CN217907729U - 活体成像系统的成像模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种活体成像系统的成像模块，成像模块包括镜头、焦距调节结构和光圈调节机构，镜头具有光圈调节环和焦距调节环，焦距调节机构与焦距调节环配合并调节焦距调节环的转动，光圈调节机构与光圈调节环配合并调节光圈调节环的转动。本实用新型通过设置光圈调节机构和焦距调节机构，可以实现对镜头的焦距和光圈的自动调节。

Description

活体成像系统的成像模块

技术领域

本实用新型涉及生命科学技术领域，具体涉及一种活体成像系统的成像模块。

背景技术

动物活体成像技术是近年来发展的一种追踪活细胞的技术，即应用影像学方法，对活体状态下的生物过程进行细胞和分子水平的定性和定量研究。动物活体成像技术广泛应用于肿瘤学、病毒学、干细胞、移植免疫、蛋白质和基因等诸多前沿研究领域。随着生物学发展，小动物活体成像系统越来越被广泛得使用，作为活体动物实验最重要的仪器之一，其活体实时成像、对动物没有损伤、长时间观察监测等优势，最大限度保证了实验动物正常生理活动，避免人为因素的干扰和破坏，最接近真实病理现象。

然而，如何高效便捷地利用成像模块对动物进行活体成像一直是本领域需要不断深入解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种活体成像系统的成像模，以解决如何高效便捷地利用成像模块对动物进行活体成像的问题。

为了解决上述问题，根据本实用新型的一个方面，提供了一种活体成像系统的成像模块，所述成像模块包括镜头、焦距调节结构和光圈调节机构，所述镜头具有光圈调节环和焦距调节环，所述焦距调节机构与所述焦距调节环配合并调节所述焦距调节环的转动，所述光圈调节机构与所述光圈调节环配合并调节所述光圈调节环的转动。

在一个实施例中，所述焦距调节机构包括调焦电机和调焦齿轮，所述调焦电机带动所述调焦齿轮转动，所述调焦齿轮与所述焦距调节环配合并带动所述焦距调节环转动以对所述镜头的焦距进行调节；以及所述光圈调节机构包括调光电机和调光齿轮，所述调光电机带动所述调光齿轮转动，所述调光齿轮与所述光圈调节环配合并带动所述光圈调节环转动以对所述镜头的光圈大小进行调节。

在一个实施例中，所述调焦齿轮包括调焦主齿轮和调焦副齿轮，所述调焦主齿轮与所述调焦电机的转轴同轴连接，所述调焦副齿轮的一部分与所述调焦主齿轮啮合，所述调焦副齿轮的另一部分与所述焦距调节环啮合，所述电机的转动通过所述调焦主齿轮和所述调焦副齿轮传递到所述光圈调节环并驱动所述光圈调节环运动；以及

所述调光齿轮包括调光主齿轮和调光副齿轮，所述调光主齿轮与所述调光电机的转轴同轴连接，所述调光副齿轮的一部分与所述调光主齿轮啮合，所述调光副齿轮的另一部分与所述光圈调节环啮合，所述调光电机的转动通过所述调光主齿轮和所述调光副齿轮传递到所述光圈调节环并驱动所述光圈调节环运动。

在一个实施例中，所述成像模块还包括调焦反馈机构和调光反馈机构，所述调焦反馈机构与所述焦距调节机构间隔布置并与所述焦距调节环配合并反馈所述焦距调节环的转动角度，以及所述调光反馈机构与所述光圈调节机构间隔布置并与所述光圈调节环配合从而反馈所述光圈调节环的转动角度。

在一个实施例中，所述调焦反馈机构包括调焦反馈齿轮和调焦电位器，所述调焦反馈齿轮与所述焦距调节环啮合，所述电位器与所述调焦反馈齿轮连接；以及所述调光反馈机构包括调光反馈齿轮和调光电位器，所述调光反馈齿轮与所述光圈调节环啮合，所述调光电位器与所述调光反馈齿轮连接。

