本申請要求2014年3月21日提交的美國臨時專利申請No.61/969,039和2014年12月10日提交的美國臨時專利申請No.62/090,302的優(yōu)先權(quán)，以上的臨時專利申請的公開內(nèi)容出于所有目的以引用的方式整體并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開大體上涉及了光譜儀，諸如高光譜光譜儀，并且具體來說，涉及能實現(xiàn)緊湊成像設(shè)備的系統(tǒng)、方法和設(shè)備。

發(fā)明背景

高光譜(也被稱為“多光譜”)光譜儀是將物體的在不同譜帶(例如，波長范圍)下解析的多個圖像積分成單個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的成像技術(shù)，這個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)稱為三維高光譜數(shù)據(jù)立方體。由高光譜光譜儀提供的數(shù)據(jù)通常用于通過識別特定高光譜數(shù)據(jù)立方體的單獨分量的光譜標記來識別出復(fù)雜組成中的多個單獨分量。

高光譜光譜儀已經(jīng)用于各種應(yīng)用，其范圍為從地質(zhì)和農(nóng)業(yè)勘測到監(jiān)管和工業(yè)評估。高光譜光譜儀也已用于醫(yī)療應(yīng)用，以有利于進行復(fù)雜診斷并且預(yù)測治療效果。例如，已經(jīng)使用醫(yī)療高光譜成像來準確地預(yù)測缺乏充分的灌注的組織的生存力和存活率，并且將患病(例如，癌性或潰瘍)和缺血組織與正常組織區(qū)分開來。

然而，盡管高光譜成像的潛在臨床價值巨大，但是若干缺點已限制了在臨床環(huán)境中高光譜成像的使用。具體來說，醫(yī)療高光譜儀器由于常規(guī)用于在多個譜帶下解析圖像以生成合適高光譜數(shù)據(jù)立方體的復(fù)雜的光學(xué)器件和計算要求，成本較高。由于將數(shù)據(jù)匯編、處理和分析成適合于醫(yī)療用途的高光譜數(shù)據(jù)立方體所需要的復(fù)雜光學(xué)器件和繁重計算要求，醫(yī)療高光譜儀器還會具有不良空間和時間分辨率、以及低光通量。

因此，在領(lǐng)域中，尚未滿足對用于高光譜/多光譜成像和數(shù)據(jù)分析的更廉價且更快速的構(gòu)件的需要。通過提供用于在多個波長下同時捕獲圖像的方法和系統(tǒng)，本發(fā)明滿足了這些以及其他需要。

發(fā)明概要

在隨附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)的系統(tǒng)、方法和設(shè)備的各種實現(xiàn)方式各自具有若干方面，這些方面中的任一方面都不僅負責于本文所描述的期望屬性。在不限制隨附權(quán)利要求書的范圍的情況下，一些顯著特征在本文中描述出來。在考慮到此論述后，并且在閱讀標題為“詳細描述”的章節(jié)后，將會理解各種實現(xiàn)方式中的特征如何用于實現(xiàn)適合用于多種應(yīng)用并具體地是用于醫(yī)療用途的高光譜成像設(shè)備，這種高光譜成像設(shè)備能夠使用多個光敏傳感器芯片(例如，CDD、CMOS等等)產(chǎn)生三維高光譜數(shù)據(jù)立方體。

第一方面

本公開的各種方面涉及一種成像設(shè)備，所述成像設(shè)備包括：透鏡，所述透鏡沿光軸設(shè)置并被配置成接收已從光源發(fā)射并通過物體背向散射的光；多個光敏傳感器；多個雙帶通濾波器，每個相應(yīng)雙帶通濾波器覆蓋所述多個光敏傳感器中的相應(yīng)光敏傳感器并被配置成過濾相應(yīng)光敏傳感器接收的光，其中每個相應(yīng)雙帶通濾波器被配置成允許不同相應(yīng)譜帶穿過相應(yīng)雙帶通濾波器；以及多個分束器，所述多個分束器與所述透鏡和所述多個光敏傳感器光學(xué)通信。每個相應(yīng)分束器被配置成將所述透鏡接收的光分成至少兩個光學(xué)路徑。所述多個分束器中的第一分束器與所述透鏡成直接光學(xué)通信，并且所述多個分束器中的第二分束器通過所述第一分束器與所述透鏡成間接光學(xué)通信。所述多個分束器共同將所述透鏡接收的光分成多個光學(xué)路徑。所述多個光學(xué)路徑中的每個相應(yīng)光學(xué)路徑被配置成通過對應(yīng)于相應(yīng)光敏傳感器的所述雙帶通濾波器將光導(dǎo)向所述多個光敏傳感器中的對應(yīng)光敏傳感器。

在一些實施方案中，所述成像系統(tǒng)還進一步包括至少一個光源，所述至少一個光源具有至少第一操作模式和第二操作模式。在所述第一操作模式下，所述至少一個光源發(fā)射基本在第一光譜范圍內(nèi)的光，并且所述第二操作模式下，所述至少一個光源發(fā)射基本在第二光譜范圍內(nèi)的光。

在一些實施方案中，所述多個帶通濾波器中的每者被配置成允許對應(yīng)于兩個離散譜帶的任一者的光穿過濾波器。在一些實施方案中，所述兩個離散譜帶中的第一譜帶對應(yīng)表示為在所述第一光譜范圍內(nèi)并且不在所述第二光譜范圍內(nèi)的第一譜帶，并且所述兩個離散譜帶中的第二譜帶對應(yīng)表示為在所述第二光譜范圍內(nèi)并且不在所述第一光譜范圍內(nèi)的第二譜帶。

在一些實施方案中，所述第一光譜范圍與所述第二光譜范圍基本上不重疊。在一些實施方案中，所述第一光譜范圍與所述第二光譜范圍基本上相鄰接。

在一些實施方案中，來自所述多個分束器中的相應(yīng)分束器的所述至少兩個光學(xué)路徑是基本上共面的。

在一些實施方案中，所述成像設(shè)備還進一步包括多個射束控向元件，每個相應(yīng)射束控向元件被配置成將相應(yīng)光學(xué)路徑中的光導(dǎo)向?qū)?yīng)于相應(yīng)光學(xué)路徑的相應(yīng)光敏傳感器。在一些實施方案中，所述多個射束控向元件中的至少一者被配置成將光垂直于所述透鏡的所述光軸導(dǎo)向。在一些實施方案中，相應(yīng)射束控向元件中的第一子集中的每者被配置成將光在垂直于所述透鏡的所述光軸的第一方向上導(dǎo)向，并且相應(yīng)射束控向元件中的第二子集中的每者被配置成將光在垂直于所述透鏡的所述光軸并與所述第一方向相反的第二方向上導(dǎo)向。

在一些實施方案中，所述多個光敏傳感器中每者的感測平面基本上垂直于所述透鏡的所述光軸。

在一些實施方案中，所述成像設(shè)備還進一步包括：偏光器，所述偏光器與所述至少一個光源光學(xué)通信；以及偏光旋轉(zhuǎn)器。所述偏光器被配置成從所述至少一個光源接收光，并且將所述光的第一部分從所述至少一個光源投影到所述物體上。所述光的所述第一部分是以第一方式偏光。所述偏光器進一步被配置成將所述光的第二部分從所述至少一個光源投影到所述偏光旋轉(zhuǎn)器上。所述光的所述第二部分是以除了所述第一方式外的第二方式偏光。在一些實施方案中，所述偏光旋轉(zhuǎn)器被配置成將所述光的所述第二部分的所述偏光從所述第二方式旋轉(zhuǎn)到所述第一方式，并且將所述光的以所述第一方式偏光的所述第二部分投影到所述物體上。在一些實施方案中，所述第一方式是p-偏光，并且所述第二方式是s-偏光。在一些實施方案中，所述第一方式是s-偏光，并且所述第二方式是p-偏光。

在一些實施方案中，所述成像設(shè)備還進一步包括控制器，所述控制器被配置成通過執(zhí)行一個方法來從所述多個光敏傳感器捕獲多個圖像，所述方法包括：使用所述至少一個光源利用落入所述第一光譜范圍的光照射所述物體；以及利用所述多個光敏傳感器捕獲第一組圖像。在此類實施方案中，對于每個相應(yīng)光敏傳感器，所述第一組圖像包括對應(yīng)于對應(yīng)雙帶通濾波器所透射的第一譜帶的圖像，其中落入所述第一光譜范圍的所述光包括落入每個雙帶通濾波器的所述第一譜帶的光。所述方法還進一步包括：使用所述至少一個光源利用落入所述第二光譜范圍的光照射所述物體；以及利用所述多個光敏傳感器捕獲第二組圖像。在此類實施方案中，對于每個相應(yīng)光敏傳感器，所述第二組圖像包括對應(yīng)于對應(yīng)雙帶通濾波器所透射的第二譜帶的圖像，其中落入所述第二光譜范圍的所述光包括落入每個雙帶通濾波器的所述第二譜帶的光。

在一些實施方案中，所述透鏡具有固定焦距，并且所述成像設(shè)備還進一步包括：第一投影儀，所述第一投影儀被配置成將形狀的第一部分投影到所述物體上；以及第二投影儀，所述第二投影儀被配置成將所述形狀的第二部分投影到所述物體上，其中所述形狀的所述第一部分和所述形狀的所述第二部分被配置成在所述透鏡定位成與所述物體相距預(yù)定距離時，會聚形成所述形狀。這個預(yù)定距離與所述透鏡的焦距對應(yīng)。在一些實施方案中，所述形狀指示在圖像捕獲在所述成像設(shè)備內(nèi)時所述物體的將由所述多個光敏傳感器成像的部分。在一些實施方案中，所述形狀選自由以下像組成的組：矩形；方形；圓形；以及橢圓形。在一些實施方案中，所述形狀是任何二維封閉形式形狀。在一些實施方案中，所述形狀的所述第一部分是形成為直角的第一對線，并且所述形狀的所述第二部分是形成為直角的第二對線，其中所述形狀的所述第一部分和所述形狀的所述第二部分被配置成在所述成像設(shè)備定位成與所述物體相距預(yù)定距離時，在所述物體上形成矩形。

在一些實施方案中，所述多個分束器中的每者呈現(xiàn)約50∶50的光透射率與光反射率比。

在一些實施方案中，所述多個分束器中的所述分束器中的至少一者是二向色分柬器。

在一些實施方案中，至少所述第一分束器是二向色分束器。

在一些實施方案中，在所述第一操作模式下，所述至少一個光源發(fā)射基本在包括有至少兩個不連續(xù)光譜子范圍的第一光譜范圍內(nèi)的光，并且所述第二操作模式下，所述至少一個光源發(fā)射基本在第二光譜范圍內(nèi)的光。

在一些實施方案中，所述第一分束器被配置成透射落入第三光譜范圍的光并且反射落入第四光譜范圍的光。

在一些實施方案中，所述多個分束器包括所述第一分束器、所述第二分束器和第三分束器。在一些實施方案中，落入所述第三光譜范圍的所述光朝向所述第二分束器透射，并且落入所述第四光譜范圍的所述光朝向所述第三分束器反射。

在一些實施方案中，所述第二分束器和所述第三分束器是不依賴波長的分柬器。

在一些實施方案中，所述第一光譜范圍中的所述至少兩個不連續(xù)光譜子范圍包括約450-550nm的第一光譜子范圍、約615-650nm的第二光譜子范圍，并且所述第二光譜為約550-615nm。

在一些實施方案中，所述第三光譜范圍為約585-650nm，并且所述第四光譜范圍為約450-585nm。

在一些實施方案中，所述第三光譜范圍包括落入所述第一光譜范圍和所述第二光譜范圍兩者的光，并且所述第四光譜范圍包括落入所述第一光譜范圍和所述第二光譜范圍兩者的光。

在一些實施方案中，所述第一分束器是板狀二向色分束器或塊狀二向色分柬器。

在一些實施方案中，所述第一分束器、所述第二分束器和所述第三分柬器是二向色分柬器。

在一些實施方案中，在所述第一操作模式下，所述至少一個光源發(fā)射基本在包括有至少兩個不連續(xù)光譜子范圍的第一光譜范圍內(nèi)的光，并且所述第二操作模式下，所述至少一個光源發(fā)射基本在第二光譜范圍內(nèi)的光。

在一些實施方案中，所述第一分束器被配置成透射落入包括有至少兩個不連續(xù)光譜子范圍的第三光譜范圍的光，并且反射落入包括有至少兩個不連續(xù)光譜子范圍的第四光譜范圍的光。

在一些實施方案中，所述多個分束器包括所述第一分束器、所述第二分束器和第三分束器。

在一些實施方案中，落入所述第三光譜范圍的所述光朝向所述第二分束器透射，并且落入所述第四光譜范圍的所述光朝向所述第三分柬器反射。

在一些實施方案中，所述第二分束器被配置成反射落入包括有至少兩個不連續(xù)光譜子范圍的第五光譜范圍的光，并且透射并未落入所述第五光譜范圍中的所述至少兩個不連續(xù)光譜子范圍的任一者的光。

在一些實施方案中，所述第三分束器被配置成反射落入包括有至少兩個不連續(xù)光譜子范圍的第六光譜范圍的光，并且透射并未落入所述第六光譜范圍中的所述至少兩個不連續(xù)光譜子范圍的任一者的光。

在一些實施方案中，所述第一光譜范圍中的所述至少兩個不連續(xù)光譜子范圍包括約450-530nm的第一光譜子范圍和約600-650nm的第二光譜子范圍，并且所述第二光譜為約530-600nm。

在一些實施方案中，所述第三光譜范圍中的所述至少兩個不連續(xù)光譜子范圍包括約570-600nm的第三光譜子范圍和約615-650nm的第四光譜子范圍，并且所述第四光譜范圍中的所述至少兩個不連續(xù)光譜子范圍包括約450-570nm的第五光譜子范圍和約600-615nm的第六光譜子范圍。

在一些實施方案中，所述第五光譜范圍中的所述至少兩個不連續(xù)光譜子范圍包括約585-595nm的第七光譜子范圍和約615-625nm的第八光譜子范圍。

在一些實施方案中，所述第六光譜范圍中的所述至少兩個不連續(xù)光譜子范圍包括約515-525nm的第九光譜子范圍和約555-565nm的第十光譜子范圍。

在一些實施方案中，所述第一分束器、所述第二分束器和所述第三分束器各自是板狀二向色分束器或塊狀二向色分束器。

在一些實施方案中，所述至少一個光源包括第一組發(fā)光二極管(LED)和第二組LED，所述第一組LED中的每個LED使光透射穿過第一帶通濾波器，所述第一帶通濾波器被配置成阻擋落在所述第一光譜范圍之外的光并且透射落入所述第一光譜范圍的光，并且所述第二組LED中的每個LED使光透射穿過第二帶通濾波器，所述第二帶通濾波器被配置成阻擋落在所述第二光譜范圍之外的光并且透射落入所述第二光譜范圍的光。

在一些實施方案中，所述第一組LED在第一照明組件中，并且所述第二組LED在第二照明組件中，所述第二照明組件與所述第一照明組件分開。

在一些實施方案中，所述第一組LED和所述第二組LED在公共照明組件中。

第二方面

本公開的其他方面涉及一種用于成像設(shè)備(例如，高光譜/多光譜)的光學(xué)組件，所述光學(xué)組件包括：透鏡，所述透鏡是沿光軸設(shè)置；光學(xué)路徑組件，所述光學(xué)路徑組件被配置成從所述透鏡接收光；第一電路板，所述第一電路板定位在所述光學(xué)路徑組件的第一側(cè)上；以及第二電路板，所述第二電路板定位在所述光學(xué)路徑的第二側(cè)上，所述第二側(cè)與所述第一側(cè)相對。所述第二電路板基本上平行于所述第一電路板。所述光學(xué)路徑組件包括第一分束器，所述第一分束器被配置成將從所述透鏡接收的光分成第一光學(xué)路徑和第二光學(xué)路徑。所述第一光學(xué)路徑基本上共線于所述光軸。所述第二光學(xué)路徑基本上垂直于所述光軸。第二分束器鄰近所述第一分束器。所述第二分束器被配置成將來自所述第一光學(xué)路徑的光分成第三光學(xué)路徑和第四光學(xué)路徑。所述第三光學(xué)路徑基本上共線于所述第一光學(xué)路徑，并且所述第四光學(xué)路徑基本上垂直于所述光軸。第三分束器鄰近所述第一分束器。所述第三分束器被配置成將來自所述第二光學(xué)路徑的光分成第五光學(xué)路徑和第六光學(xué)路徑。所述第五光學(xué)路徑基本上共線于所述第二光學(xué)路徑，并且所述第六光學(xué)路徑基本上垂直于所述第二光學(xué)路徑。第一射束控向元件鄰近所述第二分束器，并被配置成將來自所述第三光學(xué)路徑的光垂直于所述第三光學(xué)路徑偏轉(zhuǎn)并偏轉(zhuǎn)到耦接到所述第一電路板的第一光敏傳感器上。第二射束控向元件鄰近所述第二分束器，并被配置成將來自所述第四光學(xué)路徑的光垂直于所述第四光學(xué)路徑偏轉(zhuǎn)并偏轉(zhuǎn)到耦接到所述第二電路板的第二光敏傳感器上。第三射束控向元件鄰近所述第三分束器，并被配置成將來自所述第五光學(xué)路徑的光垂直于所述第五光學(xué)路徑偏轉(zhuǎn)并偏轉(zhuǎn)到耦接到所述第一電路板的第三光敏傳感器上。第四射束控向元件鄰近所述第三分束器，并被配置成將來自所述第六光學(xué)路徑的光垂直于所述第六光學(xué)路徑偏轉(zhuǎn)并偏轉(zhuǎn)到耦接到所述第二電路板的第四光敏傳感器上。

在一些實施方案中，所述光學(xué)組件還進一步包括多個帶通濾波器。所述多個帶通濾波器包括：第一帶通濾波器，所述第一帶通濾波器定位在所述第二分束器與所述第一光敏傳感器之間的所述第三光學(xué)路徑上；第二帶通濾波器，所述第二帶通濾波器定位在所述第二分束器與所述第二光敏傳感器之間的所述第四光學(xué)路徑上；第三帶通濾波器，所述第三帶通濾波器定位在所述第三分束器與所述第三光敏傳感器之間的所述第五光學(xué)路徑上；以及第四帶通濾波器，所述第四帶通濾波器定位在所述第三分束器與所述第四光敏傳感器之間的所述第六光學(xué)路徑上。每個相應(yīng)帶通濾波器被配置成允許不同對應(yīng)譜帶穿過相應(yīng)帶通濾波器。

在一些實施方案中，所述多個帶通濾波器中的至少一個相應(yīng)帶通濾波器是雙帶通濾波器。

在一些實施方案中，所述光學(xué)組件還進一步包括沿所述光軸設(shè)置的偏光濾波器。在一些實施方案中，所述偏光濾波器沿所述光軸與所述透鏡相鄰并在所述第一分束器前方。

在一些實施方案中，每個相應(yīng)射束控向元件是反射鏡或棱鏡。在一些實施方案中，每個相應(yīng)射束控向元件是折疊棱鏡。

在一些實施方案中，每個相應(yīng)分束器和每個相應(yīng)射束控向元件是沿基本上相同的平面取向。

在一些實施方案中，每個相應(yīng)光敏傳感器柔性地耦接到其對應(yīng)電路板。

在一些實施方案中，所述第一分束器、所述第二分束器和所述第三分束器各自呈現(xiàn)約50∶50的光透射率與光反射率比。

在一些實施方案中，至少所述第一分束器是二向色分束器。

在一些實施方案中，所述第一分束器被配置成透射落入第一光譜范圍的光并且反射落入第二光譜范圍的光。

在一些實施方案中，落入所述第一光譜范圍的所述光朝向所述第二分束器透射，并且落入所述第二光譜范圍的所述光朝向所述第三分柬器反射。

在一些實施方案中，所述第二分束器和所述第三分束器是不依賴波長的分柬器。

在一些實施方案中，所述第一分束器、所述第二分束器和所述第三分柬器是二向色分柬器。

在一些實施方案中，所述第一分束器被配置成透射落入包括有至少兩個不連續(xù)光譜子范圍的第一光譜范圍的光，并且反射落入包括有至少兩個不連續(xù)光譜子范圍的第二光譜范圍的光。

在一些實施方案中，所述第二分束器被配置成反射落入包括有至少兩個不連續(xù)光譜子范圍的第三光譜范圍的光，并且透射并未落入所述第三光譜范圍中的所述至少兩個不連續(xù)光譜子范圍的任一者的光。

在一些實施方案中，所述第三分束器被配置成反射落入包括有至少兩個不連續(xù)光譜子范圍的第四光譜范圍的光，并且透射并未落入所述第四光譜范圍中的所述至少兩個不連續(xù)光譜子范圍的任一者的光。

第三方面

本公開的其他方面涉及一種用于成像(例如，高光譜/多光譜)設(shè)備的照明組件，所述照明組件包括：至少一個光源；偏光器，所述偏光器與所述至少一個光源光學(xué)通信；以及偏光旋轉(zhuǎn)器。所述偏光器被配置成從所述至少一個光源接收光，并且進行以下操作：將所述光的第一部分從所述至少一個光源投影到物體上，其中所述光的所述第一部分呈現(xiàn)第一類型偏光；以及將所述光的第二部分從所述至少一個光源投影到所述偏光旋轉(zhuǎn)器上，其中所述光的所述第二部分呈現(xiàn)第二類型偏光。所述偏光旋轉(zhuǎn)器被配置成將所述光的所述第二部分的所述偏光從所述第二類型偏光旋轉(zhuǎn)到所述第一類型偏光，并將所述第一類型偏光的所述光投影到所述物體上。

在一些實施方案中，所述第一類型偏光是p-偏光，并且所述第二類型偏光是s-偏光。在一些實施方案中，所述第一類型偏光是s-偏光，并且所述第二類型偏光是p-偏光。

在一些實施方案中，所述至少一個光源是一個或多個發(fā)光二極管(LED)。

在一些實施方案中，所述至少一個光源具有兩個或更多個操作模式，所述兩個或更多個操作模式中的每個相應(yīng)操作模式包括發(fā)射離散光譜范圍的光，其中所述光的對應(yīng)于某個操作模式的相應(yīng)光譜范圍不完全重疊于光的對應(yīng)于不同操作模式的任何其他相應(yīng)光譜范圍。

在一些實施方案中，所述偏光器從所述至少一個光源接收的所有光的至少95％照射在所述物體上。

第四方面

本公開的另一方面涉及一種用于捕獲物體的圖像(例如，高光譜/多光譜圖像)的方法，所述方法包括在成像系統(tǒng)處包括：至少一個光源；透鏡，所述透鏡被配置成接收已從所述至少一個光源發(fā)射并通過物體背向散射的光；多個光敏傳感器；以及多個帶通濾波器。每個相應(yīng)帶通濾波器覆蓋所述多個光敏傳感器中的相應(yīng)光敏傳感器，并被配置成過濾相應(yīng)光敏傳感器接收的光。每個相應(yīng)帶通濾波器被配置成允許不同相應(yīng)譜帶穿過相應(yīng)帶通濾波器，以便根據(jù)所述至少一個光源的第一操作模式來利用所述至少一個光源照射所述物體，從而捕獲第一多個圖像，所述第一多個圖像中的每者是由所述多個光敏傳感器中的相應(yīng)一者捕獲，其中所述第一多個圖像中的每個相應(yīng)圖像包括具有不同相應(yīng)譜帶的光。

