【发明专利】动静脉内瘘血管红外成像仪 CN211155734U.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201921024228.9(22)申请日 2019.07.02(73)专利权人 广东省中医院(广州中医药大学第二附属医院、 广州中医药大学第二临床医学院、 广东省中医药科学院)地址 510000 广东省广州市越秀区大德路111号(72)发明人 彭鹿刘旭生邓丽丽林启展吴秀清林静霞刘敏华(74)专利代理机构 北京商专永信知识产权代理事务所(普通合伙) 11400代理人 许春兰张丽(51)Int.Cl.A61B 5/00(2006.01) (54)实用新型名称动静脉内瘘血管红外成像仪(57)摘要动静脉内瘘血管红外成像仪， 包括： 用于向被测部位分时发射红外光线的多个红外光源； 能够对红外光线进行反射、 对可见光线进行透射的半透半反光学镜片； 用于采集由被测部位反射、再经半透半反光学镜片反射的红外光线的摄像单元， 以获取表征血管的多维度信息； 根据多维度信息实时发射可见光波段的投影光线使其透过半透半反光学镜片投影到被测部位上形成实时血管投影的投影单元； 其中， 摄像单元和投影单元的光轴相互垂直且均通过半透半反光学镜片的中心以形成共轴系统。 由此， 通过半透半反光学镜片对红外光和可见光进行分光， 能够使光路结构更加紧凑、 合理。权利要求书1页 说明书4页 附图2页CN 211155734 U2020.08.04CN 211155734 U1.动静脉内瘘血管红外成像仪， 其特征在于， 包括：用于向被测部位 （1） 分时发射红外光线的多个红外光源 （2） ；能够对红外光线进行反射、 对可见光线进行透射的半透半反光学镜片 （5） ；用于采集由被测部位 （1） 反射、 再经所述半透半反光学镜片 （5） 反射的红外光线的摄像单元 （3） ， 以获取表征血管的多维度信息；根据所述多维度信息实时发射可见光波段的投影光线使其透过所述半透半反光学镜片 （5） 投影到被测部位 （1） 上形成实时血管投影的投影单元 （4） ；其中， 所述摄像单元 （3） 和投影单元 （4） 的光轴相互垂直且均通过所述半透半反光学镜片 （5） 的中心以形成共轴系统。2.根据权利要求1所述的动静脉内瘘血管红外成像仪， 其特征在于， 所述投影单元 （4）包括：投影光源 （41） ；对所述投影光源 （41） 发射的光源进行光学整形的光学整形透镜；接收经光学整形的光源并根据所述多维度信息发射投影光线的投影芯片 （44） ；将投影芯片 （44） 发射的投影光线投影到被测部位 （1） 上成像的投影物镜 （45） 。3.根据权利要求2所述的动静脉内瘘血管红外成像仪， 其特征在于：所述投影光源 （41） 为半球形封装的LED芯片；所述投影芯片 （44） 为DMD芯片；所述光学整形透镜包括：将所述投影光源 （41） 发射的光源转换为平行光的全内反射透镜 （42） ；将所述平行光转换为所述DMD芯片所需的矩形光斑的复眼透镜 （43） 。4.根据权利要求2或3中任一项所述的动静脉内瘘血管红外成像仪， 其特征在于： 所述投影物镜 （45） 采用反远距像方远心光路结构。5.根据权利要求2或3中任一项所述的动静脉内瘘血管红外成像仪， 其特征在于： 还包括将光学整形后的光源反射至所述投影芯片 （44） 处的全反射镜 （46） ， 所述投影光源 （41） 和光学整形透镜的光轴与所述投影芯片 （44） 和投影物镜 （45） 的光轴垂直且均经过所述全反射镜 （46） 的中心。6.根据权利要求1至3中任一项所述的动静脉内瘘血管红外成像仪， 其特征在于： 所述摄像单元 （3） 采用MT9V034C12STM图像传感器。7.根据权利要求2或3中任一项所述的动静脉内瘘血管红外成像仪， 其特征在于： 所述投影光源 （41） 采用绿光光源。权利要求书1/1 页2CN 211155734 U2动静脉内瘘血管红外成像仪技术领域0001本实用新型涉及血管成像领域。