物体的照明的制作方法
专利名称：物体的照明的制作方法
技术领域：
本发明涉及物体的照明。具体地，本发明涉及在物体的照明中使用光漫射元件。
背景技术：
当拍摄期望的物体的相片或另一图片时，需要照明所述物体。借助于照明，所拍摄的图片具有比对未被照明的物体拍摄的图片好得多的质量。例如，通过照明物体使得要被拍照的物体的轮廓是更加可区别的。物体的适当照明在医学中是特别重要的，例如，当检查眼睛时。图I示出了用于拍摄眼睛120的图片的现有技术的解决方案。在拍照中可以利用专用装置100拍摄眼睛表面的图片。该图片基于在相机单元100中的相机透镜106的光轴110上导向眼睛120的光线 如何从眼睛120的表面反射回来而形成。为了获得眼睛120的期望的图片，重要的是照明物体。眼睛120以及可能还有其周围的区域可以由照明装置102照明。问题在于，图片容易呈现明亮的反射，其典型地在对球形反射表面拍摄的图片中出现，诸如眼睛的角膜126和瞳孔122周围的虹膜124。此外，当物体被闪光灯104照明吋，人类皮肤也可能引起不需要的反射。闪光灯104的反射可能掩蔽应记录在图片上的特征。然而，实际上难于在没有闪光灯104的情况下拍摄图片，因为相机100将接近物体并且因此強烈地禁止光从环境进入物体的表面。此外，难于在图片上记录小的特征，因为难于保持距离恒定并且相机100将容易摇晃。为了检查眼睛的表面部分，医生还使用所谓的缝灯100，其中相机可以连接到桌角。除其他之外，这使得可以避免摇晃。缝灯的尺寸相对大，并且不易于移动它们。重要的是，产生要被检查的物体的图片，其中未出现干扰反射和/或摇晃。
发明内容
因此本发明的目的在于提供ー种装置和ー种方法，使得可以解决上述问题。本发明的目的通过ー种光学部件、一种相机単元和ー种方法实现，它们的特征在相应的独立权利要求中描述。因此本发明涉及在独立权利要求I和19中限定的装置。因此本发明涉及在独立权利要求20中限定的方法。在从属权利要求中公开了本发明的优选实施例。
在下文中，将參照附图，结合优选实施例更详细地描述本发明，在附图中图I示出了用于拍摄眼睛的图片的现有技术的解决方案，图2示出了根据本发明的一个实施例的光学部件，图3作为示例示出了漫射器如何操纵导向其的光，图4示出了根据本发明的一个实施例的光学部件，
图5示出了根据本发明的一个实施例的末端元件，图6示出了根据本发明的一个实施例的相机単元，以及图7示出了根据本发明的一个实施例的用于产生图像的方法的流程图。
具体实施例方式在检查相机中可以利用根据本发明的实施例的装置和方法。除其他之外，检查相机允许在医学上检查眼睛的表面部分及其周围区域。此外，检查相机还允许检查皮肤。此夕卜，在收集生物识别数据的安全领域中可以利用根据本发明的实施例的装置和方法。眼睛成像是极为重要的，使得尽可能早地接收关于可能使视カ退化的信息。眼睛是视觉的光感测器官。光进入眼睛由用作光圈(diaphragm)的虹膜调整，其孔隙(aperture)是瞳孔。眼睛中的光折射部分包括角膜、玻璃体和晶状体(即透镜)。在来自眼睛表面的图片中拍摄小尺寸的物体，诸如虹膜的精细的结构特征和血管。由于这些特征需要相机単元的高分辨率能力，因此将它们记录在图片上需要短距拍摄，使得在相机単元保持距物体的恒定距离的同时充分照明物体。图2图示了根据本发明的一个实施例的光学部件200。借助于光学部件200，可以实现图片中的要拍摄的物体220的表面上的均匀的、一致的光照。在图2中图片中要拍摄的物体220是眼睛，但是也可以是其他东西。根据本发明的一个实施例，图片中要拍摄的物体220是皮肤。重要的是提供均匀的光照，因为在该情况下，例如，眼睛的瞳孔在对眼睛拍摄的图片中将不会作为亮点而闪耀。 光学部件200包括在相机单元侧的第一末端204和在图片中要拍摄的物体侧的第ニ末端206。光学部件200的形状可以是圆柱体、锥体、多边形、圆筒、沙漏、球形等。同样地，末端204和206可以具有均匀或不均匀的形状。光学部件200的体积也不受限制。第一和第二末端204和206也没有阻挡光在相机单元的光轴线110上的行进的材料。这意味着第一和第二末端204和206不需要开放，但是它们可以包括半透明材料。该材料应使得要拍摄的图片中不会出现因材料引起的失真。例如，适当形状的透镜或镜可以构成末端204和/或206。图2还示出了，根据ー个实施例的光学部件包括操纵光传播并且至少部分地包括光漫射材料的至少ー个元件210。根据ー个实施例，该至少一个元件210是漫射器。为了简化，在说明书中假设光学部件200包括漫射器210，其用作光漫射的至少ー个元件210。