專利名稱：一種近距離成像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種成像裝置，特別涉及一種醫(yī)用近距離成像裝置。
背景技術(shù)：
顯微醫(yī)學(xué)成像歷史悠久，是檢測、觀察、測量人體器官組織不可或缺的工具。這些成像信息有益于醫(yī)學(xué)診斷和治療。傳統(tǒng)顯微鏡需要取樣，固定，脫水，切片等過程來長時間處理樣本。因此，實時觀察活體組織和細胞結(jié)構(gòu)對醫(yī)學(xué)界非常有吸引力。近年來，弱相干光斷層掃描(OCT)成像利用相干光，例如用紅外激光和邁克爾遜干涉原理來穿透皮膚組織成像。通過這種方法得到的圖像是縱深平面的。另一種方法，共聚焦顯微鏡，利用相同的光路，照明和接收生物組織內(nèi)發(fā)出的光信號，最終的成像是生物組織內(nèi)橫向平面圖像。一個點狀光用來照明一個特定的目標樣品，因此可以消除傳統(tǒng)顯微鏡應(yīng)變光線和其他副作用。像OCT和共聚焦顯微鏡這樣的裝置通常比較笨重，而且限定單一波長如激光作為光源。但是光信號發(fā)出和接收都是通過光束分離器，這種結(jié)構(gòu)通常不適合用作醫(yī)療或其他應(yīng)用的微型結(jié)構(gòu)，因為光束分離器通常需要直角構(gòu)成，導(dǎo)致占用空間較大。其中光束分離器使得反射出的光源信號只能朝樣品方向照射，來自樣品的光信號可穿透光束分離器到達光傳感器，但是光束分離器通常是針對特定波長有效的，結(jié)果是該裝置只可以在單一或少數(shù)幾個波長情況下工作。為了解決上述問題，出現(xiàn)了一種使用中繼透鏡的近距離成像裝置；采用中繼透鏡替代光束分離器，依然實現(xiàn)了光信號的正確傳遞，而且中繼透鏡對多種波長的光信號有效，使得本實用新型能夠適用于多種工作情況；另外，采用中繼透鏡后，照射單元和信號接收單元無需呈直角布置，使得設(shè)備的結(jié)構(gòu)能夠更小、更緊湊，更能適用于醫(yī)療設(shè)備或其他微型設(shè)備。但是這種近距離成像裝置的成像速度依然較慢，一次曝光只能獲取一個圖像信息，若要獲取檢測物整體的圖像信息，必須進行多次采樣，導(dǎo)致獲取圖像信息花費的時間較多，從而影響了成像速度。

實用新型內(nèi)容本實用新型目的在于提供一種近距離成像裝置，該裝置一次曝光能夠獲取多個圖像信息，以減少圖像信息的采樣時間，從而大大提高成像速度，使其能夠即時對自然狀態(tài)下的活體組織快速成像。上述近距離成像裝置，包括外殼、中繼透鏡和成像單元，外殼內(nèi)設(shè)有照射單元和信號接收單元，照射單元包括發(fā)光體和照射透鏡，發(fā)光體與照射透鏡相對設(shè)置，信號接收單元包括傳感器和信號接收透鏡，傳感器與信號接收透鏡相對設(shè)置；所述照射透鏡和信號接收透鏡置于中繼透鏡的同一側(cè)，中繼透鏡另一側(cè)朝向外殼外；所述成像單元與傳感器相連接，成像單元用于輸出檢測物的圖像信息，所述傳感器與信號接收透鏡之間設(shè)有編碼孔徑層，編碼孔徑層具有多個通孔，編碼孔徑層使傳感器與信號接收透鏡以編碼孔徑方式進行成像。在背景技術(shù)中提及了一種使用中繼透鏡的近距離成像裝置，這種成像裝置一次曝光只能獲取一個圖像信息，若要獲取檢測物整體的圖像信息，必須進行多次采樣，導(dǎo)致獲取圖像信息花費的時間較多，從而影響了成像速度。而本實用新型采用編碼孔徑方式進行成像，編碼孔徑層上的每一個通孔采集一個圖像信息，由于編碼孔徑層上具有多個通孔，所以進行一次曝光便能采集多個圖像信息；例如，采用兩個通孔采集圖像信息，即一次曝光便得到2個圖像信息，使成像速度增快2倍，當采用N個通孔采集圖像信息時，即一次曝光便得到N個圖像信息，使成像速度增快N倍。