在一个实施例中，所述调焦反馈齿轮包括调焦反馈主齿轮和调焦反馈副齿轮，所述调焦反馈主齿轮的一部分与所述焦距调节环啮合，所述调焦反馈主齿轮的另一部分与所述调焦反馈副齿轮啮合，所述调焦电位器与所述调焦反馈副齿轮同轴设置并检测所述调焦反馈副齿轮的旋转角度；以及

所述调光反馈齿轮包括调光反馈主齿轮和调光反馈副齿轮，所述调光反馈主齿轮的一部分与所述光圈调节环啮合，所述调光反馈主齿轮的另一部分与所述调光反馈副齿轮啮合，所述调光电位器与所述调光反馈副齿轮同轴设置并检测所述调光反馈副齿轮的旋转角度。

在一个实施例中，所述成像模块还包括环形安装件，所述环形安装件环绕所述镜头设置并固定于所述镜头的外周，所述焦距调节机构和所述调焦反馈机构布置在所述环形安装件的上侧，所述光圈调节机构和所述调光反馈机构布置在所述环形安装件的下侧。

在一个实施例中，所述成像模块还包括上安装板和下安装板，所述上安装板固定安装于所述环形安装件的上表面，所述下安装板固定安装于环形安装件的下表面，所述焦距调节机构和和所述调焦反馈机构安装于所述上安装板上，以及所述光圈调节机构和调光反馈机构安装于所述下安装板上。

在一个实施例中，所述调焦副齿轮和所述调焦反馈主齿轮分别设有调焦限位件，所述调焦限位件与所述上安装板配合以限定所述调焦副齿轮和调焦反馈主齿轮的旋转角度；以及所述调光副齿轮和所述调光反馈主齿轮分别设有调光限位件，所述调光限位件与所述下安装板配合以限定所述调光副齿轮和调光反馈主齿轮的旋转角度。

在一个实施例中，所述调光主齿轮为小齿轮，所述调光副齿轮为大齿轮；以及所述调焦主齿轮为大齿轮，所述调焦副齿轮为小齿轮。

本实用新型通过设置光圈调节机构和焦距调节机构，可以实现对镜头的焦距和光圈的自动调节，可选地，还可以通过设置调焦反馈机构和调焦反馈机构对镜头光圈调节量以及焦距调节量进行反馈，从而更方便高效的调节镜头的光圈和焦距，可以实现调焦和调光的自动操作。

附图说明

图1是本实用新型一个实施例的活体成像系统的立体图。

图2-3是本实用新型一个实施例的成像模块的不同视角的立体图。

图4是本实用新型一个实施例的成像模块的立体分解图。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本实用新型的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本实用新型范围的限制，而只是为了说明本实用新型技术方案的实质精神。

在下文的描述中，出于说明各种公开的实施例的目的阐述了某些具体细节以提供对各种公开实施例的透彻理解。但是，相关领域技术人员将认识到可在无这些具体细节中的一个或多个细节的情况下来实践实施例。在其它情形下，与本申请相关联的熟知的装置、结构和技术可能并未详细地示出或描述从而避免不必要地混淆实施例的描述。

在整个说明书中对“一个实施例”或“一实施例”的提及表示结合实施例所描述的特定特点、结构或特征包括于至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个位置“在一个实施例中”或“在一实施例”中的出现无需全都指相同实施例。另外，特定特点、结构或特征可在一个或多个实施例中以任何方式组合。

在以下描述中，为了清楚展示本实用新型的结构及工作方式，将借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“外”、“内”、“向外”、“向内”、“上”、“下”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。

本实用新型的活体成像系统用于对诸如老鼠等的活体进行成像，以观察和研究其各种性能特征。在整个实验或研究过程中，需要保证机箱内的遮光密闭环境。

图1是本实用新型一个实施例的活体成像系统100的立体图，如图1所示，活体成像系统100包括机箱10、光源模块30、成像模块40以及成像平台70。机箱设有侧门11，光源模块30、成像模块40以及成像平台70设置于机箱10内，其中，成像平台70设置于机箱的底部用于放置实验或检测的动物，例如老鼠，并与侧门11配合，当侧门11开启时，成像平台70能够至少部分移除机箱10外，光源模块70设置于成像平台的两侧并用于照射成像平台上的动物，成像模块40设置于成像平台70的上方，用于拍摄成像平台上的检测动物的情况。

