CN219512100U - 荧光成像检测组件、图像采集装置及检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种荧光成像检测组件、图像采集装置及检测系统，其中检测组件包括安装壳体，该安装壳体内具有光路通道，在该光路通道上设置有感光模块和镜头，镜头包括透镜组件，光路通道上还设置有滤光片；光路通道对应的安装壳体侧壁不透光，仅允许外部光线沿着光路通道传播并依次经过所述透镜组件和滤光片或依次经过所述滤光片和所述透镜组件后才照射到所述感光模块上。本实用新型的有益效果是：滤光片与透镜组件均设置在侧向不透光的安装壳体内，结构紧凑，并且不受外界环境杂光的影响，仅允许被检测的样本发出的荧光经滤光后到达感光模块，从结构设计上提高了检测的准确性和装置的易用性，整个装置成本低廉。

Description

荧光成像检测组件、图像采集装置及检测系统

技术领域

本实用新型涉及光学成像技术领域，具体涉及一种荧光成像检测组件、图像采集装置及检测系统。

背景技术

荧光标记技术指利用荧光物质共价结合或物理吸附在所要研究分子的某个基团上，利用它的荧光特性来提供被研究对象的信息。荧光物质在特定波长的激发光照下，将发出特定波长的发射光即荧光，通过装置检测荧光即可成像。荧光成像技术在生物、化学、食品等领域的检测中得到越来越广泛的应用。例如，在体外诊断领域，使用基于荧光标记技术的免疫荧光层析试纸检测目标物时，先将被测试样与试纸条反应，再通过激发光照射反应区使荧光物质发出荧光，根据荧光强度，判断反应是否为阳性或进行定量测试。目前绝大多数所使用的免疫荧光层析检测装置都是采用LED光源、二相滤光片与光电传感器组成的荧光强度测试系统，通过机械扫描方式获取荧光信号，这种装置结构复杂、成本高，并且光折射和反射会损失光信号，光电传感器的光信号灵敏度低于CMOS，装置灵敏度低。从荧光检测的原理出发，开发一种结构简单、成本低、易于使用的检测装置将能够更好地满足市场需求。

专利文献CN108444968A公开了一种荧光试纸条检测装置，该装置通过在摄像头的镜头前加窄带滤光片或镜头上镀滤光膜来拍摄荧光试纸条，能够简化装置结构。但该专利文献中并未说明滤光片的加装方式，一般滤光片以分离方式安装在镜头前方，不能实现对镜头的完全遮挡，环境光容易进入镜头产生干扰，结构也较为复杂；镜头镀膜的加工成本较高。因此，这类检测装置仍然有待改进。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的之一在于提供一种荧光成像检测组件。

为实现上述目的，本实用新型技术方案如下：

一种荧光成像检测组件，包括安装壳体，该安装壳体内具有光路通道，在该光路通道上设置有感光模块和镜头，所述镜头包括透镜组件，其关键在于，所述光路通道上还设置有滤光片；

所述光路通道对应的所述安装壳体侧壁不透光，仅允许外部光线沿着所述光路通道传播并依次经过所述透镜组件和所述滤光片或依次经过所述滤光片和所述透镜组件后才照射到所述感光模块上。

作为优选，上述滤光片位于所述镜头与所述感光模块之间；

所述感光模块上设有镜头座；

所述镜头还包括镜头壳体，该镜头壳体内设置有所述透镜组件，该镜头壳体与所述镜头座连接。

作为优选，上述镜头座包括安装板和圆筒状的座圈，所述座圈的一端与所述安装板的一侧固定连接，所述安装板的另一侧贴靠所述感光模块，所述安装板上对应所述座圈的内孔开设有过孔；

所述镜头壳体呈筒状，所述镜头壳体内设置有所述透镜组件，所述镜头壳体的一端与所述座圈螺纹连接，所述座圈、镜头壳体以及所述安装板形成安装壳体，所述座圈、镜头壳体以及所述安装板围成的柱状内腔形成所述光路通道，在该光路通道位于所述透镜组件与所述感光模块之间上的任意一点上设置有所述滤光片。

作为优选，上述座圈内壁设有内螺纹，所述镜头壳体外壁设有与所述内螺纹适配的外螺纹，所述镜头壳体伸入所述座圈内的一端与所述感光模块之间设置有所述滤光片。

作为优选，上述滤光片朝向所述感光模块的侧面边缘设置有固定胶圈，该固定胶圈与所述感光模块连接。

作为优选，上述感光模块上设有镜头座；

所述镜头还包括镜头壳体，该镜头壳体内设置有所述透镜组件，该镜头壳体与所述镜头座连接，该镜头壳体前端设置有所述滤光片，所述滤光片粘贴固定在所述镜头壳体前端以封闭所述镜头壳体的光线入口。

