CN114199849A - 一种应用于荧光成像的荧光光路系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种应用于荧光成像的荧光光路系统，包括多个LED光源模块、成像装置、载物台、聚光镜头、输出端与聚光镜头连接的第一光纤导光束、中空壳体以及输出端与中空壳体连接的第二光纤导光束，载物台上贯穿设有若干透光孔，中空壳体的中间贯穿设有通孔，中空壳体的底面上设有若干个出光孔，第二光纤导光束包括外部的护套以及设于其内的光纤束，光纤束的出光端分为多个与出光孔数量相等并一一对应的子束，且子束的末端设于出光孔处；每个LED光源模块发射的颜色均不相同，通过一驱动装置驱动不同的LED光源模块与第一光纤导光束/第二光纤导光束的输入端前后对准。本发明解决了照射明场和照射荧光不均匀以及光衰减的问题，并实现透射荧光成像的目的。
Description
技术领域
本发明涉及成像仪器领域，具体涉及一种应用于荧光成像的荧光光路系统。
背景技术
动物模型是现代生物医学研究中重要的实验方法与研究手段，有助于更方便、更有效地了解和认识人类疾病的发生、发展规律，并依之研究出有效预防与治疗措施。由于人和老鼠大约共享有99％的类似基因，因此在生命科学、医学研究及药物开发等多个领域对大鼠、天竺鼠、小鼠等小动研究日益增多。近年来，各种影像技术在动物研究中发挥着越来越重要的作用，涌现出各种小动物成像的专业设备，为科学研究提供了强有力的工具。
动物活体成像技术是指应用影像学方法，对活体状态下的生物过程进行组织、细胞和分子水平的定性和定量研究。动物活体成像技术主要分为可见光成像(opticalimaging)、核素成像(PET/SPECT)、核磁共振成像(magneticresonanceimaging，MRI)、计算机断层摄影(computedtomography，CT)成像和超声(ultrasound)成像五大类，其中可见光成像成像特别适合研究分子、代谢和生理学事件。体内可见光成像包括生物发光与荧光两种技术，生物发光技术是用荧光素酶基因标记DNA，利用其产生的蛋白酶与相应的底物发生生化反应，产生生物体内的光信号；而荧光技术则采用荧光报告基因(GFP、RFP)或荧光染料(包括荧光量子点等新型纳米标记材料)进行标记，利用报告基因产生的生物发光、荧光蛋白质或染料产生的荧光，就可以形成体内的生物光源。其中荧光技术由于标记物种类多，荧光光谱选择性广，且使用能量低、无辐射、对信号检测灵敏度高、实时检测标记的活体生物体内的细胞活动和基因行为，被广泛应用到监控转基因的表达、基因治疗、感染的进展、肿瘤的生长和转移、移植、毒理学、变动感染和药物学研究中。
荧光技术包括光源和光路两个部分，光源主要由卤素灯和LED两类，其中卤素灯代表产品有美国PerkinElmer公司(简称PE)的IVIS Lumina和IVIS Spectrum系列、德国Berthold Technologies公司(简称伯托)Berthold LB983、Berthold LB985以及广州博鹭腾第一代活体成像系统AniView 100、PlantView 100等，由于卤素灯寿命短，光衰快，因此都需要光路校正系统来校正光源强度，增加仪器使用成本的同时也为引入了一个变数。LED光源产品有法国Vilber的NEWTON小动物活体成像系统、广州博鹭腾第二代活体成系统以及部分国内刚推出的产品，LED由于寿命长，亮度0-100％精确可调，因此LED光源亮度通过仪器定期校准即可。