更重要的是，現(xiàn)有成像技術(shù)速度過慢，將為病人帶來了大量隱性危機；因為現(xiàn)有技術(shù)需要取樣，固定，染色，脫水，切片等過程來長時間處理樣本，所以不可能對多個部位進行采樣檢驗，假若只采集了健康的細胞，而未能采集到病變細胞時，將會出現(xiàn)以下情況:檢驗報告顯示病人非常健康，但病變細胞依然存在于人體，結(jié)果將導(dǎo)致病人錯失治療時機。顯然，本實用新型提供的技術(shù)方案使成像速度得到質(zhì)的飛躍，使其能夠即時對自然狀態(tài)下的活體進行采樣、成像，所以在短時間內(nèi)便能獲得各個檢測部位的圖像信息，解決現(xiàn)有技術(shù)存在的隱性危機，保障了病人的健康，為醫(yī)學(xué)領(lǐng)域帶來重大貢獻。優(yōu)選的，所述傳感器與編碼孔徑層之間設(shè)有聚焦層，聚焦層將經(jīng)過編碼孔徑層的反射光聚焦至傳感器。因為并不是所有反射光均能到達傳感器的有效區(qū)域，這將導(dǎo)致大量的有效信息流失；為了解決這個問題，本實用新型設(shè)置了聚焦層，使得反射光能夠盡可能聚焦至傳感器的有效區(qū)域，減少了信息的流失，提高了成像的效率。優(yōu)選的，所述聚焦層由多個透鏡排列而成，編碼孔徑層上的一個或多個通孔與一個透鏡相對應(yīng)。優(yōu)選的，所述編碼孔徑層的通孔為可開閉結(jié)構(gòu)。由于編碼孔徑層的通孔為可開閉結(jié)構(gòu)，只要控制通孔的開閉時間，便能簡單地控制采集圖像信息時的曝光時間。優(yōu)選的，所述編碼孔徑層的通孔為條形狀，多個通孔在水平方向或垂直方向平行排列；或所述編碼孔徑層在水平方向和垂直方向均平行排列有通孔；當近距離成像裝置工作時，水平方向和垂直方向的通孔交替打開。設(shè)置水平方向或垂直方向的通孔是為了去除雜光，水平方向的通孔用于去除垂直方向的雜光，垂直方向的通孔用于去除水平方向的雜光，使成像的準確性得以提高。通過交替打開水平方向和垂直方向的通孔，便能夠依次去除垂直方向和水平方向的雜光，使成像的準確性得以提高。優(yōu)選的，所述編碼孔徑層至少包括一水平孔徑層和一垂直孔徑層，水平孔徑層和垂直孔徑層交替布置；所述水平孔徑層的通孔為條形狀，多個通孔在水平方向平行排列；所述垂直孔徑層的通孔為條形狀，多個通孔在垂直方向平行排列。同理，水平方向的通孔用于去除垂直方向的雜光，垂直方向的通孔用于去除水平方向的雜光，同時設(shè)置水平方向和垂直方向的通孔，使得水平方向和垂直方向的雜光得以去除，從而提高了成像的準確性。優(yōu)選的，所述水平孔徑層和垂直孔徑層的通孔同時打開。由于水平孔徑層和垂直孔徑層的通孔同時打開，使得水平方向和垂直方向的雜光能夠同時去除，提高了去除雜光的效率。優(yōu)選的，所述編碼孔徑層上的通孔呈矩陣排列。優(yōu)選的，所述編碼孔徑層為LCD或機械針孔層，且當所述編碼孔徑層為可編程控制的IXD時，IXD通過編程控制通孔的大小、方向、密度和開閉。優(yōu)選的，所述照射透鏡、信號接收透鏡與檢測物的檢測面共軛布置。由于照射透鏡、信號接收透鏡與檢測物的檢測面共軛布置，使獲得的圖像信息符合共軛成像的原理，方便圖像信息輸出時的運算。優(yōu)選的，所述照射透鏡和信號接收透鏡并排布置；或所述照射透鏡和信號接收透鏡圍繞中繼透鏡的同一側(cè)布置；上述的照射透鏡由單個透鏡體構(gòu)成，或由多個透鏡體并排排列組成；上述的信號接收透鏡由單個透鏡體構(gòu)成，或由多個透鏡體并排排列組成。優(yōu)選的，所述發(fā)光體為照射光波長可調(diào)的發(fā)光體。由于發(fā)光體發(fā)出的照射光波長可調(diào)，使得近距離成像裝置能夠根據(jù)檢測物調(diào)節(jié)照射光的波長，以更準確的獲得檢測物的圖像信息。