一種熒光成像裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光學(xué)成像領(lǐng)域，具體的涉及一種熒光成像裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于激光的單光譜特性，激光光源所發(fā)射出的適當(dāng)波長(zhǎng)的光是熒光檢測(cè)中所到的最理想的激發(fā)光源。但是，由于激光光源自身的高定向性以及無(wú)法均勻照亮大面積樣品的特性，目前激光光源在熒光檢測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用僅限于單點(diǎn)檢測(cè)或線性檢測(cè)。由于單點(diǎn)檢測(cè)或線性檢測(cè)一次只能檢測(cè)一個(gè)點(diǎn)或者一條線，目前此類檢測(cè)系統(tǒng)必須使用高度復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，用以獲得待測(cè)樣品兩個(gè)維度的熒光圖像。因此，此類此類掃描設(shè)備由于運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)的存在，整體結(jié)構(gòu)都非常復(fù)雜并且安裝調(diào)試難度很大。同時(shí)，由于熒光圖像是通過(guò)點(diǎn)檢測(cè)或線檢測(cè)后在進(jìn)行合成，圖像獲取的速度非常慢。
[0003]傳統(tǒng)的大面積非掃描式熒光成像系統(tǒng)通常使用寬光譜高強(qiáng)度光源，比如弧光燈或者高強(qiáng)度發(fā)光二極管，作為待測(cè)熒光樣品的激發(fā)光源。為了從寬光譜光源中篩選出用于激發(fā)熒光所必須的窄帶光譜，這類激發(fā)光源需要配合非常昂貴的高品質(zhì)光學(xué)濾光片使用，使得絕大部分寬光譜光源的輸出光被濾色片過(guò)濾掉。因此，這類型光源的使用效率很低。使用弧光燈作為激發(fā)光源，還必須要在系統(tǒng)層面考慮散熱問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種熒光成像裝置及方法，解決了傳統(tǒng)大面積非掃描式熒光成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、安裝調(diào)試難度大、圖像獲取速度慢、成本高昂、光源利用率低、散熱特性差等缺陷。
[0005]本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下:
[0006]依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種熒光成像裝置，包括至少一組激光光源、待測(cè)樣品、光學(xué)濾色片、成像鏡頭、圖像傳感器和智能終端。所述激光光源包括震動(dòng)裝置和至少一片勻光板，其中所述勻光板設(shè)置在激光陣列背側(cè)且所述勻光板一側(cè)固定連接在震動(dòng)裝置上，用于消除激光光源本身產(chǎn)生的微觀上的照射不均勻斑點(diǎn)；所述光學(xué)濾光片位于待測(cè)樣品上方并固定在所述成像鏡頭的下端，所述圖像傳感器固定在成像鏡頭的上端，所述圖像傳感器連接至智能終端；所述激光光源發(fā)出激發(fā)光照射到待測(cè)樣品上并產(chǎn)生熒光，所述熒光照射到光學(xué)濾色片上，所述熒光中只有特定波長(zhǎng)的熒光穿過(guò)光學(xué)濾色片并照射至成像鏡頭內(nèi)，成像鏡頭收集特定波長(zhǎng)的熒光并將其聚焦在圖像傳感器上，圖像傳感器將熒光光學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，同時(shí)采集二維空間位置信息，形成空間圖像信息并發(fā)送至智能終端，智能終端顯示空間圖像。
[0007]依據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種熒光成像方法，包括:
[0008]激光光源發(fā)出激發(fā)光照射到待測(cè)樣品上并產(chǎn)生熒光；
[0009]所述熒光照射到光學(xué)濾色片上，所述熒光中只有特定波長(zhǎng)的熒光穿過(guò)光學(xué)濾色片并照射至成像鏡頭內(nèi)；
