多波段光谱成像仪的制作方法

本实用新型涉及医学光谱成像技术领域，具体的说是一种多波段光谱成像仪，用于细胞成分的定位和定量分析，特别是医学领域的细胞内组分的定量分析。

背景技术：

光谱成像技术起源于20世纪70年代的多光谱遥感技术，并随着对地遥感应用的需要而发展.光谱成像技术的最重要特征和标志是光谱和图像结合为一体，它所获取的地球表面图像包含了丰富的空间、辐射和光谱三重信息，因而在地质、农业、植被、环境、城市、军事、水文、大气等方面都有良好的应用。

将光谱成像技术应用于生物组织样本的检测,对生物组织光谱数据进行定性、定量和定位分析,可以真正实现对生物组织进行“在哪处、有什么、有多少”的综合分析目标，从而实现对某些病理变化的早期诊断。

光谱成像实现的方法目前主要有三种：

1.采用基于电声光原理的AOTF或基于偏振光的干涉原理的LCTF电控调制器件滤光，用CCD采集滤光后的图像。这类方法的短板是电控滤光器件的不均匀性、杂散光以及低透过率影响较大，实现成本较高。

2.采用薄膜干涉滤光片制成的电控滤光轮滤光，转动到不同的滤光片，用CCD采集不同波长滤光后的图像。缺点是受滤光轮切换速度制约，成像速度较慢。

3.沿用航空遥感中推帚式成像光谱仪的原理，采用棱镜或光栅组合元件在后光学系统进行光谱分光，利用高精度载物台自动装置驱动进行推扫成像。优点是光谱分辨率较高，缺点是成像速度依然很慢。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种多波段光谱成像仪，不需设置滤光器件和分光器件，即可解决医学领域快速多光谱成像的问题。

为达到上述目的，本实用新型通过以下技术方案来具体实现：

多波段光谱成像仪，组合光源、准直会聚组件、照明载玻片、显微镜头、成像镜和数字成像摄像机，其中所述组合光源包括出射方向相同、但是波长不同的至少两个单色光发光芯片，在所述组合光源的出射光路上设有所述准直会聚组件，由所述准直会聚组件对组合光源发出的光线进行准直、会聚，在所述准直会聚组件的出射光路上设有所述照明载玻片，经过所述照明载玻片的出射光路上设有所述显微镜头，所述显微镜头的出射光路上设有所述成像镜，所述成像镜的出射光路上设有所述数字成像摄像机。

所述组合光源包括四个单色光发光芯片。

所述组合光源的单色光发光芯片呈阵列布置。

所述单色光发光芯片的发光波长为470nm、530nm、570nm、630nm中的任意一个。

所述单色光发光芯片的发光波长也可以是其他波长。

所述准直会聚组件，包括沿着光路设置的准直镜和会聚镜，所述准直镜对所述组合光源发出的光线准直后形成平行光，所述会聚镜对所述平行光进行会聚。

所述准直会聚组件，还包括反射镜片，所述反射镜片设置在所述准直镜的出射光路上，所述会聚镜设在所述反射镜片的出射光路上。

所述数字成像摄像机为黑白摄像机。

多波段光谱成像仪，还包括：

摄像机控制电路，与所述数字成像摄像机连接，用于接收所述数字成像摄像机的成像数据；

存储器，与所述摄像机控制电路连接，接收所述摄像机控制电路的成像数据，并进行存储。

多波段光谱成像仪，还包括：

光源控制电路，用于与所述摄像机控制电路连接，并根据所述摄像机控制电路的成像数据控制所述组合光源切换不同的单色光发光芯片发光。

本实用新型提供的多波段光谱成像仪，光路简单，不需设置滤光器件和分光器件，通过切换组合光源的不同单色光发光芯片，即可实现医学领域快速多光谱成像。

附图说明

下面根据附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。

图1是一实施例所述一种多波段光谱成像光源的结构示意图。

图2是一实施例所述组合光源的LED(或半导体激光)发光芯片布局结构示意图。

图3是一实施例所述一种多波段光谱成像方法的时序示意图。

图4是一实施例所述摄像机控制电路的电路图。

图5是一实施例所述光源控制电路的电路图。

具体实施方式

如图1-3所示，本实用新型实施例提供多波段光谱成像仪，组合光源11、准直会聚组件、照明载玻片60、显微镜头51、成像镜61和数字成像摄像机71，其中所述组合光源11包括出射方向相同、但是波长不同的至少两个单色光发光芯片，在所述组合光源的出射光路上设有所述准直会聚组件，由所述准直会聚组件对组合光源发出的光线进行准直、会聚，在所述准直会聚组件的出射光路上设有所述照明载玻片60，所述照明载玻片60上放置样品，经过所述照明载玻片60的出射光路上设有所述显微镜头51，所述显微镜头51的出射光路上设有所述成像镜61，所述成像镜61的出射光路上设有所述数字成像摄像机71。

