RU2738314C1 - System, computing device and method of determining optical properties of volume scattering medium using diffuse reflectometry - Google Patents

System, computing device and method of determining optical properties of volume scattering medium using diffuse reflectometry Download PDF

Info

Publication number
RU2738314C1
RU2738314C1 RU2020107787A RU2020107787A RU2738314C1 RU 2738314 C1 RU2738314 C1 RU 2738314C1 RU 2020107787 A RU2020107787 A RU 2020107787A RU 2020107787 A RU2020107787 A RU 2020107787A RU 2738314 C1 RU2738314 C1 RU 2738314C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
radiation
array
volume
scattering medium
receiving system
Prior art date
Application number
RU2020107787A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Григорьевич Аниканов
Татьяна Игоревна КОПЫСОВА
Павел Александрович Ившин
Алексей Дмитриевич Ланцов
Василий Викторович Григорьев
Максим Владимирович Рябко
Original Assignee
Самсунг Электроникс Ко., Лтд.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Самсунг Электроникс Ко., Лтд. filed Critical Самсунг Электроникс Ко., Лтд.
Priority to RU2020107787A priority Critical patent/RU2738314C1/en
Priority to KR1020200134631A priority patent/KR20210106321A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2738314C1 publication Critical patent/RU2738314C1/en
Priority to US17/123,336 priority patent/US11353398B2/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G01N21/4738Diffuse reflection, e.g. also for testing fluids, fibrous materials
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/02Details
    • G01J1/04Optical or mechanical part supplementary adjustable parts
    • G01J1/0407Optical elements not provided otherwise, e.g. manifolds, windows, holograms, gratings
    • G01J1/0411Optical elements not provided otherwise, e.g. manifolds, windows, holograms, gratings using focussing or collimating elements, i.e. lenses or mirrors; Aberration correction
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G01N21/49Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • G01J1/44Electric circuits
    • G01J2001/4446Type of detector
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G01N21/4738Diffuse reflection, e.g. also for testing fluids, fibrous materials
    • G01N2021/4776Miscellaneous in diffuse reflection devices

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: invention can be used to determine optical properties of a volume-scattering medium. Essence of invention consists in that system for determining optical properties of volume-scattering medium using diffuse reflectometry, comprising: a radiation source configured to provide radiation to the volume-scattering medium in the radiation input region; an optical receiving system configured to receive radiation transmitted through the scattering medium in the radiation receiving region to obtain a radiation intensity distribution, wherein the optical receiving system comprises an array of LC (liquid crystal) cells, an array of microlenses and an array of photodetectors which are aligned such that each LC cell from the array of LC cells corresponds to a corresponding microlens from the array of microlenses and a corresponding photodetector from the array of photodetectors; a separator which separates the radiation input region from the radiation receiving region and is configured to prevent radiation incident partially reflected from the surface of the volume-scattering medium in the radiation input region into the radiation receiving region of the optical receiving system; control unit configured to control the optical receiving system, while providing radiation to the volume-scattering medium in the radiation input region, to induce the optical receiving system to serially open each LC cell with simultaneous reception of radiation which has passed through the corresponding open LC cell and a microlens corresponding to the photodetector from the array of photodetectors to obtain said radiation intensity distribution; and a data processing unit configured to determine the optical properties of the volume-scattering medium based on the radiation intensity distribution.
EFFECT: technical result is enabling high accuracy of determining optical properties of a volume scattering medium.
24 cl, 6 dwg

Description

Область техникиTechnology area

[0001] Настоящее изобретение относится к способу определения оптических свойств объемно-рассеивающей среды без проникновения и без разрушения объемно-рассеивающей среды. Более конкретно, в данной заявке раскрыты система, вычислительно устройство и способ, реализующие определение оптических свойств объемно-рассеивающей среды с использованием диффузной рефлектометрии.[0001] The present invention relates to a method for determining the optical properties of a volume scattering medium without penetration and without destroying the volume scattering medium. More specifically, this application discloses a system, computing device, and method for determining the optical properties of a volume-scattering medium using diffuse reflectometry.

Уровень техникиState of the art

[0002] Объемно-рассеивающие среды такие как, например, биоматериал (кровь, кожа), дерево, фармакологические и другие композиции, продукты и другие материалы, которые подпадают под определение мутной среды, обладают двумя главными параметрами, которые определяют их оптические свойства: коэффициентом рассеяния и коэффициентом поглощения. Для точного определения оптических свойств объемно-рассеивающей среды крайне важно, чтобы измерение этих коэффициентов было точным.[0002] Volume-scattering media such as, for example, biomaterial (blood, skin), wood, pharmacological and other compositions, products and other materials that fall under the definition of a turbid medium, have two main parameters that determine their optical properties: the coefficient scattering and absorption coefficient. To accurately determine the optical properties of the volume scattering medium, it is extremely important that the measurement of these coefficients is accurate.

[0003] Большинство известных устройств неинвазивного определения оптических свойств объемно-рассеивающей среды основаны на спектрометрии и измеряют эту среду лишь по одному отклику, определяемому комбинацией коэффициентов рассеяния и поглощения, за раз. Таким образом, точность этого отклика снижается из-за явления перекрестных помех, при котором излучение, прошедшее через измеряемую объемно-рассеивающую среду и характерное для определенной зоны на поверхности объемно-рассеивающей среды, одновременно принимается двумя или более расположенными рядом фотодетекторами (приемниками) из массива фотодетекторов в оптической приемной системе в силу присущих этой оптической приемной системе аберраций. Таким образом, отношение сигнал/шум (SNR) существенно снижается даже при перекрестных помехах в 1%.[0003] Most of the known devices for non-invasive determination of the optical properties of a volume-scattering medium are based on spectrometry and measure this medium only one response, determined by a combination of scattering and absorption coefficients, at a time. Thus, the accuracy of this response is reduced due to the phenomenon of crosstalk, in which radiation that has passed through the measured volume-scattering medium and is characteristic of a certain area on the surface of the volume-scattering medium is simultaneously received by two or more adjacent photodetectors (receivers) from the array photodetectors in the optical receiving system due to the aberrations inherent in this optical receiving system. Thus, the signal-to-noise ratio (SNR) is significantly reduced even with a crosstalk of 1%.

[0004] Патентный документ EP1119763 (A1) - 2001-08-01 раскрывает «METHOD FOR MEASURING LOCALLY AND SUPERFICIALLY THE SCATTERING AND ABSORPTION PROPERTIES OF TURBID MEDIA». Решение, раскрытое в патентном документе ‘763, является, по мнению Заявителя, ближайшим аналогом. В одном варианте осуществления упомянутого решения предоставляется блок источника коллимированного или сфокусированного излучения, оптический детекторный блок, который сформирован из одномерного или двухмерного массива оптических детекторов, и блок обработки сигналов. Таким образом, раскрытое в документе '763 решение проводит измерения лишь по одному отклику за раз, т.е. этому решению все еще присущи перекрестные помехи на стороне фотодетекторов, которые существенно снижают SNR.[0004] Patent Document EP1119763 (A1) - 2001-08-01 discloses "METHOD FOR MEASURING LOCALLY AND SUPERFICIALLY THE SCATTERING AND ABSORPTION PROPERTIES OF TURBID MEDIA" . The solution disclosed in the '763 patent is, in the opinion of the Applicant, the closest analogue. In one embodiment of said solution, a collimated or focused radiation source unit, an optical detector unit, which is formed from a one-dimensional or two-dimensional optical detector array, and a signal processing unit are provided. Thus, the '763 solution measures only one response at a time, i.e. this solution still has inherent cross-talk on the photodetector side, which significantly reduces SNR.

Сущность изобретенияThe essence of the invention

[0005] Для решения вышеописанной технической проблемы и достижения технического результата, заключающегося в повышении точности определения оптических свойств объемно-рассеивающей среды за счет исключения перекрестных помех на стороне фотодетекторов, предложены следующие основные аспекты изобретения, раскрытого в данной заявке.[0005] To solve the above-described technical problem and achieve the technical result of improving the accuracy of determining the optical properties of the volume-scattering medium by eliminating cross-talk on the side of photodetectors, the following main aspects of the invention disclosed in this application are proposed.

[0006] Согласно первому аспекту настоящего изобретения предложена система определения оптических свойств объемно-рассеивающей среды с использованием диффузной рефлектометрии, содержащая: по меньшей мере один источник излучения, выполненный с возможностью обеспечения излучения к объемно-рассеивающей среде в области ввода излучения; оптическую приемную систему, выполненную с возможностью приема излучения, прошедшего через объемно-рассеивающую среду, в области приема излучения для получения распределения интенсивности излучения, при этом оптическая приемная система содержит массив ЖК(жидкокристаллических)-ячеек, массив микролинз и массив фотодетекторов, которые совмещены так, что каждой ЖК-ячейке из массива ЖК-ячеек соответствует соответствующая микролинза из массива микролинз и соответствующий фотодетектор из массива фотодетекторов; по меньшей мере один разделитель, отделяющий область ввода излучения от области приема излучения и выполненный с возможностью предотвращения попадания излучения, частично отраженного от поверхности объемно-рассеивающей среды в области ввода излучения, в область приема излучения оптической приемной системы; блок управления, выполненный с возможностью управления оптической приемной системой, во время обеспечения излучения к объемно-рассеивающей среде в области ввода излучения, для побуждения оптической приемной системы к последовательному открытию каждой ЖК-ячейки из массива ЖК-ячеек с одновременным приемом излучения, прошедшего через соответствующую открытую ЖК-ячейку и микролинзу, соответствующим фотодетектором из массива фотодетекторов, чтобы получить упомянутое распределение интенсивности излучения; и блок обработки данных, выполненный с возможностью определения оптических свойств объемно-рассеивающей среды на основе распределения интенсивности излучения.[0006] According to a first aspect of the present invention, there is provided a system for determining optical properties of a volume scattering medium using diffuse reflectometry, comprising: at least one radiation source configured to provide radiation to the volume scattering medium in a radiation input region; an optical receiving system configured to receive radiation that has passed through a volume-scattering medium in the radiation receiving region to obtain a radiation intensity distribution, while the optical receiving system contains an array of LC (liquid crystal) cells, an array of microlenses and an array of photodetectors, which are combined as follows that each LCD cell from the array of LCD cells corresponds to a corresponding microlens from the array of microlenses and a corresponding photodetector from the array of photodetectors; at least one separator separating the radiation input area from the radiation receiving area and configured to prevent the ingress of radiation, partially reflected from the surface of the volume-scattering medium in the radiation input area, into the radiation receiving area of the optical receiving system; a control unit configured to control the optical receiving system, while providing radiation to the volume-scattering medium in the radiation input region, to induce the optical receiving system to sequentially open each LC cell from an array of LCD cells while simultaneously receiving radiation that has passed through the corresponding an open LCD cell and a microlens with a corresponding photodetector from a photodetector array to obtain said radiation intensity distribution; and a data processing unit configured to determine the optical properties of the volume scattering medium based on the radiation intensity distribution.

[0007] Согласно второму аспекту настоящего изобретения предложено вычислительное устройство пользователя с функцией определения оптических свойств объемно-рассеивающей среды, содержащее установленные по меньшей мере частично в корпусе вычислительного устройства пользователя: по меньшей мере один источник излучения, выполненный с возможностью обеспечения излучения к объемно-рассеивающей среде в области ввода излучения; оптическую приемную систему, выполненную с возможностью приема излучения, прошедшего через объемно-рассеивающую среду, в области приема излучения для получения распределения интенсивности излучения, при этом оптическая приемная система содержит массив ЖК-ячеек, массив микролинз и массив фотодетекторов, которые совмещены так, что каждой ЖК-ячейке из массива ЖК-ячеек соответствует соответствующая микролинза из массива микролинз и соответствующий фотодетектор из массива фотодетекторов; по меньшей мере один разделитель, отделяющий область ввода излучения от области приема излучения и выполненный с возможностью предотвращения попадания излучения, частично отраженного от поверхности объемно-рассеивающей среды в области ввода излучения, в область приема излучения оптической приемной системы; процессор, выполненный с возможностью: управления оптической приемной системой, во время обеспечения излучения к объемно-рассеивающей среде в области ввода излучения, для побуждения оптической приемной системы к последовательному открытию каждой ЖК-ячейки из массива ЖК-ячеек с одновременной регистрацией излучения, прошедшего через соответствующую открытую ЖК-ячейку, соответствующим фотодетектором из массива фотодетекторов, чтобы получить упомянутое распределение интенсивности излучения; и определения оптических свойств объемно-рассеивающей среды на основе полученного распределения интенсивности излучения.[0007] According to a second aspect of the present invention, there is provided a user computing device with a function for determining the optical properties of a volume-scattering medium, comprising at least partially installed in a housing of the user computing device: at least one radiation source configured to provide radiation to the volume-scattering medium. environment in the field of radiation input; an optical receiving system configured to receive radiation that has passed through a volume-scattering medium in the radiation receiving region to obtain a radiation intensity distribution, while the optical receiving system contains an array of LCD cells, an array of microlenses and an array of photodetectors, which are aligned so that each An LCD cell from an array of LCD cells corresponds to a corresponding microlens from an array of microlenses and a corresponding photodetector from an array of photodetectors; at least one separator separating the radiation input area from the radiation receiving area and configured to prevent the ingress of radiation, partially reflected from the surface of the volume-scattering medium in the radiation input area, into the radiation receiving area of the optical receiving system; a processor capable of: controlling the optical receiving system, while providing radiation to the volume-scattering medium in the region of radiation input, to induce the optical receiving system to sequentially open each LC cell from an array of LCD cells with simultaneous registration of radiation that has passed through the corresponding an open LCD cell with a corresponding photodetector from the photodetector array to obtain said radiation intensity distribution; and determining the optical properties of the volume scattering medium based on the obtained radiation intensity distribution.

