CN216717604U - 多光源单光路多棱镜光学分光成像系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于医疗器械技术领域，尤其涉及一种多光源单光路多棱镜光学分光成像系统。本实用新型针对现有技术中摄像组件大都通过单一的传感器接收生物组织的反射光，这样的成像效果还有待提高的问题，提供一种多光源单光路多棱镜光学分光成像系统，包括通过导光束相互连接的光源系统和摄像系统，所述摄像系统包括棱镜成像组件，所述棱镜成像组件由至少四个传感器和至少三个棱镜组成，四组不同波长光经棱镜折射或反射后分别传播至四个传感器成像。本实用新型的摄像系统由至少四个传感器组成，四个传感器用于针对性接受不同波长的光进行成像，成像效果相比现有技术有了显著提升。

Description

多光源单光路多棱镜光学分光成像系统

技术领域

本实用新型属于医疗器械技术领域，尤其涉及一种多光源单光路多棱镜光学分光成像系统。

背景技术

光谱成像技术是光谱分析和光学成像技术的结合，可以同时获得生物组织的形态信息和生物组织在某一波长范围内的完整光谱数据。由于生物组织在不同的病理状态下具有独特的反射光谱、自发荧光光谱和诱发荧光光谱，所以对生物组织进行光谱成像并进行一定的量化分析，可以实现某些病理变化的早期诊断。特别是对肿瘤和其他疾病的发病机理、临床诊断、病情检测和疗效评估的研究有重要意义。现有技术中的摄像组件大都通过单一的传感器接收生物组织的反射光，这样的成像效果还有待提高。

例如，中国实用新型专利公开了一种内窥镜照射光谱选择装置及超光谱内窥镜成像系统[申请号：201420591311.5]，该实用新型专利包括色散元件，用于将入射到色散元件上的可见光束按波长的不同进行色散，使出射光的角度或位置根据入射光波长分布；会聚透镜，会聚透镜的焦点位于可见光束与色散元件的入射点；运动反射镜，由驱动电路控制下进行一维运动；电子内窥镜的光导件，用于耦合输入不同波段的照射光谱；色散元件出射的各个不同波长光经会聚透镜后投射到可运动反射镜，通过可运动反射镜的移动，将各波长光线分别耦合到电子内窥镜的光导件的入射端面。

该实用新型专利具有可以简单、方便对照射光的波长进行选择，实时获得被测组织近红外到可见光光谱范围内任意谱段的照射光谱的优势，但其仍未解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对上述问题，提供一种成像效果更好的多光源单光路多棱镜光学分光成像系统。

为达到上述目的，本实用新型采用了下列技术方案：

一种多光源单光路多棱镜光学分光成像系统，包括通过导光束相互连接的光源系统和摄像系统，所述摄像系统包括棱镜成像组件，所述棱镜成像组件由至少四个传感器和至少三个棱镜组成，四组不同波长光经棱镜折射或反射后分别传播至四个传感器成像。

在上述的多光源单光路多棱镜光学分光成像系统中，所述传感器包括蓝光传感器、绿光传感器、红光传感器和荧光传感器，所述棱镜包括设置在蓝光传感器和绿光传感器之间的蓝光分光棱镜、设置在绿光传感器和红光传感器之间的绿光分光棱镜和设置在红光传感器和荧光传感器之间的红光分光棱镜。

在上述的多光源单光路多棱镜光学分光成像系统中，所述蓝光分光棱镜的分光波长为495nm。

在上述的多光源单光路多棱镜光学分光成像系统中，所述绿光分光棱镜的分光波长为593nm。

在上述的多光源单光路多棱镜光学分光成像系统中，所述红光分光棱镜的分光波长为649nm。

在上述的多光源单光路多棱镜光学分光成像系统中，所述棱镜成像组件还包括用于接收反射混合光的凸透镜，透过所述凸透镜的混合光为平行光。

在上述的多光源单光路多棱镜光学分光成像系统中，所述光源系统包括光源主机，所述光源主机内具有安装空间，用于产生混合光的冷光源模组设置在安装空间内，所述冷光源模组一端设有出光口，所述出光口与导光束相连接。

在上述的多光源单光路多棱镜光学分光成像系统中，所述冷光源模组包括至少两个光源和至多一条光路，所述出光口设置在光路的端部，所述光源包括白光光源和荧光光源，所述白光光源和荧光光源之间设有荧光折光棱镜且白光光源和荧光光源的光通过荧光折光棱镜汇聚至光路。