漫 射器210可以被布置为使穿过漫射器210的光漫射，这与漫射器210的局部结构的厚度并且光线针对漫射器210的局部结构的表面的入射角度相关。在图2中漫射器210的位置或形状是任意选择的，并且因此不会限制漫射器210相对于光学元件200的形状或位置。当适当设置吋，漫射器210也可以位于光学部件200外部。因此，通过由漫射器210使产生的光在光学部件200中漫射来提供对物体220拍摄的呈现主光源208的极少反射或没有反射的图像。在该情况下，在图片中要拍摄的物体220的表面上创建了均匀的光场。图3图示了漫射器210如何操纵光以及光的行进的方式。在图3中，漫射器210的形状被任意选择以使得可以说明漫射器210的局部结构的厚度和光线300、310、320、340和350针对漫射器的局部结构的入射角度如何影响漫射器操纵光的方式。
当光线300以与法线301成角度302撞击漫射器210的局部结构的表面时，较之如借助于光线310和透射光314所指示的、光线以漫射器210的直角312撞击漫射器210的局部结构的表面的情況，穿过漫射器的光304的散射更大。換言之，透射光束304比光束314宽(光散射更大)。将通过光线对300/340和310/350说明漫射器210的厚度如何影响漫射器210的光透射。例如，检查源自光线300的光束304并且将其与源自光线340的光束344比较，发现光束344比光束304宽，尽管角度302和342相等。这归于如下事实漫射器210越厚，其对透射通过其的光的漫射(散射)就越大。当光线以直角312和352撞击漫射器210吋，在比较光束314和354时观察到同一效果。在该情况下也观察到光束354比光束314宽。 简言之，可以认为漫射器的局部结构越厚，在所述点传播通过漫射器的光的散射就越大。另ー方面，还可以认为，撞击漫射器的光相对于漫射器的局部结构表面的法线所成的角度越大，在所述点传播通过漫射器的光的散射就越大。局部结构指示如下事实所利用的漫射器在一个点处较之另一点处可以更宽。另ー方面，所利用的漫射器的表面的形状也可以变化。例如，如果漫射器中的表面粗糙度的幅度是大的，则来自同一方向并且以撞击锯齿形中的略有不同的点的两个光线可以以截然不同的角度撞击漫射器的局部结构并且还可以在漫射器中以截然不同的強度撞击局部结构。应当注意，为了简化，光线300、310、340和350并非g在说明光线如何在漫射器210中反射，而是仅说明进入的光如何在穿过漫射器210的同时散射。光线320和330接着说明了光如何根据漫射器210中的局部结构的厚度在漫射器210中反射，尽管光学部件200中的漫射器210的功能不是反射光，而是散射光，使得光发散相对于漫射强度增加。如可以在传播通过漫射器210的光线322和332中看到的，漫射器的结构越厚，则光线穿过漫射器210时的反射就越大。事实上，光束322和332也将在漫射器210中变宽，但是在图3中为了简化而将其省略。此外，所使用的光的波长对光的反射和散射也有影响。较长波长的光的光的散射或反射不像较短波长的光的散射或反射那样多。通过修改漫射器中的局部结构表面可以进一歩控制漫射器210的光反射和散射性质。不均匀表面，例如具有高表面粗糙度的表面，以与具有低表面粗糙度的表面，例如平滑的漫射器表面不同的方式散射光。漫射器210可以具有分层结构。构成漫射器的局部结构的层数目可以是例如2。在该情况下，不同的层可以提供不同的光散射效果。例如，一个层可以由与其他层不同的材料制成，或者ー个层的表面外形可以比其他层的表面外形更不均匀。更严密地參照图2。该图示出了漫射器210，其根据局部结构的厚度以及光线针对局部结构的入射角度散射导向其的光。漫射器由光透射且散射的材料制成。根据ー个实施例，漫射器包括如下材料至少之一聚碳酸酷、乳白玻璃、玻璃和纸。聚碳酸酯可以是例如白色的纯色塑料。另ー方面，漫射器210可以由透明材料制成。例如，由聚碳酸酯(PCT)制成的塑料漫射器210可以是高度耐用的并且因此是ー种好的选择。然而，材料不限于任何以上材料，而是可以具有在使光穿过的同时散射光的任何材料。漫射器210还可以部分地具有ー种材料并且部分地具有另ー种材料，并且至少ー种材料应是光漫射材料。在图2中照明器208将照明图片中要拍摄的物体220。为了使照明不会生成图片中要拍摄的物体220的不需要的反射，光学部件200包括漫射器210，照明光212行进通过漫射器210。所示出的漫射器210的形状和尺寸是任意选择的。通常可以使用具有任何形状、具有某种散射性质的漫射器使导向其的光散射。