向卡设在焦距调节筒内部，且板卡与散热片的散热板接触，以对led灯珠和板卡进行散热；
36.还包括图像采集机构，用以对确定的一所述滤光机构通过的激发光对所述待检测芯片激发反应后产生的荧光进行采集及处理；
37.所述待检测芯片上设置有定位标志，所述图像采集机构根据所述定位标志在所述图像采集机构上呈现的清晰度调整所述图像采集机构在所述支撑平台上的位置，以确定最佳对焦位置。
38.进一步地，还包括第一步进电机；所述待检测芯片与所述滑块固定连接，所述第一步进电机通过所述联轴器驱动所述丝杆使所述滑块沿着所述丝杆往复移动；所述转盘下设置有转台，所述转台用于驱动所述转盘，所述滤光机构设置在所述转盘上，并沿着所述转盘的圆周方向环形盘列设置若干个；
39.还包括距离传感器和支撑平台，所述距离传感器设置在所述图像采集机构上，用以实时采集其与所述待检测芯片的距离，用以确保两者距离处于合适的范围且所述待检测芯片移动至预定位置；所述支撑平台沿竖直方向设置在所述转盘的一侧，用以支撑所述图像采集机构在第二驱动装置的驱动下沿着所述支撑平台上下移动，以使所述激发光源与所述图像采集机构垂直相交于所述滤光机构；
40.所述支撑平台包括立板、第一支撑板和第二支撑板，所述立板竖直设置，所述第一支撑板和所述第二支撑板均与所述立板垂直设置；所述激发光源沿水平方向设置，与所述支撑平台的第一支撑板连接，所述激发光源位于所述转盘中部的正上方，所述激发光源用于发射激发光束；所述第二支撑板和所述图像采集机构可活动连接。
41.进一步地，所述第二驱动装置包括第一连接板、第二连接板、连接轴和顶部调节轮，第一连接板和第二连接板沿水平方向设置在立板靠近转盘的一侧的上部，第一连接板和第二连接板相对平行设置，两者之间保持预设间距；连接轴沿竖直方向设置两个，两连接轴相对平行的设置在第一连接板和第二连接板之间，两连接轴的两端分别与第一连接板和第二连接板连接，顶部调节轮穿设在第一连接板和第二连接板上，且顶部调节轮设置在两连接轴之间，第一支撑板的第一端套设在两连接轴上，并沿连接轴的设置方向滑动；顶部调节轮穿过第一支撑板的第一端的中部，以驱动第一支撑板沿竖直方向平移；
42.还包括电机控制机构，所述距离传感器与所述电机控制机构连接，所述电机控制机构分别与所述第一步进电机和所述第二驱动装置电连接，所述电机控制机构用于根据所述距离传感器获取的数据调整所述第一步进电机和第二驱动装置的运动情况。
43.进一步地，所述滤光机构包括上连接体、下连接体和二向色镜，上连接体设置在下连接体的正上方，上连接体的中部沿竖直方向开设有第一通孔，第一通孔的上部穿设有第
一滤光镜，第一滤光镜沿水平方向设置，上连接体的下侧设置有第一斜面，下连接体的中部沿水平方向开设有第二通孔，第一通孔和第二通孔垂直相交，下连接体的上侧设置有第二斜面，第一斜面与第二斜面相对设置，第二通孔的一端穿设有第二滤光镜，第二滤光镜沿竖直方向设置，第一滤光镜与第二滤光镜相互垂直设置，下连接体上沿竖直方向开设有第三通孔，第二通孔与第三通孔垂直相交于第二斜面；第一通孔与第三通孔的中轴线重合，所述二向色镜设置在第一斜面与第二斜面之间，二向色镜分别与第一滤光镜和第二滤光镜保持45度的夹角，用以在激发光束通过后，反射需要的预设波长的光至下端的待检测芯片上，并将待检测芯片发出的荧光传输至上端的相机内。
44.进一步地，所述第二斜面上开设有与其设置方向相同的放置槽，所述二向色镜卡设在放置槽内；
45.所述转盘为一圆形平板，所述转盘靠近边缘的位置沿转盘的轴向方向均匀的开设有若干通孔，待检测芯片位于所述通孔的正下方，所述通孔用于使滤光机构内的反射光投射至待检测芯片，同时，使待检测芯片上荧光反射至图像采集机构内。
46.进一步地，还包括图像处理模块和数据处理模块，所述图像处理模块与所述相机连接，用以根据所述相机得到的图像确定待检测芯片内的微孔区域，并根据预设的区域归一化矩阵对所述微孔区域进行处理，得到所述微孔区域的荧光强度矩阵；所述数据处理模块根据所述荧光矩阵强度与阈值荧光强度进行对比进而得到待检测芯片内的初始拷贝数。与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明实施例提供的自动对焦方法，通过检测滑块在丝杆上的实时位置，并根据该位置与标准位置的距离确定转盘的转速，使得当滑块上的待检测芯片到达标准位置时，转盘上的滤光机构也转动了待检测芯片的上方，实现了光源、滤光机构和待检测芯片的激发光路，以提高激发速度，降低待检测芯片和滤光机构不对位进行调整的等待时间，提高自动对焦的效率。
