CN109288489A - 一种成像内镜 - Google Patents

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杨西斌
熊大曦
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Abstract

本发明公开了一种成像内镜，包括光源、镜头组、成像光纤、待成像面以及成像器件，成像器件包括第一成像器件以及第二成像器件，第一成像器件包括分束镜和第一成像子器件，第二成像器件包括带反滤的荧光激发片、二向色镜以及第二成像子器件，荧光激发片设置在光源和分束镜之间的光路上，镜头组、成像光纤以及待成像面依次设置在分束镜的反射光光路上，二向色镜设置在分束镜的透射光光路上，第一成像子器件设置在二向色镜的反射光光路/透射光光路上；第二成像子器件设置在二向色镜的透射光光路/反射光光路上。本发明能够同时实现明场成像和荧光成像以对细胞核或其他亚细胞器成像，且可提高对肿瘤等病变诊断准确性。

Description

一种成像内镜
技术领域
本发明属于临床内窥镜技术领域，具体涉及一种成像内镜。
背景技术
临床内窥镜技术领域对肿瘤等病变的诊断多通过成像内镜来实现，寻找一种能够同时实现明场成像和荧光成像，提高对肿瘤等病变诊断的准确性的成像内镜是急需解决的技术问题。
发明内容
针对上述现有技术的缺点或不足，本发明要解决的技术问题是提供一种能够同时实现明场成像和荧光成像以对细胞核或其他亚细胞器的成像，且可提高对肿瘤等病变诊断准确性的成像内镜。
为解决上述技术问题，本发明具有如下构成：
一种成像内镜，包括光源、镜头组、成像光纤、待成像面以及成像器件，其中，所述成像器件包括用于明场成像的第一成像器件以及用于荧光成像的第二成像器件，所述第一成像器件包括分束镜和第一成像子器件，所述第二成像器件包括带反滤的荧光激发片、二向色镜以及第二成像子器件，所述荧光激发片设置在所述光源和所述分束镜之间的光路上，所述镜头组、成像光纤以及待成像面依次设置在所述分束镜的反射光光路上，所述二向色镜设置在所述分束镜的透射光光路上，所述第一成像子器件设置在所述二向色镜的反射光光路/透射光光路上；所述第二成像子器件设置在所述二向色镜的透射光光路/反射光光路上。
所述第一成像子器件包括第一成像透镜和第一探测器，所述第一成像透镜和第一探测器依次设置在所述二向色镜的反射光光路/透射光光路上。
所述第二成像子器件包括带反滤的荧光发射片、第二成像透镜以及第二探测器，所述荧光发射片、第二成像透镜以及第二探测器依次设置在所述二向色镜的反射光光路/透射光光路上。
当所述二向色镜设置为带反滤的第一二向色镜时，所述第一成像子器件设置在所述第一二向色镜的透射光光路上，所述第二成像子器件设置在所述第一二向色镜的反射光光路上。
所述第一二向色镜的透光率曲线与所述荧光激发片的透光率曲线相同，且与所述荧光发射片的透光率曲线相反。
当所述二向色镜设置为带通滤的第二二向色镜时，所述第一成像子器件设置在所述第二二向色镜的反射光光路上，所述第二成像子器件设置在所述第二二向色镜的透射光光路上。
所述第二二向色镜的透光率曲线与所述荧光激发片的透光率曲线相反，且与所述荧光发射片的透光率曲线相同。
所述第一探测器为彩色或黑白CCD/CMOS相机。
所述第二探测器为科研级弱光探测器。
所述光源包括LED光源、激光光源、氙灯光源或卤素灯光源。
本发明结构紧凑、控制方式简单易控、稳定性强，不需要对元件进行切换，就可在同一个成像内镜中同时实现明场成像和荧光成像的融合以对细胞核或其它亚细胞器进行成像，大大提高了临床内窥领域对肿瘤等病变的诊断准确性。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1：本发明成像内镜第一种实施方式的原理图；
图2：本发明成像内镜第二种实施方式的原理图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
实施例一
如图1所示，本实施例成像内镜，包括光源10、镜头组20、成像光纤30、待成像面以及成像器件。在本实施例中，所述光源10包括LED光源、激光光源、氙灯光源或卤素灯光源，所述镜头组20也可由物镜替换。
所述成像器件包括用于明场成像的第一成像器件以及用于荧光成像的第二成像器件，所述第一成像器件包括分束镜40和第一成像子器件，所述第二成像器件包括带反滤的荧光激发片51、第一二向色镜50以及第二成像子器件，所述荧光激发片51设置在所述光源10和所述分束镜40之间的光路上，所述镜头组20、成像光纤30以及待成像面依次设置在所述分束镜40的反射光光路上，所述第一二向色镜50设置在所述分束镜40的透射光光路上，所述第一成像子器件设置在所述第一二向色镜50的透射光光路上，所述第二成像子器件设置在所述第一二向色镜50的反射光光路上。