優(yōu)選的，所述發(fā)光體包括IXD和背光源，IXD —側(cè)與照射透鏡相對,另一側(cè)與背光源相對。優(yōu)選的，所述IXD上設(shè)有多個可開閉的通孔。由于LCD的通孔為可開閉結(jié)構(gòu)，只要控制通孔的開閉時間，便能簡單地控制采集圖像信息時的曝光時間。優(yōu)選的，所述發(fā)光體包括背光源和具有多個可開閉通孔的機械針孔層，機械針孔層一側(cè)與照射透鏡相對，另一側(cè)與背光源相對。當無需調(diào)節(jié)照射光波長的時候，可以采用機械針孔層替代LCD，用以控制采集圖像信息時的曝光時間。

圖1是本實用新型第一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型工作原理示意圖；圖3是本實用新型水平孔徑層的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實用新型垂直孔徑層的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本實用新型編碼孔徑層的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本實用新型信號接收單元的工作原理示意圖一；圖7是本實用新型信號接收單元的工作原理示意圖二 ；圖8是本實用新型第二種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
本實用新型的第一種實施例如圖1所示，包括外殼和成像單元，外殼為防水結(jié)構(gòu)，外殼內(nèi)設(shè)有照射單元、信號接收單元和中繼透鏡10，照射單元和信號接收單元并排設(shè)置，中繼透鏡10 —側(cè)與照射單元和信號接收單元相對，中繼透鏡另一側(cè)朝向外殼外，使得照射單元、信號接收單元和中繼透鏡10成共軛布置，且中繼透鏡10表面還覆蓋有抗反射膜11 ;所述成像單元與信號接收單元相連接，成像單元用于輸出檢測物的圖像信息。如圖1和2所示，所述照射單元包括LED22、準直器60、IXD21和照射透鏡20，在外殼內(nèi)，按照LED22、準直器60、IXD21、照射透鏡20至中繼透鏡10的方式布置；其中，照射單元內(nèi)的IXD20為可編程控制的IXD，IXD20上具有多個可開閉的通孔，照射透鏡20由單個透鏡體構(gòu)成，或由多個透鏡體并排排列組成。如圖1和2所示，所述信號接收單元包括傳感器31、聚焦層、IXD40和信號接收透鏡30，在外殼內(nèi)，按照傳感器31、聚焦層、IXD40、信號接收透鏡30至中繼透鏡10的方式布置；其中，聚焦層由多個透鏡50排列而成；如圖3和4所示，信號接收單元的LCD40包括水平孔徑層41和垂直孔徑層42，水平孔徑層41上的通孔呈條形狀，該通孔在垂直方向平行排列；垂直孔徑層42上的通孔呈條形狀，該通孔在水平方向平行排列；由于水平孔徑層41與垂直孔徑層42疊加布置，使得兩者的通孔互相垂直，水平孔徑層41和垂直孔徑層42上的通孔分為若干組，每組通孔與一個透鏡50相對布置；另外，信號接收透鏡30由單個透鏡體構(gòu)成，或由多個透鏡體并排排列組成。如圖2、6和7所示，本實用新型的近距離成像裝置工作時，LED22作為背光源發(fā)出照射光，照射光經(jīng)過IXD21后射出(照射光的波長由IXD21進行調(diào)節(jié))，經(jīng)調(diào)節(jié)后的照射光送至照射透鏡20，照射透鏡20將照射光送至中繼透鏡10，中繼透鏡10將照射光送至檢測物；檢測物對照射光進行反射，反射光經(jīng)過中繼透鏡10送至信號接收透鏡30，反射光穿過信號接收透鏡30后經(jīng)水平孔徑層41和垂直孔徑層42去除雜光，去除雜光后的反射光再經(jīng)聚焦層的透鏡50進行聚焦，使反射光能夠聚焦在傳感器31的有效區(qū)域，傳感器31將接收的圖像信息送至成像單元，成像單元根據(jù)接收的信息輸出檢測物的圖像信息；在上述的工作過程中，由于光信號經(jīng)過中繼透鏡10后會產(chǎn)生反射，從而影響近距離成像裝置采集檢測物圖像信息的準確性，所以在中繼透鏡10表面設(shè)置抗反射膜11，減少了光信號的直接反射，從而提高了近距離成像裝置采集檢測物圖像信息的準確性。