[0008] Согласно третьему аспекту настоящего изобретения предложен способ определения оптических свойств объемно-рассеивающей среды, содержащий этапы, на которых: вводят излучение в область подсветки на поверхности объемно-рассеивающей среды с одновременным предотвращением попадания излучения, частично отраженного от поверхности объемно-рассеивающей среды в области подсветки, в целевую область оптической приемной системы, содержащей массив ЖК-ячеек, массив микролинз и массив фотодетекторов, которые совмещены так, что каждой ЖК-ячейке из массива ЖК-ячеек соответствует соответствующая микролинза из массива микролинз и соответствующий фотодетектор из массива фотодетекторов; принимают посредством оптической приемной системы излучение, прошедшее через объемно-рассеивающую среду, в целевой области для получения распределения интенсивности излучения, при этом упомянутый прием излучения содержит подэтапы, на которых, одновременно с вводом излучения в область подсветки на поверхности объемно-рассеивающей среды: последовательно открывают каждую ЖК-ячейку из массива ЖК-ячеек и регистрируют излучение, прошедшее через открытую ЖК-ячейку, соответствующим фотодетектором из массива фотодетекторов, чтобы получить множество значений интенсивности излучения, которое представляет упомянутое распределение интенсивности излучения; и определяют оптические свойства объемно-рассеивающей среды на основе распределения интенсивности излучения.[0008] According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for determining the optical properties of a volume-scattering medium, comprising the steps of: introducing radiation into an illumination region on the surface of the volume-scattering medium while preventing the radiation partially reflected from the surface of the volume-scattering medium from entering the backlight area, into the target area of the optical receiving system containing an array of LCD cells, an array of microlenses and an array of photodetectors, which are aligned so that each LCD cell from the array of LCD cells corresponds to a corresponding microlens from the array of microlenses and a corresponding photodetector from the array of photodetectors; by means of an optical receiving system, radiation passed through the volume-scattering medium is received in the target area to obtain the distribution of the radiation intensity, while the said reception of radiation contains substages, in which, simultaneously with the introduction of radiation into the illumination region on the surface of the volume-scattering medium: sequentially open each LCD cell of the array of LCD cells and detecting radiation transmitted through the open LCD cell with a corresponding photodetector from the array of photodetectors to obtain a plurality of radiation intensity values that represent said radiation intensity distribution; and determining the optical properties of the volume scattering medium based on the radiation intensity distribution.

Краткое описание чертежейBrief Description of Drawings

[0009] Другие аспекты, особенности и преимущества настоящего изобретения станут понятны специалисту в данной области после ознакомления с нижеследующим подробным описанием вариантов осуществления настоящего изобретения со ссылкой на приложенные чертежи, на которых:[0009] Other aspects, features and advantages of the present invention will become apparent to the person skilled in the art upon reading the following detailed description of embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings, in which:

[ФИГ. 1] Фиг. 1 иллюстрирует вид сбоку варианта осуществления системы 100 определения оптических свойств объемно-рассеивающей среды 20 с использованием диффузной рефлектометрии в начальный момент t1 времени работы.[FIG. 1] FIG. 1 illustrates a side view of an embodiment of a system 100 for determining the optical properties of a volume scattering medium 20 using diffuse reflectometry at an initial time t 1 of the operating time.

[ФИГ. 2] Фиг. 2 иллюстрирует вид сверху варианта осуществления системы 100 определения оптических свойств объемно-рассеивающей среды 20 с использованием диффузной рефлектометрии в начальный момент t1 времени работы.[FIG. 2] FIG. 2 illustrates a top view of an embodiment of a system 100 for determining the optical properties of a volume scattering medium 20 using diffuse reflectometry at an initial time t 1 of the operating time.

[ФИГ. 3] Фиг. 3 иллюстрирует вид сбоку варианта осуществления системы 100 определения оптических свойств объемно-рассеивающей среды 20 с использованием диффузной рефлектометрии в последующий момент t2 времени работы.[FIG. 3] FIG. 3 illustrates a side view of an embodiment of a system 100 for determining the optical properties of a volume scattering medium 20 using diffuse reflectometry at a subsequent time t 2 of operation.

[ФИГ. 4] Фиг. 4 иллюстрирует вариант осуществления вычислительного устройства 300 пользователя с функцией определения оптических свойств объемно-рассеивающей среды 20.[FIG. 4] FIG. 4 illustrates an embodiment of a user computing device 300 with a function for determining the optical properties of a volume scattering medium 20.

[ФИГ. 5] Фиг. 5 иллюстрирует вариант осуществления способа определения оптических свойств объемно-рассеивающей среды 20.[FIG. 5] FIG. 5 illustrates an embodiment of a method for determining the optical properties of a volume scattering medium 20.

[ФИГ. 6] Фиг. 6 иллюстрирует подэтапы этапа приема S405 излучения, прошедшего через объемно-рассеивающую среду 20, в целевой области для получения распределения интенсивности излучения согласно варианту осуществления способа определения оптических свойств объемно-рассеивающей среды 20, показанного на фигуре 5.[FIG. 6] FIG. 6 illustrates the sub-steps of the step of receiving S405 radiation that has passed through the volume scattering medium 20 in the target area for obtaining the radiation intensity distribution according to an embodiment of the method for determining the optical properties of the volume scattering medium 20 shown in FIG. 5.

Подробное описание вариантов осуществления изобретенияDetailed description of embodiments of the invention

[0010] Фиг. 1 иллюстрирует вид сбоку варианта осуществления системы 100 определения оптических свойств объемно-рассеивающей среды 20 с использованием диффузной рефлектометрии в начальный момент (t0) времени работы. Вид сверху этого варианта осуществления системы 100 определения оптических свойств объемно-рассеивающей среды 20 с использованием диффузной рефлектометрии в начальный момент времени работы проиллюстрирован на фиг. 2. Объемно-рассеивающая среда 20 показана на фиг. 1-2 в качестве примера среды, оптические свойства которой желают определить с помощью системы 100. Должно быть понятно, что среда 20 в состав самой системы 100 не входит. Кроме того, должно быть понятно, что ориентация среды 20 относительно компонентов системы 100 не обязательно является такой, как показана на фиг. 1-2. Объемно-рассеивающей средой 20, может быть, но без ограничения далее упомянутыми средами, биоматериал (например, кровь, кожа), дерево, фармакологические и другие композиции, продукты, газ, в каком-либо прозрачном сосуде, а также другие материалы, которые подпадают под определение мутной среды. Если предполагается использование системы 100 для определения оптических свойств или анализа газовой объемно-рассеивающей среды 20, система 100 может дополнительно включать в себя камеру (не показана на фигурах) из прозрачного материала (например, стекла), в которую предварительно накачивается или которая иным образом наполняется газовой объемно-рассеивающей средой 20, оптические свойства или анализ которой необходимо определить/провести.[0010] FIG. 1 illustrates a side view of an embodiment of a system 100 for determining the optical properties of a volume scattering medium 20 using diffuse reflectometry at an initial time (t 0 ) of operation. A top view of this embodiment of the system 100 for determining the optical properties of the volume scattering medium 20 using diffuse reflectometry at the initial time of operation is illustrated in FIG. 2. The volume scattering medium 20 is shown in FIG. 1-2 as an example of a medium whose optical properties are desired to be determined by the system 100. It should be understood that the medium 20 is not included in the system 100 itself. In addition, it should be understood that the orientation of the environment 20 relative to the components of the system 100 is not necessarily the same as shown in FIG. 1-2. The volume-scattering medium 20 can be, but is not limited to, the following media, biomaterial (for example, blood, skin), wood, pharmacological and other compositions, products, gas, in any transparent vessel, as well as other materials that fall under under the definition of a turbid environment. If the system 100 is intended to be used to determine the optical properties or to analyze the gaseous space-scattering medium 20, the system 100 may further include a chamber (not shown in the figures) of a transparent material (e.g., glass), which is pre-inflated or otherwise filled. gaseous space-scattering medium 20, the optical properties or analysis of which must be determined / carried out.

[0011] Система 100 определения оптических свойств объемно-рассеивающей среды 20 с использованием диффузной рефлектометрии, проиллюстрированная на фиг. 1-2, содержит по меньшей мере один источник 105 излучения, выполненный с возможностью обеспечения излучения к объемно-рассеивающей среде 20 в области 10 ввода излучения. В предпочтительном варианте осуществления источником 105 излучения является, но без ограничения упомянутым, источник когерентного излучения (например, лазер), светодиод(ы) (LED), суперлюминесцентный диод(ы) (SLD), лампа (например, ксеноновая) с фильтром. Примеры лазеров, которые могут быть использованы: DFB лазер, VCSEL и др. Должно быть понятно, что область 10 ввода излучения показана на фиг. 1-2 схематично. Фактический размер и форма области 10 ввода излучения (т.е. пятна подсветки на поверхности объемно-рассеивающей среды 20) зависит от типа, формы и количества источников излучения 105, а также от расстояния от источников 105 излучения до поверхности объемно-рассеивающей среды 20. При использовании источника 105 излучения без передающей оптической системы, источник 105 располагают как можно ближе к поверхности объемно-рассеивающей среды 20, в противном случае пятно подсветки на поверхности объемно-рассеивающей среды 20 становится большим, а точность восстановления оптических свойств уменьшается. Конкретное расстояние от источника 105 излучения до поверхности объемно-рассеивающей среды 20 может быть подобрано эмпирически с учетом конструктивных особенностей корпуса (не показан) системы 100 и взаимного расположения компонентов системы 100 в этом корпусе.[0011] The system 100 for determining the optical properties of the volume scattering medium 20 using diffuse reflectometry, illustrated in FIG. 1-2, contains at least one radiation source 105 configured to provide radiation to the volume-scattering medium 20 in the radiation input region 10. In a preferred embodiment, the radiation source 105 is, but is not limited to, a coherent radiation source (eg, a laser), light-emitting diode (s) (LED), superluminescent diode (s) (SLD), a lamp (eg, xenon) with a filter. Examples of lasers that can be used: DFB laser, VCSEL, etc. It should be understood that the radiation input region 10 is shown in FIG. 1-2 schematically. The actual size and shape of the radiation input region 10 (i.e., the illumination spot on the surface of the volume scattering medium 20) depends on the type, shape and number of radiation sources 105, as well as on the distance from the radiation sources 105 to the surface of the volume scattering medium 20. When using the radiation source 105 without a transmitting optical system, the source 105 is placed as close as possible to the surface of the volume-scattering medium 20, otherwise the illumination spot on the surface of the volume-scattering medium 20 becomes large, and the accuracy of restoring the optical properties decreases. The specific distance from the radiation source 105 to the surface of the volume-scattering medium 20 can be selected empirically taking into account the design features of the housing (not shown) of the system 100 and the relative position of the components of the system 100 in this housing.

