本發明涉及光學成像技術領域，尤其涉及一種微循環成像裝置。

背景技術：

人體內微動脈和微靜脈之間的血液循環稱之為微循環，其為人體血液循環的最基本單元，是血液與組織進行物質交換的場所，微循環的血液流量直接反應了人體器官的代謝狀況，如果人體微循環出現障礙將會對組織器官的生理功能產生較大的影響。也就是說人體微循環的障礙往往預示著一些疾病的征兆。如一些免疫性疾病、心腦血管疾病、燒傷、肺水腫、休克等發生時微循環的狀態發生較大的變化，因此對人體微循環進行監測觀察對醫療人員來說將具有非常大的臨床意義。

為了實現對人體無創微循環的觀察，早在1999年就有國外研究者W Groner等人采用了正交偏振光譜成像技術(OPS)，并得到了滿意的圖像。隨著技術的發展，先后又出現了SDF、IDF等無創光學成像監測技術。上述提到的技術雖然實現了對人體微循環的無創觀察，不過使用者發現每次都通過手動調焦的方式進行對焦找到清晰圖像，這樣的話只要病人或者使用者稍有抖動成像系統的像平面便移開，從而導致使用者要重新對焦，這樣一來系統對焦時間長，使用不方便。而且以上裝置往往都是要使用者雙手操作。因此一直以來這些裝置困擾著使用人員，在一定程度上阻礙了這些產品的市場推廣。

技術實現要素：

為了克服現有微循環光學成像技術中的不足和缺陷，本發明提出了一種微循環成像裝置，可以實現自動調焦的方式進行對焦找到清晰圖像，使用者無需手動調焦，無需雙手操作，大大提高了使用時的便利性。

本發明實施例提供的微循環成像裝置，包括光源照射裝置、成像接收通道、成像捕獲裝置、計算機輔助成像裝置、液體鏡頭以及液體鏡頭控制器；

光源照射裝置用于提供照明光束并投射到組織表面；

成像接收通道用于收集在組織內部散射并返回組織表面的光線，并通過所述液體鏡頭將所述光線投射至所述成像捕獲裝置；

成像捕獲裝置用于對接收到的光線進行處理，獲得圖像數據并將其傳送給所述計算機輔助成像裝置；

計算機輔助成像裝置用于對所述圖像數據進行數字處理得到微循環數字圖像，以及根據當前所述微循環數字圖像的對比度以及自動對焦算法向所述液體鏡頭控制器輸出曲率調整指令；

所述液體鏡頭控制器用于根據所述曲率調整指令實時調整所述液體鏡頭的曲率使得所述計算機輔助成像裝置所得到的所述微循環數字圖像具有最佳的對比度。

優選地，所述微循環成像裝置還包括裝置主體；所述成像接收通道與所述光源照射裝置設置在所述裝置主體內；所述裝置主體上設置有開口；所述照明光束穿過所述開口投射到組織表面；在組織內部散射并返回組織表面的光線穿過所述開口射入到所述成像接收通道中。

優選地，所述開口處可拆卸地設置有一次性鏡片。

優選地，所述成像接收通道具有光線入口和光線出口；所述光源照射裝置設置在所述成像接收通道內并鄰近所述光線入口；所述照明光束依次穿過所述光線入口以及所述開口投射到組織表面；所述光線入口固定設置有平板封口玻璃。

優選地，所述光源照射裝置包括圍繞所述光線入口布置的多個LED。

優選地，所述照明光束與所述組織表面的垂線之間的夾角為45°～90°之間的任一角度。

優選地，所述成像接收通道內設置有多片常規光學玻璃透鏡。

優選地，所述平板封口玻璃上設置有具有與所述照明光束相同的波長的增透膜。

優選地，所述照明光束的波長為420nm。

優選地，所述微循環成像裝置還包括成像捕獲控制器與光源照射控制器；所述成像捕獲控制器用于控制所述成像捕獲裝置的光線采集頻率；所述光源照射控制器用于控制所述光源照射裝置的光強和照明頻率；所述成像捕獲控制器與所述光源照明控制器的時鐘信號端連接，以使所述光源照射裝置采用與所述成像捕獲裝置的光線采集同步的頻閃照明。