图2-3是本实用新型一个实施例的成像模块40的不同视角的立体图，图4是本实用新型一个实施例的成像模块40的立体分解图。如图2-4所示，成像模块40包括镜头41、焦距调节结构42和光圈调节机构43，镜头41具有光圈调节环411和焦距调节环412，焦距调节机构42与焦距调节环412配合并调节焦距调节环412的转动，光圈调节机构43与光圈调节环411配合并调节光圈调节环411的转动。也就是说，通过焦距调节机构42自动对镜头的焦距长短进行调节，通过光圈调节机构43自动对镜头的光圈大小进行调节。本实用新型的活体成像系统100工作时，不需要通过手工去调节镜头的光圈和焦距，而是通过焦距调节机构42和光圈调节机构43来实现镜头的焦距和光圈的调节，极大提高了调节效率和调节精度。

在一个实施例中，焦距调节机构42包括调焦电机421和调焦齿轮422，调焦电机421带动调焦齿轮422转动，调焦齿轮422与焦距调节环412配合并带动焦距调节环412转动以对镜头41的焦距进行调节。类似地，光圈调节机构43包括调光电机431和调光齿轮432，调光电机431带动调光齿轮432转动，调光齿轮432与光圈调节环411配合并带动光圈调节环411转动以对镜头的光圈大小进行调节。通过调焦电机421和调焦齿轮422与焦距调节环412的配合以及调光电机431和调光齿轮432与光圈调节环411的配合可以自动对镜头41的焦距和光圈进行调节。

在一个实施例中，调焦齿轮422包括相互啮合的调焦主齿轮423和调焦副齿轮424，调焦主齿轮423与调焦电机421的转轴同轴连接，调焦副齿轮424的一部分与调焦主齿轮423啮合，调焦副齿轮424的另一部分与焦距调节环412啮合，调焦电机421运行时，调焦主齿轮423将跟随调焦电机421同轴旋转，然后通过调焦主齿轮423带动调焦副齿轮424旋转，调焦副齿轮424的旋转将最终驱动焦距调节环412的旋转，从而起到调焦的作用。通过控制调焦电机421的转速和转动角度可以控制焦距调节环412的转速和转动角度，从而实现对镜头41的焦距的调节。可选地，调焦主齿轮423为大齿轮，调焦副齿轮424为小齿轮，也就是说，调焦副齿轮424的旋转角速度大于调焦主齿轮423的旋转角速度，从而将电机的转速放大，进一步提高调焦的效率。

类似地，调光齿轮432包括相互啮合的调光主齿轮433和调光副齿轮434，调光主齿轮433与调光电机431的转轴同轴连接，调光副齿轮434的一部分与调光主齿轮433啮合，调光副齿轮434的另一部分与光圈调节环411啮合，调光电机431运行时，带动调光主齿轮433转动，调光主齿轮433转动带动调光副齿轮434转动，调光副齿轮434转动最终带动光圈调节环411转动，从而起到调节镜头41的光圈大小的效果。可选地，调光主齿轮433为大齿轮，调光副齿轮434为小齿轮，也就是说，调光副齿轮434的旋转角速度大于调光主齿轮433的旋转角速度，从而将电机的转速放大，进一步提高调焦的效率。

在一个实施例中，成像模块40还包括调焦反馈机构44和调光反馈机构45，调焦反馈机构44与焦距调节机构42间隔布置并与焦距调节环411配合从而反馈焦距调节环411的转速和转动角度，也就是说，通过调焦反馈机构44与焦距调节环412配合可以检测出焦距调节环412的转速和转动角度。类似地，调光反馈机构45与光圈调节机构43间隔布置并与光圈调节环412配合从而反馈光圈调节环412的转动角度，也就是说，通过调光反馈机构45与光圈调节环411配合可以检测出光圈调节环411的转速和转动角度。

