CN104939807B - 基于光路折返的红外热像仪舱及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及利用红外线实施的医疗设备领域，具体为一种基于光路折返的红外热像仪舱及其使用方法。一种基于光路折返的红外热像仪舱，包括舱体(1)，其特征是：还包括第一反光镜(21)、第二反光镜(22)和摄像镜头(3)，第一反光镜(21)和第二反光镜(22)以镜面相对地设于舱体(1)内的两侧，摄像镜头(3)可转动地设于舱体(1)内，摄像镜头(3)位于第一反光镜(21)和第二反光镜(22)连线的中垂线的一端，摄像镜头(3)的成像位置处设有成像元件(31)。一种基于光路折返的红外热像仪舱的使用方法，其特征是：包括小视场拍摄和大视场拍摄。本发明结构简单，使用方便，视场切换灵活。
Description
技术领域
本发明涉及利用红外线实施的医疗设备领域，具体为一种基于光路折返的红外热像仪舱及其使用方法。
背景技术
红外热像系统用于将物体发出的红外辐射逐点聚集到对红外辐射敏感的探测器上而转变为电信号，然后再把电信号放大并转变成数字信号，结合扫描机构产生的同步信号，输入到计算机中以灰度或伪彩色重构出物体的红外辐射图像，这种图像反映的是物体的热分布状态，这样红外热像系统就将物体不可见的温度信息变成了可视图像。人体也是一个发热体，无时无刻不在发出红外辐射。人体的各个不同部位有着不同的温度，所发出的红外辐射的强度也各不一样。在临床医学领域中应用红外热成像技术，就是将人体的温度分布以图像形式显示出来，从而诊断和分析疾病。
医疗红外热像仪在体检应用使用时，需要病人将衣服全部脱去，在一个密闭的舱体内，用红外热像仪完成各身体各个体位热图的拍摄。根据热图评估的要求，需要能够同时拍摄全身和局部的图片。目前的实现方式是使用双视场红外镜头，用大视场镜头拍摄全身热图，用小视场镜头拍摄局部热图。但是，双视场红外镜头造价高昂，这就限制了红外设备在医疗上的进一步推广应用。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，提供一种结构简单、使用方便、视场切换灵活的红外医疗设备，本发明公开了一种基于光路折返的红外热像仪舱及其使用方法。
本发明通过如下技术方案达到发明目的：
一种基于光路折返的红外热像仪舱，包括舱体，其特征是：还包括至少一组反光镜和摄像镜头，
每组反光镜都由第一反光镜和第二反光镜构成；
每组反光镜中，第一反光镜和第二反光镜以镜面相对地设于舱体内的两侧，各组反光镜沿舱体的中心轴线方向依次设置，各组反光镜中第一反光镜中心点和第二反光镜中心点连线的中点都在舱体的中心轴线上；
摄像镜头可转动地设于舱体内的一端，摄像镜头位于第一反光镜中心点和第二反光镜中心点连线的中垂线的一端，待摄像物体设于第一反光镜和第二反光镜中心点连线的中垂线的另一端，摄像镜头的成像位置处设有成像元件；
第一反光镜、第二反光镜和摄像镜头这三者的相互位置按如下所述确定：
以待摄像物体为光源，当摄像镜头正对待摄像物体时，所述光源发出的红外光线直接射入摄像镜头并在成像元件上成像；当摄像镜头转动至对准最接近的第二反光镜时，所述光源发出的红外光线依次经最接近待摄像物体组反光镜中的第一反光镜、同组反光镜中的第二反光镜、下一组反光镜中的第一反光镜、同组反光镜中的第二反光镜、……最接近摄像镜头组反光镜的第一反光镜和同组反光镜中的第二反光镜反射后再射入摄像镜头并在成像元件上成像。
所述的基于光路折返的红外热像仪舱，其特征是：第一反光镜和第二反光镜都选用平面镜或全反射棱镜。
所述的基于光路折返的红外热像仪舱的使用方法，其特征是：包括小视场拍摄和大视场拍摄，
小视场拍摄时，以待摄像物体为光源，使摄像镜头正对待摄像物体，所述光源发出的红外光线直接射入摄像镜头并在成像元件上成像，完成小视场拍摄；
大视场拍摄时，以待摄像物体为光源，使摄像镜头转动至对准最接近的第二反光镜，所述光源发出的红外光线依次经最接近待摄像物体组反光镜中的第一反光镜、同组反光镜中的第二反光镜、下一组反光镜中的第一反光镜、同组反光镜中的第二反光镜、……最接近摄像镜头组反光镜的第一反光镜和同组反光镜中的第二反光镜反射后再射入摄像镜头并在成像元件上成像，完成大视场拍摄。