相比于現有技術，本發明實施例的有益效果在于：本發明實施例提供了一種微循環成像裝置，包括光源照射裝置、成像接收通道、成像捕獲裝置、計算機輔助成像裝置、液體鏡頭以及液體鏡頭控制器；光源照射裝置用于提供照明光束并投射到組織表面；成像接收通道用于收集在組織內部散射并返回組織表面的光線，并通過所述液體鏡頭將所述光線投射至所述成像捕獲裝置；成像捕獲裝置用于對接收到的光線進行處理，獲得圖像數據并將其傳送給所述計算機輔助成像裝置；計算機輔助成像裝置用于對所述圖像數據進行數字處理得到微循環數字圖像，以及根據當前所述微循環數字圖像的對比度以及自動對焦算法向所述液體鏡頭控制器輸出曲率調整指令；所述液體鏡頭控制器用于根據所述曲率調整指令實時調整所述液體鏡頭的曲率使得所述計算機輔助成像裝置所得到的所述微循環數字圖像具有最佳的對比度。當病人或者使用者稍有抖動時，計算機輔助成像裝置自動向向液體鏡頭控制器輸出曲率調整指令，實現自動調焦，無需使用者重新操作進行手動調焦，也無需雙手操作，大大提高了使用時的便利性。本發明實施例采用了液體鏡頭來實現自動對焦采集微循環數字圖片。整個過程使用單手操作；液體鏡頭結構緊湊、體積小巧，通過電壓控制液體鏡頭內液體的曲率變化進行變焦，從而得到清晰的影像；耐用性好，對焦過程不存在機械振動，噪音小。且光學性能優越；變焦范圍大、光軸穩定、光線的穿透能力強；造價低廉，耗電量小。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明的技術方案，下面將對實施方式中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施方式，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發明實施例提供的一種微循環成像裝置的結構示意圖；

圖2為血紅蛋白(Hb)和含氧血紅蛋白(HbO₂)的吸收光譜圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

請參閱圖1，其是本發明實施例提供的一種微循環成像裝置的結構示意圖。所述微循環成像裝置，包括光源照射裝置1、成像接收通道2、成像捕獲裝置3、計算機輔助成像裝置4、液體鏡頭5以及液體鏡頭控制器(圖中未示意)；

光源照射裝置1用于提供照明光束并投射到組織表面；

成像接收通道2用于收集在組織內部散射并返回組織表面的光線，并通過所述液體鏡頭5將所述光線投射至所述成像捕獲裝置3；

成像捕獲裝置3用于對接收到的光線進行處理，獲得圖像數據并將其傳送給所述計算機輔助成像裝置4；

計算機輔助成像裝置4用于對所述圖像數據進行數字處理得到微循環數字圖像，以及根據當前所述微循環數字圖像的對比度以及自動對焦算法向所述液體鏡頭控制器輸出曲率調整指令；

所述液體鏡頭控制器用于根據所述曲率調整指令實時調整所述液體鏡頭5的曲率使得所述計算機輔助成像裝置4所得到的所述微循環數字圖像具有最佳的對比度。

皮膚組織表面的角質層類似于鏡面，遵守光的反射定律，能強烈地反射光線。皮膚組織100微米深度下是良好的光散射體，遵守光的散射定律，能有效地散射光，在皮膚組織內部產生散射光線，散射光線透出皮膚組織后，在皮膚表面產生漫反射光線進入成像接收通道2中；成像接收通道2將所述漫反射光線通過所述液體鏡頭5投射至成像捕獲裝置3；成像捕獲裝置3對所述漫反射光線進行光電轉換得到圖像數據，并傳送給計算機輔助成像裝置4；計算機輔助成像裝置4根據所述圖像數據進行數字處理得到微循環數字圖像，并向液體鏡頭控制器輸出曲率調整指令；液體鏡頭控制器控制所述液體鏡頭5改變曲率，從而改變液體鏡頭5的焦距，使得所述計算機輔助成像裝置4所得到的所述微循環數字圖像具有最佳的對比度。因此，當病人或者使用者稍有抖動時，計算機輔助成像裝置4自動向向液體鏡頭控制器輸出曲率調整指令，實現自動調焦，無需使用者重新操作進行手動調焦，也無需雙手操作，大大提高了使用時的便利性。