其中，所述第一成像子器件包括第一成像透镜41和第一探测器42，所述第一成像透镜41和第一探测器42依次设置在所述第一二向色镜50的透射光光路上。其中，第一探测器42为为彩色或黑白CCD/CMOS相机，形成黑白或彩色图像。例如在亚甲蓝染色细胞中，通过该明场成像模式可以实现细胞核的彩色成像。
所述第二成像子器件包括带反滤的荧光发射片52、第二成像透镜53以及第二探测器54，所述荧光发射片52、第二成像透镜53以及第二探测器54依次设置在所述第一二向色镜50的反射光光路上。其中，所述第二探测器54为科研级弱光探测器，为电子增益CCD或科研级CMOS探测器。例如在荧光素钠染色的细胞中，通过该荧光成像模式可以实现亚细胞水平的荧光图像。
在本实施例中，所述第一二向色镜50的透光率曲线B与所述荧光激发片51的透光率曲线A相同，且与所述荧光发射片52的透光率曲线C相反，见图1虚线框内的光谱透光率曲线。
本实施例以480nm荧光激发，520nm荧光发射为例进行说明。该工作模式为明场成像和荧光成像同时成像模式。所述光源10发出的宽带光谱，首先经过带反滤的荧光激发片51，将中心波长为520nm，带宽为30nm的光谱能量滤除，形成激发光，该激发光通过分束镜40的反射，直接入射到镜头组20中，通过镜头组20聚焦在成像光纤30端面上，经过成像光纤30的光传导，光能量最终到达待成像面，在待成像面不但形成激发荧光(中心波长520nm)，而且入射光也沿相同光路返回到达分束镜40处，此时荧光与反射光均损失50％，然后到达第一二向色镜50处，在本实施例中，第一二向色镜50透光率曲线与荧光激发片51相同，均为带反滤波片，因此，激发荧光(中心波长520nm)经过第一二向色镜50的反射和荧光发射片52的滤波，再经过第二成像透镜53，最终在第二探测器54上形成荧光成像，而激发荧光(中心波长520nm)经过第一二向色镜50的透射，再经过第一成像透镜41，最终在第一探测器42上形成明场成像。
本实施例还可以以405nm荧光激发，450nm荧光发射为例进行说明，或者，以560nm荧光激发，600nm荧光发射为例进行说明，可在波长为365-900nm的区间内进行选择。
该实施例的优点是明场成像模式和荧光成像模式可以同时工作，不需要切换机构设置即可实现，结构紧凑、控制方式简单易控且稳定性强。
实施例二
如图2所示，本实施例成像内镜，包括光源10、镜头组20、成像光纤30、待成像面以及成像器件。在本实施例中，所述光源10包括LED光源、激光光源、氙灯光源或卤素灯光源，所述镜头组20也可由物镜替换。
其中，所述成像器件包括用于明场成像的第一成像器件以及用于荧光成像的第二成像器件，所述第一成像器件包括分束镜40和第一成像子器件，所述第二成像器件包括带反滤的荧光激发片51、第二二向色镜50’以及第二成像子器件，所述荧光激发片51设置在所述光源10和所述分束镜40之间的光路上，所述镜头组20、成像光纤30以及待成像面依次设置在所述分束镜40的反射光光路上，所述第二二向色镜50’设置在所述分束镜40的透射光光路上，所述第一成像子器件设置在所述第二二向色镜50’的反射光光路上，所述第二成像子器件设置在所述第二二向色镜50’的透射光光路上。
所述第一成像子器件包括第一成像透镜41和第一探测器42，所述第一成像透镜41和第一探测器42依次设置在所述第二二向色镜50’的反射光光路上。其中，第一探测器42为彩色或黑白CCD/CMOS相机，形成黑白或彩色图像。例如在亚甲蓝染色细胞中，通过该明场成像模式可以实现细胞核的彩色成像。
所述第二成像子器件包括带反滤的荧光发射片52、第二成像透镜53以及第二探测器54，所述荧光发射片52、第二成像透镜53以及第二探测器54依次设置在所述第二二向色镜50’的透射光光路上。其中，第二探测器54为科研级弱光探测器，为电子增益CCD或科研级CMOS探测器。例如在荧光素钠染色的细胞中，通过该荧光成像模式可以实现亚细胞水平的荧光图像。
所述第二二向色镜50’的透光率曲线B’与所述荧光激发片51的透光率曲线A相反，且与所述荧光发射片52的透光率曲线C相同，见图2虚线框内的光谱透光率曲线。
本实施例的工作模式为明场成像和荧光成像同时成像模式。该实施例与实施例一的区别是将实施例一中的带反滤波的第一二向色镜50改为带通滤的第二二向色镜50’。具体为：