本发明根据医疗红外热像仪使用环境的特点，通过光路折返的方式，延长了光程，在物距和视场角固定的前提下，分别实现了全身(大视场)和局部(小视场)的拍摄。
本发明的有益效果是：
1.目前红外医疗应用领域中多是按直线光路的方式，考虑到保护拍摄者的个人隐私，多在一个大型的舱体中拍摄。舱体的尺寸必须使用拍摄光路长度的要求，舱体的长度在3m～5m，体积较大，而本发明通过光路折返的方式可以将舱体的长度减小至1.5m～2.5m；
2.同样参数下，双视场红外镜头的价格是单视场镜头的5倍左右；成本高昂；
3.目前所应用的舱体多为长方形，而本发明通过光路改变，可以将舱体设计成三角形、正方形或椭圆形等各种形状，对环境适应性更好；
4.在不改变摄像镜头视场角的前提下，在相同的目标距离里，可以拍摄比直线光路下更大的目标面积；或者，在拍摄相同的目标面积下，可以缩短目标与摄像头的距离，从而可以减小工作空间，降低设备成本；
5.用一个焦距的镜头可以实现双视场镜头的功能效果，降低设备的成本；
6.通过改变光路的路径，可以自由灵活选择摄像头与被拍摄物之间的位置，在选用拍摄舱体的结构时，拍摄舱体结构设计可以有更大的灵活性。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
以下通过具体实施例进一步说明本发明。
实施例1
一种基于光路折返的红外热像仪舱，包括舱体1、第一反光镜21、第二反光镜22和摄像镜头3，如图1所示，具体结构是：
第一反光镜21和第二反光镜22以镜面相对地设于舱体1内的两侧，摄像镜头3可转动地设于舱体1内，摄像镜头3位于第一反光镜21和第二反光镜22连线的中垂线的一端，待摄像物体4设于第一反光镜21和第二反光镜22中心点连线的中垂线的另一端，摄像镜头3的成像位置处设有成像元件31；
第一反光镜21、第二反光镜22和摄像镜头3这三者的相互位置按如下所述确定：
以待摄像物体4为光源，当摄像镜头3正对待摄像物体4时，所述光源发出的红外光线直接射入摄像镜头3并在成像元件31上成像；当摄像镜头3转动至对准第二反光镜22时，所述光源发出的红外光线依次经第一反光镜21和第二反光镜22的反射后再射入摄像镜头3并在成像元件31上成像。
第一反光镜21和第二反光镜22可以都选用平面镜或全反射棱镜，本实施例都选用平面镜。
本实施例使用时，包括小视场拍摄和大视场拍摄，具体步骤如下所述：
小视场拍摄时，以待摄像物体4为光源，使摄像镜头3正对待摄像物体4，所述光源发出的红外光线直接射入摄像镜头3并在成像元件31上成像，完成小视场拍摄；
大视场拍摄时，以待摄像物体4为光源，使摄像镜头3转动至对准第二反光镜22，所述光源发出的红外光线依次经第一反光镜21和第二反光镜22的反射后再射入摄像镜头3并在成像元件31上成像，完成大视场拍摄。
本实施例的各项技术参数如下：
摄像镜头3的焦距f＝18mm，成像元件31的像元数量分布即水平数×垂直数为288×384，像元间距u＝25μm，
摄像镜头3和待摄像物体4之间的直线距离L0＝2m，
第一反光镜21的中线点和待摄像物体4之间的距离L1＝1.5m，
第一反光镜21和第二反光镜22这两者中心点之间的距离L2＝1.5m
第二反光镜22的中线点和摄像镜头3之间的距离L3＝1m
小视场即局部图拍摄时，光路长＝L0＝2m，
水平视场角α＝22.6°，
拍摄物水平长度
垂直视场角β＝29.9°，
拍摄物垂直长度
拍摄面积S1＝x×y＝0.8m×1.067m＝0.8533m2；
大视场即全身图拍摄时，光路长＝L1+L2+L3＝4m，
水平视场角α＝22.6°，
拍摄物水平长度
垂直视场角β＝29.9°，
拍摄物垂直长度
拍摄面积S2＝x×y＝1.6m×2.133m＝3.4133m2。
可见，通过改变光路的长度，可以灵活的调节视场的大小，实现大视场拍摄和小视场拍摄的灵活切换，满足医疗拍摄时的各种需求。
如需进一步延长光路，可增设反光镜组，每组反光镜都由第一反光镜21和第二反光镜22构成；
每组反光镜中，第一反光镜21和第二反光镜22以镜面相对地设于舱体1内的两侧，各组反光镜沿舱体1的中心轴线方向依次设置，各组反光镜中第一反光镜21中心点和第二反光镜22中心点连线的中点都在舱体1的中心轴线上；