[0012] Система 100 определения оптических свойств объемно-рассеивающей среды 20 с использованием диффузной рефлектометрии, проиллюстрированная на фиг. 1-2, содержит оптическую приемную систему 110. Оптическая приемная система 110 выполнена с возможностью приема излучения, прошедшего через объемно-рассеивающую среду 20, в области 15 приема излучения для получения распределения интенсивности излучения. Должно быть понятно, что область 15 приема излучения показана на фиг. 1-2 схематично. Фактический размер и форма области 15 приема излучения (т.е. целевой области на поверхности объемно-рассеивающей среды 20) зависит от типа, формы и количества элементов в оптической приемной системе 110. Конкретное расстояние от поверхности объемно-рассеивающей среды 20 до оптической приемной системы может быть подобрано эмпирически с учетом конструктивных особенностей корпуса (не показан) системы 100 и взаимного расположения компонентов системы 100 в этом корпусе. При этом оптическая приемная система 110 содержит массив 110.1 ЖК-ячеек, массив 110.2 микролинз и массив 110.3 фотодетекторов, которые совмещены так, что каждой ЖК-ячейке из массива ЖК-ячеек соответствует соответствующая микролинза из массива микролинз и соответствующий фотодетектор из массива фотодетекторов (см. фиг. 1). В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения массив 110.1 ЖК-ячеек, массив 110.2 микролинз и массив 110.3 фотодетекторов совмещены друг с другом в указанном порядке по мере удаления от объемно-рассеивающей среды 20 и, опционально, могут быть смонтированы в корпусе оптической приемной системы 110, как показано на фиг. 1-2.[0012] The system 100 for determining the optical properties of the volume scattering medium 20 using diffuse reflectometry, illustrated in FIG. 1-2, contains an optical receiving system 110. The optical receiving system 110 is configured to receive radiation that has passed through the volume-scattering medium 20 in the radiation receiving area 15 to obtain a radiation intensity distribution. It should be understood that the radiation receiving area 15 is shown in FIG. 1-2 schematically. The actual size and shape of the radiation receiving area 15 (i.e., the target area on the surface of the volume scattering medium 20) depends on the type, shape and number of elements in the optical receiving system 110. The specific distance from the surface of the volume scattering medium 20 to the optical receiving system can be selected empirically taking into account the design features of the housing (not shown) of the system 100 and the relative position of the components of the system 100 in this housing. In this case, the optical receiving system 110 contains an array of 110.1 LCD cells, an array of 110.2 microlenses, and an array of photodetectors 110.3, which are aligned so that each LCD cell from an array of LCD cells corresponds to a corresponding microlens from an array of microlenses and a corresponding photodetector from an array of photodetectors (see Fig. 1). In a preferred embodiment of the present invention, an LCD cell array 110.1, a microlens array 110.2, and a photodetector array 110.3 are aligned with each other in this order as they move away from the volume scattering medium 20 and, optionally, can be mounted in the housing of the optical receiving system 110, as shown in FIG. 1-2.

[0013] Согласно настоящему изобретению массив 110.1 ЖК-ячеек может состоять из двух или более ЖК-ячеек, размещенных в по меньшей мере один ряд, массив 110.2 микролинз может состоять из двух или более микролинз, размещенных в по меньшей мере один ряд, и массив 110.3 фотодетекторов может состоять из двух или более фотодетекторов, размещенных в по меньшей мере один ряд. В конкретном (иллюстративном) варианте осуществления, показанном на фиг. 1-2, размерностью каждого из массива 110.1 ЖК-ячеек, массива 110.2 микролинз и массива 110.3 фотодетекторов является 1×6 (шесть элементов в каждом массиве, выстроенные в один ряд). Специалисту будет понятно, что могут иметь место другие размерности упомянутых массивов, например, 1×2, 2×6, 6×6, а также то, что увеличение числа элементов может повысить разрешающую способность оптической приемной системы 110. В предпочтительном варианте осуществления массив 110.1 ЖК-ячеек, массив 110.2 микролинз, массив 110.3 фотодетекторов содержат одинаковое число соответствующих элементов. Тем не менее, может иметь место такой вариант осуществления настоящего изобретения, в котором массив 110.1 ЖК-ячеек, массив 110.2 микролинз, массив 110.3 фотодетекторов содержат разное число соответствующих элементов, например, массив 110.1 ЖК-ячеек содержит одну ЖК-ячейку, массив 110.2 микролинз содержит один приемник.[0013] According to the present invention, an LCD cell array 110.1 may be comprised of two or more LCD cells arranged in at least one row, a microlens array 110.2 may be composed of two or more microlenses arranged in at least one row, and an array 110.3 photodetectors may consist of two or more photodetectors arranged in at least one row. In the specific (illustrative) embodiment shown in FIG. 1-2, the dimension of each of the array of 110.1 LCD cells, the array of 110.2 microlenses and the array of 110.3 photodetectors is 1 × 6 (six elements in each array, lined up in one row). One skilled in the art will appreciate that other dimensions of these arrays may exist, for example 1 × 2, 2 × 6, 6 × 6, and that increasing the number of elements can increase the resolution of the optical receiving system 110. In a preferred embodiment, the array 110.1 LCD cells, microlens array 110.2, photodetector array 110.3 contain the same number of corresponding elements. However, there may be an embodiment of the present invention in which the LCD cell array 110.1, the microlens array 110.2, the photodetector array 110.3 contain different numbers of corresponding elements, for example, the LCD cell array 110.1 contains one LCD cell, the microlens array 110.2 contains one receiver.

[0014] Система 100 определения оптических свойств объемно-рассеивающей среды 20 с использованием диффузной рефлектометрии, проиллюстрированная на фиг. 1-2, содержит по меньшей мере один разделитель 115, отделяющий область 10 ввода излучения от области 15 приема излучения и выполненный с возможностью предотвращения попадания излучения, частично отраженного от поверхности объемно-рассеивающей среды 20 в области 10 ввода излучения, в область 15 приема излучения оптической приемной системы 110. В предпочтительном варианте осуществления оптическая приемная система 110 размещена относительно по меньшей мере одного источника 105 излучения и по меньшей мере одного разделителя 115 так, что расстояние источник-детектор (SDS) увеличивается между по меньшей мере одним источником излучения и каждым следующим фотодетектором в по меньшей мере одном ряду фотодетекторов, что проиллюстрировано на фиг. 1. Благодаря этому можно анализировать различные области объемно-рассеивающей среды 20. В конструкции системы 100 по меньшей мере один источник 105 излучения и оптическая приемная система 110 расположены друг относительно друга так, чтобы область 10 ввода излучения и область 15 приема излучения друг с другом не перекрывались, как показано, например, на фиг. 1.[0014] The system 100 for determining the optical properties of the volume scattering medium 20 using diffuse reflectometry, illustrated in FIG. 1-2, contains at least one separator 115 separating the radiation input region 10 from the radiation receiving region 15 and is configured to prevent the radiation, partially reflected from the surface of the volume-scattering medium 20 in the radiation input region 10, from entering the radiation receiving region 15 optical receiving system 110. In a preferred embodiment, the optical receiving system 110 is positioned relative to at least one radiation source 105 and at least one separator 115 so that the SDS distance increases between at least one radiation source and each subsequent a photodetector in at least one row of photodetectors as illustrated in FIG. 1. Due to this, it is possible to analyze different regions of the volume-scattering medium 20. In the design of the system 100, at least one radiation source 105 and the optical receiving system 110 are positioned relative to each other so that the radiation input region 10 and the radiation receiving region 15 are not connected to each other. overlapped, as shown, for example, in FIG. one.

[0015] Система 100 определения оптических свойств объемно-рассеивающей среды 20 с использованием диффузной рефлектометрии, проиллюстрированная на фиг. 1-2, содержит блок 120 управления, выполненный с возможностью управления оптической приемной системой 110, во время обеспечения излучения к объемно-рассеивающей среде 20 в области 10 ввода излучения, для побуждения оптической приемной системы 110 к последовательному открытию каждой ЖК-ячейки из массива 110.1 ЖК-ячеек с одновременным приемом излучения, прошедшего через соответствующую открытую ЖК-ячейку и микролинзу, соответствующим фотодетектором из массива 110.3 фотодетекторов, чтобы получить распределение интенсивности излучения. При последовательном открытии каждой ЖК-ячейки из массива 110.1 ЖК-ячеек блок 120 управления в частности выполнен с возможностью управления оптической приемной системой 110 для побуждения оптической приемной системы 110 к последовательному открытию каждой ЖК-ячейки из массива 110.1 ЖК-ячеек, начиная с той ЖК-ячейки, которой соответствует фотодетектор с наименьшим SDS-расстоянием (SDS1 на фиг.1), и продолжая до тех пор, пока не будет открыта та ЖК-ячейка, которой соответствует фотодетектор с наибольшим SDS-расстоянием (SDSN на фиг. 1). В альтернативном варианте осуществления настоящего изобретения направление открытия ЖК-ячеек может начинаться c самой дальней ЖК-ячейки с наибольшим SDS-расстоянием (SDSN на фиг. 1) и продолжаться по направлению к ЖК-ячейке с наименьшем SDS-расстоянием (SDS1 на фиг. 1). В альтернативном варианте осуществления последовательное открытие может включать в себя открытие всех четных ЖК-ячеек, а затем всех нечетных ЖК-ячеек. Специалистам будут понятны другие варианты осуществления последовательного открытия, при которых соблюдается условие, что соседние ЖК-ячейки к открываемой ЖК-ячейке закрыты. Последовательное открытие каждой ЖК-ячейки и прием лишь излучения, прошедшего через нее и соответствующую фокусирующую линзу, позволяет исключить перекрестные помехи между фотодетекторами. Другими словами, при такой последовательности действий избегается ситуация, при которой излучение из одной зоны на поверхности объемно-рассеивающей среды 20 в области 15 приема излучения одновременно регистрируется двумя или более смежными фотодетекторами.[0015] The system 100 for determining the optical properties of the volume scattering medium 20 using diffuse reflectometry, illustrated in FIG. 1-2, contains a control unit 120 configured to control the optical receiving system 110 while providing radiation to the volume-scattering medium 20 in the radiation input region 10, to induce the optical receiving system 110 to sequentially open each LCD cell from the array 110.1 LCD cells with the simultaneous reception of radiation passed through the corresponding open LCD cell and microlens, by the corresponding photodetector from the array 110.3 photodetectors to obtain the radiation intensity distribution. With the sequential opening of each LCD cell from the LCD cell array 110.1, the control unit 120 is specifically configured to control the optical receiving system 110 to induce the optical receiving system 110 to sequentially open each LCD cell from the LCD cell array 110.1 starting from that LCD. -cell, which corresponds to the photodetector with the smallest SDS-distance (SDS 1 in Fig. 1), and continuing until that LCD cell is opened, which corresponds to the photodetector with the largest SDS-distance (SDS N in Fig. 1 ). In an alternative embodiment of the present invention, the LC cell opening direction may start from the farthest LCD cell with the longest SDS distance (SDS N in FIG. 1) and continue towards the LCD cell with the smallest SDS distance (SDS 1 in FIG. . one). In an alternative embodiment, the sequential opening may include opening all even LCD cells, then all odd LCD cells. Specialists will understand other embodiments of sequential opening, in which the condition is met that adjacent LCD cells to the opened LCD cell are closed. Sequential opening of each LCD cell and receiving only the radiation that has passed through it and the corresponding focusing lens eliminates cross-talk between the photodetectors. In other words, this sequence of actions avoids the situation in which radiation from one area on the surface of the volume-scattering medium 20 in the radiation receiving area 15 is simultaneously recorded by two or more adjacent photodetectors.

[0016] Для открытия соответствующей ЖК-ячейки блок 120 управления выполнен с возможностью приложения управляющего напряжения к соответствующей ЖК-ячейке. Должно быть понятно, что согласно настоящему изобретению в определенный момент времени открывается лишь одна ЖК-ячейка, а в следующий момент времени открытая ЖК-ячейка закрывается и следующая ЖК-ячейка из массива ЖК-ячеек открывается и т.д. При необходимости можно провести несколько измерений каждой ЖК-ячейкой, т.е. циклов измерения от первой ЖК-ячейки в массиве до последней ЖК-ячейки в массиве может быть несколько. Под открытием ЖК-ячейки понимается такое ее состояние, при котором излучение может через нее проходить. Изначально ЖК-ячейка закрыта, т.е. не пропускает излучение. Для приема излучения фотодетектором блок 120 управления выполнен с возможностью выдачи управляющего сигнала на массив 110.3 фотодетекторов для побуждения соответствующего фотодетектора или всего массива 110.3 фотодетекторов к приему излучения. Для последовательного открытия каждой ЖК-ячейки из массива 110.1 ЖК-ячеек с одновременным приемом излучения блок 120 управления синхронизирует момент приложения управляющего напряжения к соответствующей ЖК-ячейке с моментом выдачи управляющего сигнала на соответствующий фотодетектор или массив 110.3 фотодетекторов. Таким образом, в начальный момент (t1) времени работы, который проиллюстрирован на фиг. 1-2, оптическая приемная система 110 получает значение интенсивности излучения в подобласти области 15 приема излучения, которой соответствует расстояние SDS1 (посредством первых элементов оптической приемной системы 110, которые соответствуют расстоянию SDS1). В последующий момент (t2) времени работы, который проиллюстрирован на фиг. 3, оптическая приемная система 110 получает значение интенсивности излучения в подобласти области 15 приема излучения, которой соответствует расстояние SDS2 (посредством вторых элементов оптической приемной системы 110, которые соответствуют расстоянию SDS2) и т.д.[0016] To open the corresponding LCD cell, the control unit 120 is configured to apply a control voltage to the corresponding LCD cell. It should be understood that according to the present invention, only one LCD cell is opened at a time, and at the next time, an open LCD cell is closed, and the next LCD cell from the array of LCD cells is opened, etc. If necessary, several measurements can be made with each LCD cell, i.e. There can be several measurement cycles from the first LCD cell in the array to the last LCD cell in the array. The opening of an LC cell is understood to be such a state in which radiation can pass through it. Initially, the LCD cell is closed, i.e. does not transmit radiation. For receiving radiation by the photodetector, the control unit 120 is configured to output a control signal to the photodetector array 110.3 to cause the corresponding photodetector or the entire photodetector array 110.3 to receive radiation. For sequential opening of each LCD cell from the LCD cell array 110.1 while simultaneously receiving radiation, the control unit 120 synchronizes the moment of applying the control voltage to the corresponding LC cell with the moment of issuing the control signal to the corresponding photodetector or photodetector array 110.3. Thus, at the start time (t 1 ) of the operating time, which is illustrated in FIG. 1-2, the optical receiving system 110 obtains the value of the radiation intensity in the sub-area of the radiation receiving area 15, which corresponds to the distance SDS 1 (by means of the first elements of the optical receiving system 110, which correspond to the distance SDS 1 ). At the subsequent time (t 2 ) of the operating time, which is illustrated in FIG. 3, the optical receiving system 110 obtains the value of the radiation intensity in the sub-area of the radiation receiving area 15, which corresponds to the distance SDS 2 (by means of the second elements of the optical receiving system 110, which correspond to the distance SDS 2 ), etc.