47.尤其，通过超声波的发出和接收时间差确定滑块在丝杆上的位置，进而确定待检测芯片与标准位置的距离，通过声波反射大大提高待检测芯片位置确定的准确性，在实际检测过程中，声波在传输过程中容易发生漫反射，因此滑块表面的光滑度则对丝杆位置的确定微弱的影响，为了修正滑块表面的光滑度对滑块位置的影响，因此需要根据实际情形对第一距离、第二距离和第三距离进行修正，以提高转盘转速调节的准确性，减少对位等待时间，提高对焦效率。
48.尤其，通过第一驱动装置和第二驱动装置的粗对焦，还包括了第二驱动装置的多个卡位的精细对焦，从而确定图像采集机构在支撑台上的第一位置，实现自动对焦的最佳清晰度，保证图像采集机构获取到的待检测芯片的图像是清晰的，便于后续的图像分析和数据处理。
49.进一步地，本实施例通过转盘带动设置在转盘上的若干滤光机构运动至预设的图像采集机构的下方，在激发光产生机构的激发光的作用下，设置在对应的滤光机构下端的待检测芯片发生核酸扩增反应，待检测芯片在距离传感器的反馈作用下，在第一驱动装置的作用下移动至预定位置，并且第二驱动装置的作用下移动图像采集机构至标准位置，并在标准位置上下移动取多个位置，通过图像采集机构采集的待检测芯片的图像数据进行对比，获取图像采集机构获得的最清晰图像，确定对应的位置为第一位置也是对焦效果最好的位置，将图像采集装置移动至第一位置后，完成自动对焦，然后图像采集单元获取对应的
待检测芯片的图像，由处理单元根据图像数据进行自动分析处理后输出检测结果，完成待检测芯片的检测。
50.尤其，本实施例通过图像采集机构采集待检测芯片的图像数据，再经处理单元进行自动分析处理后输出检测结果，通过图像信息进行芯片的检测，实现芯片的自动对焦和自动检测，避免了人工对焦和人工检测造成的效率低、检测结果准确率差的问题，从而极大地提高了芯片的检测，还提高检测结果的准确性。
附图说明
51.图1为本发明实施例提供的自动对焦装置结构示意图；
52.图2为本发明实施例提供的自动对焦装置的剖面结构示意图；
53.图3为本发明实施例提供的自动对焦装置中的滤光机构结构示意图；
54.图4为本发明实施例提供的自动对焦装置中的进样机构的剖面结构示意图；
55.图5为本发明实施例提供的自动对焦装置中的进样机构的俯视图；
56.图6为本发明实施例提供的自动对焦装置中的进样机构的立体图；
57.图7为本发明实施例提供的自动对焦装置中的待检测芯片的爆炸图；
58.图8为本发明实施例提供的自动对焦装置中的待检测芯片的结构示意图；
59.图9为本发明实施例提供的自动对焦装置的数据分析图。
具体实施方式
60.为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
61.下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。
62.需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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。
63.此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
64.请参阅图1和图2所示，图1为本发明实施例提供的自动对焦装置的立体结构示意图，图2为图1的剖面结构示意图。结合图1和图2进行说明，本发明实施例提供的自动对焦装置包括转盘1、滤光机构2、支撑平台3、激发光产生机构4、处理单元、图像采集机构5和进样机构，其中，进样机构包括第一驱动装置，第一驱动装置与待检测芯片10连接，第一驱动装置将驱动待检测芯片10往复运动，调节待检测芯片10的位置，具体而言，如图4
‑
图6所示，第一驱动装置包括第一步进电机100、联轴器200、丝杆300和滑块400；所述待检测芯片10与所述滑块400固定连接，所述第一步进电机100通过所述联轴器200驱动所述丝杆300使所述滑
块400沿着所述丝杆300往复移动，转盘1沿水平向设置，其下侧设置有转台11，转盘1在转台11上旋转，转台11与第二步进电机12连接，通过第二步进电机12驱动转盘1旋转，即，通过第二步进电机12驱动转台11转动，转台11带动转盘1旋转，转盘1下侧放置有待检测芯片10。激发光产生机构4沿水平方向设置，与支撑平台3的中部连接，激发光产生机构4位于转盘1中部的正上方，激发光产生机构4用于发射激发光束。图像采集机构5沿竖直方向设置，与支撑平台2的上端可滑动连接。滤光机构2设置在转盘1的上侧面上，并沿转盘1上侧面的圆周方向环形排列设置若干个，每一个滤光机构2的内部放置一待检测芯片10，并且，激发光产生机构4与图像采集机构5垂直相交于滤光机构2，滤光机构2、图像采集机构5和待检测芯片10的中轴线重合；滤光机构2用于在激发光产生机构4的激发光束通过后，反射需要的预设波长的光至下端的待检测芯片10上，并将待检测芯片10发出的荧光传输至上端的图像采集机构5内；图像采集机构5用于采集待检测芯片10的图像数据。处理单元与图像采集机构5电连接，处理单元用于接收图像数据，并根据图像数据输出待检测芯片10的检测结果。