因此，图2示出了任意选择的、盘状漫射器210。还应注意，图2的漫射器未说明漫射器的结构厚度。作为示例，由照明器208生成的光线212以与局部结构的表面的法向216成角度214撞击漫射器。在穿过漫射器210时光散射并且形成照明物体220的光束218。所形成的散射光均匀地照明物体220。在该情况下物体表面变得一致地照明。特别地在对物体220拍摄的图片中将不会出现干扰反射，因为照明不仅由照明器208提供，而且由光漫射漫射器210提供，来自照明器208的穿过漫射器210。应注意，由图2的漫射器210提供的光束218仅作为示例示出。如前文所述，在一个实施例中漫射器210位于光学部件200外部。在该情况下其位置被选择为使得到达物体220的光穿过位于光学元件200外部的漫射器。照明器208生 成的光可以借助于例如适当的透镜传送到光学部件200外部的漫射器，该漫射器将在光撞击物体220之前使其漫射。在一个实施例中部分光无漫射地导向物体220,而仅部分光穿过漫射器210。当应在没有漫射的情况下向某些表面区域提供大的光容量并且通过漫射向其他区域提供较小的光強度的物体拍摄图片时，该解决方案是合理的，以便提供尽可能一致的照明。还可以预先选择漫射器210的顔色。借助于颜色，可以修改来自照明器208的可见颜色以具有特定的顔色。在各种应用和检查中可以利用不同顔色的光。例如，可以根据所捜索的改变以各种方式使眼睛成像。眼睛的结构在深度上是多层的，并且通过在成像中使用不同顔色的光可以掲示不同的层。根据ー个实施例，漫射器210是可拆卸的和可更换的。用户可以从光学部件200拆卸漫射器210，选择另一漫射器并且将其安装到光学部件200。在该情况下可以针对要检查的不同物体220使用同一光学元件200，而非更换整个光学元件200。各种漫射器可以具有不同的尺寸、顔色、材料和光学性质等。当漫射器210损坏并且漫射器210需要更换吋，也可以利用该特征。此外，根据ー个实施例，图2图示了漫射器210在相机単元的光轴线110上光学自由219。其原因在于，如果不是这样，漫射器210可能引起对物体220拍摄的图片中的失真。漫射器210中的光学自由点指的是如下事实该点没有干扰光行进的材料。点219可以例如被装上玻璃，并且仍允许通过玻璃拍摄图片。根据ー个实施例，光学部件200包括末端204和206之间的横向外形(lateralprofile) 202。横向外形202的内表面的至少一部分由光反射材料制成。横向外形202可以具有均匀或不均匀表面，其可以包括孔隙或者其可以是实心的。如果必要，横向外形202可以在第一或第二末端204和206上延伸。这因为如下事实而是有用的从照明器208发射的光从横向外形202的内表面朝向漫射器210反射回来,而非撞击横向外形202的光的部分保持未被用于物体202的照明。这由从照明器208发射并且从横向外形202的内表面朝向漫射器210反射回来的光线213说明。为了简化，图中未示出漫射器210产生的光束。反射材料可以是例如镜子、亮金属等。參照图4，其示出了根据本发明的一个实施例的光学部件。在该实施例中光学部件200包括漫射器，其如图4中所示具有截头椎体400的形状。椎体400可以是例如圆锥、多面椎体、椭圆锥体等。然而，根据一个实施例，椎体400是圆锥，如图4中所竭カ图示的那样。椎体400的表面积较小的光学自由孔隙404在光学部件200的第一末端204侧，并且椎体的表面积较大的光学自由孔隙406在光学部件200的第二末端206侧。例如，当椎体是圆锥时，较大表面积的光学自由孔隙指的是较大直径的光学自由孔隙等。因此获得的椎体400的横向结构410与椎体400的中心轴412所成的角度402也影响导向漫射器400的光的漫射。换言之，椎体漫射器400的圆周直径411与距光源420的距离成比例地改变。直径411可以根据图片中要拍摄的物体的尺寸和其他性质变化。在一个实施例中，椎体漫射器的开口角度(角度402)是O. 4至O. 5立体弧度。除其他之外，开ロ的角度是有用的，因此椎体400不覆盖接近物体的诸如相机的相机単元的框架区域。椎体400的孔隙404和406不需要与光学部件200的孔隙204和206对准，尽管图4以这种方式示出了它们。更准确地，椎体400可以比光学部件200短，由此至少ー个孔隙400和406不与相应的孔隙204和206对准。换言之，当在纵向方向上查看光学部件200吋，至少ー个孔隙204和206将更深入的，纵向方向由光学部件孔隙204和206之间的相互