[0017] Система 100 определения оптических свойств объемно-рассеивающей среды 20 с использованием диффузной рефлектометрии, проиллюстрированная на фиг. 1-3, содержит блок 125 обработки данных, выполненный с возможностью определения оптических свойств объемно-рассеивающей среды 20 на основе распределения интенсивности излучения. В предпочтительном варианте осуществления для определения оптических свойств объемно-рассеивающей среды 20 блок 125 обработки данных в частности выполнен с возможностью сравнения измеренных значений интенсивности излучения из распределения интенсивности излучения, полученного для объемно-рассеивающей среды 20, c соответствующим набором возможных значений интенсивности излучения для данного типа объемно-рассеивающей среды 20 из множества наборов возможных значений интенсивности излучения, предварительно смоделированных методом Монте-Карло для различных оптических свойств объемно-рассеивающих сред разных типов, чтобы найти поднабор значений интенсивности излучения, который минимизирует ошибку E:[0017] The system 100 for determining the optical properties of the volume scattering medium 20 using diffuse reflectometry, illustrated in FIG. 1-3, contains a data processing unit 125 adapted to determine the optical properties of the volume-scattering medium 20 based on the distribution of the radiation intensity. In a preferred embodiment, for determining the optical properties of the volume scattering medium 20, the data processing unit 125 is particularly adapted to compare the measured values of the radiation intensity from the radiation intensity distribution obtained for the volume scattering medium 20 with the corresponding set of possible values of the radiation intensity for the given type. volume-scattering medium 20 from the set of possible radiation intensity values, pre-simulated by the Monte Carlo method for different optical properties of volume-scattering media of different types, to find a subset of radiation intensity values that minimizes the error E:

Figure 00000001
Figure 00000001

где S - количество фотодетекторов,where S is the number of photodetectors,

i=1…S - номер фотодетектора, i = 1 ... S - photodetector number,

Figure 00000002
- измеренное значение интенсивности излучения для фотодетектора i; и
Figure 00000002
- the measured value of the radiation intensity for the photodetector i; and

Figure 00000003
- моделированное значение интенсивности излучения для фотодетектора i;
Figure 00000003
- the simulated value of the radiation intensity for the photodetector i;

[0018] Найденный поднабор значений, который минимизирует ошибку E, указывает определенные оптические свойства (коэффициент поглощения и коэффициент рассеяния) объемно-рассеивающей среды 20. Определенный тип (например, кожа, воздух и т.д.) объемно-рассеивающей среды 20, по которому будут проводится измерения, может указываться предопределенным значением (например, значение “1” соответствует коже, значение “2” соответствует выдыхаемому воздуху) параметра типа объемно-рассеивающей среды 20, которое может приниматься блоком ввода (не показан), который для этих целей может быть включен в состав системы 100. В другом варианте осуществления, в котором система 100 всегда используется лишь для определенного типа измеряемой объемно-рассеивающей среды 20, например, кожи, системе 100 нет необходимости принимать ввод типа измеряемой объемно-рассеивающей среды 20 каждый раз, поскольку такой тип от измерения к измерению меняться не будет. В этом другом варианте осуществления блок 125 обработки данных может быть предварительно сконфигурирован производителем системы 100 или пользователем системы 100 необходимым набором возможных значений интенсивности излучения для определенного типа объемно-рассеивающей среды 20, который система 100 всегда использует при определения оптических свойств объемно-рассеивающей среды 20. Для этих целей блок 125 обработки данных может обладать функцией хранения данных для хранения соответствующего набора возможных значений интенсивности излучения для определенного типа объемно-рассеивающей среды 20; или система 100 или иное устройство (пример такого устройства будет описан далее более подробно), в состав которого такая система 100 может быть включена, может дополнительно включать в себя память (не показана), выполненную с возможностью хранения соответствующего набора возможных значений интенсивности излучения для определенного типа объемно-рассеивающей среды 20, а также любых других данных, например, считываемых-компьютером инструкций для исполнения системой 100 процедуры определения оптических свойств объемно-рассеивающей среды 20 с использованием диффузной рефлектометрии, которые необходимы для функционирования системы 100.[0018] The found subset of values that minimizes the error E indicates specific optical properties (absorption coefficient and scattering coefficient) of the volume scattering medium 20. The specific type (e.g., skin, air, etc.) of the volume scattering medium 20, according to which will be measured can be indicated by a predetermined value (for example, the value “1” corresponds to the skin, the value “2” corresponds to the exhaled air) of the parameter of the type of the volume-scattering medium 20, which can be received by an input unit (not shown), which for this purpose can be included in the system 100. In another embodiment, in which the system 100 is always used only for a certain type of measured volume-scattering medium 20, for example, skin, the system 100 does not need to accept an input of the type of measured volume-scattering medium 20 every time this type will not change from measurement to measurement. In this other embodiment, the data processing unit 125 may be pre-configured by the manufacturer of the system 100 or the user of the system 100 with the required set of possible values of the radiation intensity for a certain type of volume scattering medium 20, which the system 100 always uses when determining the optical properties of the volume scattering medium 20. For this purpose, the data processing unit 125 may have a data storage function for storing a corresponding set of possible radiation intensity values for a particular type of volume scattering medium 20; or a system 100 or other device (an example of such a device will be described in more detail below), in which such a system 100 may be included, may additionally include a memory (not shown) configured to store a corresponding set of possible radiation intensity values for a certain the type of the volume-scattering medium 20, as well as any other data, for example, computer-readable instructions for the system 100 to execute the procedure for determining the optical properties of the volume-scattering medium 20 using diffuse reflectometry, which are necessary for the operation of the system 100.

[0019] Далее приводятся дополнительные пояснения по моделированию методом Монте-Карло наборов возможных значений интенсивности излучения для определенного типа объемно-рассеивающей среды 20. Общий алгоритм моделирования методом Монте-Карло известен из уровня техники. Моделирование методом Монте-Карло в настоящей заявке используется для решения задачи прямого численного моделирования распространения излучения в определенной объемно-рассеивающей среде. Моделирование методом Монте-Карло согласно настоящему изобретению включает в себя операцию, на которой осуществляют трассировку лучей. Трассировка лучей может быть осуществлена с помощью специального программного обеспечения (например, LightTools), либо с помощью кода, осуществляющего моделирование Монте-Карло с трассировкой лучей и написанного на любом подходящем языке программирования, например, на языке программирования C. В качестве примера для проведения Монте-Карло моделирования может быть использована двухслойная модель объемно-рассеивающей среды 20 с 4 свободными параметрами: толщина верхнего слоя z0, коэффициент поглощения верхнего слоя μa, t, коэффициент поглощения нижнего слоя μa, b, коэффициент рассеяния μs, который считается равным для верхнего и нижнего слоев.[0019] The following is a further explanation of Monte Carlo simulations of sets of possible radiation intensity values for a particular type of volume scattering medium 20. A general Monte Carlo simulation algorithm is known in the art. The Monte Carlo simulation in this application is used to solve the problem of direct numerical simulation of radiation propagation in a certain volume-scattering medium. The Monte Carlo simulation of the present invention includes a ray tracing operation. Ray tracing can be done with special software (such as LightTools), or with code that does a ray-traced Monte Carlo simulation written in any suitable programming language, such as the C programming language. -Carlo simulation can be used a two-layer model of a volume-scattering medium 20 with 4 free parameters: the thickness of the upper layer z0 , the absorption coefficient of the upper layer μa, t , the absorption coefficient of the lower layer μa, b , the scattering coefficient μs , which is considered equal for the upper and lower layers.

Дополнительные особенности и альтернативные варианты осуществления системы 100Additional Features and Alternative Embodiments of System 100

[0020] Необязательно, массивом 110.2 микролинз является массив ЖК-микролинз (не показан), выполненных с возможностью изменения фокусного расстояния под управлением блока 120 управления в зависимости от величины прикладываемого к ним управляющего напряжения. Благодаря этому возможно изменять увеличение системы в процессе измерений. Кроме того, система 100 может дополнительно содержать зеркально-линзовую систему (не показана) на стороне по меньшей мере одного источника 105 излучения, выполненную с возможностью формирования параллельного или сходящегося пучка излучения, падающего на поверхность объемно-рассеивающей среды 20 по нормали или наклонно, с помощью одной или более линз (не показана) и/или одного или более зеркал (не показано). Зеркально-линзовая система может быть рассчитана и спроектирована таким образом, чтобы на поверхности объемно-рассеивающей среды 20 формировалось область (пятно) подсветки требуемого размера. При уменьшении размера области подсветки точность определения оптических свойств (т.е. измерения) возрастает. Конкретный размер области подсветки может быть подобран эмпирически с учетом конструктивных особенностей системы 100 согласно общему правилу, чем меньше область подсветки, тем больше будет точность определения оптических свойств. Управляя углом падения излучения на объемно-рассеивающую поверхность 20 (на этапе проектировки зеркально-линзовой системы) можно: (i) получить минимальное SDS, то есть навести область подсветки как можно ближе к разделителю за счет наклона пучка (и этим повысить мощность излучения, регистрируемого на фотодетекторах), (ii) изменить длину пути излучения в среде 20.[0020] Optionally, the microlens array 110.2 is an LCD microlens array (not shown) configured to change the focal length under the control of the control unit 120 depending on the amount of control voltage applied thereto. This makes it possible to change the magnification of the system during the measurement. In addition, the system 100 may further comprise a mirror-lens system (not shown) on the side of at least one radiation source 105, configured to form a parallel or converging radiation beam incident on the surface of the volume-scattering medium 20 normally or obliquely, with using one or more lenses (not shown) and / or one or more mirrors (not shown). The mirror-lens system can be calculated and designed in such a way that a region (spot) of illumination of the required size is formed on the surface of the volume-scattering medium 20. As the size of the illumination region decreases, the accuracy of determining the optical properties (i.e., measurement) increases. The specific size of the illumination region can be selected empirically taking into account the design features of the system 100 according to the general rule, the smaller the illumination region, the greater the accuracy of determining the optical properties. By controlling the angle of incidence of radiation on the volume-scattering surface 20 (at the stage of designing the mirror-lens system), one can: (i) obtain the minimum SDS, that is, bring the illumination region as close as possible to the separator by tilting the beam (and thereby increase the power of the radiation recorded on photodetectors), (ii) change the length of the radiation path in the medium 20.

