DE60219824T2

DE60219824T2 - Abbildungseinrichtung und damit zusammenhängende verfahren

Info

Publication number: DE60219824T2
Application number: DE60219824T
Authority: DE
Inventors: Louis J. Franklin BARBATO; Robert J. Sudbury CROWLEY; Yem Burlington CHIN
Original assignee: Boston Scientific Scimed Inc
Current assignee: Boston Scientific Scimed Inc
Priority date: 2002-01-09
Filing date: 2002-12-13
Publication date: 2007-10-25
Anticipated expiration: 2022-12-14
Also published as: EP1464165B1; DE60219824D1; EP1464165A2; WO2003061275A2; WO2003061275A3; JP4672260B2; US8423110B2; AU2002357230A1; ATE360953T1; US20030130562A1; CA2472012A1; JP2005515001A

Description

VERWANDTE ANMELDUNG
Diese Anmeldung gründet auf der gleichzeitig anhängigen vorläufigen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 60/347,391, eingereicht am 9. Januar 2002, wobei hiermit der Nutzen des Einreichungsdatums nach § 119(e) 35 U.S.C. (Patentgesetz der Vereinigten Staaten) beansprucht wird.
TECHNISCHES GEBIET
Diese Erfindung betrifft Abbildungseinrichtungen. Insbesondere ist die Erfindung in einer Ausführungsform auf eine Miniaturabbildungseinrichtung und verwandte Verfahren gerichtet.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Spektralanalyse von lebendem Gewebe kann verwendet werden, um verschiedene Formen von Krebs und andere Arten von Krankheiten zu erkennen. In der Spektralanalyse beleuchtet Licht eine untersuchte Geweberegion und ein Lichtdetektor ermittelt die optischen Eigenschaften der beleuchteten Geweberegion durch Messen der Lichtenergie, die durch ihre Wechselwirkung mit der Geweberegion in einem vorbestimmten Frequenz- und Amplitudenbereich verändert wird. Optische Eigenschaften umfassen Absorption, Lumineszenz, Fluoreszenz, die Frequenz- und Zeitbereichreaktion auf verschiedene Materialien, die in den Gewebebereich injiziert werden, und andere elektromagnetische Reaktionen. Erkrankte Gewebe können durch Vergleichen eines erhaltenen Spektrums mit Spektren von normalem Gewebe verglichen werden, die unter den gleichen kontrollierten Bedingungen erhalten wurden.
Herkömmliche Bildsensoren umfassen ein zweidimensionales Array von Fotodetektoren (Pixel), auf die durch die Elektronik auf dem gleichen Chip oder außerhalb des Chips einzeln zugegriffen wird. Ein Schwarzweißbild wird durch Digitalisieren der Amplitude von jedem Pixel gebildet, wodurch eine Graustufenskala erzeugt wird. Farbbilder funktionieren auf eine ähnliche Art und Weise, aber sie verwenden komplexe Algorithmen zum Berechnen der Farbe. Ein gewöhnlicher Farbsensor weist eine Farbmaske auf, die auf dem Bildsensor angeordnet ist. Die Farbmaske ist ein Lichtfilter, der es nur Licht bestimmter Wellenlängen erlaubt, einzudringen und den Detektor zu erreichen. Dann wird durch Vergleichen der Amplituden von benachbarten Pixeln die Farbe berechnet.
Ein Nachteil herkömmlicher Bildsensoren ist die Größe aufgrund der Anzahl von Pixeln (Fotodetektoren), die zum Erzeugen eines Qualitätsbildes erforderlich ist. Ein weiterer Nachteil von herkömmlichen Bildsensoren ist die komplexe Elektronik, die beim Adressieren von jedem Pixel (Fotodetektor) beteiligt ist.
US 5,762,603 offenbart eine chirurgische/diagnostische Abbildungseinrichtung zur Verwendung im Abdomen, im Thorax und bei anderen chirurgischen und diagnostischen Verfahren, die einen Bildsensor umfasst, der schwenkbar am distalen Ende eines Trägers befestigt ist. Bei der Verwendung sind der Bildsensor und der Träger innerhalb einer sterilen Wegwerfhülle enthalten und der distale Teil der Hülle wird durch einen Schnitt in den Patienten eingeführt. Die Abbildungseinrichtung umfasst Stellglieder zur Höhen- und Azimutbewegung des Bildsensors.
US 5,159,446 offenbart ein elektronisches Endoskopsystem, das ein elektronisches Endoskop, das mit einem länglichen und biegsamen Einführungsabschnitt versehen ist, eine Beleuchtungslicht emittierende Einrichtung zum Übertragen eines Beleuchtungslichts, das von außerhalb zugeführt wird, und zu dessen Emittieren von einem Beleuchtungsfenster von einem Bauteil am distalen Ende des Einführungsabschnitts, ein optisches Objektivsystem, das im Bauteil des distalen Endes des Einführungsabschnitts bereitgestellt wird, ein Abbildungsmittel zum fotoelektrischen Umwandeln eines optischen Bildes basierend auf dem optischen Objektivsystem und einen ersten Stecker, der mit einem Kabel verbunden ist, das mit dem Abbildungsmittel verbunden ist, ein elektrisches Betriebsmittel zum elektrischen Ausführen von mindestens einer Funktion des Biegens eines biegsamen Teils, der in dem Einführungsabschnitt bereitgestellt wird, einer Funktion der Vorwärts- und Rückwärtsbewegung des Einführungsabschnitts in der Axialrichtung des Einführungsabschnitts und eine Funktion des Drehens des Einführungsabschnitts um die Axialrichtung des Einführungsabschnitts, einen zweiten Stecker, der mit einem Kabel verbunden ist, das mit dem elektrischen Betriebsmittel verbunden ist, eine Videosignal-Verarbeitungseinheit, die mit einer ersten Steckerbuchse versehen ist, die die Verbindung des ersten Steckers ermöglicht und die ein Signal für das Abbildungsmittel verarbeitet, um ein Videosignal zu erzeugen, ein elektrisches Antriebsmittel für mindestens eines von einem Biegungsantriebsmittel zum Biegen und Antreiben des biegsamen Teils, einem Vorwärts- und Rückwärtsantriebsmittel zur Vorwärts- und Rückwärtsbewegung des Einführungsabschnitts in der Axialrichtung des Einführungsabschnitts und einem Rotationsantriebsmittel zum Rotationsantrieb des Einführungsabschnitts in Reaktion auf die Betätigung des elektrischen Betriebsmittels; eine Steuereinheit, die getrennt von der Videosignal-Verarbeitungseinheit gebildet ist, die mit einer zweiten Steckerbuchse versehen ist, die die Verbindung des zweiten Steckers ermöglicht und das elektrische Antriebsmittel in Reaktion auf die Betätigung des elektrischen Betriebsmittels steuert, eine Lichtquellenvorrichtung, die mit einer Steckerbuchse versehen ist, die die Verbindung des Steckers der Beleuchtungslicht emittierenden Einrichtung und das Zuführen des Beleuchtungslichts ermöglicht, und ein Monitormittel zum Anzeigen des Videosignals umfasst.