在一个实施例中，调焦反馈机构44包括调焦反馈齿轮441和调焦电位器442，调焦反馈齿轮441与焦距调节环412配合，调焦电位器442与调焦反馈齿轮441连接并检测调焦反馈齿轮441的转速和旋转角度，从而反映焦距调节环412的转速和旋转角度。类似地，调光反馈机构45包括调光反馈齿轮451和调光电位器452，调光反馈齿轮451与光圈调节环411配合，调光电位器452与调光反馈齿轮451连接并检测调光反馈齿轮451的转速和旋转角度，从而反馈光圈调节环411的转速和转动角度。

在一个实施例中，调焦反馈齿轮441包括调焦反馈主齿轮443和调焦反馈副齿轮444，调焦反馈主齿轮443的一部分与焦距调节环412啮合，调焦反馈主齿轮443的另一部分与调焦反馈副齿轮444啮合，调焦电位器442与调焦反馈副齿轮444同轴设置并检测调焦反馈副齿轮444的旋转角度，运行时，通过调焦反馈主齿轮443和焦距调节环412和调焦反馈副齿轮444的啮合，并通过调焦电位器442与调焦反馈副齿轮同轴设置，从而检测出焦距调节环412的转速和旋转角度。

类似地，调光反馈齿轮451包括调光反馈主齿轮453和调光反馈副齿轮454，调光反馈主齿轮453的一部分与光圈调节环412啮合，调光反馈主齿轮453的另一部分与调光反馈副齿轮454啮合，调光电位器452与调光反馈副齿轮454同轴设置并检测调光反馈副齿轮454的旋转角度，运行时，通过调光反馈主齿轮453和光圈调节环411和调光反馈副齿轮454的啮合，并通过调光电位器452与调光反馈副齿轮同轴设置，从而检测出光圈调节环411的转速和旋转角度。

在一个实施例中，成像模块40还包括环形安装件46，环形安装件46环绕镜头41设置并固定于镜头41的外周，焦距调节机构42和调焦反馈机构44布置在环形安装件46的下侧，光圈调节机43构和调光反馈机构45布置在环形安装件46的上侧，需要注意的是，此处的上侧和下侧仅仅是为了描述的方便，其是以图1所示的活体成像系统正常使用时的方位为参考所限定的上侧和下侧，是一个相对概念，随着活体成像系统以及成像模块40位置的变化，上侧和下侧的含义也要相应变化。

在一个实施例中，成像模块40还包括上安装板47和下安装板48，上安装板47固定安装于环形安装件46的上表面，下安装板48固定安装于环形安装件46的下表面，焦距调节机构42和和调焦反馈机构44安装于下安装板48上，而光圈调节机构43和调光反馈机构45安装于上安装板47上。通过环形安装件46和上安装板和下安装板的设置，使得光圈调节机构、调光反馈机构、焦距调节机构以及调焦反馈机构的安装和布置更为方便快捷，可以与镜头形成一个整体结构，便于安装、更换和维护。

在一个实施例中，调焦副齿轮424和调焦反馈主齿轮443分别设有调焦限位件425和调焦反馈限位件445，调焦限位件425和调焦反馈限位件445与上安装板47配合以限定调焦副齿轮424和调焦反馈主齿轮443的旋转角度。类似地，调光副齿轮434和调光反馈主齿轮453分别设有调光限位件435和调光反馈限位件455，调光限位件435和调光反馈限位件455与下安装板48配合以限定调光副齿轮434和反馈主齿轮455的旋转角度。

返回参照图1，在一个实施例中，活体成像系统100还包括水平驱动模块50，成像平台70包括依次叠置并固定的安装板71、移动板72以及成像板73，安装板71安装于机箱10的底部并用于安装移动板72，移动板72可移动地安装于安装板71的上方，成像板73固定安装于移动板72的上方，水平驱动模块50设置于安装板71与移动板72之间并用于驱动移动板72和成像板73在安装板71上沿水平方向运动，即朝向侧门运动，成像板73通常由恒温板组成，并用于放置实验或检测的动物，当成像板73被推到侧门外以后，即可在成像板73上进行诸如放置动物等的操作。

可选地，水平驱动模块可以包括驱动电机和传送带，驱动电机通过传送带驱动移动板运动，移动板的底部设有带轮，传送带环绕带轮和电机的转轴设置，电机的转轴带动传送带运动，传送带带动移动板运动。

