表面颜色和液体接触角成像制造技术

公开了一种用于对在表面上的物体的侧视图、液体物体的接触角、物体的颜色，或它们的组合进行成像的设备和方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】表面颜色和液体接触角成像相关申请的交叉引用本申请要求于2018年8月16日提交的美国临时专利申请第62/764,888号的优先权权益，以其内容为依据并且其内容通过引用整体并入本文。本文提及的任何出版物或专利文献的全部公开内容通过引用整体并入。
除其他事项外，本专利技术涉及用于进行生物和化学测定以及计算成像的装置和方法。
技术介绍
在生物和化学测定(例如，诊断测试)中，通常需要简单、快速且灵敏地进行测定(包括成像)。除其他事项外，本专利技术提供了用于简单、快速且灵敏地进行测定(包括成像)的装置和方法。
技术实现思路
本公开的一个方面提供了使用附接于智能手机的适配器并且使用智能手机上的相机和光源来对小液滴在表面上的接触角、侧视图或两者进行成像的装置和方法。本公开的另一方面提供了一种对表面的颜色进行成像和分析，特别是使颜色测量对照射不敏感的设备和方法。本专利技术的另一方面提供一种光学适配器内的紧凑型颜色校准卡，以使颜色测量对照射不敏感。本公开的另一方面提供了能够使用光纤容易且灵活地将智能手机的光源与光学适配器连接的装置和方法。附图说明本领域技术人员将理解，下面描述的附图仅用于说明目的。这些附图并不旨在以任何方式限制本专利技术的范围。附图没有完全按比例绘制。图1示出了一种光学系统的示意图，其中智能手机用于观察和测量液滴在表面(比如哺乳动物皮肤)上的接触角。图2示出了在皮肤上的液滴(a)和(b)以及在塑料上的液滴(c)和(d)的示例性智能手机图像。智能手机相机使用的透镜的焦距为8mm。皮肤或塑料的润湿性可以在智能手机上通过软件进一步进行分析。图3示出了一种光学系统的示意图，其中智能手机对表面的颜色进行成像和分析。图4示出了一种用于对测定装置进行成像的系统。图5示出了一种用于对测定装置进行成像的适配器。图6至图8示出了一种用于对测定装置进行成像的适配器的示意图。示例性实施例的详细说明以下详细描述以示例而非限制的方式示出了本专利技术的一些实施例。本文使用的章节标题和任何副标题仅用于组织目的，而不应被解读为以任何方式限制所描述的主题。章节标题和/或副标题下的内容不限于章节标题和/或副标题，而是适用于本专利技术的整个描述。以下示出几个示例性实施例：附接至智能手机，用于明场和荧光显微成像的光学适配器；附接至使用斜端面光纤作为光源的智能手机，用于比色测量的光学适配器；附接至使用环形光纤的侧照射作为光源的智能手机，用于比色测量的光学适配器；断层摄影装置和方法；机器学习辅助测定和成像；用于组织染色和细胞成像的装置和方法；以及双透镜成像系统。A-1.对物体在表面上的液体接触角和侧视图进行成像图1示出了一种光学系统的示意图，其中智能手机用于观察和测量小液滴在表面(比如哺乳动物皮肤)上的接触角。图1示出了使用附接于智能手机的适配器并且使用智能手机上的相机和光源来对小液滴(和/或其他小物体)在表面上的接触角、侧视图或两者进行成像的装置和方法。根据一个实施例，本公开提供一种用于对小物体在表面上的侧视图进行成像的设备，包括：(a)光学外壳(也称为“适配器”)，(b)侧镜；(c)光源，以及(d)相机；其中，外壳连接并容纳侧镜、光源和相机，其中，外壳具有开口以配合在具有小物体(例如小液滴)的表面上，其中，外壳防止或减少环境光在小物体的测量期间进入外壳内部；其中，侧镜与测量的光轴成倾斜角度；其中，测量的光轴是由穿过相机的中心并垂直于小物体所在表面的轴线来确定的；其中，光源在表面上方，并且可以具有环形形状，该环形形状可以是例如相对于相机的中心而中心对称；并且其中，相机具有成像传感器和成像透镜。作为示例，图1示出了根据一些实施例的用于对测定装置进行成像的适配器。该适配器包括壳体，该壳体可以附接至智能手机。该适配器具有侧发光纤维环、成像透镜、反射镜以及开口。