[實(shí)用新型]多光譜攝像裝置以及多光譜攝像系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201720681735.4
• 申請(qǐng)日: 2017-06-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN206921822U
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-01-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃忠守
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 展譜光電科技（上海）有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L27/146
• 分類(lèi)號(hào): H01L27/146;H04N5/369
• 代理公司: 上海隆天律師事務(wù)所31282
• 代理人: 鐘宗,潘一諾

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及醫(yī)療輔助設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種多光譜攝像裝置以及多光譜攝像系統(tǒng)。

背景技術(shù)

人體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和組織是人眼無(wú)法直接看到的。僅僅依靠人體的外部輪廓和人體解剖知識(shí)是難以精確地找到和定位皮下的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和組織的。

人體血管隱藏在表皮下面，往往被皮下脂肪，甚至骨骼所遮擋，在可見(jiàn)光的環(huán)境下圖像信號(hào)及其微弱，甚至完全不為人眼可見(jiàn)。雖然在穿刺之前，醫(yī)生往往會(huì)要求患者攥緊拳頭或用拍打穿刺部位皮膚的方式讓血管更加可見(jiàn)，但是根據(jù)患者的年齡，皮下脂肪的厚薄等因素，皮下血管的可視性依然不理想。根據(jù)隱約可見(jiàn)的血管圖像和醫(yī)學(xué)知識(shí)，對(duì)血管所做的穿刺往往錯(cuò)位，導(dǎo)致病患者的痛苦，延誤治療時(shí)機(jī)，甚至造成注射事故。除了直接對(duì)血管所做的抽血和注射以外，針灸和其他醫(yī)療手術(shù)等操作，都需要準(zhǔn)確地知道血管的位置，以便在操作時(shí)能避開(kāi)血管或者對(duì)血管做特別處理。

目前嘗試解決此一難題的技術(shù)方法為使用近紅外攝像技術(shù)。這種紅外血管圖像增強(qiáng)技術(shù)主要利用了血管中血紅蛋白對(duì)波長(zhǎng)從760nm到1000nm的近紅外光的吸收率與周?chē)渌梭w組織不同的原理，首先將攝取血管的近紅外圖像，然后對(duì)圖像的對(duì)比度做強(qiáng)化后，通過(guò)一臺(tái)可見(jiàn)光投影儀將皮下血管投影顯示在皮膚表面。這樣醫(yī)生或護(hù)士就能夠識(shí)別患者皮下血管的位置并實(shí)時(shí)操作。

然而由于皮下血管被皮下脂肪和肌肉組織所包圍，它們對(duì)于近紅外光有明顯的散射作用。人體的皮下組織的色素和脂肪，皮膚表面的褶皺，瘢痕和毛發(fā)都會(huì)對(duì)入射的紅外線有吸收和散射作用。它們嚴(yán)重模糊了這種投影式血管顯像儀獲得的血管圖像。這種技術(shù)上的先天缺陷在成像直徑較小的微細(xì)血管時(shí)表現(xiàn)的尤其嚴(yán)重。這是因?yàn)檠茉郊?xì)小，單位長(zhǎng)度的血管內(nèi)的血液容量就越少，所含有的有氧血紅蛋白和無(wú)氧血紅蛋白的數(shù)量就越少，從而它們對(duì)近紅外光線的吸收就越少。在同等的雜散光背景下，血管和周?chē)M織的對(duì)比度就很微弱，通常在0.01～0.1。

根據(jù)人體皮下軟組織的光學(xué)特性，不同波長(zhǎng)的光線在人體皮膚下層的吸收深度不同，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，能夠穿透的深度就越大。從藍(lán)紫色的420nm到人眼最為敏感的550nm的可見(jiàn)光僅僅能夠穿透0.6mm的表皮層，而波長(zhǎng)大于690nm左右的紅光可以穿透表皮層和真皮層到達(dá)皮下組織上層和部分靜脈的深度。波長(zhǎng)大于760nm到1000nm的光線為人眼所不可見(jiàn)的近紅外光線，其能夠達(dá)到更加深層次的皮下組織和脂肪層。

所有光線都會(huì)在進(jìn)入皮膚的初始階段遭到散射和反射，其散射和反射的光線對(duì)于只需要知道皮膚下層的血管圖像來(lái)說(shuō)僅僅是干有害的干擾或噪聲。如果從紅外圖像中減去可見(jiàn)光圖像，就可以得到僅僅攜帶皮下深層部位信息的圖像了。這就是紅外圖像的數(shù)字減影技術(shù)的基本原理。之所以需要在數(shù)字圖像的環(huán)境下進(jìn)行這種操作，是因?yàn)閺?fù)雜的圖像處理無(wú)法用模擬信號(hào)和模擬電路完成，必須是數(shù)字化后用計(jì)算機(jī)來(lái)完成的。

如何有效、準(zhǔn)確地獲得不同波段的圖像是亟待解決的問(wèn)題。

實(shí)用新型內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本實(shí)用新型的目的在于提供多光譜攝像裝置以及多光譜攝像系統(tǒng)，克服現(xiàn)有技術(shù)中的困難，能夠有效、準(zhǔn)確地獲得不同波段的圖像。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供一種多光譜攝像裝置，所述多光譜攝像裝置用于獲取不同波段的圖像，所述多光譜攝像裝置包括：基板；多個(gè)半導(dǎo)體層，垂直于基板所在平面地堆疊于所述基板之上，不同層的半導(dǎo)體層分別光電地轉(zhuǎn)換可見(jiàn)光和近紅外光；以及濾光層，位于所述多個(gè)半導(dǎo)體層背向所述基板的一側(cè)，包括按矩陣排列的多個(gè)濾光區(qū)域，以在平行于基板的平面上按波段分離入射到所述多光譜攝像裝置的光線。

可選地，所述多個(gè)半導(dǎo)體層包括：第一半導(dǎo)體層，位于所述基板之上，可以是N型半導(dǎo)體或者P型半導(dǎo)體的載流子耗盡層，其作用是光電轉(zhuǎn)換近紅外光，也就是將入射的近紅外光轉(zhuǎn)換成信號(hào)電荷；第二半導(dǎo)體層，位于所述第一半導(dǎo)體層背向所述基板的一側(cè)，光電轉(zhuǎn)換可見(jiàn)光，并供近紅外光穿過(guò)；所述濾光層位于所述第二半導(dǎo)體層背向所述第一半導(dǎo)體層的一側(cè)，所述濾光層包括按陣列排列的多個(gè)濾光片，每個(gè)所述濾光片形成一濾光區(qū)域，供對(duì)應(yīng)一種波段的可見(jiàn)光以及近紅外光穿過(guò)。

可選地，所述第二半導(dǎo)體層的圖案在所述基板所在平面上的垂直投影完全覆蓋所述第一半導(dǎo)體層的圖案在所述基板所在平面上的垂直投影。

可選地，所述第二半導(dǎo)體層的圖案在所述基板所在平面上的垂直投影部分覆蓋所述第一半導(dǎo)體層的圖案在所述基板所在平面上的垂直投影，并使用黑矩陣薄膜BM(blackmatrix)和不透光的金屬遮擋第一半導(dǎo)體層的尚沒(méi)有被第二半導(dǎo)體層重疊或遮擋的部分區(qū)域。