光路部分也大致分为两类，一类是使用卤素灯作为光源的产品，先通过聚光装置，将卤素灯发出的光聚集成一定尺寸的圆形光斑，并经过一根单管多束光纤导光束的输入端，通过光纤将卤素灯光源导入到仪器暗箱内部并转换为面光源。德国伯托在圆形光斑处设置激发光滤光片，并采用多孔位直线切换装置来实现不同激发滤光片的切换，进而实现不同激发波长的光，使用一根单管输入、环形输出的光纤导光束，进而实现一个顶部照射的面光源。美国PE是使用一个外置的卤素灯光源，通过一根单管多束光纤导光束将卤素灯光导入到仪器背部，并通过背部圆形滤光片装置过滤后，进入仪器暗箱，再由暗箱内部的一根多管一进四出光纤导光束将光源引入到暗箱顶部，并通过4个反射镜装置向下反射形成四个反射光锥，进而组合成面光源。这两种光路设计的缺点十分明显，面光源均匀性较差，需要软件层面校正。另外一类是将LED安装在暗箱顶部或者暗箱两侧，在LED前端加装滤光片直接照射来作为面光源使用，一般一个波长需要使用2个以上光源以增加面光源的均匀性。由于活体成像产品需要配备的激发光源较多，一般5-10种，个别甚至达18种，将导致暗箱内部布满了LED光源，且由于不同波长LED光源的位置不同，在对立体小鼠成像会有一定的影响。因此单个波长使用数量，会限制其均匀性，布局方式会限制光源数量。法国Vilber采用双侧扫描式LED布局，在成像的过程中，LED光源从一端扫描至另外一端。由于拍摄样品是立体的，因此左侧LED只能照射样品的左侧，右侧LED光源只能照射样品的右侧，造成样品左右任意一侧与相应侧的光源距离不一样，进而导致激发强度不一样。
另外，照射光源适合于体表(皮下)成像，不太适合体内成像。由于照射光源在使用时，容易激发小动物表面组织的产生干扰荧光(组织背景荧光)，而体内成像时由于有效光信号在穿透小鼠组织器官后衰减比较大，容易受到小鼠表面毛发等组织影响。因此，在体内成像时，使用透射激发光源不激发成像侧表面组织荧光，更有利于检测弱信号下的体内标记物。目前市场上只有美国PE产品具有透射荧光成像功能。
发明内容
本发明针对上述现有的技术缺陷，提供一种应用于荧光成像的荧光光路系统，解决了照射明场和照射荧光不均匀以及光衰减的问题，并实现透射荧光成像的目的。
第一方面，为解决上述技术问题，本发明的目的是通过以下技术方案实现的，提供一种应用于荧光成像的荧光光路系统，包括：
载物台，其可沿Z轴方向移动，且所述载物台上贯穿设有若干透光孔；
透射光路，其包括位于所述载物台下方的聚光镜头以及输出端与聚光镜头连接的第一光纤导光束，且所述聚光镜头可沿X轴和Y轴方向移动，以使所述聚光镜头聚焦的光源在不同的透光孔上进行切换；
照射光路，其包括位于所述载物台上方的中空壳体以及输出端与中空壳体连接的第二光纤导光束，所述中空壳体的中间贯穿设有通孔，所述中空壳体的底面上设有若干个环绕所述通孔设置并以阵列分布的出光孔，所述第二光纤导光束包括外部的护套以及设于护套内由若干根光纤组成的光纤束，所述光纤束的进光端紧密排列，所述光纤束的出光端分为多个子束，所述子束的数量与出光孔数量相等，且所述子束的末端延伸入所述中空壳体内并分别一一对应设于所述出光孔处；
成像装置，其位于所述通孔的正上方，用于拍摄图片；
多个用于发射单一颜色光源的LED光源模块，且每个LED光源模块的颜色均不相同，多个LED光源模块以阵列或排列的方式安装在一个驱动装置上，所述驱动装置用于驱动不同的LED光源模块与第一光纤导光束/第二光纤导光束的输入端前后对准。
进一步的，所述中空壳体的底面上设有一圈位于最内侧并呈环形阵列分布的出光孔以及多圈由内往外设置并呈方形阵列分布的出光孔。
进一步的，所述第一光纤导光束和第二光纤导光束的输入端均设有与LED光源模块对应的光源发散装置，所述光源发散装置包括接头以及两个前后依次设置于所述接头内的凹透镜。
进一步的，所述LED光源模块包括一端为开口的中空筒体、设于中空筒体内的单色LED灯、设于所述单色LED灯前方的聚焦透镜、设于聚焦透镜前方的准直透镜以及设于准直透镜前方的滤光片。
进一步的，所述驱动装置包括转盘以及用于驱动转盘转动的电机，多个所述LED光源模块呈环形阵列的方式分布于所述转盘的一表面上，所述第一光纤导光束和第二光纤导光束的输入端均位于LED光源模块所在的圆周线上并与LED光源模块前后对应。
进一步的，所述成像装置包括设于所述通孔正上方的镜头以及设于镜头上方的CCD相机。