FR 2,666,713 offenbart eine Videoeinrichtung mit einem Monitor, der spezifisch für eine Kamera ist, die in der Lage ist, in großem Maße miniaturisiert zu werden. In der Kamera wird die lineare Vibration einer optischen Faser mit einer Rotation akkumuliert, um zu bewirken, dass diese Faser eine ganze Fläche beobachtet, wobei eine Linse das Bild auf die optische Faser fokussiert. Es wird dafür gesorgt, dass die Amplitude der Vibration und die Geschwindigkeit der Rotation der Kamera derart notiert werden, dass der Monitor sie in seiner Bildzusammensetzung (Skanning) imitiert, wobei letztere aus diesem Grund der Bewegung des Endes der optischen Faser ähnlich ist. Die Rotation wird hier durch diejenige eines Kabels, das die Kamera mit dem Monitor verbindet, oder durch einen Motor, der sich in der Kamera befindet, hervorgerufen. Die Vibration wird durch einen Elektromagnet oder einen piezoelektrischen Wandler bereitgestellt, der die optische Faser trägt und durch die Präzision des Letzteren das Vermeiden des Notierens ihrer Vibration ermöglicht.
DE 100 41 878 offenbart einen Abtastabschnitt, der ein untersuchtes Objekt unter Verwendung von niedrig kohärentem Licht abtastet, und wobei das Licht, das vom untersuchten Objekt reflektiert wird, unter Verwendung eines Fotodetektors detektiert wird. Eine Gestaltungseinheit gibt ein Tomogrammsignal, das ein Tomogramm spezifiziert, aus, das auf dem Ausgang des Fotodetektors gründet. Ein Generator erzeugt ein Videosignal, das auf dem Tomogrammsignal beruht, und ein Bild des untersuchten Objekts, das durch eine Bildaufnahme fotografiert wurde.
US 5,241,170 offenbart ein Glasfaser-Beobachtungsgerät, das in einer ersten Ausführungsform einen farberhaltenden Bildverstärker aufweist, der am Beobachtungsende davon angeordnet ist. In einer zweiten Ausführungsform wird eine Eingangslichtquelle sequentiell durch einen Zyklus von Wellenlängensätzen moduliert. Das resultierende Bild wird verstärkt und durch einen Nachfärbungsfilter nachgefärbt, der mit der Eingangslichtmodulation synchronisiert ist. In noch einer anderen Ausführungsform wird ein Satz von roten, grünen und blauen LEDs sequentiell durch einen Controller moduliert, um Eingangslicht bereitzustellen. Eine CCD-Kamera empfängt das resultierende verstärkte Bild und wandelt es in Videoformat um. Ein Videoprozessor speichert während eines Modulationszyklus Rahmen (frames) und integriert die Rahmen dann zur vollständig farbigen Beobachtung.
Eine Aufgabe der Erfindung ist das Bereitstellen eines ausreichend genauen Abbildungssystems. Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst.
In einer Ausführungsform kombiniert die Erfindung ein Abtastsystem (Skanning-System), das einer Rasterabtastung des Anzeigetyps ähnlich ist, mit einer einzigen Fotodiode zum Erzeugen eines Bildes. Dadurch stellt die Erfindung eine Abbildungseinrichtung bereit, die kleiner ist als herkömmliche Abbildungseinrichtungen.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Abbildungseinrichtung der Erfindung eine Lichtquelleneinheit, einen Fotosensor und eine Abtastbaugruppe. Die Lichtquelleneinheit ist fest am ersten Ende einer länglichen Hülle befestigt und ist zum Beleuchten eines Zieles angepasst. Der Fotosensor ist an der Abtastbaugruppe befestigt, befindet sich auch im ersten Ende der länglichen Hülle und ist angepasst, um Lichtenergie vom Ziel zu detektieren. Die Abtastbaugruppe tastet das Ziel ab, um es dem Fotosensor zu ermöglichen, Lichtenergie von jedem von mehreren Orten an dem Ziel zu ermitteln. Gemäß einer weiteren Ausführungsform digitalisiert die Abbildungseinrichtung der Erfindung den Ausgang vom Fotosensor von jedem der mehreren Orte auf dem Ziel synchron, um ein Bild des Zieles zu erzeugen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform stellt die Lichtquelleneinheit Weitwinkel-/divergierende Beleuchtung bereit. Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Lichtenergie reflektiertes Licht. Gemäß einer anderen Ausführungsform umfasst die Lichtenergie Fluoreszenzlicht.
Gemäß einer anderen Ausführungsform umfasst die Abtastbaugruppe eine Plattform, die beweglich auf einem Zapfengelenk mit konstanter Geschwindigkeit befestigt ist, das angepasst ist, um es der Abtastbaugruppe zu ermöglichen, das Ziel mit einem Fotosensor in zwei Richtungen abzutasten. Gemäß einer Ausführungsform ist die Abtastbaugruppe angepasst, um das Ziel bei einer Wobbelfrequenz abzutasten, die größer als oder gleich etwa 1 kHz ist. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Abtastbaugruppe angepasst, um ein Ziel bei einer Wobbelfrequenz von mehr als etwa 5 kHz abzutasten. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Abtastbaugruppe angepasst, um ein Ziel bei einer Wobbelfrequenz von über etwa 10 kHz abzutasten. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Abtastbaugruppe angepasst, um ein Ziel bei einer Wobbelfrequenz von über etwa 15 kHz abzutasten. Gemäß einer anderen Ausführungsform ist die Abtastbaugruppe angepasst, um das Ziel vollständig bei einer Abtastfrequenz von mehr als oder gleich etwa 2 Hz abzutasten. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Abtastbaugruppe angepasst, um das Ziel vollständig bei einer Abtastfrequenz von mehr als etwa 5 Hz abzutasten. Gemäß einer weiteren Ausführungsformn ist die Abtastbaugruppe angepasst, um das Ziel vollständig bei einer Abtastfrequenz von mehr als etwa 10 Hz abzutasten. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Abtastbaugruppe angepasst, um das Ziel vollständig bei einer Abtastfrequenz von mehr als etwa 20 Hz abzutasten. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Abtastbaugruppe angepasst, um das Ziel vollständig bei einer Abtastfrequenz von mehr als etwa 30 Hz abzutasten. Gemäß einer weiteren Ausführungsformn ist die Abtastbaugruppe angepasst, um das Ziel vollständig bei einer Abtastfrequenz von mehr als etwa 40 Hz abzutasten. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Abtastbaugruppe angepasst, um ein Ziel vollständig bei einer Abtastfrequenz von mehr als etwa 50 Hz abzutasten. Es können indes verschiedene Wobbel- und Abtastfrequenzen verwendet werden, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Abtastbaugruppe elektromagnetische Stellglieder zum Steuern der Plattformbewegung. Gemäß einer alternativen Ausführungsform umfasst die Abtastbaugruppe piezoelektrische Stellglieder zum Steuern der Plattformbewegung. Gemäß einer anderen alternativen Ausführungsform umfasst die Abtastbaugruppe mikroelektromechanische (MEMS) Stellglieder zur Steuerung der Plattformbewegung.
