本實(shí)用新型涉及醫(yī)學(xué)光譜成像技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種多波段光譜成像儀，用于細(xì)胞成分的定位和定量分析，特別是醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的細(xì)胞內(nèi)組分的定量分析。

背景技術(shù)：

光譜成像技術(shù)起源于20世紀(jì)70年代的多光譜遙感技術(shù)，并隨著對(duì)地遙感應(yīng)用的需要而發(fā)展.光譜成像技術(shù)的最重要特征和標(biāo)志是光譜和圖像結(jié)合為一體，它所獲取的地球表面圖像包含了豐富的空間、輻射和光譜三重信息，因而在地質(zhì)、農(nóng)業(yè)、植被、環(huán)境、城市、軍事、水文、大氣等方面都有良好的應(yīng)用。

將光譜成像技術(shù)應(yīng)用于生物組織樣本的檢測,對(duì)生物組織光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行定性、定量和定位分析,可以真正實(shí)現(xiàn)對(duì)生物組織進(jìn)行“在哪處、有什么、有多少”的綜合分析目標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)某些病理變化的早期診斷。

光譜成像實(shí)現(xiàn)的方法目前主要有三種：

1.采用基于電聲光原理的AOTF或基于偏振光的干涉原理的LCTF電控調(diào)制器件濾光，用CCD采集濾光后的圖像。這類方法的短板是電控濾光器件的不均勻性、雜散光以及低透過率影響較大，實(shí)現(xiàn)成本較高。

2.采用薄膜干涉濾光片制成的電控濾光輪濾光，轉(zhuǎn)動(dòng)到不同的濾光片，用CCD采集不同波長濾光后的圖像。缺點(diǎn)是受濾光輪切換速度制約，成像速度較慢。

3.沿用航空遙感中推帚式成像光譜儀的原理，采用棱鏡或光柵組合元件在后光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行光譜分光，利用高精度載物臺(tái)自動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)進(jìn)行推掃成像。優(yōu)點(diǎn)是光譜分辨率較高，缺點(diǎn)是成像速度依然很慢。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提供了一種多波段光譜成像儀，不需設(shè)置濾光器件和分光器件，即可解決醫(yī)學(xué)領(lǐng)域快速多光譜成像的問題。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案來具體實(shí)現(xiàn)：

多波段光譜成像儀，組合光源、準(zhǔn)直會(huì)聚組件、照明載玻片、顯微鏡頭、成像鏡和數(shù)字成像攝像機(jī)，其中所述組合光源包括出射方向相同、但是波長不同的至少兩個(gè)單色光發(fā)光芯片，在所述組合光源的出射光路上設(shè)有所述準(zhǔn)直會(huì)聚組件，由所述準(zhǔn)直會(huì)聚組件對(duì)組合光源發(fā)出的光線進(jìn)行準(zhǔn)直、會(huì)聚，在所述準(zhǔn)直會(huì)聚組件的出射光路上設(shè)有所述照明載玻片，經(jīng)過所述照明載玻片的出射光路上設(shè)有所述顯微鏡頭，所述顯微鏡頭的出射光路上設(shè)有所述成像鏡，所述成像鏡的出射光路上設(shè)有所述數(shù)字成像攝像機(jī)。

所述組合光源包括四個(gè)單色光發(fā)光芯片。

所述組合光源的單色光發(fā)光芯片呈陣列布置。

所述單色光發(fā)光芯片的發(fā)光波長為470nm、530nm、570nm、630nm中的任意一個(gè)。

所述單色光發(fā)光芯片的發(fā)光波長也可以是其他波長。

所述準(zhǔn)直會(huì)聚組件，包括沿著光路設(shè)置的準(zhǔn)直鏡和會(huì)聚鏡，所述準(zhǔn)直鏡對(duì)所述組合光源發(fā)出的光線準(zhǔn)直后形成平行光，所述會(huì)聚鏡對(duì)所述平行光進(jìn)行會(huì)聚。

所述準(zhǔn)直會(huì)聚組件，還包括反射鏡片，所述反射鏡片設(shè)置在所述準(zhǔn)直鏡的出射光路上，所述會(huì)聚鏡設(shè)在所述反射鏡片的出射光路上。

