本技术涉及基于反射式共聚焦显微成像原理的皮肤层析成像检测领域,具体涉及一种便携反射式共聚焦显微镜。
背景技术:
1、便携反射式共聚焦显微镜是基于反射式激光扫描共聚焦光学成像原理,利用计算机三维断层扫描成像技术,实现无创、实时、在体(活体)、动态地以细胞级分辨率逐层观测各类皮肤病的发生、发展、疗效及其皮损情况的先进皮肤影像学检测仪器。用于皮肤病检测的便携反射式共聚焦显微镜简称便携式皮肤ct成像仪。目前,市面上仅存在少数几种便携式皮肤ct成像仪,其虽然实现了皮肤ct扫描检测功能,且具有小型化、便携式特性,但仍存在不足之处。
2、其一是现有的便携式皮肤ct成像仪的成像速度较慢。其采用的激光二维扫描方案一般是采用两个正交布置的一维步进电机来实现激光束的偏转,从而通过光学系统实现在物镜聚焦面上的二维逐点扫描成像,因此成像速度较慢。现有的另一种激光二维扫描方案采用二维振镜扫描系统,该二维振镜扫描系统通常由一个固定谐振频率的高速振镜和一个电压控制角度变化的慢速检流计振镜组成。固定谐振频率的高速振镜负责快速往复式行扫描,慢速振镜负责低速的列扫描。由于包含两个一维振镜及其控制电路板等,因此采用这种方案的设备体积较大,这种方案广泛地应用于大型激光扫描共聚焦显微镜中,也即这种方案难以应用在要求便携式特性、整体尺寸很小的皮肤ct成像仪中。
3、其二是现有的便携式皮肤ct成像仪能够覆盖的皮肤病种类十分有限。例如根据公开资料,一种现有的便携式皮肤ct成像仪的激光波长为830nm,分辨率约为1.25μm,成像深度约为200μm。该成像深度只能对真皮层浅层(即乳头真皮层)进行高分辨成像。为了使便携式皮肤ct成像仪能够适用于更多种皮肤病的扫描检测,就需要进一步提高其成像深度。然而,当成像深度继续增加时,成像分辨率将降低,无法达到细胞级分辨率。为了在不降低成像分辨率的前提下提升成像深度,通常采用两种方式:第一种方式是设计更为复杂的光学成像系统,然而,这很可能显著增加成像系统的尺寸,而导致皮肤ct成像仪无法实现便携式特性;而且,即使是采用更复杂的光学成像系统,成像深度的增加也是十分有限的。第二种方式是采用波长更长的激光,例如采用波长为980nm的激光,从而穿透更深的皮肤深度,实现更大的成像深度,然而,激光波长越长,光学成像系统的光学分辨率就越低,因此在使分辨率保持在细胞级分辨率以上的前提下,通过该方式能够实现的成像深度增加也是十分有限的。
4、此外,便携式皮肤ct成像仪作为一种通过激光检测皮肤的医疗器械,使用激光时的安全性也不可忽视,在任何意外因素导致激光功率瞬时增大时,都必须确保仪器能够及时断开激光器供电,以避免高功率激光对人体造成伤害。
5、综上所述,如何设计同时具有高分辨率以及大成像深度、并且激光使用安全的便携式皮肤ct成像仪是当前亟待解决的问题。
技术实现思路
1、本实用新型是为解决上述问题而进行的,目的在于提供一种外形尺寸小巧、结构紧凑、高分辨率、大成像深度且具有良好的激光使用安全性的便携反射式共聚焦显微镜,本实用新型采用了如下技术方案:
2、本实用新型提供了一种便携反射式共聚焦显微镜,其特征在于,包括:光源模组,用于产生作为光源的激光束;以及便携式的仪器主体,其中,所述仪器主体包括:光源出射-信号接受模组,用于基于所述激光生成出射激光束;反射扫描模组,用于使所述出射激光束形成偏转光束;以及探头模组,用于利用所述偏转光束对待测组织进行检测,其中,所述光源出射-信号接受模组包含依次设置的准直镜组、光瞳滤波器、第一聚焦镜组以及缩放镜组,分别用于对所述激光束进行准直、光瞳滤波、聚焦以及缩放,使其形成平行光束,所述反射扫描模组包含微机电系统,用于进行激光二维扫描,所述平行光束的横截面的尺寸与所述微机电系统的工作面的尺寸相匹配。
3、本实用新型提供的便携反射式共聚焦显微镜,还可以具有这样的技术特征,其中,所述准直镜组的后焦面与所述第一聚焦镜组的前焦面重合,所述第一聚焦镜组的后焦面与所述缩放镜组的前焦面重合,所述光瞳滤波器设置在所述第一聚焦镜组的前焦面。
4、本实用新型提供的便携反射式共聚焦显微镜,还可以具有这样的技术特征,其中,所述光瞳滤波器为振幅型光瞳滤波器,用于对准直后的所述激光束进行高通滤波,或者,所述光瞳滤波器为相位型光瞳滤波器,用于对准直后的所述激光束进行相位调制。
5、本实用新型提供的便携反射式共聚焦显微镜,还可以具有这样的技术特征,其中,所述探头模组包含转换镜组、第二反射镜以及物镜,所述偏转光束依次经过所述转换镜组的转换、经过所述第二反射镜的反射、经过所述物镜聚焦到所述待测组织上,所述准直镜组的光轴与所述转换镜组的光轴平行,与所述物镜的光轴相垂直,且与所述第二反射镜的面方向呈45°角。