在上述的多光源单光路多棱镜光学分光成像系统中，所述白光光源和荧光光源相互垂直且均与荧光折光棱镜夹45度角。

在上述的多光源单光路多棱镜光学分光成像系统中，所述荧光折光棱镜的折光波长为808nm。

与现有的技术相比，本实用新型的优点在于：

1、本实用新型的摄像系统由至少四个传感器组成，四个传感器用于针对性接收不同波长的光进行成像，成像效果相比现有技术有了显著提升。

2、本实用新型摄像系统的棱镜及传感器分布位置合理，结构紧凑。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是光源系统的结构示意图；

图3是棱镜成像组件的成像原理图；

图4是棱镜成像组件的结构示意图；

图中：光源系统100、光源主机101、安装空间102、冷光源模组103、出光口104、光路105、白光光源106、荧光光源107、荧光折光棱镜108、摄像系统200、棱镜成像组件201、蓝光传感器202、绿光传感器203、红光传感器204、荧光传感器205、蓝光分光棱镜206、绿光分光棱镜207、红光分光棱镜208、导光束300。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。

结合图1-4所示，一种多光源单光路多棱镜光学分光成像系统，包括通过导光束300相互连接的光源系统100和摄像系统200，所述摄像系统200包括棱镜成像组件201，所述棱镜成像组件201由至少四个传感器202、203、204、205和至少三个棱镜206、207、208组成，四组不同波长光经棱镜206、207、208折射或反射后分别传播至四个传感器201成像。

本实用新型，使用时，光源系统100发出由白光和荧光混合而成的的混合光，并由导光束300导出照射在患者组织上，患者组织经照射后的反射光被摄像系统200收集，且反射光通过三个棱镜206、207、208折射或反射后形成不同波长的光并分别被四个传感器202、203、204、205接收成像。故本实用新型的摄像系统200由至少四个传感器202、203、204、205组成，四个传感器202、203、204、205用于针对性接收不同波长的光进行成像，成像效果相比现有技术有了显著提升。

具体的说，所述传感器202、203、204、205包括蓝光传感器202、绿光传感器203、红光传感器204和荧光传感器205，所述棱镜206、207、208包括设置在蓝光传感器202和绿光传感器203之间的蓝光分光棱镜206、设置在绿光传感器203和红光传感器204之间的绿光分光棱镜207和设置在红光传感器204和荧光传感器205之间的红光分光棱镜208。此处的之间特指光路之间，而不是对空间位置的限定。

优选地，所述棱镜成像组件201还包括用于接收反射混合光的凸透镜209，透过所述凸透镜209的混合光为平行光。这样可以减少光的损失，保证成像后的清晰度。

使用时，透过所述凸透镜209的平行光传播至蓝光分光棱镜206表面，部分光由蓝光分光棱镜206折射至蓝光传感器202表面，另一部分光透过蓝光分光棱镜206传播至绿光分光棱镜207表面；此后，部分光由绿光分光棱镜207折射至绿光传感器203表面，另一部分光透过绿光分光棱镜207传播至红光分光棱镜208表面；此后，部分光由红光分光棱镜208折射至红光传感器204表面，另一部分光透过红光分光棱镜208传播至荧光传感器205表面。其原理简图可参考图3所示，即每经过一层棱镜对应反射掉一种波长的光线，并将该光线利用一个传感器进行接收成像。

其中，所述蓝光分光棱镜206的分光波长为495nm；所述绿光分光棱镜207的分光波长为593nm；所述红光分光棱镜208的分光波长为649nm。白光即为由红、绿、蓝这光学三原色混合后所形成的。

具体设置方式可参考图4所示，蓝光分光棱镜206与凸透镜209的轴心线夹30度角，蓝光传感器202位于蓝光分光棱镜206的一侧并与蓝光分光棱镜206夹角在105度左右，这样可以保证蓝光以近乎垂直的方向射入；蓝光分光棱镜206远离凸透镜209的一侧设有绿光分光棱镜207，绿光分光棱镜207与蓝光分光棱镜206夹约30度角，绿光传感器203位于绿光分光棱镜207与蓝光分光棱镜206的侧面且与绿光分光棱镜207夹约90度夹角，这样可以保证绿光以近乎垂直的方向射入；绿光分光棱镜207远离蓝光分光棱镜206的一侧设有红光分光棱镜208，红光分光棱镜208与绿光分光棱镜207夹约45度角，红光传感器204位于红光分光棱镜208的侧面且与红光分光棱镜208夹约90度夹角，这样可以保证红光以近乎垂直的方向射入；在最远离凸透镜209的位置处设有荧光传感器205，仅反射出去蓝光、绿光、红光后仅剩的荧光被荧光传感器205接收。经实践发现，这种布置方式具有较好的图像成像效果以及较低的空间占有率。