如图2所示，所述组合光源11包括四个单色光发光芯片。视应用需要，所述单色光发光芯片可以为2-16个。

所述组合光源11的单色光发光芯片呈阵列布置。

所述单色光发光芯片的发光波长为470nm、530nm、570nm、630nm中的任意一个。

所述单色光发光芯片的发光波长也可以是其他波长。

所述准直会聚组件，包括沿着光路设置的准直镜31和会聚镜41，所述准直镜31对所述组合光源发出的光线准直后形成平行光，所述会聚镜41对所述平行光进行会聚。

所述准直会聚组件，还包括反射镜片50，所述反射镜片50设置在所述准直镜31的出射光路上，所述会聚镜41设在所述反射镜片50的出射光路上。

所述数字成像摄像机71为黑白摄像机。

如图4所示，所述多波段光谱成像仪，还包括：

摄像机控制电路81，与所述数字成像摄像机71连接，用于接收所述数字成像摄像机71的成像数据；所述摄像机控制电路81采用集成芯片POIC。

存储器21，与所述摄像机控制电路81连接，接收所述摄像机控制电路81的成像数据，并进行存储。

如图5所示，所述多波段光谱成像仪，还包括：

光源控制电路91，用于与所述摄像机控制电路81连接，并根据所述摄像机控制电路81的成像数据控制所述组合光源11切换不同的单色光发光芯片发光。

摄像机控制电路81在相机曝光前发出信号给光源控制电路91，点亮组合光源11中的一个单色光发光芯片，在相机曝光结束后发出信号给光源控制电路，熄灭单色光发光芯片，然后根据点亮的单色光发光芯片的波长，将数字图像存入计算机21内相应多波段图像的相应波段；然后再在下一个相机曝光前发出信号给光源控制模块91，点亮组合光源中的另一个单色光发光芯片……,依次循环。

附图3中，第一行表示相机曝光的时序，高电平表示相机在曝光。第二到四行表示各个LED(或半导体激光)点亮的时序，高电平表示LED被点亮发光。

以四个LED(四波段)为例说明多光谱成像的过程。

LED1在相机曝光前被点亮，并持续点亮到相机曝光完成后才熄灭，此时相机曝光采集的图像是单色LED1波长的一个光谱图像，随后立即被存储。

在相机第二次曝光前，LED2在相机曝光前被点亮，并持续点亮到相机曝光完成后才熄灭，此时相机曝光采集的图像是单色LED2波长的一个光谱图像，随后立即被存储。

在相机第三次曝光前，LED3在相机曝光前被点亮，并持续点亮到相机曝光完成后才熄灭，此时相机曝光采集的图像是单色LED4波长的一个光谱图像，随后立即被存储。

在相机第四次曝光前，LED4在相机曝光前被点亮，并持续点亮到相机曝光完成后才熄灭，此时相机曝光采集的图像是单色LED4波长的一个光谱图像，随后立即被存储。

四个存储的光谱图像共同形成了被观察样品的四波段光谱成像。

本实施例中，组合光源11采用了如蓝(470nm)、绿(530nm)、红(630nm)和570nm四色LED集成的LED，此前三色和人眼视锥细胞感光对应，便于实现彩色成像，同时是窄带离散单色光谱，满足朗伯定律，有利于定量分析，同时此LED市场有现成产品。第四色570nm的单色LED，用于细胞DNA定量测量，细胞福尔根染色的染料在此波长上吸收很强。

采用本实用新型，实现了470nm、530nm、570nm和630nm的四波段显微多光谱快速成像；借助相关的分析技术，实现了巴氏和福尔根复染条件下的细胞DNA倍体分析，满足了同时在一张玻片上实现DNA倍体分析和TBS细胞分析的需求。

本实用新型提供的多波段光谱成像仪，光路简单，不需设置滤光器件和分光器件，通过切换组合光源的不同单色光发光芯片，即可实现医学领域快速多光谱成像。

最后应说明的是：以上所述仅为实用新型的优选实施例而已，并不用于限制实用新型，尽管参照前述实施例对实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在实用新型的保护范围之内。