CN102591000A - 多特征光显微成像方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多特征光显微成像方法和装置，该方法为将一个以上的光源发出的不同特征的光经分光镜反射/透射后照射到待成像区域，待成像区域将光谱反射至成像单元处进行成像。装置包括成像单元、一个以上的分光镜和两个以上的光源，两个以上的光源能够发射出不同光谱特征的光，两个以上的光源发出的光经分光镜反射/透射后，照射到待成像区域，待成像区域将光反射至成像单元处进行成像。本发明中采用分光镜对发出不同特征光谱的光源进行分离，切换时，仅需要点亮相应的光源即可。本发明控制简单、实现容易，同时，本发明在使用时更加节约电能，也可以在小体积内满足散热要求，使整个产品体积做到最小，适于做成手持式设备。

Description

多特征光显微成像方法和装置

 

技术领域

    本发明公开一种显微成像方法和装置，特别是一种多特征光显微成像方法和装置。

背景技术

内窥镜、阴道镜等仪器早已被应用于临床诊断中，内窥镜使用范围非常广，可以观察人体耳朵、口腔、鼻腔、内脏器官等。阴道镜主要应用于下生殖道疾病的诊断，尤其是对下生殖道癌前病变及早期癌的诊断。阴道镜检查就是应用阴道镜将子宫颈、阴道和外阴的粘膜放大一定的倍数，在光源的照射下，观察肉眼所看不到的上皮和血管的变化。内窥镜、阴道镜等的主要结构由高亮度LED冷光源、CCD芯片、视频采集处理系统、医疗软件等部分组成。CCD芯片在耳鼻喉镜前端，直接对人体内组织或部位进行直接摄像，经电缆传输信号到图像中心。其工作原理是将LED光源对所检查的部位照明后，物镜将被测物体成像在CCD光敏面上，CCD将光信号转换成电信号，由电缆传输至视频处理器，经处理还原后显示在计算机显示器或监视器上。请参看专利号为：US5879286的美国专利和专利号为：US5840012的美国专利，现有技术中通常采用的就是如专利中所说的大功率旁轴光的阴道镜。

    由于通过特殊的窄谱光源对人体组织的透射深度不同，因此，现有的内窥镜、阴道镜等通常会根据不同病变部位或者不同的疾病诊断需要而采用不同频谱的窄谱光源进行照射，以获取不同深度的影像图片。请参看专利号为：200720053594.8的中国专利和申请号为200810183260.1的中国专利申请，现有技术中的常规做法是采用大功率白光光源进行照射，在出光口处采用不同的滤光镜进行杂光滤除，仅保留需要的窄谱光源透射，以达到要求。常用的滤光镜通常将多个不同频谱的滤光镜串联在一起，利用机械方式进行切换，由此而存在着一些固有的缺点，首先，采用滤光镜的方式会将透射光中的一部分光线滤除，从而会造成投射光线强度较低，需要采用较大功率的光源才能满足照射强度的需求，利用大光源，一方面会在使用时造成能量的浪费，另一方面，大功率光源的发热量也很大，需要较大的机箱进行散热才能满足散热要求，从而使得整体的体积小型化收到限制；其次，滤光镜在进行切换时，采用机械方式进行切换，切换速度较慢，产品使用寿命降低，使用不方便。

发明内容

针对上述提到的现有技术中的内窥镜、阴道镜等显微成像装置在进行光谱切换时，不够方便的缺点，本发明提供一种多特征光显微成像方法和装置，其采用一个以上的分光镜对两个以上的发出不同特征光谱的光源进行反射/透射，进行光源切换时，仅需要点亮相应的光源即可，切换速度快，使用方便。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种多特征光显微成像方法，该方法为将一个以上的光源发出的不同特征的光经分光镜反射/透射后照射到待成像区域，待成像区域将光反射至成像单元处进行成像。

一种实现上述的多特征光显微成像方法的装置，该装置包括成像单元、一个以上的分光镜和两个以上的光源，两个以上的光源能够发射出不同光谱特征的光，两个以上的光源发出的光经分光镜反射/透射后，照射到待成像区域，待成像区域将光反射至成像单元处进行成像。

本发明解决其技术问题采用的技术方案进一步还包括：

所述的分光镜采用平板镀膜型分光镜，分光镜两侧分别设有一个以上的特定波长的光源，分光镜出射面同一侧的光源发出的光的有效部分经分光镜反射后，照射到待成像区域，分光镜出射面另一侧的光源发出的光的有效部分透过分光镜，照射到待成像区域。

所述的两个光源发出的光的中心轴与分光镜平面之间的夹角均为45°。

所述的光源包括高显色性高亮LED白光和一个以上窄谱LED光源。

所述的成像单元前端还设有滤镜。

所述的分光镜设有一个以上，每个分光镜两侧分别设有一个以上的光源，各个光源分时或同时发光照射到待成像区域。

所述的装置中还包括外壳，成像单元、分光镜和光源安装在外壳内，外壳上开有成像口和出光口，成像单元对应于成像口设置，待成像区域反射的光能够通过成像口照射到成像单元上进行成像，分光镜对应于出光口设置，分光镜反射/透射后的有效光能够从出光口射出，成像口处设有滤镜。

