图像采集装置和方法

技术领域

本发明涉及图像采集技术领域，特别是涉及一种图像采集装置和方法。

背景技术

随着芯片技术的发展，出现了微阵列芯片，微阵列芯片指的是在载板的表面上阵列地设置有多个芯片单元，芯片单元通常需要进行图像采集，例如荧光图像采集或拉普光图像采集等等，本文以荧光图像采集为例展开说明。传统的对于微阵列芯片的荧光图像采集方法，一般是通过固定光学组件，移动微阵列芯片的方式进行荧光图像采集操作，或者通过固定微阵列芯片，移动光学组件的方式进行荧光图像采集操作。然而，传统的荧光图像采集方式的工作效率较低。

发明内容

基于此，有必要克服现有技术的缺陷，提供一种图像采集装置和方法，它能够提高采集效率。

其技术方案如下：一种图像采集装置，所述图像采集装置包括：支架、转动板与驱动机构，所述转动板可转动地设置于所述支架上，所述驱动机构与所述转动板相连，用于驱动所述转动板转动，所述转动板上沿其转动方向上用于间隔地放置至少一个微阵列芯片；直线模组、光学检测组件，所述直线模组装设于所述支架上，所述光学检测组件装设于所述直线模组上，所述直线模组用于驱动所述光学检测组件朝靠近于所述转动板的转动轴心或远离于所述转动板的转动轴心的方向移动，所述光学检测组件的检测头用于对着所述微阵列芯片。

上述的图像采集装置，在对转动板上放置的至少一个微阵列芯片进行图像采集工作时，通过驱动机构驱动转动板转动，转动板转动时带动其上放置的微阵列芯片同步转动，使得至少一个微阵列芯片依次移动经过检测头，在移动到与检测头相对的位置时，便可以通过检测头获取到微阵列芯片上与其相对的芯片单元的光学图像，如此转动板例如转动一圈的过程中，至少一个微阵列芯片的其中一排芯片单元会依次与检测头相对，即依次被检测头进行光学检测操作；待至少一个微阵列芯片的其中一排芯片单元均进行光学检测操作后，通过直线模组驱动光学检测组件朝靠近于转动板的转动轴心或远离于转动板的转动轴心的方向移动，使得至少一个微阵列芯片的另一排芯片单元依次与检测头相对，便可以对至少一个微阵列芯片的另一排芯片单元均进行光学检测操作。因此，微阵列芯片的旋转运动配合光学检测组件的直线运动，即可实现至少一个微阵列芯片的光学图像均能采集到，工作效率较高。

在其中一个实施例中，所述图像采集装置还包括设置于所述直线模组与所述光学检测组件之间的安装板，所述直线模组的驱动部与所述安装板相连，所述光学检测组件装设于所述安装板上。

在其中一个实施例中，所述光学检测组件包括光学模组与激光模组；所述光学模组与所述激光模组均设置于所述安装板上，所述激光模组用于将激光入射至所述光学模组的接收口；所述光学模组设有所述检测头，所述光学模组将所述激光模组的激光反射到所述微阵列芯片，并通过所述检测头获取所述微阵列芯片的光学图像。

在其中一个实施例中，所述支架包括支撑板；所述转动板转动地设置于所述支撑板的上侧，所述直线模组装设于所述支撑板的下侧；所述支撑板上设有活动口，所述检测头活动地设置于所述活动口中，所述转动板上设有与至少一个所述微阵列芯片对应设置的至少一个窗口，所述转动板转动过程中能使得所述窗口转动到与所述活动口相对的位置。

在其中一个实施例中，所述支架还包括相对设置的两个立板，连接两个所述立板底端的底板，以及连接两个所述立板顶端的顶板；所述支撑板位于所述底板与所述顶板之间，所述支撑板的两端分别与两个所述立板相连。

在其中一个实施例中，所述驱动机构包括电机、主动轮、从动轮、连接所述主动轮与所述从动轮的传动元件、以及第一传动轴；所述电机装设于所述支架上，所述电机的转轴与所述主动轮同轴相连用于带动所述主动轮转动，所述从动轮与所述第一传动轴同轴固定相连，所述第一传动轴与所述转动板固定相连，所述第一传动轴转动地设置于所述支架上。