在一个实施例中，活体成像系统100还包括垂直驱动模块60，机箱10设有沿竖直方向布置的至少两个侧门，例如上侧门12和下侧门11，成像平台70在垂直驱动模块60的驱动下能够运动到任意一个侧门所在的位置，例如垂直驱动模块60向上运动时可以将成像平台70传送到上侧门12的位置，然后通过水平驱动模块50驱动移动板和成像板滑出上侧门12外，将诸如老鼠的活体放置在成像板上并在上侧门12所在的高度进行成像，此时由于成像模块距离成像平台的距离较近，即成像的焦距较近，可以实现比较小的动物的成像，垂直驱动模块60也可以向下运动并将成像平台70运动到下侧门11所在的位置，并通过水平驱动模块50驱动移动板和成像板滑出下侧门11，将诸如老鼠的活体放置在成像板上并在下侧门12的高度实现成像，此时由于成像模块距离成像平台的距离较远，即成像的焦距较远，可以实现比较大的动物的成像。

在一个实施例中，垂直驱动模块60包括壳体61、电机62和运动部63，电机62用于驱动运动部63运动，运动部63的两侧设有连接部64，连接部64与安装板71固定连接，从而当电机62运行时将带动运动部63和安装板71运动，并驱动成像平台沿垂直方向运动。

在一个实施例中，垂直驱动模块60的壳体61的侧部设有沿竖直方向布置的两个传感器65，两个传感器65与两个侧门的位置配合以检测成像平台70在竖直方向上的两个位置。

在一个实施例中，成像平台70的后方设有供气模块80，供气模块80包括多个出气筒81，多个出气筒81的一端通过管道与气源连接，出气筒81的另一端朝向成像平台70并可以为成像平台70上的动物输送诸如麻醉气体的气体。

可选地，出气筒81的角度可调节，当诸如老鼠的动物被放置于成像平台70上时，老鼠的嘴部可以伸入出气筒81内，通过向出气筒81供应麻醉气体，可以实现对老鼠的麻醉。根据不同的动物高度，可以通过调节出气筒81的角度来实现与动物口腔的对准。

在一个实施例中，活体成像系统100还包括电源模块90，电源模块90设置于机箱10的顶部，电源模块90与垂直驱动模块、水平驱动模块、调焦电机以及调光电机电连接，电源模块90后方的机箱侧壁上设有进气孔和出气孔，进气孔内设有进气扇91，出气孔内设有出气扇92，空气从进气孔流入机箱并从出气孔流出机箱，循环交换，提高换气效率。

综上，本实用新型通过设置光圈调节机构和焦距调节机构，可以实现对镜头的焦距和光圈的自动调节，可选地，还可以通过设置调焦反馈机构和调焦反馈机构对镜头光圈调节量以及焦距调节量进行反馈，从而更方便高效的调节镜头的光圈和焦距，可以实现调焦和调光的自动操作。

此外，可以通过在垂直高度上设置多个侧门，并通过垂直驱动模块驱动成像平台运动，可以实现不同大小动物的活体成像。可选地，还可以通过门锁装置将不同高度的侧门压紧在机箱上，保持遮光密封性能。

以上已详细描述了本实用新型的较佳实施例，但应理解到，在阅读了本实用新型的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改。这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种活体成像系统的成像模块，其特征在于，所述成像模块包括镜头、焦距调节结构和光圈调节机构，所述镜头具有光圈调节环和焦距调节环，所述焦距调节机构与所述焦距调节环配合并调节所述焦距调节环的转动，所述光圈调节机构与所述光圈调节环配合并调节所述光圈调节环的转动。

2.根据权利要求1所述的活体成像系统的成像模块，其特征在于，所述焦距调节机构包括调焦电机和调焦齿轮，所述调焦电机带动所述调焦齿轮转动，所述调焦齿轮与所述焦距调节环配合并带动所述焦距调节环转动以对所述镜头的焦距进行调节；以及所述光圈调节机构包括调光电机和调光齿轮，所述调光电机带动所述调光齿轮转动，所述调光齿轮与所述光圈调节环配合并带动所述光圈调节环转动以对所述镜头的光圈大小进行调节。

