投影鏡頭、使用其的投影裝置及光驅(qū)動微粒子裝置制造方法
【專利摘要】一種投影鏡頭、使用此投影鏡頭的投影裝置及光驅(qū)動微粒子裝置。投影鏡頭適于將物體的圖像投射至投影面上，其包括第一透鏡群、第二透鏡群及光圈。第一、第二透鏡群及光圈設(shè)置于圖像投射的光路徑上，光圈位于第一及第二透鏡群間。第一及第二透鏡群適于相互調(diào)換以改變投影鏡頭的投影倍率。投影鏡頭于第一狀態(tài)時，第一透鏡群位于物體與光圈間，第二透鏡群位于光圈與投影面間，投影鏡頭具有第一投影倍率。投影鏡頭于第二狀態(tài)時，第一透鏡群位于投影面與光圈間，第二透鏡群位于光圈與物體間，投影鏡頭具有第二投影倍率。
【專利說明】投影鏡頭、使用其的投影裝置及光驅(qū)動微粒子裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種投影鏡頭、投影裝置及光驅(qū)動微粒子裝置，且特別涉及一種投影鏡頭、使用其的投影裝置及光驅(qū)動微粒子裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在各種生物醫(yī)學的診斷和治療方法中，如何高效分離并且不破壞生物細胞是十分重要的技術(shù)，尤其是應(yīng)用在腫瘤細胞、干細胞、胚胎或細菌的檢測等。因此，近年來生物分子的操控及分析技術(shù)已被廣泛研究。傳統(tǒng)的操控技術(shù)無法同時達到高解析度和高通量，例如光學鑷子(optical tweezers)、電泳力(electrophoresis)、介電泳力(dielectrophoresis)、行進波介電泳力(travelling-wave dielectrophoresis)、電旋(electrorotation)、磁性懾子(magnetic tweezers)、聲波陷講(acoustic traps)和流體流動(hydrodynamic flows)等技術(shù)。其中,光學鑷子技術(shù)雖然可達到高解析度以捕獲單顆粒子，但是其操控面積只有一百微米左右，而且光能量強度達107W/cm2，很容易使局部產(chǎn)生過熱現(xiàn)象，容易使細胞死亡或失去活性，此方法不太適合長時間操作。此外，電泳力和介電泳力雖然可達到高通量，但由于缺乏空間解析度，而無法操控單顆細胞。而且介電泳流場芯片往往只具有一種功能性(例如:傳輸功能或是純粹分離功能)，如果要設(shè)計不同流場的介電泳流場芯片，需要重新設(shè)計一套光罩并執(zhí)行鍍膜、微影和蝕刻等復雜工藝流程來制造固定電極，不僅十分的費錢、費時與費力。
[0003]有鑒于此,一種利用光誘發(fā)介電泳力(optically-1nduceddielectrophoresis,ODEP)來使粒子泳動的操控技術(shù)已被提出。其操控方式主要是利用一光誘發(fā)介電泳圖像成像系統(tǒng)，投射光學圖形在具有光導材料的光介電泳操控平臺上，利用圖像外觀與圖像軌跡速度即時改變介電泳流場，以達到操縱單顆細胞與短時間內(nèi)辨識大量細胞的特點，具有高解析度和高通量的功能。此種粒子操控技術(shù)可以簡化過去生物檢體前處理的繁復過程。
[0004]然而，已知的光誘發(fā)介電泳圖像成像系統(tǒng)，其光路須先經(jīng)由投影機對準物鏡以投射到芯片，再將投射至芯片的光對準另一物鏡以與電荷耦合元件(Charge-coupledDevice，(XD)耦合而成像，其投影光路十分復雜。并且，其投影畫面無法全部投射至芯片上，而使光誘發(fā)介電泳圖像成像系統(tǒng)無法全畫面觀看。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提出一種投影鏡頭，適于將一物體的圖像投射至一投影面上。投影鏡頭包括一第一透鏡群、一第二透鏡群以及一光圈。第一透鏡群設(shè)置于圖像投射的光路徑上。第二透鏡群適于設(shè)置于圖像投射的光路徑上。光圈設(shè)置于圖像投射的光路徑上，并且位于第一透鏡群與第二透鏡群之間。第一透鏡群以及第二透鏡群適于相互調(diào)換，以改變投影鏡頭對圖像的投影倍率。當投影鏡頭處于一第一狀態(tài)時，第一透鏡群位于物體與光圈之間，且第二透鏡群位于光圈與投影面之間。此時投影鏡頭具有一第一投影倍率。當投影鏡頭處于一第二狀態(tài)時，第一透鏡群位于投影面與光圈之間，且第二透鏡群位于光圈與物體之間。此時投影鏡頭具有一第二投影倍率。第一投影倍率不等于第二投影倍率。
