CN1758875A - 使用漫射红外光的成像系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种成像系统，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。
Description
相关专利申请
本专利申请基于2003年3月11日提交的第10/386,249号美国专利申请，其标题为使用漫射红外光的成像系统。
技术领域
本发明大体上针对漫射红外光的产生。更具体而言，本发明针对一种系统，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。
背景技术
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。
发明内容
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。
使用本文描述的本发明，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发明的更多优点，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描述一根据本发明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为根据本发明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为根据本发明的一较佳实施例的成像系统的横截面视图；
图5为根据本发明的一较佳实施例的成像系统的功能方块图；
图6a为根据本发明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为根据本发明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。
本发明者已确定：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。虽然本发明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的正方形基底的正方形管状部件24a形成。较佳地，锥形部件24b具有四条逐渐变尖成一顶点的边。如图3所示，锥形部件24b的顶点紧靠外罩16的输入孔18安置。内反射器24具有与外罩16的内表面类似的反射白色外表面。
结构14的光漫射特性可参考图3最好地理解。在光源12内，是灯26，诸如由Gilway制造的零件号为L517A-G的石英卤素灯泡且镀金的反射器。当通电时，灯26产生白光形式的电磁辐射。
为此描述的目的，可将灯26视为是向多个方向辐射光的点源，如例示性光线28和30所表示。如图3所示，光线28自外罩16的部件16b的内表面反射。接着，光线28穿过输出孔20，进入光导管22，且在自光导管22的内表面多次反射后，自出口孔23发出。光线30退出光源12的角度不同于光线28，其自内反射器24反射。接着，光线30自外罩16的部件16b的内表面反射，然后穿过输出孔20，进入光导管22。在自光导管22的内表面多次反射后，光线30也自出口孔23发出，但是是以与光线28不同的角度发出。
当将物体32放在出口孔23的附近时，光线28及光线30自不同角度到达物体32。应了解，自光源12辐射的光可表示为无穷多个光线，所述光线到达内反射器24及外罩16的内表面并以无穷多个角度自其反射。因此，自出口孔23发出的光从许多不同角度到达物体32，且因此为高漫射光。这些到达角度范围为自接近垂直于出口孔23的平面到接近平行于出口孔23的平面。因为漫射结构14是三维的，所以应了解，光也自外罩16及内反射器24的其他表面反射，诸如那些垂直于如图3所示的表面的表面。因此，自照射系统10的出口孔23发出的光高度漫射，从而显得是由许多不同光源产生。
由于外罩16的反射内表面和内反射器24的反射外表面的布置，漫射结构14有效地将自灯26辐射的光传递到出口孔23。因此，由灯26提供的光的非常大的部分到达物体32，且消耗非常少的光能量。
