用于目标的照明和成像的系统和方法技术方案

一种成像设备可以包括：第一照明开口，其用来在目标处输出具有第一照明分布的第一光以照亮该目标；第二照明开口，其用来在目标处输出具有第二照明分布的第二光以照亮该目标，在目标处该第二照明分布基本上类似于第一照明分布，该第二照明开口与第一照明开口间隔开，将第一和第二照明分布同时提供给目标并且在目标处重叠。可以将来自第一和第二开口的照明匹配到与成像视场相同的纵横比和视场覆盖。

Systems and methods for lighting and imaging for targets

An imaging device may include: a first lighting opening, which is used to output a first light with a first lighting distribution at the target to illuminate the target; second lighting opening, which is used to output a second light with a second lighting distribution at the target to illuminate the target, and the second illumination distribution at the target is basically similar to that of a third illumination. A lighting distribution, the second lighting openings are separated from the first lighting openings, and the first and second lighting distributions are simultaneously provided to the target and overlapped at the target. The illumination from the first and second openings can be matched to the aspect ratio and field coverage of the same field of view as the imaging field.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于目标的照明和成像的系统和方法相关申请的引用本申请要求2015年11月13日提交的题为“SYSTEMSANDMETHODSFORILLUMINATIONANDFMAGINGOFATARGET”的美国临时申请序列号62/255,024的优先权，通过引用将其整体合并于此。
本公开内容总体上涉及照明和成像的领域。更具体地，本公开内容涉及目标材料的照明和成像。
技术介绍
照明是成像系统（诸如例如具有自含照明的宽带成像系统）的一个重要组成部分。在成像系统的许多应用中（诸如在医学成像中），实现成像视场的均匀的全场照明以及还提供足够的照明强度以产生足够强的成像信号可能是一项挑战。遵守使照明剖面与成像视场相匹配是节约照明功率的一种方法，而多个照明开口可被用来提供跨视场的均匀照明。成像系统中的常规照明投影可以以与成像视场相匹配的变形投影为特征，但通常仅以单个照明开口为特征并且不被配置用于邻近的工作距离。当照亮复杂形貌（诸如例如人体解剖结构或其他生物材料）时单个开口照明系统会导致大量阴影区域模糊视觉。针对现场手术成像和照明设备的现有设计可以利用多个照明开口来使阴影区域（诸如环绕成像光学器件的环形光）最小化，但这些设计浪费了视场之外的过量照明并且未能在一定的工作距离范围内实现视场的均匀照明。
技术实现思路
