一种观察物体内荧光物质分布的照相设备和方法与流程

本发明专利涉及一种观察物体内荧光物质分布的照相设备和方法，是将数码相机、窄带滤色镜和特定光源设备相结合形成的观察荧光物质在物体表面一定深度内分布的照像设备和方法。

背景技术：

利用荧光物质标记研究生物体内某种特定分子、细胞或组织的时空分布信息，在医学和生物学中有着广泛的应用。上述技术与显微镜配合使用，称为荧光显微镜，可对微观的生物学结构进行研究，也可通过特殊的成像系统，对生物整体内某种分子的分布进行研究，称为小动物活体成像系统或分子成像技术。

但上述设备的成本比较昂贵，其用于激发荧光的光源形式单一，激发效率不高，其成像系统通常采用伪彩色计算机重建模式，空间分辨率不高，图像质量不够理想，对被观察对象的大小等有一定要求，实际应用范围受到一定的局限。

为降低设备成本，方便应用，提高荧光激发效率和图像分辨率，本发明专利以数码相机加窄带滤色镜(俗称滤光镜、滤光片)为图像采集系统，使用闪光灯组(多个闪光灯)与led灯加滤光纸或滤光片进行荧光激发和预照明的技术方案，通过以下结构实现上述功能：

将与特定荧光物质发射光谱相同的窄带滤色镜安装在照相机镜头上，接受荧光物质发出的荧光；在照相机外置闪光灯组的灯头上加装与被观察荧光物质激发光谱相同的滤光纸或色彩滤镜，作为激发荧光物质的光源；使用与被观察荧光物质激发光谱相同的特定颜色(波长)的led灯，或在日光型led灯表面加装上述特定颜色的滤光纸或滤光片，对含有荧光物质物体的轮廓及其表面的荧光标记进行预照明和预照相。

本发明专利的有益效果是，使用数码相机，在相机的镜头上安装与荧光物质发光光谱相同的窄带滤色镜，以保证主要接收物体内荧光物质被激发后所发出的荧光。在数码相机的外置闪光灯组上加装特定颜色的滤光纸或色彩滤镜，形成特定波长的激发光；使用多个闪光灯从不同位置和角度对被摄物体中的荧光物质进行激发。上述光源的成本较低。闪光灯的瞬间亮度大，闪光灯组中的主控闪光灯位于照相机上，受照相机控制，从属闪光灯可贴近物体表面或置于物体的侧面或背面进行照射，主、从闪光灯之间可通过无线电传输进行同步闪光(无线闪光系统)，从不同的角度激发物体内的荧光物质，使之发出较强的荧光，穿透物体表面，被照相设备所采集，实现对物体内一定深度的微弱荧光物质进行探查。用led灯对物体进行预照明，以方便照相机的取景、对焦等活动，同时可对物体的大体轮廓和用与物体内相同的荧光物质所作的标记点进行预照相，以便在使用闪光灯激发的正式照相时，可选择较弱的曝光量，降低无关内容的显像，以提高荧光物质部位与非荧光物质部位之间的图像反差。最后可将预照相和正式照相的图像进行融合，获得既有荧光物质在物体内的空间分布，又有物体轮廓和相关位置标记的完整图片。

以上照相设备部分的成本主要取决于数码相机的成本，通常比专业的荧光成像系统低很多，在无需对荧光强度进行定量分析，仅需了解其空间分布的情况下，可获得较高的空间分辨率(取决于相机的像素)和较大反差的荧光物质空间分布图像。特殊颜色led灯的成本稍高，普通日光型led灯加滤光纸或滤光片的成本较低。

该照相设备和方法成本低，使用方便，易于普及，可在不同的场合，利用通用的照相器材，通过变焦镜头拍摄不同距离视野的荧光物质分布图像。目前千万像素的数码相机已经很便宜，其感光度iso可调，灵敏度较高。在暗场情况下拍摄，荧光部位与非荧光部位的亮度差异大，可获得比一般活体成像系统更清晰、反差更大的照片，有利于观察荧光物质在物体内的精细分布。

下面结合附图对本发明专利进一步说明。

图1是本发明专利的结构示意图

图中1.物体，2.荧光物质，3.物体表面荧光标记，4.数码相机，5.窄带滤色镜，6.主控闪光灯，7.从属闪光灯，8.滤光纸或色彩滤镜，9.led灯，10.滤光纸或滤光片。

具体实施方式

在图1中，物体(1)中有荧光物质(2)，物体(1)的表面有用相同荧光物质所做的标记(3)。在数码相机(4)的镜头上加装窄带滤色镜(5)，在主控闪光灯(6)和从属闪光灯(7)的灯头上加装滤光纸或色彩滤镜(8)，led灯(9)为特殊颜色，或led灯(9)为日光型时，在其上加装滤光纸或滤光片(10)。

主控闪光灯(6)与从属闪光灯(7)通过无线电传输保持同步闪光，闪光灯(6)(7)上的滤光纸或色彩滤镜(8)将闪光灯发出光的颜色(波长)转换成物体(1)内被观察荧光物质(2)的激发波长，激发荧光物质(2)发出荧光。数码相机(4)通过窄带滤色镜(5)对荧光物质(2)发出的荧光进行正式照相。

使用特殊颜色led灯(8)可直接产生与被观察荧光物质激发波长相同的光线，或使用日光型led灯(8)，通过滤光纸或滤光片(9)转换成与物体(1)上荧光标记(3)激发波长相同波长的照明光，对被观察物体(1)和其上的荧光标记(3)进行预照明。使用数码相机(4)和窄带滤色镜(5)，在闪光灯组(6，7)不闪光的情况下，通过led灯(8)或led灯(8)加滤光纸或滤光片(9)的照明下，对物体(1)和其上的荧光标记(3)进行预照相。最后可将正式照相和预照相的图像进入融合。

通过以上装置和方法，可实现使用数码相机对物体内荧光物质的分布进行观察。

技术特征：

技术总结
一种观察物体内荧光物质分布的照相设备和方法，适用于观察查物体内一定深度荧光物质分布的需求。本发明专利采用的技术方案是通过以下结构和方法实现上述功能的。将窄带滤色镜安装在数码相机的镜头上，作为照相系统。在相机外置闪光灯组上加装滤光纸或色彩滤镜，通过闪光灯组的照明对物体内的荧光物质进行激发，再用上述照相系统进行同步拍照。使用特定颜色LED灯或在日光型LED灯表面加装特定颜色的滤光纸或滤光片，用于数码相机的取景、对焦及对物体轮廓和表面荧光标记进行预照明，再用上述照相系统进行预照相，最后将两种照明下拍摄的图像进行融合。本发明专利的有益效果是成本低，使用方便，用于激发荧光的闪光灯组瞬间亮度大，激发效率高，将两种照明拍摄的图像进行融合后，可获得空间分辨率高、反差大、在物体中位置清晰的高质量荧光分布照片。

技术研发人员：张维波
受保护的技术使用者：张维波
技术研发日：2019.01.29
技术公布日：2019.04.09