进一步的，所述成像装置还包括一个可转动的滤光片轮，所述滤光片轮上以阵列或排列的方式设有多片可透过不同光源颜色的滤光片，通过转动所述滤光片轮以使不同的滤光片在CCD相机与镜头之间进行切换。
第二方面，利用相似的原理，还提供了另一种应用于荧光成像的荧光光路系统，包括：
载物台，其可沿Z轴方向移动，且所述载物台上贯穿设有若干透光孔；
透射光路，其包括位于所述载物台下方的聚光镜头以及输出端与聚光镜头连接的第一光纤导光束，且所述聚光镜头可沿X轴和Y轴方向移动，以使所述聚光镜头聚焦的光源在不同的透光孔上进行切换；
照射光路，其包括位于所述载物台上方的中空壳体以及输出端与中空壳体连接的第二光纤导光束，所述中空壳体的中间贯穿设有通孔，所述中空壳体的底面上设有若干个环绕所述通孔设置并以阵列分布的出光孔，所述第二光纤导光束包括外部的护套以及设于护套内由若干根光纤组成的光纤束，所述光纤束的进光端紧密排列，所述光纤束的出光端分为多个子束，所述子束的数量与出光孔数量相等，且所述子束的末端延伸入所述中空壳体内并分别一一对应设于所述出光孔处；
成像装置，其位于所述通孔的正上方，用于拍摄图片；
两个可用于发射全光谱光源的LED光源模块，分别与第一光纤导光束/第二光纤导光束的输入端前后对应；
多片可透过不同光源颜色的滤光片，其以阵列的方式安装在一个可转动的转盘上，通过转动所述转盘以使不同的滤光片位于LED光源模块与第一光纤导光束/第二光纤导光束的输入端之间。
进一步的，所述LED光源模块包括一端为开口的中空筒体、设于中空筒体内的全光谱LED灯、设于所述全光谱LED灯前方的聚焦透镜以及设于聚焦透镜前方的准直透镜。
第三方面，利用相似的原理，还提供了又一种应用于荧光成像的荧光光路系统，包括：
载物台，其可沿Z轴方向移动，且所述载物台上贯穿设有若干透光孔；
透射光路，其包括位于所述载物台下方的聚光镜头以及输出端与聚光镜头连接的第一光纤导光束，且所述聚光镜头可沿X轴和Y轴方向移动，以使所述第一聚光镜头聚焦的光源在不同的透光孔上进行切换；
照射光路，其包括位于所述载物台上方的中空壳体以及输出端与中空壳体连接的第二光纤导光束，所述中空壳体的中间贯穿设有通孔，所述中空壳体的底面上设有若干个环绕所述通孔设置并以阵列分布的出光孔，所述第二光纤导光束包括外部的护套以及设于护套内由若干根光纤组成的光纤束，所述光纤束的进光端紧密排列，所述光纤束的出光端分为多个子束，所述子束的数量与出光孔数量相等，且所述子束的末端延伸入所述中空壳体内并分别一一对应设于所述出光孔处；
成像装置，其位于所述通孔的正上方，用于拍摄图片；
两个可用于发射全光谱光源的LED灯，分别与第一光纤导光束/第二光纤导光束的输入端前后对应；
多个可透过不同光源颜色的光路处理模块，所述光路处理模块包括两端均为开口的中空筒体、设于中空筒体内聚焦透镜、设于聚焦透镜前方的准直透镜以及设于准直透镜前方的滤光片，且每个光路处理模块中的滤光片可透过的颜色不相同；所述光路处理模块以阵列的方式安装在一个可转动的转盘上，通过转动所述转盘以使不同的光路处理模块位于LED灯与第一光纤导光束/第二光纤导光束的输入端之间。
本发明具有以下有益效果：
1)采用多个单颜色波长的LED光源模块，增加激发光强度的同时，也避免卤素灯光衰过快进行校正而引入的误差，解决了光衰减的问题。
2)采用一根一进多出的第二光纤导光束配合相应的壳体，形成顶部的照射面光源，减少单颜色波长的LED光源数量，采用若干个阵列分布的出光孔进行出光，使光均匀分布，无论是近距离还是远距离，均匀性都比传统的环形光纤好很多，在近距离情况下，并不会出现环形光斑，而且在小视野处能达到比较均匀的效果，为动物活体成像提供了一种比较均匀的光源，避免因光分布不均匀导致的环形光斑问题，从而解决了传统的环形光纤因为近距离会出现一圈环形光斑的问题，使该均布光源装置适用于需要不同视野的使用情况，也适用于小视野，从而可得到更加均匀的激发光，更好的降低由光源引入的误差，解决了光照射不均匀的问题；还在第二光纤导光束的进光端设置光源发散装置，将进入光源发散装置的平行光进行发散后形成与光纤透光角度一致的光源，从而可以把光转换效率最大化，将光源最大程度聚集，降低了光源损耗。