作为优选，上述感光模块上设有镜头座；

所述镜头还包括筒状的镜头壳体，该镜头壳体内设置有所述透镜组件，该镜头壳体的后端与所述镜头座连接，该镜头壳体的前端设置有滤片安装座，该滤片安装座正对所述透镜组件的部分为透光窗口，在该透光窗口处设有所述滤光片。

作为优选，上述滤片安装座可拆卸地设置在所述镜头壳体前端，所述滤光片贴合在所述镜头壳体前端面；

所述滤片安装座呈圆柱状，所述滤片安装座的一个端面上开设有与所述镜头壳体适配的环形的凹槽，所述凹槽的轴线与所述透光窗口垂直，所述镜头壳体前端部分嵌设进所述凹槽中；

所述凹槽内设有所述滤光片，所述滤光片一侧贴靠所述凹槽底部，其另一侧与所述镜头壳体前端面贴合，所述凹槽底部正对所述滤光片处贯穿有所述透光窗口。

作为优选，上述镜头壳体固定连接有镜头支架，该镜头支架上可自转地设置有转轴，该转轴与所述镜头壳体的筒心线平行，该转轴上固定设置有平板状的所述滤片安装座，所述滤片安装座上设置有至少一块所述滤光片；

所述滤片安装座贴靠所述镜头壳体的前端；

所述转轴用于带动所述滤片安装座转动至所述滤光片正对或偏离所述滤光片。

本实用新型的目的之二在于提供一种图像采集装置。

其技术方案如下：

一种图像采集装置，其关键在于，具有如上任意一项所述的荧光成像检测组件。

本实用新型的目的之三在于提供一种检测系统。

其技术方案如下：

一种检测系统，包括如上所述的图像采集装置，其关键在于，还包括荧光激发光源、样品台，所述荧光激发光源发出的光照射所述样品台，所述图像采集装置的镜头朝向所述样品台，所述图像采集装置的感光模块连接有图像处理设备，所述感光模块的信号输出端连接所述图像处理设备的信号输入端，从而将采集的图像信号传输给所述图像处理设备以进行图像处理；优选地所述荧光激发光源为环绕所述镜头设置的环形阵列光源或靠近所述镜头设置的线光源。

本实用新型的有益效果是：滤光片与透镜组件均设置在侧向不透光的安装壳体内，结构紧凑，并且不受外界环境杂光的影响，仅允许被检测的样本发出的荧光经滤光后到达感光模块，从结构设计上提高了检测的准确性和装置的易用性，整个装置成本低廉，方便用于基于荧光标记原理的样本拍照及图像分析。

附图说明

图1为实施例一的荧光成像检测组件的结构示意图；

图2为实施例一的滤光片的安装结构示意图；

图3为实施例二的荧光成像检测组件的结构示意图；

图4为实施例二的滤光片的安装结构示意图；

图5为实施例三的荧光成像检测组件的结构示意图；

图6位实施例四的荧光成像检测组件的结构示意图；

图7为一种荧光成像检测系统的示意图；

图8为另一种荧光成像检测系统的示意图。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本实用新型作进一步说明。

一种荧光成像检测组件，包括安装壳体，该安装壳体内具有光路通道，在该光路通道上设置有感光模块1和镜头3，所述镜头3包括透镜组件3a，所述光路通道上还设置有滤光片4。所述光路通道对应的所述安装壳体侧壁不透光，仅允许外部光线沿着所述光路通道传播并依次经过所述透镜组件3a和所述滤光片4或依次经过所述滤光片4和所述透镜组件3a后才照射到所述感光模块1上。这里所说的安装壳体侧壁不透光是指不允许干扰荧光成像检测的光线通过，根据被测物质的荧光波段而定，优选地不允许红外光、可见光和紫外光通过。

结合实施例一～三说明几种具体的检测组件结构。

实施例一

如图1和2所示，本实施例中，所述滤光片4位于所述镜头3与所述感光模块1之间，所述感光模块1上设有镜头座2。所述镜头3还包括镜头壳体3b，该镜头壳体3b上设置有所述透镜组件3a，该镜头壳体3b与所述镜头座2连接。所述滤光片4与所述透镜组件3a的光轴垂直。