6、本实用新型提供的便携反射式共聚焦显微镜,还可以具有这样的技术特征,其中,所述光源出射-信号接受模组还包含激光滤光片、偏振分束棱镜、四分之一波片、第二聚焦镜组、针孔部件以及第一光电探测器,所述反射扫描模组还包含第一反射镜,所述平行光束经过所述激光滤光片进行滤光后,经过所述偏振分束棱镜成为两路偏振光束,其中一路所述偏振光束经过所述四分之一波片成为圆偏振光束,所述圆偏振光束经过所述工作面成为所述偏转光束,所述待测组织上聚焦点处的散射光沿原光路返回经过所述四分之一波片后成为线偏振光,所述线偏振光依次经过所述偏振分束棱镜、所述第二聚焦镜组以及所述针孔部件上的针孔后入射至所述第一光电探测器,所述第一光电探测器产生相应的电信号。
7、本实用新型提供的便携反射式共聚焦显微镜,还可以具有这样的技术特征,其中,所述探头模组还包含保护单元,设置在所述物镜的一端上,所述保护单元包括光学保护平板以及保护罩,所述物镜包括物镜外壳、物镜内壳以及物镜光学元件,所述光学保护平板设置在所述物镜外壳上,所述物镜光学元件设置在所述物镜内壳中,所述物镜内壳可移动地设置在所述物镜外壳中,使得所述物镜光学元件与所述光学保护平板之间的间距可调节。
8、本实用新型提供的便携反射式共聚焦显微镜,还可以具有这样的技术特征,其中,所述保护单元为可拆卸的一次性耗材,所述物镜与所述光学保护平板之间设置有超声波耦合剂。
9、本实用新型提供的便携反射式共聚焦显微镜,还可以具有这样的技术特征,还包括:柔性的输出光纤,用于将所述激光束传输至所述准直镜组,所述输出光纤靠近所述准直镜组的一端的端面的面方向与所述准直镜组的光轴相垂直。
10、本实用新型提供的便携反射式共聚焦显微镜,还可以具有这样的技术特征,还包括:激光器安全保护电路,其中,所述光源模组包含半导体激光器,所述光源出射-信号接受模组还包含激光滤光片、偏振分束棱镜以及第二光电探测器,所述平行光束经过所述激光滤光片进行滤光后,经过所述偏振分束棱镜被分为两路偏振光束,其中一路所述偏振光束入射至所述第二光电探测器,所述第二光电探测器产生相应的检测信号,所述激光器安全保护电路基于所述检测信号对所述半导体激光器的出射激光的功率进行控制。
11、本实用新型提供的便携反射式共聚焦显微镜,还可以具有这样的技术特征,其中,所述激光器安全保护电路基于所述检测信号对所述半导体激光器的出射激光的功率进行控制,使得该功率保持在预定的功率范围内,并在所述检测信号所对应的所述功率大于预定的功率安全阈值时强制断开所述半导体激光器的供电电路。
12、实用新型作用与效果
13、根据本实用新型的便携反射式共聚焦显微镜,包括光源模组以及便携式的仪器主体,其中仪器主体包含光源出射-信号接受模组、反射扫描模组以及探头模组。一方面,由于反射扫描模组包含微机电系统(mems器件),mems器件具有体积小、重量轻、耗能低、惯性小、谐振频率高、响应时间短的特点,因此采用mems器件作为激光二维扫描部件,其尺寸显著小于现有的其他激光二维扫描部件,有利于实现便携反射式共聚焦显微镜的小型化,使其具有更好的便携式特性。另一方面,由于光源出射-信号接受模组中包含准直镜组、光瞳滤波器、第一聚焦镜组以及缩放镜组,因此不仅能够对光束进行聚焦及缩放,使光束截面尺寸与mems器件的小尺寸的工作面尺寸相匹配,从而充分利用激光能,而且通过光瞳滤波器能够使得仪器的光学系统在满足光学分辨率的前提下能够达到更深的成像深度,从而使得仪器能够适用于更多种皮肤检测任务。
1.一种便携反射式共聚焦显微镜,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的便携反射式共聚焦显微镜,其特征在于:
3.根据权利要求1或2所述的便携反射式共聚焦显微镜,其特征在于:
4.根据权利要求1或2所述的便携反射式共聚焦显微镜,其特征在于:
5.根据权利要求4所述的便携反射式共聚焦显微镜,其特征在于:
6.根据权利要求4所述的便携反射式共聚焦显微镜,其特征在于,还包括:
7.根据权利要求6所述的便携反射式共聚焦显微镜,其特征在于:
8.根据权利要求1所述的便携反射式共聚焦显微镜,其特征在于,还包括:
9.根据权利要求1所述的便携反射式共聚焦显微镜,其特征在于,还包括:
10.根据权利要求9所述的便携反射式共聚焦显微镜,其特征在于:
