具有双波段光路通道的光谱成像仪制造技术

本实用新型专利技术公开了一种具有双波段光路通道的光谱成像仪，其成像系统包括成像物镜、用于将成像光路路径分成透射光路径和反射光路径的分光棱镜Ⅱ、对应透射光路径设置的滤光片Ⅰ和对应反射光路径设置的滤光片Ⅱ；光谱成像仪还包括可调偏振方向与所述光源组件所形成的线偏振光的检偏片；采用光路分路，可实现同时采集待检测脑组织内在两不同特定波段光下的光谱值并进行分析，避免了因探测时间的改变，组织内血液的灌注状态和氧合状态发生改变，可提高时间分辨率，减少误差；而且检偏片的偏振方向与光源组件所形成的线偏振光的偏振方向可调，去除了待脑组织表面反射带来的背景光，增加数据探测的敏感性。

【技术实现步骤摘要】
具有双波段光路通道的光谱成像仪
本技术涉及生物医学工程领域，特别涉及一种具有双波段光路通道的光谱成像仪。
技术介绍
精确定位脑功能的活动区域是神经外科精准手术的前提，也是最大程度切除颅内病变并尽最大可能保留脑功能、减少神经损伤的关键。脑组织在静息状态下与激活状态下对血氧的消耗存在差异，氧合血红蛋白和去氧血红蛋白的比例也不同。基于氧合血红蛋白和去氧血红蛋白具有不同的吸收光谱，利用这种不同的光谱特征，可以检测组织内血液供应状态或血氧饱和度的变化，用于探测组织的血氧灌注状态及血氧代谢状态，从而定位出被激活且需要在手术过程中重点保护的脑区。现有的光谱分析难以用于脑功能区的定位，原因在于：(1)现在的光谱分析多需要先后收集不同波段光谱值然后进行分析，随着探测时间的改变，组织内血液的灌注状态和氧合状态已发生改变，难以采集到同一时间点组织内不同波段的光谱值进行分析，致使无法有效对数据进行分析。(2)现有的含氧血红蛋白含量和脱氧血红蛋白含量探测的光谱装置所探测的漫反射光谱数据绝大多数来自于组织表面反射的光线，而这部分光线并未携带组织内部的光谱信息而成为背景，使得数据分析的敏感性和准确性大大降低。(3)静息状态下与激活状态下脑组织内氧合状态的差异较小，目前的光谱装置的探测方法和图像处理方式均不能敏感的将激活区准确的定位出来。因此，需要设计与现有探测含氧血红蛋白和脱氧血红蛋白含量的光谱成像仪不同的光谱探测与分析系统，并建立起相应的数据处理方法，以去除脑组织表面光线反射带来的背景，降低系统噪声；实现同时采集不同波段的光谱信息并进行分析，提高时间分辨率，减少误差；通过数据处理放大静息状态下与激活状态下脑组织内氧合状态的差异，增加脑功能区探测的敏感性。
技术实现思路
有鉴于此，本技术提供一种具有双波段光路通道的光谱成像仪，其不但可以去除表面光线反射带来的背景，降低系统噪声；而且可实现同时采集不同波段的光谱信息并进行分析，可提高时间分辨率，减少误差；还可以放大静息状态下与激活状态下脑组织内氧合状态的细微差异，增加定位的敏感性。本技术的具有双波段光路通道的光谱成像仪，包括：光源组件，用于形成线偏振光；分光棱镜Ⅰ，将线偏振光反射聚焦在待检测生物组织上并对从待检测生物组织返回的光透射；还包括用于成像的成像系统，成像系统包括：成像物镜，用于自待检测生物组织返回并经分光棱镜Ⅰ的光经过并成像；分光棱镜Ⅱ，沿成像光路路径设置在成像物镜后方用于将成像光路路径分成透射光路径和反射光路径；滤光片Ⅰ，对应分光棱镜Ⅱ的透射光路径设置用于第一特定波段光通过；滤光片Ⅱ，对应分光棱镜Ⅱ的反射光路径设置用于第二特定波段光通过；成像系统还包括一一对应滤光片Ⅰ和滤光片Ⅱ设置的第一波段探测器和第二波段探测器；光谱成像仪还包括用于去除成像光路中非目标光的检偏片，检偏片的偏振方向与光源组件所形成的线偏振光的偏振方向垂直。