所述數(shù)字成像攝像機(jī)為黑白攝像機(jī)。

多波段光譜成像儀，還包括：

攝像機(jī)控制電路，與所述數(shù)字成像攝像機(jī)連接，用于接收所述數(shù)字成像攝像機(jī)的成像數(shù)據(jù)；

存儲(chǔ)器，與所述攝像機(jī)控制電路連接，接收所述攝像機(jī)控制電路的成像數(shù)據(jù)，并進(jìn)行存儲(chǔ)。

多波段光譜成像儀，還包括：

光源控制電路，用于與所述攝像機(jī)控制電路連接，并根據(jù)所述攝像機(jī)控制電路的成像數(shù)據(jù)控制所述組合光源切換不同的單色光發(fā)光芯片發(fā)光。

本實(shí)用新型提供的多波段光譜成像儀，光路簡單，不需設(shè)置濾光器件和分光器件，通過切換組合光源的不同單色光發(fā)光芯片，即可實(shí)現(xiàn)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域快速多光譜成像。

附圖說明

下面根據(jù)附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

圖1是一實(shí)施例所述一種多波段光譜成像光源的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是一實(shí)施例所述組合光源的LED(或半導(dǎo)體激光)發(fā)光芯片布局結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是一實(shí)施例所述一種多波段光譜成像方法的時(shí)序示意圖。

圖4是一實(shí)施例所述攝像機(jī)控制電路的電路圖。

圖5是一實(shí)施例所述光源控制電路的電路圖。

具體實(shí)施方式

如圖1-3所示，本實(shí)用新型實(shí)施例提供多波段光譜成像儀，組合光源11、準(zhǔn)直會(huì)聚組件、照明載玻片60、顯微鏡頭51、成像鏡61和數(shù)字成像攝像機(jī)71，其中所述組合光源11包括出射方向相同、但是波長不同的至少兩個(gè)單色光發(fā)光芯片，在所述組合光源的出射光路上設(shè)有所述準(zhǔn)直會(huì)聚組件，由所述準(zhǔn)直會(huì)聚組件對(duì)組合光源發(fā)出的光線進(jìn)行準(zhǔn)直、會(huì)聚，在所述準(zhǔn)直會(huì)聚組件的出射光路上設(shè)有所述照明載玻片60，所述照明載玻片60上放置樣品，經(jīng)過所述照明載玻片60的出射光路上設(shè)有所述顯微鏡頭51，所述顯微鏡頭51的出射光路上設(shè)有所述成像鏡61，所述成像鏡61的出射光路上設(shè)有所述數(shù)字成像攝像機(jī)71。

如圖2所示，所述組合光源11包括四個(gè)單色光發(fā)光芯片。視應(yīng)用需要，所述單色光發(fā)光芯片可以為2-16個(gè)。

所述組合光源11的單色光發(fā)光芯片呈陣列布置。

所述單色光發(fā)光芯片的發(fā)光波長為470nm、530nm、570nm、630nm中的任意一個(gè)。

所述單色光發(fā)光芯片的發(fā)光波長也可以是其他波長。

所述準(zhǔn)直會(huì)聚組件，包括沿著光路設(shè)置的準(zhǔn)直鏡31和會(huì)聚鏡41，所述準(zhǔn)直鏡31對(duì)所述組合光源發(fā)出的光線準(zhǔn)直后形成平行光，所述會(huì)聚鏡41對(duì)所述平行光進(jìn)行會(huì)聚。

所述準(zhǔn)直會(huì)聚組件，還包括反射鏡片50，所述反射鏡片50設(shè)置在所述準(zhǔn)直鏡31的出射光路上，所述會(huì)聚鏡41設(shè)在所述反射鏡片50的出射光路上。

所述數(shù)字成像攝像機(jī)71為黑白攝像機(jī)。

如圖4所示，所述多波段光譜成像儀，還包括：

攝像機(jī)控制電路81，與所述數(shù)字成像攝像機(jī)71連接，用于接收所述數(shù)字成像攝像機(jī)71的成像數(shù)據(jù)；所述攝像機(jī)控制電路81采用集成芯片POIC。