在图1中，侧发光纤维放置在成像透镜周围和相机下方。侧发光纤维具有相对于成像透镜中心对称的圆形形状。光纤的两个端面朝向智能手机的LED放置。LED发出的光通过端面耦合到光纤中，并沿着侧壁从光纤均匀出射。在适配器的底部具有用于采样的开口。当对液滴在表面上的接触角进行成像时，可以将适配器按压在表面上，并且可以使所关注的液滴位于开口区域中。反射镜直接安装在成像透镜的下方，并且反射镜相对于成像透镜和相机的光轴以例如45度角倾斜。反射镜的功能使相机能够从侧面观察液体的接触角。图2示出了由图1所示设备拍摄的在不同表面(即，人类皮肤a)和b)；以及塑料c)和d))上的实际液滴(即，物体)的图像。该设备可以看到适配器的侧壁和液滴的接触角。整个设备可以非常紧凑。智能手机相机与样品表面之间的距离可以短至最多40mm、30mm、20mm、10mm，或在任意值之间的范围内。在上述实施例中使用的反射镜例如可以是直角棱镜，其斜面涂覆有反射材料，该反射材料包括例如铝、银、金、铜，高折射率介电材料，或其组合。在上述实施例中使用的反射镜例如可以是位于倾斜平坦表面上的平面反射镜。在上述实施例中使用的反射镜的位置可以在物体所在的表面(即，小目标，例如液滴或表面本身)上方，并且反射镜的反射表面与该表面和测量光轴相交。在上述实施例中使用的反射镜的位置可以例如在小物体位于其上的表面下方(如果该表面是透明的)，并且反射镜的反射表面与该表面和测量光轴相交。A2.表面颜色测量本公开的另一方面提供了一种对表面的颜色进行成像和分析，更特别地使颜色测量对照射不敏感的设备和方法。本专利技术的另一方面提供一种光学适配器内的紧凑型颜色校准卡(即，参照颜色图案)，以使颜色测量对照射不敏感。如图3所示，在适配器内部具有参照颜色图案。当对样品表面进行成像时，适配器被配置为使得参照颜色图案或参照卡、以及待成像的样品表面在成像器(例如，智能手机相机)的同一视场中同时成像。借助于参照颜色图案，可以分析样品表面的颜色。参照颜色图案可以使智能手机的照射和相机设置的变化所引起的误差最小化。参照颜色图案具有预先确定的已知的颜色图案。已经在不同光照条件下对参照颜色图案进行了预表征，从而通过将实际成像表面与参照颜色图案进行比较，可以从在未知光照条件下拍摄的表面图像中恢复出物体的真实颜色。该设备还可以用于观察毛发在表面上的颜色和细节特征。毛发可以包括例如头发和其他体发，以及其他毛发和毛发状纤维源。该设备还可以用于通过将适配器的开口按压在人类或动物解剖学结构(例如耳或鼻)上来观察该解剖学结构的颜色和详细特征。在一些实施例中，反射镜和参照颜色图案可以放置在单个适配器中。在一些实施例中，可以将多个反射镜、多个参照颜色图案或两者放置在单个适配器中。根据本公开的一个实施例，一种用于对表面的颜色进行测量的设备，包括：(a)光学外壳(也称为“易适配器”)，(b)颜色参照物，(c)光源，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于对物体在表面上的侧视图进行成像的设备，包括：/n(a)光学外壳；(b)侧镜；(c)光源；以及(d)相机，/n其中：/n所述外壳连接并容纳所述侧镜、所述光源和所述相机；/n所述外壳具有开口以放置于表面上，所述表面支撑小于所述开口的物体；/n所述外壳防止或减少环境光在所述小物体的测量期间进入所述外壳内部；并且/n所述侧镜偏离光轴一定角度以便对所述物体进行侧视以用于成像和测量。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180816 US 62/764,8881.一种用于对物体在表面上的侧视图进行成像的设备，包括：
(a)光学外壳；(b)侧镜；(c)光源；以及(d)相机，
其中：
所述外壳连接并容纳所述侧镜、所述光源和所述相机；
所述外壳具有开口以放置于表面上，所述表面支撑小于所述开口的物体；
所述外壳防止或减少环境光在所述小物体的测量期间进入所述外壳内部；并且
所述侧镜偏离光轴一定角度以便对所述物体进行侧视以用于成像和测量。