液體鏡頭5的自動變焦原理如下：傳統的變焦鏡頭是通過調整兩個固定焦距的鏡頭之間的距離來實現變焦的。而液體鏡頭5使用兩種不能融合的液體，每一種液體擁有不同的折射率，生成一種與傳統的高質量的光學鏡頭一樣的可變聚焦鏡頭，而鏡頭大小卻可以減少到10mm，甚至更小。兩種液體，其中一種是導電的水性溶液，另一種是不導電的油。這兩種液體被裝在小型管狀容器中，在容器內形成相當與玻璃鏡頭的月牙型的曲面，曲面的曲率變化使得液體鏡頭5的焦距發生變化。油的抗水表面的濕潤效果可以使用電壓來改變(故名電潤濕)，令表面變得更親水(濕潤)或更抗水。由于原先抗水(或親水)的表面現在變得更吸水(或抗水)，油層不得不改變其形式，因此，通過調整在容器兩端的直流電電壓，就可以改變兩種不同的液體交接處月牙形表面的曲率，也就是鏡頭的焦距。液體鏡頭控制器就是通過改變液體鏡頭5的驅動電壓來改變其曲率，即液體鏡頭5的焦距。液體鏡頭5的不同驅動電壓對應不同的曲率R值，驅動電壓總共有N個，因此對應N個R值(從R0、R1......RN)。

本發明實施例中，計算機輔助成像裝置4根據當前獲取到的微循環數字圖像的對比度以及自動變焦算法，向液體鏡頭控制器發送曲率調整指令，使得所述液體鏡頭控制器根據所述曲率調整指令控制所述液體鏡頭5自動變焦。

具體的自動變焦算法如下：

計算機輔助成像裝置4在檢測到所述微循環數字圖像的對比度發生變化時，向所述液體鏡頭控制器發送曲率調整控制指令，使所述液體鏡頭控制器控制所述液體鏡頭5的曲率在一個范圍內逐漸變化；在這個過程中，計算機輔助成像裝置4不斷檢查所述微循環數字圖像的對比度，當找到最高的對比度時，向所述液體鏡頭控制器發送曲率穩定控制指令，使所述液體鏡頭控制器控制所述液體鏡頭5穩定在所述最高的對比度所對應的曲率。

優選地，所述微循環成像裝置還包括裝置主體6；所述成像接收通道2與所述光源照射裝置1設置在所述裝置主體6內；所述裝置主體6上設置有開口；所述照明光束穿過所述開口投射到組織表面；在組織內部散射并返回組織表面的光線穿過所述開口射入到所述成像接收通道2中。

優選地，所述開口處可拆卸地設置有一次性鏡片7。由于所述開口用于與組織表面相接觸，通過在開口處設置一次性鏡片7，在使用完畢后可以進行更換，避免重復使用而引起疾病傳播。

優選地，所述成像接收通道2具有光線入口和光線出口；所述光源照射裝置1設置在所述成像接收通道2內并鄰近所述光線入口；所述照明光束依次穿過所述光線入口以及所述開口投射到組織表面；所述光線入口固定設置有平板封口玻璃8。在本實施例中，所述光源照射裝置1設置在所述成像接收通道2內并鄰近所述光線入口，且所述光線入口固定設置有平板封口玻璃8，相當于所述成像接收通道2以及所述光源照射裝置1均與所述開口隔絕開來了。由于裝置與組織表面相接觸時，可能會有體液流入裝置內，通過以上的結構，可以防止體液流入成像接收通道2以及光源照射裝置1，避免對成像接收通道2造成污染或者損壞光源照射裝置1。