距离限定。在图4中，椎体漫射器在相机単元的光轴线110上是光学自由的，使得漫射器400不会在对物体拍摄的图片中产生失真。換言之，锥体的光学自由孔隙404和406与相机单元的光轴110对准。光轴110尽管被示出为与光学部件200的横向外形202平行，但是也可以相对于光学部件200的横向外形202傾斜。在该情况下扩散器也可以被修改，使得其在光轴110上没有障碍。椎体漫射器400不需要在光轴线110上完全自由，光学半透明将是足够的。因此，孔隙404和406或者它们之一可以配备有例如玻璃。在图4的实施例中，椎体400的较大的孔隙406与光学部件200的横向外形202的内表面203相接。这使得来自光学部件200的光可以在没有穿过椎体漫射器400的光的情况下不进入物体。所述椎体漫射器400因此可以附接到光学部件200的外部。根据ー个实施例，椎体400的横向结构410的厚度变化。尽管图4示出了椎体400的横向结构410的厚度线性变化，但是该横向结构的厚度变化可以是非线性的，例如不均匀的或者圆筒形的。为了清楚，椎体400的横向结构410由图4中的斜线示出。因此，漫射器的厚度与距光源420的距离成比例地改变，使得在图片中要拍摄的物体各处确保均匀的照明。通过改变漫射器的厚度，可以以期望的方式控制漫射器400执行的光散射。其应在接近至少ー个光源420处较之远离光源420处是较厚的，使得垂直来到漫射器400的光可以有效地散射。根据ー个实施例，椎体400的横向结构410的厚度朝向椎体400的较大的孔隙减少。如可在图4中看到的，在点408处，即在具有较小表面积的孔隙404的末端处，较之具有较大表面积的孔隙406的末端处的点409处，椎体的横向结构410较厚。在点408处椎体400的横向结构410中的材料厚度可以是例如3至5毫米，而在点409处在椎体漫射器400的另ー末端处，其可以约为Imm或更小。根据ー个实施例，光学部件200还可以包括至少ー个光源420，其被设置为使得其产生的光的至少一部分在撞击图片中要拍摄的物体之前穿过漫射器400。至少ー个光源420可以例如以图4中所示的方式位于光学部件200的第一末端204处。替选地，或此外，光源还可以位于横向外形202中或者由横向结构410、横向外形202或者漫射器400的第一末端204界定的区域内，尽管图4中并未示出。至少ー个光源420可以位于专用电路板上，该专用电路板位于例如光学部件200的第一末端204处。在使用中，该电路板可以与相机単元通信，并且因此可以通过相机単元控制电路板上的至少ー个光源的操作。根据ー个实施例，截头椎体漫射器400的截头末端404的点408可以位于距至少ー个光源420所处的电路板的中心点的距离3至8mm处。替选地，光学部件200不需要包括光源420。在该情况下光源420可以位于相机单元中或者其可以是分立的部分，并且由于使用中的光学部件200是相机単元的一部分，因此由光源420产生的光在图片中要拍摄的物体之前穿过光学部件。例如借助于光电导体、光纤或透镜系统，将并非是光学部件200的一部分的光源420产生的光从光源420传送到漫射器400。替选地，在光通道点处，光学部件200的第一末端204可以没有阻挡光行进的材料。该点可以与相机単元的光轴线110上的第一末端204的自由点相同，或者其可以是不同的自由点，由此光学部件200的第一末端204至少在如下两个点处没有阻挡光行进的材料在光轴线110上的两个点以及在至少ー个光源420产生的光通道处的两个点。 然而，为了简化，假设光学部件200以图4中所示的方式包括第一末端204处的至少ー个光源420。该至少ー个光源可以是例如发光二极管(LED)、有机LED(OLED)或者另ー光源，其可以被布置为在可见光的VIS范围内照明。如图4中所示，至少ー个光源可以是在光学部件200的第一末端204处布置成圆形的一系列光源。因此在图4中，每个点420代表ー个LED灯，但是图中的点420的数量仅是示例性的。光学部件200可以包括白色或者白色和蓝色光源或者RGB-LED。光源可以根据拍照需要交替接通。白色光源可以用在标准的拍照情形下。例如，当眼睛的虹膜通过荧光染色剂而被染色用于突出某些特征时，可以使用产生蓝色光的光源。由于荧光，染色剂产生对利用相机检测要检查的某些特征有贡献的光波长。因此光学部件200可以包括多个LED光源以及它们的照明修改结构，诸如漫射器210，借助于它们照明物体，使得物体将引起对物体拍摄的图片中的亮反射。根据ー个实施例，至少ー个光源420产生的光的波长可以是预定的。在该情况下，可以提供不同顔色的可见光用于物体的照明。也可以利用不同顔色的光用于各种检查用途。