[0010]成像鏡頭收集特定波長(zhǎng)的熒光并將其聚焦在圖像傳感器上；
[0011]圖像傳感器將熒光光學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，同時(shí)采集二維空間位置信息，形成空間圖像信息并發(fā)送至智能終端；
[0012]智能終端顯示空間圖像。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的一種應(yīng)該成像裝置及方法，同時(shí)對(duì)整個(gè)待測(cè)樣品有效區(qū)域內(nèi)同時(shí)進(jìn)行激光激發(fā)產(chǎn)生熒光，通過(guò)光學(xué)濾色片過(guò)濾掉雜光，使特定波長(zhǎng)的熒光穿過(guò)光學(xué)濾色片并通過(guò)成像鏡頭將熒光聚焦到圖像傳感器上成像，有效地提高了圖像獲取的速度，通過(guò)震動(dòng)裝置大大簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)設(shè)備中多個(gè)運(yùn)動(dòng)部件的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，提高了激光激發(fā)光照射的均勻性，提高設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性，有效降低了成本，提高了光源的利用率，大大改善了散熱特性。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本發(fā)明一種熒光成像裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2為本發(fā)明實(shí)施例中激光陣列結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖3為本發(fā)明實(shí)施例中兩組激光點(diǎn)光源分布主視圖；
[0017]圖4為本發(fā)明實(shí)施例中激光光源的側(cè)視圖。
[0018]附圖中，各標(biāo)號(hào)所代表的部件列表如下:
[0019]1、激光光源，2、激發(fā)光，3、待測(cè)樣品，4、熒光，5、光學(xué)濾色片，6、成像鏡頭，7、圖像傳感器，8、智能終端；
[0020]11激光點(diǎn)光源，111、第一激光點(diǎn)光源，112、第二激光點(diǎn)光，121，第一勻光板，122
第二勻光板，13震動(dòng)裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0021]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0022]實(shí)施例一、一種熒光成像裝置，下面將結(jié)合圖1對(duì)本實(shí)施例提供的一種熒光成像裝置進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明
[0023]如圖1所示，一種熒光成像裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，包括至少一組激光光源1、待測(cè)樣品3、光學(xué)濾色片5、成像鏡頭6、圖像傳感器7和智能終端8。所述光學(xué)濾光片5位于待測(cè)樣品3上方并正對(duì)所述成像鏡頭6的下端口，所述圖像傳感器7固定在成像鏡頭6的上端，所述圖像傳感器7連接至智能終端8。圖中示出了兩組激光光源1，所述激光光源I發(fā)出激發(fā)光2照射到待測(cè)樣品3上并產(chǎn)生熒光4，所述熒光4照射到光學(xué)濾色片5上，所述熒光4中只有特定波長(zhǎng)的熒光穿過(guò)光學(xué)濾色片5并照射至成像鏡頭6內(nèi)，成像鏡頭6收集特定波長(zhǎng)的熒光并將其聚焦在圖像傳感器7上，圖像傳感器7將熒光4光學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，同時(shí)采集二維空間位置信息，形成空間圖像信息并發(fā)送至智能終端8，智能終端8顯示空間圖像。