所述镜头座2包括安装板2a和圆筒状的座圈2b，所述座圈2b的一端与所述安装板2a的一侧固定连接，所述安装板2a的另一侧贴靠所述感光模块1，所述安装板2a上对应所述座圈2b的内孔开设有过孔。感光模块1的感光区朝向镜头座2的内腔。

所述镜头壳体3b呈筒状，所述镜头壳体3b内设置有所述透镜组件3a，所述镜头壳体3b的一端与所述座圈2b螺纹连接，所述座圈2b、镜头壳体3b以及所述安装板2a形成安装壳体，所述座圈2b、镜头壳体3b以及所述安装板2a围成的柱状内腔形成所述光路通道，在该光路通道位于所述透镜组件3a与所述感光模块1之间上的任意一点上设置有所述滤光片4。

为便于调焦，镜头壳体3b与镜头座2之间通过伸缩机构连接。例如，可以是现有的数码相机或某些移动数码产品上常用的依靠电机进行伸缩调节的调焦机构。

本实施例中，镜头壳体3b与镜头座2之间通过螺纹连接。所述座圈2b内壁设有内螺纹，所述镜头壳体3b外壁设有与所述内螺纹适配的外螺纹，所述镜头壳体3b伸入所述座圈内的一端与所述感光模块1之间设置有所述滤光片4。这样，非常方便地安装和拆卸滤光片4。进一步地，整个检测组件可以配置两块或两块以上不同带通的滤光片4，根据需要选择装配。

为方便紧密安装，同时避免镜头壳体3b将滤光片4以刚性方式抵靠在感光模块1上而容易破损，滤光片4朝向感光模块1的侧面边缘设置有固定胶圈5，该固定胶圈5与所述感光模块1连接，例如可以是粘接连接，或者是吸附连接。

所述感光模块1选自CMOS图像传感器、CCD图像传感器中的任意一种。

透镜组件3a包括至少一个光学透镜，镜头3可以是市售常规镜头。

滤光片4为窄带滤光片。根据实际使用时拍摄对象的荧光发射波长，选择允许荧光发射波段的光通过的滤光片4。这种检测组件可以配置多块不同通带的滤光片4。当滤光片4与感光模块1可拆卸连接时，根据不同的需要可以选择适当带通的滤光片4安装到感光模块1上。

由于滤光片4位于镜头座2或镜头3壳体内，因而不易被污染，并且所有照射到感光模块1上的光线均经过滤光片4的滤光。

实施例二

如图3和4所示，一种荧光成像检测组件，与实施例一的不同之处在于，所述感光模块1上设有镜头座2。所述镜头壳体3b的后端与所述镜头座2连接，该镜头壳体3b的前端设置有滤片安装座6，该滤片安装座6正对所述透镜组件3a的部分为透光窗口6a，在该透光窗口6a处设有所述滤光片4，所述滤光片4与所述透镜组件3a的光轴垂直。

镜头座2、镜头壳体3b和滤片安装座6形成所述安装壳体，三者相连通的内孔形成光路通道。

所述滤片安装座6可拆卸地设置在所述镜头壳体3b前端，所述滤光片4贴合在所述镜头壳体3b前端面。所述滤片安装座6呈圆柱状，所述滤片安装座6的一个端面上开设有与所述镜头壳体3b适配的环形的凹槽6b，所述凹槽6b的轴线与所述透光窗口6a垂直，所述镜头壳体3b前端部分嵌设进所述凹槽6b中。所述凹槽6b内设有所述滤光片4，所述滤光片4一侧贴靠所述凹槽6b底部，其另一侧与所述镜头壳体3b前端面贴合，所述凹槽6b底部正对所述滤光片4处贯穿有所述透光窗口6a。

具体地，如图4所示，镜头壳体3b前端设有环向凸缘，在凹槽6b侧壁上对应设有卡合槽，环向凸缘卡入卡合槽从而防止脱出。此外，在透光窗口6a的内端开设台阶，滤光片4落在该台阶上，并与凹槽6b的槽底相平，使得镜头壳体3b前端将滤光片4抵靠在台阶上。