因此，根据本发明的一个实施例，光学部件的至少ー个光源产生的光具有可自由选择的波长。此外，给定波长的光在给定漫射器中以不同于另一波长的光的方式散射。因此，在一个实施例中基于要检查的物体控制光的波长。在另ー实施例中，基于图片中要拍摄的物体 使漫射器更换为具有特定性质的漫射器，而所使用的光的波长保持相同。在一个实施例中，至少ー个光源提供的光是蓝色光，其波长在450至490纳米的范围内。例如在借助于荧光染色剂检查伤ロ时利用该波长。在该情况下，染色剂可以施加到眼睛表面并且其在被所述波长照明时使表面发荧光。这有助于更好地区别伤ロ。蓝色光也可以是离散的、不连续的光。如前文所述，光学部件200的横向外形202的内表面203可以具有反射材料，由此来自至少ー个照明器420的光线422从内表面203朝向漫射器400的横向结构410反射。光线422在横向结构410中分散，如折线424所指示的。在漫射器400之后光被散射，如光线426所指示的。光线426还导向图片中要拍摄的物体，在物体的表面上形成均匀的照明。在一个实施例中，基于图片中要拍摄的物体的表面形式确定以下至少之ー椎体400的横向结构410的长度、椎体400的横向结构410与椎体400的中心轴412所成的角度402以及椎体的横向结构410的局部厚度。其原因在于，例如，眼睛和皮肤在表面形式上极为不同。因此，容易想到，良好适用于ー种用途的漫射器400对于要检查的另一物体不能良好地工作。在该情况下漫射器的上述性质必须被最优化。如前文所述，所使用的光的波长也影响漫射器如何操纵光行迸。因此，当使用不同波长的可见光时，漫射器必须根据情况进行最优化。例如，当使用波长较长的光时，可以增加横向结构的厚度，使得将实现期望的光分散。除了上文所述之外， 除其他之外，根据漫射器400的材料确定漫射器400的性质。因此，在必要时，漫射器400可以更换为由适当材料制成的漫射器。此外，根据ー个实施例，本领域技术人员能够针对不同的用途通过实验找到具有合适的形状和材料的漫射器。因此，不一定存在可以从其读取用于各种用途的具有正确形状和材料的漫射器的任何表格，而是可以通过经验测试找到最优的漫射器。根据ー个实施例，除了拍摄人的眼睛或皮肤的图片之外，可以利用光学部件200拍摄动物的眼睛或皮肤。通过改变诸如椎体的所使用的漫射器的结构，漫射器适用于要检查的尺寸和形状极为不同的物体。通过使漫射器最优化，可以提供均匀的照明，例如用于拍摄动物的眼睛的图片。人的眼睛和动物的眼睛之间的区别的示例是眼睛的曲率。动物眼睛典型地更加弯曲，并且因此光必须能够一方面均匀地照明近端眼睛部分，并且另一方面能够均匀地照明远端眼睛区域。无疑地，该用途所需的漫射器性质不同于人眼所需的漫射器性质。在椎体漫射器400的情况下，这些性质包括上文提及的性质漫射器400的长度、横向结构410的角度402、横向结构410的厚度、漫射器400的颜色和漫射器400的材料。图5示出了，光学元件200还可以包括末端元件500。图5是横截面视图，其中虚线表示标准侧视图中隐藏的轮廓。末端元件500被布置成将从光学元件200的第二末端206离开的光导向图片中要拍摄的物体220，并且防止光从光学部件200以外的其他方向到达图片中要拍摄的物体220。这意味着末端元件500阻挡来自例如吊灯、日光的光进入图片中要拍摄的物体。末端元件是光学中空的，由此来自光学元件200的光510通过末端元件500进入图片中要拍摄的物体220。光学自由意味着末端元件500可以包括半透明材料或物质。末端元件500的形状可以自由选择。例如，其可以是圆柱形的。末端元件500可以由不透明材料制成。关于制造材料的一种选择是硅树脂。末端元件500可以借助于机械或化学连接而连接到光学部件200的第二末端206。该连接可以位于末端元件500的在光学部件侧的末端502处，或者其可以位于末端元件500的侧面。末端元件500可以根据图片中要拍摄的物体针对光学元件200而改变。根据ー个实施例，末端元件500距图片中要拍摄的物体220的距离是预定距离并且与图片中要拍摄的物体220接触，相机単元距图片中要拍摄的物体的距离是焦距。该预定距离可以被确定为例如，使得在末端元件500接触图片中要拍摄的物体220时，相机单元距图片中要拍摄的物体220的距离是焦距。当在焦距处对物体220拍摄图片时，图片将是清晰的。因此，末端元件的长度506被确定为使得当连接到光学部件200(其附接到相机单元)的末端元件500接触图片中要拍摄的物体220时，相机单元距图片中要拍摄的物体220的距离是焦距。