所述多個帶通濾波器中的每者被配置成允許對應(yīng)于兩個離散譜帶的任一者的光穿過濾波器。所述方法還進一步包括：在捕獲所述第一多個圖像后，根據(jù)所述至少一個光源的第二操作模式來利用所述至少一個光源照射所述物體，從而捕獲第二多個圖像，所述第二多個圖像中的每者是由所述多個光敏傳感器中的相應(yīng)一者捕獲，其中所述第二多個圖像中的每個相應(yīng)圖像包括具有不同相應(yīng)譜帶的光，并且所述第二多個圖像所捕獲的譜帶不同于所述第一多個圖像所捕獲的譜帶。

在一些實施方案中，所述至少一個光源包括多個發(fā)光二極管(LED)。

在一些實施方案中，第一波長光學(xué)濾波器是沿所述多個LED中的第一LED子集與所述物體之間的照射光學(xué)路徑設(shè)置，并且第二波長光學(xué)濾波器是沿所述多個LED中的第二LED子集與所述物體之間的照射光學(xué)路徑設(shè)置。所述第一波長光學(xué)濾波器和所述第二波長光學(xué)濾波器被配置成允許使對應(yīng)于不同譜帶的光穿過相應(yīng)濾波器。

在一些實施方案中，所述多個LED包括發(fā)白光LED。在一些實施方案中，所述多個LED包括：第一LED子集，所述第一LED子集被配置成發(fā)射對應(yīng)于光的第一譜帶的光；以及第二LED子集，所述第二LED子集被配置成發(fā)射對應(yīng)于光的第二譜帶的光，根據(jù)第一操作模式利用所述至少一個光源照射所述物體包括利用從所述第一LED子集發(fā)射的光照射所述物體，并且根據(jù)第二操作模式利用所述至少一個光源照射所述物體包括利用從所述第二LED子集發(fā)射的光照射所述物體，其中所述第一譜帶的光的波長和所述第二譜帶的光的波長不完全相重疊或完全地不重疊。

第五方面

本公開的另一方面涉及一種成像設(shè)備(例如，高光譜/多光譜成像設(shè)備)，所述成像設(shè)備包括：至少一個光源，所述至少一個光源具有至少兩個操作模式；透鏡，所述透鏡沿光軸設(shè)置并被配置成接收已從所述至少一個光源發(fā)射并通過物體背向散射的光；多個光敏傳感器；多個帶通濾波器，每個相應(yīng)帶通濾波器覆蓋所述多個光敏傳感器中的相應(yīng)光敏傳感器，并被配置成過濾相應(yīng)光敏傳感器接收的光。每個相應(yīng)帶通濾波器被配置成允許不同相應(yīng)譜帶穿過相應(yīng)帶通濾波器。所述設(shè)備還進一步包括一個或多個分束器，所述一個或多個分束器與所述透鏡和所述多個光敏傳感器光學(xué)通信。每個相應(yīng)分束器被配置成將所述透鏡接收的光分成多個光學(xué)路徑。每個光學(xué)路徑被配置成通過對應(yīng)于相應(yīng)光敏傳感器的所述帶通濾波器將光導(dǎo)向相應(yīng)光敏傳感器。

第六方面

本公開的另一方面涉及一種成像設(shè)備，所述成像設(shè)備包括：透鏡，所述透鏡沿光軸設(shè)置并被配置成接收光；多個光敏傳感器；光學(xué)路徑組件，所述光學(xué)路徑組件包括多個分束器，所述多個分束器與所述透鏡和所述多個光敏傳感器光學(xué)通信；以及多個多帶通濾波器(例如，雙帶通濾波器、三帶通濾波器、四帶通濾波器)。所述多個多帶通濾波器中的每個相應(yīng)多帶通濾波器覆蓋所述多個光敏傳感器中的對應(yīng)光敏傳感器，由此選擇性地允許所述光的不同對應(yīng)譜帶從由所述透鏡接收并由所述多個分束器分開的光穿過至對應(yīng)光敏傳感器。所述多個分束器中的每個分束器被配置成將所述透鏡接收的光分成至少兩個光學(xué)路徑。所述多個分束器中的第一分束器與所述透鏡成直接光學(xué)通信。所述多個分束器中的第二分束器與所述透鏡成間接光學(xué)通信。所述多個分束器共同將所述透鏡接收的光分成多個光學(xué)路徑，其中所述多個光學(xué)路徑中的每個相應(yīng)光學(xué)路徑被配置成通過對應(yīng)于相應(yīng)光敏傳感器的所述多帶通濾波器將光導(dǎo)向所述多個光敏傳感器中的對應(yīng)光敏傳感器。

在特定實施方案中，所述多帶通濾波器是雙帶通濾波器。在一些實現(xiàn)方式中，多個光學(xué)檢測器(例如，光學(xué)檢測器112)中的每個相應(yīng)光學(xué)檢測器是由雙帶通濾波器(例如，濾波器114)覆蓋。

在一些實現(xiàn)方式中，每個相應(yīng)光學(xué)檢測器是由三帶通濾波器覆蓋，以便實現(xiàn)對第三光源的使用以及在獨特譜帶下的三組圖像的收集。例如，當每個檢測器是由三帶通濾波器覆蓋時，四個光學(xué)檢測器可以在高達12個獨特譜帶下收集圖像。

在一些實現(xiàn)方式中，每個相應(yīng)光學(xué)檢測器是由四帶通濾波器覆蓋，以便實現(xiàn)對第四光源的使用以及在獨特譜帶下的四組圖像的收集。例如，當每個檢測器是由四帶通濾波器覆蓋時，四個光學(xué)檢測器可以在高達16個獨特譜帶下收集圖像。在其他實現(xiàn)方式中，允許5、6、7或更多帶穿過的帶通濾波器各自可以用于收集更多組的獨特譜帶。

在一些實施方案中，所述成像設(shè)備還包括了第一光源和第二光源，其中所述第一光源和所述第二光源被配置成發(fā)光，使得一部分光通過所述物體背向散射并由所述透鏡接收。

在一些實施方案中，所述第一光源發(fā)射基本上限制于第一光譜范圍的光，并且所述第二光源發(fā)射基本上限制于第二光譜范圍的光。

在一些實施方案中，所述第一光源是第一多光譜光源，其被第一帶通濾波器覆蓋，其中所述第一帶通濾波器基本上阻擋住所述第一光源發(fā)射的處于所述第一光譜范圍外的所有光，并且所述第二光源是第二多光譜光源，其被第二帶通濾波器覆蓋，其中所述第二帶通濾波器基本上阻擋住所述第二光源發(fā)射的處于所述第二光譜范圍外的所有光。

在一些實施方案中，所述第一多光譜光源是第一發(fā)白光二極管，并且所述第二多光譜光源是第二發(fā)白光二極管。

在一些實施方案中，所述多個雙帶通濾波器中的每個相應(yīng)雙帶通濾波器被配置成選擇性地允許對應(yīng)于兩個離散譜帶的任一者的光穿過至對應(yīng)濾波器。在一些實施方案中，所述兩個離散譜帶中的第一譜帶對應(yīng)表示為在所述第一光譜范圍內(nèi)并且不在所述第二光譜范圍內(nèi)的第一譜帶，并且所述兩個離散譜帶中的第二譜帶對應(yīng)表示為在所述第二光譜范圍內(nèi)并且不在所述第一光譜范圍內(nèi)的第二譜帶。

在一些實施方案中，所述第一光譜范圍與所述第二光譜范圍基本上不重疊。

在一些實施方案中，所述第一光譜范圍與所述第二光譜范圍基本上相鄰接。

在一些實施方案中，所述第一光譜范圍包括波長520nm、540nm、560nm和640nm波長光，并且所述第二光譜范圍包括580nm、590nm、610nm和620nm波長光。

在一些實施方案中，來自所述多個分束器中的相應(yīng)分束器的所述至少兩個光學(xué)路徑是基本上共面的。

在一些實施方案中，所述成像設(shè)備還進一步包括多個射束控向元件，每個相應(yīng)射束控向元件被配置成將相應(yīng)光學(xué)路徑中的光導(dǎo)向所述多個光敏傳感器中的對應(yīng)于相應(yīng)光學(xué)路徑的相應(yīng)光敏傳感器。在一些實施方案中，所述多個射束控向元件中的至少一者被配置成將光垂直于所述透鏡的所述光軸導(dǎo)向。在一些實施方案中，所述多個射束控向元件中的第一子集中的每者被配置成將光在垂直于所述光軸的第一方向上導(dǎo)向，并且所述多個射束控向元件中的第二子集中的每者被配置成將光在垂直于所述光軸并與所述第一方向相反的第二方向上導(dǎo)向。

在一些實施方案中，所述多個光敏傳感器中每者的感測平面基本上垂直于所述光軸。

在一些實施方案中，所述成像設(shè)備還進一步包括控制器，所述控制器被配置成通過執(zhí)行一個方法來從所述多個光敏傳感器捕獲多個圖像，所述方法包括：使用所述第一光源第一次照射所述物體；以及在所述照射過程中，利用所述多個光敏傳感器捕獲第一組圖像。對于所述多個光敏傳感器中的每個相應(yīng)光敏傳感器，所述第一組圖像包括對應(yīng)于對應(yīng)多帶通濾波器(例如，雙帶通濾波器)所透射的第一譜帶的圖像，其中落入所述第一光譜范圍的所述光包括落入每個多帶通濾波器(例如，雙帶通濾波器)的所述第一譜帶的光。所述方法還進一步包括熄滅所述第一光源，并且接著使用所述第二光源第二次照射所述物體。所述方法包括在所述照射過程中，利用所述多個光敏傳感器捕獲第二組圖像。對于所述多個光敏傳感器中的每個相應(yīng)光敏傳感器，所述第二組圖像包括對應(yīng)于對應(yīng)多帶通濾波器(例如，雙帶通濾波器)所透射的第二譜帶的圖像，其中落入所述第二光譜范圍的所述光包括落入每個多帶通濾波器(例如，雙帶通濾波器)的所述第二譜帶的光。

在一些實施方案中，所述多個光敏傳感器中的每個相應(yīng)光敏傳感器是通過為相應(yīng)光敏傳感器確定圖像積分時間的對應(yīng)快門機構(gòu)控制的像素陣列。所述多個光敏傳感器中的第一光敏傳感器獨立地與用于在所述第一圖像捕獲過程中使用的第一積分時間和用于在所述第二圖像捕獲過程中使用的第二積分時間關(guān)聯(lián)。所述第一積分時間獨立于所述第二積分時間。換句話說，所述設(shè)備確定針對圖像被捕獲時所處的每個譜帶的單獨積分時間。

在一些實施方案中，所述多個光敏傳感器中的每個相應(yīng)光敏傳感器是通過為相應(yīng)光敏傳感器確定圖像積分時間的對應(yīng)快門機構(gòu)控制的像素陣列。所述第一照射的持續(xù)時間由在所述第一圖像捕獲過程中與所述多個光敏傳感器關(guān)聯(lián)的第一最大積分時間確定，其中所述多個光敏傳感器中的第一光敏傳感器的積分時間不同于在所述第一圖像捕獲過程中所述多個光敏傳感器中的第二光敏傳感器的積分時間。所述第二照射的持續(xù)時間由在所述第二捕獲過程中與所述多個光敏傳感器關(guān)聯(lián)的第二最大積分時間確定，其中所述第一光敏傳感器的積分時間不同于在所述第二捕獲過程中所述第二光敏傳感器的積分時間。在一些實現(xiàn)方式中，所述第一最大積分時間不同于所述第二最大積分時間。

在一些實施方案中，所述多個分束器中的每個分束器呈現(xiàn)約50∶50的光透射率與光反射率比。

在一些實施方案中，所述多個分束器中的所述分束器中的至少一者是二向色分柬器。

在一些實施方案中，至少所述第一分束器(例如，與所述透鏡成直接光學(xué)通信)是二向色分束器。

在一些實施方案中，所述多個分束器中的所述分束器中的至少一者是二向色分束器，所述第一光譜范圍包括至少兩個不連續(xù)光譜子范圍，所述多個分束器中的每者呈現(xiàn)約50∶50的光透射率與光反射率比，并且所述第一分束器被配置成透射落入第三光譜范圍的光并且反射落入第四光譜范圍的光。

在一些實施方案中，所述多個分束器包括所述第一分束器、所述第二分束器和第三分束器。

在一些實施方案中，落入所述第三光譜范圍的所述光朝向所述第二分束器透射，并且落入所述第四光譜范圍的所述光朝向所述第三分柬器反射。

在一些實施方案中，所述第二分束器和所述第三分束器是不依賴波長的分柬器。

在一些實施方案中，所述第三光譜范圍包括落入所述第一光譜范圍和所述第二光譜范圍兩者的光，并且所述第四光譜范圍包括落入所述第一光譜范圍和所述第二光譜范圍兩者的光。

在一些實施方案中，所述第一分束器是板狀二向色分束器或塊狀二向色分束器。在一些實施方案中，所述第一分束器、所述第二分束器和所述第三分束器是二向色分束器。

在一些實施方案中，所述第一光譜范圍包括至少兩個不連續(xù)光譜子范圍，所述多個分束器中的每者呈現(xiàn)約50∶50的光透射率與光反射率比，所述第一分束器被配置成透射落入第三光譜范圍的光并且反射落入第四光譜范圍的光，所述多個分束器包括所述第一分束器、所述第二分束器和第三分束器，并且所述第一分束器、所述第二分束器和所述第三分束器是二向色分束器。

在一些實施方案中，所述第三光譜范圍包括至少兩個不連續(xù)光譜子范圍，并且所述第四光譜范圍包括至少兩個不連續(xù)光譜子范圍。

在一些實施方案中，落入所述第三光譜范圍的所述光朝向所述第二分束器透射，并且落入所述第四光譜范圍的所述光朝向所述第三分柬器反射。

在一些實施方案中，所述第二分束器被配置成反射落入包括有至少兩個不連續(xù)光譜子范圍的第五光譜范圍的光，并且透射并未落入所述第五光譜范圍中的所述至少兩個不連續(xù)光譜子范圍的任一者的光。

在一些實施方案中，所述第三分束器被配置成反射落入包括有至少兩個不連續(xù)光譜子范圍的第六光譜范圍的光，并且透射并未落入所述第六光譜范圍中的所述至少兩個不連續(xù)光譜子范圍的任一者的光。

在一些實施方案中，所述第一分束器、所述第二分束器和所述第三分束器各自是板狀二向色分束器或塊狀二向色分束器。

在一些實施方案中，所述第一光源在第一照明組件中，并且所述第二光源在第二照明組件中，所述第二照明組件與所述第一照明組件分開。

在一些實施方案中，所述多個圖像中的每個圖像是在所述物體上的位置的多像素圖像，通過所述控制器來執(zhí)行的所述方法還包括了在逐像素的基礎(chǔ)上，將所述多個圖像中的每個圖像組合以形成復(fù)合圖像。

在一些實施方案(例如，其中采用三帶通濾波器或四帶通濾波器)中，所述成像系統(tǒng)包括多于兩個光源。在一個實施方案中，所述成像設(shè)備包括至少三個光源。在一個實施方案中，所述成像設(shè)備包括至少四個光源。在一個實施方案中，所述成像設(shè)備包括至少五個光源。

在一些實施方案中，所述成像設(shè)備是便攜的，并且在所述第一照射和所述第二照射過程中不依賴電網(wǎng)來供電。所述第一光源在所述第一照射過程中提供至少80瓦特的照射功率。所述第二光源在所述第二照射過程中提供至少80瓦特的照射功率。所述成像設(shè)備還進一步包括電容器組，所述電容器組與所述第一光源和所述第二光源電氣連通，其中所述電容器組中的電容器具有至少2伏特的額定電壓和至少80法拉的額定電容。

在一些實施方案中，第一波長和第二波長在它們相應(yīng)照射過程中提供獨立地選自于至少20瓦特與至少400瓦特之間的照射功率。在一些實施方案中，所述照射功率獨立地選自于至少20瓦特、至少30瓦特、至少40瓦特、至少50瓦特、至少60瓦特、至少70瓦特、至少80瓦特、至少90瓦特、至少100瓦特、至少110瓦特、至少120瓦特、至少130瓦特、至少140瓦特、至少150瓦特、至少160瓦特、至少170瓦特、至少180瓦特、至少190瓦特、至少200瓦特、至少225瓦特、至少250瓦特、至少275瓦特、至少300瓦特、至少325瓦特、至少350瓦特、至少375瓦特和至少400瓦特。

在一些實施方案中，多帶通濾波器的離散的帶各自分開至少60nm。在具體實施方案中，所述多個雙帶通濾波器中的雙帶通濾波器的兩個離散的帶分開至少60nm。

在一些實施方案中，所述成像設(shè)備是便攜的，并且在所述第一照射和所述第二照射過程中(或者在采用多于兩次照射情況下，在所有照射過程中)不依賴電網(wǎng)來供電。在一些實施方案中，所述第一照射和所述第二照射在小于500毫秒的時間內(nèi)發(fā)生(或者在采用多于兩次照射情況下，所有照射持續(xù)小于500毫秒)。在一些實施方案中，所述第一照射和所述第二照射在小于300毫秒的時間內(nèi)發(fā)生(或者在采用多于兩次照射情況下，所有照射持續(xù)小于300毫秒)。在一些實施方案中，所述第一照射和所述第二照射在小于250毫秒的時間內(nèi)發(fā)生(或者在采用多于兩次照射情況下，所有照射持續(xù)小于250毫秒)。

在一些實施方案中，所述成像設(shè)備還包括了第一電路板，所述第一電路板定位在所述光學(xué)路徑組件的第一側(cè)上，其中所述多個光敏傳感器中的第一光敏傳感器和第三光敏傳感器被耦接至所述第一電路板。第二電路板定位在所述光學(xué)路徑組件的第二側(cè)上，所述第二側(cè)與所述第一側(cè)相對，其中所述第二電路板基本上平行于所述第一電路板，其中所述多個光敏傳感器中的第二光敏傳感器和第四光敏傳感器被耦接到所述第二電路板。所述第一分束器被配置成將從所述透鏡接收的光分成第一光學(xué)路徑和第二光學(xué)路徑，其中所述第一光學(xué)路徑基本上共線于所述光軸，并且所述第二光學(xué)路徑基本上垂直于所述光軸。所述第二分束器被配置成將來自所述第一光學(xué)路徑的光分成第三光學(xué)路徑和第四光學(xué)路徑，其中所述第三光學(xué)路徑基本上共線于所述第一光學(xué)路徑，并且所述第四光學(xué)路徑基本上垂直于所述光軸。所述多個分束器中的第三分束器被配置成將來自所述第二光學(xué)路徑的光分成第五光學(xué)路徑和第六光學(xué)路徑，其中所述第五光學(xué)路徑基本上共線于所述第二光學(xué)路徑，并且所述第六光學(xué)路徑基本上垂直于所述第二光學(xué)路徑。所述光學(xué)組件還包括了：第一射束控向元件，所述第一射束控向元件被配置成將來自所述第三光學(xué)路徑的光垂直于所述第三光學(xué)路徑偏轉(zhuǎn)并偏轉(zhuǎn)到耦接到所述第一電路板的所述第一光敏傳感器上；第二射束控向元件，所述第二射束控向元件被配置成將來自所述第四光學(xué)路徑的光垂直于所述第四光學(xué)路徑偏轉(zhuǎn)并偏轉(zhuǎn)到耦接到所述第二電路板的所述第二光敏傳感器上；第三射束控向元件，所述第三射束控向元件被配置成將來自所述第五光學(xué)路徑的光垂直于所述第五光學(xué)路徑偏轉(zhuǎn)并偏轉(zhuǎn)到耦接到所述第一電路板的所述第三光敏傳感器上，以及第四射束控向元件，所述第四射束控向元件被配置成將來自所述第六光學(xué)路徑的光垂直于所述第六光學(xué)路徑偏轉(zhuǎn)并偏轉(zhuǎn)到耦接到所述第二電路板的所述第四光敏傳感器上。

在一些實施方案中，第一多帶通濾波器(例如，雙帶通濾波器)定位在所述第一分束器與所述第一光敏傳感器之間的所述第三光學(xué)路徑中。第二多帶通濾波器(例如，雙帶通濾波器)定位在所述第二分束器與所述第二光敏傳感器之間的所述第四光學(xué)路徑中。第三多帶通濾波器(例如，雙帶通濾波器)定位在所述第三分束器與所述第三光敏傳感器之間的所述第五光學(xué)路徑中。第四多帶通濾波器(例如，雙帶通濾波器)定位在所述第四分束器與所述第四光敏傳感器之間的所述第六光學(xué)路徑中。

在一些實施方案中，所述成像設(shè)備還進一步包括沿所述光軸設(shè)置的偏光濾波器。在一些實施方案中，所述偏光濾波器沿所述光軸與所述透鏡相鄰并在所述第一分束器前方。

在一些實施方案中，所述第一射束控向元件是反射鏡或棱鏡。

在一些實施方案中，所述第一射束控向元件是折疊棱鏡。

在一些實施方案中，每個相應(yīng)分束器和每個相應(yīng)射束控向元件是沿基本上相同的平面取向。

在一些實施方案中，每個相應(yīng)光敏傳感器柔性地耦接到其對應(yīng)電路板。

在一些實施方案中，所述第一分束器、所述第二分束器和所述第三分束器各自呈現(xiàn)約50∶50的光透射率與光反射率比。

在一些實施方案中，至少所述第一分束器是二向色分束器。

在一些實施方案中，所述第一分束器被配置成透射落入第一光譜范圍的光并且反射落入第二光譜范圍的光。

在一些實施方案中，落入所述第一光譜范圍的所述光朝向所述第二分束器透射，并且落入所述第二光譜范圍的所述光朝向所述第三分柬器反射。

在一些實施方案中，所述第二分束器和所述第三分束器是不依賴波長的分柬器。

在一些實施方案中，所述第一分束器、所述第二分束器和所述第三分柬器是二向色分柬器。

在一些實施方案中，所述第一分束器被配置成透射落入包括有至少兩個不連續(xù)光譜子范圍的第一光譜范圍的光，并且反射落入包括有至少兩個不連續(xù)光譜子范圍的第二光譜范圍的光。

在一些實施方案中，所述第二分束器被配置成反射落入包括有至少兩個不連續(xù)光譜子范圍的第三光譜范圍的光，并且透射并未落入所述第三光譜范圍中的所述至少兩個不連續(xù)光譜子范圍的任一者的光。

在一些實施方案中，所述第三分束器被配置成反射落入包括有至少兩個不連續(xù)光譜子范圍的第四光譜范圍的光，并且透射并未落入所述第四光譜范圍中的所述至少兩個不連續(xù)光譜子范圍的任一者的光。