[0006]本發(fā)明提出一種投影裝置，適于將一物體的圖像投射出一圖像畫面于一投影面上。投影裝置包括一圖像單元及一投影鏡頭。圖像單元適于產(chǎn)生圖像。投影鏡頭設(shè)置于圖像投射的光路徑上，并配置于圖像單元與投影面之間，以將圖像投影至投影面而形成圖像畫面。投影鏡頭包括一第一透鏡群、一第二透鏡群以及一光圈。第一透鏡群設(shè)置于圖像投射的光路徑上。第二透鏡群適于設(shè)置于圖像投射的光路徑上。光圈設(shè)置于圖像投射的光路徑上并且位于第一透鏡群與第二透鏡群之間。第一透鏡群以及第二透鏡群適于相互調(diào)換，以改變投影鏡頭對圖像的投影倍率。當投影鏡頭處于一第一狀態(tài)時，第一透鏡群位于圖像單元與光圈之間，且第二透鏡群位于光圈與投影面之間。此時投影鏡頭具有一第一投影倍率。當投影鏡頭處于一第二狀態(tài)時，第一透鏡群位于投影面與光圈之間，且第二透鏡群位于光圈與圖像單元之間。此時投影鏡頭具有一第二投影倍率。第一投影倍率不等于第二投影倍率。
[0007]本發(fā)明提出一種光驅(qū)動微粒子裝置，包括一光電導板、一圖像單元、一投影鏡頭、一控制單元以及一圖像提取單元。光電導板適于產(chǎn)生一光誘發(fā)介電泳力(optically-1nduced dielectrophoresis, ODEP)以驅(qū)使多個微粒子進行泳動(phoreticmotion)。圖像單元適于產(chǎn)生一物體的一圖像。投影鏡頭設(shè)置于圖像投射的光路徑上，并配置于圖像單元與光電導板之間，以將圖像投影至光電導板而形成一圖像畫面，使光電導板產(chǎn)生光誘發(fā)介電泳力。投影鏡頭包括一第一透鏡群、一第二透鏡群以及一光圈。第一透鏡群設(shè)置于圖像投射的光路徑上。第二透鏡群適于設(shè)置于圖像投射的光路徑上。光圈設(shè)置于圖像投射的光路徑上并且位于第一透鏡群與第二透鏡群之間。第一透鏡群以及第二透鏡群適于相互調(diào)換，以改變投影鏡頭對圖像的投影倍率。當投影鏡頭處于一第一狀態(tài)時，第一透鏡群位于圖像單元與光圈之間，且第二透鏡群位于光圈與投影面之間。此時投影鏡頭具有一第一投影倍率。當投影鏡頭處于一第二狀態(tài)時，第一透鏡群位于投影面與光圈之間，且第二透鏡群位于光圈與圖像單元之間。此時投影鏡頭具有一第二投影倍率。第一投影倍率不等于第二投影倍率?？刂茊卧罱油队扮R頭，以控制投影鏡頭所投射的圖像畫面。圖像提取單元耦接控制單元，并提取微粒子的移動圖像。
[0008]為讓本發(fā)明的上述特征能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合附圖作詳細說明如下。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是依照本發(fā)明的一實施例的一種投影裝置處于第一狀態(tài)時的示意圖。
[0010]圖2是依照本發(fā)明的一實施例的一種投影裝置處于第二狀態(tài)時的示意圖。
[0011]圖3是圖1的投影鏡頭的調(diào)制轉(zhuǎn)換函數(shù)曲線圖。
[0012]圖4是圖2的投影鏡頭的調(diào)制轉(zhuǎn)換函數(shù)曲線圖。
[0013]圖5是依照本發(fā)明的一實施例的一種投影裝置處于第三狀態(tài)時的示意圖。
[0014]圖6是依照本發(fā)明的一實施例的投影鏡頭處于第一狀態(tài)時的調(diào)制轉(zhuǎn)換函數(shù)曲線圖。
[0015]圖7是依照本發(fā)明的一實施例的投影鏡頭處于第三狀態(tài)時的調(diào)制轉(zhuǎn)換函數(shù)曲線圖。[0016]圖8是依照本發(fā)明的一實施例的一種光驅(qū)動微粒子裝置的示意圖。
[0017]【主要元件符號說明】
[0018]10:光驅(qū)動微粒子裝置
[0019]100:投影裝置
[0020]110:圖像單元
[0021]120:投影鏡頭
[0022]122:第一透鏡群
[0023]124:第二透鏡群
[0024]126:光圈
[0025]128:第三透鏡群
[0026]200:投影面
[0027]200a:光電導板
[0028]300:控制單 元
[0029]400:圖像提取單元
【具體實施方式】