3)利用载物台来承载小动物，采用一根一进一出的第一光纤导光束配合相应的聚光镜头，并在载物台的若干透光孔上单一透光，形成单孔多点透射光源结构，可以有效减少样品体表导致的荧光背景，有利于小动物体内标记物的弱信号成像，也可以进行局部激发，进一步提升检测灵敏度，实现透射荧光成像的目的。
4)采用单颜色波长的LED灯和对应的滤光片，保证LED灯高光强的高透过性以及低光强的更深截止，减少荧光背景。
5)在LED光源模块中通过聚焦透镜和准直透镜对发射的光源进行聚光和准直，通过聚光提高光的使用率，通过光路准直使光垂直透过滤光片，提升滤光片滤除效果，降低因入射光角度而引起的透过光谱偏移，进而引起背景荧光。
6)采用驱动装置驱动LED光源模块变换位置实现不同LED光源模块的切换，可以自动切换LED光源模块对应照射光源或透射光源，以及任意不同单一颜色波长的光源对应照射光源或透射光源。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，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为实施例1中荧光光路系统的示意图；
图2为实施例中成像仪器的示意图；
图3为实施例中载物板与Z轴驱动机构结合的示意图；
图4为实施例中聚焦接头与Y轴驱动机构和X轴驱动机构结合的示意图；
图5为实施例中载物板的示意图；
图6为实施例中照射光路的正视图；
图7为图6中A处的剖视图；
图8为实施例中照射光路的示意图；
图9为实施例中第二光纤导光束的示意图；
图10为实施例1中LED光源模块与驱动装置结合的示意图；
图11为实施例1中LED光源模块的剖视图；
图12为实施例2中荧光光路系统的示意图；
图13为实施例2中LED光源模块的剖视图；
图14为实施例3中荧光光路系统的示意图；
图15为实施例3中光路处理模块的剖视图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
实施例1
如图1-7所示，本实施例所示的一种应用于荧光成像的荧光光路系统，具体安装在动物成像的成像仪器100上，包括：
载物台11，用于放置需成像的小动物(如小鼠)，其安装在成像仪器的Z轴驱动机构上，使其可沿Z轴方向上下移动，且载物台11的中间设有可拆卸的适配器10，通过替换不同的适配器来匹配不同大小的小动物，在适配器10上贯穿设有若干呈阵列排布的透光孔12，每个小孔均可透过激发光，每个小孔也可以独立使用；另外在一具体的实施例中，该若干透光孔可分成左右两部分，从而可将两只小动物分别放置在其中一部分透光孔上方，使其分别对应一只小动物。
其中，如图3所示，Z轴驱动机构包括竖直设置并转动设于成像仪器上的第一丝杠81、与第一丝杠81配套的第一丝杠螺母82以及与第一丝杠81的一端传动连接的第一电机83，载物台11与第一丝杠螺母82固定连接。
透射光路，其包括位于载物台11下方的聚光镜头21以及输出端与聚光镜头21连接的第一光纤导光束22，该第一光纤导光束22为一进一出的结构，聚光镜头21内设有聚焦透镜，用于将第一光纤导光束导入的光源进行聚焦后从透光孔处向上进行透射，且聚光镜头21可沿X轴和Y轴方向移动，以使聚光镜头21聚焦的光源在不同的透光孔22上进行切换，即在成像仪器内设有用于驱动聚光镜头21沿Y轴方向前后移动的Y轴驱动机构以及用于驱动Y轴驱动机构和聚光镜头21沿X轴方向左右移动的X轴驱动机构，利用透射光路将输入的光源转化为透射光源，根据需求将聚光镜头21移动到相应坐标透光孔的下方，并通过控制点亮透射光源，逐个小孔透射后利用成像装置拍摄或扫描成像，得到相应数量的荧光图片，并进行图像叠加，得到透射荧光数据。