一个或多个实施例针对一种用于在具有用于对目标成像的成像视场的成像系统中使用的照明模块，该照明模块包括：第一照明开口，其用来在目标处输出具有第一照明分布的第一光束以照亮该目标；以及第二照明开口，其用来在目标处输出具有第二照明分布的第二光束以照亮该目标。在目标处该第二照明分布可基本上类似于第一照明分布，该第二照明开口与第一照明开口间隔开，将第一和第二照明分布同时提供给目标并且在目标处重叠，其中将来自第一和第二开口的照明匹配到与成像视场相同的纵横比和视场覆盖。来自第一和第二照明开口的光可以分别重叠以便在目标视场上提供均一照明。该照明模块可以包括用来使第一和第二照明开口同时转向（steer）通过不同视场的转向驱动器。该第一和第二照明开口中的每一个都可以包括透镜模块，其具有至少一个固定透镜、可转向壳体、以及安装在可转向壳体中的至少一个透镜，该可转向壳体与转向驱动器连通。该照明模块可以包括外壳，该外壳容纳第一和第二照明开口和转向驱动器。该外壳可以是手持式外壳并且可以包括控制表面，其包括用来控制转向驱动器的激活设备。该第一和第二照明分布中的每一个都可以是矩形照明分布。该第一和第二照明开口中的每一个都可以包括具有两对柱透镜的透镜模块。该第一和第二照明开口可以从矩形照明分布的长尺寸中线对称偏移。一个或多个实施例针对一种具有成像视场的成像设备，该成像设备包括：第一照明开口，其用来在目标处输出具有第一照明分布的第一光以照亮该目标；第二照明开口，其用来在目标处输出具有第二照明分布的第二光以照亮该目标，在目标处该第二照明分布基本上类似于第一照明分布，该第二照明开口与第一照明开口间隔开，将第一和第二照明分布同时提供给目标并且在目标处重叠，其中将来自第一和第二开口的照明匹配到与成像视场相同的纵横比和视场覆盖；以及用来检测来自目标的光的传感器。该成像设备可以包括外壳，该外壳容纳第一和第二照明开口、以及传感器。该成像设备可以包括用来使第一和第二照明开口同时转向通过不同视场的转向驱动器。该成像设备可以包括用来将光聚焦到传感器上的成像元件，其中该转向驱动器用来与第一和第二照明开口的转向同步地移动成像元件。该转向驱动器可以在外壳中并且该外壳可以包括控制表面，其包括用来控制转向驱动器的激活设备。该外壳可以具有手持式外壳，其具有允许单手控制控制表面和从多个取向对目标的照明的形状因子。该成像设备可以包括用来将光输出至第一和第二照明开口的照明源，该照明源在外壳之外。该照明源可以向第一和第二照明开口输出可见光和/或激发光。该传感器可以是用来检测由通过可见光和激发光的照明产生的来自目标的光的单个传感器。该成像设备可以包括传感器上游的波长相关孔径，该波长相关孔径用来阻挡中心区域之外的可见光。该成像设备可以包括视频处理器盒，该视频处理器盒在外壳之外。该照明源可以与视频处理器盒集成。一个或多个实施例针对一种检查目标的方法，该方法包括利用在目标处具有第一照明分布的第一光输出并且利用在目标处具有第二照明分布的第二光输出同时照亮目标，第二照明分布基本上类似于第一照明分布，第一和第二照明分布在目标处重叠，其中将目标上的照明匹配到与成像视场相同的纵横比和视场覆盖。该方法可以包括使第一和第二光输出同时转向通过不同视场。该方法可以包括从该目标接收光以及使用成像元件将光聚焦到传感器上，与第一和第二光输出的同时转向同步地移动成像元件。一个或多个实施例针对一种与成像设备一起使用的垂帘，该垂帘包括：包住成像设备的防护材料，限定防护材料中的开口的垂帘窗框，防护材料中的开口中的垂帘透镜；以及与垂帘窗框集成以将垂帘透镜固定到成像设备的窗框的接口。该垂帘可以是可插入成像设备的窗框中的。该接口可以包括对称地集成在垂帘窗框的相应相对侧上的两个夹具。该两个夹具在垂帘窗框的顶部和底部上。一个或多个实施例针对一种用来对目标成像的处理器，该处理器用来在一个时段内接通激发光源来生成用来照亮目标的激发脉冲，接通白光源来生成用来照亮目标的白脉冲以使得该白脉冲不会与激发脉冲重叠并且在该时段内至少生成白脉冲两次，在激发脉冲期间使图像传感器曝光达荧光曝光时间，在至少一个白脉冲期间使图像传感器曝光达可见光曝光时间，检测来自图像传感器的输出，补偿环境光，以及输出结果产生的图像。