CN105877699A - 可携式医疗图像撷取装置 - Google Patents

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Abstract

一种可携式医疗图像撷取装置包含一图像感测模块、一成像镜头模块以及一环形照明模块。图像感测模块用以撷取来自一患部的一成像光以形成一图像。成像镜头模块设置于环形照明模块的中空部，用以会聚成像光至图像感测模块。环形照明模块包含呈环形对称配置的多个发光单元、多个第一反射器以及多个第二反射器，其分别设置于多个发光单元的两侧，其中每一发光单元所产生的照明光至少一部分经第一反射器以及第二反射器反射至患部，且多个发光单元所形成的多个照明区域部分重叠，以形成具有高均匀性、较高强度且具有方向性的均匀照明区域照射患部。通过实施本发明，可有效激发荧光，尤其是自发性荧光的检测，以获得较佳的成像品质。

Description

可携式医疗图像撷取装置
技术领域
本发明是有关一种可携式装置，特别是一种可携式医疗图像撷取装置。
背景技术
医疗图像撷取装置经常需要检视腔体内的患部，例如口腔或咽喉等，因此，适当的照明系统是必要的。然而，不均匀的照明可能在患部形成强烈的反射光斑，因而造成成像品质不佳，进而影响图像的判读。因此，提供均匀的照明光对医疗图像撷取装置而言为一基本要求。此外，生物组织的荧光检测的应用层面越来越广泛，例如眼底血管荧光造影(Fluorescence Angiography，FAG)、荧光剂检测角膜缺损、涂抹或注射光显影剂辅助肿瘤标定或检测，例如脑瘤、淋巴瘤、口腔肿瘤等，甚至是近年来逐渐受到重视的自发性荧光(Auto-Fluorescence，AF)。由于荧光信号极为微弱，因此如何避免照明光进入成像系统，以便让微弱的荧光信号得以呈现出来为一主要课题。
一种已知的照明系统是将照明光入射至光导元件进行多次内反射，并将光导元件的出光面粗糙化，以形成均匀的照明光。由于此照明光具有高度均匀性且无方向性，因此不易产生强烈反射的杂散光斑。然而，被照射的表面也会产生无方向性的散射，导致整体图像布满雾状噪点。此外，此照明系统的光损耗较高，照明效率不佳，因此不利于高强度的照明，例如提供足够强度的照明光以激发患部或荧光剂发出荧光。
综上所述，如何提供高均匀性、较高强度且小型化的照明系统以适用于可携式医疗图像撷取装置便是目前极需努力的目标。
发明内容
本发明提供一种可携式医疗图像撷取装置，其是设置多个环形对称配置的发光单元以及相对应的反射元件，以使每一发光单元的照明区域至少部分重叠以形成高均匀性、较高强度且具有方向性的均匀照明区域，进而获得较佳的成像品质。
本发明一实施例的可携式医疗图像撷取装置包含一图像感测模块、一成像镜头模块以及一环形照明模块。图像感测模块用以撷取来自一患部的一成像光以形成一图像。成像镜头模块设置于图像感测模块的一感光侧，用以会聚成像光至图像感测模块。环形照明模块环绕成像镜头模块设置。环形照明模块包含多个发光单元、多个第一反射器以及多个第二反射器。多个发光单元呈环形对称配置，用以产生一照明光照射患部。多个第一反射器以及多个第二反射器分别设置于多个发光单元的两侧，其中每一发光单元所产生的照明光至少一部分经第一反射器以及第二反射器至少其中的一反射至患部，且多个发光单元所形成的多个照明区域部分重叠，以形成一均匀照明区域照射患部。
通过实施本发明，可有效激发荧光，尤其是自发性荧光的检测，以获得较佳的成像品质。
以下通过具体实施例配合所附的图式详加说明，当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。
附图说明
图1为一示意图，显示本发明一实施例的可携式医疗图像撷取装置的外观。
图2为一示意图，显示本发明一实施例的可携式医疗图像撷取装置的组件。
图3为一示意图，显示本发明一实施例的可携式医疗图像撷取装置的环形照明模块的反射器。
图4为一示意图，显示本发明另一实施例的可携式医疗图像撷取装置的环形照明模块的反射器。
图5为一示意图，显示本发明又一实施例的可携式医疗图像撷取装置的环形照明模块的反射器。
图6为一示意图，显示本发明又一实施例的可携式医疗图像撷取装置的环形照明模块的发光单元。
图7为一示意图，显示本发明一实施例的可携式医疗图像撷取装置的多个滤光片的穿透波长。
