TW201505602A - ４ｄ多波長全彩影像皮膚檢測裝置 - Google Patents

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本發明提供一種4D多波長全彩影像皮膚檢測裝置，其包括一複合式光源，包括紫外光(UV)光源、紅光、藍光及綠光之三色光源、近紅外線(NIR)光源及近紅外線超亮二極體(SLD)，發出複合式光束；複數透鏡，將複合式光束進行濾波及擴束；一分光元件，對應透鏡，將經過濾波及擴束之複合式光束分光，分別送至一參考臂及一待測組織；以及一影像擷取單元，接收待測組織及參考臂所反射之光束並在影像擷取單元中成像。

Description

4D多波長全彩影像皮膚檢測裝置
本發明係有關一種皮膚檢測技術，特別是指一種4D多波長全彩影像皮膚檢測裝置。
按，目前市面上所使用的皮膚檢測儀皆屬於平面影像，由於光束無法抵達真皮層以下，故無法得知真皮層以下之深層組織成像及資訊；使用光學同調攝影術(Optical Coherence Tomography,OCT)可對皮膚組織產生非侵入性的立體三維深層影像，包括點掃瞄及線掃瞄等多種不同掃瞄方式的攝影，但其中幾乎所有掃瞄方式的光學同調攝影術相關技術在掃瞄速度上仍有改善空間，尤其是當使用於以平面掃瞄(en-face)應用為主的醫學美容或早期癌症病灶搜尋時，以深度掃瞄(depth-priority)為主的線掃瞄技術需要以影像處理程序整合線掃瞄資料為平面影像，不符合實際應用上的效益。
目前有一種光學同調攝影術可對皮膚組織產生立體三維深層影像，因為採用平行處理的面掃瞄，因此掃瞄速度獲得極大改善，可達成類似於4D超音波的立體即時造影效果。然而，雖可產生即時影像，但其使用傳統的單波長光源，無法達成全彩的深層造影，無法深入至真皮組織的深層，也無法對膠原蛋白成像，僅能對黑色素和血紅素造影。
有鑑於此，本發明遂針對上述習知技術之缺失，提出一種4D多波長全彩影像皮膚檢測裝置，以有效克服上述之該等問題。
本發明之主要目的在提供一種4D多波長全彩影像皮膚檢測裝置，其係利用全景光學同調攝影術結合複合式光源，對皮膚組織產生立體深層影像的掃瞄，達到類似於4D超音波之全彩即時造影。
本發明之另一目的在提供一種4D多波長全彩影像皮膚檢測裝置，其結合複數種光源，達到全彩造影、全組織造影、膠原蛋白造影等深度及彩色造影效果。
為達上述之目的，本發明提供一種4D多波長全彩影像皮膚檢測裝置，包括一複合式光源、一光源處理組合、一分光元件及一影像擷取單元，其中複合式光源包括紫外光(UV)光源、紅光、藍光及綠光之三色光源、近紅外線(NIR)光源及近紅外線超亮二極體(SLD)等，每一成份光源皆發出光束，形成複合式光束射至光源處理組合，光源處理組合將複合式光束進行濾波及擴束後，分光元件將光束分光至一參考臂及一待測組織、以及一影像擷取單元，影像擷取單元接收待測組織及參考臂所反射之光束並在影像擷取單元中干涉成像。
10‧‧‧複合式光源
12‧‧‧光源處理組合
122‧‧‧顯微物鏡
124‧‧‧空間濾波器
126‧‧‧平行擴束鏡
14‧‧‧分光元件
16‧‧‧微透鏡陣列
18‧‧‧參考臂
20‧‧‧影像擷取單元
22‧‧‧待測組織
24‧‧‧控制電路
第1圖為本發明4D多波長全彩影像皮膚檢測裝置之架構圖。
第2圖為本發明4D多波長全彩影像皮膚檢測裝置另一實施例之架構圖。
本發明是一種4D多波長全彩影像皮膚檢測裝置，請參考第1圖，其為本發明4D多波長全彩影像皮膚檢測裝置之架構圖，包括一複合式光源10、光源處理組合12、一分光元件14及一影像擷取單元20，其中複合 式光源10包括紫外光(UV)光源、紅光、藍光及綠光之三色光源、近紅外線(NIR)光源及近紅外線超亮二極體(SLD)等，每一成份光源皆發出光束，形成複合式光束射至光源處理組合12；光源處理組合12包括一顯微物鏡122、一空間濾波器124及一平行擴束鏡126，顯微物鏡122是光束發射後所接觸到的第一個鏡面，空間濾波器124的主要目的在於去除光束中所含的光雜訊成份，而平行擴束鏡126則將光束的直徑擴大；當複合式光束經過光源處理組合12進行濾波及擴束後，分光元件14將光束分光至一參考臂(reference arm)18及一待測組織22；影像擷取單元20接收待測組織22及參考臂18所反射之光束，並在影像擷取單元20中干涉成像。
在複合式光源10中之紫外光光源為一紫外光發光二極體，三色光源為可發出紅光、藍光及綠光之至少一發光二極體，近紅外線光源為一近紅外線發光二極體，影像擷取單元為互補式金氧半導體(CMOS)元件或電荷耦合元件(CCD)。
於分光元件14及待測組織22之間更設有一微透鏡陣列16，用以將分光後之光束針對各個像素個別聚焦成為近似平面光源，使平面光束進入待測組織22，並幫助影像擷取單元20聚焦、成像。
複合式光源10中，RGB三色光源則可達成皮膚中相關器官的全彩造影或錄影，例如黑色素的分佈定位與造影；紫外光光源所發出之紫外光可激發出待測組織22中的膠原蛋白，使待測組織22中之膠原蛋白產生螢光，使螢光影像成像於影像擷取單元20中，達到膠原蛋白之造影與三維定位；近紅外線光源或近紅外線超亮二極體所發出之光線可穿透至待測組織22之真皮層及真皮層以下深度，達到皮膚微血管網的全組織造影。故，藉由包含三色光源、紫外光光源、近紅外線光源及近紅外線超亮二極體之複合式光源10，可即時輸出待測組織的黑色素、膠原蛋白、血紅素之分佈 地圖，做為皮膚檢測、醫學美容等應用之用。
因此，當複合式光源1發出複合式光束後，分別經過光源處理組合12中之顯微物鏡122、空間濾波器124及平行擴束鏡126加以濾波及擴束，將光束投射至分光元件14；分光元件14將光束分光，分別穿透至參考臂18及反射至待測組織22，而待測組織22將光線反射，穿透分光元件14至影像擷取單元20，而參考臂18亦將光線反射，反射的光線被分光元件14再反射至影像擷取單元20；待測組織22及參考臂18所反射之光束產生干涉後在影像擷取單元20上成像。
第2圖為本發明4D多波長全彩影像皮膚檢測裝置另一實施例之架構圖，其係應用於手持式的4D多波長全彩影像皮膚檢測裝置，與第1圖相比，其改變了參考臂18與待測組織22的位置，目的在於更便於將皮膚檢測裝置對準使用者的皮膚，不影響造影的效果，但此第2圖之光學系統設計方式僅為一實施例，不限於此種架構。在第2圖之手持式4D多波長全彩影像皮膚檢測裝置中，更包括一控制電路24，連接複合式光源10、影像擷取單元20及參考臂18，以控制複合式光源10的發光狀態，控制影像擷取單元20擷取待測組織22的影像，及控制參考臂18與分光元件14之間的參考光程，並對待測組織22的影像進行影像處理作業後，將處理過的影像輸出至一顯示器(圖中未示)。
綜上所述，本發明提供之4D多波長全彩影像皮膚檢測裝置係將全景光學同調攝影術(Full-Field Optical Coherence Tomography,FF-OCT)造影系統結合複數種光源，由於全景光學同調攝影術為非侵入式的造影系統，且成像速度快，裝置簡單，體積小重量輕，並具有高解析度，結合RGB三色光源、紫外光光源、近紅外線光源及近紅外線超亮二極體後，可達到全彩造影、全組織造影、膠原蛋白造影等深度及彩色造影效果，用 於皮膚檢測時可即時輸出皮膚的4D影像，顯示表皮底層的黑色素、真皮層的膠原蛋白及血紅素等影像，對於醫學美容臨床檢測或居家自我肌膚檢測相當便利。
唯以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍。故即凡依本發明申請範圍所述之特徵及精神所為之均等變化或修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。
10‧‧‧複合式光源
12‧‧‧光源處理組合
122‧‧‧顯微物鏡
124‧‧‧空間濾波器
126‧‧‧平行擴束鏡
14‧‧‧分光元件
16‧‧‧微透鏡陣列
18‧‧‧參考臂
20‧‧‧影像擷取單元
22‧‧‧待測組織