为了补偿环境光，该处理器可以使图像传感器的第一组传感器像素行曝光达对于第一组传感器像素行的荧光曝光时间的一部分；以及使图像传感器的第二组传感器像素行曝光达所有荧光曝光时间，该第一和第二组用来检测与另一组不同的至少一种颜色。该部分可以是1/2。该处理器可以使用下面的等式来确定荧光信号F：F=2*Exp2–Exp1，在这里Exp1是在荧光曝光时间的该部分期间的信号输出并且Exp2是在所有荧光曝光时间期间的信号输出。该曝光时间的该部分可以等于激发脉冲的宽度。该可见光曝光时间可以比至少一个白脉冲的宽度更长。该可见光曝光时间可以是针对该时段内的一个白脉冲。该可见光曝光时间可以是针对该时段内的两个白脉冲。为了补偿环境光，当在该时段内目标没有被照亮至少一次时该处理器可使图像传感器曝光达背景曝光时间。一个或多个实施例针对一种用于在一个时段内对目标成像的方法，该方法包括生成用来照亮目标的激发脉冲，生成用来照亮目标的白脉冲以使得该白脉冲不与激发脉冲重叠并且在该时段内至少生成白脉冲两次，在激发脉冲期间使图像传感器曝光达荧光曝光时间，在至少一个白脉冲期间使图像传感器曝光达可见光曝光时间，检测来自图像传感器的输出，补偿环境光，以及输出结果产生的图像。补偿环境光可以包括使图像传感器的第一组传感器像素行曝光达荧光曝光时间的一部分，以及使图像传感器的第二组传感器像素行曝光达所有荧光曝光时间，该第一和第二组用来检测与另一组不同的至少一种颜色。补偿环境光可以包括当在该时段内目标没有被照亮至少一次时使图像传感器曝光达背景曝光时间。生成激发脉冲可以包括向目标提供均一、变形照明。向目标提供均本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在具有用于对目标成像的成像视场的成像系统中使用的照明模块，该照明模块包括：第一照明开口，其用来在目标处输出具有第一照明分布的第一光束以照亮该目标；以及第二照明开口，其用来在目标处输出具有第二照明分布的第二光束以照亮该目标，在目标处该第二照明分布可基本上类似于第一照明分布，该第二照明开口与第一照明开口间隔开，将第一和第二照明分布同时提供给目标并且在目标处重叠，其中将来自第一和第二开口的照明匹配到与成像视场相同的纵横比和视场覆盖。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.13 US 62/2550241.一种用于在具有用于对目标成像的成像视场的成像系统中使用的照明模块，该照明模块包括：第一照明开口，其用来在目标处输出具有第一照明分布的第一光束以照亮该目标；以及第二照明开口，其用来在目标处输出具有第二照明分布的第二光束以照亮该目标，在目标处该第二照明分布可基本上类似于第一照明分布，该第二照明开口与第一照明开口间隔开，将第一和第二照明分布同时提供给目标并且在目标处重叠，其中将来自第一和第二开口的照明匹配到与成像视场相同的纵横比和视场覆盖。2.根据权利要求1所述的照明模块，其中来自第一和第二照明开口的光分别重叠以便在目标视场上提供均一照明。3.根据权利要求1或2所述的照明模块，一转向驱动器用来使第一和第二照明开口同时转向通过不同视场。4.根据权利要求3所述的照明模块，其中该第一和第二照明开口中的每一个都包括透镜模块，其具有：至少一个固定透镜；可转向壳体；以及安装在可转向壳体中的至少一个透镜，该可转向壳体与转向驱动器连通。5.根据权利要求3或4所述的照明模块，进一步包括外壳，该外壳容纳第一和第二照明开口和转向驱动器。6.根据权利要求5所述的照明模块，其中该外壳是手持式外壳。7.根据权利要求5所述的照明模块，其中该手持式外壳包括控制表面，其包括用来控制转向驱动器的激活设备。8.根据权利要求1至7中的任一项所述的照明模块，其中该第一和第二照明分布中的每一个都可以是矩形照明分布。9.根据权利要求8所述的照明模块，其中该第一和第二照明开口中的每一个都包括具有两对柱透镜的透镜模块。10.