如图2所示，所述光源系统100包括光源主机101，所述光源主机101内具有安装空间102，用于产生混合光的冷光源模组103设置在安装空间102内，所述冷光源模组103一端设有出光口104，所述出光口104与导光束300相连接。

具体的说，所述冷光源模组103包括至少两个光源和至多一条光路105，所述出光口104设置在光路105的端部，所述光源包括白光光源106和荧光光源107，所述白光光源106和荧光光源107之间设有荧光折光棱镜108且白光光源106和荧光光源107的光通过荧光折光棱镜108汇聚至光路105。

优选地，所述白光光源106和荧光光源107相互垂直且均与荧光折光棱镜108夹45度角。

使用时，白光光源106和荧光光源107分别产生白光和荧光，白光与光路105在同一条直线上，故白光直接透过荧光折光棱镜108后进入光路105，而荧光经过荧光折光棱镜108折射后也进入光路105与白光混合。

其中，所述荧光折光棱镜108的折光波长为808nm。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了光源系统100、光源主机101、安装空间102、冷光源模组103、出光口104、光路105、白光光源106、荧光光源107、荧光折光棱镜108、摄像系统200、棱镜成像组件201、蓝光传感器202、绿光传感器203、红光传感器204、荧光传感器205、蓝光分光棱镜206、绿光分光棱镜207、红光分光棱镜208、导光束300等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。

Claims (10)

1.一种多光源单光路多棱镜光学分光成像系统，包括通过导光束(300)相互连接的光源系统(100)和摄像系统(200)，其特征在于：所述摄像系统(200)包括棱镜成像组件(201)，所述棱镜成像组件(201)由至少四个传感器(202、203、204、205)和至少三个棱镜(206、207、208)组成，四组不同波长光经棱镜(206、207、208)折射或反射后分别传播至四个传感器(202、203、204、205)成像。

2.如权利要求1所述的多光源单光路多棱镜光学分光成像系统，其特征在于：所述传感器(202、203、204、205)包括蓝光传感器(202)、绿光传感器(203)、红光传感器(204)和荧光传感器(205)，所述棱镜(206、207、208)包括设置在蓝光传感器(202)和绿光传感器(203)之间的蓝光分光棱镜(206)、设置在绿光传感器(203)和红光传感器(204)之间的绿光分光棱镜(207)和设置在红光传感器(204)和荧光传感器(205)之间的红光分光棱镜(208)。

3.如权利要求2所述的多光源单光路多棱镜光学分光成像系统，其特征在于：所述蓝光分光棱镜(206)的分光波长为495nm。

4.如权利要求2所述的多光源单光路多棱镜光学分光成像系统，其特征在于：所述绿光分光棱镜(207)的分光波长为593nm。

5.如权利要求2所述的多光源单光路多棱镜光学分光成像系统，其特征在于：所述红光分光棱镜(208)的分光波长为649nm。

6.如权利要求2所述的多光源单光路多棱镜光学分光成像系统，其特征在于：所述棱镜成像组件(201)还包括用于接收反射混合光的凸透镜(209)，透过所述凸透镜(209)的混合光为平行光。

7.如权利要求1所述的多光源单光路多棱镜光学分光成像系统，其特征在于：所述光源系统(100)包括光源主机(101)，所述光源主机(101)内具有安装空间(102)，用于产生混合光的冷光源模组(103)设置在安装空间(102)内，所述冷光源模组(103)一端设有出光口(104)，所述出光口(104)与导光束(300)相连接。

8.如权利要求7所述的多光源单光路多棱镜光学分光成像系统，其特征在于：所述冷光源模组(103)包括至少两个光源和至多一条光路(105)，所述出光口(104)设置在光路(105)的端部，所述光源包括白光光源(106)和荧光光源(107)，所述白光光源(106)和荧光光源(107)之间设有荧光折光棱镜(108)且白光光源(106)和荧光光源(107)的光通过荧光折光棱镜(108)汇聚至光路(105)。

9.如权利要求8所述的多光源单光路多棱镜光学分光成像系统，其特征在于：所述白光光源(106)和荧光光源(107)相互垂直且均与荧光折光棱镜(108)夹45度角。

10.如权利要求8所述的多光源单光路多棱镜光学分光成像系统，其特征在于：所述荧光折光棱镜(108)的折光波长为808nm。

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