為了進一步提高近距離成像裝置采集圖像信息的準確性，應(yīng)根據(jù)近距離成像裝置發(fā)出照射光的波長和檢測物之間的光耦系數(shù)選擇相匹配的浸沒液，并用浸沒液浸沒檢測物，再重復(fù)上述步驟便可準確地獲得檢測物的圖像信息；又由于控制LCD21的工作狀態(tài)可以調(diào)節(jié)照射光的波長，使得近距離成像裝置能夠根據(jù)檢測物調(diào)節(jié)照射光的波長，以更準確的獲得檢測物的圖像信息(當設(shè)備無需設(shè)置照射光可調(diào)節(jié)的功能時，也可選擇單色LED、多色LED、紅外線產(chǎn)生器、紫外光產(chǎn)生器或激光產(chǎn)生器等進行替換，以直接發(fā)出照射光)。本實用新型的第二種實施例如圖7所示，其結(jié)構(gòu)和使用方法與本實用新型的第一種實施例基本相同，其區(qū)別在于:信號接收透鏡30與照射透鏡20并非并排設(shè)置，兩者圍繞中繼透鏡10的背面布置，使得信號接收透鏡30與照射透鏡20的布置方式呈八字形。另外，上述兩種實施例的編碼孔徑層也可以其他結(jié)構(gòu)取代，如LCD40在水平方向和垂直方向均平行排列有通孔，當近距離成像裝置工作時，水平方向和垂直方向的通孔交替打開；上述兩種實施例的IXD40還可以圖5所示的結(jié)構(gòu)取代，即IXD40上的通孔呈矩陣排列。
在以上實施方式的基礎(chǔ)上改進的也視為專利的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種近距離成像裝置，包括外殼、中繼透鏡和成像單元，外殼內(nèi)設(shè)有照射單元和信號接收單元，照射單元包括發(fā)光體和照射透鏡，發(fā)光體與照射透鏡相對設(shè)置，信號接收單元包括傳感器和信號接收透鏡，傳感器與信號接收透鏡相對設(shè)置；所述照射透鏡和信號接收透鏡置于中繼透鏡的同一側(cè)，中繼透鏡另一側(cè)朝向外殼外；所述成像單元與傳感器相連接，成像單元用于輸出檢測物的圖像信息，其特征在于:所述傳感器與信號接收透鏡之間設(shè)有編碼孔徑層，編碼孔徑層具有多個通孔，編碼孔徑層使傳感器與信號接收透鏡以編碼孔徑方式進行成像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的近距離成像裝置，其特征在于:所述傳感器與編碼孔徑層之間設(shè)有聚焦層，聚焦層將經(jīng)過編碼孔徑層的反射光聚焦至傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的近距離成像裝置，其特征在于:所述聚焦層由多個透鏡排列而成，編碼孔徑層上的一個或多個通孔與一個透鏡相對應(yīng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的近距離成像裝置，其特征在于:所述編碼孔徑層的通孔為可開閉結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的近距離成像裝置，其特征在于:所述編碼孔徑層的通孔為條形狀，多個通孔在水平方向或垂直方向平行排列； 或所述編碼孔徑層在水平方向和垂直方向均平行排列有通孔；當近距離成像裝置工作時，水平方向和垂直方向的通孔交替打開。