Gemäß einem Merkmal werden die MEMS-Stellglieder aus Silizium hergestellt, was auch ein gebräuchliches Substratmaterial für sowohl Fotosensoren als auch Laserdioden ist. Der Fotosensor und/oder die Laserdiode können direkt auf der MEMS-Stellgliedplatte unter Verwendung von Standard-Halbleiterverarbeitungstechniken hergestellt werden. Dies verringert den Bedarf des Bondens einzelner Teile an die Abtastplattform, was den Vorteil beinhaltet, dass die Gesamtmasse der Plattform verringert wird, wodurch höhere Abtastraten und eine geringere Antriebsenergie ermöglicht werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Fotosensor ein Einzelpixel-Fotosensor.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Abbildungseinrichtung eine Apertur, die in Bezug auf den Fotosensor ausgerichtet ist und zum Begrenzen der Lichtenergie vom Ziel, die auf dem Fotosensor auftrifft, angepasst ist. Gemäß einem Merkmal ermöglicht die Apertur, dass im Wesentlichen nur die Lichtenergie von einem Zielort zu einem Zeitpunkt auf den Fotosensor auftrifft. Gemäß einem anderen Merkmal umfasst die Apertur eine Linse mit fester Brennweite.
Gemäß einer alternativen Ausführungsformn umfasst die Abbildungseinrichtung der Erfindung eine Lichtquelleneinheit, einen Fotosensor und eine Abtastbaugruppe, wobei sowohl die Lichtquelleneinheit als auch der Fotosensor beweglich an einer Abtastbaugruppe im ersten Ende einer länglichen Hülle befestigt sind. Die Lichtquelle beleuchtet das Ziel, wenn die Abtastbaugruppe mehrere Orte an dem Ziel abtastet. Der Fotosensor fängt die Lichtenergie von jedem der abgetasteten Orte an dem Ziel synchron ein. Die Abbildungseinrichtung der Erfindung digitalisiert dann synchron den Ausgang vom Fotosensor von jedem der mehreren Orte auf dem Ziel, um ein Bild des Zieles zu erzeugen.
Gemäß einer anderen alternativen Ausführungsform umfasst die Abbildungseinrichtung der Erfindung eine Lichtquelleneinheit, einen Fotosensor und eine Abtastbaugruppe, wobei der Fotosensor fest an einer Plattform im ersten Ende einer länglichen Hülle befestigt ist und die Lichtquelle beweglich an einer Abtastbaugruppe, auch im ersten Ende der Hülle, befestigt ist. Gemäß einem Merkmal dieser Ausführungsform tastet die Abtastbaugruppe das Ziel ab, um jeden von mehreren Orten auf dem Ziel einzeln zu beleuchten. Gemäß einem weiteren Merkmal fängt der Fotosensor die Lichtenergie synchron von jedem der beleuchteten Orte ein. Gemäß einem anderen Merkmal digitalisiert die Abbildungseinrichtung der Erfindung dann den Ausgang vom Fotosensor von jedem Ort an dem Ziel, um ein Bild des Ziels zu erzeugen.
Gemäß einer Ausführungsform verwendet die Lichtquelle eine oder mehrere LEDs. Gemäß einer anderen Ausführungsform verwendet die Lichtquelle eine oder mehrere Laserdioden. In einer weiteren Ausführungsform verwendet die Lichtquelleneinheit eine Linse mit fester Brennweite, um das Licht auf einzelne Orte des Ziels zu fokussieren. Gemäß einer weiteren Ausführungsform verwendet der Fotosensor eine Weitwinkellinse, um Lichtenergie von jedem der abgetasteten Orte an dem Ziel einzufangen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform bildet das erste Ende der länglichen Hülle eine Linse, die angepasst ist, um das Licht von der Lichtquelle auf jeden der abgetasteten Orte an dem Ziel zu fokussieren. Gemäß einer anderen Ausführungsform bildet das erste Ende der länglichen Hülle eine Linse, die angepasst ist, um Lichtenergie von jedem der abgetasteten Orte an dem Ziel zurück auf den Fotosensor zu fokussieren.
Gemäß einer anderen Ausführungsform stellt die Erfindung ein Abtastsystem bereit, das zum Erzeugen von Farbbildern eines Ziels angepasst ist. Gemäß einer Ausführungsform verwendet das Abtastsystem der Erfindung Zeitfolge-Farb-LEDs (z.B. rot, blau, grün), die der Reihe nach für jeden der mehreren Orte, die auf dem Ziel beleuchtet werden, gepulst werden, um ein Farbbild des Ziels zu erhalten. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Abbildungseinrichtungen und -verfahren der Erfindung insbesondere zur Analyse von lebendem Gewebe angepasst.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Patentschrift oder Anmeldungsakte umfasst mindestens ein in Farbe ausgeführtes Bild. Kopien der Veröffentlichung dieser Patentschrift oder Patentanmeldung mit Farbbildern werden beim Amt auf Anfrage und nach Entrichtung der entsprechenden Gebühr bereitgestellt.
Die vorhergehenden und andere Aufgaben der Erfindung und verschiedene Merkmale davon werden durch die folgende Beschreibung vollständiger verstanden, wenn sie gemeinsam mit den begleitenden Zeichnungen gelesen wird, wobei Bezugszeichen in den unterschiedlichen Ansichten allgemein gleiche oder gleichartige Teile bezeichnen und die veranschaulichten Bauteile nicht notwendigerweise maßstabsgetreu gezeichnet sind.