背景技术0002投影式红外血管显像仪主要利用了血管中血红蛋白对近红外光的吸收率与其他组织不同的原理， 通过对数字影像的一系列处理， 将皮下血管原位投影显示在皮肤表面， 使医生能够清晰的识别患者皮下的细微血管。0003现有技术中的血管红外成像仪的光路设计不合理， 导致仪器整体的体积较大、 血管成像效果不理想。实用新型内容0004本实用新型的一个目的是提供一种动静脉内瘘血管红外成像仪， 以解决上述问题。0005根据本实用新型的一个方面， 提供了动静脉内瘘血管红外成像仪， 包括：0006用于向被测部位分时发射红外光线的多个红外光源；0007能够对红外光线进行反射、 对可见光线进行透射的半透半反光学镜片；0008用于采集由被测部位反射、 再经半透半反光学镜片反射的红外光线的摄像单元，以获取表征血管的多维度信息；0009根据多维度信息实时发射可见光波段的投影光线使其透过半透半反光学镜片投影到被测部位上形成实时血管投影的投影单元；0010其中， 摄像单元和投影单元的光轴相互垂直且均通过半透半反光学镜片的中心以形成共轴系统。0011由此， 通过半透半反光学镜片对红外光和可见光进行分光， 使红外光采集光路和可见光投影光路实时工作、 互不干扰， 且光路结构更加紧凑、 合理。0012在一些实施方式中， 投影单元包括：0013投影光源；0014对投影光源发射的光源进行光学整形的光学整形透镜；0015接收经光学整形的光源并根据多维度信息发射投影光线的投影芯片；0016将投影芯片发射的投影光线投影到被测部位上成像的投影物镜。0017由此， 通过设置光学整形透镜对投影光源进行光学整形， 能够调整光束的角度， 提高光源的利用效率。0018在一些实施方式中，0019投影光源为半球形封装的LED芯片；0020投影芯片为DMD芯片；0021光学整形透镜包括：0022将投影光源发射的光源转换为平行光的全内反射透镜；说明书1/4 页3CN 211155734 U30023将平行光转换为DMD芯片所需的矩形光斑的复眼透镜。0024由此， 利用全内反射透镜和复眼透镜， 通过对光线进行透射、 反射， 对每一个角度的光都进行优化， 经过调整后具有较小的发散角， 能够提高LED光源的利用效率， 同时， 器件可以在短距离、 小体积内实现对光束的整形和角度的调整。0025在一些实施方式中， 投影物镜采用反远距像方远心光路结构。0026由此， 可以在投影部位处得到照度均匀的像， 减小场曲和畸变。0027在一些实施方式中， 还包括将光学整形后的光源反射至投影芯片处的全反射镜，投影光源和光学整形透镜的光轴与投影芯片和投影物镜的光轴垂直且均经过全反射镜的中心。0028由此， 能够使光路更加紧凑， 减小投影单元的体积。0029在一些实施方式中， 摄像单元采用MT9V034C12STM图像传感器。0030由此， MT9V034C12STM图像传感器具有像素尺寸大、 灵敏度高、 成像动态范围广等特点， 从而可为皮下静脉显影系统提供较好的图像数据采集质量。0031在一些实施方式中， 投影光源采用LED绿光光源。0032由此， 采用人眼最为敏感的绿光作为投影光源， 能够便于医生对血管投影进行观察和辨识。附图说明0033图1为本实用新型的动静脉内瘘血管红外成像仪的示意图， 为了示意清楚， 将不同光线错开显示， 实际上光线的路径是重合的；0034图2为本实用新型的投影单元的示意图；0035图3为本实用新型的投影芯片和投影物镜的示意图。具体实施方式0036下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。0037图1示意性地显示了根据本实用新型的一种实施方式的动静脉内瘘血管红外成像仪， 其包括红外光源2、 摄像单元3、 投影单元4、 半透半反光学镜片5和控制单元， 其中， 红外光源2和摄像单元3用于向被测的人体部位发射红外光线并对被测部位1反射的红外光线进行采集， 以获取血管信息， 投影单元4用于根据所采集的血管信息， 采用可见光将血管影像投影至该被测的人体部位表面， 红外光与可见光之间通过半透半反光学镜片5进行光线分束(图1为了示意清楚， 将不同光线错开显示， 实际上光线的路径是重合的)。