在其中一个实施例中，所述图像采集装置还包括至少一个定位壳；至少一个所述定位壳与至少一个所述微阵列芯片一一对应，至少一个所述定位壳装设于所述转动板上；所述定位壳用于定位装设卡盒。

在其中一个实施例中，所述图像采集装置还包括对应地设置于所述定位壳上的平衡块；所述平衡块在所述定位壳上的位置可调。

在其中一个实施例中，所述定位壳的其中一侧壁上设有第一凹槽，所述平衡块的其中一侧设有第一移动件，所述第一移动件可移动地设置于所述第一凹槽中；所述定位壳的另一侧壁上设有第二凹槽，所述平衡块的另一侧设有第二移动件，所述第二移动件可移动地设置于所述第二凹槽中。

在其中一个实施例中，所述第一凹槽相对于所述转动板倾斜设置，所述第一凹槽靠近于所述转动板中心的一端与所述转动板的间距大于所述第一凹槽的另一端与所述转动板的间距，所述第一凹槽的其中一个槽壁设有齿形面，所述第一移动件包括可转动地设置于所述平衡块的其中一侧的第一齿轮，所述第一齿轮与所述第一凹槽的其中一个槽壁的齿形面相啮合；

所述第二凹槽相对于所述转动板倾斜设置，所述第二凹槽靠近于所述转动板中心的一端与所述转动板的间距大于所述第二凹槽的另一端与所述转动板的间距，所述第二凹槽的相对两个槽壁均设有齿形面，所述第二移动件包括可转动地设置于所述平衡块的其中一侧的两个第二齿轮，两个所述第二齿轮相互啮合，其中一个所述第二齿轮与所述第二凹槽的其中一个槽壁的齿形面相啮合，另一个所述第二齿轮与所述第二凹槽的另一个槽壁的齿形面相啮合。

一种图像采集方法，采用了所述的图像采集装置，包括如下步骤：

通过驱动机构驱动转动板转动，转动板转动时带动其上放置的微阵列芯片同步转动，使得至少一个微阵列芯片的其中一排芯片单元依次移动经过检测头，至少一个微阵列芯片的其中一排芯片单元移动到与检测头相对的位置时，通过检测头获取到微阵列芯片上与其位置相对的芯片单元的光学图像；

当至少一个微阵列芯片的其中一排芯片单元均进行光学检测操作后，通过直线模组驱动光学检测组件朝靠近于转动板的转动轴心或远离于转动板的转动轴心的方向移动，使得至少一个微阵列芯片的另一排芯片单元依次与检测头相对，至少一个微阵列芯片的另一排芯片单元移动到与检测头相对的位置时，通过检测头获取到微阵列芯片上与其位置相对的芯片单元的光学图像。

上述的图像采集方法，微阵列芯片的旋转运动配合光学检测组件的直线运动，即可实现至少一个微阵列芯片的光学图像均能采集到，工作效率较高。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例的图像采集装置的结构示意图；

图2为图1中的转动板分离出的结构示意图；

图3为图1的转动板上增加有定位壳的结构示意图；

图4为本发明另一实施例的图像采集装置的结构示意图；

图5为图4中省略掉其中一个立板的一视角结构图；

图6为图4中省略掉立板的另一视角结构图；

图7为本发明一实施例中的卡盒的一视角结构图；

图8为图7所示的卡盒的底面结构示意图；

图9为图8在A处的放大结构示意图；

图10为本发明一实施例的定位壳的分解结构示意图；

图11为图10中的第二分体壳的一视角结构图。

10、支架；11、支撑板；111、活动口；12、立板；13、底板；14、顶板；15、防滑垫；16、张紧轮；20、转动板；21、窗口；30、驱动机构；31、电机；32、主动轮；33、从动轮；34、传动元件；35、第一传动轴；36、第二传动轴；37、轴承；40、直线模组；50、光学检测组件；51、检测头；52、光学模组；53、激光模组；54、接收口；60、微阵列芯片；61、芯片单元；70、定位壳；71、第一分体壳；711、第一凹槽；712、第一连接板；713、第一卡接件；714、第一插槽；72、第二分体壳；721、第二凹槽；722、第二连接板；723、第二卡接件；724、第二插槽；73、齿形面；80、安装板；90、卡盒。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

参阅图1与图2，图1示出了本发明一实施例的图像采集装置的结构示意图，图2示出了图1中的转动板20分离出的结构示意图。本发明一实施例提供的一种图像采集装置，图像采集装置包括支架10、转动板20、驱动机构30、直线模组40与光学检测组件50。转动板20可转动地设置于支架10上。驱动机构30与转动板20相连，用于驱动转动板20转动。转动板20上沿其转动方向上用于间隔地放置至少一个微阵列芯片60(如图9所示，微阵列芯片60具体例如设置于卡盒90的底面)。直线模组40装设于支架10上，光学检测组件50装设于直线模组40上。直线模组40用于驱动光学检测组件50朝靠近于转动板20的转动轴心(也即转动板20的中心)的方向移动，或朝远离于转动板20的转动轴心的方向移动。光学检测组件50的检测头51用于对着微阵列芯片60。

上述的图像采集装置，在对转动板20上放置的至少一个微阵列芯片60进行图像采集工作时，通过驱动机构30驱动转动板20转动，转动板20转动时带动其上放置的微阵列芯片60同步转动，使得至少一个微阵列芯片60依次移动经过检测头51，在移动到与检测头51相对的位置时，便可以通过检测头51获取到微阵列芯片60上与其相对的芯片单元61的光学图像，光学图像具体例如为荧光图像或拉普光图像等等，如此转动板20例如转动一圈的过程中，至少一个微阵列芯片60的其中一排芯片单元61会依次与检测头51相对，即依次被检测头51进行光学检测操作；待至少一个微阵列芯片60的其中一排芯片单元61均进行光学检测操作后，通过直线模组40驱动光学检测组件50朝靠近于转动板20的转动轴心的方向移动或朝远离于转动板20的转动轴心的方向移动，使得至少一个微阵列芯片60的另一排芯片单元61依次与检测头51相对，便可以对至少一个微阵列芯片60的另一排芯片单元61均进行光学检测操作。因此，微阵列芯片60的旋转运动配合光学检测组件50的直线运动，即可实现至少一个微阵列芯片60的光学图像均能采集到，工作效率较高。

请参阅图2或图3，图3示意出了图1的转动板20上增加有定位壳70的结构示意图。进一步地，图像采集装置还包括设置于直线模组40与光学检测组件50之间的安装板80。直线模组40的驱动部与安装板80相连。光学检测组件50装设于安装板80上。如此，直线模组40的驱动部驱动安装板80移动时，安装板80相应带动光学检测组件50移动。本实施例中，直线模组40为能够提供动力来驱动安装板80在朝靠近于转动板20的转动轴心或远离于转动板20的转动轴心的方向移动的动力机构，其具体形式例如为电机丝杆机构、气缸、液压缸、油缸、电缸、齿轮机构等等，在此不进行限定，可根据实际需求进行设置。

请再参阅图3，进一步地，光学检测组件50包括光学模组52与激光模组53。光学模组52与激光模组53均设置于安装板80上，激光模组53用于将激光入射至光学模组52的接收口54。光学模组52设有检测头51，光学模组52将激光模组53的激光反射到微阵列芯片60，并通过检测头51获取微阵列芯片60的光学图像。

请参阅图2至图4，图4示出了本发明另一实施例的图像采集装置的结构示意图，图4中示出的图像采集装置相对于图1至图3中示出的图像采集装置而言，图像采集装置的结构更加具体化。具体而言，支架10包括支撑板11。转动板20转动地设置于支撑板11的上侧，直线模组40装设于支撑板11的下侧。支撑板11上设有活动口111，检测头51活动地设置于活动口111中。转动板20上设有与至少一个微阵列芯片60对应设置的至少一个窗口21，转动板20转动过程中能使得窗口21转动到与活动口111相对的位置。如此，当转动板20使窗口21转动到与活动口111相对的位置时，即该窗口21上的微阵列芯片60便能够被活动口111处的检测头51检测。

请参阅图3至图5，图5示出了图4中省略掉其中一个立板12的一视角结构图。在一个实施例中，支架10还包括相对设置的两个立板12，连接两个立板12底端的底板13，以及连接两个立板12顶端的顶板14。支撑板11位于底板13与顶板14之间，支撑板11的两端分别与两个立板12相连。