換言之，光学部件200可以包括机械部分(末端元件500)，通过该机械部分将相机支承到患者的头部，使得成像距离保持恒定，允许相机拍摄稳定的和清晰的图片。因此光学部件200允许通过以恒定的距离将相机支承到图片中要拍摄的物体来拍摄要检查的物体的图片。根据ー个实施例，末端元件500的在图片中要拍摄的物体220侧的末端504被布置为适合物体220的轮廓。末端504可以具有适应性的材料，诸如软硅树脂，其在按压图片中要拍摄的物体220的表面时提供了对表面的紧密接触。替选地，基于图片中要拍摄的物体220的轮廓修改末端元件500的在图片中要拍摄的物体220侧的末端504。在该情况下，首先检查图片中要拍摄的物体220具有什么类型的表面并且基于该信息选择能够提供对表面的紧密接触的末端元件500。图6示出了根据ー个实施例的相机单元600。该示例的检查装置是相机单元600，其可以是基于数字技术的便携式相机。相机単元600可以包括物镜602，其具有特定光轴110并且允许在相机単元600的检测器604上生成器官的图片。当检查装置处于操作条件 下时，检测器604可以产生器官的图片。检测器604产生的图片可以被馈送到相机単元600的控制器606，该控制器可以包括处理器和存储器，用于控制相机単元600和用于处理并存储图片和其他可选的数据。图片可以从控制器606馈送到相机単元600的显示器608，用于显示图片和其他可选的数据。相机単元600的检测器604可以是CCD (电荷耦合器件)单元或者CMOS (互补金属氧化物半导体)単元并且相机単元600可以产生静止图片或视频图像。这些图像可以在数据传输连接上传输到计算机或其他期望的装置。根据ー个实施例，光学部件200在使用中与手持相机单元600集成。在使用中集成的光学部件200可以指的是可以通过将光学部件200连接到相机单元而与相机単元集成的光学部件。替选地，在使用中集成光学部件200可以指的是作为相机単元的整体部分的光学部件200，由此其必然与相机単元集成。換言之，光学部件200不一定需要是模块化的，而是可以是相机単元的一部分。还可以将光学元件200连接到较大的相机単元，但是根据该实施例，其尺寸使得其也可以连接到较小的、手持和便携式相机単元。该连接可以是机械连接，由此光学部件200可以借助于机械闭锁机构附接到相机単元。机械闭锁机构可以位于例如光学部件200的横向外形202中或者光学部件200的第一末端204处。实现机械连接的部分可由例如铝制成。有用的是，光学部件可连接到手持相机単元，或者更准确地，在使用中与手持相机単元集成，使得可以对大型动物的器官拍摄图片而不必将动物锁到给定位置。手持相机单元较之大型相机和桌角(诸如缝灯)实现了更好的移动性。此外，手持和便携式相机单元是实用的。图6还示出了末端元件500和图片中要拍摄的物体220。末端元件500的尺寸可以被确定为使得当其接触图片中要拍摄的物体时，相机単元600处于距物体220焦距处。除了相机単元600之外，检查装置可以包括另外的至少ー个模块部分，其可连接到相机単元600。这些模块部分中的每个预期用于拍摄预定器官的图片。因此，除了光学部件200之外，可以改变模块部分以适合相机単元600中要检查的物体。一个模块部分可以包括光学元件，诸如透镜和镜子，例如用于拍摄眼睛的图片，而另ー模块部分可以被设计用于拍摄皮肤的图片。在该情况下当图片中要拍摄的物体220改变时不需要改变整个相机单元600，仅改变模块部分将是足够的。模块部分可以例如置于相机単元600和光学部件200之间。为了简化，这些可选的模块部分未在图6中示出。图7示出了根据本发明的一个实施例的用于产生图片的方法。该方法开始于点700。在点700处在物体的照明中利用光学部件照明物体。在点704处，由相机单元提供物体的图片。该方法结束于点706处。对于本领域技术人员明显的是，随着技术发展，本发明的基本思想可以通过多种方式实现。因此，本发明及其实施例不限于上述示例， 而是可以在权利要求的范围内变化。
权利要求