65.具体而言，第一检测装置，用以检测设置在滑块上的待检测芯片在丝杆上的实时位置；
66.转速调节装置，设置在转盘下，用以对转盘的转速进行调节，所述转盘沿水平向设置，转盘下设置有所述待检测芯片；
67.中控单元，分别与所述第一检测装置和所述转速调节装置电连接，用以根据待检测芯片在丝杆上的实时位置调节转盘的转速；
68.中控单元内设置有第一距离d1，第二距离d2和第三距离d3，且第一距离d1<第二距离d2<第三距离d3，相应地，中控单元内设置有第一转速v1，第二转速v2和第三转速v3，且第一转速v1<第二转速v2<第三转速v3；
69.若待检测芯片在丝杆上的实时位置与标准位置的距离d≤第一距离d1，则利用转速调节装置使得转盘的转速维持标准转速v0；
70.若第二距离d2≥待检测芯片在丝杆上的实时位置与标准位置的距离d>第一距离d1，则选择第一转速v1对转盘的转速进行调节；
71.若第三距离d3≥待检测芯片在丝杆上的实时位置与标准位置的距离d>第二距离d2，则选择第二转速v2对转盘的转速进行调节；
72.若待检测芯片在丝杆上的实时位置与标准位置的距离d>第三距离d3，则选择第三转速v3对转盘的转速进行调节；
73.所述标准转速
74.具体而言，本发明实施例提供自动对焦装置通过检测滑块在丝杆上的实时位置，并根据该位置与标准位置的距离确定转盘的转速，使得当滑块上的待检测芯片到达标准位置时，转盘上的滤光机构也转动了待检测芯片的上方，实现了光源、滤光机构和待检测芯片的激发光路，以提高激发速度，降低待检测芯片和滤光机构不对位进行调整的等待时间，提高自动对焦的效率。
75.具体而言，所述第一检测装置为超声波检测器，超声波检测器设置在连轴器的保护框架上，保护框架内设置有联轴器，超声波检测器包括超声波发出装置和超声波接收装置，当确定滑块在所述丝杆上的实时距离时，超声波发出装置发出超声波，当超声波接触到
滑块后进行发射，超声波接收装置接收滑块反射的超声波，根据发出超声波的第一时间t1和接收到发射的超声波的第二时间t2，确定待检测芯片在丝杆上的实时位置；
76.在确定实时位置的过程中，根据滑块的表面光滑度对第一距离、第二距离和第三距离进行修正。
77.具体而言，本发明实施例通过超声波的发出和接收时间差确定滑块在丝杆上的位置，进而确定待检测芯片与标准位置的距离，通过声波反射大大提高待检测芯片位置确定的准确性，在实际检测过程中，声波在传输过程中容易发生漫反射，因此滑块表面的光滑度则对丝杆位置的确定微弱的影响，为了修正滑块表面的光滑度对滑块位置的影响，因此需要根据实际情形对第一距离、第二距离和第三距离进行修正，以提高转盘转速调节的准确性，减少对位等待时间，提高对焦效率。
78.具体而言，所述根据滑块的表面光滑度对第一距离、第二距离和第三距离进行修正包括：
79.中控单元内设置有第一修正系数k1，第二修正系数k2和第三修正系数k3，且第一修正系数k1>第二修正系数k2>第三修正系数k3，中控单元内还设置有标准光滑度范畴s10
‑
s20，其中s10为标准光滑度的下限，s20为标准光滑度的上限；
80.若滑块的光滑度<标准光滑度的下限s10，则采用第一修正系数k1对第一距离、第二距离和第三距离进行修正；
81.若滑块的光滑度≥标准光滑度的下限s10且≤标准光滑度的上限s20，则采用第二修正系数k2对第一距离、第二距离和第三距离进行修正；
82.若滑块的光滑度>标准光滑度的上限s20，则采用第三修正系数k3对第一距离、第二距离和第三距离进行修正。
83.具体而言，本发明实施例通过滑块的光滑度的不同采用不同的修正系数，使得对于待检测芯片与标准位置的修正更为精准，进而确定转盘的转速，以减少待检测芯片和转盘上的滤光机构的对位时间，提高对焦的效率。
84.具体而言，采用第一修正系数k1对第一距离d1、第二距离d2和第三距离d3进行修正后，得到的第一修正距离d11
′
＝d1(1 k1)，
85.第二修正距离为d21
′
＝d2(1 k1)，
86.第三修正距离为d31
′
＝d3(1 k1)，
87.采用第二修正系数k2对第一距离、第二距离和第三距离进行修正后分别得到的为第一补偿距离d12
′
＝d1(1 k2)，
88.第二补偿距离d22
′
＝d2(1 k2)，
89.第三补偿距离d32
′
＝d3(1 k2)，