附图标号
1 可携式医疗图像撷取装置
11 图像感测模块
12 成像镜头模块
121 高通滤光片
122 陷波滤光片
13 环形照明模块
131 发光单元
131a、131b 发光二极管
132a 第一反射器
132b 第二反射器
133 带通滤光片
14 焦距调整模块
15 显示模块
16 储存单元
17 通讯接口
20 患部
A 驱动方向
CA 中心轴
D 深度
L1 照明光
L1d、L1r、L1r’ 照明光
L2 成像光
OA 光轴
P 区域
W 出光口内径
具体实施方式
以下将详述本发明的各实施例，并配合图式作为例示。除了这些详细说明之外，本发明亦可广泛地施行于其它的实施例中，任何所述实施例的轻易替代、修改、等效变化都包含在本发明的范围内，并以申请专利范围为准。在说明书的描述中，为了使读者对本发明有较完整的了解，提供了许多特定细节；然而，本发明可能在省略部分或全部特定细节的前提下，仍可实施。此外，众所周知的步骤或元件并未描述于细节中，以避免对本发明形成不必要的限制。图式中相同或类似的元件将以相同或类似符号来表示。特别注意的是，图式仅为示意之用，并非代表元件实际的尺寸或数量，有些细节可能未完全绘出，以求图式的简洁。
请参照图1以及图2，本发明的一实施例的可携式医疗图像撷取装置1包含一图像感测模块11、一成像镜头模块12以及一环形照明模块13。图像感测模块11用以撷取来自一患部20的一成像光L2以形成一图像。举例而言，图像感测模块11可为电荷耦合元件(ChargeCoupled Device，CCD)、互补式金属氧化物半导体(Complementary Metal OxideSemiconductor，CMOS)感测器或底片。成像镜头模块12设置于图像感测模块11的一感光侧。成像镜头模块12可会聚来自患部20的成像光至图像感测模块11以形成图像。环形照明模块13则是环绕成像镜头模块12设置，换言之，成像镜头模块12是设置于环形照明模块13的中空位置。
接续上述说明，环形照明模块13包含多个发光单元131、多个第一反射器以及多个第二反射器。第一反射器以及第二反射器可依据不同需求作不同的设计，容后说明。多个发光单元131是呈环形对称配置，如图1所示，用以产生一照明光L1照射患部20。被照明光L1照射的患部即可产生成像光L2，并经由成像镜头模块12会聚于图像感测模块11而形成图像。请参照图3至图5，于一实施例中，第一反射器132a以及第二反射器132b分别设置于发光单元131的两侧，发光单元131所产生的照明光至少一部分经第一反射器132a以及第二反射器132b至少其中的一反射至患部20。举例而言，如图3以及图4所示，照明光L1d未照射到第一反射器132a以及第二反射器132b，因此未经第一反射器132a以及第二反射器132b反射而直接出光。而照明光L1r则是被第一反射器132a或第二反射器132b反射而向发光单元131的中心轴会聚，以提升照明光的利用率。于图5所示的实施例中，大部分的照明光L1r依序经由第一反射器132a以及第二反射器132b反射至患部20。
需注意者，多个发光单元131所形成的多个照明区域至少部分重叠，以形成一均匀照明区域照射患部20，如图2所示。所谓均匀照明区域是指均匀照明区域中的最弱照明点的光强度需大于或等于均匀照明区域中的最强照明点的光强度的40％。可以理解的是，均匀照明区域的大小可能随着操作需求或患部20至成像镜头模块12间的距离变化而有不同。于一实施例中，均匀照明区域的直径范围约为30mm至80mm。
请参照图1至图4，多个第一反射器132a以及相对应的多个第二反射器132b可连接成多个环形反射器，而每一环形反射器的一中心轴则设置一发光单元131。于一实施例中，环形反射器的一内侧表面可为抛物面，如图3所示，或复合式抛物面(compoundparaboloid)，如图4所示。于图3所示的实施例中，将发光单元131设置于抛物面的焦点位置，则被第一反射器132a以及第二反射器132b反射的照明光L1r即平行于发光单元131的中心轴射出，而未被反射的照明光L1d则直接照射至患部20。因此，发光单元131所产生的照明光L1d、L1r具有高方向性，且大角度的照明光可被第一反射器132a以及第二反射器132b反射而往发光单元131的中心轴会聚，因而提高照明光的利用率。