1.一种用于图片中要拍摄的物体(220)的均匀照明的光学部件(200)，所述光学部件(200)包括在相机单元(600)侧的第一末端(204)和在图片中要拍摄的物体(220)侧的第ニ末端(206 )，所述第一末端和第二末端(204、206 )没有阻挡在所述相机単元(600 )的光轴线(110)上的光行进的材料， 其特征在于，在使用中所述光学部件(200)与手持相机単元(600)集成并且所述光学部件(200)进ー步包括 操纵光传播并且至少部分地由光漫射材料制成的至少ー个元件(210)，并且所述元件(210)能够被布置为使穿过所述元件(210)的光漫射，所述漫射与所述元件(210)的局部结构的厚度以及光线针对所述元件(210)的局部结构的表面的入射角度相关，并且所述元件(210)具有截头锥体(400)的形状，其中所述椎体(400)的表面积较小的光学自由孔隙404位于所述光学部件(200)的第一末端(204)侧，而所述椎体的表面积较大的光学自由孔隙(406)位于所述光学部件(200)的第二末端(206)侧；以及 所述椎体(400)的光学自由孔隙(404、406)位于所述相机単元(600)的光轴线(110)上。
2.根据权利要求I所述的光学部件(200)，其特征在于，所述光学部件(200)包括所述末端(204、206)之间的横向外形(202)，并且所述横向外形(202)的内表面(203)的至少ー部分具有光反射材料。
3.根据权利要求I至2中任一项所述的光学部件(200)，其特征在于，所述元件(210)在所述相机单元(600)的光轴线(110)上是光学自由的。
4.根据权利要求I至3中任一项所述的光学部件(200)，其特征在于，所述椎体(400)的表面积较大的光学自由孔隙(406)与所述光学部件(200)的横向外形(202)的内表面(203)相接。
5.根据权利要求I至4中任一项所述的光学部件(200)，其特征在于，所述椎体(400)的横向结构(410)的厚度朝向所述椎体(400)的表面积较大的光学自由孔隙(406)減少。
6.根据权利要求I至5中任一项所述的光学部件(200)，其特征在于，基于图片中要拍摄的物体的表面形式确定以下至少之ー所述椎体(400)的横向结构(410)的长度、所述椎体(400)的横向结构(410)与所述椎体(400)的中心轴(412)所成的角度(402)以及所述椎体的横向结构(410)的局部厚度。
7.根据权利要求I至6中任一项所述的光学部件(200)，其特征在于，所述椎体(400)是截头圆锥。
8.根据权利要求I至7中任一项所述的光学部件(200)，其特征在干，图片中要拍摄的物体(220)是动物的眼睛或皮肤。
9.根据权利要求I至8中任一项所述的光学部件(200)，其特征在于，所述元件(210)的颜色是可选择的。
10.根据权利要求I至9中任一项所述的光学部件(200)，其特征在于，所述元件(210)是可拆卸的和可改变的。
11.根据权利要求I至10中任一项所述的光学部件(200)，其特征在干，所述元件(210)由以下材料至少之ー制成聚碳酸酯、乳白玻璃、玻璃和纸。
12.根据权利要求I至11中任一项所述的光学部件(200)，其特征在于，所述光学部件(200)进ー步包括 至少ー个光源(420)，被设置为使得从其产生的光的至少一部分在撞击图片中要拍摄的物体(220)之前穿过所述元件(210)。
13.根据权利要求12所述的光学部件(200)，其特征在干，由至少ー个光源提供的光是蓝色光，其波长在450至490纳米的范围内。
14.根据权利要求I至13中任一项所述的光学部件(200)，其特征在于，所述光学部件(200)进ー步包括 末端兀件(500),其能够被布置成将从所述光学兀件(200)的第二末端(206)离开的光导向图片中要拍摄的物体(220)，并且防止光从所述光学部件(200)以外的其他方向到达图片中要拍摄的物体(220)。
15.根据权利要求14所述的光学部件(200)，其特征在于，所述末端元件(500)的尺寸被选择为使得所述末端元件(500)距图片中要拍摄的物体(220)距离为预定距离，所述相机単元(600)距图片中要拍摄的物体(220)的距离为焦距。
16.根据权利要求14至15中任一项所述的光学部件(200)，其特征在于，所述末端元件(500)由硅树脂制成。
17.根据权利要求14至16中任一项所述的光学部件(200)，其特征在于，所述末端元件(500)的在图片中要拍摄的物体(220)侧的末端(504)能够被布直为适应图片中要拍摄的物体(220)的表面形式。
18.根据权利要求14至16中任一项所述的光学部件(200)，其特征在于，基于图片中要拍摄的物体(220)的表面形式，修改所述末端元件(500)的在图片中要拍摄的物体(220)侧的末端(504)。
19.一种手持相机单元(600)，其能够被布置为产生图片中要拍摄的物体(220)的图片， 其特征在于，在使用中，根据权利要求I至18所述的光学部件(200)与所述相机単元(600)集成。