90.采用第三修正系数k3对第一距离、第二距离和第三距离进行修正后分别得到的为第一调整距离d13
′
＝d1(1 k3)，
91.第二调整距离d23
′
＝d2(1 k3)，
92.第三调整距离d33
′
＝d3(1 k3)。
93.具体而言，本发明实施例在滑块的表面存在凹陷时，使得超声波光线的距离增长，此时利用修正系数对其进行调节，使得在原有距离的基础上，增加修正系数与距离的乘积，进而补偿了滑块的凹陷，使得超声波检测到的滑块的距离更为精准地对应待检测芯片的位
置，提高对转速的控制精度，进而减少待检测芯片与转盘上的滤光机构对位的等待时间，提高相机对待检测芯片对焦的效率，实现对待检测芯片内样品的检测，提高对焦速度。
94.具体而言，如图4所示，进样机构设置在转盘1的下方，进样机构连接有待检测芯片10，进样机构将待检测芯片10由转盘1下方移出，打开待检测芯片所在的温控转接板上的芯片压盖，将待检测芯片10放入芯片定位片内，芯片定位片位于温控转接板上，然后利用进样机构移动待检测芯片到预设位置，在第一步进电机100工作时，设置在图像采集机构5上的距离传感器，实时采集其与进样机构的距离，用以确保两者距离处于合适的范围且所述待检测芯片移动至预定位置，在本发明实施例中该预定位置就是滤光机构2的下方，支撑平台3沿竖直方向设置在所述转盘1的一侧，用以支撑所述图像采集机构5在第二驱动装置的驱动下沿着所述支撑平台3上下移动，以使所述激发光源与所述图像采集机构5垂直相交于所述滤光机构2；所述待检测芯片10上设置有定位标志，所述图像采集机构5根据所述定位标志在所述图像采集机构5上呈现的清晰度调整所述图像采集机构5在所述支撑平台3上的位置，以确定最佳对焦位置。
95.本发明实施例提供的自动对焦装置，通过第一驱动装置驱动待检测芯片到预定位置，在图像采集机构5上的距离传感器检测到待检测芯片10到达预定位置后，根据距离传感器返回的距离调整第二驱动装置，将所述第二驱动装置调整图像采集机构5在支撑平台3上的预设标准位置，该位置粗略逼近焦平面的，在预设标准位置处，上下移动图像采集机构5，在图像采集机构5上采集多个位置处的待检测芯片10的图像，然后对比图像采集机构5获取的带有定位标志的待检测芯片的图像清晰度，确定清晰度最好的图像对应的第一位置，第二驱动装置将图像采集机构5调整至第一位置，进而完成自动对焦，本发明实施例提供的自动对焦方法，通过第一驱动装置和第二驱动装置的粗对焦，还包括了第二驱动装置的多个卡位的精细对焦，从而确定图像采集机构5在支撑台上的第一位置，实现自动对焦的最佳清晰度，保证图像采集机构5获取到的待检测芯片的图像是清晰的，便于后续的图像分析和数据处理。
96.本实施例通过转盘1带动设置在转盘1上的若干滤光机构2运动至预设的图像采集机构5的下方，在激发光产生机构4的激发光的作用下，设置在对应的滤光机构2下端的待检测芯片10发生核酸扩增反应，待检测芯片10在距离传感器的反馈作用下，在第一驱动装置的作用下移动至预定位置，并且第二驱动装置的作用下移动图像采集机构5至标准位置，并在标准位置上下移动取多个位置，通过图像采集机构5采集的待检测芯片的图像数据进行对比，获取图像采集机构获得的最清晰图像，确定对应的位置为第一位置也是对焦效果最好的位置，将图像采集装置移动至第一位置后，完成自动对焦，然后图像采集单元获取对应的待检测芯片的图像，由处理单元根据图像数据进行自动分析处理后输出检测结果，完成待检测芯片10的检测。
97.可以看出，本实施例通过图像采集机构采集待检测芯片的图像数据，再经处理单元进行自动分析处理后输出检测结果，通过图像信息进行芯片的检测，实现芯片的自动对焦和自动检测，避免了人工对焦和人工检测造成的效率低、检测结果准确率差的问题，从而极大地提高了芯片的检测，还提高检测结果的准确性。
98.继续参阅图1所示，具体而言，转盘1为一圆形平板，转盘1靠近边缘的位置沿转盘1的轴向方向均匀的开设有若干通孔，待检测芯片10位于在通孔的正下方。通孔用于使滤光
机构2内的反射光投射至待检测芯片10，同时，使待检测芯片10上荧光反射至图像采集机构5内。具体而言，转盘1均分若干个工位，每个工位上放置一滤光机构2，且每一滤光机构2为一个单独的立方体，转盘1通过转台11和第二步进电机12驱动，每转一圈自动归零，从而能够提高定位精度。滤光机构2朝向转盘1的中心位置，激发光产生机构4设置在转盘1的中心位置向外照光，能够有效地减小用于核酸扩增仪的光学激发和检测系统得的整体体积。激发光产生机构4和图像采集机构5固定在同一支撑平台3上，更有效的控制相对位置精度。图像采集机构5可以沿支撑平台3的设置方向平移，通过调节图像采集机构5与支撑平台3的相对位置，从而能够调节图像采集机构5的最佳成像焦距。激发光产生机构4与滤光机构2同心设置，图像采集机构5与滤光机构2同心设置，能够有效地提高图像采集质量。
99.具体而言，滤光机构2设置在转盘1的上侧面上，并沿转盘1上侧面的圆周方向环形排列设置若干个，滤光机构2的设置数量可根据实际情况进行设置，在此不做限定。待检测芯片10在进行检测时均需要在第一驱动装置的带动下移动至滤光机构2的下方，滤光机构2透过转盘1上的通孔与待检测芯片10相对设置，从而使得滤光机构2的激发光能够反射至待检测芯片10上，并使待检测芯片10上的荧光通过滤光机构2投射至图像采集机构5。
100.结合图3所示，具体而言，滤光机构2包括上连接体21和下连接体22，上连接体21设置在下连接体22的正上方，上连接体21的中部沿竖直方向开设有第一通孔25，第一通孔25的上部穿设有第一滤光镜23，第一滤光镜23沿水平方向设置，上连接体21的下侧设置有第一斜面。下连接体22的中部沿水平方向开设有第二通孔26，第一通孔25和第二通孔26垂直相交，下连接体22的上侧设置有第二斜面，第一斜面与第二斜面相对设置，第二通孔26的一端穿设有第二滤光镜24，第二滤光镜24沿竖直方向设置，第一滤光镜23与第二滤光镜24相互垂直设置。下连接体22上沿竖直方向开设有第三通孔，第二通孔26与第三通孔垂直相交于第二斜面；第一通孔25与第三通孔的中轴线重合。上连接体21和下连接体22为一直角梯形结构，上连接体21的侧部设置有上凸起，下连接体22的侧部设置有下凸起，上凸起和下凸起通过螺栓连接在一起。上连接体21和下连接体22通过螺栓连接，能够方便上连接体21和下连接体22内部的器件的更换，提高工作效率。滤光机构2包括第一轴向驱动环、第一周向齿轮环、第一锁紧环28、第二轴向驱动环、第二周向齿轮环和第二锁紧环29。
101.具体而言，滤光机构2还包括二向色镜27，二向色镜27设置在第一斜面与第二斜面之间，二向色镜27分别与第一滤光镜23和第二滤光镜24保持45度的夹角，用以在激发光束通过后，反射需要的预设波长的光至下端的待检测芯片10上，并将待检测芯片10发出的荧光传输至上端的相机52内。
102.具体而言，第二斜面上开设有与其设置方向相同的放置槽205，二向色镜27卡设在放置槽205内。通过设置放置槽205放置二向色镜27，避免组装时二向色镜27侧面漏光。
103.具体而言，上述二向色镜与微型气缸电连接，通过处理单元控制微型气缸的动作。具体而言，每一放置槽205的内侧壁上分别设置一滑动板，滑动板与放置槽205的内侧壁可滑动连接。具体而言，放置槽205的侧壁上穿设有微型气缸，每一滑动板与一微型气缸连接，微型气缸用于驱动滑动板平移在放置槽205内移动。具体的，相邻的两滑动板相互交叉穿设设置，在所述放置槽205内设置横向的滑动板槽，上下两侧的横向滑动板放置在该槽内，并且，滑动板与滑动板槽的两侧预留间隙，以使得横向滑动板能够上下移动；在上下设置的横向滑动板的两端设置与竖向设置的滑动板连接的滑动连接孔，所述滑动连接孔的直径大于
滑动板的宽度，以使得滑动板能够左右移动。
104.具体而言，微型气缸沿放置槽205长度方向的位移量d1根据以下式(1)确定：
[0105][0106]
微型气缸沿放置槽205宽度方向的位移量d2根据以下式(2)确定：
[0107][0108]
其中，c1为二向色镜27的长度，d1为二向色镜27的宽度，c2为放置槽205的长度，d2为放置槽205的宽度，a补偿值，补偿值可根据实际情况进行确定，其取值为(1.3
‑
1.5)
×
e，e为滑动板的厚度。
[0109]
可以看出，通过设置滑动板以调整放置槽205的大小，能够便于本实施例中的装置能够适用于不同类型和不同信号的二向色镜27，进而能够提高适用范围。同时，通过设置二向色镜27的放置槽205，并在放置槽205设置可自动调节的滑动板，能够使得本装置能够适用不同型号的二向色镜27，从而提高了本装置的适配效率以及适用范围。同时，本装置可进行不同类型的检测，通过将放置槽205设置为大小可变的结构，并能够对放置槽205内放置的器件进行准确定位，以便在使用时具有更大的适用范围。
[0110]
继续参阅图4所示，具体而言，微型气缸包括第一微型气缸、第二微型气缸、第三微型气缸和第四微型气缸，第一微型气缸和第三微型气缸设置在放置槽的长度方向上，第二微型气缸和第四微型气缸设置在放置槽的宽度方向上。第一微型气缸和第三微型气缸的位移量为d1，并根据上述式(1)确定；第二微型气缸和第四微型气缸的位移量为d2，并根据上述式(2)确定。
[0111]