3.根据权利要求2所述的活体成像系统的成像模块，其特征在于，所述调焦齿轮包括调焦主齿轮和调焦副齿轮，所述调焦主齿轮与所述调焦电机的转轴同轴连接，所述调焦副齿轮的一部分与所述调焦主齿轮啮合，所述调焦副齿轮的另一部分与所述焦距调节环啮合，所述电机的转动通过所述调焦主齿轮和所述调焦副齿轮传递到所述光圈调节环并驱动所述光圈调节环运动；以及

所述调光齿轮包括调光主齿轮和调光副齿轮，所述调光主齿轮与所述调光电机的转轴同轴连接，所述调光副齿轮的一部分与所述调光主齿轮啮合，所述调光副齿轮的另一部分与所述光圈调节环啮合，所述调光电机的转动通过所述调光主齿轮和所述调光副齿轮传递到所述光圈调节环并驱动所述光圈调节环运动。

4.根据权利要求3所述的活体成像系统的成像模块，其特征在于，所述成像模块还包括调焦反馈机构和调光反馈机构，所述调焦反馈机构与所述焦距调节机构间隔布置并与所述焦距调节环配合并反馈所述焦距调节环的转动角度，以及所述调光反馈机构与所述光圈调节机构间隔布置并与所述光圈调节环配合从而反馈所述光圈调节环的转动角度。

5.根据权利要求4所述的活体成像系统的成像模块，其特征在于，所述调焦反馈机构包括调焦反馈齿轮和调焦电位器，所述调焦反馈齿轮与所述焦距调节环啮合，所述电位器与所述调焦反馈齿轮连接；以及所述调光反馈机构包括调光反馈齿轮和调光电位器，所述调光反馈齿轮与所述光圈调节环啮合，所述调光电位器与所述调光反馈齿轮连接。

6.根据权利要求5所述的活体成像系统的成像模块，其特征在于，所述调焦反馈齿轮包括调焦反馈主齿轮和调焦反馈副齿轮，所述调焦反馈主齿轮的一部分与所述焦距调节环啮合，所述调焦反馈主齿轮的另一部分与所述调焦反馈副齿轮啮合，所述调焦电位器与所述调焦反馈副齿轮同轴设置并检测所述调焦反馈副齿轮的旋转角度；以及

所述调光反馈齿轮包括调光反馈主齿轮和调光反馈副齿轮，所述调光反馈主齿轮的一部分与所述光圈调节环啮合，所述调光反馈主齿轮的另一部分与所述调光反馈副齿轮啮合，所述调光电位器与所述调光反馈副齿轮同轴设置并检测所述调光反馈副齿轮的旋转角度。

7.根据权利要求4所述的活体成像系统的成像模块，其特征在于，所述成像模块还包括环形安装件，所述环形安装件环绕所述镜头设置并固定于所述镜头的外周，所述焦距调节机构和所述调焦反馈机构布置在所述环形安装件的上侧，所述光圈调节机构和所述调光反馈机构布置在所述环形安装件的下侧。

8.根据权利要求7所述的活体成像系统的成像模块，其特征在于，所述成像模块还包括上安装板和下安装板，所述上安装板固定安装于所述环形安装件的上表面，所述下安装板固定安装于环形安装件的下表面，所述焦距调节机构和和所述调焦反馈机构安装于所述上安装板上，以及所述光圈调节机构和调光反馈机构安装于所述下安装板上。

9.根据权利要求8所述的活体成像系统的成像模块，其特征在于，所述调焦副齿轮和所述调焦反馈主齿轮分别设有调焦限位件，所述调焦限位件与所述上安装板配合以限定所述调焦副齿轮和调焦反馈主齿轮的旋转角度；以及所述调光副齿轮和所述调光反馈主齿轮分别设有调光限位件，所述调光限位件与所述下安装板配合以限定所述调光副齿轮和调光反馈主齿轮的旋转角度。

10.根据权利要求6所述的活体成像系统的成像模块，其特征在于，所述调光主齿轮为小齿轮，所述调光副齿轮为大齿轮；以及所述调焦主齿轮为大齿轮，所述调焦副齿轮为小齿轮。

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