摄像镜头3可转动地设于舱体1内的一端，摄像镜头3位于第一反光镜21中心点和第二反光镜22中心点连线的中垂线的一端，待摄像物体4设于第一反光镜21和第二反光镜22连线的中垂线的另一端，摄像镜头3的成像位置处设有成像元件31；
第一反光镜21、第二反光镜22和摄像镜头3这三者的相互位置按如下所述确定：
以待摄像物体4为光源，当摄像镜头3正对待摄像物体4时，所述光源发出的红外光线直接射入摄像镜头3并在成像元件31上成像；当摄像镜头3转动至对准最接近的第二反光镜22时，所述光源发出的红外光线依次经最接近待摄像物体4组反光镜中的第一反光镜21、同组反光镜中的第二反光镜22、下一组反光镜中的第一反光镜21、同组反光镜中的第二反光镜22、……最接近摄像镜头3组反光镜的第一反光镜21和同组反光镜中的第二反光镜22反射后再射入摄像镜头3并在成像元件31上成像。
小视场拍摄时，以待摄像物体4为光源，使摄像镜头3正对待摄像物体4，所述光源发出的红外光线直接射入摄像镜头3并在成像元件31上成像，完成小视场拍摄；
大视场拍摄时，以待摄像物体4为光源，使摄像镜头3转动至对准最接近的第二反光镜22，所述光源发出的红外光线依次经最接近待摄像物体4组反光镜中的第一反光镜21、同组反光镜中的第二反光镜22、下一组反光镜中的第一反光镜21、同组反光镜中的第二反光镜22、……最接近摄像镜头3组反光镜的第一反光镜21和同组反光镜中的第二反光镜22反射后再射入摄像镜头3并在成像元件31上成像，完成大视场拍摄。
Claims (3)
1.一种基于光路折返的红外热像仪舱，包括舱体(1)，其特征是：还包括至少一组反光镜和摄像镜头(3)，
每组反光镜都由第一反光镜(21)和第二反光镜(22)构成；
每组反光镜中，第一反光镜(21)和第二反光镜(22)以镜面相对地设于舱体(1)内的两侧，各组反光镜沿舱体(1)的中心轴线方向依次设置，各组反光镜中第一反光镜(21)中心点和第二反光镜(22)中心点连线的中点都在舱体(1)的中心轴线上；
摄像镜头(3)可转动地设于舱体(1)内的一端，摄像镜头(3)位于第一反光镜(21)中心点和第二反光镜(22)中心点连线的中垂线的一端，待摄像物体(4)设于第一反光镜(21)和第二反光镜(22) 中心点连线的中垂线的另一端，摄像镜头(3)的成像位置处设有成像元件(31)；
第一反光镜(21)、第二反光镜(22)和摄像镜头(3)这三者的相互位置按如下所述确定：
以待摄像物体(4)为光源，当摄像镜头(3)正对待摄像物体(4)时，所述光源发出的红外光线直接射入摄像镜头(3)并在成像元件(31)上成像；当摄像镜头(3)转动至对准最接近的第二反光镜(22)时，所述光源发出的红外光线依次经最接近待摄像物体(4)组反光镜中的第一反光镜(21)、同组反光镜中的第二反光镜(22)、下一组反光镜中的第一反光镜(21)、同组反光镜中的第二反光镜(22)、……最接近摄像镜头(3)组反光镜的第一反光镜(21)和同组反光镜中的第二反光镜(22)反射后再射入摄像镜头(3)并在成像元件(31)上成像。
2.如权利要求1所述的基于光路折返的红外热像仪舱，其特征是：第一反光镜(21)和第二反光镜(22)都选用平面镜或全反射棱镜。
3.如权利要求1或2所述的基于光路折返的红外热像仪舱的使用方法，其特征是：包括小视场拍摄和大视场拍摄，
小视场拍摄时，以待摄像物体(4)为光源，使摄像镜头(3)正对待摄像物体(4)，所述光源发出的红外光线直接射入摄像镜头(3)并在成像元件(31)上成像，完成小视场拍摄；
大视场拍摄时，以待摄像物体(4)为光源，使摄像镜头(3)转动至对准最接近的第二反光镜(22)，所述光源发出的红外光线依次经最接近待摄像物体(4)组反光镜中的第一反光镜(21)、同组反光镜中的第二反光镜(22)、下一组反光镜中的第一反光镜(21)、同组反光镜中的第二反光镜(22)、……最接近摄像镜头(3)组反光镜的第一反光镜(21)和同组反光镜中的第二反光镜(22)反射后再射入摄像镜头(3)并在成像元件(31)上成像，完成大视场拍摄。
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