如下面所更详细的描述，照射系统10可用于提供用于医学成像目的的漫射光。然而，应了解，本发明的范畴并不限于医学用途。系统10也可用作用于普通摄影目的的漫射光源。
在本发明的一较佳实施例中，如图3所示，光源12包含一冷镜34，其安置于灯26与外罩16的输入孔18之间。冷镜34反射大体上所有波长在一选定红外波长范围外的光。较佳地，选定范围包含自大约700到1000纳米的波长。红外透射滤光器36直接靠近冷镜34且安置于冷镜34与输入孔18之间，其进一步减弱波长在选定红外范围外的光，同时透射波长在选定红外范围内的光。因此，穿过冷镜34及滤光器36进入外罩16的光为波长在选定红外范围内的红外光。
应了解，存在配置光源12以产生红外光的其他方式。例如，光源12可由一红外发光二极管(LED)或一红外LED阵列组成。因此，如图3所示的上述光源12的配置只是一个较佳实施例，且本发明并不限于光源12的任何特定配置。
图4描绘照射系统10的一较佳实施例的尺寸。如图4所示，光漫射结构14的总长大约为34.82英寸。外罩16在第一部件16a与第二部件16b的接合点处的高度和宽度大约为10.04英寸。光导管22的较佳长度大约为14.00英寸，且其高度和宽度大约为5.08英寸。较佳地，内反射器24的总长大约为15.86英寸。内反射器24的管状部分24a的较佳长度大约为7.93英寸。管状部分24a的高度和宽度大约为3.5英寸。光源12的高度和宽度大约为2.11英寸。
如图4所示，本发明的一较佳实施例包含一透镜40，其与视频成像装置38结合可用于基于自物体32反射的漫射光产生物体32的视频图像。较佳地，此实施例的成像装置38为由Cohu制造的型号为631520010000的电荷耦合装置(CCD)摄像机38。较佳实施例的透镜40为由Angenieux制造的焦距为25mm的f-0.95的电影摄像机透镜。
所述较佳实施例的摄像机38和透镜40安置在内反射器24的管状部分24a内。如图4所示，管状部分24a的开口端形成摄像机38和透镜40指向的孔。以此方式，中空光导管22大体上位于摄像机38的视场内的中心。因此，摄像机38接收自物件32反射的光，该光进入光导管22，然后传过外罩16，进入部分24a的开口端。
如图4所示，本发明的较佳实施例包含一红外透射滤光器42，其安置于管状部分24a的开口端内。此滤光器42接收自物体32反射的光以及任何其他可能进入外罩16的光，且大体上消除所有波长在大约700到1000纳米的红外范围外的光。在较佳实施例中，滤光器42大体上消除波长在大约800到850纳米的选定红外范围外的光。因此，穿过滤光器42进入透镜40的光是在选定波长范围内的红外光。因此，摄像机38主要接收源自照射系统10内部及自物体32反射的红外光。
基于自物体32反射的光，摄像机38以电视频信号的形式产生物体32的视频图像。如图5所示，较佳将视频信号提供给图像增强板44，诸如由DigiVision制造的型号为ICE-3000的板。板44基于来自摄像机38的视频信号产生增强的视频图像信号。将所述增强的视频图像信号提供给一视频捕捉及显示卡46，诸如由Miro制造的20TDLive型卡。卡46捕捉来自图像信号的静止图像，其中所述图像信号可以数字形式保存在数字存储装置上。卡46还格式化视频图像信号以便在视频监视器48上实时显示。
应了解，照射系统10可使用其他构件来产生根据本发明的漫射红外光。例如，图1中的光提供器10a-10f具体可为环形灯频闪光灯。或者，可使用LED圆形阵列来照射放在物体32的表面附近的塑料透射漫射体。在后一实施例中，光提供器10a-10f可对应于阵列内的各个LED。
在图6a及图6b所示的本发明的一替代性实施例中，成像系统2包含一视频投影仪50，其用于以物体32的图像来照射物体32以便增强物体32的较亮与较暗区域之间的视觉对比。如第5,969,754号题为“CONTRAST ENHANCING ILLUMINATOR”的美国专利(其内容以引用的方式并入本文中)所述，当一物体的投影可见光图像的特征与所述物体的对应特征重叠时，所述物体的特征对于一观察者而言在视觉上得以增强。重叠的可见光图像使得物体的明亮特征显得更加明亮，而黑暗区域保持不变。