其中，如图4所示，X轴驱动机构包括沿X轴设置并转动设于成像仪器上的第二丝杠84、与第二丝杠84配套的第二丝杠螺母85以及与第二丝杠84的一端传动连接的第二电机80，Y轴驱动机构包括沿Y轴设置并固定设于第二丝杠螺母85上的底座86、转动设于底座86上的第三丝杠87、与第三丝杠87配套的第三丝杠螺母88以及与第三丝杠87的一端传动连接的第三电机89，聚光镜头21竖直设置并与第三丝杠螺母88固定连接。
照射光路，其包括位于载物台11上方的中空壳体31以及输出端与中空壳体31连接的第二光纤导光束32，中空壳体31的中间贯穿设有通孔33，用于成像装置透过该通孔进行拍摄，中空壳体31的底面上设有若干个环绕通孔33设置并以阵列分布设置的出光孔34，第二光纤导光束32包括外部的护套321以及设于护套321内由若干根光纤组成的光纤束322，光纤束322的进光端紧密并对齐排列，光纤束322的出光端均分为多个子束323，子束的数量与出光孔34数量相等，且子束的末端(即自由端)延伸入中空壳体31内并分别一一对应垂直向下设于出光孔34处，从而通过第二光纤导光束导入的光源从出光孔处射出，形成均匀照射的面光源，第二光纤导光束进光端的集束面积与所有出光孔处的出光面积之和相同，从而将集束端面积均匀分散到各个出光点位，即可得到光照射均匀效果。
照射光源采用一根一进多出的光纤导光束进行导光，其输入端为多跟光纤丝组成的单管光纤束，输出端为细分为多个小光纤束，小光纤束均匀的分布在一个平面或多个平面或弧面上，即每个小光纤束作为一个单独的出光点位，按一定方式排布到一个大的端面上，多个出光孔构成一个均匀的面光源，进而形成一个星空顶面光源。
另外，中空壳体31的底面上设有一圈位于最内侧邻近通孔边缘并呈环形阵列分布的出光孔以及多圈由内往外设置并呈方形阵列分布的出光孔，且该环形阵列分布的出光孔位于最内圈，利用该环形阵列分布的出光孔照射通孔的周围，增强通孔处的亮度，并利用内外圈两种不同阵列分布的出光孔，可进一步提高光照射的整体均匀性。
具体的，第一光纤导光束22和第二光纤导光束32的输入端均设有与LED光源模块对应的光源发散装置，该光源发散装置包括与护套321一体成型的接头23以及两个前后依次设置于接头23内的凹透镜24，该凹透镜位于光纤束与光源之间，用于将光源发射的平行光进行发散后形成与光纤透光角度一致的光源，从而可以把光转换效率最大化，将光源最大程度聚集，降低了光源损耗；在接头23的内壁还凸起设有向内顶紧凹透镜24的限位环台25。
成像装置，其位于通孔的正上方，用于拍摄荧光图片。
其中，成像装置包括设于通孔33正上方的镜头41以及设于镜头41上方的CCD相机42，该成像装置还包括一个可转动的滤光片轮43，滤光片轮43上以阵列或排列的方式设有多片可透过不同光源颜色的滤光片44，通过设于成像仪器内的驱动机构(图中未示出)驱动滤光片轮43转动，以使不同的滤光片44在CCD相机与镜头之间进行切换，与照射光源或透射光源照射在小动物身上后产生的荧光进行配合，滤除不需要的背景荧光等。
另外，镜头可采用光圈为F0.95/F0.8的定焦镜头，焦距为25/50mm；镜头还可以采用显微镜。
多个用于发射单一波长颜色光源的LED光源模块6，且每个LED光源模块的颜色均不相同，多个LED光源模块以阵列或排列的方式安装在一个驱动装置上，该驱动装置设于成像仪器内，驱动装置用于驱动不同的LED光源模块与第一光纤导光束/第二光纤导光束的输入端前后对准，从而使LED光源模块发射的光源进入第一光纤导光束/第二光纤导光束中。
上述中，一是采用多个单颜色波长的LED光源模块，增加激发光强度的同时，也避免卤素灯光衰过快进行校正而引入的误差，解决了光衰减的问题。
二是采用一根一进多出的第二光纤导光束配合相应的壳体，形成顶部的照射面光源，减少单颜色波长的LED光源数量，采用若干个阵列分布的出光孔进行出光，使光均匀分布，无论是近距离还是远距离，均匀性都比传统的环形光纤好很多，在近距离情况下，并不会出现环形光斑，而且在小视野处能达到比较均匀的效果，为动物活体成像提供了一种比较均匀的光源，避免因光分布不均匀导致的环形光斑问题，从而解决了传统的环形光纤因为近距离会出现一圈环形光斑的问题，使该均布光源装置适用于需要不同视野的使用情况，也适用于小视野，从而可得到更加均匀的激发光，更好的降低由光源引入的误差，解决了光照射不均匀的问题；还在第二光纤导光束的进光端设置光源发散装置，将进入光源发散装置的平行光进行发散后形成与光纤透光角度一致的光源，从而可以把光转换效率最大化，将光源最大程度聚集，降低了光源损耗。