本实施例以480nm荧光激发，520nm荧光发射为例进行说明。所述光源10发出的宽带光谱，首先经过带反滤的荧光激发片51，将中心波长为520nm，带宽为30nm的光谱能量滤除，形成激发光，该激发光通过分束镜40的反射，直接入射到镜头组20中，通过镜头组20聚焦在成像光纤30端面上，经过成像光纤30的光传导，光能量最终到达待成像面，在待成像面不但形成激发荧光(中心波长520nm)，而且入射光也沿相同光路返回到达分束镜40处，此时荧光与反射光均损失50％，然后到达第二二向色镜50’处，在本实施例中，第二二向色镜50’透光率曲线与荧光激发片51相反，其中，第二二向色镜50’为带反滤波片，荧光激发片51为带反滤波片。因此，激发荧光(中心波长520nm)经过第二二向色镜50’的透射和荧光发射片52的滤波，再经过第二成像透镜53，最终在第二探测器54上形成荧光成像，而激发荧光(中心波长520nm)经过第二二向色镜50’的反射，再经过第一成像透镜41，最终在第一探测器42上形成明场成像。
本实施例还可以以405nm荧光激发，450nm荧光发射为例进行说明，或者，以560nm荧光激发，600nm荧光发射为例进行说明，可在波长为365-900nm的区间内进行选择。
该实施例的优点是明场成像模式和荧光成像模式可以同时工作，不需要切换机构设置即可实现，结构紧凑、控制方式简单易控且稳定性强。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限定，参照较佳实施例对本发明进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种成像内镜，其特征在于，
包括光源(10)、镜头组(20)、成像光纤(30)、待成像面以及成像器件，其中，所述成像器件包括用于明场成像的第一成像器件以及用于荧光成像的第二成像器件，
所述第一成像器件包括分束镜(40)和第一成像子器件，所述第二成像器件包括带反滤的荧光激发片(51)、二向色镜以及第二成像子器件，
所述荧光激发片(51)设置在所述光源(10)和所述分束镜(40)之间的光路上，
所述镜头组(20)、成像光纤(30)以及待成像面依次设置在所述分束镜(40)的反射光光路上，
所述二向色镜设置在所述分束镜(40)的透射光光路上，
所述第一成像子器件设置在所述二向色镜的反射光光路/透射光光路上；
所述第二成像子器件设置在所述二向色镜的透射光光路/反射光光路上。
2.根据权利要求1所述的成像内镜，其特征在于，所述第一成像子器件包括第一成像透镜(41)和第一探测器(42)，所述第一成像透镜(41)和第一探测器(42)依次设置在所述二向色镜的反射光光路/透射光光路上。
3.根据权利要求1所述的成像内镜，其特征在于，所述第二成像子器件包括带反滤的荧光发射片(52)、第二成像透镜(53)以及第二探测器(54)，所述荧光发射片(52)、第二成像透镜(53)以及第二探测器(54)依次设置在所述二向色镜的反射光光路/透射光光路上。
4.根据权利要求1至3任一项所述的成像内镜，其特征在于，当所述二向色镜设置为带反滤的第一二向色镜(50)时，所述第一成像子器件设置在所述第一二向色镜(50)的透射光光路上，所述第二成像子器件设置在所述第一二向色镜(50)的反射光光路上。
5.根据权利要求4所述的成像内镜，其特征在于，所述第一二向色镜(50)的透光率曲线与所述荧光激发片(51)的透光率曲线相同，且与所述荧光发射片(52)的透光率曲线相反。
6.根据权利要求1至3任一项所述的成像内镜，其特征在于，当所述二向色镜设置为带通滤的第二二向色镜(50’)时，所述第一成像子器件设置在所述第二二向色镜(50’)的反射光光路上，所述第二成像子器件设置在所述第二二向色镜(50’)的透射光光路上。
7.根据权利要求6所述的成像内镜，其特征在于，所述第二二向色镜(50’)的透光率曲线与所述荧光激发片(51)的透光率曲线相反，且与所述荧光发射片(52)的透光率曲线相同。
8.根据权利要求2所述的成像内镜，其特征在于，所述第一探测器(42)为彩色或黑白CCD/CMOS相机。
9.根据权利要求3所述的成像内镜，其特征在于，所述第二探测器(54)为科研级弱光探测器。
10.根据权利要求1或2或8或9所述的成像内镜，其特征在于，所述光源(10)包括LED光源、激光光源、氙灯光源或卤素灯光源。
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Application publication date: 20190201

Assignee: SHENYANG SHENDA ENDOSCOPE Co.,Ltd.

Assignor: Suzhou Institute of Biomedical Engineering and Technology Chinese Academy of Sciences

Contract record no.: X2020980005472

Denomination of invention: An imaging endoscope

License type: Common License

Record date: 20200827