如图6a及图6b所示的本发明的实施例以与前述类似的方式为物体32提供漫射红外光(用光线52表示)。然而，在图6a及图6b所示的实施例中，照射光的光径折弯，以便使得光导管22的出口孔23相对于图1-3所示的出口孔旋转90度。
如图6b所示，光束分离器(诸如热镜54)自光漫射结构14的内部接收红外光52，且将红外光52反射入光导管22然后朝向物体32。热镜54还接收物体32的红外图像(用光线56表示)，且将其反射朝向摄像机38。热镜54自投影仪50接收可见光图像(用光线58表示)，且将其透射入光导管22且朝向物体32。
如第5,969,754号美国专利所更详细地解释，提供来自摄像机38的视频输出信号以作为投影仪50的视频输入信号。基于所述视频输入信号，投影仪50朝向热镜54投影物体32的可见光图像58。热镜54接收可见光图像58，且将其透射入光导管22内然后朝向物体32。通过使来自投影仪50的投影可见光图像58与摄像机38所感测的物体32的红外图像56适当对准，使得投影可见光图像58内的特征与物体32的相应特征重叠。
当物体32是身体组织，且利用本发明来找到身体组织内的皮下血管时，血管在投影可见光图像58中呈现为黑线。因此，当将可见光图像58投影到身体组织上时，皮下血管将位于投影可见光图像58内的黑线的正下方。以此方式，本发明显著提高了医师找到皮下血管的能力，同时将病人的不适降到最低。
图7a及图7b描绘本发明用作一对比增强照射设备的替代性实施例。图7a-b的实施例以与图6a及图6b的实施例类似的方式运作。然而，在图7a-b的实施例中，摄像机38位于光漫射结构14的外部。为适应摄像机38的不同位置，图7a-b所示的热镜54相对于图6a-b内的其位置顺时针旋转90度。在其他方面，热镜54提供以上参考图6a-b描述的类似功能。也为了适应不同的摄像机位置，将红外透射滤光器42安装在光导管22的壁内。在此实施例中，提供反射面板60以便进一步将来自光源12的光引导入光导管22中然后朝向出口孔23。较佳地，面板60为其中具有小孔的反射平板，以便允许光在物体32、摄像机38与投影仪50之间通过。
图8-11中描绘了相对紧凑且高度可靠的成像系统70的一较佳实施例。最佳将成像系统70配置成用于照射物体71(诸如身体组织及类似物)，且基于自物体71反射的红外光产生物体71的视频图像。成像系统70较佳包括一容纳系统70的成像功能部件的外壳72。
如图8所示，外壳72较佳具有一大体上为矩形的配置。外壳72较佳具有介于大约3英寸与大约5英寸之间的长度及大约3.5英寸的宽度。所属技术领域的技术人员应了解，可用多种方式配置成像系统70，且本发明并不限于本文所讨论的任何特定实例或实施例。例如，在图8中，将外壳描绘成大体上为矩形，然而，圆形、多边形及其他几何形状和大小也可行。
成像装置74(诸如具有透镜75的摄像机)和视频处理组件位于外壳72内。成像装置74和视频处理组件用于检测红外光且处理来自物件71的检测红外光。如本文所述，成像系统74基于自物体71反射的检测红外光产生图像。如图8及图9所示，成像装置74较佳安装于安装壁78的孔76内，透镜75延伸入外壳内部77，如下面所进一步描述。更具体而言，摄像机74较佳居中地对称安装在外壳72内。此较佳对称摄像机位置有助于使由摄像机检测的光的量最大化，此增强由系统70产生的图像，从而增强对身体组织内位于皮下脂肪下方的血管的照射。
外壳72最佳包含各种可操作以将漫射光自系统70透射朝向物体71的组件。箭头80表示由系统70透射的漫射光。箭头82表示自物体71反射的光。如图9所示，自沿着图8的剖面线A-A的箭头方向观察，壁78含有多个红外发光二极管(LED)84，其安置于LED阵列85中用于发出红外光。LED阵列85界定LED参考平面。当激活时，每一LED84较佳透射大约740纳米(nm)波长的光。在较佳实施例中，每一LED84由奥地利的Roithner Lasertechnik制造，其型号为ELD-740-524。