[0030]圖1是依照本發(fā)明的一實施例的一種投影裝置處于第一狀態(tài)時的示意圖。圖2是依照本發(fā)明的一實施例的一種投影裝置處于第二狀態(tài)時的示意圖。請同時參照圖1及圖2，本實施例的投影裝置100適于將一物體的圖像投射于一投影面200上而形成一圖像畫面。投影裝置100包括一圖像單元110及一投影鏡頭120。圖像單元110適于產(chǎn)生及顯示一物體的圖像。在本實施例中，圖像單元110包括液晶屏幕(liquid crystal display,LCD)、娃基液晶(liquid crystal on silicon, LCOS)面板、數(shù)字微鏡兀件(digital micro-mirrordevice, DMD)或有機發(fā)光二極管(organic light-emitting diode, OLED)等可顯示圖像的元件。投影鏡頭120設(shè)置于上述圖像投射的光路徑上，并配置于圖像單元110與投影面200之間，以將圖像投影至投影面200而形成圖像畫面。投影鏡頭120包括一第一透鏡群122、一第二透鏡群124以及一光圈126。第一透鏡群122、第二透鏡群124及光圈126分別設(shè)置于圖像投射的光路徑上，且光圈126位于第一透鏡群122與第二透鏡群124之間。第一透鏡群122以及第二透鏡群124的位置適于彼此相互調(diào)換，以改變投影鏡頭120對圖像的投影倍率。
[0031]具體而言，如圖1所示，當投影鏡頭120處于一第一狀態(tài)時，第一透鏡群122位于圖像單元110與光圈126之間，第二透鏡群124位于光圈126與投影面200之間。此時投影鏡頭120具有一第一投影倍率。如圖2所示，當投影鏡頭120處于一第二狀態(tài)時，第一透鏡群122位于投影面200與光圈126之間，第二透鏡群124位于光圈126與圖像單元110之間。此時投影鏡頭120具有一第二投影倍率，其中，第一投影倍率不等于第二投影倍率。在本實施例中，第一投影倍率的絕對值大于I，而第二投影倍率的絕對值小于1，例如:當投影鏡頭120如圖1所示的方式配置時，投影鏡頭120的投影倍率為10倍，而當投影鏡頭120如圖2所示的方式配置時，投影鏡頭120的投影倍率為0.1倍。值得注意的是，由于不同領(lǐng)域?qū)τ谕队氨堵蕰姓撎柕牟町?，因此此處的投影倍率為取其絕對值(Absolute value)后的數(shù)值。[0032]舉例而言,如果成像圈(image circle)(成像圈在此定義為圖像單元110的對角線長度)為14mm，而第一透鏡群122以及第二透鏡群124的等效焦距為17.63mm，其中，第一透鏡群122以及第二透鏡群124的詳細參數(shù)請參照下表1。如此配置，當?shù)谝煌哥R群122位于圖像單元110與光圈126之間，而第二透鏡群124位于光圈126與投影面200之間時，投影鏡頭120的投影倍率為10。在第一透鏡群122以及第二透鏡群124的參數(shù)相同，且成像圈同為14_的情形下，如果第一透鏡群122以及第二透鏡群124的位置彼此調(diào)換，意即，第一透鏡群122位于投影面200與光圈126之間，第二透鏡群124位于光圈126與圖像單元110之間，此時投影鏡頭120的投影倍率為0.1。
[0033]表1
[0034]
【權(quán)利要求】
1.一種投影鏡頭，用以將物體的圖像投射至投影面上，該投影鏡頭包括: 第一透鏡群，設(shè)置于該圖像投射的光路徑上； 第二透鏡群，設(shè)置于該圖像投射的光路徑上；以及 光圈，設(shè)置于該圖像投射的光路徑上，并且位于該第一透鏡群與該第二透鏡群之間，該第一透鏡群以及該第二透鏡群相互調(diào)換，以改變該投影鏡頭對該圖像的投影倍率， 其中，當該投影鏡頭處于第一狀態(tài)時，該第一透鏡群位于該物體與該光圈之間，且該第二透鏡群位于該光圈與該投影面之間，此時該投影鏡頭具有第一投影倍率，而當該投影鏡頭處于第二狀態(tài)時，該第一透鏡群位于該投影面與該光圈之間，且該第二透鏡群位于該光圈與該物體之間，此時該投影鏡頭具有第二投影倍率，該第一投影倍率不等于該第二投影倍率。
2.如權(quán)利要求1所述的投影鏡頭，其中該第一投影倍率的絕對值大于I，該第二投影倍率的絕對值小于I。
3.如權(quán)利要求1所述的投影鏡頭，還包括第三透鏡群，用以替換該第二透鏡群，其中當該投影鏡頭處于第三狀態(tài)時，該第一透鏡群位于該物體與該光圈之間，且該第三透鏡群位于該光圈與該投影面之間，此時該投影鏡頭具有第三投影倍率。