附圖簡述

因此，為能夠更詳細地理解本公開，可以參考各種實現(xiàn)方式中的特征進行更具體的描述，其中一些實現(xiàn)方式在附圖中示出。然而，附圖僅僅示出本公開的更相關(guān)的特征，并且因此不視為是限制性的，因為說明書可允許其他有效的特征和布置。

圖1A是根據(jù)一個實現(xiàn)方式的高光譜成像設(shè)備100的圖示。

圖1B是根據(jù)一個實現(xiàn)方式的高光譜成像設(shè)備100的圖示。

圖2A和圖2B是根據(jù)本公開的各個實現(xiàn)方式的高光譜成像設(shè)備100的光學(xué)組件102的圖示。

圖3是高光譜成像設(shè)備100的光學(xué)組件102的一個實現(xiàn)方式的示意性分解圖。

圖4是高光譜成像設(shè)備100的光學(xué)組件102的一個實現(xiàn)方式的光學(xué)路徑400-404的示意性分解圖。

圖5A、圖5B和圖5C是高光譜成像設(shè)備100的光學(xué)組件102的各個實現(xiàn)方式的光學(xué)路徑500-506和600-606的示意性二維圖。

圖6是高光譜成像設(shè)備100的光學(xué)組件102的各個實現(xiàn)方式的前視圖的圖示。

圖7是根據(jù)一個實現(xiàn)方式的高光譜成像設(shè)備100的底視圖的部分剖切圖示。

圖8A是根據(jù)一個實現(xiàn)方式的高光譜成像設(shè)備100和光學(xué)路徑的底視圖的部分剖切圖示。

圖8B是根據(jù)另一實現(xiàn)方式的高光譜成像設(shè)備100和光學(xué)路徑的底視圖的部分剖切圖示。

圖9A、圖9B和圖9C是投影到物體表面上用以聚焦由高光譜成像設(shè)備100的各個實現(xiàn)方式收集的圖像的框式向?qū)?02的圖示。

圖9D和圖9E是投影到物體表面上用以聚焦由高光譜成像設(shè)備100的各個實現(xiàn)方式收集的圖像的點式向?qū)?03的圖示。

圖10是高光譜成像設(shè)備100的光學(xué)組件102的一個實現(xiàn)方式的光學(xué)路徑的示意性二維圖。

圖11是高光譜成像設(shè)備100的光學(xué)組件102的另一實現(xiàn)方式的光學(xué)路徑的示意性二維圖。

圖12是高光譜成像設(shè)備100的光學(xué)組件102的一個實現(xiàn)方式的光學(xué)路徑的示意性二維圖。

圖13是根據(jù)一個實現(xiàn)方式的另一高光譜成像設(shè)備100的第一視圖的圖示。

圖14是根據(jù)一個實現(xiàn)方式的圖13的高光譜成像設(shè)備100的第二視圖的圖示。

根據(jù)慣例，附圖中示出的各種特征可以不按比例繪制。因此，為了清楚起見，各種特征所具有的尺寸可任意地縮放。另外，一些附圖可以不描繪出給定系統(tǒng)、方法或設(shè)備的部件的全部。最后，在整個本說明書以及附圖中，相似參考標記可以用于指示相似特征。

具體實施方式

在本文中描述許多細節(jié)，以便提供對附圖中示出的示例實現(xiàn)方式的透徹理解。然而，在無其中許多特定細節(jié)的情況下，也可以實踐本發(fā)明。而且，尚未詳盡描述所熟知的方法、部件和電路，以便不會不必要地模糊本文中描述的實現(xiàn)方式中的更相關(guān)的方面。

高光譜成像典型地涉及了獲取多個圖像，其中每個圖像表示在連續(xù)光譜范圍上收集到的狹窄譜帶。例如，高光譜成像系統(tǒng)可以獲取15個圖像，其中每個圖像表示在不同譜帶內(nèi)的光。獲取這些圖像典型地必須要拍攝期望物體的一系列的照片，并且隨后處理多個圖像，以便生成期望高光譜圖像。然而，為使圖像有用，它們在組成和取向上必須是基本上類似的。例如，圖像的被攝者必須在每幀中基本上相同地定位，以便圖像可組合成有用高光譜圖像。由于圖像是順序捕獲的(例如，一個接另一個)，因此可能非常難以確保所有圖像適當對準。這在臨床醫(yī)師正在捕獲可能移動或可能以造成被攝者區(qū)域成像困難或麻煩的方式定位的患者的圖像的醫(yī)療情景中，可能尤其困難。

如本文中所述，高光譜成像設(shè)備被描述為同時捕獲多個圖像，其中每個圖像在期望譜帶中捕獲。具體來說，所公開的成像設(shè)備以及相關(guān)聯(lián)的方法使用多個光敏傳感器同時捕獲多個圖像。因此，用戶無需在嘗試捕獲多個離散圖像的同時，維持成像設(shè)備與被攝者對準，并且可替代地僅將成像設(shè)備定位一次，并且在該成像設(shè)備的單個操作中(例如，利用一次、兩次或三次曝光)捕獲所有所需圖像。因此，高光譜圖像可以更快速且更簡單地獲取，并且具有更準確的結(jié)果。

常規(guī)成像系統(tǒng)還存在著高功率預(yù)算的需求，從而要求系統(tǒng)插入電源(例如，交流出口)進行操作。這起因于可調(diào)諧濾波器元件、高功率的光源等的使用。有利地，本文中描述的高光譜成像設(shè)備的光學(xué)架構(gòu)減少系統(tǒng)的功率負擔和總體大小，從而允許生產(chǎn)真正地便攜的設(shè)備。

在一個實現(xiàn)方式中，本文中描述的光譜成像設(shè)備的設(shè)計通過采用多個光敏傳感器而來解決這些問題，這些光敏傳感器被配置成同時獲取物體(例如，患者組織)的在不同譜帶下的圖像。每個光敏傳感器被配置成檢測有限數(shù)量譜帶(例如，1或2個譜帶)，但共同地，所述多個光敏傳感器在構(gòu)造特定高光譜數(shù)據(jù)立方體(例如，用于生成特定醫(yī)療診斷、執(zhí)行監(jiān)管、農(nóng)業(yè)勘測、工業(yè)評估等的高光譜數(shù)據(jù)立方體)所要求的所有譜帶下捕獲圖像。

在一些實現(xiàn)方式中，這些優(yōu)點通過以下方式實現(xiàn)：在成像設(shè)備中的光學(xué)組件內(nèi)分開并導(dǎo)向光，使得每個光敏傳感器利用僅僅有限譜帶的光輻照。在這種實現(xiàn)方式的光學(xué)組件內(nèi)形成的光學(xué)路徑實例在圖11中示出，其將光分成分量譜帶(例如，使用二向色分束器和/或分束板)并將適當譜帶的光導(dǎo)向?qū)?yīng)光敏傳感器。

在一些實現(xiàn)方式中，這些優(yōu)點通過以下方式實現(xiàn)：將光均勻地分布向光學(xué)組件內(nèi)的每個光敏傳感器，并接著在每個光敏傳感器檢測前將不想要的波長濾出。在這種實現(xiàn)方式的光學(xué)組件內(nèi)形成的光學(xué)路徑實例在圖10中示出，其使用了光學(xué)元件(例如，50∶50分束器)將光均勻地分布向覆蓋住每個相應(yīng)光敏傳感器的濾波器元件。

在其他實現(xiàn)方式中，這些優(yōu)點通過采用這兩個策略的混合形式實現(xiàn)。例如，對于光學(xué)組件，首先將光分開(例如，利用二向色分束器或分束板)，并接著將分量譜帶均勻地分布到被具有期望通帶光譜的濾波器覆蓋的相應(yīng)光敏傳感器。

在一些實現(xiàn)方式中，這些優(yōu)點中的一個或多個通過在高光譜成像設(shè)備中采用兩個照射源實現(xiàn)。第一照射源被配置成以第一譜帶子集來照射物體，并且第二照射源被配置成以第二譜帶子集來照射物體。第一譜帶子集和第二譜帶子集并不重疊，但合起來包括構(gòu)造特定高光譜數(shù)據(jù)立方體所要求的所有譜帶。光學(xué)組件被配置成使得兩組圖像得以收集，第一組圖像在利用第一光源照射物體時收集，并且第二組圖像在利用第二光源照射物體時收集。例如，每個光敏傳感器在第一譜帶子集中包括的第一譜帶下捕獲第一圖像，并且在第二譜帶子集中包括的第二譜帶下捕獲第二圖像。

在一些實現(xiàn)方式中，圖像的捕獲和處理包括成像設(shè)備收集在被攝者上的相關(guān)區(qū)域的多個圖像(例如，在第一光譜帶寬下捕獲到的第一圖像和在第二光譜帶寬下捕獲到的第二圖像)。成像設(shè)備在相應(yīng)存儲器位置處存儲每個相應(yīng)圖像(例如，第一圖像存儲在存儲器中的第一位置處，并且第二圖像存儲在存儲器中的第二位置處)。而且，成像設(shè)備在逐像素的基礎(chǔ)上，例如利用處理器210比較相應(yīng)圖像中的每個像素，以便產(chǎn)生被攝者的相關(guān)區(qū)域的高光譜圖像。在一些實現(xiàn)方式中，單獨的像素值在逐像素的分析前劃分、求平均值或以其他方式在數(shù)學(xué)上操控，例如，逐像素的比較包括對劃分、求平均值或以其他方式在數(shù)學(xué)上操控的像素值的比較。

示例性的實現(xiàn)方式

圖1A示出根據(jù)各種實現(xiàn)方式的高光譜成像設(shè)備100。高光譜成像設(shè)備100包括光學(xué)組件102，光學(xué)組件具有：至少一個光源106，所述至少一個光源用于照射物體表面(例如，被攝者的皮膚)；以及透鏡組件104，所述透鏡組件用于收集從物體反射和/或背向散射的光。光學(xué)組件102安裝到塢站110上。

在各種實現(xiàn)方式中，光學(xué)組件102永久地固定到塢站110之上(例如，光學(xué)組件102通過塢站110的部分地包圍住光學(xué)組件102的結(jié)構(gòu)保持到位，并通過焊接、螺桿或其他構(gòu)件來緊固)。在其他實現(xiàn)方式中，光學(xué)組件102并非永久地固定到塢站110之上(例如，光學(xué)組件102卡扣到塢站110的結(jié)構(gòu)中)。

在各種任選實現(xiàn)方式中，并且參考圖1A，塢站110包括第一投影儀112-1和第二投影機112-2，它們被配置成將光投影到物體上，從而指示高光譜成像設(shè)備100何時定位成與物體相距適當距離，以便獲取聚焦圖像。這在透鏡組件104具有固定焦距的情況下尤其有用，這樣圖像無法通過透鏡組件的操控來聚焦。

另外參考圖8A和圖9C，在各種實現(xiàn)方式中，圖1A的第一投影儀112-1和第二投影機112-2被配置成將光的圖案投影到將成像的物體上，所述將成像的物體包括第一部分902-1和第二部分902-2，這兩部分在適當定位時一起在物體上形成形狀902(參見例如圖8A和圖9C)。例如，形狀的第一部分902-1和形狀的第二部分902-1被配置成在透鏡104定位成與物體相距預(yù)定距離時，會聚形成形狀902，預(yù)定距離與透鏡組件104的焦距對應(yīng)。

在各種實現(xiàn)方式中，第一投影儀112-1和第二投影機112-2各自被配置成將斑投影到物體上，使得這樣的斑在透鏡104定位成與物體相距預(yù)定距離時會聚，預(yù)定距離與透鏡的焦距對應(yīng)(參見例如圖8B和圖9E)。也可構(gòu)想其他投影裝置，它們包括其他形狀、刻線、圖像、十字準線等等。

在各種實現(xiàn)方式中，塢站110包括光學(xué)窗114，光學(xué)窗被配置成定位在光源106與將成像的物體之間。窗114還被配置成定位在透鏡組件104與將成像的物體之間。光學(xué)窗114保護光源106和透鏡組件104，并且限制環(huán)境光到達透鏡組件104。在各種實現(xiàn)方式中，光學(xué)窗114是由對光源106發(fā)射的光的波長光學(xué)透明的(或基本光學(xué)透明的)材料組成。在各種實現(xiàn)方式中，光學(xué)窗114是由對光源106發(fā)射的光的一個或多個波長部分或完全地不透明的材料組成。在各種實現(xiàn)方式中，光學(xué)窗114用作偏光透鏡。在各種實現(xiàn)方式中，光學(xué)窗114通向外部環(huán)境(例如，其不包括安裝好的透鏡或其他光學(xué)透明材料)。

在各種實現(xiàn)方式中，塢站110被配置成接收移動設(shè)備120，諸如智能電話、個人數(shù)字助理(PDA)、企業(yè)數(shù)字助理、平板電腦、IPOD、數(shù)字相機、便攜式音樂播放器和/或便攜電子設(shè)備，從而有效地將移動設(shè)備安裝到高光譜成像設(shè)備100上。在各種實現(xiàn)方式中，塢站110被配置成促成光學(xué)組件102與移動設(shè)備120之間的電子通信。在各種實現(xiàn)方式中，移動設(shè)備120包括顯示器122，顯示器被配置成充當用于光學(xué)組件102的顯示器(例如，作為用于操作光學(xué)組件102的觸摸屏顯示器和/或作為用于光學(xué)組件102收集到的高光譜圖像的顯示器)。在各種實現(xiàn)方式中，移動設(shè)備120被配置為用于處理光學(xué)組件102收集到的一個或多個圖像的處理器。在各種實現(xiàn)方式中，移動設(shè)備120被配置成將光學(xué)組件102收集到的一個或多個圖像傳輸?shù)酵獠坑嬎阍O(shè)備(例如，通過有線或無線通信)。

圖1B示出根據(jù)各種實現(xiàn)方式的另一高光譜成像設(shè)備100，其類似于圖1A中示出的那個，但是包括整體主體101，這個整體主體與數(shù)字單鏡頭反光式(DSLR)相機相似，相似之處在于，這個主體具有面向前的透鏡組件104和面向后的顯示器122。DSLR型外殼允許用戶容易保持高光譜成像設(shè)備100，將其對向患者以及相關(guān)區(qū)域(例如，患者皮膚)，并且將設(shè)備定位在與患者相距適當距離的位置。將會了解，圖1B的實現(xiàn)方式可并入有結(jié)合圖1A的設(shè)備在上文或下文中描述的各種特征。

在各種實現(xiàn)方式中，并類似于以上所述設(shè)備，圖1B中示出的高光譜成像設(shè)備100包括光學(xué)組件，光學(xué)組件具有：光源106和107，所述光源用于照射物體表面(例如，被攝者的皮膚)；以及透鏡組件104，所述透鏡組件用于收集從物體反射和/或背向散射的光。

在各種實現(xiàn)方式中，并且還類似于以上所述設(shè)備，圖1B的高光譜成像設(shè)備包括第一投影儀112-1和第二投影機112-2，它們被配置成將光投影到物體上，從而指示高光譜成像設(shè)備100何時定位成與物體相距適當距離，以便獲取聚焦圖像。如上指出，這在透鏡組件104具有固定焦距的情況下尤其有用，這樣圖像無法通過透鏡組件的操控來聚焦。如圖1B所示，投影儀安裝在主體101的前側(cè)上。

在各種實現(xiàn)方式中，主體101基本上包圍住并支撐住光學(xué)組件的光源106和107和透鏡組件104、連同第一投影儀112-1和第二投影機112-2以及顯示器122。

相較以上所述設(shè)備來說，圖1B的高光譜成像設(shè)備的各種實現(xiàn)方式包括光敏傳感器，光敏傳感器安裝在基本上豎直地取向的電路板上(參見例如光敏傳感器210-1、210-3)。在各種實現(xiàn)方式中，高光譜成像設(shè)備包括實時取景相機103和遠程的溫度計105。實時取景相機103使得顯示器122能夠以類似于DSLR的實時預(yù)覽功能的方式來用作取景器。溫度計105被配置成測量相關(guān)區(qū)域內(nèi)的患者組織表面溫度。

圖2A是根據(jù)各種實現(xiàn)方式的高光譜成像設(shè)備100的光學(xué)組件102的剖切視圖。光學(xué)組件102可結(jié)合到較大組件(如本文中論述)之中，或者獨立于任何其他設(shè)備或組件來使用。

如圖2A所示，光學(xué)組件102包括殼體202。還如圖3的分解圖所示，光學(xué)組件102還包括了透鏡組件104、至少一個光源(例如，光源106)、光學(xué)路徑組件204、一個或多個電路板(例如，電路板206和電路板208)、以及多個光敏傳感器210(例如，光敏傳感器210-1、......、210-4)。將會了解，成像設(shè)備100設(shè)有一個或多個處理器、和存儲器。例如，這樣的處理器可與一個或多個電路板集成或可操作地耦接。例如，在一些實施方案中，耦接到一個或多個浮點柵極陣列的AT32UC3A364(ATMEL Corporation，San Jose California)微控制器或等效物用于從光敏傳感器中收集圖像。雖然示有兩個電路板206和208，但是在一些實現(xiàn)方式中，高光譜成像設(shè)備具有單個電路板(例如，206或208)，并且每個光敏傳感器210安裝在單個電路板上或連接到電路板(例如，由彎曲電路或?qū)Ь€連接)。

光學(xué)組件102的部件容納在殼體202內(nèi)和/或安裝到殼體上。在各種實現(xiàn)方式中，殼體202本身被配置成容納在另一組件內(nèi)和/或安裝到另一組件上，如圖1A所示。

透鏡組件104(在本文中也被可互換地稱為“透鏡”)是成像透鏡，其被配置成捕獲從物體反射的光，并且將光導(dǎo)向到光學(xué)路徑組件204中。在各種實現(xiàn)方式中，透鏡組件104是多元件式透鏡，具有固定焦長、固定焦距，和/或作為固定焦點透鏡。

至少一個光源被配置成將光導(dǎo)向到將通過光學(xué)組件102成像的物體上。具體來說，至少一個光源被配置成利用具有期望光譜含量的光照射物體。來自至少一個光源、從物體反射或背向散射的光隨后是由透鏡組件104接收，并由光學(xué)組件102中的多個光敏傳感器捕獲。

在各種實現(xiàn)方式中，如本文中論述，至少一個光源被配置成根據(jù)兩個或更多個操作模式操作，其中每個操作模式都會產(chǎn)生利用具有不同光譜含量的光對物體的照射。例如，在第一操作模式下，至少一個光源發(fā)射在500nm至600nm的光譜范圍(或任何其他適當光譜范圍)內(nèi)的光，并且在第二操作模式下，至少一個光源發(fā)射在600nm至700nm的光譜范圍(或任何其他適當光譜范圍)內(nèi)的光。

在各種實現(xiàn)方式中，光源包括單個寬帶光源、多個寬帶光源、單個窄帶光源、多個窄帶光源，或一個或多個寬帶光源和一個或多個窄帶光源的組合。同樣，在各種實現(xiàn)方式中，光源包括多個相干光源、單個不相干的光源、多個不相干的光源，或一個或多個相干光源和一個或多個不相干的光源的組合。

在一個實現(xiàn)方式中，在光源被配置成發(fā)射在兩個或更多個光譜范圍內(nèi)的光情況下，光源包括兩組或更多組(例如，每個相應(yīng)的組包括一個或多個光源，它們被配置成發(fā)射相同譜帶的光)，其中每個相應(yīng)的組被配置成僅僅發(fā)射在兩個或更多個光譜范圍中的一者內(nèi)的光。

在一些實施方案中，參考圖1B，在光源被配置成發(fā)射在兩個或更多個光譜范圍內(nèi)的光情況下，光源包括兩組或更多組發(fā)光設(shè)備(例如，發(fā)光二極管)，其中每個相應(yīng)的組是由相應(yīng)濾波器(例如，帶通濾波器)過濾。作為特定實例，參考圖1B，光源106被配置成發(fā)射在第一光譜范圍內(nèi)的光，并且光源107被配置成發(fā)射在第二光譜范圍內(nèi)的光。在一些實施方案中，光源106包括第一組發(fā)光設(shè)備，這組發(fā)光設(shè)備利用對應(yīng)于第一光譜范圍的第一帶通濾波器過濾，并且光源107包括第二組發(fā)光設(shè)備，這組發(fā)光設(shè)備利用對應(yīng)于第二光譜范圍的第二帶通濾波器過濾。在典型實施方案中，第一光譜范圍不同于所述第二光譜范圍，并且并不重疊。在一些實施方案中，第一光譜范圍不同于所述第二光譜范圍，但是重疊。在一些實施方案中，第一光譜范圍與第二光譜范圍相同。在一些實施方案中，第一組發(fā)光設(shè)備是由第一單個發(fā)光二極管(LED)組成，并且第二組發(fā)光設(shè)備是由第二單個發(fā)光二極管組成。在此類實施方案中，用作第一單個發(fā)光二極管和第二單個發(fā)光二極管的合適發(fā)光二極管的實例是LUMINUS CBT-140 Whtie LED(Luminus Devices，Inc.，Billerica，MA)。在一些實施方案中，第一組發(fā)光設(shè)備是由第一多個發(fā)光二極管組成，并且第二組發(fā)光設(shè)備是由第二多個發(fā)光二極管組成。

在一些實施方案中，光源106未被帶通濾波器覆蓋，并且本身僅僅發(fā)射第一光譜范圍。在一些實施方案中，第二光源107未被帶通濾波器覆蓋，并且本身僅僅發(fā)射第二光譜范圍。

在一些實施方案中，光源106發(fā)射至少80瓦特的照射功率，并且第二光源發(fā)射至少80瓦特的照射功率。在一些實施方案中，光源106會獨立地發(fā)射至少80瓦特、至少85瓦特、至少90瓦特、至少95瓦特、至少100瓦特、至少105瓦特或至少110瓦特的照射功率。在一些實施方案中，光源107會獨立地發(fā)射至少80瓦特、至少85瓦特、至少90瓦特、至少95瓦特、至少100瓦特、至少105瓦特或至少110瓦特的照射功率。

在一些實施方案中，光譜成像器100在照射過程中未連接到主要電源(例如，電網(wǎng))。換句話說，在一些實施方案中，在至少照射階段中，光譜成像器被獨立地供電，例如，通過電池供電。在一些實施方案中，為了實現(xiàn)光源106和/或光源107所需要的照明功率的量(例如，在一些實施方案中，多于100瓦特的照明功率)，光源通過高性能的電容器組(未示出)來電氣連通到電池。在這樣一個實例中，電容器組包括可安裝在板上的電容器。在這樣一個實例中，電容器組包括具有至少80法拉(F)的額定值、至少80安培(A)的峰值電流的電容器，并且能夠在照射過程中輸送至少0.7瓦特-小時(Whr)的能量。在這樣一個實例中，電容器組包括具有至少90F的額定值、至少85A的峰值電流的電容器，并且能夠在照射過程中輸送至少0.8Whr的能量。在這樣一個實例中，電容器組包括具有至少95F的額定值、至少90A的峰值電流的電容器，并且能夠在照射過程中輸送至少0.9Whr的能量。在這樣一個實例中，電容器組包括RSC2R7107SR電容器(IOXUS，Oneonta，New York)，這種RSC2R7107SR電容器具有100F的額定值、95A的峰值電流，并且能夠在照射過程中輸送至少0.1Whr的能量。