優選地，所述光源照射裝置1包括圍繞所述光線入口布置的多個LED，從而在組織表面形成一個照度均勻的區域。

優選地，所述照明光束與所述組織表面的垂線之間的夾角為45°～90°之間的任一角度。通過設置所述照明光束與所述組織表面的垂線之間的夾角，可以避免在所述組織表面直接反射的光線進入成像接收通道2，而只讓在組織內部散射并返回組織表面的光線進入成像接收通道2，減少了雜散光線，提高了微循環數字圖像的清晰度。

優選地，所述成像接收通道2內設置有多片常規光學玻璃透鏡9。由于單片液體鏡頭5的物像共軛距離很小，根據使用的場景要求，物像共軛距離應該大于140mm，因此常規光學玻璃透鏡9實際是轉了一次像，液體鏡頭5進行第二次成像。這樣保證的整個系統的物像共軛距離，也保證的整個系統的光學分辨率。

優選地，所述成像捕獲裝置3為電荷耦合元件圖像傳感器或互補金屬氧化物半導體圖像傳感器。

優選地，所述平板封口玻璃8上設置有具有與所述照明光束相同的波長的增透膜。這樣可以大大提高照明光束進入組織內部，而且減少鏡面的反射給系統帶來雜散光影響。

優選地，所述照明光束的波長為420nm。傳統的產品裝置的光源都是采用的550nm左右的單波長綠光，而根據實際和理論可知420nm的紫光在成像效果上優于綠光。根據圖2血紅蛋白(Hb)和含氧血紅蛋白(HbO₂)的吸收光譜圖可知，在420nm處達到了最大消光峰值。

優選地，所述微循環成像裝置還包括成像捕獲控制器(圖中未示意)與光源照射控制器(圖中未示意)；所述成像捕獲控制器用于控制所述成像捕獲裝置3的光線采集頻率；所述光源照射控制器用于控制所述光源照射裝置1的光強和照明頻率；所述成像捕獲控制器與所述光源照明控制器的時鐘信號端連接，以使所述光源照射裝置1采用與所述成像捕獲裝置3的光線采集同步的頻閃照明。采用頻閃的話可以減小LED功耗，大大減少了系統的發熱程度；與成像捕獲裝置3同步的頻閃光源可以提高系統對快速移動的物體進行高分辨率成像，減小成像時候運動物體產生的拖影。

相比于現有技術，本發明實施例的有益效果在于：本發明實施例提供了一種微循環成像裝置，包括光源照射裝置、成像接收通道、成像捕獲裝置、計算機輔助成像裝置、液體鏡頭以及液體鏡頭控制器；光源照射裝置用于提供照明光束并投射到組織表面；成像接收通道用于收集在組織內部散射并返回組織表面的光線，并通過所述液體鏡頭將所述光線投射至所述成像捕獲裝置；成像捕獲裝置用于對接收到的光線進行處理，獲得圖像數據并將其傳送給所述計算機輔助成像裝置；計算機輔助成像裝置用于對所述圖像數據進行數字處理得到微循環數字圖像，以及根據當前所述微循環數字圖像的對比度以及自動對焦算法向所述液體鏡頭控制器輸出曲率調整指令；所述液體鏡頭控制器用于根據所述曲率調整指令實時調整所述液體鏡頭的曲率使得所述計算機輔助成像裝置所得到的所述微循環數字圖像具有最佳的對比度。當病人或者使用者稍有抖動時，計算機輔助成像裝置自動向向液體鏡頭控制器輸出曲率調整指令，實現自動調焦，無需使用者重新操作進行手動調焦，也無需雙手操作，大大提高了使用時的便利性。本發明實施例采用了液體鏡頭來實現自動對焦采集微循環數字圖片。整個過程使用單手操作；液體鏡頭結構緊湊、體積小巧，通過電壓控制液體鏡頭內液體的曲率變化進行變焦，從而得到清晰的影像；耐用性好，對焦過程不存在機械振動，噪音小。且光學性能優越；變焦范圍大、光軸穩定、光線的穿透能力強；造價低廉，耗電量小。

以上所揭露的僅為本發明一種較佳實施例而已，當然不能以此來限定本發明之權利范圍，本領域普通技術人員可以理解實現上述實施例的全部或部分流程，并依本發明權利要求所作的等同變化，仍屬于發明所涵蓋的范圍。