此外，底板13的底面上设有若干个防滑垫15，防滑垫15能使得图像采集装置稳定放置，避免晃动打滑。

参阅图4与图5，在一个实施例中，驱动机构30包括电机31、主动轮32、从动轮33、连接主动轮32与从动轮33的传动元件34、以及第一传动轴35。电机31装设于支架10上，电机31的转轴与主动轮32同轴相连用于带动主动轮32转动，从动轮33与第一传动轴35同轴固定相连，第一传动轴35与转动板20固定相连，第一传动轴35转动地设置于支架10上。

具体而言，主动轮32与从动轮33例如可以是皮带轮或链轮等等，相应地，传动元件34例如为传动带、传动链。主动轮32与从动轮33也可以是齿轮，即可以省略掉传动元件34，使主动轮32与从动轮33直接相互啮合即可。此外，电机31例如装设于底板13、支撑板11或顶板14上，在此不进行限定。本实施例中，图4至图6中示意出的电机31具体装设于支撑板11上，主动轮32与从动轮33均转动地设置于顶板14上，电机31的转轴通过第二传动轴36与主动轮32相连。另外，为了实现第一传动轴35转动地设置于支架10上，顶板14、支撑板11上均设有轴承37，第一传动轴35转动地设置于轴承37中。进一步地，为了避免传动元件34出现打滑现象，在顶板14上装设有张紧轮16，通过张紧轮16压迫于传动元件34上来调整传动元件34的松紧度。

参阅图2至图4、图7至图9，图7示出了本发明一实施例中的卡盒90的一视角结构图，图8示出了图7所示的卡盒90的底面结构示意图，图9示出了图8在A处的放大结构示意图。在一个实施例中，图像采集装置还包括至少一个定位壳70。至少一个定位壳70与至少一个微阵列芯片60一一对应，至少一个定位壳70装设于转动板20上。定位壳70用于定位装设卡盒90。如此，微阵列芯片60通常设置于卡盒90的底部，由于在转动板20上设有定位壳70，通过定位壳70对应定位装设卡盒90，便能快速地将微阵列芯片60定位装设于转动板20上，微阵列芯片60在转动板20上的装设位置准确。

需要说明的是，在转动板20上沿其转动方向上放置的微阵列芯片60的数量例如可以是一个、两个、三个、四个或其它数量。本实施例中示意出的微阵列芯片60为四个，四个微阵列芯片60例如分别对应装设于四个卡盒90的底部中，通过卡盒90固定装设于转动板20上。

还需要说明的是，微阵列芯片60上的芯片单元61呈阵列设置，其具体数量及具体设置形式均不进行限定，可以根据实际需求设置，例如本实施例的图9中示意出的芯片单元61为10排与17列。

在一个实施例中，图像采集装置还包括对应地设置于定位壳70上的平衡块(图中未示出)。平衡块在定位壳70上的位置可调。当定位壳70上没有装设卡盒90时，为了使得图像采集装置的转动板20的重心保持平衡，通过调整平衡块在定位壳70上的位置，例如使得平衡块调整到定位壳70上远离于转动板20中心的位置，如此便能实现转动板20平稳运转，有利于保证微阵列芯片60的光学图像的检测效果。

请参阅图10与图11，图10示出了本发明一实施例的定位壳70的分解结构示意图，图11示出了图10中的第二分体壳72的一视角结构图。在一个实施例中，定位壳70的其中一侧壁上设有第一凹槽711，平衡块的其中一侧设有第一移动件，第一移动件可移动地设置于第一凹槽711中。定位壳70的另一侧壁上设有第二凹槽721，平衡块的另一侧设有第二移动件，第二移动件可移动地设置于第二凹槽721中。如此，调整平衡块的位置时，使得第一移动件沿着第一凹槽711移动，以及使第二移动件沿着第二凹槽721移动即可，平衡块的位置调节较为方便。具体而言，定位壳70包括相互拆卸连接的第一分体壳71与第二分体壳72，第一凹槽711设置于第一分体壳71上，第二凹槽721设置于第二分体壳72上。此外，第一分体壳71设有第一连接板712，第二分体壳72设有第二连接板722，第一连接板712上间隔设置有若干个第一卡接件713，以及若干个第一插槽714；第二连接板722上间隔设置有与若干个第一卡接件713一一对应的若干个第二插槽724，以及与若干个第一插槽714一一对应的若干个第二卡接件723。若干个第一卡接件713一一对应地卡接装设于若干个第二插槽724中，若干个第二卡接件723一一对应地卡接装设于若干个第一插槽714中。如此，便能实现第一分体壳71与第二分体壳72快速拼装组合形成定位壳70。