[0021] В другом варианте осуществления оптическая приемная система 110 установлена в оправе (не показана) с возможностью перемещения по существу вдоль поверхности объемно-рассеивающей среды 20 для обеспечения возможности приема излучения оптической приемной системой 110 с различными SDS-расстояниями. Благодаря такой подвижной установке оптическая приемная система 110, содержащая, в альтернативном варианте осуществления, группу из установленных друг над другом (по аналогии с совмещением таких элементов на фиг. 1) единственной ЖК-ячейки, единственной микролинзы и единственного фотодетектора, все еще будет выполнена с возможностью получения распределения интенсивности излучения в области 15 приема излучения посредством последовательной регистрации интенсивностей излучения при перемещении оптической приемной системы 110 на различные SDS-расстояния (SDS1-SDSN). Само перемещение может осуществляться за счет любого известного из уровня техники средства (не показано), например, шагового электропривода, пьезоэлектического микродвигателя.[0021] In another embodiment, the optical receiving system 110 is mounted in a barrel (not shown) and is movable substantially along the surface of the volume scattering medium 20 to allow the optical receiving system 110 to receive radiation at different SDS distances. Thanks to such a movable arrangement, the optical receiving system 110, containing, in an alternative embodiment, a group of stacked one above the other (by analogy with the alignment of such elements in Fig. 1), a single LCD cell, a single microlens and a single photodetector, will still be made with the possibility of obtaining the distribution of the radiation intensity in the area 15 of the radiation receiving by sequentially recording the intensities of the radiation when moving the optical receiving system 110 at different SDS-distances (SDS 1 -SDS N ). The movement itself can be carried out by any means known from the prior art (not shown), for example, a stepping electric drive, a piezoelectric micromotor.

[0022] В дополнительном варианте осуществления оптическая приемная система 110 в системе 100 дополнительно содержит дополнительный массив микролинз (не показан), совмещенный с массивом ЖК-ячеек, массивом микролинз и массивом фотодетекторов, при этом один из дополнительного массива микролинз и массива микролинз установлен в оправе (не показана) с возможностью перемещения по существу перпендикулярно поверхности объемно-рассеивающей среды 20 относительно неподвижного другого из дополнительного массива микролинз и массива микролинз. Само перемещение может осуществляться за счет любого известного из уровня техники средства (не показано), например, шагового электропривода, пьезоэлектического микродвигателя. Благодаря данной особенности увеличение оптической приемной системы 110 может быть изменяемым, т.е. в зависимости от требуемой задачи можно исследовать больший или меньший объем среды 20.[0022] In a further embodiment, the optical receiving system 110 in the system 100 further comprises an additional microlens array (not shown) aligned with an LCD cell array, a microlens array, and a photodetector array, with one of the additional microlens array and microlens array being mounted in the frame (not shown) with the ability to move essentially perpendicular to the surface of the volume-scattering medium 20 relative to the stationary other of the additional array of microlenses and the array of microlenses. The movement itself can be carried out by any means known from the prior art (not shown), for example, a stepping electric drive, a piezoelectric micromotor. Due to this feature, the magnification of the optical receiving system 110 can be varied, i. E. depending on the required task, you can examine a larger or smaller volume of the environment 20.

[0023] Система 100 может содержать оптоволокно (не показано), связанное с по меньшей мере одним источником 105 излучения и выполненное с возможностью передачи излучения от по меньшей мере одного 105 источника излучения к объемно-рассеивающей среде 20 в области 10 ввода излучения. Использование оптоволокна на стороне источника 105 излучения обеспечивает возможность гибкой установки и свободной ориентации по меньшей мере одного источника 105 излучения и любых других компонентов зеркально-линзовой системы для миниатюризации размера конечной системы 100 или устройства, в которое такая система 100 может быть установлена. При использовании оптоволокна на стороне по меньшей мере одного источника 105 излучения система 100 может дополнительно содержать референсный канал, выполненный с возможностью отведения части излучения, передаваемого от по меньшей мере одного источника излучения, на референсный приемник, который выполнен с возможностью измерения изменения мощности (например, из-за нагрева) по меньшей мере одного источника 105 излучения на основании интенсивности отводимого излучения и сообщения измеряемого изменения мощности на блок 125 обработки данных для учета этого изменения при определении оптических свойств объемно-рассеивающей среды 20 на основе распределения интенсивности излучения. Отведение части излучения из оптоволокна в референсный канал может быть обеспечено посредством светоделителя (не показан). Благодаря такому учету изменения со временем мощности источника 105 излучения, точность определения оптических свойств объемно-рассеивающей среды 20 не имеет тенденции к постепенному ухудшению.[0023] System 100 may comprise optical fiber (not shown) associated with at least one radiation source 105 and configured to transmit radiation from at least one radiation source 105 to a volume scattering medium 20 in the radiation input region 10. The use of optical fiber on the side of the radiation source 105 allows flexible installation and free orientation of at least one radiation source 105 and any other components of the mirror lens system to miniaturize the size of the final system 100 or the device into which such system 100 can be installed. When using optical fiber on the side of at least one radiation source 105, the system 100 may further comprise a reference channel configured to divert a portion of the radiation transmitted from at least one radiation source to a reference receiver that is configured to measure the change in power (for example, due to heating) of at least one radiation source 105 based on the intensity of the extracted radiation and the message of the measured change in power to the data processing unit 125 to take this change into account when determining the optical properties of the volume-scattering medium 20 based on the distribution of the radiation intensity. Part of the radiation from the optical fiber to the reference channel can be diverted by means of a beam splitter (not shown). Due to this consideration of the time variation of the power of the radiation source 105, the accuracy of determining the optical properties of the volume-scattering medium 20 does not tend to deteriorate gradually.

[0024] Оптическая приемная система 110 имеет корпус, при этом, опционально, по меньшей мере одним разделителем 115 является по меньшей мере часть корпуса оптической приемной системы 110. Кроме того, по меньшей мере часть корпуса оптической приемной системы 110 может быть обеспечена зеркальной поверхностью и таким наклоном и/или формой, которая/которые выполнены с возможностью перенаправления падающего или выводимого на нее излучения, например, из оптоволокна, в область 10 ввода излучения на поверхности объемно-рассеивающей среды 20. Использование вышеуказанных особенностей при практической реализации настоящего изобретения обеспечивает возможность миниатюризации размера конечной системы 100 или устройства, в которое такая система 100 может быть установлена.[0024] The optical receiving system 110 has a housing, and, optionally, at least one separator 115 is at least part of the housing of the optical receiving system 110. In addition, at least part of the housing of the optical receiving system 110 may be provided with a mirror surface and such an inclination and / or shape, which / which are made with the possibility of redirecting the incident or output radiation on it, for example, from an optical fiber, to the radiation input region 10 on the surface of the volume-scattering medium 20. Using the above features in the practical implementation of the present invention makes it possible to miniaturize the size of the target system 100 or the device into which such system 100 can be installed.

[0025] В дополнительном варианте осуществления по меньшей мере один разделитель 115 представляет собой стенку, герметично охватывающую периферию оптической приемной системы 110 и выступающую открытой для приема излучения стороной по направлению к области 15 приема излучения на поверхности объемно-рассеивающей среды 20. Выступающая часть стенки может быть закрыта прозрачным элементом, например, стеклом, для формирования герметичной камеры (не показана), которая может быть заполнена иммерсионной жидкостью. Формирование герметичной камеры с иммерсионной жидкостью на пути излучения, регистрируемого в области 15 приема излучения оптической приемной системой 110, позволяет увеличить числовую апертуру приемной оптической системы, т.е. в этом случае приемная оптическая система соберет на фотодетекторы больше света, другими словами, мощность излучения на фотодетекторах будет выше. [0025] In a further embodiment, at least one spacer 115 is a wall that hermetically encloses the periphery of the optical receiving system 110 and protrudes with its exposed side for radiation reception towards the radiation receiving region 15 on the surface of the volume scattering medium 20. The protruding part of the wall may be covered by a transparent element such as glass to form a sealed chamber (not shown) that can be filled with an immersion liquid. The formation of a sealed chamber with an immersion liquid in the path of the radiation recorded in the radiation receiving area 15 by the optical receiving system 110 makes it possible to increase the numerical aperture of the receiving optical system, i.e. in this case, the receiving optical system will collect more light on the photodetectors, in other words, the radiation power on the photodetectors will be higher.

[0026] Специалисту будет понятно, что система 100 дополнительно содержит блок питания (не показан), выполненный с возможностью подачи питания на по меньшей мере один источник 105 излучения, оптическую приемную систему 110, блок 120 управления и блок 125 обработки данных. Кроме того, должно быть понятно, что блок питания, по меньшей мере один источник 105 излучения, оптическая приемная система 110, по меньшей мере один разделитель 115, блок 120 управления и блок 125 обработки данных по меньшей мере частично размещены в корпусе, которым может быть корпус носимого устройства. На фиг. 1-3 корпус системы 100 не проиллюстрирован для упрощения иллюстраций. [0026] One skilled in the art will understand that the system 100 further comprises a power supply unit (not shown) configured to supply power to at least one radiation source 105, an optical receiving system 110, a control unit 120, and a data processing unit 125. In addition, it should be understood that the power supply, at least one radiation source 105, the optical receiving system 110, at least one separator 115, the control unit 120 and the data processing unit 125 are at least partially located in a housing, which can be the body of the wearable device. FIG. 1-3, the chassis of the system 100 is not illustrated for ease of illustration.

Другие аспекты настоящего изобретения:Other aspects of the present invention:

- Вычислительное устройство 300 пользователя -- Computing device 300 user -

[0027] Во втором аспекте настоящего изобретения обеспечено вычислительное устройство 300 пользователя с функцией определения оптических свойств объемно-рассеивающей среды 20. Вычислительное устройство 300 схематично показано на фигуре 4. Вычислительное устройство 300 пользователя содержит установленные по меньшей мере частично в корпусе вычислительного устройства 300 пользователя: по меньшей мере один источник 305 излучения, выполненный с возможностью обеспечения излучения к объемно-рассеивающей среде 20 в области 10 ввода излучения; оптическую приемную систему 310, выполненную с возможностью приема излучения, прошедшего через объемно-рассеивающую среду 20, в области 15 приема излучения для получения распределения интенсивности излучения, по меньшей мере один разделитель 315, отделяющий область 10 ввода излучения от области 15 приема излучения и выполненный с возможностью предотвращения попадания излучения, частично отраженного от поверхности объемно-рассеивающей среды 20 в области 10 ввода излучения, в область 15 приема излучения оптической приемной системы 310; и процессор 320.[0027] In a second aspect of the present invention, a user computing device 300 is provided with a function for determining the optical properties of a volume scattering medium 20. The computing device 300 is schematically shown in FIG. 4. The user computing device 300 comprises, installed at least partially in the body of the user computing device 300: at least one radiation source 305 configured to provide radiation to the volume scattering medium 20 in the radiation input region 10; an optical receiving system 310 configured to receive radiation that has passed through the volume-scattering medium 20 in the radiation receiving area 15 to obtain a radiation intensity distribution, at least one separator 315 separating the radiation input area 10 from the radiation receiving area 15 and made with the possibility of preventing the ingress of radiation, partially reflected from the surface of the volume-scattering medium 20 in the radiation input area 10, into the radiation receiving area 15 of the optical receiving system 310; and processor 320.

[0028] Оптическая приемная система 310 содержит массив 310.1 ЖК-ячеек, массив 310.2 микролинз и массив 310.3 фотодетекторов, которые совмещены так, что каждой ЖК-ячейке из массива 310.1 ЖК-ячеек соответствует соответствующая микролинза из массива 310.2 микролинз и соответствующий фотодетектор из массива 310.3 фотодетекторов. Оптическая приемная система 310 может быть аналогична оптической приемной системе 110, проиллюстрированной и описанной со ссылками на фиг. 1-3. Тем не менее должно быть понятно, что конкретная конфигурация и ориентация (относительно источников 105, 305 излучения) как оптической приемной системы 110, так и оптической приемной системы 310 могут быть любыми, но не выходящими за пределы приведенного выше описания. В качестве примера, число элементов в каждом из массивов, содержащихся в оптических приемных системах 110, 310, может быть любым адекватным числом, начиная от 1 (в варианте осуществления оптической приемной системой, которая выполнена с возможностью перемещения вдоль границы раздела воздух/объемно-рассеивающая среда 20) и выше (6 в каждом из массивов на фиг. 1-3). Кроме того, должно быть понятно, что как в первом аспекте (система 100) настоящего изобретения, так и во втором аспекте (устройство 300) настоящего изобретения периферия оптической приемной системы 110, 310 может быть окружена разделителем и несколько источников излучения могут быть установлены с противоположных сторон для увеличения мощности сигнала на фотодетекторах. Любые другие особенности, описанные выше со ссылкой на систему 100 согласно первому аспекту настоящего изобретения, также применимы к вычислительному устройству 300 пользователя согласно второму аспекту настоящего изобретения.[0028] The optical receiving system 310 comprises an LCD cell array 310.1, a microlens array 310.2, and a photodetector array 310.3, which are aligned such that each LCD cell from the LCD cell array 310.1 corresponds to a corresponding microlens from the microlens array 310.2 and a corresponding photodetector from the array 310.3 photodetectors. The optical receiving system 310 may be similar to the optical receiving system 110 illustrated and described with reference to FIG. 1-3. However, it should be understood that the specific configuration and orientation (relative to radiation sources 105, 305) of both the optical receiving system 110 and the optical receiving system 310 may be anything but outside the scope of the above description. By way of example, the number of elements in each of the arrays contained in the optical receiving systems 110, 310 can be any adequate number starting from 1 (in an embodiment, an optical receiving system that is movable along the air / volume scattering Wednesday 20) and above (6 in each of the arrays in Figs. 1-3). In addition, it should be understood that both in the first aspect (system 100) of the present invention and in the second aspect (device 300) of the present invention, the periphery of the optical receiving system 110, 310 can be surrounded by a spacer and multiple radiation sources can be installed from opposite sides to increase the signal power on the photodetectors. Any other features described above with reference to the system 100 according to the first aspect of the present invention also apply to the user computing device 300 according to the second aspect of the present invention.