在一個實例中，用于為光譜成像器供電的電池(包括電容器組)具有至少6伏特的電壓和至少5000mAH的電容。在這樣一個實例中，電池是由TENERGY(Fremont，California)制造，并且其額定電壓為7.4V，具有6600mAH的電容，并且重達10.72盎司。

在一些實施方案中，電容器組包括與光源106和光源107兩者電氣連通的單個電容器，其中單個電容器具有至少80F的額定值、至少80A的峰值電流，并且能夠在照射過程中輸送至少0.7Whr的能量。在一些實施方案中，電容器組包括與光源106電氣連通的第一電容器和與光源107電氣連通的第二電容器，其中第一電容器和第二電容器各自具有至少80F的額定值、至少80A的峰值電流，并且各自能夠在照射過程中輸送至少0.7Whr的能量。

在一個實現(xiàn)方式中，在光源被配置成發(fā)射在兩個或更多個光譜范圍內(nèi)的光情況下，在第一操作模式下，僅僅使用第一組發(fā)光設(shè)備，并且在第二操作模式下，僅僅使用第二組發(fā)光設(shè)備。在此，將會理解，在一些實施方案中，第一組發(fā)光設(shè)備是單個第一LED，并且第二組發(fā)光設(shè)備是單個第二LED。發(fā)光設(shè)備和帶通濾波器的相同或類似的布置可以用于成像設(shè)備100中的其他光源。當然，通過包括另外組的發(fā)光設(shè)備和/或?qū)?yīng)于另外光譜范圍的另外帶通濾波器，另外操作模式(例如，第三操作模式、第四操作模式等等)也是有可能的。

在各種實現(xiàn)方式中，如圖2B所示，光學(xué)組件102具有兩個光源，包括光源106和光源107。在各種實現(xiàn)方式中，兩個光源被配置成發(fā)射落入兩個基本上不重疊光譜范圍的光。例如，在第一操作模式下，兩個光源106和107發(fā)射在500nm至600nm的光譜范圍(或任何其他適當光譜范圍)內(nèi)的光，并且在第二操作模式下，兩個光源106和107發(fā)射在600nm至700nm的光譜范圍(或任何其他適當光譜范圍)內(nèi)的光。

在一些實現(xiàn)方式中，在高光譜成像設(shè)備包括兩個光源(例如，光源106和光源107)情況下，每個光源被配置成發(fā)射僅僅落入兩個基本上不重疊光譜范圍中的一者的光。例如，在第一操作模式下，光源106發(fā)射在第一光譜范圍(例如，500nm至600nm或任何其他適當光譜范圍)內(nèi)的光，并且在第二操作模式下，光源107發(fā)射在第二光譜范圍(例如，600nm至700nm或任何其他適當光譜范圍)內(nèi)的光。

在一些實現(xiàn)方式中，在高光譜成像設(shè)備包括兩個光源(例如，光源106和光源107)情況下，每個光源被配置成發(fā)射落入對應(yīng)預(yù)定光譜范圍的光。例如，在第一操作模式下，光源106發(fā)射在第一光譜范圍(例如，涵蓋520nm、540nm、560nm和640nm光的光譜范圍)內(nèi)的光，并且在第二操作模式下，光源107發(fā)射在第二光譜范圍(例如，涵蓋580nm、590nm、610nm和620nm光的光譜范圍)內(nèi)的光。

在一些實施方案中，光的第一操作模式和第二操作模式應(yīng)用到成對光源上。換句話說，當每個相應(yīng)光源僅僅發(fā)射落入一個相關(guān)光譜范圍的光時，成對光源根據(jù)以上所述第一操作模式和第二操作模式一起操作。

在各種實現(xiàn)方式中，兩個基本上不重疊光譜范圍中的一者或兩者是不相接的光譜范圍。例如，第一光源可以不連續(xù)的方式發(fā)射具有在490nm與580nm之間的波長的光(例如，在490-510nm和520-580nm的譜帶內(nèi))，并且第二光源可以連續(xù)方式發(fā)射具有在575nm與640nm之間的波長的光(例如，在575-640nm的單個譜帶內(nèi))。在另一實例中，第一光源可以不連續(xù)的方式發(fā)射具有在510nm與650nm之間的波長的光(例如，在510-570nm和630-650nm的譜帶內(nèi))，并且第二光源可以連續(xù)方式發(fā)射具有在570nm與630nm之間的波長的光(例如，在570-630nm的單個譜帶內(nèi))。在又一實例中，光源106可以不連續(xù)的方式發(fā)射具有在515nm與645nm之間的波長的光(例如，在515-565nm和635-645nm的譜帶內(nèi))，并且光源107可以連續(xù)方式發(fā)射具有在575nm與625nm之間的波長的光(例如，在575-625nm的單個譜帶內(nèi))。

在一些實現(xiàn)方式中，光源106和107是寬帶光源(例如，白光LED)，它們是被對應(yīng)第一波長濾波器和第二波長濾波器覆蓋，具有基本上重疊的通帶。在一些實現(xiàn)方式中，光源106和107是寬帶光源(例如，白光LED)，它們是被對應(yīng)第一波長濾波器和第二波長濾波器覆蓋，具有基本上不重疊通帶。用于此類實現(xiàn)方式中的濾波器的通帶基于將成像以形成高光譜數(shù)據(jù)立方體的譜帶的標識。

在一個實現(xiàn)方式中，將收集的譜帶分成兩組。第一組是由具有低于預(yù)定波長的波長的譜帶組成，并且第二組是由具有高于預(yù)定波長的波長的譜帶組成。例如，如果需要八個譜帶下的圖像形成特定高光譜數(shù)據(jù)立方體，那么具有最短的波長的四個譜帶組成第一組，并且另外四個譜帶組成第二組。接著，第一通帶經(jīng)選擇以使得第一濾波器允許具有對應(yīng)于第一組的波長的光，但是阻擋基本上所有的具有對應(yīng)于第二組的波長的光。同樣，第二通帶經(jīng)選擇以使得第二濾波器允許具有對應(yīng)于第二組的波長的光，但是阻擋基本上所有的具有對應(yīng)于第一組的波長的光。

在另一實現(xiàn)方式中，將收集的譜帶分成兩組。第一組是由第一譜帶子集組成，并且第二組是由第二譜帶子集組成。在這個實現(xiàn)方式中，分成兩個子集以這樣的方式進行：在將來自第一子集的譜帶與來自第二子集的譜帶配對后，得以保證最小預(yù)定帶距。例如，在一個實施方案中，第一子集包括520、540、560和640，而第二子集包括580、590、510和620。此外，四對波長形成，每對包括來自第一子集的一個帶和來自第二自己的一個帶，其中在成對的帶之間的最小間距為至少50nm。例如，在一個實施方案中，形成以下各對：對(i)520nm/590nm、對(ii)540nm/610nm、對(iii)560nm/620nm和、以及對(iv)580nm/640nm。有利地，在一些實施方案中，其中對中每個帶的中心間隔至少50nm的成對的帶允許促成用于覆蓋光敏傳感器的雙帶通濾波器的效率，因為每個這種帶通濾波器所允許穿過的兩個波長范圍彼此間隔得足夠遠，以便確保濾波器的效率。因此，在一些實現(xiàn)方式中，允許來自第一組的一個譜帶和來自第二組的一個譜帶的通過的雙帶通濾波器放在每個光敏傳感器前方，使得一個圖像在屬于第一組的譜帶下捕獲(例如，在利用光源106照射物體時)，并且一個圖像在屬于第二組的譜帶下捕獲(例如，在利用光源107照射物體時)。

在一個實現(xiàn)方式中，在高光譜數(shù)據(jù)立方體用于確定組織的氧合血紅蛋白和去氧血紅蛋白含量情況下，第一濾波器具有以在430nm與510nm之間開始并以在570nm與590nm之間結(jié)束的通帶，并且第二濾波器具有以在570nm與580nm之間開始并以在645nm與700nm之間結(jié)束的通帶。

在第一實現(xiàn)方式中，成像設(shè)備100被配置成收集一組圖像，其中這組圖像中的每個圖像在離散譜帶下收集，并且這組圖像包括在具有中心波長(510±5nm、530±5nm、540±5nm、560±5nm、580±5nm、590±5nm、620±5nm和660±5nm)的這些離散譜帶中的任何4個或更多個、任何5個或更多個、任何6個或更多個、任何7個或更多個、或所有譜帶下收集到的圖像，其中這組中的每個相應(yīng)譜帶在小于15nm、小于10nm或5nm或更小的半峰處具有全寬。在此第一實現(xiàn)方式的一些實施方案中，覆蓋光源106的第一帶通濾波器具有允許波長500±5-550±5nm的第一通帶和允許波長650±5-670±5nm的第二通帶，同時阻擋所有其他波長，并且覆蓋光源107的第二帶通濾波器具有允許波長550±5nm-630±5nm的單個通帶，同時阻擋所有其他波長。在此第一實現(xiàn)方式的其他此類實施方案中，覆蓋光源106的第一帶通濾波器具有允許波長505±5-545±5nm的第一通帶和允許波長655±5-665±5nm的第二通帶，同時阻擋所有其他波長，并且覆蓋光源107的第二帶通濾波器具有允許波長555±5nm-625±5nm的單個通帶，同時阻擋所有其他波長。

在第二實現(xiàn)方式中，成像設(shè)備100被配置成收集一組圖像，其中這組圖像中的每個圖像在離散譜帶下收集，并且這組圖像包括在具有中心波長(520±5nm、540±5nm、560±5nm、580±5nm、590±5nm、610±5nm、620±5nm和640±5nm)的這些離散譜帶中的任何4個或更多個、任何5個或更多個、任何6個或更多個、任何7個或更多個、或所有譜帶下收集到的圖像，其中這組中的每個相應(yīng)譜帶在小于15nm、小于10nm或5nm或更小的半峰處具有全寬。在此第二實現(xiàn)方式的一些實施方案中，覆蓋光源106的第一帶通濾波器具有允許波長510±5-570±5nm的第一通帶和允許波長630±5-650±5nm的第二通帶，同時阻擋所有其他波長，并且覆蓋光源107的第二帶通濾波器具有允許波長570±5nm-630±5nm的單個通帶，同時阻擋所有其他波長。在此第二實現(xiàn)方式的其他此類實施方案中，覆蓋光源106的第一帶通濾波器具有允許波長515±5-565±5nm的第一通帶和允許波長635±5-645±5nm的第二通帶，同時阻擋所有其他波長，并且覆蓋光源107的第二帶通濾波器具有允許波長575±5nm-625±5nm的單個通帶，同時阻擋所有其他波長。

在第三實現(xiàn)方式中，成像設(shè)備100被配置成收集一組圖像，其中這組圖像中的每個圖像在離散譜帶下收集，并且這組圖像包括在具有中心波長(500±5nm、530±5nm、545±5nm、570±5nm、585±5nm、600±5nm、615±5nm和640±5nm)的這些離散譜帶中的任何4個或更多個、任何5個或更多個、任何6個或更多個、任何7個或更多個、或所有譜帶下收集到的圖像，其中這組中的每個相應(yīng)譜帶在小于15nm、小于10nm或5nm或更小的半峰處具有全寬。在此第三實現(xiàn)方式的一些實施方案中，覆蓋光源106的第一帶通濾波器具有允許波長490±5-555±5nm的第一通帶和允許波長630±5-650±5nm的第二通帶，同時阻擋所有其他波長，并且覆蓋光源107的第二帶通濾波器具有允許波長560±5nm-625±5nm的單個通帶，同時阻擋所有其他波長。在此第三實現(xiàn)方式的其他此類實施方案中，覆蓋光源106的第一帶通濾波器具有允許波長495±5-550±5nm的第一通帶和允許波長635±5-645±5nm的第二通帶，同時阻擋所有其他波長，并且覆蓋光源107的第二帶通濾波器具有允許波長565±5nm-620±5nm的單個通帶，同時阻擋所有其他波長。

在一些實現(xiàn)方式中，光源106和107是寬帶光源(例如，白光LED)。第一光源106被短通濾波器(例如，允許具有低于截止波長的波長的光穿過、同時阻擋具有高于截止波長的波長的光的濾波器)覆蓋，并且第二光源107被長通濾波器(例如，允許具有高于截止波長的波長的光穿過、同時阻擋具有低于截止波長的波長的光的濾波器)覆蓋。短通濾波器和長通濾波器的截止波長和起始波長基于將由成像系統(tǒng)捕獲到的成組譜帶確定。一般來說，相應(yīng)的截止波長和起始波長經(jīng)選擇以使得它們長于將捕獲于第一組圖像中的最長波長并且短于將捕獲于第二組圖像中的最長短波長(例如，在第一組圖像和第二組圖像組合形成高光譜數(shù)據(jù)集情況下)。

例如，參考圖2B和圖3，在一個實現(xiàn)方式中，光敏傳感器210各自是由雙帶通濾波器216覆蓋。每個雙帶通濾波器216允許第一光譜范圍和第二光譜范圍的光穿過至相應(yīng)光敏傳感器210。覆蓋光源106和107的濾波器的截止波長和起始波長經(jīng)選擇以使得準確來說，來自每個濾波器216的一個通帶低于覆蓋光源106的濾波器的截止波長，并且來自每個濾波器216的另一通帶高于覆蓋光源107的濾波器的起始波長。

在一個實現(xiàn)方式中，在高光譜數(shù)據(jù)立方體用于確定組織的氧合血紅蛋白和去氧血紅蛋白含量情況下，覆蓋光源106的短通濾波器的截止波長和覆蓋光源107的長通濾波器的起始波長在565nm與585nm之間。

在第一實現(xiàn)方式中，高光譜成像設(shè)備被配置成在具有中心波長510±5nm、530±5nm、540±5nm、560±5nm、580±5nm、590±5nm、620±5nm和660±5nm的譜帶下收集圖像，其中每個相應(yīng)譜帶在小于15nm的半峰處具有全寬，并且覆蓋光源106的短通濾波器的截止波長和覆蓋光源107的長通濾波器的起始波長各自獨立地為570±5nm。

在第二實現(xiàn)方式中，高光譜成像設(shè)備被配置成在具有中心波長520±5nm、540±5nm、560±5nm、580±5nm、590±5nm、610±5nm、620±5nm和640±5nm的譜帶下收集圖像，其中每個相應(yīng)譜帶在小于15nm的半峰處具有全寬，并且覆蓋光源106的短通濾波器的截止波長和覆蓋光源107的長通濾波器的起始波長各自獨立地為585±5nm。

在第三實現(xiàn)方式中，高光譜成像設(shè)備被配置成在具有中心波長500±5nm、530±5nm、545±5nm、570±5nm、585±5nm、600±5nm、615±5nm和640±5nm的譜帶下收集圖像，其中每個相應(yīng)譜帶在小于15nm的半峰處具有全寬，并且覆蓋光源106的短通濾波器的截止波長和覆蓋光源107的長通濾波器的起始波長各自獨立地為577.5±5nm。

在各種實現(xiàn)方式中，成像設(shè)備100包括三個或更多個光源(例如，2、3、4、5、6或更多個光源)。在此類情況下，可以使用光譜范圍(或任何其他期望特性)在三個或更多個光源之間的任何適當分配。例如，每個光源可被配置成根據(jù)每個期望操作模式來發(fā)射光。因此，例如，如果要求來自于四個光源的四個基本上不重疊光譜范圍，那么每個光源可被配置成發(fā)射在四個光譜范圍中的每者內(nèi)的光。在其他情況下，每個相應(yīng)光源可被配置成發(fā)射在四個光譜范圍中的不同相應(yīng)光譜范圍內(nèi)的光。在另外情況下，光源中的兩個可被配置成發(fā)射在四個光譜范圍中的每者內(nèi)的光，并且另外兩個光源可被配置成發(fā)射在其余兩個光譜范圍中的每者內(nèi)的光。還構(gòu)想了光譜范圍在光源之間的其他分配。

參考圖4，光學(xué)組件102還包括了光學(xué)路徑組件204，光學(xué)路徑組件將透鏡組件104接收的光導(dǎo)向到耦接到第一電路板206和第二電路板208的多個光敏傳感器210(例如，210-1、......、210-4)。具體來說，如本文中所述，光學(xué)路徑組件204包括多個分束器212(例如，212-1、......、212-3)和多個射束控向元件214(例如，214-2、214-4)。分束器212和射束控向元件214被配置成將透鏡組件104接收的光分成多個光學(xué)路徑，并將這些光學(xué)路徑導(dǎo)向到光學(xué)組件102的多個光敏傳感器210上。

在各種實現(xiàn)方式中，可以在光學(xué)組件102中使用若干不同類型的分束器。將在各種實現(xiàn)方式中使用的一種類型的分束器被配置成將光束劃分成兩個單獨路徑，它們各自具有基本上相同的光譜含量。例如，入射在分束器上的光的約50％在第一方向上透射，而其余的約50％在第二方向(例如，其垂直于第一方向)上透射。在各種實現(xiàn)方式中，還可使用沿兩個方向透射的光的其他比率。為了容易參考，這種類型的分束器在本文中稱為50∶50分束器，并與將光束劃分成各自具有不同光譜含量的兩個單獨路徑的二向色分束器區(qū)分開來。例如，接收具有450-650nm(或更多)的光譜范圍的光的二向色分束器可以在第一方向上透射具有450-550nm的光譜范圍的光，并且在第二方向(例如，其垂直于第一方向)上透射具有550-650nm的光譜范圍的光。

另外，可以利用其他范圍，包括但不限于不連續(xù)光譜子范圍。例如，第一光譜范圍包括約450-550nm的第一光譜子范圍和約615-650nm的第二光譜子范圍，并且第二光譜范圍、第三光譜范圍和第四光譜范圍可分別為約550-615nm、585-650nm和450-585nm?；蛘撸衫酶鞣N分束器將光分成具有約450-530nm的第一光譜子范圍和約600-650nm的第二光譜子范圍的第一光譜范圍、約530-600nm的第二光譜范圍、具有包括約570-600nm的第三光譜子范圍和約615-650nm的第四光譜子范圍的至少兩個不連續(xù)光譜子范圍的第三光譜范圍、具有包括約450-570nm的第五光譜子范圍和約600-615nm的第六光譜子范圍的至少兩個不連續(xù)光譜子范圍的第四光譜范圍、具有包括約585-595nm的第七光譜子范圍和約615-625nm的第八光譜子范圍的至少兩個不連續(xù)光譜子范圍的第五光譜范圍、以及具有包括約515-525nm的第九光譜子范圍和約555-565nm的第十光譜子范圍的至少兩個不連續(xù)光譜子范圍的第六光譜范圍。

在各種實現(xiàn)方式中，分束器212是50∶50分束器。在各種實現(xiàn)方式中，分束器212是二向色分束器(例如，將光束劃分成各自具有不同光譜含量的單獨路徑的分束器)。在各種實現(xiàn)方式中，分束器212包括50∶50分束器與二向色分束器的組合。在本文中論述采用各種類型的分束器的光學(xué)組件102的若干特定實例。

光學(xué)路徑組件204被配置成使得提供至每個光敏傳感器(或者，更具體地，覆蓋光敏傳感器的濾波器)的圖像是基本上相同的(例如，相同圖像被提供給每個光敏傳感器)。由于光敏傳感器210可以全部同時操作，因此光學(xué)組件102能夠在基本上相同的時間上捕獲同一個物體的多個圖像(因此，捕獲對應(yīng)于有相同照明條件的物體的多個圖像)。此外，由于每個光敏傳感器210-n是由具有不同通帶的帶通濾波器216-n覆蓋，因此，每個光敏傳感器210-n捕獲該圖像的不同光譜分量。接著，將這些多個圖像匯編成高光譜數(shù)據(jù)立方體以供分析，每個圖像表示不同光譜分量。

在一些實施方案中，每個光敏傳感器210-n是像素陣列。在一些實施方案中，每個光敏傳感器210-n包括500,000像素、1,000,000像素、1,100,000像素、1,200,000像素或多于1,300,000像素。在示例性的實施方案中，多個光敏傳感器中的光敏傳感器是1/2英寸百萬像素CMOS數(shù)字圖像傳感器，諸如MT9M001C12STM單色傳感器(Aptina Imaging Corporation，San Jose，California)。

圖3是根據(jù)各種實現(xiàn)方式的光學(xué)組件102的示意性分解圖。圖3還進一步示出光學(xué)組件的各種部件的布置。具體來說，光學(xué)組件102包括第一電路板206和第二電路板208，其中第一電路板206和第二電路板208基本上平行于彼此，并且定位在光學(xué)路徑組件204的相對側(cè)上。在各種線方式中，電路板206、208是剛性電路板。

被耦接到第一電路板206的是第一光敏傳感器210-1和第三光敏傳感器210-3。被耦接到第二電路板208的是第二光敏傳感器210-2和第四光敏傳感器210-4。在各種實現(xiàn)方式中，光敏傳感器210直接地耦接到它們相應(yīng)的電路板(例如，它們剛性地安裝到電路板)。在各種實現(xiàn)方式中，為了促成光敏傳感器210相對于光學(xué)路徑組件204的精確對準，光敏傳感器210柔性地耦接到它們相應(yīng)的電路板。例如，在一些情況下，光敏傳感器210安裝在柔性電路(例如，包括由聚氨酯、PEEK、聚酯或任何其他適當材料構(gòu)成的柔性襯底)上。接著，柔性電路電耦接到電路板206、208。在各種實現(xiàn)方式中，光敏傳感器210安裝到剛性襯底上，剛性襯底繼而經(jīng)由柔性的互連件(例如，柔性板、柔性導(dǎo)線陣列、柔性PCB、柔性扁平電纜、帶狀電纜等等)又耦接到電路板206、208中的一者。

如上指出，光學(xué)組件102包括多個帶通濾波器216(例如，216-1、......、216-4)。帶通濾波器216定位在光敏傳感器210與光學(xué)路徑組件204中的它們相應(yīng)光學(xué)出口之間。因此，帶通濾波器216被配置成過濾最終入射在光敏傳感器210上的光。在一些實施方案中，每個帶通濾波器216是雙帶通濾波器。

在各種實現(xiàn)方式中，每個帶通濾波器216被配置成具有不同通帶。因此，即使光學(xué)路徑組件204將相同圖像提供給每個光敏傳感器(或者，更具體地，提供給覆蓋光敏傳感器的濾波器)，每個光敏傳感器實際捕獲該圖像的不同光譜分量。例如，如本文中更詳細地論述，第一帶通濾波器216-1可以具有以520nm為中心的通帶，并且第二帶通濾波器216-2可以具有以540nm為中心的通帶。因此，當圖像傳感器100捕獲曝光時，第一光敏傳感器210-1(其由第一帶通濾波器216-1過濾)將捕獲表示入射光的具有以520nm為中心的波長的部分的圖像，并且第二光敏傳感器210-2(其由第二帶通濾波器216-2過濾)將捕獲表示入射光的具有以540nm為中心的波長的部分的圖像。(如本文所使用，術(shù)語“曝光”是指造成在多個光敏傳感器上同時或基本上同時地捕獲多個圖像的單個成像操作。)接著，這些圖像連同第三光敏傳感器210-3和第四光敏傳感器210-4(各自捕獲不同譜帶)捕獲到的其他圖像被匯編成高光譜數(shù)據(jù)立方體以供進一步的分析。