此外，还可以在透光窗口6a内设置防尘透光板，允许目标波段的光通过，但对滤光片4起到防护作用。

实施例三

如图5，一种荧光成像检测组件，与实施例二的不同之处在于，所述镜头壳体3b固定连接有镜头支架8，该镜头支架8上可自转地设置有转轴7，该转轴7与所述镜头壳体3b的筒心线平行，该转轴7上固定设置有平板状的所述滤片安装座6，所述滤片安装座6上设置有至少一块所述滤光片4。所述滤片安装座6贴靠所述镜头壳体3b的前端，这样滤光片4靠近或者贴合滤片安装座6，尽量避免外部光线侧向进入镜头。

进一步地，滤光片安装座朝向镜头壳体3b的一侧还设置有柔性的遮光环，遮光环与滤光片4一一对应并环绕滤光片4设置。这样，当某个滤光片4正对镜头壳体3b的前端时，遮光环与镜头壳体3b前端面贴合，从而避免光线进入。

所述转轴7用于带动所述滤片安装座6转动至所述滤光片4正对或偏离所述滤光片4。进一步地，检测组件还设置有驱动电机9，驱动电机9安装在镜头支架8上，驱动电机9的主轴与转轴7传动连接，从而带动滤片安装座6转动，有助于自动化地实现滤光片切换，适用于电控检测系统。

实施例四

如图5，一种荧光成像检测组件，与实施例二的不同之处在于，滤光片4的一侧面直接粘贴固定在镜头壳体3b前端，从而将镜头壳体3b的光线入口封闭，使得所有进入镜头3的光线均线通过滤光片4。镜头壳体3b的前端圆环可以视作滤光片4的滤片安装座6。

实施例五

一种图像采集装置，具有如上所述的荧光成像检测组件。这种图像采集装置可以是基于上述荧光成像检测组件设计的装置，也可以是对常见的手持式数码设备的成像模块进行改进后的装置，如对数码相机、带拍照功能的手机、带拍照功能的平板电脑、带拍照功能的笔记本电脑等的成像模块加装滤光片进行改进后的产品。

实施例六

一种荧光成像检测系统，包括如实施例四的图像采集装置B，还包括荧光激发光源A、样品台D，所述荧光激发光源A发出的光照射所述样品台D，所述图像采集装置B的镜头3朝向所述样品台D，所述图像采集装置B的感光模块1连接有图像处理设备C，所述感光模块1将采集的图像信号传输给所述图像处理设备C以进行图像处理。

荧光激发光源A可以是发射特定波长的LED光源，或激光光源。

优选地，所述荧光激发光源A为环绕所述镜头3设置的环形阵列光源，如图7所示，或为靠近所述镜头3设置的线光源，如图8所示。

这种图像采集装置拍摄荧光照片时，操作如下：将带有荧光标记物质的样本置于样品台D上，然后荧光激发光源A发出能够激发荧光基团的照射光，在该照射光的激发下，荧光基团发出荧光发射光。荧光发射光以及环境光通过滤光片4后照射到感光模块1，感光模块1将光信号转换为电信号，再传输给给所述图像处理设备C以进行图像处理，以生成照片。若使用手持式数码设备，则直接以该设备的数据处理器和显示系统作为图像处理设备C，直接生成照片。

若使用这一荧光拍照检测系统进行荧光试纸条的检测，由于镜头3视野较大，因而可以方便快捷地对整个试纸条进行单次或多次拍照，代替传统的机械扫描方式获取荧光信号的检测方法。

最后需要说明的是，上述描述仅仅为本实用新型的优选实施例，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不违背本实用新型宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种荧光成像检测组件，包括安装壳体，该安装壳体内具有光路通道，在该光路通道上设置有感光模块(1)和镜头(3)，所述镜头(3)包括透镜组件(3a)，其特征在于：所述光路通道上还设置有滤光片(4)；

所述光路通道对应的所述安装壳体侧壁不透光，仅允许外部光线沿着所述光路通道传播并依次经过所述透镜组件(3a)和所述滤光片(4)或依次经过所述滤光片(4)和所述透镜组件(3a)后才照射到所述感光模块(1)上。

2.根据权利要求1所述的荧光成像检测组件，其特征在于：所述滤光片(4)位于所述镜头(3)与所述感光模块(1)之间；

所述感光模块(1)上设有镜头座(2)；

所述镜头(3)还包括镜头壳体(3b)，该镜头壳体(3b)内设置有所述透镜组件(3a)，该镜头壳体(3b)与所述镜头座(2)连接。

3.根据权利要求2所述的荧光成像检测组件，其特征在于：所述镜头座(2)包括安装板(2a)和圆筒状的座圈(2b)，所述座圈(2b)的一端与所述安装板(2a)的一侧固定连接，所述安装板(2a)的另一侧贴靠所述感光模块(1)，所述安装板(2a)上对应所述座圈(2b)的内孔开设有过孔；