进一步，滤光片Ⅰ和滤光片Ⅱ均为窄带滤光片，滤光片Ⅰ所对应的第一特定波段光的波长为530-560nm中的任意一种，滤光片Ⅱ所对应的第二特定波段光的波长为600-640nm中的任意一种。进一步，光源组件至少包括冷光源和用于将冷光源发出照明光变为线偏振光的起偏片，光源组件直接安装在分光棱镜Ⅰ上；经分光棱镜Ⅰ反射的线偏振光的入射方向与出射方向相垂直。进一步，检偏片设置在成像物镜沿成像光路路径后方；分光棱镜Ⅰ和分光棱镜Ⅱ均为半透半反棱镜。进一步，还包括壳体和设置于壳体上的物镜安装组件，物镜安装组件包括固定于壳体的支撑套、以可被驱动发生相对转动的方式与支撑套配合的驱动套和与螺纹内套于驱动套设置并用于成像物镜定位固定的定位套，且定位套以可轴向移动圆周方向固定的方式内套于支撑套设置。进一步，还包括用于驱动驱动套转动以使定位套相对于支撑套轴向移动进行调焦的调焦驱动组件，调焦驱动组件包括与驱动套外套圆周固定的从动锥齿轮、与从动锥齿轮以轴线垂直相交的方式啮合的主动锥齿轮和与主动锥齿轮圆周固定并伸出壳体外的驱动轴。进一步，定位套包括内设有定位卡台的定位套本体和与定位卡台配合对成像物镜形成定位锁止的定位机构，成像物镜的筒体外侧设置有可卡入定位卡台与定位机构之间形成定位配合的卡臂。本技术的有益效果：本技术的具有双波段光路通道的光谱成像仪，其采用双源探测器，可实现同时采集待检测脑组织内在两不同特定波段光下的光谱值并进行分析，避免了因探测时间的改变，组织内血液的灌注状态和氧合状态发生改变，可提高时间分辨率，减少误差；而且检偏片的偏振方向与光源组件所形成的线偏振光的偏振方向可调，形成正交偏振，只有待检测生物组织内部反射出来的光线被探测器接收，去除了待检测生物组织表面反射带来的背景光，增加数据探测的敏感性；附图说明下面结合附图和实施例对本技术作进一步描述。图1为本技术的光谱成像仪的光路原理示意图；图2为本技术的光谱成像仪的结构示意图；图3为图2中A处放大图；图4为本技术的光谱成像仪的立体结构图。具体实施方式图1为本技术的光谱成像仪的光路原理示意图；图2为本技术的光谱成像仪的结构示意图；图3为图2中A处放大图；图4为本技术的光谱成像仪的立体结构图，如图所示：本实施例的具有双波段光路通道的光谱成像仪，包括用于形成线偏振光的光源组件和将线偏振光反射聚焦在待检测生物组织上并对从待检测生物组织返回的光透射的分光棱镜Ⅰ2；待检测生物组织放置在工作面1上还包括用于成像的成像系统，成像系统包括：成像物镜3，用于自待检测生物组织返回并经分光棱镜Ⅰ2的光经过并成像；分光棱镜Ⅱ4，沿成像光路路径设置在成像物镜3后方用于将成像光路路径分成透射光路径和反射光路径；滤光片Ⅰ5，对应分光棱镜Ⅱ4的透射光路径设置用于第一特定波段光通过；滤光片Ⅱ6，对应分光棱镜Ⅱ4的反射光路径设置用于第二特定波段光通过；成像系统还包括一一对应滤光片Ⅰ5和滤光片Ⅱ6设置的第一波段探测器7和第二波段探测器8；光谱成像仪还包括用于去除成像光路中非目标光的检偏片9，检偏片9的偏振方向与光源组件所形成的线偏振光的偏振方向可调。