如图10所示，且根据较佳实施例，LED84安装在邻近壁78的电路板86上。如图9所示，最好在成像系统74的周围同心地布置有八个LED84组92、94。同心的LED布置有助于提供来自系统70的漫射光的最大分散及透射。较佳地，每一个LED84组92、94均包含至少10个LED84。然而，依系统70的所需实施例而定，系统70可在一特定组内包含更多或更少的LED。此外，系统70可在LED阵列85内包含更多个或更少个LED组。
继续参看图9，在LED阵列85的拐角区域96附近设置有四个LED84组92。最佳地，在LED阵列85的每一拐角区域96内安置至少15个LED84。较佳在LED阵列85的侧向区域98内安置四个LED84组94。每一侧向区域96大体上位于各拐角区域94之间。最佳地，在LED阵列85的每一侧向区域98内安置至少10个LED84。
如上所述，LED阵列85最佳安置于电路板86上。结合控制系统90，电路板86包含控制电路，其控制在LED阵列85内的一或多个特定的LED84组92、94内的一或多个LED84的激活。如图11的方块图所示，电源88和控制系统90(诸如一微处理器或类似的控制装置)电连接至电路板86。应了解，也可不使用控制系统90来控制LED，即电源88可“接通”或“切断”以激活和去激活LED阵列85。应了解，也可将脉冲调制技术与电源88结合使用，以根据一较佳的占空比(本文定义为LED的“接通”时间相对于LED的“断开”时间)激活和去激活LED阵列85内的一或多个LED84。
如图11的方块图所示，在成像系统70的一较佳实施例中，LED阵列85经由电路板86电连接至电源88和控制系统90。控制系统90包含用于控制LED阵列85发出红外光到物体71的控制功能部件。如本文所述，控制系统90可启动一或多个LED阵列85组内的一或多个LED84连续地或间歇地发射光。即，可选择和控制一个LED84或复数个LED84间歇地或连续地发射红外光到物体71。因此，可将系统70配置成用于透射来自LED84和/或LED组92、94的各种排列和组合的LED阵列的红外光。
现在参看图10，一第一漫射层100邻近于LED阵列85内的LED84的发射表面102安置。根据一较佳实施例，第一漫射层100粘结(诸如使用已知的粘合剂)在LED阵列85的发射表面102上，从而用于漫射由LED阵列85内的一或多个LED84发射的光。第一漫射层100最佳为一全息二十度漫射体，诸如由Physical Optics Corporation ofTorrance，California制造的标识码为LSD20PC10-F10x10/PSA的产品。最佳地，第一漫射层100的长度为大约3.5英寸，宽度为大约3.5英寸，且厚度为大约0.10英寸。当激活LED阵列85内的一或多个LED84时，第一漫射层100漫射自LED阵列85发射的红外光，从而提供发射红外光的第一漫射量。
图10展示外壳72的内表面104。最佳地，将内表面104涂覆一反射涂层(诸如白色涂料或类似物)，其反射且进一步漫射由第一漫射层100产生的已有漫射光。继续参看图10，第二漫射层106与第一漫射层100隔开一距离LDD。最佳地，第一漫射层100与第二漫射层106之间的距离LDD为大约3英寸。第二漫射层106最佳为与上述第一漫射层100相似或相同的全息二十度漫射体。第二漫射层106的长度较佳为大约3.5英寸，宽度为大约3.5英寸，且厚度为大约0.10英寸。
第二漫射层106进一步漫射自内表面104反射和由第一漫射层100提供的已有漫射光。如图8所示，第一和第二漫射层大体上平坦，即层100及106各自界定一平坦几何结构。根据最佳实施例，由第一漫射层100和第二漫射层106界定的平面大体上互相平行。当启动一或多个LED84时，漫射层100、106的较佳平行的平坦布置有助于促进自系统70发射可计量且均匀量的漫射光。
继续参看图10，衬底材料108(诸如LUCITE)邻近第二漫射层106安置。最佳地，衬底材料的厚度为大约0.125英寸。可见偏光器110邻近衬底材料108安置。可见偏光器110最佳由Visual Pursuits of Vernon Hills，Illinois制造，其零件号为VP-GS-12U，厚度为大约0.075英寸。