1A ist ein schematisches Diagramm einer Abbildungseinrichtung, die einen abtastenden Detektor verwendet, gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform der Erfindung;
1B ist eine schematische Seitenansicht einer Abbildungseinrichtung, die eine Lichtquelle mit einer festen Position und einen abtastenden Detektor verwendet, gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform der Erfindung;
1C ist eine schematische Draufsicht der Abbildungseinrichtung von 1B;
2A ist eine schematische Seitenansicht einer Abbildungseinrichtung, die eine abgetastete Lichtquelle und einen abtastenden Detektor verwendet, gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform der Erfindung;
2B ist eine schematische Draufsicht der Abbildungseinrichtung vor 2A;
3 ist eine schematische Seitenansicht einer Abbildungseinrichtung, die eine abtastenden Lichtquelle und einen Detektor mit fester Position verwendet, gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform der Erfindung;
4 ist ein schematisches Diagramm, das eine Abbildungseinrichtung darstellt, die eine Abtasteinrichtung verwendet, die entfernt von einer Lichtquelle und einem Detektor angeordnet ist;
5 stellt ein Muster einer Bildabtastung eines kreisförmigen Typs gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform der Erfindung dar;
6 stellt ein Muster einer Bildabtastung eines spiralförmigen Typs gemäß einer alternativen veranschaulichenden Ausführungsform der Erfindung dar;
7A stellt ein Bildmuster, das als Testmuster verwendet wird, gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform der Erfindung dar;
7B stellt das Bildmuster von 7A, wie das Bild durch eine Einzelpixel-Abtastkamera gesehen wird, gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform der Erfindung dar;
7C stellt das Bildmuster von 7B als eine Amplitudenkarte in Farbe gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform der Erfindung dar;
8A ist eine weitere veranschaulichende Abtastung eines Bildes, das auf einem Stück Papier gezeichnet wurde; und
8B ist eine Abtastung des gleichen Bildes von 8A mit der Hinzufügung eines Tabulators zum Zeigen der Ausrichtung.
BESCHREIBUNG EINER VERANSCHAULICHENDEN AUSFÜHRUNGSFORM
Wie vorhergehend zusammenfassend beschrieben, ist die Erfindung in einer Ausführungsform auf eine Miniaturabbildungseinrichtung gerichtet. In einer Ausführungsform befindet sich die Abbildungseinrichtung in der Spitze einer länglichen Hülle, wie beispielsweise eines Katheters. Die Hülle kann in einen menschlichen Körper eingeführt werden, um Bilder von Zielgewebe zu beobachten. Gemäß einer Ausführungsform wird die Abbildungseinrichtung der Erfindung verwendet, wo herkömmliche Endoskope zu groß sind, um verwendet werden zu können.
1A ist ein schematisches Diagramm, das eine Abbildungseinrichtung 100, die einen abtastenden Detektor verwendet, gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht. Wie veranschaulicht, umfasst die Abbildungseinrichtung 100 eine fest befestigte Lichtquelle 102 und eine abtastende Fotosensor-Baugruppe 104. Die abtastende Fotosensor-Baugruppe 104 umfasst eine Fotodiode 106, die auf einer Abtasteinrichtung 108 befestigt ist, die angepasst ist, um sich entlang von zwei Achsen (x, y) zu bewegen. Die Abbildungseinrichtung 100 umfasst auch eine Weitwinkellinse 112, die in Bezug auf die Lichtquelle 102 befestigt ist und die angepasst ist, um Licht von der Lichtquelle 102 auf ein ganzes Ziel 114 zu fokussieren. Die Abtasteinrichtung 108 tastet die Fotodiode 106 synchron ab, um Lichtenergie von jedem der mehreren Orte, wie beispielsweise die Orte 116a–116c, auf dem Ziel 114 zu empfangen. Eine Fokussierlinse 110, die in Bezug auf die Fotodiode 106 angeordnet ist, begrenzt die Lichtenergie vom Ziel, die auf die Fotodiode 106 auftrifft. Insbesondere ermöglicht die Fokussierlinse 110, dass im Wesentlichen nur Licht von einem bestimmten Ort der mehreren Orte des abgetasteten Ziels auf die Fotodiode zu einem Zeitpunkt auftrifft. Nach dem Abtasten des gesamten Ziels oder eines Bereichs von Interesse digitalisiert die Abtasteinrichtung 100 die Ausgänge der Fotodiode 106 für synchron aufgenommene Bilder für jeden der mehreren abgetasteten Orte an dem Ziel 114, um ein Bild des Ziels 114 von hoher Qualität zu erzeugen.
1B ist eine schematische Seitenansicht einer Abbildungseinrichtung 120, die eine Lichtquelle mit einer festen Position und einen abtastenden Detektor des Typs umfasst, der in 1A veranschaulicht ist. 1C ist eine schematische Draufsicht der Abbildungseinrichtung von 1B. Mit Bezug auf 1B und 1C umfasst die Abbildungseinrichtung 120 vier Lichtquellen-Baugruppen 122, 123, 125 und 127; eine Fotosensor-Baugruppe 124, eine Plattform 126; eine Basis 128, einen Drehzapfen 130; X-Achsenstellglieder 132a und 132b; und Y-Achsen-Stellglieder 133a und 133b, die alle im Ende 134 der länglichen Hülle 139 angeordnet sind. Die Lichtquellen-Baugruppen 122, 123, 125 und 127 sind alle fest an einer Vorderseite der Basis 128 befestigt. Jede der Lichtquellen-Baugruppen umfasst eine LED und eine Weitwinkellinse, die zum Beleuchten des Ziels 136 angepasst ist. Die Lichtquellen-Baugruppe 122 umfasst insbesondere eine LED 122a und eine Weitwinkel-Fokussierlinse 122b. Auf die gleiche Weise umfasst die Lichtquellen-Baugruppe 123 eine LED 123a und eine Weitwinkel-Fokussierlinse 123b; die Lichtquellen-Baugruppe 125 umfasst eine LED und eine Weitwinkel-Fokussierlinse; und die Lichtquellen-Baugruppe 127 umfasst eine LED und eine Weitwinkel-Fokussierlinse. Jede LED wird auch durch ein LED-Stromkabel (z.B. 121a und 121b) mit Strom versorgt. Gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform können die Lichtquellen-Baugruppen 122, 123, 125 und 127 das Ziel 136 mit irgendeiner Lichtfreqenz beleuchten, entweder gleichzeitig oder in Folge. In einem veranschaulichenden Beispiel können die Lichtquellen-Baugruppen 122, 123, 125 und 127 das Ziel 136 zur Schwarzweißbild-Erzeugung mit weißem Licht, und zur Farbbilderzeugung mit rotem, grünem und blauem Licht beleuchten. Es kann indes irgendeine andere Kombination von Wellenlängen verwendet werden, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen. In anderen Ausführungsformen beleuchten die Lichtquellen-Baugruppen das Ziel 136 für bestimmte Anwendungen, wie beispielsweise Abtastungen, die in Blut eindringen müssen, mit Infrarotlicht. Gemäß einem Merkmal der veranschaulichten Ausführungsformen ist jede der Lichtquellen-Baugruppen in einem Winkel in Bezug auf die Ebene der Plattform 126 befestigt. Obgleich die Ausführungsform von 1B und 1C vier Lichtquellen-Baugruppen veranschaulicht, kann irgendeine Anzahl verwendet werden, beschränkt durch Größen- und Leistungseinschränkungen.