[0029] Процессор 320 вычислительного устройства 300 пользователя выполнен с возможностью управления оптической приемной системой 310, во время обеспечения излучения к объемно-рассеивающей среде 20 в области 10 ввода излучения, для побуждения оптической приемной системы 310 к последовательному открытию каждой ЖК-ячейки из массива 310.1 ЖК-ячеек с одновременной регистрацией излучения, прошедшего через соответствующую открытую ЖК-ячейку, соответствующим фотодетектором из массива 310.3 фотодетекторов, чтобы получить упомянутое распределение интенсивности излучения и определения оптических свойств объемно-рассеивающей среды 20 на основе полученного распределения интенсивности излучения. Процессор 320 вычислительного устройства 300 пользователя согласно второму аспекту настоящего изобретения может реализовывать функциональные возможности блока 120 управления и блока 125 обработки данных из первого аспекта настоящего изобретения. Любое из процессора 320, блока 120 управления и блока 125 обработки может быть реализовано как система на кристалле (СнК), система в корпусе (СвК), программируемая логическая интегральная схема (FPGA), интегральная схема специального назначения (ASIC) и т.д. Вычислительным устройством 300 пользователя может быть, но без ограничения, любое из смартфона, планшета, умных часов, умного браслета и т.д.[0029] The processor 320 of the user computing device 300 is configured to control the optical receiving system 310 while providing radiation to the volume-scattering medium 20 in the radiation input region 10 to cause the optical receiving system 310 to sequentially open each LCD cell from the array 310.1 LC cells with simultaneous registration of radiation transmitted through the corresponding open LC cell, a corresponding photodetector from the array 310.3 of photodetectors in order to obtain the above-mentioned radiation intensity distribution and determine the optical properties of the volume-scattering medium 20 based on the obtained radiation intensity distribution. The processor 320 of the user computing device 300 according to the second aspect of the present invention may implement the functionality of the control unit 120 and the data processing unit 125 of the first aspect of the present invention. Any of the processor 320, control unit 120, and processing unit 125 may be implemented as a system-on-a-chip (SoC), a system-in-a-package (SVC), a programmable logic integrated circuit (FPGA), a special purpose integrated circuit (ASIC), etc. The user's computing device 300 can be, but is not limited to, any of a smartphone, tablet, smart watch, smart bracelet, etc.

- Способ определения оптических свойств объемно-рассеивающей среды 20 -- Method for determining the optical properties of a volume-scattering medium 20 -

[0030] В третьем аспекте настоящего изобретения обеспечен способ определения оптических свойств объемно-рассеивающей среды 20, проиллюстрированный на фиг. 5. Упомянутый способ содержит этапы, на которых: вводят S400 излучение в область подсветки на поверхности объемно-рассеивающей среды 20 с одновременным предотвращением попадания излучения (посредством использования разделителя области подсветки и целевой области), частично отраженного от поверхности объемно-рассеивающей среды 20 в области подсветки, в целевую область оптической приемной системы, содержащей массив ЖК-ячеек, массив микролинз и массив фотодетекторов, которые совмещены так, что каждой ЖК-ячейке из массива ЖК-ячеек соответствует соответствующая микролинза из массива микролинз и соответствующий фотодетектор из массива фотодетекторов; принимают S405 посредством оптической приемной системы излучение, прошедшее через объемно-рассеивающую среду 20, в целевой области для получения распределения интенсивности излучения; и определяют S410 оптические свойства объемно-рассеивающей среды 20 на основе распределения интенсивности излучения.[0030] In a third aspect of the present invention, there is provided a method for determining the optical properties of a volume scattering medium 20 illustrated in FIG. 5. The above method comprises the steps of: introducing S400 radiation into the illumination region on the surface of the volume-scattering medium 20 while preventing radiation from entering (by using the separator of the illumination region and the target region) partially reflected from the surface of the volume-scattering medium 20 in the region illumination, to the target area of the optical receiving system containing an array of LCD cells, an array of microlenses and an array of photodetectors, which are aligned so that each LCD cell from the array of LCD cells corresponds to a corresponding microlens from the array of microlenses and a corresponding photodetector from the array of photodetectors; receiving S405 through the optical receiving system, the radiation passed through the volume scattering medium 20 in the target area to obtain a distribution of the radiation intensity; and determining in S410 the optical properties of the volume scattering medium 20 based on the radiation intensity distribution.

[0031] Упомянутый прием S405 излучения содержит проиллюстрированные на фиг. 6 подэтапы, на которых, одновременно с вводом S400 излучения в область подсветки на поверхности объемно-рассеивающей среды 20: последовательно (друг за другом, по одной или несколько) открывают S405.1 каждую ЖК-ячейку из массива ЖК-ячеек и регистрируют S405.2 излучение, прошедшее через открытую ЖК-ячейку, соответствующим фотодетектором из массива фотодетекторов, чтобы получить множество значений интенсивности излучения, которое представляет упомянутое распределение интенсивности излучения.[0031] Said radiation reception S405 comprises the illustrated in FIG. 6 sub-stages, in which, simultaneously with the introduction of S400 radiation into the backlight region on the surface of the volume-scattering medium 20: sequentially (one after the other, one or more), each LCD cell from the array of LCD cells is opened S405.1 and S405 is recorded. 2, radiation passed through an open LCD cell by a corresponding photodetector from a photodetector array to obtain a plurality of radiation intensity values that represent said radiation intensity distribution.

- Другие возможные аспекты и другие пояснения -- Other possible aspects and other explanations -

[0032] Согласно другому аспекту может быть обеспечен считываемый компьютером носитель, содержащий исполняемые компьютером инструкции для реализации этапов и подэтапов способа определения оптических свойств объемно-рассеивающей среды 20 посредством по меньшей мере источника излучения, процессора и оптической приемной системы.[0032] In another aspect, a computer-readable medium may be provided comprising computer-executable instructions for implementing the steps and sub-steps of a method for determining the optical properties of a volume scattering medium 20 by at least a radiation source, a processor, and an optical receiving system.

[0033] Упоминание какого-либо элемента данного описания в единственном числе не исключает его возможной множественности в фактической реализации. Использование терминов “первый”, “второй” и т.д. не следует интерпретировать как указывающие какой-либо приоритет или предпочтительную очередность каких-либо элементов, описанных в этом описании с использованием таких терминов. Вместо этого эти термины используются лишь для проведения различия между одним или несколькими однотипными элементами и, следовательно, упрощения их описания. Использование терминов “содержит” и “включает в себя” везде в этом описании означает открытый список. Используемый термин “массив” используется в данном описании для указания на множество однотипных элементов, при этом сам термин не предполагает, что такие элементы изначально собраны как единый компонент-массив, вместо этого термин “массив” может означать множество однотипных элементов (ЖК-ячеек, микролинз, фотодетекторов), производимых как отдельные элементы, которые равномерно распределяются по определенной площади и фиксируются друг относительно друга любым средством, например, крепежным элементом, клеем, общей подложкой и т.п.[0033] The singular mention of any element of this specification does not exclude its possible plurality in the actual implementation. Use of the terms “first”, “second”, etc. should not be interpreted as indicating any priority or preferred order of any of the elements described in this description using such terms. Instead, these terms are used only to distinguish between one or more elements of the same type and, therefore, to simplify their description. The use of the terms "contains" and "includes" throughout this description means an open list. The term "array" used in this description is used to indicate a set of elements of the same type, while the term itself does not imply that such elements are initially assembled as a single component-array, instead, the term "array" can mean a set of similar elements (LCD cells, microlenses, photodetectors), produced as separate elements, which are evenly distributed over a certain area and fixed relative to each other by any means, for example, a fastening element, glue, a common substrate, etc.

Промышленная применимостьIndustrial applicability

[0034] Раскрытое в настоящей заявке изобретение может быть применено как часть датчика для неинвазивного медицинского контроля различных показателей жизнедеятельности, например, уровня глюкозы в крови, оксигенации, изменений в микроструктуре ткани (связанных, например, с интраэпителиальной неоплазией). Такое применение может иметь место в медицинском учреждении или в домашних условиях. Кроме того, датчик для неинвазивного медицинского контроля, использующий раскрытое в настоящей заявке изобретение, может применяться как носимое устройство.[0034] The invention disclosed in this application can be used as part of a sensor for non-invasive medical monitoring of various vital signs, for example, blood glucose levels, oxygenation, changes in tissue microstructure (associated, for example, with intraepithelial neoplasia). Such use can take place in a medical facility or at home. In addition, a sensor for non-invasive medical monitoring using the invention disclosed in this application can be used as a wearable device.

[0035] Раскрытое в настоящей заявке изобретение может быть применено как часть медицинского газоанализатора для определения концентрации кислорода в выдыхаемом воздухе. Поскольку имеется корреляция между потреблением кислорода в легких и скоростью метаболизма возможно определять: показатель VO2 max для спортивной медицины, расход калорий, отклик организма на лечение, гипоксию и т.д. Раскрытое в настоящей заявке изобретение также может быть применено для контроля качества воздуха для определения наличия вредных веществ, частиц и т.д. в воздухе. Кроме того, раскрытое в настоящей заявке изобретение также может быть применено для контроля качества продуктов для определения свежести фруктов, овощей, молочных продуктов; определения концентрации вредных добавок в продуктах; контроля за процессом брожения молока при переработке молока в такие различные продукты, как сыр, сливки, йогурт и т.д.[0035] The invention disclosed in this application can be applied as part of a medical gas analyzer for determining the oxygen concentration in exhaled air. Since there is a correlation between oxygen consumption in the lungs and metabolic rate, it is possible to determine: VO2 max for sports medicine, calorie consumption, body response to treatment, hypoxia, etc. The invention disclosed in this application can also be applied to air quality monitoring to determine the presence of harmful substances, particles, etc. in the air. In addition, the invention disclosed in this application can also be applied to quality control of products to determine the freshness of fruits, vegetables, dairy products; determination of the concentration of harmful additives in products; control over the fermentation process of milk when processing milk into various products such as cheese, cream, yoghurt, etc.

[0036] Раскрытое в настоящей заявке изобретение также может применяться в фармацевтике, в том числе для определения характеристик исходного материала, контроля за процессом получения порошка, контроля за процессом гранулирования, контроля за процессом производства таблеток и для определения характеристик конечных продуктов. Наконец, раскрытое в настоящей заявке изобретение может применяться для определения характеристик (степени разрушения и вкраплений) изготовленных из дерева археологических ценностей без их разрушения.[0036] The invention disclosed in this application may also be used in pharmaceuticals, including to characterize the starting material, control the powder production process, control the granulation process, control the tablet production process, and to characterize the final products. Finally, the invention disclosed in this application can be used to determine the characteristics (degree of destruction and inclusions) of archaeological values made of wood without destroying them.

[0037] После ознакомления с данным описанием специалисту будут понятны другие варианты осуществления настоящего изобретения, модификации, эквивалентные признаки и особенности. Предполагается, что все такие другие варианты осуществления настоящего изобретения, модификации, эквивалентные признаки и особенности охватываются нижеприведенной формулой изобретения.[0037] Upon reading this description, the skilled person will understand other embodiments of the present invention, modifications, equivalent features and features. All such other embodiments of the present invention, modifications, equivalent features and features are intended to be embraced by the following claims.

Список ссылочных позицийList of reference positions

10 - Область ввода излучения10 - Radiation input area

15 - Область приема излучения15 - Radiation receiving area

20 - Объемно-рассеивающая среда20 - Volume scattering medium

100 - Система определения оптических свойств объемно-рассеивающей среды с использованием диффузной рефлектометрии100 - System for determining the optical properties of a volume-scattering medium using diffuse reflectometry

105 - Источник излучения105 - Radiation source

110 - Оптическая приемная система110 - Optical receiving system

110.1 - Массив ЖК-ячеек110.1 - Array of LCD cells

110.2 - Массив микролинз110.2 - Array of microlenses

110.3 - Массив фотодетекторов110.3 - Array of photodetectors

115 - Разделитель115 - Separator

120 - Блок управления120 - Control unit

125 - Блок обработки данных125 - Data processing unit

300 - Вычислительное устройство пользователя с функцией определения оптических свойств объемно-рассеивающей среды300 - Computing device of the user with the function of determining the optical properties of the volume-scattering medium

305 - Источник излучения305 - Radiation source

310 - Оптическая приемная система 310310 - Optical receiving system 310

310.1 - Массив ЖК-ячеек310.1 - Array of LCD cells

310.2 - Массив микролинз310.2 - Array of microlenses

310.3 - Массив фотодетекторов310.3 - Array of photodetectors

315 - Разделитель315 - Separator

320 - Процессор.320 - Processor.