存儲(chǔ)器21，與所述攝像機(jī)控制電路81連接，接收所述攝像機(jī)控制電路81的成像數(shù)據(jù)，并進(jìn)行存儲(chǔ)。

如圖5所示，所述多波段光譜成像儀，還包括：

光源控制電路91，用于與所述攝像機(jī)控制電路81連接，并根據(jù)所述攝像機(jī)控制電路81的成像數(shù)據(jù)控制所述組合光源11切換不同的單色光發(fā)光芯片發(fā)光。

攝像機(jī)控制電路81在相機(jī)曝光前發(fā)出信號(hào)給光源控制電路91，點(diǎn)亮組合光源11中的一個(gè)單色光發(fā)光芯片，在相機(jī)曝光結(jié)束后發(fā)出信號(hào)給光源控制電路，熄滅單色光發(fā)光芯片，然后根據(jù)點(diǎn)亮的單色光發(fā)光芯片的波長，將數(shù)字圖像存入計(jì)算機(jī)21內(nèi)相應(yīng)多波段圖像的相應(yīng)波段；然后再在下一個(gè)相機(jī)曝光前發(fā)出信號(hào)給光源控制模塊91，點(diǎn)亮組合光源中的另一個(gè)單色光發(fā)光芯片……,依次循環(huán)。

附圖3中，第一行表示相機(jī)曝光的時(shí)序，高電平表示相機(jī)在曝光。第二到四行表示各個(gè)LED(或半導(dǎo)體激光)點(diǎn)亮的時(shí)序，高電平表示LED被點(diǎn)亮發(fā)光。

以四個(gè)LED(四波段)為例說明多光譜成像的過程。

LED1在相機(jī)曝光前被點(diǎn)亮，并持續(xù)點(diǎn)亮到相機(jī)曝光完成后才熄滅，此時(shí)相機(jī)曝光采集的圖像是單色LED1波長的一個(gè)光譜圖像，隨后立即被存儲(chǔ)。

在相機(jī)第二次曝光前，LED2在相機(jī)曝光前被點(diǎn)亮，并持續(xù)點(diǎn)亮到相機(jī)曝光完成后才熄滅，此時(shí)相機(jī)曝光采集的圖像是單色LED2波長的一個(gè)光譜圖像，隨后立即被存儲(chǔ)。

在相機(jī)第三次曝光前，LED3在相機(jī)曝光前被點(diǎn)亮，并持續(xù)點(diǎn)亮到相機(jī)曝光完成后才熄滅，此時(shí)相機(jī)曝光采集的圖像是單色LED4波長的一個(gè)光譜圖像，隨后立即被存儲(chǔ)。

在相機(jī)第四次曝光前，LED4在相機(jī)曝光前被點(diǎn)亮，并持續(xù)點(diǎn)亮到相機(jī)曝光完成后才熄滅，此時(shí)相機(jī)曝光采集的圖像是單色LED4波長的一個(gè)光譜圖像，隨后立即被存儲(chǔ)。

四個(gè)存儲(chǔ)的光譜圖像共同形成了被觀察樣品的四波段光譜成像。

本實(shí)施例中，組合光源11采用了如藍(lán)(470nm)、綠(530nm)、紅(630nm)和570nm四色LED集成的LED，此前三色和人眼視錐細(xì)胞感光對(duì)應(yīng)，便于實(shí)現(xiàn)彩色成像，同時(shí)是窄帶離散單色光譜，滿足朗伯定律，有利于定量分析，同時(shí)此LED市場有現(xiàn)成產(chǎn)品。第四色570nm的單色LED，用于細(xì)胞DNA定量測量，細(xì)胞福爾根染色的染料在此波長上吸收很強(qiáng)。

采用本實(shí)用新型，實(shí)現(xiàn)了470nm、530nm、570nm和630nm的四波段顯微多光譜快速成像；借助相關(guān)的分析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了巴氏和福爾根復(fù)染條件下的細(xì)胞DNA倍體分析，滿足了同時(shí)在一張玻片上實(shí)現(xiàn)DNA倍體分析和TBS細(xì)胞分析的需求。

本實(shí)用新型提供的多波段光譜成像儀，光路簡單，不需設(shè)置濾光器件和分光器件，通過切換組合光源的不同單色光發(fā)光芯片，即可實(shí)現(xiàn)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域快速多光譜成像。

最后應(yīng)說明的是：以上所述僅為實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制實(shí)用新型，盡管參照前述實(shí)施例對(duì)實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。