Die Fotosensor-Baugruppe 124 ist fest auf einer Plattform 126 befestigt. Die Plattform 126 ist wiederum durch ein Universalzapfengelenk 130 beweglich auf der Basis 128 befestigt. Das Universalzapfengelenk 130 ermöglicht die Bewegung der Plattform 126 sowohl in die X- als auch in die Y-Achse. Die Stellglieder 132a, 132b, 133a und 133b betätigen die Bewegung der Plattform 126 in Bezug auf die Basis 128. Insbesondere betätigen die Stellglieder 132a und 132b die Plattform 126 der X-Achse entlang, und die Stellglieder 133a und 133b betätigen die Plattform 126 der Y-Achse entlang. In einer Ausführungsform werden die Stellglieder durch einen Prozessor gesteuert. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Stellglieder elektromagnetisch. Die Stellglieder können indes gemäß anderen Ausführungsformen MEMS oder piezoelektrische Stellglieder sein. Steuersignale werden an die Stellglieder 132a, 132b, 133a und 133b über Abtaststeuerkabel (z.B. 131a und 131b) übermittelt.
Gemäß der veranschaulichenden Ausführungsform betätigen die Stellglieder 132a, 132b, 133a und 133b die Plattform 126 in einem vorherbestimmten Muster (z.B. Spiralen-, Kreis-, Rasterabtastung oder dergleichen), um das Ziel 136 abzutasten, um es der Fotosensor-Baugruppe 124 zu ermöglichen, Lichtenergie von jedem von mehreren Orten an dem Ziel 136 abzutasten. Das ermittelte Licht kann zum Beispiel Fluoreszenz- oder reflektiertes Licht sein und kann von irgendwo im Spektrum sein, einschließlich sichtbares Licht und Infrarotlicht. In einer Ausführungsform werden die Stellglieder 132a, 132b, 133a und 133b gepulst, um die Bewegung der Plattform 126 zu bewirken. In einer weiteren Ausführungsform werden die Stellglieder in Resonanz betrieben, um die Energie zu verringern, die zum Betätigen der Plattform erforderlich ist. Gemäß der veranschaulichenden Ausführungsform umfasst die Fotosensor-Baugruppe 124 einen Fotosensor 124a (vorzugsweise eine einzige Fotodiode) und eine Fokussierlinse und/oder Apertur 124b. Die Fokussierlinse oder Apertur 124b begrenzt die Menge an Lichtenergie vom Ziel, die auf dem Fotosensor 124a auftreffen kann. Gemäß einem Merkmal lässt die Linse/Apertur 124b zu einem Zeitpunkt nur Lichtenergie von einem Zielort auf dem Fotosensor 124a auftreffen. Wahlweise umfasst die Fotosensor-Baugruppe 124 eine Maske an dem Fotosensor 124a, um das Sichtfeld (d.h. Selektivität) weiter einzuengen. Gemäß einem anderen Merkmal ist die Linse eine Sammellinse mit einer festen Brennweite. In einer Ausführungsform ist die Linse eine Gradientenindexlinse. Gemäß einem anderen Merkmal bildet oder umfasst das Ende 134 der länglichen Hülle 139 eine Linse 140 zur Hilfe beim Bereitstellen von Licht von den Quellenbaugruppen zu dem Ziel 136 und/oder zum Fokussieren von Lichtenergie vom Ziel 136 zurück auf den Fotosensor 124a.
Gemäß einem weiteren Merkmal synchronisiert die veranschaulichte Abbildungseinrichtung 120 die Bewegung mit den Einfangschaltungen und digitalisiert den Ausgang vom Fotosensor 124a für jeden der mehreren Orte (z.B. 138) auf dem Ziel 136 zum Erzeugen eines Bildes des Ziels 136.
Gemäß einer Ausführungsform beträgt die Größe der veranschaulichten Abbildungseinrichtung etwa einen Quadratmillimeter und stellt eine Auflösung von etwa einhundert Mikrometer bereit.
2A und 2B veranschaulichen eine alternative Ausführungsform 200 der Erfindung, wobei sowohl die Lichtquellen-Baugruppen 122, 123, 125 und 127 als auch die Fotosensorbaugruppe 124 an der Plattform 126 befestigt sind und daher auf jeden von mehreren Orten an dem Ziel 136 gerichtet werden können. Anstatt die Weitwinkel-Zerstreuungslinsen, die in der Ausführungsform von 1B und 1C verwendet werden, sind die Linsen der Lichtquellen-Baugruppen (z.B. 122b und 123b) gemäß der veranschaulichenden Ausführungsform von 2A und 2B Linsen mit fester Brennweite, die Licht von den Lichtquellen-Baugruppen auf jeden der mehreren Orte fokussieren, die an dem Ziel 136 abgetastet werden. Neben diesem Unterschied arbeitet die Ausführungsform von 2A und 2B auf im Wesentlichen die gleiche Art und Weise wie die Ausführungsform von 1B und 1C.
3 ist eine schematische Seitenansicht einer Abbildungseinrichtung 300, die eine abgetastende Lichtquelle und einen Detektor mit fester Position gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform der Erfindung verwendet. Gemäß der veranschaulichenden Ausführungsform von 3 ist die Lichtquellen-Baugruppe 122 fest auf der Plattform 126 befestigt. Wie in der vorhergehenden Ausführungsform ist die Plattform 126 mittels des Universaldrehzapfens 130 beweglich an der Basis 128 befestigt und wird durch die X-Achsen-Stellglieder 132a und 132b und die Y-Achsen-Stellglieder betätigt. Die Fotosensor-Baugruppe 124 ist fest an einem der Plattform 126 benachbarten Ort auf der Basis 128 befestigt. In dieser Ausführungsform verwendet die Lichtquellen-Baugruppe 122 eine Linse mit fester Brennweite 122b und die Fotosensor-Baugruppe 124 verwendet eine Weitwinkellinse 124b.
Gemäß der veranschaulichenden Ausführungsform von 3 betätigen die Stellglieder die Plattform 126 entlang der X- und Y-Achsen in einem vorbestimmten Muster (z.B. Spirale, Kreis, Rasterabtastung oder dergleichen) zum Abtasten des Ziels 136, um es der Lichtquellen-Baugruppe 122 zu ermöglichen, jeden der mehreren Orte auf dem Ziel einzeln mit zum Beispiel weißem Licht für Schwarzweißbild-Erzeugung oder aufeinander folgend rotem, grünem und blauem Licht zur Farbbilderzeugung zu beleuchten. Obgleich nur eine Lichtquellen-Baugruppe in 3 veranschaulicht wird und wie oben erörtert, kann irgendeine Anzahl von Lichtquellen-Baugruppen an der Plattform 126 befestigt werden, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen.