Claims (46)

1. Система (100) определения оптических свойств объемно-рассеивающей среды (20) с использованием диффузной рефлектометрии, содержащая:1. System (100) for determining the optical properties of a volume-scattering medium (20) using diffuse reflectometry, containing: по меньшей мере один источник (105) излучения, выполненный с возможностью обеспечения излучения к объемно-рассеивающей среде в области (10) ввода излучения;at least one radiation source (105) configured to provide radiation to the volume-scattering medium in the radiation input area (10); оптическую приемную систему (110), выполненную с возможностью приема излучения, прошедшего через объемно-рассеивающую среду, в области (15) приема излучения для получения распределения интенсивности излучения, при этом оптическая приемная система содержит массив (110.1) ЖК(жидкокристаллических)-ячеек, массив (110.2) микролинз и массив (110.3) фотодетекторов, которые совмещены так, что каждой ЖК-ячейке из массива ЖК-ячеек соответствует соответствующая микролинза из массива микролинз и соответствующий фотодетектор из массива фотодетекторов;an optical receiving system (110) configured to receive radiation that has passed through a volume-scattering medium in the radiation receiving area (15) to obtain a radiation intensity distribution, while the optical receiving system contains an array (110.1) of LC (liquid crystal) cells, an array (110.2) of microlenses and an array (110.3) of photodetectors, which are aligned so that each LCD cell from the array of LCD cells corresponds to a corresponding microlens from the array of microlenses and a corresponding photodetector from the array of photodetectors; по меньшей мере один разделитель (115), отделяющий область ввода излучения от области приема излучения и выполненный с возможностью предотвращения попадания излучения, частично отраженного от поверхности объемно-рассеивающей среды в области ввода излучения, в область приема излучения оптической приемной системы; at least one separator (115) separating the radiation input region from the radiation receiving region and configured to prevent the radiation, partially reflected from the surface of the volume-scattering medium in the radiation input region, from entering the radiation receiving region of the optical receiving system; блок (120) управления, выполненный с возможностью управления оптической приемной системой, во время обеспечения излучения к объемно-рассеивающей среде в области ввода излучения, для побуждения оптической приемной системы к последовательному открытию каждой ЖК-ячейки из массива ЖК-ячеек с одновременным приемом излучения, прошедшего через соответствующую открытую ЖК-ячейку и микролинзу, соответствующим фотодетектором из массива фотодетекторов, чтобы получить упомянутое распределение интенсивности излучения; иa control unit (120) configured to control the optical receiving system, while providing radiation to the volume-scattering medium in the radiation input region, to induce the optical receiving system to sequentially open each LCD cell from the array of LCD cells while simultaneously receiving radiation, passed through the corresponding open LCD cell and microlens, the corresponding photodetector from the array of photodetectors to obtain the above-mentioned distribution of radiation intensity; and блок (125) обработки данных, выполненный с возможностью определения оптических свойств объемно-рассеивающей среды на основе распределения интенсивности излучения.a data processing unit (125) configured to determine the optical properties of the volume-scattering medium based on the distribution of the radiation intensity. 2. Система по п. 1, в которой массив ЖК-ячеек, массив микролинз и массив фотодетекторов совмещены друг с другом в указанном порядке по мере удаления от объемно-рассеивающей среды.2. The system of claim. 1, in which the array of LCD cells, the array of microlenses and the array of photodetectors are aligned with each other in the specified order as the distance from the volume-scattering medium. 3. Система по п. 1, в которой массив ЖК-ячеек состоит из двух или более ЖК-ячеек, размещенных в по меньшей мере один ряд, массив микролинз состоит из двух или более микролинз, размещенных в по меньшей мере один ряд, и массив фотодетекторов состоит из двух или более фотодетекторов, размещенных в по меньшей мере один ряд.3. The system of claim. 1, in which the array of LCD cells consists of two or more LCD cells located in at least one row, the array of microlenses consists of two or more microlenses placed in at least one row, and the array photodetectors consist of two or more photodetectors arranged in at least one row. 4. Система по п. 3, в которой оптическая приемная система размещена относительно по меньшей мере одного источника излучения и по меньшей мере одного разделителя так, что расстояние источник-детектор (SDS) увеличивается между по меньшей мере одним источником излучения и каждым следующим фотодетектором в по меньшей мере одном ряду фотодетекторов, при этом при последовательном открытии каждой ЖК-ячейки из массива ЖК-ячеек блок управления в частности выполнен с возможностью управления оптической приемной системой для побуждения оптической приемной системы к последовательному открытию каждой ЖК-ячейки из массива ЖК-ячеек, начиная с той ЖК-ячейки, которой соответствует фотодетектор с наименьшим SDS-расстоянием, и продолжая до тех пор, пока не будет открыта та ЖК-ячейка, которой соответствует фотодетектор с наибольшим SDS-расстоянием.4. The system of claim. 3, in which the optical receiving system is located relative to at least one radiation source and at least one separator so that the distance source-detector (SDS) increases between at least one radiation source and each next photodetector in at least one row of photodetectors, whereby upon sequential opening of each LCD cell from the array of LCD cells, the control unit is in particular configured to control the optical receiving system to induce the optical receiving system to sequentially open each LCD cell from the array of LCD cells, starting with the LCD cell to which the photodetector with the shortest SDS distance corresponds, and continuing until the LCD cell to which the photodetector with the longest SDS distance corresponds. 5. Система по п. 1, в которой для определения оптических свойств объемно-рассеивающей среды блок обработки данных, в частности, выполнен с возможностью сравнения измеренных значений интенсивности излучения из распределения интенсивности излучения, полученного для объемно-рассеивающей среды, c соответствующим набором возможных значений интенсивности излучения для данного типа объемно-рассеивающей среды из множества наборов значений интенсивности излучения, предварительно смоделированных методом Монте-Карло для различных оптических свойств объемно-рассеивающих сред разных типов, чтобы найти поднабор значений интенсивности излучения, который минимизирует ошибку E:5. The system according to claim 1, in which, in order to determine the optical properties of the volume-scattering medium, the data processing unit, in particular, is configured to compare the measured values of the radiation intensity from the radiation intensity distribution obtained for the volume-scattering medium with the corresponding set of possible values radiation intensity for a given type of volume scattering medium from the set of radiation intensity values preliminarily simulated by the Monte Carlo method for various optical properties of volume scattering media of different types in order to find a subset of radiation intensity values that minimizes the error E:
Figure 00000004
Figure 00000004
S - количество фотодетекторов;S is the number of photodetectors; i=1 … S - номер фотодетектора; i = 1… S - photodetector number;
Figure 00000005
- измеренное значение сигнала для фотодетектора i; и
Figure 00000005
- measured signal value for photodetector i; and
Figure 00000006
- моделированное значение сигнала для фотодетектора i;
Figure 00000006
- simulated signal value for photodetector i;
при этом найденный поднабор значений, который минимизирует ошибку E, указывает определенные оптические свойства объемно-рассеивающей среды, при этом определенными оптическими свойствами являются коэффициент поглощения и коэффициент рассеяния объемно-рассеивающей среды.the subset of values found, which minimizes the error E, indicates certain optical properties of the volume-scattering medium, while the specific optical properties are the absorption coefficient and the scattering coefficient of the volume-scattering medium. 6. Система по п. 1, в которой массивом микролинз является массив ЖК-микролинз, выполненных с возможностью изменения фокусного расстояния под управлением блока управления в зависимости от величины прикладываемого управляющего напряжения.6. The system of claim. 1, in which the array of microlenses is an array of LCD microlenses made with the ability to change the focal length under the control of the control unit depending on the value of the applied control voltage. 7. Система по п. 1, дополнительно содержащая зеркально-линзовую систему на стороне по меньшей мере одного источника излучения, выполненную с возможностью формирования параллельного или сходящегося пучка излучения, падающего на поверхность объемно-рассеивающей среды по нормали или наклонно, с помощью одной или более линз и/или одного или более зеркал.7. The system according to claim 1, further comprising a mirror-lens system on the side of at least one radiation source, configured to form a parallel or converging radiation beam incident on the surface of the volume-scattering medium along the normal or obliquely, using one or more lenses and / or one or more mirrors. 8. Система по п. 1, в которой оптическая приемная система установлена в оправе с возможностью перемещения по существу вдоль поверхности объемно-рассеивающей среды для обеспечения возможности приема излучения оптической приемной системой с различными SDS-расстояниями.8. The system of claim. 1, in which the optical receiving system is installed in the frame with the ability to move substantially along the surface of the volume-scattering medium to allow the optical receiving system to receive radiation with different SDS-distances. 9. Система по п. 1, в которой оптическая приемная система дополнительно содержит дополнительный массив микролинз, совмещенный с массивом ЖК-ячеек, массивом микролинз и массивом фотодетекторов, при этом один из дополнительного массива микролинз и массива микролинз установлен в оправе с возможностью перемещения по существу перпендикулярно поверхности объемно-рассеивающей среды относительно неподвижного другого из дополнительного массива микролинз и массива микролинз для изменения разрешения, обеспечиваемого оптической приемной системой.9. The system according to claim 1, in which the optical receiving system additionally contains an additional array of microlenses, combined with an array of LCD cells, an array of microlenses and an array of photodetectors, wherein one of the additional array of microlenses and an array of microlenses is installed in the frame with the ability to move essentially perpendicular to the surface of the volume-scattering medium relative to the stationary other of the additional microlens array and microlens array to change the resolution provided by the optical receiving system. 10. Система по п. 1, дополнительно содержащая оптоволокно, связанное с по меньшей мере одним источником излучения и выполненное с возможностью передачи излучения от по меньшей мере одного источника излучения к объемно-рассеивающей среде в области ввода излучения.10. The system of claim. 1, further comprising an optical fiber associated with at least one radiation source and configured to transmit radiation from at least one radiation source to a volume-scattering medium in the radiation input region. 11. Система по п. 10, дополнительно содержащая референсный канал, выполненный с возможностью отведения части излучения, передаваемого от по меньшей мере одного источника излучения, на референсный приемник, выполненный с возможностью измерения изменения мощности по меньшей мере одного источника излучения на основании интенсивности отводимого излучения и сообщения измеряемого изменения мощности на блок обработки данных для учета этого изменения при определении оптических свойств объемно-рассеивающей среды на основе распределения интенсивности излучения.11. The system of claim 10, further comprising a reference channel configured to divert a portion of the radiation transmitted from at least one radiation source to a reference receiver configured to measure a change in the power of at least one radiation source based on the intensity of the extracted radiation and communicating the measured power change to the data processing unit to account for this change in determining the optical properties of the volume scattering medium based on the radiation intensity distribution. 12. Система по п. 11, в которой отведение части излучения из оптоволокна в референсный канал обеспечивается посредством светоделителя.12. The system of claim. 11, in which the removal of part of the radiation from the optical fiber to the reference channel is provided by means of a beam splitter. 13. Система по п. 1, в которой оптическая приемная система заключена в корпус, при этом по меньшей мере одним разделителем является корпус оптической приемной системы.13. The system of claim. 1, in which the optical receiving system is enclosed in a housing, and the at least one separator is the housing of the optical receiving system. 14. Система по п. 13, в которой по меньшей мере часть корпуса является зеркальной и выполненной с возможностью перенаправления падающего на нее излучения в область ввода излучения на поверхности объемно-рассеивающей среды, 14. The system according to claim. 13, in which at least part of the housing is mirrored and made with the possibility of redirecting the incident radiation to the region of radiation input on the surface of the volume-scattering medium, при этом система дополнительно содержит оптоволокно, связанное с по меньшей мере одним источником излучения и выполненное с возможностью передачи излучения от по меньшей мере одного источника излучения к зеркальной части корпуса оптической приемной системы.the system further comprises an optical fiber associated with at least one radiation source and configured to transmit radiation from at least one radiation source to the mirror portion of the optical receiving system housing. 15. Система по п. 1, в которой для открытия соответствующей ЖК-ячейки блок управления выполнен с возможностью приложения соответствующего управляющего напряжения к соответствующей ЖК-ячейке.15. The system of claim. 1, in which to open the corresponding LCD cell, the control unit is configured to apply a corresponding control voltage to the corresponding LCD cell. 16. Система по п. 1, в которой упомянутый по меньшей мере один источник излучения является источником источник когерентного излучения.16. The system of claim 1, wherein said at least one radiation source is a source of coherent radiation. 17. Система по п. 1, в которой по меньшей мере одним разделителем является стенка, герметично охватывающая периферию оптической приемной системы и выступающая за пределы оптической приемной системы по направлению к объемно-рассеивающей среде, при этом выступающая часть стенки закрыта прозрачным элементом для формирования герметичной камеры, которая заполнена иммерсионной жидкостью.17. The system of claim. 1, in which at least one separator is a wall, hermetically enclosing the periphery of the optical receiving system and protruding beyond the optical receiving system towards the volume-scattering medium, while the projecting part of the wall is covered with a transparent element to form a sealed chamber that is filled with immersion liquid. 18. Система по п. 1, в которой по меньшей мере один источник излучения и оптическая приемная система расположены друг относительно друга так, что область ввода излучения и область приема излучения друг с другом не перекрываются.18. The system of claim. 1, in which at least one radiation source and the optical receiving system are located relative to each other so that the radiation input region and the radiation receiving region do not overlap with each other. 19. Система по п. 1, дополнительно содержащая блок питания, выполненный с возможностью подачи питания на по меньшей мере один источник излучения, оптическую приемную систему, блок управления и блок обработки данных.19. The system according to claim 1, further comprising a power supply configured to supply power to at least one radiation source, an optical receiving system, a control unit and a data processing unit. 20. Система по п. 19, в которой блок питания, по меньшей мере один источник излучения, оптическая приемная система, по меньшей мере один разделитель, блок управления и блок обработки данных по меньшей мере частично размещены в корпусе.20. The system of claim. 19, in which the power supply, at least one radiation source, optical receiving system, at least one separator, control unit and data processing unit are at least partially located in the housing. 21. Система по п. 20, в которой корпусом является корпус носимого устройства.21. The system of claim 20, wherein the housing is a wearable device housing. 22. Вычислительное устройство (300) пользователя с функцией определения оптических свойств объемно-рассеивающей среды, содержащее установленные по меньшей мере частично в корпусе вычислительного устройства пользователя:22. Computing device (300) of the user with the function of determining the optical properties of the volume-scattering medium, containing installed at least partially in the case of the computing device of the user: по меньшей мере один источник (305) излучения, выполненный с возможностью обеспечения излучения к объемно-рассеивающей среде в области ввода излучения;at least one radiation source (305) configured to provide radiation to the volume-scattering medium in the radiation input area; оптическую приемную систему (310), выполненную с возможностью приема излучения, прошедшего через объемно-рассеивающую среду, в области приема излучения для получения распределения интенсивности излучения, при этом оптическая приемная система содержит массив ЖК-ячеек, массив микролинз и массив фотодетекторов, которые совмещены так, что каждой ЖК-ячейке из массива ЖК-ячеек соответствует соответствующая микролинза из массива микролинз и соответствующий фотодетектор из массива фотодетекторов;an optical receiving system (310), configured to receive radiation that has passed through a volume-scattering medium in the radiation receiving region to obtain a radiation intensity distribution, while the optical receiving system contains an array of LCD cells, an array of microlenses and an array of photodetectors, which are combined so that each LCD cell from the array of LCD cells corresponds to a corresponding microlens from the array of microlenses and a corresponding photodetector from the array of photodetectors; по меньшей мере один разделитель (315), отделяющий область ввода излучения от области приема излучения и выполненный с возможностью предотвращения попадания излучения, частично отраженного от поверхности объемно-рассеивающей среды в области ввода излучения, в область приема излучения оптической приемной системы; at least one separator (315), separating the radiation input area from the radiation receiving area and configured to prevent the radiation, partially reflected from the surface of the volume-scattering medium in the radiation input area, from entering the radiation receiving area of the optical receiving system; процессор (320), выполненный с возможностью:processor (320), configured to: управления оптической приемной системой, во время обеспечения излучения к объемно-рассеивающей среде в области ввода излучения, для побуждения оптической приемной системы к последовательному открытию каждой ЖК-ячейки из массива ЖК-ячеек с одновременной регистрацией излучения, прошедшего через соответствующую открытую ЖК-ячейку, соответствующим фотодетектором из массива фотодетекторов, чтобы получить упомянутое распределение интенсивности излучения; иcontrol of the optical receiving system, while providing radiation to the volume-scattering medium in the region of radiation input, to induce the optical receiving system to sequentially open each LC cell from the array of LC cells with simultaneous registration of radiation that passed through the corresponding open LC cell, corresponding a photodetector from an array of photodetectors to obtain said radiation intensity distribution; and определения оптических свойств объемно-рассеивающей среды на основе полученного распределения интенсивности излучения.determination of the optical properties of the volume-scattering medium based on the obtained distribution of the radiation intensity. 23. Вычислительное устройство пользователя по п. 22, которым является одно из смартфона, планшета, умных часов, умного браслета.23. The user's computing device according to claim 22, which is one of a smartphone, tablet, smart watch, smart bracelet. 24. Способ определения оптических свойств объемно-рассеивающей среды, содержащий этапы, на которых:24. A method for determining the optical properties of a volume-scattering medium, comprising the stages at which: вводят (S400) излучение в область подсветки на поверхности объемно-рассеивающей среды с одновременным предотвращением попадания излучения, частично отраженного от поверхности объемно-рассеивающей среды в области подсветки, в целевую область оптической приемной системы, содержащей массив ЖК-ячеек, массив микролинз и массив фотодетекторов, которые совмещены так, что каждой ЖК-ячейке из массива ЖК-ячеек соответствует соответствующая микролинза из массива микролинз и соответствующий фотодетектор из массива фотодетекторов;injecting (S400) radiation into the illumination region on the surface of the volume-scattering medium while preventing the radiation partially reflected from the surface of the volume-scattering medium in the illumination region from entering the target region of the optical receiving system containing an array of LCD cells, an array of microlenses and an array of photodetectors , which are aligned such that each LCD cell from the array of LCD cells corresponds to a corresponding microlens from the array of microlenses and a corresponding photodetector from the array of photodetectors; принимают (S405) посредством оптической приемной системы излучение, прошедшее через объемно-рассеивающую среду, в целевой области для получения распределения интенсивности излучения, при этом упомянутый прием (S405) излучения содержит подэтапы, на которых, одновременно с вводом излучения в область подсветки на поверхности объемно-рассеивающей среды:receiving (S405) by means of the optical receiving system the radiation passed through the volume-scattering medium in the target area to obtain the radiation intensity distribution, while said receiving (S405) of radiation comprises sub-steps, in which, simultaneously with the input of radiation into the illumination region on the surface, volumetrically - scattering environment: последовательно открывают (S405.1) каждую ЖК-ячейку из массива ЖК-ячеек и регистрируют (S405.2) излучение, прошедшее через каждую открытую ЖК-ячейку, соответствующим фотодетектором из массива фотодетекторов, чтобы получить множество значений интенсивности излучения, которое представляет упомянутое распределение интенсивности излучения; иsequentially open (S405.1) each LCD cell from the array of LCD cells and record (S405.2) the radiation transmitted through each open LCD cell by the corresponding photodetector from the photodetector array to obtain a plurality of radiation intensity values that represent said distribution radiation intensity; and определяют (S410) оптические свойства объемно-рассеивающей среды на основе распределения интенсивности излучения.determining (S410) the optical properties of the volume scattering medium based on the radiation intensity distribution.
RU2020107787A 2020-02-20 2020-02-20 System, computing device and method of determining optical properties of volume scattering medium using diffuse reflectometry RU2738314C1 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020107787A RU2738314C1 (en) 2020-02-20 2020-02-20 System, computing device and method of determining optical properties of volume scattering medium using diffuse reflectometry
KR1020200134631A KR20210106321A (en) 2020-02-20 2020-10-16 Apparatus and method of extraction of optical properties of turbid medium by using of diffuse reflectometry
US17/123,336 US11353398B2 (en) 2020-02-20 2020-12-16 System, computing device, and method for extraction of optical properties of turbid medium by using diffuse reflectometry