可以理解的是，将发光单元131的设置位置从焦点往出光口移动，将使较大部分的照明光未被第一反射器132a以及第二反射器132b反射而发散。于一实施例中，发光单元131的设置位置应在抛物面的焦点以及顶点之间，亦即图3所示的区域P内，如此可使照明光往发光单元131的中心轴会聚。另外，考虑加工难易度以及照明光的会聚效果，第一反射器132a以及第二反射器132b所组成的抛物面环形反射器的出光口的内径W以及深度D的比值介于0.5至1.1。
于图4所示的实施例中，第一反射器132a以及第二反射器132b所组成的环形反射器的内侧表面为复合式抛物面。因此，将发光单元131设置于复合式抛物面的焦平面时，发光单元131于复合式抛物面的焦平面所发光的照明光，依据不同的反射位置将形成不同射出角度的平行照明光L1r、L1r’，其余未被反射的照明光L1d则直接照射至患部20。如前所述，发光单元131的设置位置将影响照明光的会聚效果。于一实施例中，发光单元131的设置位置应在复合式抛物面的焦平面至顶点之间，亦即图4所示的区域P内。此外，第一反射器132a以及第二反射器132b所组成的复合式抛物面环形反射器的出光口的内径以及深度的比值介于0.45至0.7。较佳者，复合式抛物面环形反射器的出光口的内径小于内侧表面的最大内径，换言之，复合式抛物面环形反射器的最大内径不应在出光口的位置。
请参照图2，图2所示的实施例中，第一反射器132a以及第二反射器132b所组成的环形反射器的中心轴CA是与成像镜头模块12的光轴OA平行，但不限于此。于一实施例中，环形反射器的中心轴CA与成像镜头模块12的光轴OA可具有0度至10度的一夹角，如此可利用到较外侧的照明光，以进一步提升照明光的利用率。
请参照图5，于一实施例中，多个第一反射器132a可连接成一第一环形反射器，而多个第二反射器132b可连接成一第二环形反射器，亦即形成二个同轴配置的环形反射器。而多个发光单元131则设置于多个第一反射器132a所组成的第一环形反射器以及多个第二反射器132b所组成的第二环形反射器之间。依据此结构，多个发光单元131所产生的照明光L1r依序经由第一环形反射器以及第二环形反射器反射至患部。一般而言，发光单元131(例如发光二极管)是产生发散的照明光，因此，于一实施例中，第一反射器132a所组成的第一环形反射器的反射面可为一凹面，例如球面、非球面或其它已知的凹面，以会聚发光单元131所发出的照明光。第一环形反射器的设置位置靠近发光单元131能够以较小的反射面反射大部分发光单元131所发出的照明光，因此，于一实施例中，第一环形反射器的反射面的曲率半径介于发光单元131至第一环形反射器的反射面的距离的2至3倍。
于一实施例中，第一反射器132a所组成的第一环形反射器可将发散的照明光偏折为平行照明光，如此可简化第二反射器132b所组成的第二环形反射器的设计。举例而言，第二环形反射器的反射面可为一平面，通过调整第二环形反射器的反射面的角度即可改变照明光的射出角度。但不限于此，第二环形反射器的反射面亦可为一曲面，以会聚照明光。于一实施例中，第一环形反射器的反射面与成像镜头模块12的光轴OA具有45度的夹角，使经第一环形反射器反射的照明光的光路垂直成像镜头模块12的光轴OA。由于经第一环形反射器反射的照明光为平行光，因此，第一环形反射器以及第二环形反射器间的距离可以任意调整。举例而言，第二环形反射器远离第一环形反射器可形成较大角度的照明光照射患部。如此可避免患部所反射的照明光进入成像镜头模块12而影响成像品质。需注意者，依据实际设计需求，第一环形反射器的反射面与成像镜头模块12的光轴OA可具有45度至50度的夹角。
可以理解的是，成像光L2可以是患部20所反射的照明光L1，但不限于此。成像光L2可为分布于患部20的荧光剂被照明光L1激发所放射出的荧光，或者，其亦可为患部20被照明光L1激发所放射出的自发性荧光(Auto-Fluorescence，AF)。请参照图6，于一实施例中，依据不同的使用需求，多个发光单元可为多个中心波长相异的发光二极管131a、131b，例如可见光以及短波长的紫光或紫外光，或不同短波长的紫光以及紫外光。举例而言，应用于荧光检测时，照明光的波长范围可为380nm至460nm，如图7的点线所示，以激发患部或患部表面或患部内的荧光剂产生荧光。较佳者，中心波长相同的多个发光二极管131a或131b呈环形对称配置，且与中心波长相异的多个发光二极管131b或131a交错配置。如此，操作者可依不同的使用需求选择适当波长范围的照明光。
