CN102920437B - 一种近距离成像装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种能够在多种波长下工作的近距离成像装置及其使用方法，其中近距离成像装置包括外壳和成像单元，外壳内设有至少一个照射单元和一个信号接收单元，照射单元包括发光体和照射透镜，发光体与照射透镜相对设置，信号接收单元包括传感器和信号接收透镜，传感器与信号接收透镜相对设置，传感器与成像单元相连接，成像单元用于输出检测物的图像信息，所述近距离成像装置还包括中继透镜，照射透镜和信号接收透镜置于中继透镜的同一侧，中继透镜另一侧朝向外壳外，中继透镜用于将照射单元发出的照射光送至检测物，并将检测物反射的信号光送至信号接收单元。
Description
技术领域
本发明涉及一种近距离成像装置及其使用方法，该近距离成像装置应用于医用领域。
背景技术
显微医学成像历史悠久，是检测、观察、测量人体器官组织不可或缺的工具。这些成像信息有益于医学诊断和治疗。传统显微镜需要取样，固定，脱水，切片等过程来长时间处理样本。因此，实时观察活体组织和细胞结构对医学界非常有吸引力。近年来，光学相关断层扫描（OCT）利用相干光，例如激光和迈克尔逊干涉仪装备来穿透皮肤。通过这种方法得到的图像是纵深平面的。另一种方法，共聚焦显微镜，利用相同的光路，照明和接收生物组织内发出的光信号，最终的成像是生物组织内横向平面图像。一个点状光用来照明一个特定的目标样品，因此可以消除传统显微镜应变光线和其他副作用。像OCT和共聚焦显微镜这样的装置通常比较笨重，而且限定单一波长如激光作为光源。
但是光信号发出和接收都是通过光束分离器，这种结构通常不适合用作医疗或其他应用的微型结构，因为光束分离器通常需要直角构成，导致占用空间较大。其中光束分离器使得反射出的光源信号只能朝样品方向照射，来自样品的光信号可穿透光束分离器到达光传感器，但是光束分离器通常是针对特定波长有效的，结果是该装置只可以在单一或少数几个波长情况下工作。
发明内容
本发明目的在于提供一种能够在多种波长下工作的近距离成像装置及其使用方法。
本发明所述的近距离成像装置，包括外壳和成像单元，外壳内设有至少一个照射单元和一个信号接收单元，照射单元包括发光体和照射透镜，发光体与照射透镜相对设置，信号接收单元包括传感器和信号接收透镜，传感器与信号接收透镜相对设置，传感器与成像单元相连接，成像单元用于输出检测物的图像信息，所述近距离成像装置还包括中继透镜，照射透镜和信号接收透镜置于中继透镜的同一侧，中继透镜另一侧朝向外壳外，中继透镜用于将照射单元发出的照射光送至检测物，并将检测物反射的信号光送至信号接收单元。
如图1所示，在现有技术中，需要采用光束分离器实现光信号的正确传递，但是光束分离器只针对特定波长的光信号有效，从而导致现有的成像装置只能在单一或少数几个波长情况下工作；另外，采用光束分离器通常需要照射单元和信号接收单元呈直角布置，导致设备的占用空间较大，不适宜用于医疗设备或其他微型设备。
本发明采用中继透镜替代光束分离器，依然实现了光信号的正确传递，而且中继透镜对多种波长的光信号有效，使得本发明能够适用于多种工作情况；另外，采用中继透镜后，照射单元和信号接收单元无需呈直角布置，使得设备的结构能够更小、更紧凑，更能适用于医疗设备或其他微型设备。
优选的，所述照射透镜和信号接收透镜并排布置，
所述照射透镜一侧与发光体相对，另一侧与中继透镜相对；
所述信号接收透镜一侧与传感器相对，另一侧与中继透镜相对。
优选的，所述多个照射透镜排列为一照射面，多个信号接收透镜排列为一信号接收面，照射面、信号接收面与检测物的检测面共轭布置。
优选的，所述照射透镜和信号接收透镜围绕中继透镜的同一侧布置，
所述照射透镜一侧与发光体相对，另一侧与中继透镜相对；
所述信号接收透镜一侧与传感器相对，另一侧与中继透镜相对。