三是利用载物台来承载小动物，采用一根一进一出的第一光纤导光束配合相应的聚光镜头，并在载物台的若干透光孔上单一透光，形成单孔多点透射光源结构，可以有效减少样品体表导致的荧光背景，有利于小动物体内标记物的弱信号成像，也可以进行局部激发，进一步提升检测灵敏度，实现透射荧光成像的目的。
四是采用单颜色波长的LED灯和对应的滤光片，保证LED灯高光强的高透过性以及低光强的更深截止，减少荧光背景。
五是采用驱动装置驱动LED光源模块变换位置实现不同LED光源模块的切换，可以自动切换LED光源模块对应照射光源或透射光源，以及任意不同单一颜色波长的光源对应照射光源或透射光源。
在一具体的实施例中，如图1和图2所示，驱动装置包括转盘51以及用于驱动转盘51转动的电机52，多个LED光源模块呈环形阵列的方式分布于转盘51的一表面上，第一光纤导光束22和第二光纤导光束32的输入端均位于LED光源模块6的圆周线上并与LED光源模块6前后对应；其中，转盘为外周具有轮齿的齿轮转盘，电机52的转动轴上设有一与转盘齿合的齿轮53。
具体的，LED光源模块6包括一端为开口的中空筒体61、设于中空筒体61内的单色LED灯62、设于单色LED灯62前方的聚焦透镜63、两片前后设于聚焦透镜63前方的准直透镜64以及设于准直透镜64前方的滤光片44，该滤光片为窄带滤光片，在LED光源模块中通过聚焦透镜和准直透镜对发射的光源进行聚光和准直，通过聚光提高光的使用率，通过光路准直使光垂直透过滤光片，提升滤光片滤除效果，降低因入射光角度而引起的透过光谱偏移，进而引起背景荧光。
在一具体的实施例中，如图10所示，在转盘51的中间还转动设有固定于成像仪器内的支架54，在支架54上设有固定座55，固定座55上贯穿设有两个分别用于容纳第一光纤导光束22和第二光纤导光束32的接头的过孔56，在转盘转动时，支架和固定座的位置保持不动，以便于转盘上的LED光源模块6对准过孔56。
于其它实施例中，驱动装置为可沿X轴和Y轴方向移动的固定板，而LED光源模块呈直线排列或或矩阵阵列的方式分布于固定板的其中一表面上。
于其它实施例中，该中空壳体的形状可以是单一方形的、圆形的或其它不规则形状的，也可以是由2个或者多个方形的、圆形的或不规则的形状组合而成。
于其它实施例中，中空壳体的底面除了可以采用平面的方式之外，还可以采用立体结构，如立体弧形布局结构或中间内凹的球形结构。
于其它实施例中，还可在荧光光路系统中设置一个透镜、反射镜或者移动装置来实现照射光源和透射光源的切换。
实施例2
如图12和13所示，本实施例所示的一种应用于荧光成像的荧光光路系统，其中载物台、透射光路、照射光路和成像装置的结构与实施例1相同，其与实施例1的不同之处在于LED光源模块和与其配合的结构上，具体为：
将实施例1中的多个用于发射单一颜色光源的LED光源模块替换成两个可用于发射全光谱光源的LED光源模块6，两个LED光源模块6固定于成像仪器内，用于分别与第一光纤导光束/第二光纤导光束的输入端前后对应；具体的，LED光源模块6包括一端为开口的中空筒体61、设于中空筒体61内的全光谱LED灯65、两片前后设于全光谱LED灯65前方的聚焦透镜63以及设于聚焦透镜63前方的准直透镜64，在LED光源模块中通过聚焦透镜和准直透镜对发射的光源进行聚光和准直，通过聚光提高光的使用率，通过光路准直使光垂直透过后面的滤光片，提升滤光片滤除效果，降低因入射光角度而引起的透过光谱偏移，进而引起背景荧光。