在各種實現(xiàn)方式中，帶通濾波器216中的至少一個子集被配置成允許使對應(yīng)于兩個(或更多個)離散譜帶的光穿過濾波器。雖然這樣的濾波器在本文中可以稱為雙帶通濾波器，但是這個術(shù)語意圖涵蓋具有兩個離散通帶的帶通濾波器以及具有多于兩個離散通帶的帶通濾波器(例如，三帶通濾波器、四帶通濾波器等等)。通過使用具有多個通帶的帶通濾波器，可使用每個光敏傳感器來捕獲表示出若干不同譜帶的圖像。例如，高光譜圖像設(shè)備100首先將利用在僅對應(yīng)于每個帶通濾波器的通帶中的一者的光譜范圍內(nèi)的光照射物體，并且在第一照射條件下捕獲曝光。隨后，高光譜圖像設(shè)備100將利用在對應(yīng)于每個帶通濾波器的通帶中的另一者的光譜范圍內(nèi)的光照射物體，并且接著在第二照射條件下捕獲曝光。因此，由于第一照射條件并不包括將會以第一通帶透射的任何光譜含量，因此第一曝光造成每個光敏傳感器僅僅捕獲該圖像的單個光譜分量。相反，由于第二照射條件并不包括將會以第二通帶透射的任何光譜含量，因此第二曝光造成每個光敏傳感器僅僅捕獲該圖像的單個光譜分量。

作為更具體的實例，在各種實現(xiàn)方式中，帶通濾波器216-1至216-4各自包括落入500-585nm的范圍內(nèi)的一個通帶和落入585-650nm的范圍內(nèi)的第二通帶，如以下表(1)所示：

在一個實現(xiàn)方式中，光源106具有兩個操作模式：在第一操作模式下，光源106發(fā)射具有根據(jù)第一組譜帶的波長(例如，低于585nm，諸如在500nm與585nm之間)的光；在第二操作模式下，光源106發(fā)射具有根據(jù)第二組譜帶的波長(例如，高于585nm，諸如在585nm與650nm之間)的光。因此，當使用第一照射模式捕獲第一曝光時，捕獲四個圖像，其中每個圖像對應(yīng)入射光的單個光譜分量。具體來說，第一傳感器210-1捕獲到的圖像將基本上包括入射光的僅僅落入第一通帶內(nèi)的部分(例如，以520nm為中心)，第二傳感器210-2捕獲到的圖像將基本上包括入射光的僅僅落入第二通帶內(nèi)的部分(例如，以540nm為中心)，依此類推。當使用第二照射模式捕獲第二曝光時，捕獲四個另外圖像，其中每個圖像對應(yīng)入射光的單個光譜分量。具體來說，第一傳感器210-1捕獲到的圖像將基本上包括入射光的僅僅落入雙帶通濾波器216-1所允許的另一通帶內(nèi)的部分(例如，以590nm為中心)，第二傳感器210-2捕獲到的圖像將基本上包括入射光的僅僅落入雙帶通濾波器216-2所允許的另一通帶內(nèi)的部分(例如，以610nm為中心)，依此類推。接著，從以上所述兩次曝光得到的八個圖像被匯編成高光譜數(shù)據(jù)立方體以供進一步的分析。

在另一實現(xiàn)方式中，如圖2B所示，高光譜成像設(shè)備具有兩個光源106、107，并且每個光源被配置成利用不同組的譜帶照射物體。高光譜成像設(shè)備具有兩個操作模式：在第一操作模式下，光源106發(fā)射具有根據(jù)第一組譜帶的波長的光。在第二操作模式下，光源107發(fā)射具有根據(jù)第二組譜帶的波長的光。因此，當使用第一照射模式捕獲第一曝光時，捕獲四個圖像，其中每個圖像對應(yīng)入射光的單個光譜分量。具體來說，在第一操作模式過程中第一傳感器210-1捕獲到的圖像將基本上包括入射光的僅僅落入第一通帶內(nèi)的部分(例如，以520nm為中心)，在第二操作模式過程中第二傳感器210-2捕獲到的圖像將基本上包括入射光的僅僅落入第二通帶內(nèi)的部分(例如，以540nm為中心)，依此類推。當使用第二照射模式捕獲第二曝光時，捕獲四個另外圖像，其中每個圖像對應(yīng)入射光的單個光譜分量。具體來說，第一傳感器210-1捕獲到的圖像將基本上包括入射光的僅僅落入雙帶通濾波器216-1所允許的另一通帶內(nèi)的部分(例如，以590nm為中心)，第二傳感器210-2捕獲到的圖像將基本上包括入射光的僅僅落入雙帶通濾波器216-2所允許的另一通帶內(nèi)的部分(例如，以610nm為中心)，依此類推。接著，從以上所述兩次曝光得到的八個圖像被匯編成高光譜數(shù)據(jù)立方體以供進一步的分析。在典型實施方案中，每個此類圖像是多像素圖像。在一些實施方案中，這種匯編涉及在逐像素的基礎(chǔ)上，將多個圖像中的每個圖像組合以形成復(fù)合圖像。

在以上實例中，每個濾波器216-n具有兩個通帶。然而，在各種實現(xiàn)方式中，濾波器并非全都具有相同數(shù)量通帶。例如，如果需要捕獲較少譜帶，那么濾波器216-n中的一個或多個可僅具有一個通帶。類似地，濾波器216-n中的一個或多個可以具有另外通帶。在后一情況下，光源104將會具有另外操作模式，其中每個操作模式利用落入每個傳感器的通帶中的僅1個通帶(或未落入通帶)的光照射物體。

圖4是根據(jù)各種實現(xiàn)方式的光學(xué)組件102的一部分的示意性分解圖，其中示出由光學(xué)路徑組件204形成的光學(xué)路徑。光學(xué)路徑組件204將透鏡組件104接收的光輸送到光學(xué)組件102的各種光敏傳感器210。

轉(zhuǎn)至圖4，光學(xué)組件102包括第一分束器212-1、第二分束器212-2和第三分束器212-3。每個分束器被配置成將分束器接收的光分成至少兩個光學(xué)路徑。例如，用于光學(xué)路徑組件204的分束器可以將入射射束分成共線于輸入射束的一個輸出射束和垂直于輸入射束的另一輸出射柬。

具體來說，第一分束器212-1與透鏡組件104成直接光學(xué)通信，并且如圖10所示，將入射光(以箭頭400表示)分成第一光學(xué)路徑401和第二光學(xué)路徑402。第一光學(xué)路徑401基本上共線于進入第一分束器212-1的光，并且傳入第二分束器212-2。第二光學(xué)路徑402基本上垂直于進入第一分束器212-1的光，并且傳入第三分束器212-3。在各種實現(xiàn)方式中，第一分束器212-1是50∶50分束器。在其他實現(xiàn)方式中，第一分束器212-1是二向色分束器。

繼續(xù)參考圖10，第二分束器212-2鄰近第一分束器212-1(并且與第一分束器212-1成直接光學(xué)通信)，并且將來自第一分束器212-1的入射光分成第三光學(xué)路徑403和第四光學(xué)路徑404。第三光學(xué)路徑403基本上共線于進入第二分束器212-2的光，并穿過至第一射束控向元件214-1(參見圖4)。第四光學(xué)路徑基本上垂直于進入第二分束器212-2的光，并穿過至第二射束控向元件214-2。在各種實現(xiàn)方式中，第二分束器212-2是50∶50分束器。在其他實現(xiàn)方式中，第二分柬器212-2是二向色分柬器。

射束控向元件214(例如，圖4中示出的214-1、......、214-4)被配置成改變進入射束控向元件的一面的光的方向。射束控向元件214為改變光的方向的任何適當光學(xué)設(shè)備。例如，在各種實現(xiàn)方式中，射束控向元件214是棱鏡(例如，折疊棱鏡、彎曲棱鏡等等)。在各種實現(xiàn)方式中，射束控向元件214是反射鏡。在各種實現(xiàn)方式中，射束控向元件214是其他適當光學(xué)設(shè)備或設(shè)備組合。

參考圖4，第一射束控向元件214-1鄰近第二分束器212-2并與其成直接光學(xué)通信，并且從第三光學(xué)路徑(例如，與第二分束器212-2的輸入共線的第二分束器212-2的輸出)接收光。第一射束控向元件214-1將光沿基本上垂直于第四光學(xué)路徑的方向(例如，在各種實現(xiàn)方式中，其垂直于分束器212的光學(xué)路徑限定的平面，例如，x-y平面)偏轉(zhuǎn)并偏轉(zhuǎn)到耦接到第一電路板206(圖3)的第一光敏傳感器210-1之上。第一射束控向元件214-1的輸出以箭頭411表示(參見圖4)。

第二射束控向元件214-2鄰近第二分束器212-2并與其成直接光學(xué)通信，并且從第四光學(xué)路徑(例如，第二分束器212-2的垂直輸出)接收光。第二射束控向元件214-2將光沿基本上垂直于第三光學(xué)路徑的方向(例如，在各種實現(xiàn)方式中，其垂直于分束器212的光學(xué)路徑限定的平面，例如，x-y平面)偏轉(zhuǎn)并偏轉(zhuǎn)到耦接到第二電路板208(圖3)的第二光敏傳感器210-2之上。第二射束控向元件214-2的輸出以箭頭412表示(參見圖4)。

如上指出，第一分束器212-1將光沿第一光學(xué)路徑(如上論述)傳入至第二分束器212-2，并且沿第二光學(xué)路徑傳入至第三分束器212-3。

參考圖10，第三分束器212-3鄰近第一分束器212-1(并且與第一分束器212-1成直接光學(xué)通信)，并且將來自第一分束器212-1的入射光分成第五光學(xué)路徑405和第六光學(xué)路徑406。第五光學(xué)路徑405基本上共線于進入第三分束器212-3的光，并穿過至第三射束控向元件214-3(參見圖4)。第六光學(xué)路徑基本上垂直于進入第三分束器212-3的光，并穿過至第四射束控向元件214-4。在各種實現(xiàn)方式中，第三分束器212-3是50∶50分束器。在其他實現(xiàn)方式中，第三分束器212-3是二向色分柬器。

第三射束控向元件214-3(參見圖4)鄰近第三分束器212-3并與其成直接光學(xué)通信，并且從第五光學(xué)路徑(例如，與第三分束器212-3的輸入共線的第三分束器212-3的輸出)接收光。第三射束控向元件214-3將光沿基本上垂直于第三光學(xué)路徑的方向(例如，在各種實現(xiàn)方式中，其垂直于分束器212的光學(xué)路徑限定的平面，例如，x-y平面)偏轉(zhuǎn)并偏轉(zhuǎn)到耦接到第一電路板206(圖3)的第三光敏傳感器210-3之上。第三射束控向元件214-3的輸出以箭頭413表示(參見圖4)。

第四射束控向元件214-4鄰近第三分束器212-3并與其成直接光學(xué)通信，并且從第六光學(xué)路徑(例如，第三分束器212-3的垂直輸出)接收光。第四射束控向元件214-4將光沿基本上垂直于第六光學(xué)路徑的方向(例如，在各種實現(xiàn)方式中，其垂直于分束器212的光學(xué)路徑限定的平面，例如，x-y平面)偏轉(zhuǎn)并偏轉(zhuǎn)到耦接到第二電路板208(圖3)的第四光敏傳感器210-4之上。第四射束控向元件214-4的輸出以箭頭414表示(參見圖4)。

如圖4所示，第一射束控向元件214-1和第三射束控向元件214-3的輸出路徑在與第二射束控向元件214-2和第四射束控向元件214-4的輸出路徑相反的方向上。因此，透鏡組件104捕獲到的圖像被投影到安裝在成像組件102的相對側(cè)上的光敏傳感器上。然而，射束控向元件212無需面向這些具體方向。相反，任何射束控向元件212可定位成將每個射束控向元件212的輸出路徑沿任何適當方向?qū)?。例如，在各種實現(xiàn)方式中，所有射束控向元件212將光在相同方向上導(dǎo)向。在這種情況下，可將所有光敏傳感器安裝在單個電路板(例如，第一電路板206或第二電路板208，圖3)上?；蛘撸诟鞣N實現(xiàn)方式中，射束控向元件212中的一個或多個將光基本上垂直于入射光導(dǎo)向，但是在分束器212的光學(xué)路徑限定的基本上相同的平面中(例如，在x-y平面內(nèi))。在另外實現(xiàn)方式中，一個或多個射束控向元件214從成像設(shè)備中排除，并且對應(yīng)光敏傳感器210定位成正交于光學(xué)路徑400-1至400-6限定的平面。

圖5A是根據(jù)各種實現(xiàn)方式的光學(xué)組件102和光學(xué)路徑組件204的示意性頂視圖，并且圖10是光學(xué)路徑組件204內(nèi)的光學(xué)路徑的示意性二維圖。雖然示有單個光源106，但是這個光學(xué)路徑組件也可使用第二光源107實施，如圖5C所示。來自透鏡組件104的光進入第一分束器210-1，如以箭頭400指示。第一分束器210-1將入射光(箭頭400)分成與入射光(箭頭400)共線的第一光學(xué)路徑(箭頭401)。沿第一光學(xué)路徑(箭頭401)的光穿過至第二分束器210-2。第一分束器210-1還會將入射光(箭頭400)分成與入射光(箭頭400)垂直的第二光學(xué)路徑(箭頭402)。沿第二光學(xué)路徑(箭頭402)的光穿過至第三分柬器210-3。

進入第二分束器210-2的光(箭頭402)還分成與入射光(箭頭400和/或箭頭402)共線的第三光學(xué)路徑(箭頭403)。沿第三光學(xué)路徑(箭頭403)的光穿過至第一射束控向元件214-1(參見例如圖4)，第一射束控向元件將光轉(zhuǎn)向到第一光敏傳感器210-1上。如上論述，在各種實現(xiàn)方式中，第一射束控向元件214-1將光沿垂直于進入第二分束器的光并向分束器限定的平面外的方向(例如，在正z方向上，或者向頁面外，如圖5所示)偏轉(zhuǎn)。

進入第二分束器210-2的光(箭頭402)還分成與入射光(箭頭400和/或箭頭402)垂直的第四光學(xué)路徑(箭頭404)。沿第四光學(xué)路徑(箭頭404)的光穿過至第二射束控向元件214-2，第二射束控向元件將光轉(zhuǎn)向到第二光敏傳感器210-2上。如上論述，在各種實現(xiàn)方式中，第二射束控向元件214-2將光沿垂直于進入第二分束器的光并向分束器限定的平面外的方向(例如，在負z方向上，或者向頁面內(nèi)，如圖5所示)偏轉(zhuǎn)。

進入第三分束器210-3的光(箭頭402)還分成與入射到第三分束器210-3中的光(箭頭402)共線的第五光學(xué)路徑(箭頭405)。沿第五光學(xué)路徑(箭頭405)的光穿過至第三射束控向元件214-3(參見例如圖4)，第三射束控向元件將光轉(zhuǎn)向到第三光敏傳感器210-3上。如上論述，在各種實現(xiàn)方式中，第三射束控向元件214-3將光沿垂直于進入第三分束器的光并向分束器限定的平面外的方向(例如，在正z方向上，或者向頁面外，如圖5所示)偏轉(zhuǎn)。

進入第三分束器210-3的光(箭頭402)還分成與入射到第三分束器210-3中的光(箭頭402)垂直的第六光學(xué)路徑(箭頭406)。沿第六光學(xué)路徑(箭頭406)的光穿過至第四射束控向元件214-4，第四射束控向元件將光轉(zhuǎn)向到第四光敏傳感器210-4上。如上論述，在各種實現(xiàn)方式中，第四射束控向元件214-4將光沿垂直于進入第三分束器的光并向分束器限定的平面外的方向(例如，在負z方向上，或者向頁面內(nèi)，如圖5所示)偏轉(zhuǎn)。

圖5B是根據(jù)各種實現(xiàn)方式的光學(xué)組件102和光學(xué)路徑組件204的示意性頂視圖，并且圖12是光學(xué)路徑組件204內(nèi)的光學(xué)路徑的示意性二維圖。雖然示有兩個光源106、107，但是光學(xué)路徑還可以實現(xiàn)有單個光源，所述單個光源被配置成在一個或多個操作模式(例如，如本文所述的兩個操作模式)下操作。

來自透鏡組件104的光進入第一分束器220-1，如以箭頭600指示。第一分束器220-1將入射光(箭頭600)分成與入射光(箭頭600)垂直的第一光學(xué)路徑(箭頭601)和與入射光(箭頭600)共線的第二光學(xué)路徑(箭頭602)。沿第一光學(xué)路徑(箭頭601)的光以上述類似的方式穿過至射束控向元件，射束控向元件將光轉(zhuǎn)向到第三光敏傳感器210-3上。如上論述，在各種實現(xiàn)方式中，射束控向元件將光沿垂直于第一光學(xué)路徑(箭頭601)并向平面外的方向(例如，在正z方向上，或者向頁面外)朝向第三光敏傳感器210-3偏轉(zhuǎn)。沿第二光學(xué)路徑(箭頭602)的光穿過至第二分束器220-2。

第二分束器220-2將入射光(箭頭602)分成與入射光(箭頭602)垂直的第三光學(xué)路徑(箭頭603)和與入射光(箭頭602)共線的第四光學(xué)路徑(箭頭604)。沿第三光學(xué)路徑(箭頭603)的光以上述類似的方式穿過至另一射束控向元件，這個射束控向元件將光轉(zhuǎn)向到第二光敏傳感器210-2上。如上論述，在各種實現(xiàn)方式中，射束控向元件將光沿垂直于第三光學(xué)路徑(箭頭603)并向平面外的方向(例如，在負z方向上，或者向頁面內(nèi))朝向第二光敏傳感器210-2偏轉(zhuǎn)。沿第四光學(xué)路徑(箭頭604)的光穿過至第三分束器220-3。

第三分束器220-3將入射光(箭頭604)分成與入射光(箭頭604)垂直的第五光學(xué)路徑(箭頭605)和與入射光(箭頭604)共線的第六光學(xué)路徑(箭頭606)。沿第五光學(xué)路徑(箭頭605)的光穿過至另一射束控向元件，這個射束控向元件將光轉(zhuǎn)向到第四光敏傳感器210-4上。如上論述，在各種實現(xiàn)方式中，射束控向元件將光沿垂直于第五光學(xué)路徑(箭頭605)并向平面外的方向(例如，在負z方向上，或者向頁面內(nèi))朝向第四光敏傳感器210-4偏轉(zhuǎn)。沿第六光學(xué)路徑(箭頭606)的光穿過至另一射束控向元件，這個射束控向元件將光轉(zhuǎn)向到第一光敏傳感器210-1上。如上論述，在各種實現(xiàn)方式中，射束控向元件將光沿垂直于第六光學(xué)路徑(箭頭606)并向平面外的方向(例如，在正z方向上，或者向頁面外)朝向第一光敏傳感器210-1偏轉(zhuǎn)。

圖6是根據(jù)各種實現(xiàn)方式的光學(xué)組件102的示意性前視圖。為了清楚起見，并未示出透鏡組件104和光源106。在分束器212和射束控向元件214內(nèi)的線還進一步描繪本文中描述的光路。例如，箭頭404標記的線示出射束控向元件214-2如何將從分束器212-2接收的光偏轉(zhuǎn)到光敏傳感器210-2之上。另外，箭頭402標記的線示出射束控向元件214-3如何將從分柬器212-3接收的光偏轉(zhuǎn)到光敏傳感器210-3之上。箭頭411-414(對應(yīng)圖4中指示的光學(xué)路徑)還進一步示出射束控向元件214如何將光導(dǎo)向它們相應(yīng)光敏傳感器210。

在當前應(yīng)用中，諸如平行、垂直、正交、共面、共線等的幾何術(shù)語被理解為涵蓋基本上滿足了這些幾何關(guān)系的取向和/或布置。例如，當射束控向元件將光垂直偏轉(zhuǎn)時，應(yīng)當理解，射束控向元件可以將光基本上垂直地偏轉(zhuǎn)。作為更具體的實例，在一些情況下，當光從其輸入路徑偏轉(zhuǎn)90+/-1度時，可確定光是垂直的(或者基本上垂直的)。也構(gòu)想到與準確幾何關(guān)系的其他偏差。

如上指出，光學(xué)組件102可以使用50∶50分束器與二向色分束器的組合。在第一實例中，第一分束器212-1、第二分束器212-2和第三分束器212-3都是50∶50分束器。具有這種分束器選擇的示例光學(xué)組件102在圖10中示出。

在第二實例中，第一分束器212-1是二向色分束器，并且第二分束器212-2和第三分束器212-3兩者都是50∶50分束器。具有這種分束器選擇的示例光學(xué)組件102在圖11中示出。

在第三實例中，第一分束器212-1、第二分束器212-2和第三分束器212-3都是二向色分束器。具有這種分束器選擇的示例光學(xué)組件102在圖12中示出。

圖7是成像設(shè)備100的實現(xiàn)方式的剖切視圖，示出對應(yīng)于從光源106發(fā)射并照射將成像的物體的光的光路410和411，以及對應(yīng)于從物體背向散射的光的光路400。

使用偏光照射是有利的，因為它消除了從皮膚的表面反射，并有助于消除從偏軸成像方向的散光反射。因此，在各種實現(xiàn)方式中，偏光用于照射將成像的物體。在各種實現(xiàn)方式中，光相對于有關(guān)由光(例如，光源106發(fā)射的光)的傳播方向形成的入射平面的坐標系和垂直于反射表面(例如，將成像的物體)的平面的矢量偏光。平行于入射平面的電場中的分量稱為p-分量，并且垂直于這個平面的分量稱為s-分量。因此，具有沿入射平面的電場的偏光是“p-偏光”的，而具有垂直于平面的電場的偏光是“s-偏光”的。

光可通過在光路中放入偏光濾波器進行偏光。偏光器允許具有相同偏光(例如，p-偏光或s-偏光)的光穿過，同時反射具有相反偏光的光。由于偏光器是被動地過濾入射射束，因此50％的未經(jīng)偏光的光因被反射離開偏光濾波器而損失掉。因此，在實踐中，非偏光的光源必須以兩倍功耗來產(chǎn)生兩倍期望量的偏光的照射光，以考慮到這個損失。有利地，在各種實現(xiàn)方式中，成像設(shè)備使用偏光旋轉(zhuǎn)器(例如，偏光旋轉(zhuǎn)反射鏡)重新捕獲反射離開偏光濾波器的光并使光的極性反轉(zhuǎn)。在各種實現(xiàn)方式中，偏光器從至少一個光源接收的所有光的至少95％可以照射在物體上。