0038该红外光源2、 摄像单元3、 投影单元4和半透半反光学镜片5都安装在精密机械平台上， 从而保证较高的校准精度。 其中， 摄像单元3、 投影单元4需要调节到使物焦平面在同一平面上， 而且要保证两者的物像比例是一致。 将半透半反光学镜片5放置在摄像单元3和投影单元4前面， 摄像单元3和投影单元4的光轴相互垂直且都通过半透半反光学镜片5的中心(图1为了示意清楚， 将不同光线错开显示， 实际上均通过半透半反光学镜片5的中心)， 通过机械调整可以使其成为一个共轴系统， 从而使投影的图像与实际场景重叠。0039该红外光源2用于对被测的人体部位分时发射红外光线。 本实施例中具体采用近红外发光二极管， 波长范围780nm850nm。说明书2/4 页4CN 211155734 U40040该半透半反光学镜片5是一个对可见光具有很高的透光率， 而对红外光具有很高的反射率的光学镜片。 通过半透半反光学镜片对红外光和可见光进行分光， 使红外光采集光路和可见光投影光路实时工作、 互不干扰， 且光路结构更加紧凑、 合理。0041该摄像单元3用于采集由被测部位1反射、 再经半透半反光学镜片5反射的红外光线， 以获取表征血管的多维度信息。 该多维度信息具体为三维灰度图像信息。 本实施例中的摄像单元3具体采用MT9V034C12STM图像传感器， 其具有像素尺寸大、 灵敏度高、 成像动态范围广等特点， 从而可为皮下静脉显影系统提供较好的图像数据采集质量。0042该投影单元4根据摄像单元3采集的多维度信息进行实时的血管投影， 其具体方式是发射可见光波段的投影光线， 使投影光线透过半透半反光学镜片5投影到被测部位1上。具体地， 如图2所示， 该投影单元4包括投影光源41、 光学整形透镜、 投影芯片44、 投影物镜45和全反射镜46。0043在本实施例中， 该投影光源41采用大功率的LED绿光光源， 表面封装一为半球形。该投影芯片44采用DMD(数字微镜器件)芯片， DMD是一种由多个高速数字式光反射开光组成的阵列， 镜片的多少由显示分辨率决定， 一个小镜片对应一个像素。 相对于TFT-LCD， DMD的反射率高， 对比度大。0044该光学整形透镜包括全内反射透镜42和复眼透镜43。 该全内反射透镜42用于将投影光源41发射的光源转换为平行光。 LED芯片发光面一般为正方形， 但是为了出光和对LED发光的角度进行调整， 一般LED产品都会对芯片进行封装， 表面封装一般为半球形， 尤其是大功率的芯片。 本实施例中采用的是大功率绿光LED产品， 其封装为半球形， 光的出射角度近似朗伯辐射的角度， 为了满足后续光学元件的使用要求， 需要进行光学整形， 本实施例汇总采用全内反射透镜42。 该全内反射透镜42将LED芯片所发出的光分成两部分来收集， 靠近轴心的小角度的光束采用透射的方式穿过全内反射透镜42的中央部位， 出射面设置为透镜曲面来调整角度； 角度较大的光束则投射到全内反射透镜42两侧的曲面上， 通过曲面形状的设计实现全反射来调整光线的角度， 出射面可以设置为斜面， 产生折射， 进一步调整角度。 这些经过调整的光束都具有较小的发散角， 大致形成平行光， 这样光束的能量就能大部分传递到后端的光学器件。0045该复眼透镜43用于将全内反射透镜42整形后的平行光转换为DMD芯片所需的矩形光斑。 由于DMD芯片是矩形， 投影画面也是矩形， 因此需要采用均匀的矩形光斑作为光源。 本实施例中采用复眼透镜43实现矩形光斑的转换， 同时还有效地提高了光斑的均匀性。 复眼透镜43也被称为微透镜阵列， 是一组由通光孔径及浮雕深度为微米级的透镜组成的阵列。0046该全反射镜46用于将复眼透镜43整形后的光源反射至投影芯片44， 由此使光路更加紧凑， 减小投影单元4的体积。 优选地。 该投影光