全光耳镜制造技术

一种可实现耳朵内部的三维和/或光谱成像、以有助于改进炎症及感染的诊断的全光耳镜。该全光耳镜包括主成像系统和全光传感器。该主成像系统包括耳镜物镜和中继光学器件，其进行配合以在中间像平面上形成耳朵内部的像。该全光传感器包括被定位在中间像平面上的微成像阵列和被定位在光瞳平面的共轭系上的传感器阵列。可选的滤镜模块可以被定位在光瞳平面或其共轭系中的一个上，以便进行三维和/或光谱成像。

【技术实现步骤摘要】
全光耳镜
本专利技术总体上涉及一种用于对人或动物的耳朵进行成像的耳镜。
技术介绍
人或动物耳朵内部的成像是对于医生的普通任务。通常来说，医生会使用耳镜来观察病人的耳朵内部。当试图诊断耳部感染时，该检查是一个普通的过程。大多数医生使用手动耳镜，该手动耳镜是结合有照明器的简单的放大器。医生看到的图像仅存在于医生的记忆中。因此，将在不同时间所看到的不同图像进行对比是较难的且不客观的。存在一种数字耳镜，其具有数字照相机，该数字照相机被埋设在耳镜中或在用来将光从仪器头引导至外部模块的光线电缆的端部上。然后在外部显示器上查看数字数据。该数字耳镜被作为用于远程医疗应用的解决方案而被销售。目前用于数字耳镜的照相机包括传统的成像光学器件和传感器。随着用于智能医疗应用的移动平台的迅速发展，正在开发一种用于手机的附件，其允许对耳朵内部进行成像并利用智能手机来进行照明、图像捕捉(采集)、及显示。当医生试图对耳部炎症(“中耳炎”)进行诊断时，用于医生进行分析的特征包括例如耳鼓的隆起、半透明度、及组织的发黄等特征。然而，这些特征难以从由传统照相机所取得的平坦的二维图像分析得到。因此，存在一种改进数据取得的需要，改进后的数据取得可更可靠地提取三维及颜色特征。
技术实现思路
[本专利技术要解决的课题]本专利技术的目的在于提供一种全光耳镜，以克服现有技术的局限性。[解决上述课题的手段]在一个实施方式中，提供一种全光耳镜，包括：主成像系统，其包括进行配合以在中间像平面上形成耳朵内部的像的耳镜物镜和中继光学器件，所述主成像系统的特征在于光瞳平面；以及全光传感器，其包括微成像阵列和传感器阵列，所述微成像阵列被定位在所述中间像平面上、并且所述传感器阵列被定位在光瞳平面共轭系上。在一个实施例中，全光耳镜还包括滤镜模块，其被定位在光瞳平面共轭系上(即，在所述光瞳平面、或其共轭系中的一个上)。在一个方式中，所述滤镜模块位于所述可拆卸的接头内、并且当所述可拆卸的接头安装到所述耳镜上时所述滤镜模块被定位在所述主成像系统的入射光瞳上。这样一来，不同的滤镜模块能够被包含在可拆卸的接头内，并且能够通过切换可拆卸的接头来将滤镜模块换入到全光耳镜、以及从全光耳镜上换下滤镜模块。在另一个实施方式中，所述耳镜可在深度成像模式下进行操作，在该深度成像模式下，对由所述传感器阵列所捕捉的全光图像进行处理，以提供所述耳朵内部的三维深度图像。可选择地或附加地，所述耳镜可在光谱成像模式下进行操作，在该光谱成像模式下，对由所述传感器阵列所捕捉的全光图像进行处理，以提供所述耳朵内部的两个或更多不同的光谱图像。所述耳镜可以在所述深度成像模式和所述光谱成像模式之间进行切换。本专利技术的其他方案包括方法、设备、系统、以及关于上述方式及其变形例的应用。[专利技术的效果]全光耳镜能够被设计成提供用于耳炎诊断的特征提取的高质量数据。在一个实施方式中，全光传感器及可选的滤镜模块与传统的数字耳镜结合以创造出全光耳镜。