參考圖7，在一個實現(xiàn)方式中，從光源106沿光學(xué)路徑410發(fā)射的光是由偏光器700接收。光的具有與偏光器700相同的偏光(例如，s-偏光或p-偏光)的部分穿過偏光器700，并且穿過光學(xué)窗114導(dǎo)向到物體表面上。光的具有與偏光器700相反的偏光的部分沿光學(xué)路徑411正交地反射，導(dǎo)向偏光旋轉(zhuǎn)器702。偏光旋轉(zhuǎn)器700反轉(zhuǎn)光的偏光(例如，將偏光反轉(zhuǎn)成匹配透射穿過偏光器700的偏光)，并且穿過光學(xué)窗114將光反射到物體表面上。沿光路400返回的從物體背向散射的偏光是由透鏡組件104捕獲，并且導(dǎo)向光學(xué)組件102內(nèi)部，如上所述。

以此方式，在考慮到光的沿光學(xué)路徑的入射損失的情況下，基本上所有的從光源106發(fā)射的光投影到將以偏光方式成像的物體的表面上。這消除了對用于產(chǎn)生兩倍期望量照射光的光源106的需要，從而使照射的功耗有效減少50％。

圖9A-9C是投影到物體表面上用以聚焦由成像設(shè)備100的實現(xiàn)方式收集的圖像的框式向?qū)У膱D示。

如上指出，在各種實現(xiàn)方式中，透鏡組件104具有固定焦距。因此，如果成像設(shè)備110維持成與將成像的物體相距適當距離，那么成像設(shè)備100捕獲到的圖像將僅焦點對準。在各種實現(xiàn)方式中，透鏡組件104具有某范圍的景深，使得落入該范圍的物體將合適地聚焦。例如，在各種實現(xiàn)方式中，透鏡組件104的焦距是24英寸，并且景深是3英寸。因此，落入與透鏡組件104相距21英寸至27英寸的任何位置中的物體將合適地聚焦。這些值僅僅是示例性的，并且也構(gòu)想了其他焦距和景深。

參考圖8A-8B，為有利于將成像設(shè)備100相對于將成像的物體準確定位，塢站110包括第一投影儀和第二投影儀112(例如，112-1、112-2)，第一投影儀和第二投影儀被配置成將光(例如，分別在圖8A和圖8B中的光901、903)投影到物體上，從而指明成像設(shè)備100何時定位在與物體相距適當距離的位置處以便獲取聚焦圖像。在各種實現(xiàn)方式中，參考圖9A-9C，第一投影儀112-1和第二投影儀112-2被配置成將形狀902的第一部分902-1和第二部分902-2分別投影到物體(圖9A-9C)上。形狀的第一部分902-1和形狀的第二部分902-1被配置成在透鏡104定位成與物體相距預(yù)定距離時，會聚形成形狀902，預(yù)定距離與透鏡的焦距對應(yīng)。

在一個實現(xiàn)方式中，當成像設(shè)備100的透鏡定位在與物體相距對應(yīng)透鏡焦距的預(yù)定距離的位置處時，框式向?qū)г谖矬w表面上會聚形成封閉矩形(圖9C)。當成像設(shè)備100的透鏡定位在與物體相距小于預(yù)定距離的位置處時，框式向?qū)П３址珠_(圖9A)。當成像設(shè)備100的透鏡定位在與物體相距大于預(yù)定距離的位置處時，框式向?qū)П舜私徊?圖9B)。

在各種實現(xiàn)方式中，框式向?qū)П硎疚矬w的將被成像設(shè)備100捕獲的所有或基本上所有的區(qū)域。在各種實現(xiàn)方式中，落入框式向?qū)?nèi)的至少所有物體將被成像設(shè)備100捕獲。

在各種實現(xiàn)方式中，如圖8B所示，第一投影儀112-1和第二投影儀112-2各自被配置成將斑(例如，圖9D中示出的斑904-1和904-2)投影到物體上，使得在透鏡104定位在與物體相距預(yù)定距離的位置處時，斑就會聚(例如，在圖9E中的斑904處)，預(yù)定距離與透鏡的焦距對應(yīng)。當成像設(shè)備100的透鏡定位在與物體相距小于或大于預(yù)定距離的位置處時，投影的斑彼此岔開(圖9D)。

圖1B示出根據(jù)各種實現(xiàn)方式的另一成像設(shè)備100，其類似于圖1A中示出的那個，但是包括整體主體101，這個整體主體與數(shù)字單鏡頭反光式(DSLR)相機相似，相似之處在于，這個主體具有面向前的透鏡組件104和面向后的顯示器122。DSLR型外殼允許用戶容易保持成像設(shè)備100，將其對向患者以及相關(guān)區(qū)域(例如，患者皮膚)，并且將設(shè)備定位在與患者相距適當距離的位置。將會了解，圖1B的實現(xiàn)方式可并入有結(jié)合圖1A的設(shè)備在上文或下文中描述的各種特征。

在各種實現(xiàn)方式中，并類似于以上所述設(shè)備，圖1B中示出的成像設(shè)備100包括光學(xué)組件，光學(xué)組件具有：光源106和107，所述光源用于照射物體表面(例如，被攝者的皮膚)；以及透鏡組件104，所述透鏡組件用于收集從物體反射和/或背向散射的光。

在各種實現(xiàn)方式中，并且還類似于以上所述設(shè)備，圖1B的成像設(shè)備包括第一投影儀112-1和第二投影機112-2，它們被配置成將光投影到物體上，從而指示成像設(shè)備100何時定位成與物體相距適當距離，以便獲取聚焦圖像。如上指出，這在透鏡組件104具有固定焦距的情況下尤其有用，這樣圖像無法通過透鏡組件的操控來聚焦。如圖1B所示，投影儀安裝在主體101的前側(cè)上。

在各種實現(xiàn)方式中，主體101基本上包圍住并支撐住光學(xué)組件的光源106和107和透鏡組件104、連同第一投影儀112-1和第二投影機112-2以及顯示器122。

圖13和圖14共同示出根據(jù)各種實現(xiàn)方式的成像設(shè)備100的另一配置，其類似于圖1B中示出的那者，但是包括關(guān)于整體主體101以及面向前的透鏡組件104和面向后的顯示器122的實施方案的更多細節(jié)。外殼101允許用戶容易保持成像設(shè)備100，將其對向患者以及相關(guān)區(qū)域(例如，患者皮膚)，并且將設(shè)備定位在與患者相距適當距離的位置。將會了解，圖13和圖14的實現(xiàn)方式可并入有在本文中結(jié)合圖1A和圖1B來描述的各種特征。

在各種實現(xiàn)方式中，并類似于以上所述設(shè)備，圖13和圖14中示出的成像設(shè)備100包括光學(xué)組件，光學(xué)組件具有：光源106和107，所述光源用于照射物體表面(例如，被攝者的皮膚)；以及透鏡組件104，所述透鏡組件用于收集從物體反射和/或背向散射的光。

在各種實現(xiàn)方式中，并且還類似于圖1A和圖1B中描述的設(shè)備，圖13的成像設(shè)備包括第一投影儀112-1和第二投影機112-2，它們被配置成將光投影到物體上，從而指示成像設(shè)備100何時定位成與物體相距適當距離，以便獲取聚焦圖像。如上指出，這在透鏡組件104具有固定焦距的情況下尤其有用，這樣圖像無法通過透鏡組件的操控來聚焦。如圖13所示，投影儀安裝在主體101的前側(cè)上。

在各種實現(xiàn)方式中，主體101基本上包圍住并支撐住光學(xué)組件的光源106和107和透鏡組件104、連同第一投影儀112-1和第二投影機112-2。在各種實現(xiàn)方式中，圖13的成像設(shè)備101包括實時取景相機103和遠程的溫度計105。

示例性的光學(xué)配置

在一個實現(xiàn)方式中，成像設(shè)備100被配置成檢測適合于確定組織中的氧合血紅蛋白和去氧血紅蛋白的分布的一組譜帶。在特定實現(xiàn)方式中，這通過捕獲相關(guān)組織的在八個不同譜帶下的圖像來實現(xiàn)。圖像在四個光敏傳感器210的兩個曝光中捕獲，每個光敏傳感器是由獨特雙帶通濾波器216覆蓋。在一個實現(xiàn)方式中，成像設(shè)備100具有第一光源106，第一光源被配置成利用包括準確來說八個譜帶中的四個的光照射相關(guān)組織，其中每個雙帶通濾波器216僅僅具有匹配從光源106發(fā)射的四個譜帶中的譜帶的一個通帶。成像設(shè)備100具有第二光源107，第二光源被配置成利用包括該組八個譜帶中的另外四個(但非前四個譜帶)的光照射相關(guān)組織，其中每個雙帶通濾波器216僅僅具有匹配從光源107發(fā)射的四個譜帶中的譜帶的一個通帶。

在一個實現(xiàn)方式中，這組八個譜帶包括具有如下中心波長的譜帶：510±5nm、530±5nm、540±5nm、560±5nm、580±5nm、590±5nm、620±5nm和660±5nm，并且每個譜帶在小于15nm的半峰處具有全寬。在相關(guān)實現(xiàn)方式中，這組八個譜帶包括具有如下中心波長的譜帶：510±4nm、530±4nm、540±4nm、560±4nm、580±4nm、590±4nm、620±4nm和660±4nm，并且每個譜帶在小于15nm的半峰處具有全寬。在相關(guān)實現(xiàn)方式中，這組八個譜帶包括具有如下中心波長的譜帶：510±3nm、530±3nm、540±3nm、560±3nm、580±3nm、590±3nm、620±3nm和660±3nm，并且每個譜帶在小于15nm的半峰處具有全寬。在相關(guān)實現(xiàn)方式中，這組八個譜帶包括具有如下中心波長的譜帶：510±2nm、530±2nm、540±2nm、560±2nm、580±2nm、590±2nm、620±2nm和660±2nm，并且每個譜帶在小于15nm的半峰處具有全寬。在相關(guān)實現(xiàn)方式中，這組八個譜帶包括具有如下中心波長的譜帶：510±1nm、530±1nm、540±1nm、560±1nm、580±1nm、590±1nm、620±1nm和660±1nm，并且每個譜帶在小于15nm的半峰處具有全寬。在相關(guān)實現(xiàn)方式中，這組八個譜帶包括具有如下中心波長的譜帶：510nm、530nm、540nm、560nm、580nm、590nm、620nm和660nm，并且每個譜帶在約10nm的半峰處具有全寬。

在一個實現(xiàn)方式中，雙帶通濾波器具有以如下為中心的光譜通帶：(i)520±5和590±5、(ii)540±5和610±5、(iii)560±5和620±5、以及(iv)580±5和640±5，這些雙帶通濾波器放在光敏傳感器前方，光敏傳感器被配置成檢測此特定組波長。在一個實現(xiàn)方式中，成像設(shè)備具有光源106，這個光源被配置成利用在第一操作模式下具有從450nm至585nm的波長的光和在第二操作下具有從585nm至650nm的波長的光照射相關(guān)組織。在一個實現(xiàn)方式中，成像設(shè)備具有：光源106，所述光源被配置成利用具有從450nm至585nm的波長的光照射相關(guān)組織；以及第二光源107，所述第二光源被配置成利用具有從585nm至650nm的波長的光照射相關(guān)組織。在另一實現(xiàn)方式中，成像設(shè)備具有：光源106，所述光源被配置成利用具有波長520、540、560和640但無波長580、590、610和620的光照射相關(guān)組織；以及第二光源107，所述第二光源被配置成利用具有波長580、590、610和620但無波長520、540、560和640的光照射相關(guān)組織。

在一個實現(xiàn)方式中，雙帶通濾波器具有以如下為中心的光譜通帶：(i)520±5和560±5、(ii)540±5和580±5、(iii)590±5和620±5、以及(iv)610和640±5，這些雙帶通濾波器放在光敏傳感器前方，光敏傳感器被配置成檢測此特定組波長。在一個實現(xiàn)方式中，成像設(shè)備具有光源106，這個光源被配置成利用在第一操作模式下具有從450nm至550nm和從615nm至650nm的波長的光和在第二操作下具有從550nm至615nm的波長的光照射相關(guān)組織。在一個實現(xiàn)方式中，成像設(shè)備具有：光源106，所述光源被配置成利用具有從450nm至550nm的波長和從615nm至650nm的光照射相關(guān)組織；以及第二光源107，所述第二光源被配置成利用具有從585nm至650nm的波長的光照射相關(guān)組織。

在一個實現(xiàn)方式中，雙帶通濾波器具有以如下為中心的光譜通帶：(i)520±5和560±5、(ii)540±5和610±5、(iii)590±5和620±5、以及(iv)580和640±5，這些雙帶通濾波器放在光敏傳感器前方，光敏傳感器被配置成檢測此特定組波長。在一個實現(xiàn)方式中，成像設(shè)備具有光源106，這個光源被配置成利用在第一操作模式下具有從450nm至530nm和從600nm至650nm的波長的光和在第二操作下具有從530nm至600nm的波長的光照射相關(guān)組織。在一個實現(xiàn)方式中，成像設(shè)備具有：光源106，所述光源被配置成利用具有從450nm至530nm的波長和從600nm至650nm的光照射相關(guān)組織；以及第二光源107，所述第二光源被配置成利用具有從530nm至600nm的波長的光照射相關(guān)組織。

在一個實現(xiàn)方式中，這組八個譜帶包括具有如下中心波長的譜帶：520±5nm、540±5nm、560±5nm、580±5nm、590±5nm、610±5nm、620±5nm和640±5nm，并且每個譜帶在小于15nm的半峰處具有全寬。在相關(guān)實現(xiàn)方式中，這組八個譜帶包括具有如下中心波長的譜帶：520±4nm、540±4nm、560±4nm、580±4nm、590±4nm、610±4nm、620±4nm和640±4nm，并且每個譜帶在小于15nm的半峰處具有全寬。在相關(guān)實現(xiàn)方式中，這組八個譜帶包括具有如下中心波長的譜帶：520±3nm、540±3nm、560±3nm、580±3nm、590±3nm、610±3nm、620±3nm和640±3nm，并且每個譜帶在小于15nm的半峰處具有全寬。在相關(guān)實現(xiàn)方式中，這組八個譜帶包括具有如下中心波長的譜帶：520±2nm、540±2nm、560±2nm、580±2nm、590±2nm、610±2nm、620±2nm和640±2nm，并且每個譜帶在小于15nm的半峰處具有全寬。在相關(guān)實現(xiàn)方式中，這組八個譜帶包括具有如下中心波長的譜帶：520±1nm、540±1nm、560±1nm、580±1nm、590±1nm、610±1nm、620±1nm和640±1nm，并且每個譜帶在小于15nm的半峰處具有全寬。在相關(guān)實現(xiàn)方式中，這組八個譜帶包括具有如下中心波長的譜帶：520nm、540nm、560nm、580nm、590nm、610nm、620nm和640nm，并且每個譜帶在約10nm的半峰處具有全寬。

在一個實現(xiàn)方式中，這組八個譜帶包括具有如下中心波長的譜帶：500±5nm、530±5nm、545±5nm、570±5nm、585±5nm、600±5nm、615±5nm和640±5nm，并且每個譜帶在小于15nm的半峰處具有全寬。在相關(guān)實現(xiàn)方式中，這組八個譜帶包括具有如下中心波長的譜帶：500±4nm、530±4nm、545±4nm、570±4nm、585±4nm、600±4nm、615±4nm和640±4，并且每個譜帶在小于15nm的半峰處具有全寬。在相關(guān)實現(xiàn)方式中，這組八個譜帶包括具有如下中心波長的譜帶：500±3nm、530±3nm、545±3nm、570±3nm、585±3nm、600±3nm、615±3nm和640±3nm，并且每個譜帶在小于15nm的半峰處具有全寬。在相關(guān)實現(xiàn)方式中，這組八個譜帶包括具有如下中心波長的譜帶：500±2nm、530±2nm、545±2nm、570±2nm、585±2nm、600±2nm、615±2nm和640±2，并且每個譜帶在小于15nm的半峰處具有全寬。在相關(guān)實現(xiàn)方式中，這組八個譜帶包括具有如下中心波長的譜帶：500±1nm、530±1nm、545±1nm、570±1nm、585±1nm、600±1nm、615±1nm和640±1，并且每個譜帶在小于15nm的半峰處具有全寬。在相關(guān)實現(xiàn)方式中，這組八個譜帶包括具有如下中心波長的譜帶：500nm、530nm、545nm、570nm、585nm、600nm、615nm和640nm，并且每個譜帶在約10nm的半峰處具有全寬。

在其他實現(xiàn)方式中，本文中描述的成像設(shè)備被配置成用于為多于或少于八個譜帶成像。例如，在一些實現(xiàn)方式中，成像設(shè)備被配置成用于為3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24或更多個譜帶成像。例如，包括7個分束器和8個光敏傳感器的成像設(shè)備可根據(jù)本文所述遠離來配置，以便同時捕獲8個圖像、在兩次曝光中捕獲16個圖像(例如，通過將雙帶通濾波器放在每個光敏傳感器前方來捕獲)，并且在三次曝光中捕獲24個圖像(例如，通過將三帶通濾波器放在每個光敏傳感器前方來捕獲)。實際上，可使用本文所公開的原理成像的光譜通帶數(shù)量僅受成像器的任何期望大小、期望曝光時間和所采用的光源約束。當然，在任何給定曝光中可不使用一個或多個光敏傳感器。例如，在采用四個光敏傳感器和三個分束器的成像設(shè)備中，七個圖像可以在兩次曝光中捕獲，這種捕獲并未在其中一次曝光中利用其中一個光敏傳感器。因此，已構(gòu)想了采用光源(例如，1、2、3、4或更多個)、分束器(例如，1、2、3、4、5、6、7或更多個)和光敏傳感器(例如，1、2、3、4、5、6、7、8或更多個)的任何組合的成像設(shè)備。

曝光時間優(yōu)化

本文所述成像系統(tǒng)和方法的許多優(yōu)點至少部分從對帶內(nèi)照射的使用和跨多個譜帶的檢測得到。例如，帶內(nèi)照射允許更大的信噪比以及經(jīng)減少的曝光時間，這繼而又造成功耗降低，減少因被攝者的移動造成的失準，并且減少處理所得高光譜數(shù)據(jù)立方體時的計算負擔。

這些優(yōu)點可進一步通過最小化在每個成像波長下提供合適的信噪比所需要的曝光時間(例如，快門速度)來增強。在每個波長下解析合適圖像所需要的最小曝光時間將至少取決于針對具體波長的光學(xué)檢測器的靈敏度、在獲取圖像上存在的環(huán)境光的特性和強度、以及將成像的皮膚/組織中的黑色素的濃度。

在一個實施方案中，本文中描述的成像系統(tǒng)通過確定解析圖像系列中的每個子圖像需要的具體曝光時間，有利地減少了收集完整圖像系列所要求的總時間量。圖像系列中的每個圖像在不同譜帶下收集，并且因此，解析每個子圖像需要的時間量將隨波長而變。在一些實施方案中，有利地考慮到這種變化，使得(由于它們獲取波長或波長帶)要求較少的時間的圖像被分配有較短曝光時間，而由于它們獲取波長或波長帶要求較多的時間的圖像被分配有較短曝光時間。這種新穎改進形式提供更快速的總體曝光時間，因為這系列的圖像中的每個圖像僅分配有完全曝光需要的時間量，而非“通用”曝光時間。這還減少該成像設(shè)備的功率要求，因為要求大量的功率的照射縮短。在特定實施方案中，通過非暫態(tài)存儲器中的成像器編碼的非暫態(tài)指令確定在成像系統(tǒng)所獲取的每個譜帶下獲取圖像所要求的最小曝光時間。

在一些實施方案中，在本文中描述的方法和系統(tǒng)包括用于識別多個基線曝光時間的可執(zhí)行指令，多個基線曝光時間中的每個基線曝光時間表示用于解析收集到的該組織的系列圖像中的相應(yīng)圖像的曝光時間。第一圖像的第一基線曝光時間不同于多個圖像中的第二圖像的第二基線曝光時間。

在一個實施方案中，提供一種用于獲取患者的組織圖像系列的方法，所述方法包括：選擇用于獲取組織的圖像系列的多個譜帶；識別用于在每個譜帶下解析組織的圖像的最小曝光時間；識別影響一個或多個最小曝光時間的至少一個因素；基于識別出的因素調(diào)整最小曝光時間；以及使用調(diào)整過的最小曝光時間獲取該組織的一系列的圖像。

在一些實施方案中，最小曝光時間基于對組織的基線照射和/或獲取圖像的光學(xué)檢測器的靈敏度。

在一些實施方案中，影響最小曝光時間的因素是用于獲取圖像系列的設(shè)備提供的一次或多次照射、環(huán)境光和組織中的黑色素的濃度。

高光譜成像

高光譜和多光譜成像是在通稱光譜成像或光譜分析的較大光譜學(xué)類中的相關(guān)技術(shù)。典型地，高光譜成像涉及獲取多個圖像，每個圖像表示跨連續(xù)光譜范圍收集的狹窄譜帶，例如，各自具有1nm或更多(例如，1nm、2nm、3nm、4nm、5nm、10nm、20nm或更多)的FWHM帶寬的5個或更多個(例如，5、10、15、20、25、30、40、50或更多個)譜帶，它們覆蓋連續(xù)光譜范圍(例如，從400nm至800nm)。相較來說，多光譜成像涉及獲取多個圖像，每個圖像表示跨不連續(xù)的光譜范圍收集的狹窄譜帶。

出于本公開的目的，術(shù)語“高光譜”和“多光譜”可互換地使用，并且是指多個圖像，無論是跨連續(xù)光譜范圍還是不連續(xù)的光譜范圍收集，每個圖像都表示了狹窄譜帶(具有在10nm與30nm之間、在5nm與15nm之間、在5nm與50nm之間、小于100nm、在1與100nm之間等的FWHM帶寬)。例如，在各種實現(xiàn)方式中，高光譜數(shù)據(jù)立方體1336-1的波長1-N是覆蓋連續(xù)光譜范圍(例如，從400nm至800nm)的連續(xù)波長或譜帶。在其他實現(xiàn)方式中，高光譜數(shù)據(jù)立方體1336-1的波長1-N是覆蓋不連續(xù)的光譜范圍(例如，從400nm至440nm、從500nm至540nm、從600nm至680nm、以及從900nm至950nm)的不連續(xù)的波長或譜帶。

如本文所使用，“狹窄光譜范圍”是指典型地由不超過100nm的FWHM譜帶組成的連續(xù)波長跨度。在某些實施方案中，窄帶輻射是由不超過約75nm、50nm、40nm、30nm、25nm、20nm、15nm、10nm、5nm、4nm、3nm、2nm、1nm或更少的FWHM譜帶組成。在各種實現(xiàn)方式中，通過本文中公開的方法和設(shè)備成像的波長選自可見光譜、近紅外的光譜、短波長紅外光譜、中波長紅外光譜、長波長紅外光譜和紫外(UV)光譜。

“寬帶”表示包括跨至少一個帶的相當大一部分(例如，跨至少20％、或至少30％、或至少40％、或至少50％、或至少60％、或至少70％、或至少80％、或至少90％、或至少95％的帶、或甚至整個帶)的分量波長的光，并任選地包括在一個或多個其他帶內(nèi)的分量波長?！鞍坠夤庠础北徽J為是寬帶，因為它跨至少可見帶的相當大一部分延伸。在某些實施方案中，寬帶光源包括跨電磁光譜的至少100nm的分量波長。在其他實施方案中，寬帶光包括了跨電磁光譜的至少150nm、200nm、250nm、300nm、400nm、500nm、600nm、700nm、800nm或更多的分量波長。