根据权利要求8所述的照明模块，其中该第一和第二照明开口从矩形照明分布的长尺寸中线对称偏移。11.一种具有成像视场的成像设备，该成像设备包括：第一照明开口，其用来在目标处输出具有第一照明分布的第一光以照亮该目标；第二照明开口，其用来在目标处输出具有第二照明分布的第二光以照亮该目标，在目标处该第二照明分布基本上类似于第一照明分布，该第二照明开口与第一照明开口间隔开，将第一和第二照明分布同时提供给目标并且在目标处重叠，其中将来自第一和第二开口的照明匹配到与成像视场相同的纵横比和视场覆盖；以及用来检测来自目标的光的传感器。12.根据权利要求11所述的成像设备，进一步包括外壳，该外壳容纳第一和第二照明开口、以及传感器。13.根据权利要求11或12所述的成像设备，进一步包括用来使第一和第二照明开口同时转向通过不同视场的转向驱动器。14.根据权利要求13所述的成像设备，进一步包括用来将光聚焦到传感器上的成像元件，其中该转向驱动器用来与第一和第二照明开口的转向同步地移动成像元件。15.根据权利要求14所述的成像设备，其中该转向驱动器在外壳中并且该外壳包括控制表面，其包括用来控制转向驱动器的激活设备。16.根据权利要求12至15中的任一项所述的成像设备，其中该外壳是手持式外壳，其具有允许单手控制控制表面和从多个取向对目标的照明的形状因子。17.根据权利要求12至16中的任一项所述的成像设备，进一步包括用来将光输出至第一和第二照明开口的照明源，该照明源在外壳之外。18.根据权利要求17所述的成像设备，其中该照明源用来向第一和第二照明开口输出可见光和/或激发光。19.根据权利要求18所述的成像设备，其中该传感器是用来检测由通过可见光和激发光的照明产生的来自目标的光的单个传感器。20.根据权利要求19所述的成像设备，进一步包括传感器上游的波长相关孔径，该波长相关孔径用来阻挡中心区域之外的可见光。21.根据权利要求12至20中的任一项所述的成像设备，进一步包括视频处理器盒，该视频处理器盒在外壳之外。22.根据权利要求21所述的成像设备，其中该照明源与视频处理器盒集成。23.一种检查目标的方法，该方法包括：利用在目标处具有第一照明分布的第一光输出并且利用在目标处具有第二照明分布的第二光输出同时照亮目标，该第二照明分布基本上类似于第一照明分布，第一和第二照明分布在目标处重叠，其中将目标上的照明匹配到与成像视场相同的纵横比和视场覆盖。24.根据权利要求23所述的方法，进一步包括使第一和第二光输出同时转向通过不同视场。25.根据权利要求24所述的方法，进一步包括：从目标接收光；以及使用成像元件将光聚焦在传感器上，与第一和第二光输出的同时转向同步地移动成像元件。26.一种与成像设备一起使用的垂帘，该垂帘包括：包住成像设备的防护材料；限定防护材料中的开口的垂帘窗框；防护材料中的开口中的垂帘透镜；以及与垂帘窗框集成以将垂帘透镜固定到成像设备的窗框的接口。27.根据权利要求26所述的垂帘，其中该垂帘窗框可插入成像设备的窗框中。28.根据权利要求26或27所述的垂帘，其中该接口包括对称地集成在垂帘窗框的相应相对侧上的两个夹具。29.根据权利要求28所述的垂帘，其中该两个夹具在垂帘窗框的顶部和底部上。30.一种用来对目标成像的处理器，该处理器用来在一个时段内：接通激发光源来生成用来照亮目标的激发脉冲；接通白光源来生成用来照亮目标的白脉冲以使得该白脉冲不会与激发脉冲重叠并且在该时段内至少生成白脉冲两次；在激发脉冲期间使图像传感器曝光达荧光曝光时间；在至少一个白脉冲期间使图像传感器曝光达可见光曝光时间；检测来自图像传感器的输出；补偿环境光；以及输出结果产生的图像。31.根据权利要求30所述的处理器，其中为了补偿环境光，该处理器用来：使图像传感器的第一组传感器像素行曝光达对于第一组传感器像素行...

【专利技术属性】
技术研发人员：FA摩尔，AW兰普雷克特，LM奥特西，PR韦斯特维克，MNAB祖尔卡夫利，GM默里，AJ泰南，JE卡梅伦，GV布劳恩，I方丹，
申请(专利权)人：诺瓦达克技术公司，
类型：发明
国别省市：加拿大,CA