该荧光光路系统还包括多片可透过不同光源颜色的滤光片44，其以阵列的方式安装在一个可转动的转盘51上，该转盘51通过电机52进行驱动，通过驱动转盘51转动以使不同的滤光片44位于LED光源模块6与第一光纤导光束22/第二光纤导光束32的输入端之间，即LED光源模块6的位置保持不动，通过选择合适的滤光片进行滤光后将所需要颜色的激发光源输入至第一光纤导光束22/第二光纤导光束32中。
该转盘51为外周具有轮齿的齿轮转盘，电机52的转动轴上设有一与转盘齿合的齿轮53。
于其它实施例中，还可只采用一个用于发射全光谱光源的LED光源模块，并在成像仪器中设有驱动该LED光源模块转动的另一驱动机构，以使该LED光源模块在第一光纤导光束和第二光纤导光束的输入端之间进行切换。
实施例3
如图14和15所示，本实施例所示的一种应用于荧光成像的荧光光路系统，其中载物台、透射光路、照射光路和成像装置的结构与实施例1相同，其与实施例1的不同之处在于LED光源模块和与其配合的结构上，具体为：
将实施例1中的LED光源模块替换成两个可用于发射全光谱光源的LED灯71和多个可透过不同光源颜色的光路处理模块72，其中两个LED灯71固定于成像仪器内并分别与第一光纤导光束/第二光纤导光束的输入端前后对应。
光路处理模块72包括两端均为开口的中空筒体61、设于中空筒体61内的聚焦透镜63、两片前后设于聚焦透镜63前方的准直透镜64以及设于准直透镜64前方的滤光片44，且每个光路处理模块72中的滤光片44可透过的颜色不相同，从而通过切换滤光片来输入所需要的激发光源；且光路处理模块72以阵列的方式安装在一个可转动的转盘51上，该转盘51通过电机52进行驱动，通过驱动转盘转动述以使不同的光路处理模块位于LED灯与第一光纤导光束22/第二光纤导光束32的输入端之间。
该转盘为外周具有轮齿的齿轮转盘，电机52的转动轴上设有一与转盘齿合的齿轮53。
于其它实施例中，还可只采用一个用于发射全光谱光源的LED灯，并在成像仪器中设有驱动该LED灯转动的另一驱动机构，以使该LED灯在第一光纤导光束和第二光纤导光束的输入端之间进行切换。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内；因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种应用于荧光成像的荧光光路系统，其特征在于，包括：
载物台，其可沿Z轴方向移动，且所述载物台上贯穿设有若干透光孔；
透射光路，其包括位于所述载物台下方的聚光镜头以及输出端与聚光镜头连接的第一光纤导光束，且所述聚光镜头可沿X轴和Y轴方向移动，以使所述聚光镜头聚焦的光源在不同的透光孔上进行切换；
照射光路，其包括位于所述载物台上方的中空壳体以及输出端与中空壳体连接的第二光纤导光束，所述中空壳体的中间贯穿设有通孔，所述中空壳体的底面上设有若干个环绕所述通孔设置并以阵列分布的出光孔，所述第二光纤导光束包括外部的护套以及设于护套内由若干根光纤组成的光纤束，所述光纤束的进光端紧密排列，所述光纤束的出光端分为多个子束，所述子束的数量与出光孔数量相等，且所述子束的末端延伸入所述中空壳体内并分别一一对应设于所述出光孔处；
成像装置，其位于所述通孔的正上方，用于拍摄图片；
多个用于发射单一颜色光源的LED光源模块，且每个LED光源模块的颜色均不相同，多个LED光源模块以阵列或排列的方式安装在一个驱动装置上，所述驱动装置用于驱动不同的LED光源模块与第一光纤导光束/第二光纤导光束的输入端前后对准。
2.根据权利要求1所述的应用于荧光成像的荧光光路系统，其特征在于：所述中空壳体的底面上设有一圈位于最内侧并呈环形阵列分布的出光孔以及多圈由内往外设置并呈方形阵列分布的出光孔。
3.根据权利要求2所述的应用于荧光成像的荧光光路系统，其特征在于：所述第一光纤导光束和第二光纤导光束的输入端均设有与LED光源模块对应的光源发散装置，所述光源发散装置包括接头以及两个前后依次设置于所述接头内的凹透镜。
4.根据权利要求1-3任一项所述的应用于荧光成像的荧光光路系统，其特征在于：所述LED光源模块包括一端为开口的中空筒体、设于中空筒体内的单色LED灯、设于所述单色LED灯前方的聚焦透镜、设于聚焦透镜前方的准直透镜以及设于准直透镜前方的滤光片。