4.如權(quán)利要求3所述的投影鏡頭，其中該第一投影倍率的絕對值大于1，且該第三投影倍率的絕對值小于I。
5.一種投影裝置，用以將圖像投射出圖像畫面于投影面上，該投影裝置包括: 圖像單元，用以產(chǎn)生該 圖像；以及 投影鏡頭，設(shè)置于該圖像投射的光路徑上，并配置于該圖像單元與該投影面之間，以將該圖像投影至該投影面而形成該圖像畫面，該投影鏡頭包括: 第一透鏡群，設(shè)置于該圖像投射的光路徑上； 第二透鏡群，設(shè)置于該圖像投射的光路徑上；以及 光圈，設(shè)置于該圖像投射的光路徑上并且位于該第一透鏡群與該第二透鏡群之間，該第一透鏡群以及該第二透鏡群相互調(diào)換，以改變該投影鏡頭對該圖像的投影倍率， 其中，當該投影鏡頭處于第一狀態(tài)時，該第一透鏡群位于該圖像單元與該光圈之間，且該第二透鏡群位于該光圈與該投影面之間，此時該投影鏡頭具有第一投影倍率，當該投影鏡頭處于第二狀態(tài)時，該第一透鏡群位于該投影面與該光圈之間，且該第二透鏡群位于該光圈與該圖像單元之間，此時該投影鏡頭具有第二投影倍率，其中該第一投影倍率不等于該第二投影倍率。
6.如權(quán)利要求5所述的投影裝置，其中該第一投影倍率的絕對值大于1，該第二投影倍率的絕對值小于I。
7.如權(quán)利要求5所述的投影裝置，還包括第三透鏡群，與該第二透鏡群作替換，設(shè)置于該圖像單元與該投影面之間，其中當該投影鏡頭于第三狀態(tài)時，該第一透鏡群位于該圖像單元與該光圈之間，且該第三透鏡群位于該光圈與該投影面之間，此時該投影鏡頭具有第二投影倍率。
8.如權(quán)利要求7所述的投影裝置，其中該第一投影倍率的絕對值大于1，且該第三投影倍率的絕對值小于I。
9.一種光驅(qū)動微粒子裝置，包括:光電導板，用以產(chǎn)生光誘發(fā)介電泳力以驅(qū)使多個微粒子進行泳動； 圖像單元，用以產(chǎn)生物體的圖像；以及 投影鏡頭，設(shè)置于該圖像投射的光路徑上，并配置于該圖像單元與該光電導板之間，以將該圖像投影至該光電導板而形成圖像畫面，使該光電導板產(chǎn)生該光誘發(fā)介電泳力，該投影鏡頭包括: 第一透鏡群，設(shè)置于該圖像投射的光路徑上； 第二透鏡群，設(shè)置于該圖像投射的光路徑上；以及 光圈，設(shè)置于該圖像投射的光路徑上并且位于該第一透鏡群與該第二透鏡群之間，該第一透鏡群以及該第二透鏡群相互調(diào)換，以改變該投影鏡頭對該圖像的投影倍率，當該投影鏡頭處于第一狀態(tài)時，該第一透鏡群位于該圖像單元與該光圈之間，且該第二透鏡群位于該光圈與該光電導板之間，此時該投影鏡頭具有第一投影倍率，當該投影鏡頭處于第二狀態(tài)時，該第一透鏡群位于該光電導板與該光圈之間，且該第二透鏡群位于該光圈與該圖像單元之間，此時該投影鏡頭具有第二投影倍率，其中該第一投影倍率不等于該第二投影倍率; 控制單元，耦接該投影鏡頭，以控制該投影鏡頭所投射的圖像畫面；以及 圖像提取單元，耦接該控制單元，并提取這些微粒子的移動圖像。
10.如權(quán)利要求9所述的光驅(qū)動微粒子裝置，其中該第一投影倍率的絕對值大于1，該第二投影倍率的絕對值小于I。
11.如權(quán)利要求9所述的光驅(qū)動微粒子裝置，還包括第三透鏡群，與該第二透鏡群作替換，設(shè)置于該圖像單元與該光電導板之間，其中當該投影鏡頭于第三狀態(tài)時，該第一透鏡群位于該圖像單元與該光圈之間，且該第三透鏡群位于該光圈與該光電導板之間，此時該投影鏡頭具有第三投影倍率。
12.如權(quán)利要求11所述的光驅(qū)動微粒子裝置，其中該第一投影倍率的絕對值大于1，且該第三投影倍率的絕對值小于I。
13.如權(quán)利要求9所述的光驅(qū)動微粒子裝置，其中該光電導板的材料包括氫化非晶硅或非晶硒。
【文檔編號】G03B21/14GK103809267SQ201310055465
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年2月21日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月6日
【發(fā)明者】陳秀香, 羅欣祥, 林俊全, 張啟伸, 陳治誠 申請人:財團法人工業(yè)技術(shù)研究院