2.一种用于对物体进行照射和成像的装置，包括：
成像器；
壳体，所述壳体附接于所述成像器，并且所述壳体具有开口以放置在所述物体上并对所述物体进行成像；以及
位于所述壳体内的成像透镜、环形照射器和反射镜，
其中，所述照射器产生对所述开口区域进行照射的光，并且所述成像透镜收集由所述反射镜朝向所述成像器中的相机反射的光。


3.根据任一前述权利要求所述的装置、设备或方法，其中，所述物体是表面。


4.根据任一前述权利要求所述的装置、设备或方法，其中，所述物体是彩色表面。


5.根据任一前述权利要求所述的装置、设备或方法，还包括：颜色参照卡，所述颜色参照卡位于所述壳体中，并且与所述物体一起被照射和成像。


6.根据任一前述权利要求所述的装置、设备或方法，其中，所述成像器是智能手机中的相机。


7.一种用于对物体进行照射和成像的装置，包括：
成像透镜；
反射镜；
环形照射器；
开口，所述开口用于对表面进行采样；
参照颜色图案；
其中，所述参照颜色图案和所述采样表面可以在智能手机相机的同一视场中查看。


8.一种用于对物体进行照射和成像的设备，包括：
智能手机，所述智能手机包括照相机和光源；
用于对物体进行照射和成像的装置，包括：
成像透镜；
反射镜；
环形照射器；
开口，所述开口用于对表面进行采样；
其中，从所述智能手机的光源发出的光被耦合到所述环形照射器中。


9.根据任一前述权利要求所述的装置、设备或方法，其中，所述反射镜位于所述成像透镜下方。


10.根据任一前述权利要求所述的装置、设备或方法，其中，位于所述成像透镜下方的所述反射镜将所述物体的侧视图重定向到所述的成像平面相机。


11.根据任一前述权利要求所述的装置、设备或方法，其中，所述反射镜相对于所述光轴倾斜，并且其倾斜角度为20度、30度、40度、50度、60度、70度、80度，或在所述任意两个值之间的范围内。


12.根据任一前述权利要求所述的装置、设备或方法，其中，所述环形照射器由侧发光纤维制成。


13.根据任一前述权利要求所述的装置、设备或方法，其中，所述成像透镜的直径为至少2mm、3mm、4mm、5mm、10mm、15mm、20mm、25mm、30mm、40mm、或50mm，或在所述任意两个值之间的范围内。


14.根据任一前述权利要求所述的装置、设备或方法，其中，所述智能手机与样品之间的距离为最多40mm、30mm、20mm、10mm，或在所述任意两个值之间的范围内。


15.根据任一前述权利要求所述的装置、设备或方法，其中，位于所述成像透镜下方的所述颜色参照图案将所述物体的侧视图重定向到所述的成像平面相机。


16.根据任一前述权利要求所述的装置、设备或方法，其中，所述颜色参照图案相对于所述光轴倾斜，并且其倾斜角度为20度、30度、40度、50度、60度、70度、80度，或在所述任意两个值之间的范围内。


17.根据任一前述权利要求所述的装置、设备或方法，其中，所述照射器由有源光源制成。


18.一种用于对物体进行照射和成像的装置，包括：
成像透镜；
第一反射镜；
第二反射镜；
光导；
用于保持测定装置的槽；
其中：
所述光导从智能手机的光源接收光，并将所接收的光重定向到所述第二反射镜；
所述第二反射镜将从所述光导接收的光朝向所述第一反射镜反射；
所述第一反射镜将从所述第二反射镜接收的光朝向所述测定装置的第二板反射；以及
所述成像透镜收集从所述测定装置的所述第一板透射出的光，并将所收集的光定向所述智能手机中的所述相机。


19.一种用于对物体进行照射和成像的装置，包括：
基座模块，所述基座模块具有成像透镜、第一反射镜和第二反射镜；
插入模块，所述插入模块具有光导；
用于保持测定装置的槽；
其中：
当所述插入模块与所述基座模块相接合时，所述光导从智能手机的光源接收光，并将所接收的光重定向到所述第二反射镜；
所述第二反射镜将从所述光导接收的光朝向所述第一反射镜反射；
所述第一反射镜将从所述第二反射镜接收的光朝向所述测定装置的第二板反射；以及
所述成像透镜收集从所述测定装置的第一板透射出的光，并将所收集的光定向所述智能手机中的相机。


20.一种用于对测定装置中的两个平行板之间的液体样品进行照射和成像的方法，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯蒂芬·Y·周，丁惟，周芜，戚骥，田军，张越成，吴明权，
申请(专利权)人：ESSENLIX公司，
类型：发明
国别省市：美国;US