优选的，所述发光体为照射光波长可调的发光体。
由于发光体发出的照射光波长可调，使得近距离成像装置能够根据检测物调节照射光的波长，以更准确的获得检测物的图像信息。
优选的，所述发光体包括LCD和背光源，LCD一侧与照射透镜相对，另一侧与背光源相对。
优选的，所述背光源为LED。
优选的，所述发光体为单色LED、多色LED、红外线产生器、紫外光产生器或激光产生器。
优选的，所述中继透镜表面设有抗反射膜。
由于光信号经过中继透镜后会产生反射，从而影响近距离成像装置采集检测物图像信息的准确性，所以在中继透镜表面设置抗反射膜，减少了光信号的直接反射，从而提高了近距离成像装置采集检测物图像信息的准确性。
优选的，所述中继透镜呈球体状或椭圆体状。
优选的，所述外壳为防水结构。
由于近距离成像装置的外壳采用防水结构，使得近距离成像装置能够对液体内的检测物进行扫描检测。
优选的，所述成像单元包括显示器，成像单元通过显示器输出检测物的图像。
本发明所述近距离成像装置的使用方法，
（1）使用近距离成像装置对检测物扫描，以获得检测物各个检测点的图像信息；
（2）将检测物各个检测点的图像信息送至成像单元；
（3）用成像单元分析图像信息，并输出检测物的图像。
优选的，使用近距离成像装置按顺序地对检测物的各个检测点扫描。
按顺序地对检测物的各个检测点进行扫描，使各个图像信息关联性高，方便了图像的分析处理。
优选的，用浸没液浸没检测物，近距离成像装置置于浸没液内对检测物扫描。
优选的，根据近距离成像装置发出照射光的波长和检测物之间的光耦系数选择相匹配的浸没液。
根据不同的情况选择不同的浸没液，可以保证近距离成像装置可以准确地获得检测物的图像信息。
附图说明
图1是现有技术的结构示意图；
图2是本发明第一种实施例的结构示意图；
图3是本发明第二种实施例的结构示意图。
具体实施方式
本发明的第一种实施例如图2所示，包括外壳和成像单元，外壳设置为防水结构，外壳内设置有信号接收透镜30、照射透镜20、中继透镜10、传感器31、LCD21和LED22，其中信号接收透镜30、照射透镜20和中继透镜10共轭布置，信号接收透镜30和照射透镜20并排设置，信号接收透镜30和照射透镜20置于中继透镜10的同一侧，信号接收透镜30和照射透镜20的正面与中继透镜10的背面平行相对，信号接收透镜30的背面与传感器31平行相对，照射透镜20的背面与LCD21的正面平行相对，LCD的背面与LED的正面平行相对，中继透镜10的正面朝向外壳外，而且中继透镜10呈球体状，中继透镜10的表面还覆盖有抗反射膜11；所述成像单元与传感器31连接，其中，成像单元包括有显示器。
本发明的使用方法如下，首先LED22发出照明光，照明光送至LCD21继而产生照射光，照射光穿过照射透镜20送至中继透镜10，然后照射光再穿过中继透镜10送至检测物，照射光经检测物反射成为信号光，信号光穿过中继透镜10送至信号接收透镜30，然后信号光再穿过信号接收透镜30送至传感器31，传感器31将接收信号光转为图像信息，并将图像信息送至成像单元，整个过程中由中继透镜10上的抗反射膜11减少照射光和信号光的直接反射，以提高近距离成像装置采集图像信息的准确性；重复上述步骤，按顺序地对检测物的各个检测点进行图像信息采集，直至将检测物所有检测点的图像信息采集完毕为止，此时成像单元对所有接收的图像信息进行分析处理，并通过显示器显示检测物的图像。
为了进一步提高近距离成像装置采集图像信息的准确性，应根据近距离成像装置发出照射光的波长和检测物之间的光耦系数选择相匹配的浸没液，并用浸没液浸没检测物，再重复上述步骤便可准确地获得检测物的图像信息；又由于控制LCD的工作状态可以调节照射光的波长，使得近距离成像装置能够根据检测物调节照射光的波长，以更准确的获得检测物的图像信息（当设备无需设置照射光可调节的功能时，也可选择LCD21、单色LED、多色LED、红外线产生器、紫外光产生器或激光产生器等进行替换，以直接发出照射光）。