“窄帶”表示包括僅在狹窄光譜區(qū)域上的分量的光，例如，小于20％、或小于15％、或小于10％、或小于5％、或小于2％、或小于1％、或小于0.5％的單個帶。窄帶光源無需約束于單個帶，但可包括在多個帶中的波長。多個窄帶光源可以各自單獨生成僅在單個帶的小部分內(nèi)的光，但是可合起來生成覆蓋一個或多個帶的相當大一部分的光，例如，可合起來構(gòu)成寬帶光源。在某些實施方案中，寬帶光包括了跨不超過100nm的電磁光譜的分量波長(例如，具有不超過100nm的光譜帶寬)。在其他實施方案中，窄帶光具有不超過90nm、80nm、75nm、70nm、60nm、50nm、40nm、30nm、25nm、20nm、15nm、10nm、5nm或更少的電磁光譜的光譜帶寬組成。

如本文所使用，光源的“光譜帶寬”是指具有作為最大強度的至少一半的強度的分量波長的跨度，又稱“半峰全寬”(FWHM)光譜帶寬。許多發(fā)光二極管(LED)在多于一個離散波長下發(fā)射輻射，并因此是窄帶發(fā)射器。因此，窄帶光源可描述為具有“特征波長”或“中心波長”(例如，以最大強度發(fā)射的波長)、以及特征光譜帶寬(例如，以作為特征波長的至少一半的強度發(fā)射的波長的跨度)。

“相干光源”表示同相發(fā)射單個波長的電磁輻射的光源。因此，相干光源是具有小于1nm的光譜帶寬的窄帶光源類型。相干光源非限制性實例包括激光器和激光器型LED。類似地，相干光源發(fā)射具有超過1nm的光譜帶寬的電磁輻射和/或并不同相。就此而言，不相干光可為窄帶或?qū)拵Ч?，這取決于光的光譜帶寬。

合適寬帶光源106實例包括但不限于白熾燈，諸如鹵素燈、氙氣燈、水銀中弧碘化物燈和寬帶發(fā)光二極管(LED)。在一些實施方案中，標準或定制濾波器用于平衡不同波長下的光強，以便使某個波長的信號水平升高，或者選擇用于窄帶波長。被攝者的寬帶照射在捕獲被攝者的彩色圖像時或在聚焦高光譜/多光譜成像系統(tǒng)時尤其有用。

合適窄帶、不相干的光源106實例包括但不限于窄帶發(fā)光二極管(LED)、超發(fā)光二極管(SLD)(參見Redding，B等人，“Speckle-free laser imaging”，arVix：1110.6860(2011)，該文獻的內(nèi)容出于所有目的以引用的方式整體并入本文)、隨機激光器、以及被窄帶通濾波器覆蓋的寬帶光源。合適窄帶、相干光源104實例包括但不限于激光器和激光器型發(fā)光二極管。雖然可以將相干和不相干的窄帶光源104兩者用于本文中描述的成像系統(tǒng)，相干照射因破壞圖像信息的散斑偽影不太適于全景成像(參見Oliver，B.M.，“Sparkling spots and random diffraction”，Proc IEEE 51，220-221(1963))。

高光譜醫(yī)療成像

本公開的各種實現(xiàn)方式提供用于高光譜/多光譜醫(yī)療成像(HSMI)的系統(tǒng)和方法。HSMI是依賴于區(qū)分在處于不同波長的光與人體分量、尤其位于皮膚中或正好在皮膚下方的分量之間發(fā)生的相互作用。例如，熟知的是，去氧血紅蛋白比水吸收更大量的處于700nm的光，而水相較去氧血紅蛋白來說吸收更大量的處于1200nm的光。通過測量由處于700nm和1200nm的去氧血紅蛋白和水組成的兩分量式體系的吸收率，可容易地確定去氧血紅蛋白和水對體系的吸收率的單獨貢獻以及因此這兩個分量的濃度。通過擴展，更復(fù)雜的體系(例如，人類皮膚)的單獨分量可以通過測量被反射或背向散射離開該體系的多個波長的光的吸收率確定。

當數(shù)據(jù)被構(gòu)造成高光譜/多光譜數(shù)據(jù)立方體時，通過高光譜/多光譜成像測量到的各種波長的光與該體系(例如，皮膚)的每個單獨分量之間的具體相互作用產(chǎn)生高光譜/多光譜標記。具體來說，不同區(qū)域(例如，在同一個被攝者上的不同相關(guān)區(qū)域或ROI或來自不同的被攝者的不同ROI)與光以不同的方式相互作用，這取決于例如在該區(qū)域中存在的醫(yī)療條件、該區(qū)域的生理結(jié)構(gòu)、和/或在該區(qū)域中存在的化學(xué)物質(zhì)。例如，脂肪、皮膚、血液和肌肉都與各種波長的光以彼此不同的方式相互作用。給定類型癌性病變以不同于正常皮膚、不同于非癌性的病變和不同于其他類型癌性病變的方式來與各種波長的光相互作用。同樣，存在(例如，在血液中，或在皮膚上)的給定化學(xué)物質(zhì)與各種波長的光以不同于另一類型化學(xué)物質(zhì)的方式相互作用。因此，從被攝者的每個照射區(qū)域獲得的光具有基于該區(qū)域的特性的光譜標記，這個標記包含關(guān)于該區(qū)域的醫(yī)療信息。

皮膚結(jié)構(gòu)雖然復(fù)雜，但是可近似地作為兩個單獨且結(jié)構(gòu)上不同的層，即表層和真皮。由于組成差異，這兩個層具有非常不同的散射和吸收特性。表皮是皮膚的外層。它有產(chǎn)生黑色素的特化細胞，稱為黑素細胞。光主要吸收在表皮之中，而表皮中的散射被視為是可忽略的。關(guān)于另外細節(jié)，參見G.H.Findlay，“Blue Skin”，British Journal of Dermatology 83(1)，127-134(1970)，該文獻的內(nèi)容出于所有目的以引用的方式整體并入本文。

真皮具有膠原纖維和血管的密集集合，并且其光學(xué)性質(zhì)與表皮光學(xué)性質(zhì)非常不同?？蓪o血真皮的光吸收忽略。然而，血源性的色素(像氧合血紅蛋白和去氧血紅蛋白以及水)是真皮中的光的主吸收方。由膠原纖維進行的散射和因真皮中的發(fā)色團造成的吸收確定光穿透皮膚的深度。

用于照射被攝者的表面的光將穿透到皮膚之中。光穿透的程度將取決于該具體輻射的波長。例如，關(guān)于可見光，波長越長，光穿透到皮膚中的距離將會越遠。例如，僅月32％的400nm紫光穿透到人類皮膚真皮中，而大于85％的700nm紅光穿透到真皮中或穿透過真皮(參見，Capinera J.L.，“Photodynamic Action in Pest Control and Medicine”，Encyclopedia of Entomology，第二版，Springer Science，2008年，第2850-2862頁，該文獻的內(nèi)容出于所有目的以引用的方式整體并入本文)。出于本公開的目的，當提到“照射組織”、“將光反射離開表面”等等時，表示用于檢測的合適波長的輻射是從被攝者的組織背向散射，不管光行進至被攝者體內(nèi)的距離如何。例如，某些波長的紅外輻射穿透到皮膚表面下，因此照著在被攝者的表面下方的組織。

簡單來說，來自在本文中描述的系統(tǒng)上的照射器的光穿透被攝者的淺表組織，并且光子在組織中散射部分，從而在組織內(nèi)多次反射。一些光子跨光的光譜以已知分布來由氧合血紅蛋白分子吸收。這對光子由去氧血紅蛋白分子吸收的情況同樣如此。由光學(xué)檢測器解析的圖像是由穿過皮膚散射回透鏡子系統(tǒng)的光的光子組成。以此方式，圖像表示未由組織中的各種發(fā)色團吸收或在組織內(nèi)進行散射而損耗的光。在一些實施方案中，來自并未穿透組織表面的照射器的光通過使用偏振器消除。同樣，一些光子反射離開皮膚表面進入到空氣中，像反射離開湖面的陽光那樣。

因此，可將不同波長的光用于對被攝者的皮膚組織的不同深度進行檢查。一般來說，高頻率、短波長可見光可用于表皮中存在的元素的研究，而低頻率、長波長可見光可用于表皮和真皮兩者的研究。此外，某些紅外波長可用于對表皮、真皮和皮下組織的研究。

在可見和近紅外(VNIR)光譜范圍內(nèi)以及在低強度的輻照下，并且當熱效應(yīng)可忽略時，主要光-組織相互作用包括反射、折射、散射和吸收。對于正常準直入射輻射，在空氣-組織界面處的皮膚的規(guī)則反射僅典型地在250-3000納米(nm)波長范圍下為約4％-7％。關(guān)于另外細節(jié)，參見Anderson，R.R.等人，“The Optics of Human Skin”，Journal of Investigative Dermatology，77，第13-19頁，1981年，該文獻的內(nèi)容出于所有目的以引用的方式整體并入本文。當忽略空氣-組織界面反射并且假定在角質(zhì)層后入射光的全體擴散時，可將穩(wěn)態(tài)VNIR皮膚反射率模擬為光，該光首先經(jīng)歷表皮吸收，接著由于真皮層中的各向同性散射被向后朝表皮層反射，并且隨后最終在再次經(jīng)過表皮層后從皮膚中露出。

因此，在本文中描述的系統(tǒng)和方法可以用于診斷和表征各種醫(yī)療條件。在一個實施方案中，確定一個或多個皮膚或血液分量的濃度，以便評估患者體內(nèi)醫(yī)療條件?？捎糜卺t(yī)療評估的非限制性組分實例包括：去氧血紅蛋白含量、氧合血紅蛋白水平、總體血紅蛋白水平、氧飽和度、氧灌注度、水合水平、總血細胞比容水平、黑色素的水平、膠原蛋白水平、以及膽紅素的水平。同樣，皮膚或血液分量的模型、梯度或隨時間的變化可以用于提供關(guān)于患者的醫(yī)療條件的信息。

可通過高光譜/多光譜成像評估的非限制性條件實例包括：組織缺血、潰瘍形成、潰瘍惡化、褥瘡形成、褥瘡惡化、糖尿病性足部潰瘍形成、糖尿病性足部潰瘍惡化、靜脈停滯、靜脈曲張性潰瘍疾病、外周動脈疾病、動脈粥樣硬化、感染、休克、心臟代償失調(diào)、呼吸衰竭、低血容量、糖尿病的惡化、充血性心衰、敗血癥、脫水、出血、出血性休克、高血壓、癌癥(例如，腫塊或皮膚病變的檢測、診斷或分型)、視網(wǎng)膜異常(例如，糖尿病性視網(wǎng)膜病、黃斑變性或角膜萎縮)、皮膚創(chuàng)傷、燒傷、暴露于化學(xué)試劑或生物試劑下、以及炎癥反應(yīng)。

在各種實施方案中，在本文中描述的系統(tǒng)和方法用于評估組織氧飽和度以及相對應(yīng)地與從淺表脈管系統(tǒng)中的氧測量值得出的患者健康狀況有關(guān)的醫(yī)療條件。在某些實施方案中，在本文中描述的系統(tǒng)和方法允許氧合血紅蛋白、去氧血紅蛋白、氧飽和度和氧灌注度的測量。對這些數(shù)據(jù)的處理提供信息以有助于醫(yī)師進行例如診斷、預(yù)后、治療分配、外科手術(shù)分配、以及針對諸如嚴重肢體缺血，糖尿病性足部潰瘍、褥瘡、外周血管疾病、外科手術(shù)組織健康狀況等的條件的外科手術(shù)的執(zhí)行。

在各種實施方案中，在本文中描述的系統(tǒng)和方法用于評估糖尿病性潰瘍和褥瘡。糖尿病性足部潰瘍形成通常是皮膚真皮與在走動過程中為足部提供緩沖的皮下脂肪之間的阻擋層的破裂的結(jié)果。這種破裂可能導(dǎo)致作用于真皮的壓力增大，從而造成組織缺血并最終會造成死亡，并且基本呈潰瘍的形式(Frykberg R.G.等人，“Role of neuropathy and high foot pressures in diabetic foot ulceration”，Diabetes Care，21(10)，1998：1714-1719)。通過高光譜/多光譜成像的氧合血紅蛋白、去氧血紅蛋白和/或氧飽和度水平的測量可以提供關(guān)于例如以下項的醫(yī)療信息：在潰瘍的ROI診斷上潰瘍形成的可能性、潰瘍的邊界的標識、潰瘍形成的惡化或消退、潰瘍的治愈的預(yù)后、由于潰瘍導(dǎo)致進行切斷的可能性。關(guān)于用于潰瘍(例如，糖尿病性足部潰瘍)的檢測和特征化的高光譜/多光譜方法的信息見于美國專利申請公布No.2007/0038042以及Nouvong，A.等人，“Evaluation of diabetic foot ulcer healing with hyperspectral imaging of oxyhemoglobin and deoxyhemoglobin”，Diabetes Care.2009年11月；32(11)：2056-2061，以上文獻內(nèi)容出于所有目的以引用的方式整體并入本文。

其他醫(yī)療條件實例包括但不限于：組織的生存力(例如，組織是死還是活的，和/或預(yù)測是否仍保持有活性)；組織缺血；惡性的細胞或組織(例如，將惡性與良性腫瘤、發(fā)育異常、癌前組織、轉(zhuǎn)移病灶區(qū)分開來)；組織感染和/或炎癥；和/或病原體(例如，細菌或病毒個體)的存在。各種實施方案可以包括將不同類型的組織彼此區(qū)分開來，將骨骼與肌肉、皮膚和/或血管系統(tǒng)區(qū)分開來。各種實施方案可以排除血管系統(tǒng)的特征化。

在各種實施方案中，本文提供的系統(tǒng)和方法可以在外科手術(shù)過程中使用，例如確定外科手術(shù)切緣、在切除前或后評估外科手術(shù)切緣的適當性、近實時或?qū)崟r評估或監(jiān)測組織的生存力、或輔助來進行經(jīng)圖像指導(dǎo)的外科手術(shù)。關(guān)于高光譜/多光譜成像在外科手術(shù)過程中的使用的更多信息，參見Holzer M.S.等人，“Assessment of renal oxygenation during partial nephrectomy using hyperspectral imaging”，J Urol.2011年8月；186(2)：400-4；Gibbs-Strauss S.L.等人，“Nerve-highlighting fluorescent contrast agents for image-guided surgery”，Mol Imaging.2011年4月；10(2)：91-101；以及Panasyuk S.V.等人，“Medical hyperspectral imaging to facilitate residual tumor identification during surgery”，Cancer Biol Ther.2007年3月；6(3)：439-46，以上文獻內(nèi)容出于所有目的以引用的方式整體并入本文。

關(guān)于高光譜/多光譜成像在醫(yī)療審定過程中的使用的更多信息，參見例如Chin J.A.等人，J Vasc Surg.2011年12月；54(6)：1679-88；Khaodhiar L.等人，Diabetes Care 2007年；30：903-910；Zuzak K.J.等人，Anal Chem.2002年5月1日；74(9)：2021-8；Uhr J.W.等人，Transl Res.2012年5月；159(5)：366-75；Chin M.S.等人，J Biomed Opt.2012年2月；17(2)∶026010；Liu Z.等人，Sensors(Basel).2012年；12(1)∶162-74；Zuzak K.J.等人，Anal Chem.2011年10月1日；83(19)∶7424-30；Palmer G.M.等人，J Biomed Opt.2010年11月-12月；15(6)∶066021；Jafari-Saraf和Gordon，Ann Vasc Surg.2010年8月；24(6)：741-6；Akbari H.等人，IEEE Trans Biomed Eng.2010年8月；57(8)：2011年7月；Akbari H.等人，Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc.2009年：1461-4；Akbari H.等人，Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc.2008年：1238-41；Chang S.K.等人，Clin Cancer Res.2008年7月1日；14(13)：4146-53；Siddiqi A.M.等人，Cancer.2008年2月25日；114(1)：13-21；Liu Z.等人，Appl Opt.2007年12月1日；46(34)：8328-34；Zhi L.等人，Comput Med Imaging Graph.2007年12月；31(8)：672-8；Khaodhiar L.等人，Diabetes Care.2007年4月；30(4)：903-10；Ferris D.G.等人，J Low Genit Tract Dis.2001年4月；5(2)∶65-72；Greenman R.L.等人，Lancet.2005年11月12日；366(9498)：1711-7；Sorg B.S.等人，J Biomed Opt.2005年7月-8月；10(4)：44004；Gillies R.等人，以及Diabetes Technol Ther.2003年；5(5)：847-55，以上文獻內(nèi)容出于所有目的以引用的方式整體并入本文。

示例性的實施方案

在本節(jié)中，提供根據(jù)本公開的非限制性示例性的實施方案。

實施方案1.一種成像設(shè)備，所述成像設(shè)備包括：透鏡，所述透鏡沿光軸設(shè)置并被配置成接收已從光源發(fā)射并通過物體背向散射的光；多個光敏傳感器；多個帶通濾波器，每個相應(yīng)帶通濾波器覆蓋所述多個光敏傳感器中的對應(yīng)光敏傳感器，并被配置成過濾相應(yīng)光敏傳感器接收的光，其中每個相應(yīng)帶通濾波器被配置成允許不同對應(yīng)譜帶穿過相應(yīng)帶通濾波器；以及多個分束器，所述多個分束器與所述透鏡和所述多個光敏傳感器光學(xué)通信，其中所述多個分束器中的每個相應(yīng)分束器被配置成將所述透鏡接收的光分成至少兩個光學(xué)路徑，所述多個分束器中的第一分束器與所述透鏡成直接光學(xué)通信，并且所述多個分束器中的第二分束器通過所述第一分束器與所述透鏡成間接光學(xué)通信，并且所述多個分束器共同將所述透鏡接收的光分成多個光學(xué)路徑，其中所述多個光學(xué)路徑中的每個相應(yīng)光學(xué)路徑被配置成通過對應(yīng)于相應(yīng)光敏傳感器的所述多帶通濾波器將光導(dǎo)向所述多個光敏傳感器中的對應(yīng)光敏傳感器。

實施方案2.如實施方案1所述的成像系統(tǒng)，其進一步包括至少一個光源，所述至少一個光源具有至少第一操作模式和第二操作模式。

實施方案3.如實施方案2所述的成像系統(tǒng)，其中在所述第一操作模式下，所述至少一個光源發(fā)射基本在第一光譜范圍內(nèi)的光，并且所述第二操作模式下，所述至少一個光源發(fā)射基本在第二光譜范圍內(nèi)的光。

實施方案4.如實施方案3所述的成像設(shè)備，其中所述多個帶通濾波器中的每個相應(yīng)帶通濾波器被配置成允許對應(yīng)于兩個離散譜帶的任一者的光穿過相應(yīng)帶通濾波器。

實施方案5.如實施方案4所述的成像設(shè)備，其中所述兩個離散譜帶中的第一譜帶對應(yīng)表示為在所述第一光譜范圍內(nèi)并且不在所述第二光譜范圍內(nèi)的第一譜帶，并且所述兩個離散譜帶中的第二譜帶對應(yīng)表示為在所述第二光譜范圍內(nèi)并且不在所述第一光譜范圍內(nèi)的第二譜帶。

實施方案6.如實施方案3-5中任一項所述的成像設(shè)備，其中所述第一光譜范圍與所述第二光譜范圍基本上不重疊。

實施方案7.如實施方案3-6中任一項所述的成像設(shè)備，其中所述第一光譜范圍與所述第二光譜范圍基本上相鄰接。

實施方案8.如實施方案3所述的成像設(shè)備，其中所述第一光譜范圍包括500nm至570nm波長光，并且所述第二光譜范圍包括570nm至640nm波長光。

實施方案9.如實施方案1所述的成像設(shè)備，其中來自所述多個分束器中的相應(yīng)分束器的所述至少兩個光學(xué)路徑是基本上共面的。

實施方案10.如實施方案1所述的成像設(shè)備，其進一步包括多個射束控向元件，每個相應(yīng)射束控向元件被配置成將相應(yīng)光學(xué)路徑中的光導(dǎo)向所述多個光敏傳感器中的對應(yīng)于相應(yīng)光學(xué)路徑的相應(yīng)光敏傳感器。

實施方案11.如實施方案10所述的成像設(shè)備，其中所述多個射束控向元件中的至少一者被配置成將光垂直于所述透鏡的所述光軸導(dǎo)向。

實施方案12.如實施方案10所述的成像設(shè)備，其中所述多個射束控向元件中的第一子集中的每者被配置成將光在垂直于所述光軸的第一方向上導(dǎo)向，并且所述多個射束控向元件中的第二子集中的每者被配置成將光在垂直于所述光軸并與所述第一方向相反的第二方向上導(dǎo)向。

實施方案13.如實施方案10-12中任一項所述的成像設(shè)備，其中所述多個光敏傳感器中每者的感測平面基本上垂直于所述光軸。

實施方案14.如實施方案2-8中任一項所述的成像設(shè)備，其進一步包括：偏光器，所述偏光器與所述至少一個光源光學(xué)通信；以及偏光旋轉(zhuǎn)器；其中所述偏光器被配置成：從所述至少一個光源接收光；將所述光的第一部分從所述至少一個光源投影到所述物體上，其中所述光的所述第一部分是以第一方式偏光；以及將所述光的第二部分從所述至少一個光源投影到所述偏光旋轉(zhuǎn)器上，其中所述光的所述第二部分是以除了所述第一方式外的第二方式偏光；并且其中所述偏光旋轉(zhuǎn)器被配置成：將所述光的所述第二部分的所述偏光從所述第二方式旋轉(zhuǎn)到所述第一方式；以及將所述光的以所述第一方式偏光的所述第二部分投影到所述物體上。

實施方案15.如實施方案14所述的成像設(shè)備，所述第一方式是p-偏光，并且所述第二方式是s-偏光。

實施方案16.如實施方案14所述的成像設(shè)備，所述第一方式是s-偏光，并且所述第二方式是p-偏光。

實施方案17.如實施方案3-8中任一項所述的成像設(shè)備，其進一步包括控制器，所述控制器被配置成通過執(zhí)行一個方法來從所述多個光敏傳感器捕獲多個圖像，所述方法包括：使用所述至少一個光源利用落入所述第一光譜范圍的光照射所述物體；利用所述多個光敏傳感器捕獲第一組圖像，其中對于每個相應(yīng)光敏傳感器，所述第一組圖像包括對應(yīng)于相應(yīng)多帶通濾波器所透射的第一譜帶的圖像，其中落入所述第一光譜范圍的所述光包括落入每個多帶通濾波器的所述第一譜帶的光；使用所述至少一個光源利用落入所述第二光譜范圍的光照射所述物體；以及利用所述多個光敏傳感器捕獲第二組圖像，其中對于每個相應(yīng)光敏傳感器，所述第二組圖像包括對應(yīng)于相應(yīng)多帶通濾波器所透射的第二譜帶的圖像，其中落入所述第二光譜范圍的所述光包括落入每個多帶通濾波器的所述第二譜帶的光。