[0024]本實(shí)施例中，所述圖像傳感器7采用電荷耦合裝置(CCD)或互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像傳感器。所述成像鏡頭6采用大視場(chǎng)光學(xué)成像鏡頭，使得成像鏡頭6能夠?qū)哟郎y(cè)品3所在區(qū)域完整成像，圖像傳感器7和成像鏡頭6的組合使得熒光成像裝置可以同時(shí)采集待測(cè)樣品3有效區(qū)域內(nèi)的全部熒光4。圖像傳感器7通過(guò)有線或者無(wú)線方式將空間圖像信息傳送至智能終端8并顯示。
[0025]優(yōu)選地，所述熒光成像裝置包括偶數(shù)組激光光源I并對(duì)稱設(shè)置，可以提高有效照射區(qū)域內(nèi)激發(fā)光2照射的均勻性。
[0026]如圖2所示，所述一組激光光源I包括由多個(gè)峰值波長(zhǎng)相同的激光點(diǎn)光源11，所述多個(gè)激光點(diǎn)光源11以某種陣列形式排列形成激光陣列，比如:所述多個(gè)激光點(diǎn)光源11可以排列成圓形陣列、方形陣列或其他形式陣列，這種陣列結(jié)構(gòu)可以解決兩個(gè)問(wèn)題:一是在從激光光源I到待測(cè)樣品3的有效照射距離內(nèi)，有效地提高了對(duì)待測(cè)樣品3進(jìn)行激發(fā)照射的照明區(qū)域的均勻性；二是可以改進(jìn)激光光源I的散熱特性從而有效的提高其使用壽命。通過(guò)降低每一個(gè)單個(gè)激光點(diǎn)光源11的功率，每一個(gè)單個(gè)激光點(diǎn)光源11所產(chǎn)生的熱量被分散到一個(gè)較大的空間區(qū)域，相比使用單個(gè)的高功率激光光源，有效的改進(jìn)了熱量聚集的問(wèn)題。
[0027]另外，所述一組激光光源I也可以包括兩組不同峰值波長(zhǎng)的激光點(diǎn)光源(比如680納米和780納米)，如圖3所示，每組激光點(diǎn)光源包括多個(gè)峰值波長(zhǎng)相同的激光點(diǎn)光源，所述兩組激光點(diǎn)光源均勻交叉陣列排列，可分別獨(dú)立控制，用以激發(fā)兩種不同峰值波長(zhǎng)的激發(fā)光。第一激光點(diǎn)光源111和第二激光點(diǎn)光源112照射待測(cè)樣品后，待測(cè)樣品將產(chǎn)生不同波長(zhǎng)的熒光。
[0028]優(yōu)選地，本發(fā)明的一種熒光成像裝置包括第二光學(xué)濾色片和滑動(dòng)裝13置，所述第二光學(xué)濾色片與光學(xué)濾色片5并排設(shè)置在成像鏡頭6的下端口且兩片光學(xué)濾色片可來(lái)回移動(dòng)，所述兩片光學(xué)濾色用于過(guò)濾兩種熒光中的雜光；所述滑動(dòng)裝置13用于來(lái)回移動(dòng)兩片光學(xué)濾色片使光學(xué)濾色片5或第二光學(xué)濾色片正對(duì)成像鏡頭6的下端口，用以切換不同波長(zhǎng)的光路。當(dāng)然，也可以選擇一種雙波段窄帶光學(xué)濾色片替代本實(shí)施例中的光學(xué)濾色片和第二光學(xué)濾色片，同樣可以獲得較佳的成像效果。
[0029]所述激光光源I包括震動(dòng)裝置13和至少一片勻光板，所述振動(dòng)裝置13用于使勻光板產(chǎn)生震動(dòng)，消除激光光源I本身產(chǎn)生的微觀上的照射不均勻斑點(diǎn)。如圖4所示，本實(shí)施例中，所述激光光源包括第一勾光板121和第二勾光板122，其中，第一勾光板121設(shè)置在距離激光陣列較近的位置且其一端固定連接在震動(dòng)裝置13上，第二勻光板122設(shè)置在距離激光陣列較遠(yuǎn)的位置用以進(jìn)一步消除微觀上的激光光斑。另外，所述震動(dòng)裝置13的頻率可以預(yù)先設(shè)置，當(dāng)震動(dòng)裝置13的頻率設(shè)置到足夠高，如本實(shí)施例中震動(dòng)裝置的頻率達(dá)到1000Hz時(shí)，在有效照明區(qū)域內(nèi)可使激光光斑完全消除。
[0030]本發(fā)明使用激光光源作為熒光的激發(fā)光源，由于激光光源具有較強(qiáng)的單一性，能產(chǎn)生單一波長(zhǎng)的激發(fā)光，所以可以采用波段相對(duì)較寬的光學(xué)濾色片，甚至完全不需要光色濾色片，配合適當(dāng)?shù)臒晒鉃V色片的使用即可達(dá)到較好的光學(xué)成像效果，相比于傳統(tǒng)設(shè)備激發(fā)光路中需要