Claims (9)

  1. 一種4D多波長全彩影像皮膚檢測裝置，包括：一複合式光源，包括紫外光(UV)光源、紅光、藍光及綠光之三色光源、近紅外線(NIR)光源及近紅外線超亮二極體(SLD)，發出複合式光束；一光源處理組合，將該複合式光束進行濾波及擴束；一分光元件，將經過濾波及擴束之該複合式光束分光，分別送至一參考臂及一待測組織；以及一影像擷取單元，接收該待測組織及該參考臂所反射之光束，並在該影像擷取單元中干涉成像。
  2. 如請求項1所述之4D多波長全彩影像皮膚檢測裝置，其中該光源處理組合包括一顯微物鏡、一空間濾波器及一平行擴束鏡。
  3. 如請求項1所述之4D多波長全彩影像皮膚檢測裝置，其中該複合式光源中之該三色光源為可發出紅光、藍光及綠光之至少一發光二極體。
  4. 如請求項1所述之4D多波長全彩影像皮膚檢測裝置，其中該複合式光源中之該近紅外線光源及該近紅外線超亮二極體所發出之光線係穿透至該待測組織之真皮層及真皮層以下深度。
  5. 如請求項1所述之4D多波長全彩影像皮膚檢測裝置，其中該複合式光源中之該紫外光光源為一紫外光發光二極體，其所發出之紫外光使該待測組織中之膠原蛋白產生螢光，使膠原蛋白之影像成像於該影像擷取單元上。
  6. 如請求項1所述之4D多波長全彩影像皮膚檢測裝置，其中該影像擷取單元為互補式金氧半導體(CMOS)元件或電荷耦合元件(CCD)。
  7. 如請求項1所述之4D多波長全彩影像皮膚檢測裝置，更包括一控制電 路，連接該複合式光源、該影像擷取單元及該參考臂，以控制該複合式光源的發光狀態，控制該影像擷取單元擷取該待測組織的影像，及控制該參考臂與該分光元件之間的參考光程。
  8. 如請求項1所述之4D多波長全彩影像皮膚檢測裝置，其中該分光元件及該待測組織之間更設有一微透鏡陣列。
  9. 如請求項7所述之4D多波長全彩影像皮膚檢測裝置，其中該控制電路對該待測組織的影像進行影像處理，並輸出至一顯示器。
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