请再参照图2，于一实施例中，本发明的可携式医疗图像撷取装置更包含一带通滤光片(band pass filter)133，其设置于环形照明模块13的出光口。带通滤光片133允许波长范围约为380nm至460nm的照明光通过，如图7的实线所示，以确保环形照明模块13射出的照明光在适当的波长范围内。举例而言，带通滤光片133可通过不同折射率的材料经多层镀膜所形成。
于一实施例中，本发明的可携式医疗图像撷取装置更包含一高通滤光片(longpass filter)121，其设置于成像镜头模块12以及图像感测模块11之间。高通滤光片121允许波长大于460nm的成像光L2通过，如图7的长虚线所示，并滤除波长小于460nm的光线，例如照明光或环境光，以提升成像品质。于一实施例中，本发明的可携式医疗图像撷取装置更包含一陷波滤光片(notch filter)122，其设置于高通滤光片121以及图像感测模块11之间。陷波滤光片122可允许绿光波长范围(495nm-555nm)以及红光波长范围(650nm-760nm)的成像光L2通过，以获得不同需求的图像。于一实施例中，陷波滤光片122是以由操作者选择性地移动至高通滤光片121以及图像感测模块11之间。简言之，在需要滤除绿光以及红光波长范围以外的光线时，即将陷波滤光片122移动至高通滤光片121以及图像感测模块11之间。反之，则移除陷波滤光片122。
请再参照图1以及图2，于一实施例中，本发明的一实施例的可携式医疗图像撷取装置1更包含一焦距调整模块14。焦距调整模块14用以驱动图像感测模块11沿成像镜头模块的光轴OA线性移动，如图2的箭头A所示。为了简化设计，调整焦距时，成像镜头模块12为静止不动的。
于一实施例中，本发明的一实施例的可携式医疗图像撷取装置1更包含一显示模块15，其与图像感测模块11电连接。显示模块15显示图像感测模块11所撷取的图像。需注意者，本发明所属技术领域中普通技术人员可以理解，本发明的可携式医疗图像撷取装置1可包含具有运算功能的处理单元，例如整合于图像感测模块11中或彼此分离设置。处理单元可用以处理图像感测模块11所撷取的图像并将图像显示于显示模块15。举例而言，处理单元可对图像感测模块11所撷取的图像进行图像处理，例如去除噪点、调整对比或亮度等，以获得较佳的图像品质。处理单元的功能为本发明所属技术领域中普通技术人员所熟知，故省略其详细说明。
于一实施例中，本发明的一实施例的可携式医疗图像撷取装置1更包含一储存单元16，其与图像感测模块11电连接。储存单元16可储存图像感测模块11所撷取的图像。于一实施例中，本发明的一实施例的可携式医疗图像撷取装置1更包含一通讯接口17，其与图像感测模块11电连接。通讯接口17可传输图像感测模块11所撷取的图像至一外部电子装置。举例而言，通讯接口17可为一无线通讯接口，例如无线区域网络(WLAN)接口或蓝牙模块。通讯接口17亦可为有线的连接端口，例如有线网络接口、通用序列汇排流(Universal SerialBus，USB)、或视频图形阵列(Video Graphic Array，VGA)连接端口、数字视觉接口(DigitalVisual Interface，DVI)或高解析度多媒体接口(High Definition MultimediaInterface，HDMI)等图像输出接口。图像输出接口供一外部显示装置经由图像输出接口连接至本发明的可携式医疗图像撷取装置1，以使接受诊断的患者可同步观看患部的图像。
综合上述，本发明的可携式医疗图像撷取装置是设置多个环形对称配置的发光单元以及相对应的第一反射器以及第二反射器，以使每一发光单元的照明区域至少部分重叠，因而形成具有高均匀性、较高强度且具有方向性的均匀照明区域。应用于荧光检测时，均匀的照明不会影响荧光而可让微弱的荧光清楚呈现。此外，多个发光单元所重叠的照明区域具有较高的照明强度，而可有效激发荧光，尤其是自发性荧光的检测，以获得较佳的成像品质。
以上所述的实施例仅是为说明本发明的技术思想及特点，其目的在使熟习此项技艺的人士能够了解本发明的内容并据以实施，当不能以之限定本发明的专利范围，即大凡依本发明所揭示的精神所作的均等变化或修饰，仍应涵盖在本发明的专利范围内。