具体而言，处理单元与第一微型气缸、第二微型气缸、第三微型气缸和第四微型气缸电连接，处理单元用于接收第一微型气缸、第二微型气缸、第三微型气缸和第四微型气缸的位移量电信号，并根据位移量电信号设定位移量获取矩阵a，并根据位移量获取矩阵a对位移量d1位移量d2进行验证，其中，位移量获取矩阵a为，a(p1，p2，p3，p4，b)，p1表示第一微型气缸的位移量矩阵，p2表示第二微型气缸的位移量矩阵，p3表示第三微型气缸的位移量矩阵，p4表示第四微型气缸的位移量矩阵，b表示二向色镜27的尺寸矩阵。二向色镜27的尺寸矩阵b根据若干二向色镜27的尺寸数据建立，且，二向色镜27的尺寸矩阵b由处理单元进行设定。其中，在处理单元内还设置有位移量校验矩阵a0(p10，p20，p30，p40，b0)，p10表示第一微型气缸的位移量校验矩阵，p20表示第二微型气缸的位移量校验矩阵，p30表示第三微型气缸的位移量校验矩阵，p40表示第四微型气缸的位移量校验矩阵，b0表示二向色镜27的预设尺寸矩阵。
[0112]
具体而言，本发明实施例中，对应不同的二向色镜设定不同的预设尺寸，在对各个微型气缸进行调整时，首先根据选定的对应的二向色镜q的种类，确定对应的尺寸(q，b0)，设定q为对应的二向色镜的对应编号，b0表示对应的尺寸，包括厚度尺寸、长度尺寸和宽度尺寸。
[0113]
具体而言，处理单元还用于根据其实时采集的第一微型气缸、第二微型气缸、第三微型气缸和第四微型气缸的位移量电信号，设定第一微型气缸的位移量矩阵p1、第二微型气缸的位移量矩阵p2、第三微型气缸的位移量矩阵p3和第四微型气缸的位移量矩阵p4。第一微型气缸的位移量矩阵p1为，p1(d11，d12，d13...d1n)；第二微型气缸的位移量矩阵p2为，p2(d21，d22，d23...d2n)；第三微型气缸的位移量矩阵p3为，p3(d11，d12，d13...d1n)；第四微型气缸的位移量矩阵p4为，p4(d11，d12，d13...d1n)；其中，d11，d12，d13...d1n分别为第1时刻至第n时刻的第一微型气缸和第三微型气缸的位移量d1，且d1根据上述式(1)确定，d21，d22，d23...d2n分别为第1时刻至第n时刻的第二微型气缸和第四微型气缸的位移量d2，且d2根据上述式(2)确定。
[0114]
具体而言，在第一微型气缸、第二微型气缸、第三微型气缸和第四微型气缸移动过程中，处理单元实时采集第一微型气缸、第二微型气缸、第三微型气缸和第四微型气缸的位移量信息，并将位移量信息进行记录存储，从而根据采集的第一微型气缸、第二微型气缸、第三微型气缸和第四微型气缸的位移量信息，进行第一微型气缸的位移量矩阵p1、第二微型气缸的位移量矩阵p2、第三微型气缸的位移量矩阵p3和第四微型气缸的位移量矩阵p4的设定。
[0115]
具体而言，根据对应的微型气缸的确实时刻的实时的位移量与标准的位移量校验矩阵a0(p10，p20，p30，p40，b0)，第一微型气缸的位移量校验矩阵p10为，p10(d11，d12，d13...d1n)；第二微型气缸的位移量校验矩阵p20为，p20(d21，d22，d23...d2n)；第三微型气缸的位移量校验矩阵p30为，p30(d11，d12，d13...d1n)；第四微型气缸的位移量校验矩阵p40为，p40(d11，d12，d13...d1n)；其中，d11，d12，d13...d1n分别为第1时刻至第n时刻的第一微型气缸和第三微型气缸的校验位移量d1，且d1根据上述式(1)确定，d21，d22，d23...d2n分别为第1时刻至第n时刻的第二微型气缸和第四微型气缸的校验位移量d2，且d2根据上述式(2)确定。通过将对应时刻的微型气缸的实时位移量矩阵a与标准的位移量校验矩阵a0进行比较确定二向色镜是否实时到位，在对应的某一微型气缸出现偏差时，调整对应的方向上的两个气缸的位置，以便与预设的位置实时对应。
[0116]
可以看出，通过设置位移量获取矩阵a，能够在微型气缸驱动滑动板滑动后，有效地验证放置槽205的大小是否能够有效地将二向色镜27放置其中，从而能够有效地对二向色镜27进行卡设，放置二向色镜27出现晃动的情况，造成二向色镜27的损坏。同时，通过设定第一微型气缸的位移量矩阵p1、第二微型气缸的位移量矩阵p2、第三微型气缸的位移量矩阵p3和第四微型气缸的位移量矩阵p4，能够有效地控制微型气缸的位移量及位移精度。
[0117]
