使用漫射红外光的成像系统技术方案

本发明专利技术提供一种成像系统，其使用红外光照射身体组织以增强皮下血管的可见度，且基于反射红外光产生所述身体组织和所述皮下血管的视频图像。所述系统包含一用于产生红外光的红外光源和一用于漫射所述红外光的结构。所述漫射结构包含一或多个用于漫射所述光的漫射材料层。所述系统进一步包含一视频成像装置，所述视频成像装置用于接收由所述身体组织反射的红外光，且用于基于所述反射红外光产生所述身体组织的视频图像。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体上针对漫射红外光的产生。更具体而言，本专利技术针对一种系统，其用于用漫射红外光照射一物体且基于反射红外光产生所述物体的视频图像。
技术介绍
某些医疗程序和治疗要求执业医生在病人的手臂或其他附属肢体内定位一个血管。此任务难实现，尤其是当血管位于大量堆积的皮下脂肪下面时。以前设计以助于发现此等血管的成像系统的性能仍有不足。因此，需要一种用于增强皮下血管与周围组织之间的视觉对比的系统。
技术实现思路
前述需求以及其他的需求可由一种设备来满足，此设备向一个物体(诸如一个病人)提供漫射光以增强皮下血管的可见度。在一实施例中，所述设备包含一发光源阵列。每一发光源可操作以发射具有一波长的红外光到所述物体。一电源为所述阵列供电，且当电源启动时所述阵列可发射红外光。所述设备进一步包含一具有多于一个漫射平台的漫射结构。当发射光穿过所述漫射结构时，每一漫射平台提供由所述阵列发射的红外光的一漫射级。在另一实施例中，揭示一种用于提供漫射光到一物体的设备。所述设备包含一发光源阵列，每一光源用于发射具有一波长的红外光到所述物体。一电源为所述阵列供电。所述设备进一步包含漫射结构，所述漫射结构提供由所述阵列发射的红外光的不同漫射级。所述漫射结构包含一第一漫射层，其邻近所述阵列安置，所述第一漫射层提供由所述阵列发射的光的第一漫射级；一第二漫射层，其与所述第一漫射层隔开，且提供由所述阵列发射的光的第二漫射级；一偏光器，偏振由所述阵列发射的光。在又一实施例中，揭示一种提供漫射光到一物体的设备。所述设备包含一用于发射红外光到物体的光源。具有一第一漫射平面的第一漫射层截取自光源的光，且提供由光源发射的红外光的第一漫射量。所述设备包含一用于接收由所述物体反射的光的视频成像装置。所述视频成像装置可操作以基于反射光提供所述物体的一视频图像。在又一实施例中，揭示一种用于提供漫射光到一物体的设备。发光二极管(LED)组设置于一界定一LED平面的选定图案中。每一LED具有一用于发射红外光到物体的一发射表面，和一用于提供一电信号到所述LED的一电输入端。所述设备包含一控制电路，所述控制电路提供控制信号以激活在一选定LED组中的一或多个LED。一漫射结构被定位以截取且漫射由一或多个LED发射的红外光。使用本文描述的本专利技术，在白光或非漫射红外光下难以看到或不可能看到的皮下血管可在一视频图像中容易地看到，其中皮下血管呈现为在围绕骨肉的一较浅背景下的黑线。附图说明通过参考较佳实施例的详细描述可更容易理解本专利技术的更多优点，当考虑所述较佳实施例时应结合图式，所述图式未按比例绘制，在整个如下下若干图式中，相同的参考符号代表相同或相似的元件图1描述一根据本专利技术的一较佳实施例用于在红外光照明下观察一物体的成像系统；图2a及图2b为根据本专利技术的一较佳实施例使用漫射红外光的一成像系统的透视图；图3及图4为根据本专利技术的一较佳实施例的成像系统的横截面视图；图5为根据本专利技术的一较佳实施例的成像系统的功能方块图；图6a为根据本专利技术的一替代实施例使用漫射红外光的一成像系统的透视图；图6b为图6a的成像系统的横截面视图；图7a为根据本专利技术的另一实施例使用漫射红外光的一成像系统的透视图；图7b为图7a的成像系统的横截面视图；图8为一成像系统的又一方面的等角视图；图9为沿箭头方向观察时沿图8的剖面线A-A截取的成像系统的一部分的正视图；图10为沿图9的剖面线B-B剖开的横截面侧视图；且图11为一成像系统的方块图。具体实施例方式皮肤及其他一些身体组织会反射在大约700到900纳米近红外范围内的红外光，而血液则吸收这个范围内的辐射。因此，在红外照射下得到的身体组织的视频图像中，血管在周围骨肉的较亮背景下呈现为黑线。