由于这些附加器件，从而能够捕捉三维(3D)形状、半透明和/或颜色信息。附图说明通过参照以下附图，由以下本专利技术的具体说明及权利要求书，本专利技术具有的其他优点及特征会更加明了。图1A-1C(现有技术)是用于表示耳朵的不同情况以及用来区分不同情况的特征的示例性图像。图2是全光数字耳镜系统的框图。图3表示出全光耳镜的光学序列(train)。图4A-4C表示出经过滤光的全光耳镜的光学序列。图5A-5B表示出具有不同光谱滤镜的滤镜模块的使用。图6A-6C表示出附加的滤镜模块。图7A-7B表示出引入了维度符号的全光耳镜系统。图8A-8B表示出使用Adelson/Wang模型进行全光耳镜的深度估计的模拟结果。附图所仅是因说明的目的而描绘本专利技术的实施例。本领域技术人员将容易地从本文描述的结构和方法的可替代的实施例，来以不脱离本文描述的本专利技术的原理地方式进行认识。具体实施方式附图及以下说明仅用于说明优选实施方式。需要说明的是，从以下的讨论中，本文所公开的结构和方法的可选实施例应被理解为可在不脱离权利要求书的原则的前提下被采用的可行的替代方案。为方便理解，相同的参考数字被用以指定附图中共同的元件。本专利技术提供一种全光耳镜，其能够克服用于中耳炎诊断的特征提取的现有耳镜的低劣数据质量的问题。在一个实施例中，全光传感器被附加到传统数字耳镜及耳镜仪器内部的可选的滤镜模块上。通过这样的附加，能够捕捉三维(3D)形状、半透明度、和/或具体的颜色信息。图1A-1C(现有技术)是用于表示耳朵的不同情况以及用来区分不同情况的特征的示例性图像。所示的三个情况是图1A中的急性中耳炎(AOM)、图1B中的渗出性中耳炎(OME)、以及图1C中的无渗出性中耳炎(NOE)。表1列出了用于区别情况的一些特征。更具体来说，表1列出了与上述三个情况有关的鼓膜(TM)图像上的耳镜发现物。表1鼓膜图像上的与临床诊断类别有关的耳镜发现物从图1A-C及表1可以看出，耳部的三个情况不同，并且可以根据以下特征的一个或更多个来对其彼此进行区别：颜色、位置(例如3D形状)、及半透明度。为了正确地进行耳部情况的诊断，希望耳镜图像可捕捉到关于耳朵内部(例如耳道中的鼓膜)的颜色、3D形状、及半透明度的精确的信息。图2是全光数字耳镜系统的框图。该系统包括耳镜物镜210、成像光学器件(中继光学器件)220、全光传感器230以及成像处理用的计算模块240。耳镜物镜210可以是如用于传统耳镜中的成像物镜。成像光学器件220连同耳镜物镜210一起工作，以形成耳镜仪器中的传统图像。全光传感器230捕捉图像，而不是传统传感器阵列捕捉此图像。全光传感器230是具有安装在其前方的微成像阵列(例如微透镜阵列或小孔(pinhole)阵列)的传感器阵列。此外，滤镜模块(未在图2中示出)可以被插入在光学序列的光瞳平面上(或在其共轭系中的一个上)，以允许进行光的光谱或其他滤光。由全光传感器230提取的数字信息被发送到计算模块240，该计算模块240进行全光数据的图像处理。这样一来，可以提取三维和/或光谱数据。全光耳镜头可以被安装到容纳照射光源的手柄的顶部(例如便携系统)、或者可以与照射光源连接(例如壁挂系统)。该照射光源可以是LED光源、标准白色照射光源等。照射光源还可以具有偏振特性。例如，其可以发射非偏振、部分偏振、或完全偏振(例如TE、TM)的光。图3表示出全光耳镜的光学序列(train)。