具体而言，第一通孔25的上端开设有第一凹槽201，第一凹槽201沿第一通孔25的设置方向设置，且第一凹槽201和第一通孔25的中轴线重合；第二通孔26远离第三通孔的一端开设有第二凹槽202，第二凹槽202沿第二通孔26的设置方向设置，且第二凹槽202和第二通孔26的中轴线重合；第一凹槽201的侧壁上开设有两个第一缺口203，两第一缺口203相对设置、并沿第一凹槽201的设置方向设置，第二凹槽202的侧壁上开设有两个第二缺口204，两第二缺口204相对设置、并沿第二凹槽202的设置方向设置。继续参阅图1所示，具体而言，支撑平台3沿竖直方向设置在转盘1的一侧。支撑平台3包括一立板31，立板31沿竖直方向设置，立板31的下端与转台11下侧的垫块13连接。立板31与转盘1相互垂直设置。
[0118]
具体而言，立板31的上端设置有第一连接板32、第二连接板33、连接轴34和驱动杆
35，第一连接板32和第二连接板33沿水平方向设置在立板31靠近转盘1的一侧的上部，第一连接板32和第二连接板33相对平行设置，两者之间保持预设间距；连接轴34沿竖直方向设置两个，两连接轴34相对平行地设置在第一连接板32和第二连接板33之间，两连接轴34的两端分别与第一连接板32和第二连接板33连接，驱动杆35穿设在第一连接板32和第二连接板33上，且驱动杆35设置在两连接轴34之间。
[0119]
具体而言，第一支撑板51的第一端套设在两连接轴34上，并沿连接轴34的设置方向滑动；驱动杆35穿过第一支撑板51的第一端的中部，以驱动第一支撑板51沿竖直方向平移。
[0120]
具体而言，驱动杆35沿竖直方向滑动，并且驱动杆35与第一支撑板51相卡接或者螺纹连接，通过按动或者转动驱动杆35，以驱动第一支撑板51沿竖直方向平移，从而调整图像结构的焦距。
[0121]
可以看出，通过设置可移动的第一连接板32，以便于图像采集机构5调整焦距，从而提高图像采集清晰度，提高了检测结果的准确性。
[0122]
具体而言，准直光源机构4沿水平方向设置，与支撑平台3的中部连接，准直光源机构4位于转盘1中部的正上方，准直光源机构4用于为待检测芯片10提供光源。
[0123]
具体而言，准直光源机构4与立板31的中部连接，且准直光源机构4悬置与转盘1中部的正上方。
[0124]
具体而言，准直光源机构4与图像采集机构5相互垂直设置，并且准直光源机构4与图像采集机构5相互垂直相交于任一滤光机构2对的中部。具体的，准直光源机构4与图像采集机构5的光路径垂直相交于滤光机构2的中部，滤光机构2的下端与待检测芯片10相对设置，将准直光源机构4与图像采集机构5的光路径汇集于待检测芯片10上。
[0125]
具体而言，如图2所示，准直光源机构4还包括散热片42、焦距调节筒44、发光单元43、透镜46和遮光筒45，其中，散热片42沿水平方向设置，并与发光单元43接触，散热片42用于对发光单元43进行散热；发光单元43沿竖直方向设置，用于沿水平方向、且向远离散热片42的方向发射光源；焦距调节筒44沿水平方向设置，焦距调节筒44的一端套设在散热片42的连接端上，发光单元43设置在焦距调节筒44的内部，透镜46穿设在焦距调节筒44的另一端内，焦距调节筒44、发光单元43和透镜46的中轴线重合，焦距调节筒44用于调节透镜46与发光单元43之间的间距；遮光筒45沿竖直方向设置，遮光筒45套设在焦距调节筒44的另一端上。
[0126]
具体而言，发光单元43包括led灯珠和板卡，led灯珠设置在板卡的中部，板卡沿竖直方向卡设在焦距调节筒44内部，且板卡与散热片42的散热板接触，以对led灯珠和板卡进行散热。可以看出，通过设置散热片42，避免了灯珠温度过高影响透光率，以及避免了灯珠温度过高影响光源的使用寿命。
[0127]
可以看出，通过旋转焦距调节筒前进后退来调整led灯珠与透镜距离，起到调节焦距作用；尾部增加散热片，避免灯珠温度过高影响光源使用寿命；遮光筒挡住外圈光源，使光斑达到使用面积，同时遮住其它散光，避免影响镜头采光。
[0128]
具体而言，图像采集机构5上设置有一数据接口14，图像采集机构5通过数据接口14与图像处理设备连接通信，以将其采集的待检测芯片10的图像信息传输至图像处理设备以进行待检测芯片10的检测。
[0129]
可以看出，通过设置转盘1、滤光机构2、支撑平台3、准直光源机构4和图像采集机构5，以采集待检测芯片10的图像信息。具体而言，图像采集机构5包括第一支撑板51，准直光源机构4包括第二支撑板41，第一支撑板51和第二支撑板41沿水平方向设置，第一支撑板51和第二支撑板41分别与立板31相互垂直设置。第一支撑板51的第一端与立板31的上端可滑动连接，第一支撑板51沿立板31的设置方向平移；第二支撑板41的第一端与立板31的中部连接，第一支撑板51和第二支撑板41相对平行设置，且第一支撑板51和第二支撑板41沿竖直方向错位设置。
[0130]
具体而言，第一支撑板51的第二端与图像采集机构5连接，第二支撑板41的第二端通过连接件40与准直光源机构4连接。