Claims (14)

1.一种可携式医疗图像撷取装置，其特征在于，该可携式医疗图像撷取装置包含：
一图像感测模块，其用以撷取来自一患部的一成像光以形成一图像；
一成像镜头模块，其设置于该图像感测模块的一感光侧，用以会聚该成像光至该图像感测模块；以及
一环形照明模块，其环绕该成像镜头模块设置，该环形照明模块包含：
多个发光单元，其呈环形对称配置，用以产生一照明光照射该患部；以及
多个第一反射器以及多个第二反射器，其分别设置于该多个发光单元的两侧，其中每一该发光单元所产生的该照明光至少一部分经该第一反射器以及该第二反射器至少其中之一反射至该患部，且该多个发光单元所形成的多个照明区域部分重叠，以形成一均匀照明区域照射该患部。
2.如权利要求1所述的可携式医疗图像撷取装置，其特征在于，该多个第一反射器以及相对应的该多个第二反射器连接成多个环形反射器，其中每一该发光单元设置于对应的该环形反射器的一中心轴，该环形反射器的一内侧表面为抛物面或复合式抛物面，且该发光单元设置于该抛物面的焦点或该复合式抛物面的一焦平面至该抛物面或该复合式抛物面的一顶点之间。
3.如权利要求2所述的可携式医疗图像撷取装置，其特征在于，该环形反射器的一内侧表面为一复合式抛物面，该环形反射器的一出光口的内径小于该内侧表面的一最大内径，且该环形反射器的一出光口的内径以及深度的比值介于0.45至0.7。
4.如权利要求2所述的可携式医疗图像撷取装置，其特征在于，该环形反射器的一内侧表面为一抛物面，且该环形反射器的一出光口的内径以及深度的比值介于0.5至1.1。
5.如权利要求1所述的可携式医疗图像撷取装置，其特征在于，该多个第一反射器连接成一第一环形反射器，该多个第二反射器连接成一第二环形反射器，且该多个发光单元设置于该第一环形反射器以及该第二环形反射器之间，以使该多个发光单元所产生的照明光依序经由该第一环形反射器以及该第二环形反射器反射至该患部。
6.如权利要求5所述的可携式医疗图像撷取装置，其特征在于，该第一环形反射器的反射面为一凹面，该第二环形反射器的反射面为一平面或曲面，且该第一环形反射器的反射面的曲率半径介于该发光单元至该反射面的距离的2至3倍。
7.如权利要求1所述的可携式医疗图像撷取装置，其特征在于，该成像光为该患部所反射的该照明光，或为该患部或分布于该患部的荧光剂被该照明光激发所放射出的一荧光。
8.如权利要求1所述的可携式医疗图像撷取装置，其特征在于，该多个发光单元包含多个中心波长相异的发光二极管，且中心波长相同的该多个发光二极管呈环形对称配置，并与中心波长相异的该多个发光二极管交错配置。
9.如权利要求1所述的可携式医疗图像撷取装置，其特征在于，该可携式医疗图像撷取装置更包含：
一带通滤光片，其设置于该环形照明模块的出光口，且允许波长范围为380nm至460nm的该照明光通过。
10.如权利要求1所述的可携式医疗图像撷取装置，其特征在于，该可携式医疗图像撷取装置更包含：
一高通滤光片，其设置于该成像镜头模块以及该图像感测模块之间，且允许波长大于460nm的该成像光通过；以及
一陷波滤光片，其设置于该高通滤光片以及该图像感测模块之间，且允许绿光波长范围495nm-555nm以及红光波长范围650nm-760nm的该成像光通过。
11.如权利要求1所述的可携式医疗图像撷取装置，其特征在于，该可携式医疗图像撷取装置更包含：
一焦距调整模块，其用以驱动该图像感测模块沿该成像镜头模块的一光轴线性移动，其中该成像镜头模块为静止不动。
12.如权利要求1所述的可携式医疗图像撷取装置，其特征在于，该可携式医疗图像撷取装置更包含：
一显示模块，其与该图像感测模块电连接，用以显示该图像感测模块所撷取的该图像。
13.如权利要求1所述的可携式医疗图像撷取装置，其特征在于，该可携式医疗图像撷取装置更包含：
一储存单元，其与该图像感测模块电连接，用以储存该图像感测模块所撷取的该图像。
14.如权利要求1所述的可携式医疗图像撷取装置，其特征在于，该可携式医疗图像撷取装置更包含：
一通讯接口，其与该图像感测模块电连接，用以传输该图像感测模块所撷取的该图像至一外部电子装置。
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