然而，由于皮下脂肪的反射性质，当用直射光(即，一般从单个方向到达的光)照射时，位于这些大量堆积的脂肪下面的血管可能很难看到或不可能看到。本专利技术者已确定与在直射红外光照射下观察具有大量堆积的皮下脂肪的身体组织区域相比，所述组织在高漫射红外光照射下于近红外范围内成像时，血管与周围骨肉之间存在显著更高的对比度。虽然本专利技术不应受任何特定操作理论的限制，但似乎由皮下脂肪反射的大部分漫射红外光被引导离开观察方向。因此，当使用高漫射红外光照射所述组织时，维持了血管与周围骨肉之间的所需视觉对比。图1中展示一成像系统2，其用于用高漫射红外光照射物体32(诸如身体组织)，且用于基于自物体32反射的红外光产生物体32的视频图像。如本文详细描述，当物体32为身体组织时，在由系统2产生的视频图像内可以清晰地看见位于所述组织的皮下脂肪下方的血管。成像系统2包含一照射系统10，其用红外光从多个不同的照射方向照射物体32。系统10包含多个红外光提供器10a-10f，其中各个提供器自一不同的照射方向为物体32提供红外光。在图1中，射线4a-4f表示来自各个光提供器10a-10f的红外光的到达方向。如图1所示，红外光的到达方向在自垂直或接近垂直于物体32的表面到平行或接近平行于物体32的表面的范围内。因为红外光照射自如此大范围的照射方向到达物体32，所以所述红外光照射高度漫射。如下文更详细地描述，光提供器10a-10f较佳为将光自单个光源引导朝向物体32的光反射表面。在其他实施例中，光提供器10a-10f为单个光源，或为光源与反射器的组合。成像系统2还包含一用于观察物体32的成像装置38，诸如一摄像机。成像装置38自图1中由箭头6表示的观察方向观察物体32。成像装置38接收自物体32反射的漫射红外光，且基于反射红外光产生物体32的电子视频图像。图2a及图2b内展示照射系统10的一较佳实施例。图3描绘对应于图2a-b所示的截面A-A的系统10的横截面视图。系统10较佳包含光源12，其发射光进入光漫射结构14的一末端。光漫射结构14包含一具有反射内表面的伸长外罩16。较佳地，伸长外罩16的内表面的颜色为白色。或者，这些反射表面为镜表面、或者白色与镜表面的组合。在光漫射结构14背着光源12的一末端处，为一中空光导管22。如下文将更详细地描述，光导管22用作漫射光的输出孔。伸长外罩16包含第一部件16a和第二部件16b，每一个部件均具有一大末端和一小末端。较佳地，第一部件16a和第二部件16b的形状基本上为锥形，其各自具有四个梯形面。在较佳实施例中，部件16a和16b的四个梯形面相同，以便使得部件16a和16b的每一末端形成一个正方形孔。如图2a及图2b所示，第一部件16a和第二部件16b的较大末端连接在一起以形成外罩16。在第一部件16a的较小末端处，为一输入孔18，其由部件16a的四个梯形面的四条短边形成。光源12较佳在输入孔18处附到第一部件16a的较小末端上。因此，由光源12产生的光在输入孔18处进入伸长外罩16，且照射外罩16的内部表面。在第二部件16b的较小末端处，为一输出孔20，其由部件16b的四个梯形面的四条短边形成。中空光导管22的一末端附在输出孔20上。光导管22较佳具有类似于外罩16的内表面的白色反射内表面。系统10还包含一伸长内反射器24，其位于外罩16内且较佳与外罩16共轴。为清晰起见，图2b中展示内反射器24自外罩16移出。在较佳实施例中，内反射器24由连接到锥形部件24b的正方形基底本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于为一物体提供漫射光以增强皮下血管可见度的设备，所述设备包括：一发光源阵列，每一发光源均用于发射具有一波长的红外光到所述物体；一电源，其用于为所述阵列供电，当启动所述电源时，所述阵列发射红外光；一具有多于一个漫 射平台的漫射结构，当所述发射光穿过所述漫射结构时，所述漫射结构提供由所述阵列发射的所述红外光的各种漫射级。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：赫伯特D泽曼，贡纳洛霍登，
申请(专利权)人：路耐狄斯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]