Gemäß der Ausführungsform von 3 umfasst die Fotosensor-Baugruppe 124 einen Fotosensor 124a (vorzugsweise eine einzige Fotodiode) und eine Weitwinkellinse 124b. Die Linse ermöglicht im Wesentlichen das Auftreffen der gesamten Lichtenergie vom Ziel 136, die vom Licht von der Quellenbaugruppe 122 resultiert, auf dem Fotosensor 124a. Durch synchrones Abtasten der Lichtquelle über jedem der mehreren Orte auf dem Ziel 136 und das Digitalisieren des Ausgangs vom Fotosensor 124a für jeden der mehreren Orte erzeugt die Sensoreinrichtung von 3 ein Bild des Ziels 136.
Obgleich die vorhergehenden Ausführungsformen das direkte Abtasten des Ziels beschreiben, kann in alternativen Ausführungsformen eine Linse, wie beispielsweise die Linse 140, zur Bildreduktion verwendet werden. Dann kann das reduzierte Bild abgetastet werden. Auf diese Weise können die notwendige Auslenkung der Plattform 126 und die Abtastzeit verringert werden.
5 stellt ein kreisförmiges Abtastmuster gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform der Erfindung dar. Dadurch, dass im Zentrum des Abbildungsbereichs des Ziels begonnen wird, wird das Bild erfasst, indern die Abtasteinrichtung derart bewegt wird, dass die Abtastung ein kreisförmiges Muster mit zunehmendem Durchmesser erzeugt. Der Durchmesser wird vergrößert, bis das Ende des Beobachtungsbereichs erreicht wird. Der abgetastete Spot muss für den nächsten Rahmen nicht in das Zentrum zurückkehren. Stattdessen erfasst die veranschaulichte Abbildungseinrichtung der Erfindung die Daten unterschiedlich von derjenigen mit dem Kreis mit zunehmendem Durchmesser. Die Daten werden nun unter Verwendung eines kreisförmigen Musters mit abnehmendem Durchmesser erfasst, bis das Zentrum des Abbildungsbereichs erreicht wird. In einer Ausführungsform verwenden Rahmen mit ungeraden Nummern die Abtastung mit zunehmendem Durchmesser, während Rahmen mit geraden Nummern die Abtastung mit dem abnehmenden Durchmesser verwenden. Die Abtastvorrichtung der Erfindung digitalisiert die Informationen auf zweckmäßige Weise basierend auf der Phase des Abtastmusters (d.h. zunehmender oder abnehmender Durchmesser). Die erfassten Daten sind im Wesentlichen in Polarkoordinaten (r, θ). Die Polarkoordinaten können zur Bildrekonstruktion in Kartesische Koordinaten umgewandelt werden. 6 stellt ein spiralförmiges Abtastmuster gemäß einer anderen veranschaulichenden Ausführungsform der Erfindung dar. Gemäß anderen veranschaulichenden Ausführungsformen werden vieleckige Abtastmuster, wie beispielsweise viereckige Abtastmuster verwendet. Es sollte darauf hingewiesen werden, dass ein beliebiges Abtastmuster verwendet werden kann, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen.
7A stellt ein Bild dar, das mit einer tatsächlichen Einrichtung abgetastet wurde, die gemäß den Grundsätzen der Erfindung konstruiert wurde. 7B stellt die Rohdaten, die dem Bild von 7A entsprechen und die durch eine veranschaulichende Ausführungsform der Erfindung unter Verwendung eines Einzelpixel-Fotosensors erzeugt wurden, in dreidimensionaler Perspektive dar. 7C ist eine Amplitudenkarte in Farbe, die dem Bild von 7A entspricht und durch eine veranschaulichende Ausführungsform der Erfindung unter Verwendung eines Einzelpixel-Fotosensors erzeugt wurde. 8A stellt ein anderes Beispiel eines abgetasteten Bildes dar, das durch eine veranschaulichende Ausführungsform der Erfindung erzeugt wurde. In 8A werden die Abmessungen auf den X- und Y-Achsen in Millimetern gezeigt. 8B stellt ein anderes Beispiel eines abgetasteten Bildes dar, wobei das Bild einen Tabulator umfasst, um die Ausrichtung zu zeigen. In 8B werden die Abmessungen die X-Achse entlang in Millimetern gezeigt.
Wie aus den vorhergehenden veranschaulichenden Ausführungsformen ersichtlich ist, stellt die Erfindung eine Fotosensoreinrichtung bereit, deren Herstellung kostengünstig ist und die kleiner ist als die der gegenwärtigen Technologie. In einer Ausführungsform verwendet die Erfindung, im Gegensatz zu einem Array von Detektoren oder einem Bündel von Fasern, einen einzigen Miniaturdetektor. Ein Problem, das durch die Erfindung gelöst wird, ist, dass sie in Bereiche des menschlichen Körpers vordringen kann, die Endoskopen nicht zugänglich sind. Zusätzlich kann die Einrichtung der Erfindung weggeworfen werden, da ihre Herstellung kostengünstig ist. Zusätzlich können die Einrichtungen der veranschaulichenden Ausführungsformen mit irgendeiner verfügbaren Anzeigetechnologie verwendet werden. Ansprüche:

Claims

Abbildungseinrichtung, die in einen menschlichen Körper eingeführt werden kann, die Folgendes aufweist: eine Hülle (139); eine Lichtquelle (122), die an einer ersten Plattform (126) befestigt und innerhalb der Hülle (139) angeordnet ist, zum Beleuchten von mindestens einem Teil eines Zielbereichs (136); einen Einzelpixel-Fotosensor (124), der an einer zweiten Plattform (128) befestigt und innerhalb der Hülle (139) angeordnet ist, zum Erfassen von Lichtenergie, die von mindestens einem Teil (138) des Zielbereichs (136) empfangen wird; eine bewebare Baugruppe (132a, 132b, 133a, 133b), die angepasst ist, um die erste Plattform (126) in mindestens zwei Dimensionen in Bezug auf die zweite Plattform (128) zum Abtasten des Zielbereichs (136) zu bewegen, um es dem Fotosensor (124) zu ermöglichen, Lichtenergie von jedem von mehreren Orten an dem Zielbereich (136) zu detektieren.
Abbildungseinrichtung nach Anspruch 1, die ferner mehrere Lichtquellen (122, 123, 125, 127) umfasst, die angeordnet sind, um mindestens einen Teil (138) eines Zielbereichs (136) zu beleuchten.
Abbildungseinrichtung nach Anspruch 2, wobei mindestens eine der mehreren Lichtquellen (122, 123, 125, 127) eine LED oder eine Laserdiode ist.
Abbildungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Hülle (139) ferner eine Apertur umfasst, die zum Fokussieren von Licht auf den Zielbereich (136) angepasst ist.