所述的外壳包括左外壳、右外壳和面罩，左外壳和右外壳相互配合安装在一起，面罩安装在左外壳和右外壳前端，成像口和出光口开设在面罩上。

所述的分光镜设有一个以上，每个分光镜两侧分别设有一个以上的光源，每个分光镜两侧的光源发出的光的中心轴与分光镜平面之间的夹角均为45°，多个光源能够发射出不同光谱特征的光。

所述的一个以上的分光镜并排或围绕成像单元圆周排布设置。

本发明的有益效果是：本发明中采用分光镜对发出不同特征光谱的光源进行反射/透射，切换时，仅需要点亮相应的光源即可。本发明中的光源采用高效率、高亮的LED灯，光源点亮迅速，可实现快速切换的目的，而且控制简单、实现容易。光源的角度一致和光源切换迅速可以实现采集到的多帧图像一致和成像焦距相同，满足了图像分析和叠加处理的要求。同时，本发明的光源的发光强度可以得到充分发挥，使光源的功率不用做的很大，也可以满足照明亮度的要求，从而在使用时更加节约电能，而且由于其散热要求较低，也可以在小体积内满足散热要求，使整个产品体积做到最小，适于做成手持式设备。

下面将结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

附图说明

图1为本发明的原理结构示意图。

图2为本发明立体结构示意图。

图3为本发明分解状态结构示意图。

图中，1-第一光源，2-第二光源，3-分光镜，4-成像单元，5-待成像物体，6-左外壳，7-右外壳，8-面罩，9-成像口，10-出光口，11-手柄套，12-左手柄，13-右手柄，14-第一散热器，15-第二散热器，16-第一安装板，17-第一发光装置，18-第二发光装置，19-后盖，20-按键，21-控制板，22-限位槽，23-第二安装板。

具体实施方式

本实施例为本发明优选实施方式，其他凡其原理和基本结构与本实施例相同或近似的，均在本发明保护范围之内。

本发明的原理及主要实现方法为采用分光镜3对发出不同特征（本发明中所说的特征指光的波长范围）光的光源所发出的光进行反射/透射后，仅保留有用光照射到待成像区域，待成像区域将光谱反射至成像单元处进行成像。本发明中的光源采用高效率、高亮度LED灯1（包括：高显色性高亮LED白光和一个以上窄谱LED光源），成像单元可采用CCD成像单元或CMOS成像单元。请参看附图1，本实施例中，分光镜3采用平板镀膜型分光镜，分光镜3两侧分别设有一个光源，分别为第一光源1和第二光源2，分光镜3出射面同一侧的光源（即本实施例中的第一光源1）发出的光的有效部分经分光镜3反射后，照射到待成像物体5上，第一光源1发出的其他光透过分光镜3照射到其他位置（请参看附图1中的虚线部分）；分光镜3出射面另一侧的光源（即本实施例中的第二光源2）发出的光的有效部分透过分光镜3，照射到待成像物体5上，第二光源2发出的其他光被分光镜3反射到其他位置（请参看附图1中的虚线部分）。本发明中分光镜3两侧的光源发出的光的入射角可根据实际需要设置，只要满足光源发出的光从不同的入射面照射入分光镜3，经分光镜3进行反射/透射后，从同一出射面以同一角度射出即可。本实施例中，优选的为两个光源发出的光的中心轴与分光镜3平面之间的夹角均为45°，可使散热器做的体积更小、更容易实现，从而使整机的体积做到最小。本发明中，分光镜3可以设置多个，从而实现多路不同特征的光线射出。上述实施例中，第一光源1和第二光源2处分别设有一个光源，具体实施时，也可以在第一光源1和第二光源2处设置多个能够发出多个不同特征光的光源。