因此，当发射光前进穿过第一漫射层100，反射离开第一隔室72a的内表面104，且继续前进穿过第二漫射层106、衬底材料108及偏光器110时，系统70可操作以产生各种漫射级。因此，在发射光穿过第一漫射层100后，产生一漫射级。通过由第一漫射层100提供的已有漫射光自第一隔室72a的内表面104的反射，产生另一漫射级。在漫射光穿过第二漫射层106后，产生又一漫射级。
如图8所示，可见偏光器110较佳包含一中心部分112，该中心部分112的形状最佳为直径为大约1英寸的圆形。中心部分112几何结构最佳与摄像机透镜75的形状和尺寸一致。中心部分112的偏振较佳相对于偏光器110的周围区域114的偏振旋转大约90度。在较佳实施例中，摄像机透镜75接触衬底材料108。如图8所示，在外壳70内的透镜75的位置定位较佳与偏光器110的中心部分112重合或共享相同的中心轴。与透镜75的前端重合的偏光器110的中心部分112有助于除去在所得到的摄像机图像中的任何表面眩光。
如图10所示，衬底材料108和可见偏光器110具有平坦表面，其较佳包含与由第一漫射层100及第二漫射层106界定的平面类似的平坦取向。根据一最较佳实施例，第一漫射层100、内表面104、第二漫射层106、衬底材料108和可见偏光器110界定用于为物体71提供漫射光的漫射系统116(图10)。应了解，漫射结构可包含更多或更少组件，且本发明并不限于本文所揭示的任何特定实例或实施例。例如，漫射系统116可包含第一漫射层100或第二漫射层106，可以具有或者不具有偏光器110，或可包含第一漫射层100和第二漫射层106而不具有偏光器110。
如上所述，一旦激活，系统70便进行操作以透射漫射光80到物体71，且用成像系统74产生物体71的视频图像。更具体而言，一旦启动电源88，在LED阵列85内的一或多个LED84便自发射表面102发射红外光。第一漫射层100提供发射红外光的第一漫射量。内表面104进一步漫射自第一漫射层100发射的漫射光。第二漫射层106进一步漫射已有漫射光，该漫射光接着透射穿过衬底材料108和偏光器，然后照射物体71。如上所述，物体71反射发射漫射光80，从而产生漫射反射光82，该漫射反射光82由成像系统74捕捉。然后，成像系统74产生物体71的视频图像。因此，通过根据一独特的漫射提供系统70发射漫射光，系统70帮助在物体71的不同材料特性之间(例如，在血管与组织之间)的定位和区分。
自以上描述和附图，所属技术领域的技术人员可预期且将了解，可对本发明的实施例进行修改和/或改变。例如，由第一漫射层100或第二漫射层106所界定的平面可调整成彼此不平行，从而自系统70提供不同等级的漫射光。此外，由LED阵列85所界定的平面最佳大体上平行于由第一漫射层100所界定的平面。然而，所属技术领域的技术人员将了解，由LED阵列85和第一漫射层100所界定的平面可改变以适应各种运作情况。因此，明显地希望前面的描述和附图只是为了说明较佳实施例，而不限于此，且本发明的实际精神和范畴可由随附权利要求书确定。
Claims (25)
1.一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。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述漫射结构进一步包括一邻近所述阵列安置的第一漫射层，所述第一漫射层提供由所述阵列发射的所述光的一第一漫射级。
3.根据权利要求2所述的设备，其中所述第一漫射层进一步包括一全息漫射体。
4.根据权利要求2所述的设备，其中所述漫射结构进一步包括一第二漫射层，所述第二漫射层提供由所述阵列发射的所述光的一第二漫射级。
5.根据权利要求4所述的设备，其中所述第二漫射层进一步包括一全息漫射体。
6.根据权利要求4所述的设备，其中所述第二漫射层与所述第一漫射层间隔开。
7.根据权利要求4所述的设备，其中所述第一漫射层具有一第一平坦表面，且所述第二漫射层具有一第二平坦表面。
8.根据权利要求7所述的设备，其中所述第一漫射层的所述第一平坦表面与所述第二漫射层的所述第二平坦表面大体上平行。