Abbildungseinrichtung nach Anspruch 4, wobei die Apertur eine Zerstreuungslinse (140) oder eine Linse mit fester Brennweite (140) umfasst.
Abbildungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Lichtquelle (122) reflektiertes Licht oder Fluoreszenzlicht bereitstellt.
Abbildungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Hülle (139) ferner eine Apertur umfasst, die zum Fokussieren von Lichtenergie, die von jedem von mehreren beleuchteten Orten (138) an dem Zielbereich (136) empfangen wird, auf den Fotosensor (124) angepasst ist.
Abbildungseinrichtung nach Anspruch 7, wobei die Apertur eine Linse mit fester Brennweite (140) oder eine Zerstreuungslinse (140) umfasst.
Abbildungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei die bewegbare Baugruppe (132a, 132b, 133a, 133b) ein elektromagnetisches Material umfasst.
Abbildungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei die bewegbare Baugruppe (132a, 132b, 133a, 133b) ferner ein elektromagnetisches Stellglied, ein Stellglied des mikroelektromechanischen Typs oder ein piezoelektrisches Stellglied umfasst, das an die bewegliche Plattform (126) gekoppelt ist, um die Bewegung der ersten Plattform (126) zu steuern.
Abbildungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Abbildungseinrichtung wegwerfbar ist.
Abbildungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei die bewegbare Baugruppe (132a, 132b, 133a, 133b) die erste Plattform (126) in Bezug auf die Hülle (139) in einem vorbestimmten Abtastmuster bewegt, um jeden der mehreren Orte (138) des Zielbereichs (136) getrennt abzubilden, um ein Bild des Zielbereichs (136) zu bilden.
Abbildungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Lichtquelle (122) mehrere Beleuchtungselemente (122, 123, 125, 127) umfasst, die an der ersten Plattform (128) befestigt sind.
Abbildungseinrichtung nach Anspruch 13, wobei die erste Plattform (126) sich im Wesentlichen entlang einer Ebene erstreckt und wobei jedes der Beleuchtungselemente (122, 123, 125, 127) in Bezug auf die Ebene abgewinkelt ist.
Abbildungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 12, die ferner eine Linse (124b) umfasst, die über dem Fotosensor (124) befestigt ist.
Verfahren zum Abbilden eines Zielbereichs (136) innerhalb eines menschlichen Körpers, das Folgendes aufweist: Positionieren einer Hülle (139) in Bezug auf den Zielbereich (126), wobei die Hülle (139) darin eine Lichtquelle (122), einen Einzelpixel-Fotosensor (124) und eine bewegbare Baugruppe (132a, 132b, 133a, 133b) zum Bewegen des Fotosensors (124) in Bezug auf die Lichtquelle (122) umfasst; Beleuchten von mindestens einem Teil (138) des Zielbereichs (136) innen mit einer Lichtquelle (122); Erfassen von Energie von der Lichtquelle (122) nach der Reflexion von einem ersten Teil (138) des Zielbereichs (136) mit dem Fotosensor (124); Betätigen der bewegbaren Baugruppe (132a, 132b, 133a, 133b) zum Bewegen des Fotosensors (124); Erfassen von Energie von der Lichtquelle (122) nach der Reflexion von einem zweiten Teil (138) des Zielbereichs (136); und Wiederholen der Betätigungs- und Erfassungsschritte zum Abtasten des Zielbereichs (136), um es dem Fotosensor (124) zu ermöglichen, Lichtenergie von jedem der Teile (138) an dem Zielbereich (136) zu detektieren, um ein Bild vom Zielbereich (136) zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 16, das ferner Folgendes umfasst: Abtasten des Zielbereichs (136) durch Bewegen des Fotosensors (124) in mindestens zwei Dimensionen.
Abbildungsverfahren nach Anspruch 17, das ferner Folgendes umfasst: Befestigen der beweglichen Baugruppe (132a, 132b, 133a, 133b) auf einem Zapfengelenk (130) mit konstanter Geschwindigkeit, das zum Bewegen des Fotosensors (124) in zwei Dimensionen angepasst ist.
Abbildungsverfahren nach Anspruch 17, das ferner Folgendes umfasst: Abtasten des Zielbereichs (136) bei einer Wobbelfrequenz von über oder gleich etwa 1 kHz.
Abbildungsverfahren nach Anspruch 17, das ferner Folgendes umfasst: Abtasten des Zielbereichs (136) bei einer Rate von über oder gleich etwa 2 Hz.
Abbildungsverfahren nach Anspruch 16, das ferner Folgendes umfasst: Bereitstellen einer Lichtquelle (122) von Zeitfolge-Farb-LEDs, die der Reihe nach für jeden der mehreren Orte (138) des Zielbereichs (136) gepulst werden; und Abtasten des Zielbereichs (136) durch Bewegen des Fotosensors (124) in mindestens zwei Dimensionen zum Erzeugen eines Farbbildes des Zielbereichs (136).
Abbildungsverfahren nach Anspruch 16, das ferner Folgendes umfasst: Abtasten des Zielbereichs (136) durch Bewegen des Fotosensors (124) in zwei Dimensio nen zum Erzeugen einer Rasterabtastung oder einer kreisförmigen Abtastung des Zielbereichs (136).
Abbildungsverfahren nach Anspruch 16, das ferner Folgendes umfasst: synchrones Digitalisieren der erfassten Energie, die durch den Fotosensor (124) von jedem von mehreren Orten (138) des Zielbereichs (136) empfangen wird, um ein Bild des Zielbereichs (136) zu erzeugen.
Abbildungsverfahren nach Anspruch 16, das ferner Folgendes umfasst: synchrones Abtasten von Licht von der Lichtquelle (122) auf jedem von mehreren Orten (138) auf dem Zielbereich (136).
Abbildungseinrichtung, die in einen menschlichen Körper eingeführt werden kann, die Folgendes aufweist: eine Hülle (139); eine Lichtquelle (122), die an einer ersten Plattform (126) befestigt und innerhalb der Hülle (139) angeordnet ist, zum Beleuchten von mindestens einem Teil eines Zielbereichs (136); einen Einzelpixel-Fotosensor (124), der an einer zweiten Plattform (128) befestigt und innerhalb der Hülle (139) zum Abfühlen von Lichtenergie angeordnet ist, die von mindestens einem Teil (138) des Zielbereichs (139) empfangen wird; und eine bewegbare Baugruppe (132a, 132b, 133a, 133b), die angepasst ist, um die zweite Plattform (128) in mindestens zwei Dimensionen in Bezug auf die erste Plattform (126) zum Abtasten des Zielbereichs (136) zu bewegen, um es dem Fotosensor (124) zu ermöglichen, Lichtenergie von jedem von mehreren Orten an dem Zielbereich (136) zu detektieren.