本发明的第二种实施例如图3所示，其结构和使用方法与本发明的第一种实施例基本相同，其区别在于：信号接收透镜30与照射透镜20并非并排设置，两者围绕中继透镜10的背面布置，使得信号接收透镜30与照射透镜20的布置方式呈八字形。
其中，上文对于信号接收透镜30、照射透镜20和中继透镜10的正背面的定义，仅为了更清晰地对技术方案进行解释，并不对技术方案构成限定；另外，还可以根据实际需要设置多个信号接收单元（信号接收单元由传感器31和信号接收透镜30构成）和照射单元（照射单元由LCD21、LED22和照射透镜20构成）。
在以上实施方式的基础上改进的也视为专利的保护范围。
Claims (15)
1.一种近距离成像装置，用于实时观察活体组织和细胞结构，包括外壳和成像单元，外壳内设有至少一个照射单元和多个信号接收单元，照射单元包括发光体和照射透镜，发光体与照射透镜相对设置，信号接收单元包括传感器和信号接收透镜，传感器与信号接收透镜相对设置，传感器与成像单元相连接，成像单元用于输出检测物的图像信息，其特征在于：所述近距离成像装置还包括中继透镜，照射透镜和信号接收透镜置于中继透镜的同一侧，中继透镜另一侧朝向外壳外，中继透镜用于将照射单元发出的照射光送至检测物，并将检测物反射的信号光送至信号接收单元；所述发光体为照射光波长可调的发光体。
2.根据权利要求1所述的近距离成像装置，其特征在于：所述照射透镜和信号接收透镜并排布置，
所述照射透镜一侧与发光体相对，另一侧与中继透镜相对；
所述信号接收透镜一侧与传感器相对，另一侧与中继透镜相对。
3.根据权利要求2所述的近距离成像装置，其特征在于：所述照射透镜具有多个，多个照射透镜排列为一照射面，多个信号接收透镜排列为一信号接收面，照射面、信号接收面与检测物的检测面共轭布置。
4.根据权利要求1所述的近距离成像装置，其特征在于：所述照射透镜和信号接收透镜围绕中继透镜的同一侧布置，
所述照射透镜一侧与发光体相对，另一侧与中继透镜相对；
所述信号接收透镜一侧与传感器相对，另一侧与中继透镜相对。
5.根据权利要求1所述的近距离成像装置，其特征在于：所述发光体包括LCD和背光源，LCD一侧与照射透镜相对，另一侧与背光源相对。
6.根据权利要求5所述的近距离成像装置，其特征在于：所述背光源为LED。
7.根据权利要求1所述的近距离成像装置，其特征在于：所述发光体为单色LED、多色LED、红外线产生器、紫外光产生器或激光产生器。
8.根据权利要求1所述的近距离成像装置，其特征在于：所述中继透镜表面设有抗反射膜。
9.根据权利要求1所述的近距离成像装置，其特征在于：所述中继透镜呈球体状或椭圆体状。
10.根据权利要求1所述的近距离成像装置，其特征在于：所述外壳为防水结构。
11.根据权利要求1所述的近距离成像装置，其特征在于：所述成像单元包括显示器，成像单元通过显示器输出检测物的图像。
12.一种权利要求1所述近距离成像装置的使用方法，其特征在于：
(1)使用近距离成像装置对检测物扫描，以获得检测物各个检测点的图像信息；
(2)将检测物各个检测点的图像信息送至成像单元；
(3)用成像单元分析图像信息，并输出检测物的图像。
13.根据权利要求12所述近距离成像装置的使用方法，其特征在于：使用近距离成像装置按顺序地对检测物的各个检测点扫描。
14.根据权利要求12所述近距离成像装置的使用方法，其特征在于：用浸没液浸没检测物，近距离成像装置置于浸没液内对检测物扫描。
15.根据权利要求14所述近距离成像装置的使用方法，其特征在于：根据近距离成像装置发出照射光的波长和检测物之间的光耦系数选择相匹配的浸没液。
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