所述镜头壳体(3b)呈筒状，所述镜头壳体(3b)内设置有所述透镜组件(3a)，所述镜头壳体(3b)的一端与所述座圈(2b)螺纹连接，所述座圈(2b)、镜头壳体(3b)以及所述安装板(2a)形成安装壳体，所述座圈(2b)、镜头壳体(3b)以及所述安装板(2a)围成的柱状内腔形成所述光路通道，在该光路通道位于所述透镜组件(3a)与所述感光模块(1)之间上的任意一点上设置有所述滤光片(4)。

4.根据权利要求3所述的荧光成像检测组件，其特征在于：所述座圈(2b)内壁设有内螺纹，所述镜头壳体(3b)外壁设有与所述内螺纹适配的外螺纹，所述镜头壳体(3b)伸入所述座圈(2b)内的一端与所述感光模块(1)之间设置有所述滤光片(4)。

5.根据权利要求1所述的荧光成像检测组件，其特征在于：所述感光模块(1)上设有镜头座(2)；

所述镜头(3)还包括镜头壳体(3b)，该镜头壳体(3b)内设置有所述透镜组件(3a)，该镜头壳体(3b)与所述镜头座(2)连接，该镜头壳体(3b)前端设置有所述滤光片(4)，所述滤光片(4)粘贴固定在所述镜头壳体(3b)前端以封闭所述镜头壳体(3b)的光线入口。

6.根据权利要求1所述的荧光成像检测组件，其特征在于：所述感光模块(1)上设有镜头座(2)；

所述镜头(3)还包括筒状的镜头壳体(3b)，该镜头壳体(3b)内设置有所述透镜组件(3a)，该镜头壳体(3b)的后端与所述镜头座(2)连接，该镜头壳体(3b)的前端设置有滤片安装座(6)，该滤片安装座(6)正对所述透镜组件(3a)的部分为透光窗口(6a)，在该透光窗口(6a)处设有所述滤光片(4)。

7.根据权利要求6所述的荧光成像检测组件，其特征在于：所述滤片安装座(6)可拆卸地设置在所述镜头壳体(3b)前端，所述滤光片(4)贴合在所述镜头壳体(3b)前端面；

所述滤片安装座(6)呈圆柱状，所述滤片安装座(6)的一个端面上开设有与所述镜头壳体(3b)适配的环形的凹槽(6b)，所述凹槽(6b)的轴线与所述透光窗口(6a)垂直，所述镜头壳体(3b)前端部分嵌设进所述凹槽(6b)中；

所述凹槽(6b)内设有所述滤光片(4)，所述滤光片(4)一侧贴靠所述凹槽(6b)底部，其另一侧与所述镜头壳体(3b)前端面贴合，所述凹槽(6b)底部正对所述滤光片(4)处贯穿有所述透光窗口(6a)。

8.根据权利要求6所述的荧光成像检测组件，其特征在于：所述镜头壳体(3b)固定连接有镜头支架(8)，该镜头支架(8)上可自转地设置有转轴(7)，该转轴(7)与所述镜头壳体(3b)的筒心线平行，该转轴(7)上固定设置有平板状的所述滤片安装座(6)，所述滤片安装座(6)上设置有至少一块所述滤光片(4)；

所述滤片安装座(6)贴靠所述镜头壳体(3b)的前端；

所述转轴(7)用于带动所述滤片安装座(6)转动至所述滤光片(4)正对或偏离所述滤光片(4)。

9.一种图像采集装置，其特征在于：具有如权利要求1～8任意一项所述的荧光成像检测组件。

10.一种检测系统，包括如权利要求9所述的图像采集装置(B)，其特征在于：还包括荧光激发光源(A)、样品台(D)，所述荧光激发光源(A)发出的光照射所述样品台(D)，所述图像采集装置(B)的镜头(3)朝向所述样品台(D)，所述图像采集装置(B)的感光模块(1)连接有图像处理设备(C)，所述感光模块(1)的信号输出端连接所述图像处理设备(C)的信号输入端，从而将采集的图像信号传输给所述图像处理设备(C)以进行图像处理；

所述荧光激发光源(A)为环绕所述镜头(3)设置的环形阵列光源或靠近所述镜头(3)设置的线光源。