[发明专利]时差式荧光检测用光源装置、影像撷取系统及撷取方法

说明书

【技术领域】

本发明是关于一种光源装置、影像撷取系统及其撷取方法，尤其是一种检测光致发光(photoluminescence)影像资料用的时差式光源装置、影像撷取系统及撷取光致发光影像的方法。

【背景技术】

随着光学技术的进步，使得各式摄影机、照相机、照相手机间的区别逐渐模糊，即使是一般照相手机，也能清楚拍摄照片；此外，由于近几年来荧光影像的应用趋于广泛，因此具备荧光影像撷取功能的装置也逐渐受到关注，在实际应用上，荧光影像除以往用在生态观察与科学研究外，近来更延伸至医疗美容、刑事鉴定或防伪辨识，如：指纹辨识、纸钞防伪辨识、甚至侦测体液中的荧光蛋白从而搜寻血迹或体液。

一般来说，光致发光显像主要是将一个较高频的入射光照射在具有荧光(fluorescence)或磷光(phosphorescence)特性的待测物上，使待测物中具有荧光或磷光特性的分子例如绿色荧光蛋白(Green Fluorescence Protein,GFP)，在吸收例如365nm紫外光范围的光子激发后，当分子中被激发的电子由高能量轨域跃迁回到基态时，便会释放出例如525nm绿光的较低频率荧光或磷光。

但是由于光致发光的过程中，激发光源所发光束，绝大多数并没有被荧光分子吸收，而是照射至待测物表面被直接反射或漫反射；也就是说，反射光的亮度通常是以千倍甚至万倍地高于待测物释放的荧光，即便其中只有少部分例如百分之一的光束进入感光元件，也将因为反射或漫反射的杂讯光而使上述光致发光影像的讯号受到严重干扰，造成观测上的困难。

更进一步考量环境中现存杂光的干扰，例如身处阳光强烈的现场，要找寻散布在地面的血迹时，若以人工的紫外线光源四处照射，要据以观察血迹的光致发光反应，而企图获得血迹的位置，也很容易被环境的强烈阳光掩盖而严重误判，大幅忽略真实存在的荧光或磷光迹证。

所以相关的刑事鉴定、生物或生理学研究、或医学美容领域人士，无不希望反射光源或外界杂光能和光致发光影像资料有所区隔，而不致影响光致发光资讯，如图1所示，现有的一种辅助光源9是由紫外光的灯源发光，并经由内埋有光纤的蛇腹管91导光，使用者可以自行弯转蛇腹管91到适当角度，让光源以接近侧向发光照射待测物，所发光束的直接反射光就不会立即返回相机镜头处而干扰荧光或磷光影像。

但是，这种调整光源角度的结构，由于蛇腹管91的限制，一方面蛇腹管91的弯折角度不易精密调整，另方面光照来源数目仅有两个方向，待测物易于产生阴影而打光不均匀，让光照效果时常不如预期；加以，当待测物是例如斑马鱼或蛆等活体时，激发光源若过强或是持续照射，将使观测环境温升过高，容易导致活体因高温而加速死亡；何况，若是要采集例如玻璃上的指纹时，由于蛇腹管的存在，无法藉由一个单纯的遮光罩，轻易将外部杂光遮蔽，也会使得所撷取影像的品质劣化，甚至失败。

如图2所示，申请人所申请中国第201020110218.X号实用新型专利申请案「荧光检测用显微检测装置」中揭示，为解决上述发光不均匀及温度过高等问题，是采用多颗发光二极体91’，并以环形设置发光，供相机90’或其他影像撷取装置获得荧光影像；此外，在申请人所拥有的中国第200910143131.4号发明专利申请案「可变投射角度的环型光源装置」中，亦提出改变光照角度，藉以提供暗场影像的辅助照明光源。

然而，无论光源发光角度如何改变，最多只能排除直接反射的最强烈干扰光束，由于一般物件的表面并非真正的绝对平坦，因此在受到光照时，不免会朝向四面八方散乱反射，此种漫反射的现象，却不是改变上述光源设置角度就能轻易解决的问题。但是相较于微弱的荧光或磷光，即使是这种漫反射光也能构成相当程度的干扰。

更进一步，在医学检验领域中，为减少对于病患的身体伤害，目前内视镜手术逐渐被广泛应用，而所谓内视镜手术，很多都是藉由一根较粗的外管，伸入病患的患部，在可挠曲的管径中，设置有一根光纤，将外部的光源导入并且照射患部；再将患部影像传输到外部的屏幕上，供医疗人员观察。伸入患部的内视镜的外管中，更设置有精密的器械，例如灼烧封闭伤口用的超音波探头，或撷取部分组织的机械夹头，让医疗人员即时进行检验或微创开刀治疗。