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020107787A RU2738314C1 (en) 2020-02-20 2020-02-20 System, computing device and method of determining optical properties of volume scattering medium using diffuse reflectometry

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2738314C1 true RU2738314C1 (en) 2020-12-11

Family

ID=73834802

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020107787A RU2738314C1 (en) 2020-02-20 2020-02-20 System, computing device and method of determining optical properties of volume scattering medium using diffuse reflectometry

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR20210106321A (en)
RU (1) RU2738314C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5452723A (en) * 1992-07-24 1995-09-26 Massachusetts Institute Of Technology Calibrated spectrographic imaging
EP1119763B1 (en) * 1998-10-07 2005-12-28 Ecole Polytechnique Federale De Lausanne (Epfl) Method for measuring locally and superficially the scattering and absorption properties of turbid media
RU2371703C1 (en) * 2008-04-03 2009-10-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный институт электронной техники (технический университет) Photometre
US20120140208A1 (en) * 1999-11-05 2012-06-07 Robert Magnusson Guided-mode resonance sensors employing angular, spectral, modal, and polarization diversity for high-precision sensing in compact formats
RU2569752C2 (en) * 2013-06-24 2015-11-27 Общество С Ограниченной Ответственностью "Лаборатория Оптико-Электронных Приборов" Multifunctional analytic system for determining characteristics of circular dichroism optic signal from biologically active material
RU2649048C1 (en) * 2016-11-25 2018-03-29 Самсунг Электроникс Ко., Лтд. Compact spectrometer system intended for non-invasive measurement of spectra of absorption and transmission of specimens of biological material

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5452723A (en) * 1992-07-24 1995-09-26 Massachusetts Institute Of Technology Calibrated spectrographic imaging
EP1119763B1 (en) * 1998-10-07 2005-12-28 Ecole Polytechnique Federale De Lausanne (Epfl) Method for measuring locally and superficially the scattering and absorption properties of turbid media
US20120140208A1 (en) * 1999-11-05 2012-06-07 Robert Magnusson Guided-mode resonance sensors employing angular, spectral, modal, and polarization diversity for high-precision sensing in compact formats
RU2371703C1 (en) * 2008-04-03 2009-10-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный институт электронной техники (технический университет) Photometre
RU2569752C2 (en) * 2013-06-24 2015-11-27 Общество С Ограниченной Ответственностью "Лаборатория Оптико-Электронных Приборов" Multifunctional analytic system for determining characteristics of circular dichroism optic signal from biologically active material
RU2649048C1 (en) * 2016-11-25 2018-03-29 Самсунг Электроникс Ко., Лтд. Compact spectrometer system intended for non-invasive measurement of spectra of absorption and transmission of specimens of biological material

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210106321A (en) 2021-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7126682B2 (en) Encoded variable filter spectrometer
US7812312B2 (en) Infrared measuring device, especially for the spectrometry of aqueous systems, preferably multiple component systems
US9057689B2 (en) Methods and systems for analyte measurement
KR102477340B1 (en) Analytical Systems and Methods for Determining Hemoglobin Parameters in Whole Blood
US20040133086A1 (en) Apparatus and method for non-invasive measurement of blood constituents
CN102812346B (en) Analytical equipment
KR20080026159A (en) Method and apparatus for the non-invasive sensing of glucose in a human subject
JP2008191149A (en) Optical cavity structure for implantation
JP2004252214A (en) Arbitrary wavelength selection filter, multichannel monitor and biopsy apparatus
CN103917161A (en) Measurement device, measurement method, program, and recording medium
JP2013523362A (en) Apparatus and method for determining biological, chemical and / or physiological parameters in biological tissue
CN101156057A (en) Device for determining of properties in a fluid and/or constituents thereof
US5830134A (en) Method and equipment for detecting physico-chemical parameters
JPH11183377A (en) Optical content meter
JP2010227558A (en) Component measuring apparatus
RU2738314C1 (en) System, computing device and method of determining optical properties of volume scattering medium using diffuse reflectometry
CN106092968A (en) Optical detection apparatus and method
RU2730438C2 (en) Whole blood so2 sensor
JP3903147B2 (en) Non-destructive sugar content measuring device for fruits and vegetables
US11353398B2 (en) System, computing device, and method for extraction of optical properties of turbid medium by using diffuse reflectometry
KR20210092969A (en) Noninvasive-type monitoring sensor system for measuring blood glucose using two wavelength raman scattering
US20210259586A1 (en) Measurement apparatus and biological information measurement apparatus
JP5403430B2 (en) Component measuring device
JP7363368B2 (en) Absorbance measuring device and biological information measuring device
JPH05332835A (en) Device for spectrophotometric analysis and its method