全光耳镜包括两部分：主成像系统和全光传感器。主成像系统包括耳镜物镜320和中继光学器件330。其进行配合以形成物体310(例如耳朵内部、鼓膜等)的传统像。全光传感器(微透镜阵列340及传感器阵列350)以微透镜阵列340位于传统的像平面的方式被定位，该传统的像平面是主成像系统的中间像平面。然后传感器阵列350捕捉光场数据，该光场数据被称为物体310的全光图像。在一个实施例中，全光图像包括深度数据。计算模块(未在图3中示出)进一步处理所捕捉到的全光图像以生成三维数据。全光耳镜的该操作模式可以被称为深度成像模式。例如，在深度成像模式下，由传感器阵列350所捕捉到的全光图像可被处理以生成耳朵内部的三维深度图像。全光耳镜的另一个可能的操作模式是光谱成像模式。在光谱成像模式下，由传感器阵列350所捕捉到的全光图像包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全光耳镜，包括：主成像系统，其包括进行配合以在中间像平面上形成耳朵内部的像的耳镜物镜和中继光学器件，所述主成像系统的特征在于光瞳平面；以及全光传感器，其包括微成像阵列和传感器阵列，所述微成像阵列被定位在所述中间像平面上、并且所述传感器阵列被定位在光瞳平面共轭系上。

【技术特征摘要】
2013.01.18 US 61/754,327;2013.05.17 US 13/896,9241.一种全光耳镜，包括：主成像系统，其包括进行配合以在中间像平面上形成耳朵内部的像的耳镜物镜和中继光学器件，所述主成像系统的特征在于光瞳平面；以及全光传感器，其包括微成像阵列和传感器阵列，所述微成像阵列被定位在所述中间像平面上、并且所述传感器阵列被定位在第一光瞳平面共轭系上，其中，所述微成像阵列是具有微透镜的微透镜阵列，所述全光传感器包括用于每个微透镜的多个像素。2.根据权利要求1所述的全光耳镜，还包括：包括多个不同的滤镜的滤镜模块，其被定位在第二光瞳平面共轭系上。3.根据权利要求2所述的全光耳镜，还包括：可拆卸的接头，所述滤镜模块位于所述可拆卸的接头内、并且当所述可拆卸的接头安装到所述耳镜上时所述滤镜模块被定位在所述主成像系统的入射光瞳上。4.根据权利要求2所述的全光耳镜，还包括：一组可拆卸的接头，每个可拆卸的接头包括不同的滤镜模块，其中，当所述可拆卸的接头安装到所述耳镜上时所述滤镜模块被定位在所述主成像系统的入射光瞳上。5.根据权利要求2所述的全光耳镜，其中，所述滤镜模块包括多个不同的光谱滤镜。6.根据权利要求2所述的全光耳镜，其中，所述多个不同的滤镜被选择以区分不同的耳朵情况。7.根据权利要求2所述的全光耳镜，其中，所述滤镜模块可相对于所述主成像系统平移。8.根据权利要求1所述的全光耳镜，其中，所述耳镜可在深度成像模式下进行操作，在该深度成像模式下，对由所述传感器阵列所捕捉的全光图像进行处理，以提供所述耳朵内部的三维深度图像。9.根据权利要求2所述的全光耳镜，其中，所述耳镜可在光谱成像模式下进行操作，在该光谱成像模式下，对由所述传感器阵列所捕捉的全光图像进行处理，以提供所述耳朵内部的两个或更多不同的光谱图像。10.根据权利要求2所述的全光耳镜，其中，所述耳镜可在深度成像模式和光谱成像模式之间进行切换。...

【专利技术属性】
技术研发人员：K伯克纳，SA施罗夫，L孟，
申请(专利权)人：株式会社理光，
类型：发明
国别省市：日本;JP