5.根据权利要求4所述的应用于荧光成像的荧光光路系统，其特征在于：所述驱动装置包括转盘以及用于驱动转盘转动的电机，多个所述LED光源模块呈环形阵列的方式分布于所述转盘的一表面上，所述第一光纤导光束和第二光纤导光束的输入端均位于LED光源模块所在的圆周线上并与LED光源模块前后对应。
6.根据权利要求5所述的应用于荧光成像的荧光光路系统，其特征在于：所述成像装置包括设于所述通孔正上方的镜头以及设于镜头上方的CCD相机。
7.根据权利要求8所述的应用于荧光成像的荧光光路系统，其特征在于：所述成像装置还包括一个可转动的滤光片轮，所述滤光片轮上以阵列或排列的方式设有多片可透过不同光源颜色的滤光片，通过转动所述滤光片轮以使不同的滤光片在CCD相机与镜头之间进行切换。
8.一种应用于荧光成像的荧光光路系统，其特征在于，包括：
载物台，其可沿Z轴方向移动，且所述载物台上贯穿设有若干透光孔；
透射光路，其包括位于所述载物台下方的第一聚光镜头以及输出端与第一镜头连接的第一光纤导光束，且所述第一聚光镜头可沿X轴和Y轴方向移动，以使所述第一聚光镜头聚焦的光源在不同的透光孔上进行切换；
照射光路，其包括位于所述载物台上方的中空壳体以及输出端与中空壳体连接的第二光纤导光束，所述中空壳体的中间贯穿设有通孔，所述中空壳体的底面上设有若干个环绕所述通孔设置并以阵列分布的出光孔，所述第二光纤导光束包括外部的护套以及设于护套内由若干根光纤组成的光纤束，所述光纤束的进光端紧密排列，所述光纤束的出光端分为多个子束，所述子束的数量与出光孔数量相等，且所述子束的末端延伸入所述中空壳体内并分别一一对应设于所述出光孔处；
成像装置，其位于所述通孔的正上方，用于拍摄图片；
两个可用于发射全光谱光源的LED光源模块，分别与第一光纤导光束/第二光纤导光束的输入端前后对应；
多片可透过不同光源颜色的滤光片，其以阵列的方式安装在一个可转动的转盘上，通过转动所述转盘以使不同的滤光片位于LED光源模块与第一光纤导光束/第二光纤导光束的输入端之间。
9.根据权利要求8所述的应用于荧光成像的荧光光路系统，其特征在于，所述LED光源模块包括一端为开口的中空筒体、设于中空筒体内的全光谱LED灯、设于所述全光谱LED灯前方的聚焦透镜以及设于聚焦透镜前方的准直透镜。
10.一种应用于荧光成像的荧光光路系统，其特征在于，包括：
载物台，其可沿Z轴方向移动，且所述载物台上贯穿设有若干透光孔；
透射光路，其包括位于所述载物台下方的第一聚光镜头以及输出端与第一镜头连接的第一光纤导光束，且所述第一聚光镜头可沿X轴和Y轴方向移动，以使所述第一聚光镜头聚焦的光源在不同的透光孔上进行切换；
照射光路，其包括位于所述载物台上方的中空壳体以及输出端与中空壳体连接的第二光纤导光束，所述中空壳体的中间贯穿设有通孔，所述中空壳体的底面上设有若干个环绕所述通孔设置并以阵列分布的出光孔，所述第二光纤导光束包括外部的护套以及设于护套内由若干根光纤组成的光纤束，所述光纤束的进光端紧密排列，所述光纤束的出光端分为多个子束，所述子束的数量与出光孔数量相等，且所述子束的末端延伸入所述中空壳体内并分别一一对应设于所述出光孔处；
成像装置，其位于所述通孔的正上方，用于拍摄图片；
两个可用于发射全光谱光源的LED灯，分别与第一光纤导光束/第二光纤导光束的输入端前后对应；
多个可透过不同光源颜色的光路处理模块，所述光路处理模块包括两端均为开口的中空筒体、设于中空筒体内聚焦透镜、设于聚焦透镜前方的准直透镜以及设于准直透镜前方的滤光片，且每个光路处理模块中的滤光片可透过的颜色不相同；所述光路处理模块以阵列的方式安装在一个可转动的转盘上，通过转动所述转盘以使不同的光路处理模块位于LED灯与第一光纤导光束/第二光纤导光束的输入端之间。
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