其中，检偏片9为偏振方向可调，其通过可被驱动旋转的方式实现；即成像光路路径为光源组件→分光棱镜Ⅰ2→待检测生物组织→分光棱镜Ⅰ2→成像物镜3→检偏片9→分光棱镜Ⅱ4，经分光棱镜Ⅱ4分光为两个路径分别经滤光片Ⅰ5和滤光片Ⅱ6进入对应探测器，对应每一探测器设置有一个CCD单元进行图像处理，其中，分光棱镜Ⅰ2的竖直光轴、成像物镜3的光轴、分光棱镜Ⅱ4的光轴重合；具体工作原理为：光源组件形成的线偏振光通过分光棱镜Ⅰ2将光路折转对目标进行照明，目标表面的光线通过正交的检偏片9完全衰减，目标里面的光通过散射变为部分偏振光，与检偏片9不正交的光线可以通过进入分光棱镜Ⅱ4，并经分光棱镜Ⅱ4分别通过滤光片Ⅰ5和滤光片Ⅱ6之后达到各自探测器进行同步成像，之后通过显示器进行显示。本实施例中，滤光片Ⅰ5和滤光片Ⅱ6均为窄带滤光片，滤光片Ⅰ5所对应的第一特定波段光的波长为530-560nm中的任意一种，滤光片Ⅱ6所对应的第二特定波段光的波长为600-640nm中的任意一种；在本实施例中，第一特定波段光的特征波段为550±5nm，第二特定波段光的特征波段为630±5nm；窄带滤光片主要实现对系本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有双波段光路通道的光谱成像仪，其特征在于：包括：光源组件，用于形成线偏振光；分光棱镜Ⅰ，将线偏振光反射聚焦在待检测生物组织上并对从待检测生物组织返回的光透射；还包括用于成像的成像系统，所述成像系统包括：成像物镜，用于自待检测生物组织返回并经分光棱镜Ⅰ的光经过并成像；分光棱镜Ⅱ，沿成像光路路径设置在成像物镜后方用于将成像光路路径分成透射光路径和反射光路径；滤光片Ⅰ，对应分光棱镜Ⅱ的透射光路径设置用于第一特定波段光通过；滤光片Ⅱ，对应分光棱镜Ⅱ的反射光路径设置用于第二特定波段光通过；成像系统还包括一一对应滤光片Ⅰ和滤光片Ⅱ设置的第一波段探测器和第二波段探测器；所述光谱成像仪还包括用于去除成像光路中非目标光的检偏片，所述检偏片的偏振方向与所述光源组件所形成的线偏振光的偏振方向可调。

【技术特征摘要】
1.一种具有双波段光路通道的光谱成像仪，其特征在于：包括：光源组件，用于形成线偏振光；分光棱镜Ⅰ，将线偏振光反射聚焦在待检测生物组织上并对从待检测生物组织返回的光透射；还包括用于成像的成像系统，所述成像系统包括：成像物镜，用于自待检测生物组织返回并经分光棱镜Ⅰ的光经过并成像；分光棱镜Ⅱ，沿成像光路路径设置在成像物镜后方用于将成像光路路径分成透射光路径和反射光路径；滤光片Ⅰ，对应分光棱镜Ⅱ的透射光路径设置用于第一特定波段光通过；滤光片Ⅱ，对应分光棱镜Ⅱ的反射光路径设置用于第二特定波段光通过；成像系统还包括一一对应滤光片Ⅰ和滤光片Ⅱ设置的第一波段探测器和第二波段探测器；所述光谱成像仪还包括用于去除成像光路中非目标光的检偏片，所述检偏片的偏振方向与所述光源组件所形成的线偏振光的偏振方向可调。2.根据权利要求1所述的具有双波段光路通道的光谱成像仪，其特征在于：所述滤光片Ⅰ和所述滤光片Ⅱ均为窄带滤光片，所述滤光片Ⅰ所对应的第一特定波段光的波长为530-560nm中的任意一种，所述滤光片Ⅱ所对应的第二特定波段光的波长为600-640nm中的任意一种。3.根据权利要求1所述的具有双波段光路通道的光谱成像仪，其特征在于：所述光源组件至少包括冷光源和用于将冷光源发出照明光变为线偏振光的起偏片，所述光源组件...

【专利技术属性】
技术研发人员：李飞，傅楚华，陈图南，冯华，刘凯，邱鹏，姜凯，
申请(专利权)人：中国人民解放军第三军医大学第一附属医院，
类型：新型
国别省市：重庆,50