9.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括一偏光器，其用于偏振由所述阵列发射的所述光。
10.根据权利要求9所述的设备，其中所述偏光器进一步包括第一区域和第二区域，其中所述第一区域提供一第一偏振旋转，且所述第二区域提供一不同于所述第一偏振旋转的第二偏振旋转。
11.根据权利要求10所述的设备，其中所述第一偏振旋转与所述第二偏振旋转相差大约90度。
12.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括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进行操作以基于所述反射光提供所述物体的一视频图像。
13.一种用于为一物体提供漫射光的设备，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；
一漫射结构，其用于提供由所述阵列发射的所述红外光的各种漫射级，所述漫射结构包括：
一邻近所述阵列安置的第一漫射层，所述第一漫射层提供由所述阵列发射的
所述光的一第一漫射级；
一与所述第一漫射层间隔开的第二漫射层，所述第二漫射层提供由所述阵列
发射的所述光的一第二漫射级；和
一偏光器，其用于偏振由所述阵列发射的所述光。
14.一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：
一光源，其用于发射红外光到所述物体；
一第一漫射层，其定位成截取来自所述光源的光，所述第一漫射层提供由所述光源发射的所述红外光的一第一漫射量，所述第一漫射层具有一第一漫射平面；
一视频成像装置，其用于接收由所述物体反射的光，所述视频成像装置可进行操作以基于所述反射光提供所述物体的一视频图像；和
一电源，其用于为所述设备供电。
15.根据权利要求14所述的设备，其进一步包括一与所述第一漫射层间隔开的第二漫射层，所述第二漫射层提供由所述第一漫射层漫射的所述红外光的一第二漫射量，所述第二漫射层具有一第二漫射平面。
16.根据权利要求15所述的设备，其中所述第一漫射层和所述第二漫射层包括全息漫射体。
17.根据权利要求15所述的设备，其中所述第一漫射平面与所述第二漫射平面大体上平行。
18.根据权利要求14所述的设备，其进一步包括一用于偏振所述发射红外光的偏光器。
19.根据权利要求14所述的设备，其中所述光源进一步包括多组按照一选定模式布置的发光二极管。
20.一种用于为一物体提供漫射光的设备，所述设备包括：
多组按照一选定模式布置的发光二极管(LED)，其界定一LED平面，每一LED均具有一用于发射红外光到所述物体的发射表面、和一用于提供一电信号到所述LED的电输入端，
一控制电路，其电连接至所述LED的所述电输入端，以用于提供控制信号以激活在一选定LED组中的一或多个LED，
漫射结构，其定位成截取且漫射由一或多个所述LED发射的所述红外光。
21.根据权利要求20所述的装置，其中所述LED组相对于所述LED平面对称布置，且一第一组LED相邻地位于所述LED平面的平面拐角上，且一第二组LED位于所述LED平面的相邻平面拐角之间。
22.根据权利要求20所述的设备，其中所述漫射结构进一步包括一具有一漫射平面的漫射层，所述漫射层与所述LED的所述发射表面相邻设置，其中所述漫射平面与所述LED平面大体上平行。
23.根据权利要求20所述的设备，其进一步包括一视频成像系统，所述视频成像系统可进行操作以基于由所述物体反射的所述漫射红外光产生一视频图像。
24.根据权利要求20所述的设备，其进一步包括一用于提供控制信号到所述LED阵列的控制电路，所述控制电路可操作以控制在一或多个LED组中的一或多个LED发射红外光到所述物体。
25.根据权利要求20所述的设备，其进一步包括一用于提供控制信号到所述LED阵列的控制电路，所述控制电路可操作以根据所述LED阵列的占空比提供脉冲调制信号。
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