请参阅图3、图10与图11，在一个实施例中，第一凹槽711相对于转动板20倾斜设置，第一凹槽711靠近于转动板20中心的一端与转动板20的间距大于第一凹槽711的另一端与转动板20的间距，第一凹槽711的其中一个槽壁设有齿形面73。第一移动件包括可转动地设置于平衡块的其中一侧的第一齿轮。第一齿轮与第一凹槽711的其中一个槽壁的齿形面73相啮合。此外，第二凹槽721相对于转动板20倾斜设置，第二凹槽721靠近于转动板20中心的一端与转动板20的间距大于第二凹槽721的另一端与转动板20的间距，第二凹槽721的相对两个槽壁均设有齿形面73，第二移动件包括可转动地设置于平衡块的其中一侧的两个第二齿轮，两个第二齿轮相互啮合，其中一个第二齿轮与第二凹槽721的其中一个槽壁的齿形面73相啮合，另一个第二齿轮与第二凹槽721的另一个槽壁的齿形面73相啮合。如此，当定位壳70中装设有卡盒90时，卡盒90定位装设于定位壳70中，同时平衡块位于定位壳70的靠近于转动板20中心的位置，即第一齿轮位于第一凹槽711靠近于转动板20中心的一端，两个第二齿轮位于第二凹槽721靠近于转动板20中心的一端；当定位壳70中没有装设卡盒90时，由于第一凹槽711与第二凹槽721均倾斜设置，在平衡块的自身重力作用下，第一齿轮沿着第一凹槽711移动到远离于转动板20中心的位置，即第一凹槽711远离于转动板20中心的一端，第二齿轮沿着第二凹槽721移动到远离于转动板20中心的位置，即第二凹槽721远离于转动板20中心的一端，如此便能实现转动板20平稳运转，有利于保证微阵列芯片60的光学图像的检测效果。其中，当定位壳70中装设有卡盒90，平衡块位于定位壳70的靠近于转动板20中心的位置时，由于第一齿轮位于第一凹槽711靠近于转动板20中心的一端，两个第二齿轮位于第二凹槽721靠近于转动板20中心的一端，且第一齿轮、第二齿轮均与齿形面73相互啮合，这样有利于平衡块稳固地装设于定位壳70中，转动板20在转动过程中运行较为平稳。

作为一个可选的方案，第一凹槽711例如为滑动槽，第一移动件为沿着滑动槽滑动的滑动件。第二凹槽721例如为滑动槽，第二移动件为沿着滑动槽滑动的滑动件。

参阅图1、图2与图9，在一个实施例中，一种图像采集方法，采用了上述任一实施例图像采集装置，包括如下步骤：

通过驱动机构30驱动转动板20转动，转动板20转动时带动其上放置的微阵列芯片60同步转动，使得至少一个微阵列芯片60的其中一排芯片单元61依次移动经过检测头51，至少一个微阵列芯片60的其中一排芯片单元61移动到与检测头51相对的位置时，通过检测头51获取到微阵列芯片60上与其位置相对的芯片单元61的光学图像；

当至少一个微阵列芯片60的其中一排芯片单元61均进行光学检测操作后，通过直线模组40驱动光学检测组件50朝靠近于转动板20的转动轴心或远离于转动板20的转动轴心的方向移动，使得至少一个微阵列芯片60的另一排芯片单元61依次与检测头51相对，至少一个微阵列芯片60的另一排芯片单元61移动到与检测头51相对的位置时，通过检测头51获取到微阵列芯片60上与其位置相对的芯片单元61的光学图像。

上述的图像采集方法，微阵列芯片60的旋转运动配合光学检测组件50的直线运动，即可实现至少一个微阵列芯片60的光学图像均能采集到，工作效率较高。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，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，除非另有明确的限定。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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。