Abbildungseinrichtung nach Anspruch 25, die ferner mehrere Lichtquellen (122, 123, 125, 127) umfasst, die angeordnet sind, um mindestens einen Teil (138) eines Zielbereichs (136) zu beleuchten.
Abbildungseinrichtung nach Anspruch 26, wobei mindestens eine der mehreren Lichtquellen (122, 123, 125, 127) eine LED oder eine Laserdiode ist.
Abbildungseinrichtung nach Anspruch 25, wobei die Hülle (139) ferner eine Apertur umfasst, die zum Fokussieren von Licht auf den Zielbereich (136) angepasst ist.
Abbildungseinrichtung nach Anspruch 28, wobei die Apertur eine Zerstreuungslinse (140) oder eine Linse mit fester Brennweite (140) umfasst.
Abbildungseinrichtung nach Anspruch 25, wobei die Lichtquelle (122) reflektiertes Licht oder Fluoreszenzlicht bereitstellt.
Abbildungseinrichtung nach Anspruch 25, wobei die Hülle (139) ferner eine Apertur umfasst, die zum Fokussieren von Lichtenergie, die von jedem von mehreren beleuchteten Orten (138) an dem Zielbereich (136) empfangen wird, auf den Fotosensor (124) angepasst ist.
Abbildungseinrichtung nach Anspruch 31, wobei die Apertur eine Linse mit fester Brennweite (140) oder eine Zerstreuungslinse (140) umfasst.
Abbildungseinrichtung nach Anspruch 25, wobei die bewegbare Baugruppe (132a, 132b, 133a, 133b) ein elektromagnetisches Material umfasst.
Abbildungseinrichtung nach Anspruch 25, wobei die bewegbare Baugruppe (132a, 132b, 133a, 133b) ferner ein elektromagnetisches Stellglied, ein Stellglied des mikroelektromechanischen Typs oder ein piezoelektrisches Stellglied umfasst, das an die bewegliche Plattform (126) gekoppelt ist, um die Bewegung der zweiten Plattform (128) zu steuern.
Abbildungseinrichtung nach Anspruch 25, wobei die Abbildungseinrichtung wegwerfbar ist.
Abbildungseinrichtung nach Anspruch 25, wobei die bewegbare Baugruppe (132a, 132b, 133a, 133b) die zweite Plattform (128) in Bezug auf die Hülle (139) in einem vorbestimmten Abtastmuster bewegt, um jeden von mehreren Orten (138) des Zielbereichs (136) getrennt abzubilden, um ein Bild des Zielbereichs (136) zu bilden.
Abbildungseinrichtung nach Anspruch 25, wobei die Lichtquelle (122) mehrere Beleuchtungselemente (122, 123, 125, 127) umfasst, die an der ersten Plattform (126) befestigt sind.
Abbildungseinrichtung nach Anspruch 37, wobei die erste Plattform (126) sich im Wesentlichen entlang einer Ebene erstreckt und wobei jedes der Beleuchtungselemente (122, 123, 125, 127) in Bezug auf die Ebene abgewinkelt ist.
Abbildungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 36, die ferner eine Linse (124b) umfasst, die über dem Fotosensor (124) befestigt ist, die nur das Empfangen von Licht, das von einem einzigen Ort (138) des Zielbereichs (136) reflektiert wird, durch den Fotosensor (124) ermöglicht.
Verfahren zum Abbilden eines Zielbereichs (136) innerhalb eines menschlichen Körpers, das Folgendes aufweist: Positionieren einer Hülle (139) in Bezug auf den Zielbereich (126), wobei die Hülle (139) darin eine Lichtquelle (122), einen Einzelpixel-Fotosensor (124) und eine bewegbare Baugruppe (132a, 132b, 133a, 133b) zum Bewegen der Lichtquelle (122) in Bezug auf den Fotosensor (124) umfasst; Beleuchten von mindestens einem Teil (138) des Zielbereichs (136) innen mit der Lichtquelle (122); Erfassen von Energie von der Lichtquelle (122) nach der Reflexion von einem ersten Teil (138) des Zielbereichs (136) mit dem Fotosensor (124); Betätigen der bewegbaren Baugruppe (132a, 132b, 133a, 133b) zum Bewegen der Lichtquelle (122); Erfassen von Energie von der Lichtquelle (122) nach der Reflexion von einem zweiten Teil (138) des Zielbereichs (136); und Wiederholen der Betätigungs- und Erfassungsschritte zum Abtasten des Zielbereichs (136), um es dem Fotosensor (124) zu ermöglichen, Lichtenergie von jedem der Teile (138) an dem Zielbereich (136) zu detektieren, um ein Bild vom Zielbereich (136) zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 40, das ferner Folgendes umfasst: Abtasten des Zielbereichs (136) durch Bewegen der Lichtquelle (122) in mindestens zwei Dimensionen.
Abbildungsverfahren nach Anspruch 41, das ferner Folgendes umfasst: Befestigen der beweglichen Baugruppe (132a, 132b, 133a, 133b) auf einem Zapfengelenk (130) mit konstanter Geschwindigkeit, das zum Bewegen der Lichtquelle (122) in zwei Dimensionen angepasst ist.
Abbildungsverfahren nach Anspruch 41, das ferner Folgendes umfasst: Abtasten des Zielbereichs (136) bei einer Wobbelfrequenz von über oder gleich etwa 1 kHz.
Abbildungsverfahren nach Anspruch 41, das ferner Folgendes umfasst: Abtasten des Zielbereichs (136) bei einer Rate von über oder gleich etwa 2 Hz.
Abbildungsverfahren nach Anspruch 40, das ferner Folgendes umfasst: Bereitstellen einer Lichtquelle (122) von Zeitfolge-Farb-LEDs, die der Reihe nach für jeden der mehreren Orte (138) des Zielbereichs (136) gepulst werden; und Abtasten des Zielbereichs (136) durch Bewegen der Lichtquelle (122) in mindestens zwei Dimensionen zum Erzeugen eines Farbbildes des Zielbereichs (136).
Abbildungsverfahren nach Anspruch 40, das ferner Folgendes umfasst: Abtasten des Zielbereichs (136) durch Bewegen der Lichtquelle (122) in zwei Dimensionen zum Erzeugen einer Rasterabtastung oder einer kreisförmigen Abtastung des Zielbereichs (136).
Abbildungsverfahren nach Anspruch 40, das ferner Folgendes umfasst: synchrones Digitalisieren der erfassten Energie, die durch den Fotosensor (124) von jedem von mehreren Orten (138) des Zielbereichs (136) empfangen wird, um ein Bild des Zielbereichs (136) zu erzeugen.
Abbildungsverfahren nach Anspruch 40, das ferner Folgendes umfasst: synchrones Abtasten von Licht von der Lichtquelle (122) auf jedem von mehreren Orten (138) auf dem Zielbereich (136).