實施方案18.如實施方案1-17中任一項所述的成像設(shè)備，其中所述透鏡具有固定焦距，所述成像設(shè)備還進一步包括：第一投影儀，所述第一投影儀被配置成將形狀的第一部分投影到所述物體上；以及第二投影儀，所述第二投影儀被配置成將所述形狀的第二部分投影到所述物體上；其中所述形狀的所述第一部分和所述形狀的所述第二部分被配置成在所述透鏡定位成與所述物體相距預(yù)定距離時，會聚形成所述形狀，所述預(yù)定距離與所述透鏡的所述焦距對應(yīng)。

實施方案19.如實施方案18所述的成像設(shè)備，其中所述形狀指示在圖像捕獲在所述成像設(shè)備內(nèi)時所述物體的將由所述多個光敏傳感器成像的部分。

實施方案20.如實施方案19所述的成像設(shè)備，其中所述形狀選自由以下像組成的組：矩形；方形；圓形；以及橢圓形。

實施方案21.如實施方案18-20中任一項所述的成像設(shè)備，其中所述形狀的所述第一部分是形成為直角的第一對線，并且所述形狀的所述第二部分是形成為直角的第二對線，其中所述形狀的所述第一部分和所述形狀的所述第二部分被配置成在所述成像設(shè)備定位成與所述物體相距預(yù)定距離時，在所述物體上形成矩形。

實施方案22.如實施方案1-21中任一項所述的成像設(shè)備，其中所述多個分束器中的每者呈現(xiàn)約50∶50的光透射率與光反射率比。

實施方案23.如實施方案22所述的成像設(shè)備，其中所述多個分束器中的所述分束器中的至少一者是二向色分束器。

實施方案24.如實施方案23所述的成像設(shè)備，其中至少所述第一分柬器是二向色分柬器。

實施方案25.如實施方案1所述的成像設(shè)備，其進一步包括至少一個光源，所述至少一個光源具有至少第一操作模式和第二操作模式，并且其中所述多個分束器中的每者呈現(xiàn)約50∶50的光透射率與光反射率比，所述多個分束器中的所述分束器中的至少一者是二向色分束器，在所述第一操作模式下，所述至少一個光源發(fā)射基本在包括有至少兩個不連續(xù)光譜子范圍的第一光譜范圍內(nèi)的光；并且所述第二操作模式下，所述至少一個光源發(fā)射基本在第二光譜范圍內(nèi)的光。

實施方案26.如實施方案25所述的成像設(shè)備，其中所述第一分束器被配置成透射落入第三光譜范圍的光并且反射落入第四光譜范圍的光。

實施方案27.如實施方案26所述的成像設(shè)備，其中所述多個分束器包括所述第一分束器、所述第二分束器和第三分束器。

實施方案28.如實施方案27所述的成像設(shè)備，其中落入所述第三光譜范圍的所述光朝向所述第二分束器透射，并且落入所述第四光譜范圍的所述光朝向所述第三分束器反射。

實施方案29.如實施方案28所述的成像設(shè)備，其中所述第二分束器和所述第三分束器是不依賴波長的分束器。

實施方案30.如實施方案25-29中任一項所述的成像設(shè)備，其中所述第一光譜范圍中的所述至少兩個不連續(xù)光譜子范圍包括：約450-550nm的第一光譜子范圍；以及約615-650nm的第二光譜子范圍；并且所述第二光譜為約550-615nm。

實施方案31.如實施方案26-30中任一項所述的成像設(shè)備，其中所述第三光譜范圍為約585-650nm；并且所述第四光譜范圍為約450-585nm。

實施方案32.如實施方案26-31中任一項所述的成像設(shè)備，其中所述第三光譜范圍包括落入所述第一光譜范圍和所述第二光譜范圍兩者的光，并且所述第四光譜范圍包括落入所述第一光譜范圍和所述第二光譜范圍兩者的光。

實施方案33.如實施方案24-32中任一項所述的成像設(shè)備，其中所述第一分束器是板狀二向色分束器或塊狀二向色分束器。

實施方案34.如實施方案23所述的成像設(shè)備，其中所述第一分束器、所述第二分束器和所述第三分束器是二向色分束器。

實施方案35.如實施方案34所述的成像設(shè)備，其中：在所述第一操作模式下，所述至少一個光源發(fā)射基本在包括有至少兩個不連續(xù)光譜子范圍的第一光譜范圍內(nèi)的光；并且所述第二操作模式下，所述至少一個光源發(fā)射基本在第二光譜范圍內(nèi)的光。

實施方案36.如實施方案35所述的成像設(shè)備，其中所述第一分束器被配置成透射落入包括有至少兩個不連續(xù)光譜子范圍的第三光譜范圍的光，并且反射落入包括有至少兩個不連續(xù)光譜子范圍的第四光譜范圍的光。

實施方案37.如實施方案36所述的成像設(shè)備，其中所述多個分束器包括所述第一分束器、所述第二分束器和第三分束器。

實施方案38.如實施方案37所述的成像設(shè)備，其中落入所述第三光譜范圍的所述光朝向所述第二分束器透射，并且落入所述第四光譜范圍的所述光朝向所述第三分束器反射。

實施方案39.如實施方案38所述的成像設(shè)備，其中所述第二分束器被配置成反射落入包括有至少兩個不連續(xù)光譜子范圍的第五光譜范圍的光，并且透射并未落入所述第五光譜范圍中的所述至少兩個不連續(xù)光譜子范圍的任一者的光。

實施方案40.如實施方案38或?qū)嵤┓桨?9所述的成像設(shè)備，其中所述第三分束器被配置成反射落入包括有至少兩個不連續(xù)光譜子范圍的第六光譜范圍的光，并且透射并未落入所述第六光譜范圍中的所述至少兩個不連續(xù)光譜子范圍的任一者的光。

實施方案41.如實施方案35-40中任一項所述的成像設(shè)備，其中：所述第一光譜范圍中的所述至少兩個不連續(xù)光譜子范圍包括：約450-530nm的第一光譜子范圍；以及約600-650nm的第二光譜子范圍；并且所述第二光譜為約530-600nm。

實施方案42.如實施方案36-41中任一項所述的成像設(shè)備，其中：所述第三光譜范圍中的所述至少兩個不連續(xù)光譜子范圍包括：約570-600nm的第三光譜子范圍；以及約615-650nm的第四光譜子范圍；并且所述第四光譜范圍中的所述至少兩個不連續(xù)光譜子范圍包括：約450-570nm的第五光譜子范圍；以及約600-615nm的第六光譜子范圍。

實施方案43.如實施方案39-42中任一項所述的成像設(shè)備，其中：所述第五光譜范圍中的所述至少兩個不連續(xù)光譜子范圍包括：約585-595nm的第七光譜子范圍；以及約615-625nm的第八光譜子范圍。

實施方案44.如實施方案40-43中任一項所述的成像設(shè)備，其中：所述第六光譜范圍中的所述至少兩個不連續(xù)光譜子范圍包括：約515-525nm的第九光譜子范圍；以及約555-565nm的第十光譜子范圍。

實施方案45.如實施方案34-44中任一項所述的成像設(shè)備，其中所述第一分束器、所述第二分束器和所述第三分束器各自是板狀二向色分柬器或塊狀二向色分柬器。

實施方案46.如實施方案3-7中任一項所述的成像設(shè)備，其中所述至少一個光源包括第一組發(fā)光二極管(LED)和第二組LED；所述第一組LED中的每個LED使光透射穿過所述多個帶通濾波器中的第一帶通濾波器，所述第一帶通濾波器被配置成阻擋落在所述第一光譜范圍之外的光并且透射落入所述第一光譜范圍的光；并且所述第二組LED中的每個LED使光透射穿過所述多個帶通濾波器中的第二帶通濾波器，所述第二帶通濾波器被配置成阻擋落在所述第二光譜范圍之外的光并且透射落入所述第二光譜范圍的光。

實施方案47.如實施方案46所述的成像設(shè)備，其中所述第一組LED在第一照明組件中，并且所述第二組LED在第二照明組件中，所述第二照明組件與所述第一照明組件分開。

實施方案48.如實施方案46所述的成像設(shè)備，其中所述第一組LED和所述第二組LED在公共照明組件中。

實施方案49.一種用于成像設(shè)備的光學(xué)組件，所述光學(xué)組件包括：透鏡，所述透鏡是沿光軸設(shè)置；光學(xué)路徑組件，所述光學(xué)路徑組件被配置成從所述透鏡接收光；第一電路板，所述第一電路板定位在所述光學(xué)路徑組件的第一側(cè)上；以及第二電路板，所述第二電路板定位在所述光學(xué)路徑的第二側(cè)上，所述第二側(cè)與所述第一側(cè)相對，其中所述第二電路板基本上平行于所述第一電路板；其中所述光學(xué)路徑組件包括：第一分束器，所述第一分束器被配置成將從所述透鏡接收的光分成第一光學(xué)路徑和第二光學(xué)路徑，其中所述第一光學(xué)路徑基本上共線于所述光軸，并且所述第二光學(xué)路徑基本上垂直于所述光軸；第二分束器，所述第二分束器被配置成將來自所述第一光學(xué)路徑的光分成第三光學(xué)路徑和第四光學(xué)路徑，其中所述第三光學(xué)路徑基本上共線于所述第一光學(xué)路徑，并且所述第四光學(xué)路徑基本上垂直于所述光軸；第三分束器，所述第三分束器被配置成將來自所述第二光學(xué)路徑的光分成第五光學(xué)路徑和第六光學(xué)路徑，其中所述第五光學(xué)路徑基本上共線于所述第二光學(xué)路徑，并且所述第六光學(xué)路徑基本上垂直于所述第二光學(xué)路徑；第一射束控向元件，所述第一射束控向元件被配置成將來自所述第三光學(xué)路徑的光垂直于所述第三光學(xué)路徑偏轉(zhuǎn)并偏轉(zhuǎn)到耦接到所述第一電路板的所述第一光敏傳感器上；第二射束控向元件，所述第二射束控向元件被配置成將來自所述第四光學(xué)路徑的光垂直于所述第四光學(xué)路徑偏轉(zhuǎn)并偏轉(zhuǎn)到耦接到所述第二電路板的所述第二光敏傳感器上；第三射束控向元件，所述第三射束控向元件被配置成將來自所述第五光學(xué)路徑的光垂直于所述第五光學(xué)路徑偏轉(zhuǎn)并偏轉(zhuǎn)到耦接到所述第一電路板的所述第三光敏傳感器上；以及第四射束控向元件，所述第四射束控向元件被配置成將來自所述第六光學(xué)路徑的光垂直于所述第六光學(xué)路徑偏轉(zhuǎn)并偏轉(zhuǎn)到耦接到所述第二電路板的所述第四光敏傳感器上。

實施方案50.如實施方案49所述的光學(xué)組件，其進一步包括多個帶通濾波器，所述多個帶通濾波器包括：第一帶通濾波器，所述第一帶通濾波器定位在所述第一分束器與所述第一光敏傳感器之間的所述第三光學(xué)路徑上；第二帶通濾波器，所述第二帶通濾波器定位在所述第二分束器與所述第二光敏傳感器之間的所述第四光學(xué)路徑上；第三帶通濾波器，所述第三帶通濾波器定位在所述第三分束器與所述第三光敏傳感器之間的所述第五光學(xué)路徑上；以及第四帶通濾波器，所述第四帶通濾波器定位在所述第四分束器與所述第四光敏傳感器之間的所述第六光學(xué)路徑上，其中所述多個帶通濾波器中的每個相應(yīng)帶通濾波器被配置成允許不同相應(yīng)譜帶穿過相應(yīng)帶通濾波器。

實施方案51.如實施方案50所述的光學(xué)組件，其中所述多個帶通濾波器中的至少一個相應(yīng)帶通濾波器是雙帶通濾波器。

實施方案52.如實施方案49-51中任一項所述的光學(xué)組件，其進一步包括沿所述光軸設(shè)置的偏光濾波器。

實施方案53.如實施方案52所述的光學(xué)組件，其中所述偏光濾波器沿所述光軸與所述透鏡相鄰并在所述第一分束器前方。

實施方案54.如實施方案49-53中任一項所述的光學(xué)組件，其中所述第一射束控向元件是反射鏡或棱鏡。

實施方案55.如實施方案49-53中任一項所述的光學(xué)組件，其中所述第一射束控向元件是折疊棱鏡。

實施方案56.如實施方案49-55中任一項所述的光學(xué)組件，其中每個相應(yīng)分束器和每個相應(yīng)射束控向元件是沿基本上相同的平面取向。

實施方案57.如實施方案49-56中任一項所述的光學(xué)組件，其中每個相應(yīng)光敏傳感器柔性地耦接到其對應(yīng)電路板。

實施方案58.如實施方案49-57中任一項所述的光學(xué)組件，其中所述第一分束器、所述第二分束器和所述第三分束器各自呈現(xiàn)約50∶50的光透射率與光反射率比。

實施方案59.如實施方案49-57中任一項所述的光學(xué)組件，其中至少所述第一分束器是二向色分束器。

實施方案60.如實施方案59所述的光學(xué)組件，其中所述第一分束器被配置成透射落入第一光譜范圍的光并且反射落入第二光譜范圍的光。

實施方案61.如實施方案60所述的光學(xué)組件，其中落入所述第一光譜范圍的所述光朝向所述第二分束器透射，并且落入所述第二光譜范圍的所述光朝向所述第三分束器反射。

實施方案62.如實施方案61所述的光學(xué)組件，其中所述第二分束器和所述第三分束器是不依賴波長的分束器。

實施方案63.如實施方案49-57中任一項所述的光學(xué)組件，其中所述第一分束器、所述第二分束器和所述第三分束器是二向色分束器。

實施方案64.如實施方案63所述的光學(xué)組件，其中所述第一分束器被配置成透射落入包括有至少兩個不連續(xù)光譜子范圍的第一光譜范圍的光，并且反射落入包括有至少兩個不連續(xù)光譜子范圍的第二光譜范圍的光。

實施方案65.如實施方案63-64中任一項所述的光學(xué)組件，其中所述第二分束器被配置成反射落入包括有至少兩個不連續(xù)光譜子范圍的第三光譜范圍的光，并且透射并未落入所述第三光譜范圍中的所述至少兩個不連續(xù)光譜子范圍的任一者的光。

實施方案66.如實施方案63-65中任一項所述的光學(xué)組件，其中所述第三分束器被配置成反射落入包括有至少兩個不連續(xù)光譜子范圍的第四光譜范圍的光，并且透射并未落入所述第四光譜范圍中的所述至少兩個不連續(xù)光譜子范圍的任一者的光。

實施方案67.一種用于成像設(shè)備的照明組件，所述照明組件包括：至少一個光源；偏光器，所述偏光器與所述至少一個光源光學(xué)通信；以及偏光旋轉(zhuǎn)器；其中所述偏光器被配置成：從所述至少一個光源接收光；將所述光的第一部分從所述至少一個光源投影到物體上，其中所述光的所述第一部分呈現(xiàn)第一類型偏光；以及將所述光的第二部分從所述至少一個光源投影到所述偏光旋轉(zhuǎn)器上，其中所述光的所述第二部分呈現(xiàn)第二類型偏光；并且其中所述偏光旋轉(zhuǎn)器被配置成：將所述光的所述第二部分的所述偏光從所述第二類型偏光旋轉(zhuǎn)到所述第一類型偏光；以及將所述第一類型偏光的所述光投影到所述物體上。

實施方案68.如實施方案67所述的照明組件，其中所述第一類型偏光是s-偏光，并且所述第二類型偏光是p-偏光。

實施方案69.如實施方案67所述的照明組件，其中所述第一類型偏光是p-偏光，并且所述第二類型偏光是s-偏光。

實施方案70.如實施方案67-69中任一項所述的照明組件，其中所述至少一個光源是一個或多個發(fā)光二極管(LED)。

實施方案71.如實施方案67-70中任一項所述的照明組件，其中所述至少一個光源具有兩個或更多個操作模式，所述兩個或更多個操作模式中的每個相應(yīng)操作模式包括發(fā)射離散光譜范圍的光，其中所述光的對應(yīng)于某個操作模式的相應(yīng)光譜范圍不完全重疊于光的對應(yīng)于不同操作模式的任何其他相應(yīng)光譜范圍。

實施方案72.如實施方案67-71中任一項所述的照明組件，其中所述偏光器從所述至少一個光源接收的所有光的至少95％照射在所述物體上。

實施方案73.一種用于捕獲物體的高光譜/多光譜圖像的方法，所述方法包括在成像系統(tǒng)處包括：至少一個光源；透鏡，所述透鏡被配置成接收已從所述至少一個光源發(fā)射并通過物體背向散射的光；多個光敏傳感器；以及多個帶通濾波器，所述多個帶通濾波器中的每個相應(yīng)帶通濾波器覆蓋所述多個光敏傳感器中的相應(yīng)光敏傳感器，并被配置成過濾對應(yīng)光敏傳感器接收的光，其中每個相應(yīng)帶通濾波器被配置成允許不同相應(yīng)譜帶穿過相應(yīng)帶通濾波器；根據(jù)所述至少一個光源的第一操作模式來利用所述至少一個光源照射所述物體；捕獲第一多個圖像，所述第一多個圖像中的每者是由所述多個光敏傳感器中的相應(yīng)一者捕獲，其中所述第一多個圖像中的每個相應(yīng)圖像包括具有不同相應(yīng)譜帶的光。

實施方案74.如實施方案73所述的方法，其中所述多個帶通濾波器中的每者被配置成允許對應(yīng)于兩個離散譜帶的任一者的光穿過所述濾波，所述方法還進一步包括：在捕獲所述第一多個圖像后，根據(jù)所述至少一個光源的第二操作模式來利用所述至少一個光源照射所述物體；捕獲第二多個圖像，所述第二多個圖像中的每者是由所述多個光敏傳感器中的相應(yīng)一者捕獲，其中：所述第二多個圖像中的每個相應(yīng)圖像包括具有不同相應(yīng)譜帶的光；并且所述第二多個圖像所捕獲的譜帶不同于所述第一多個圖像所捕獲的譜帶。

實施方案75.如實施方案73-74中任一項所述的方法，其中所述至少一個光源包括多個發(fā)光二極管(LED)。

實施方案76.如實施方案75所述的方法，其中第一波長光學(xué)濾波器是沿所述多個LED中的第一LED子集與所述物體之間的照射光學(xué)路徑設(shè)置；并且第二波長光學(xué)濾波器是沿所述多個LED中的第二LED子集與所述物體之間的照射光學(xué)路徑設(shè)置，其中所述第一波長光學(xué)濾波器和所述第二波長光學(xué)濾波器被配置成允許使對應(yīng)于不同譜帶的光穿過相應(yīng)濾波器。

實施方案77.如實施方案76所述的方法，其中所述多個LED包括發(fā)白光LED。

實施方案78.如實施方案75所述的方法，其中所述多個LED包括：第一LED子集，所述第一LED子集被配置成發(fā)射對應(yīng)于光的第一譜帶的光；以及第二LED子集，所述第二LED子集被配置成發(fā)射對應(yīng)于光的第二譜帶的光：根據(jù)第一操作模式利用所述至少一個光源照射所述物體包括利用從所述第一LED子集發(fā)射的光照射所述物體；并且根據(jù)第二操作模式利用所述至少一個光源照射所述物體包括利用從所述第二LED子集發(fā)射的光照射所述物體，其中所述第一譜帶的光的波長和所述第二譜帶的光的波長不完全相重疊。

實施方案79.一種成像設(shè)備，所述成像設(shè)備包括：至少一個光源，所述至少一個光源具有至少兩個操作模式；透鏡，所述透鏡沿光軸設(shè)置并被配置成接收已從所述至少一個光源發(fā)射并通過物體背向散射的光；多個光敏傳感器；多個帶通濾波器，每個相應(yīng)帶通濾波器覆蓋所述多個光敏傳感器中的相應(yīng)光敏傳感器，并被配置成過濾對應(yīng)光敏傳感器接收的光，其中每個相應(yīng)帶通濾波器被配置成允許不同相應(yīng)譜帶穿過相應(yīng)帶通濾波器；以及一個或多個分束器，所述一個或多個分束器與所述透鏡和所述多個光敏傳感器光學(xué)通信，其中每個相應(yīng)分束器被配置成將所述透鏡接收的光分成多個光學(xué)路徑，每個光學(xué)路徑被配置成通過對應(yīng)于對應(yīng)光敏傳感器的所述帶通濾波器將光導(dǎo)向所述多個光敏傳感器中的對應(yīng)光敏傳感器。

還將理解，雖然在本文中可以使用術(shù)語“第一”、“第二”等等描述各種元件，但是這些元件不應(yīng)受到這些術(shù)語限制。這些術(shù)語僅僅用于區(qū)分各個元件。例如，可將第一觸點稱為第二觸點，并類似地，可將第二觸點稱為第一觸點，這改變了描述含義，只要一致地將所有所出現(xiàn)的“第一觸點”重新命名并且一致地將所有所出現(xiàn)的“第二觸點”重新命名。第一觸點和第二觸點兩者都是觸點，但是它們并非相同觸點。

本文中使用的術(shù)語僅僅出于描述具體實施方案目的，而不旨在作為權(quán)利要求書的限制。如實施方案以及隨附權(quán)利要求書的描述中使用，除非上下文另外清楚指明，否則單數(shù)形式“一個”、“一種”和“所述”旨在也包括了復(fù)數(shù)形式。還將理解，如本文使用的術(shù)語“和/或”是指并涵蓋了相關(guān)聯(lián)列出項中的一個或多個的任何或所有可能組合。另外還將理解，術(shù)語“包括(comprise)”和/或“包括(comprising)”在用于本說明書時，指明存在所表述的特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或部件，但不排除存在或添加一個或多個其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、部件和/或它們的組。

如本文所使用，取決于上下文，術(shù)語“如果”可理解為表示“當所表述的先決條件為真時”或“在所表述的先決條件為真時”或“響應(yīng)于確定所表述的先決條件為真”或“根據(jù)對所表述的先決條件為真的確定”或“響應(yīng)于檢測所表述的先決條件為真”。類似地，取決于上下文，短語“如果確定[所表述的先決條件為真]”或“如果[所表述的先決條件為真]”或“當[所表述的先決條件為真]時”可理解為表示“在確定所表述的先決條件為真時”或“響應(yīng)于確定所表述的先決條件為真”或“根據(jù)對所表述的先決條件為真的確定”或“在檢測所表述的先決條件為真時”或“響應(yīng)于檢測所表述的先決條件為真”。

出于解釋目的，以上描述已經(jīng)參考特定實施方案進行描述。然而，以上說明性的論述不旨在是窮舉性的，或?qū)⒈景l(fā)明限制于所公開的精確形式。按照以上教義，許多的修改和變化是可能的。實施方案經(jīng)選擇和描述，以便最佳解釋本發(fā)明的原理及其實踐應(yīng)用，由此使得本領(lǐng)域的其他技術(shù)人員能夠最佳利用本發(fā)明和適于所預(yù)期的具體用途的各種修改的各種實施方案。