本发明同时还提供一种装置，请参看附图2和附图3，本实施例中的成像装置主要包括有外壳、成像单元4、光源和分光镜，本实施例中，光源和分光镜设计在一起，定义为发光装置，其中，光源和分光镜的设置可根据上述原理和方法灵活设置。本实施例中，外壳包括左外壳6、右外壳7和面罩8，左外壳6和右外壳7相互配合安装在一起，本实施例中，左外壳6和右外壳7通过螺钉固定安装在一起，面罩8安装在左外壳6和右外壳7前端，面罩8上开设有成像口9和出光口10，本实施例中，成像单元4、分光镜和光源安装在外壳内，成像单元4对应于成像口9设置，待成像物体5反射的光能够通过成像口9照射到成像单元4上进行成像，本实施例中，成像口9处固定安装有滤镜（图中未画出），以过滤掉待成像物体产生的激发光等其他杂光，保证成像效果清晰。发光装置对应于出光口10设置，分光镜反射/透射后的有效光能够从出光口10射出照射到待成像物体5上。本实施例中，发光装置设有两组，分别为第一发光装置17和第二发光装置18，具体实施时，也可以根据实际需要设置一组或多组。本实施例中的两组发光装置内各设有两个发出不同特征光的光源（可为白光光源或窄谱特征光源），使得本发明可以发射出四种不同特征的光（包括白光和/或窄谱特征光），具体实施时，也可以根据实际需要选用特殊波长的光。本实施例中，第一发光装置17和第二发光装置18并排设置，具体实施时，发光装置也可以围绕成像单元4圆周设置，即各个发光装置在成像单元4周围呈圆周分布。本实施例中，出光口10也设置有两个，其中第一发光装置17对应于其中一个出光口设置，第二发光装置18对应于另一个出光口设置。本发明中，外壳内设有第一安装板16，其中，成像单元4、第一发光装置17和第二发光装置18分别通过螺钉固定安装在第一安装板16上，左外壳6和右外壳7内部分别开设有限位槽22，第一安装板16左右两端分别被限制在限位槽22内。本发明中，外壳内还设有散热器，本实施例中，散热器也设有两个，分别为第一散热器14和第二散热器15，两个散热器也并排设置，第一散热器14对应于第一发光装置17设置，第二散热器15对应于第二发光装置18设置。本实施例中，每个散热器上都包括两个散热面，两个散热面垂直设置，分别与发光装置中的两个光源紧贴在一起安装，用于将光源产生的热量散热出去。本实施例中，第一散热器14和第二散热器15分别通过螺钉固定安装在第二安装板23左右两侧，第二安装板23通过螺钉固定安装在第一安装板16上。本发明底部固定安装有手柄，手柄包括相互配合安装在一起的左手柄12和右手柄13，手柄外侧套装有手柄套11。本实施例中，在外壳后端固定安装有后盖19，后盖19上安装有按键20，外壳内对应于按键20的位置处设置有控制板21。

本发明中采用分光镜对发出不同特征光谱的光源进行反射/透射，切换时，仅需要点亮相应的光源即可。本发明中的光源采用高效率、高亮的LED灯，光源点亮迅速，可实现快速切换的目的，而且控制简单、实现容易。光源的角度一致和光源切换迅速可以实现采集到的多帧图像一致和成像焦距相同，满足了图像分析和叠加处理的要求。同时，本发明的光源的发光强度可以得到充分发挥，使光源的功率不用做的很大，也可以满足照明亮度的要求，从而在使用时更加节约电能，而且由于其散热要求较低，也可以在小体积内满足散热要求，使整个产品体积做到最小，适于做成手持式设备。

Claims (11)

1.一种多特征光显微成像方法，其特征是：该方法为将一个以上的光源发出的不同特征的光经分光镜反射/透射后照射到待成像区域，待成像区域将光反射至成像单元处进行成像。

2.根据权利要求1所述的多特征光显微成像方法，其特征是：所述的分光镜采用平板镀膜型分光镜，分光镜两侧分别设有一个以上的特定波长范围的光源，分光镜出射面同一侧的光源发出的光的有效部分经分光镜反射后，照射到待成像区域，分光镜出射面另一侧的光源发出的光的有效部分透过分光镜，照射到待成像区域。

3.根据权利要求2所述的多特征光显微成像方法，其特征是：所述的两个光源发出的光的中心轴与分光镜平面之间的夹角均为45°。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的多特征光显微成像方法，其特征是：所述的光源包括高显色性高亮LED白光和一个以上窄谱LED光源。

5.根据权利要求1至3中任意一项所述的多特征光显微成像方法，其特征是：所述的成像单元前端还设有滤镜。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的多特征光显微成像方法，其特征是：所述的分光镜设有一个以上，每个分光镜两侧分别设有一个以上的光源，各个光源分时或同时发光照射到待成像区域。

7.一种实现如1至6中任意一项所述的多特征光显微成像方法的装置，其特征是：所述的装置包括成像单元、一个以上的分光镜和两个以上的光源，两个以上的光源能够发射出不同光谱特征的光，两个以上的光源发出的光经分光镜反射/透射后，照射到待成像区域，待成像区域将光反射至成像单元处进行成像。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征是：所述的装置中还包括外壳，成像单元、分光镜和光源安装在外壳内，外壳上开有成像口和出光口，成像单元对应于成像口设置，待成像区域反射的光能够通过成像口照射到成像单元上进行成像，分光镜对应于出光口设置，分光镜反射/透射后的有效光能够从出光口射出，成像口处设有滤镜。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征是：所述的外壳包括左外壳、右外壳和面罩，左外壳和右外壳相互配合安装在一起，面罩安装在左外壳和右外壳前端，成像口和出光口开设在面罩上。

10.根据权利要求7或8或9所述的装置，其特征是：所述的分光镜设有一个以上，每个分光镜两侧分别设有一个以上的光源，每个分光镜两侧的光源发出的光的中心轴与分光镜平面之间的夹角均为45°，多个光源能够发射出不同光谱特征的光。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征是：所述的一个以上的分光镜并排或围绕成像单元圆周排布设置。

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