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的近距離成像裝置，其特征在于:所述編碼孔徑層至少包括一水平孔徑層和一垂直孔徑層，水平孔徑層和垂直孔徑層交替布置； 所述水平孔徑層的通孔為條形狀，多個通孔在水平方向平行排列； 所述垂直孔徑層的通孔為條形狀，多個通孔在垂直方向平行排列。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的近距離成像裝置，其特征在于:所述水平孔徑層和垂直孔徑層的通孔同時打開。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的近距離成像裝置，其特征在于:所述編碼孔徑層上的通孔呈矩陣排列。
9.根據(jù)權(quán)利要求4至8任一項所述的近距離成像裝置，其特征在于:所述編碼孔徑層為LCD或機械針孔層。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的近距離成像裝置，其特征在于:所述照射透鏡、信號接收透鏡與檢測物的檢測面共軛布置。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的近距離成像裝置，其特征在于:所述照射透鏡和信號接收透鏡并排布置； 或者，所述照射透鏡和信號接收透鏡圍繞中繼透鏡的同一側(cè)布置； 上述的照射透鏡由單個透鏡體構(gòu)成，或由多個透鏡體并排排列組成；上述的信號接收透鏡由單個透鏡體構(gòu)成，或由多個透鏡體并排排列組成。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的近距離成像裝置，其特征在于:所述發(fā)光體為照射光波長可調(diào)的發(fā)光體。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的近距離成像裝置，其特征在于:所述發(fā)光體包括IXD和背光源，LCD 一側(cè)與照射透鏡相對,另一側(cè)與背光源相對。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的近距離成像裝置，其特征在于:所述IXD上設(shè)有多個可開閉的通孔。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的近距離成像裝置，其特征在于:所述發(fā)光體包括背光源和具有多個可開閉通孔的機械 針孔層，機械針孔層一側(cè)與照射透鏡相對，另一側(cè)與背光源相對。
專利摘要一種近距離成像裝置，包括外殼、中繼透鏡和成像單元，外殼內(nèi)設(shè)有照射單元和信號接收單元，照射單元包括發(fā)光體和照射透鏡，發(fā)光體與照射透鏡相對設(shè)置，信號接收單元包括傳感器和信號接收透鏡，傳感器與信號接收透鏡相對設(shè)置；所述照射透鏡和信號接收透鏡置于中繼透鏡的同一側(cè)，中繼透鏡另一側(cè)朝向外殼外；所述成像單元與傳感器相連接，成像單元用于輸出檢測物的圖像信息，所述傳感器與信號接收透鏡之間設(shè)有編碼孔徑層，編碼孔徑層具有多個通孔，編碼孔徑層使傳感器與信號接收透鏡以編碼孔徑方式進行成像；本實用新型一次曝光能夠獲取多個圖像信息，減少圖像信息的采樣時間，提高成像速度，使其能夠即時對自然狀態(tài)下的活體組織快速成像。
文檔編號A61B5/00GK203059658SQ20122065269
公開日2013年7月17日 申請日期2012年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月30日
發(fā)明者于燕斌, 相韶華 申請人:廣州市盛光微電子有限公司, 廣州博隆興中信息科技有限公司