[发明专利]一种快速同步扫描控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种快速同步扫描控制装置，该装置能够实现CCD成像与激光快速波长切换及轴向快速扫描的同步。该装置可应用于显微成像或光谱分析领域。

背景技术

在显微成像或光谱分析领域，需要快速切换激光波长去激发样品，同时需要进行X、Y、Z轴的三维扫描。比如在激光共聚焦显微系统或全内反射显微成像系统中，经常会在细胞内转入多种荧光蛋白，这就需要用不同波长的激光去激发细胞内的荧光蛋白使其发射荧光，同时还要对细胞进行Z轴扫描，以获取细胞内各个层面的信息。因此激光切换的速度越快，Z轴扫描的速度越快，就能够获得越高的采样频率及越高频率的细胞信息，这对生命科学的研究是很有价值的。

在实际应用中，实现激光波长切换和Z轴扫描同步采样的方式主要分为两种，一种是软件同步控制，另一种是硬件同步控制。软件同步控制方式是在应用程序中通过对程序执行流程进行安排，以达到波长切换和Z轴扫描与采样的同步控制，这种方式的优点是实现简单和控制方便，仅通过修改程序代码就能够实现不同的控制方式，但是它的缺点是激光切换的速度受到操作系统对事件和进程的响应时间、应用程序与操作系统的交互时间及应用程序与底层硬件的通信时间等多方面不可控因素的影响，因此波长切换和Z轴扫描的速度不能达到很高，而且严格同步也很困难，如果用100ms的时间曝光采样，平均采样速率一般约为200ms/帧。另一种硬件同步控制方式与软件控制方式相比，能够获得更高速度，例如，目前市面上的扫描装置用100ms的时间曝光采样，采用硬件同步控制，平均采样速率一般约为150ms/帧。在实际使用中，不断提高采样频率以获得更高频率的细胞信息具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种快速同步扫描控制装置，以提高现有技术中激光采样频率。

为实现上述目的，本发明提供的快速同步扫描控制装置，包括单片机控制模块1、通信模块2、轴向扫描模块3、通道选择模块4；其中，

单片机控制模块1通过通信模块2与计算机6进行交互，接收扫描控制装置运行参数并反馈装置运行状态给计算机6；

单片机控制模块1通过轴向扫描模块3向信号采集设备9的轴向运动设备7发出指令，使其到达上述运行参数指定的位置；

单片机控制模块1通过通道选择模块4向信号采集设备9的激光波长选择设备8发出指令，使其选择激光参数；

单片机控制模块1接收信号采集设备9发出的同步信号。

所述通信模块接口是标准通信接口，如：RS232或USB通信接口。

所述的轴向扫描模块3包括具有模拟电压输出控制接口和数模转换器12，所述数模转换器12将单片机控制模块1输出的扫描位置数字信号转换为模拟电压信号，通过所述模拟电压输出控制接口输出，以控制轴向运动设备7定位。

所述的通道选择模块4对指定的一路或多路通道输出TTL电平信号或模拟电压信号。

所述的激光波长选择设备8为声光可调谐器(Acousto-Optic Tunable Filter，AOTF)或声光调制器(Acousto-Optical Modulator，AOM)。

所述的同步信号为TTL信号。

所述的信号采集设备为任意能够发出用于指示同步的TTL信号的设备。

本发明提供的快速同步扫描控制装置可以在现有信号采样设备的基础上，采用单片机为核心，形成扫描控制系统，其采样速率几乎能达到接近极限的激光波长切换速度和轴向扫描速度。如果用100ms的时间曝光采样，平均采样速率达到101.74ms/帧。

附图说明

图1是本发明的扫描控制装置结构框图。

图2是单片机控制模块的结构框图。

图3是通信模块的结构框图。

图4是轴向扫描模块的结构框图。

图5是通道选择模块的结构框图。

图6是单片机主程序执行流程图。

图7是单片机串口中断程序执行流程图。

图8是单片机外部中断程序执行流程图。

图中主要组件符号：

1-单片机控制模块，2-通信模块，3-轴向扫描模块，4-通道选择模块，5-同步信号，6-计算机，7-轴向运动设备，8-激光波长选择设备，9-信号采集设备。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。