[0131]
具体而言，图像采集机构5还包括相机52和镜头53，相机52设置在第一支撑板51的上侧面上，镜头53沿竖直方向设置，镜头53位于第一支撑板51下侧，且镜头53穿过第一支撑板51与相机52连接；镜头53与滤光机构2的中轴线重合。
[0132]
可以看出，通过设置可移动的图像采集机构5，能够极大地方便图像采集机构5调节焦距，以使得相机52能够采集清晰的图像信息，从而提高最终的检测结果的准确性。
[0133]
本发明实施例提供的自动对焦装置，还包括图像处理模块和数据处理模块，所述图像处理模块与所述相机连接，用以根据所述相机得到的图像确定待检测芯片内的微孔区域，并根据预设的区域归一化矩阵对所述微孔区域进行处理，得到所述微孔区域的荧光强度矩阵；所述数据处理模块根据所述荧光矩阵强度与阈值荧光强度进行对比进而得到待检测芯片内的初始拷贝数。
[0134]
具体而言，如图7
‑
图8所示，所述待检测芯片10设置在所述温控转接板101内，所述温控转接板101内设置有芯片定位架102，所述待检测芯片10设置在所述芯片定位架102上，所述温控转接板的下侧还设置有温度调节装置103，用以对待检测芯片10进行温度控制。
[0135]
具体而言，结合本发明实施例的具体实施进行说明，在相机52的下方、镜头53的侧方、第一支撑板51上设置一红外测距传感器，其可通过向下发射红外波段光线，并接收、分析，得出传感器与反射物间距离。
[0136]
芯片仓完全滑出时，打开上盖，插入芯片，通过电机控制其向内滑入。当其滑入至滤光机构2的中心，与芯片上盖窗口中心相距约20mm处时停止运动。此时，红外测距传感器通过待检测芯片上盖窗口，正对待检测芯片上表面。
[0137]
根据测距传感器返回值，与预设值比较，控制步进电机带动相机在支撑平台3上下移动，粗略逼近焦平面。在数字pcr芯片边缘与微反应腔边缘构成的环形区域内，设置3个十字形的定位标志，因定位标志表面为铝合金材质，较强的反光使其可在ccd相机中呈亮度较高的像。该步骤通过检测定位标志的轮廓边缘实现自动对焦。图像的轮廓边缘越清晰，则其亮度的梯度就越大，亦即边缘处景物与背景间的对比度就越大；反之，失焦的图像，轮廓边缘模糊不清，亮度梯度或对比度下降，失焦越远，对比度越低。
[0138]
利用这个原理，通过步进电机在所述粗对焦位置的基础上，上下微量移动，拍摄并比较定位标志图像的轮廓清晰程度，最终将相机移动至最清晰高度，至此自动对焦完毕。
[0139]
本发明实施例依靠三个定位标志，可以准确的将待检测芯片的微反应腔矩形区域标定出来。这里依靠三个定位标志中心点联合确定矩形区域，是为了排除依靠单个定位标志“横竖线”确定区域时的误差。
[0140]
确定待检测芯片的微反应腔区域后，即可从各环形图像中将其截取出来。再将该图像各像素点的灰度值矩阵，与微反应腔区域各微孔中心位置的0/1矩阵即经验矩阵相乘，即可得到每次反应中各微孔的荧光强度矩阵。
[0141]
将待检测芯片内的荧光值超过阈值的点数a(阳性点数)与待检测芯片内的总微孔数a b做比，可得阳性点率
[0142][0143]
因阳性微孔中可能存在多个拷贝，需对a进行泊松修正，
[0144][0145]
再乘以总微孔数则可得初始拷贝数
[0146][0147]
至此完成对待检测芯片的荧光检测，并得到了待检测芯片内样品的扩增比例。并且该结果是在自动对焦后得到的图像进行图像处理和分析，其精确度大大提升。
[0148]
如图9所示，为本发明实施例提供的4种待检测芯片样品的图像处理和分析结果。具体而言，样品1中没有阳性点数，那么他的阳性点率为0，经过泊松修正的结果也是0；在样品2中阳性点数比较低，阳性点数为6个，经过计算可知阳性点率为6/143，经过泊松修正的结果是6.2/143；在样品3中阳性点数中等，阳性点数为34个，经过计算可知阳性点率为34/143，经过泊松修正的结果是38/143；在样品4中阳性点数较高，阳性点数为70个，经过计算可知阳性点率为70/143，经过泊松修正的结果为96/143。根据上述图像处理和数据分析，可以更精确的获取待检测芯片的阳性点率，与现有相关的检测方法，具有精确度高，更为方便迅速得到阳性点率，图9中的分别示出了经过泊松修正和未经过泊松修正的多种情形的对比，经过泊松修正的分析结果更为精准，分析结果更有信服度。泊松修正使得阳性点数高的结果趋向更为明显，使得结果更为精准，易于做出合理判断。
[0149]
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
[0150]
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。