20.一种用于产生图片中要拍摄的物体(220)的图片的方法，其特征在于包括 在所述物体(220)的照明中使用根据权利要求I至18中任一项所述的光学部件(200)，以及 通过所述相机単元(600)产生所述物体(220)的图片。
全文摘要
提供了一种用于借助于光学部件(200)照明物体(220)的改进的解决方案。在使用中，光学部件(200)与手持相机单元(600)集成。光学部件(200)包括光漫射元件(210)。此外，光学部件(200)还可以包括至少一个光源(420)和将光导向物体(220)的末端元件(500)。
文档编号G03B15/06GK102667612SQ201080051905
公开日2012年9月12日 申请日期2010年11月16日 优先权日2009年11月17日
发明者伊尔卡·约尔马, 尤哈·利波宁, 米科·图奥希马, 马尔库·维尔塔 申请人:欧视博公司
技术领域：
本发明涉及物体的照明。具体地，本发明涉及在物体的照明中使用光漫射元件。
背景技术：
当拍摄期望的物体的相片或另一图片时，需要照明所述物体。借助于照明，所拍摄的图片具有比对未被照明的物体拍摄的图片好得多的质量。例如，通过照明物体使得要被拍照的物体的轮廓是更加可区别的。物体的适当照明在医学中是特别重要的，例如，当检查眼睛时。图I示出了用于拍摄眼睛120的图片的现有技术的解决方案。在拍照中可以利用专用装置100拍摄眼睛表面的图片。该图片基于在相机单元100中的相机透镜106的光轴110上导向眼睛120的光线 如何从眼睛120的表面反射回来而形成。为了获得眼睛120的期望的图片，重要的是照明物体。眼睛120以及可能还有其周围的区域可以由照明装置102照明。问题在于，图片容易呈现明亮的反射，其典型地在对球形反射表面拍摄的图片中出现，诸如眼睛的角膜126和瞳孔122周围的虹膜124。此外，当物体被闪光灯104照明吋，人类皮肤也可能引起不需要的反射。闪光灯104的反射可能掩蔽应记录在图片上的特征。然而，实际上难于在没有闪光灯104的情况下拍摄图片，因为相机100将接近物体并且因此強烈地禁止光从环境进入物体的表面。此外，难于在图片上记录小的特征，因为难于保持距离恒定并且相机100将容易摇晃。为了检查眼睛的表面部分，医生还使用所谓的缝灯100，其中相机可以连接到桌角。除其他之外，这使得可以避免摇晃。缝灯的尺寸相对大，并且不易于移动它们。重要的是，产生要被检查的物体的图片，其中未出现干扰反射和/或摇晃。
发明内容
因此本发明的目的在于提供ー种装置和ー种方法，使得可以解决上述问题。本发明的目的通过ー种光学部件、一种相机単元和ー种方法实现，它们的特征在相应的独立权利要求中描述。因此本发明涉及在独立权利要求I和19中限定的装置。因此本发明涉及在独立权利要求20中限定的方法。在从属权利要求中公开了本发明的优选实施例。
在下文中，将參照附图，结合优选实施例更详细地描述本发明，在附图中图I示出了用于拍摄眼睛的图片的现有技术的解决方案，图2示出了根据本发明的一个实施例的光学部件，图3作为示例示出了漫射器如何操纵导向其的光，图4示出了根据本发明的一个实施例的光学部件，
图5示出了根据本发明的一个实施例的末端元件，图6示出了根据本发明的一个实施例的相机単元，以及图7示出了根据本发明的一个实施例的用于产生图像的方法的流程图。
具体实施例方式在检查相机中可以利用根据本发明的实施例的装置和方法。除其他之外，检查相机允许在医学上检查眼睛的表面部分及其周围区域。此外，检查相机还允许检查皮肤。此夕卜，在收集生物识别数据的安全领域中可以利用根据本发明的实施例的装置和方法。眼睛成像是极为重要的，使得尽可能早地接收关于可能使视カ退化的信息。眼睛是视觉的光感测器官。光进入眼睛由用作光圈(diaphragm)的虹膜调整，其孔隙(aperture)是瞳孔。眼睛中的光折射部分包括角膜、玻璃体和晶状体(即透镜)。在来自眼睛表面的图片中拍摄小尺寸的物体，诸如虹膜的精细的结构特征和血管。由于这些特征需要相机単元的高分辨率能力，因此将它们记录在图片上需要短距拍摄，使得在相机単元保持距物体的恒定距离的同时充分照明物体。图2图示了根据本发明的一个实施例的光学部件200。借助于光学部件200，可以实现图片中的要拍摄的物体220的表面上的均匀的、一致的光照。在图2中图片中要拍摄的物体220是眼睛，但是也可以是其他东西。根据本发明的一个实施例，图片中要拍摄的物体220是皮肤。重要的是提供均匀的光照，因为在该情况下，例如，眼睛的瞳孔在对眼睛拍摄的图片中将不会作为亮点而闪耀。 光学部件200包括在相机单元侧的第一末端204和在图片中要拍摄的物体侧的第ニ末端206。光学部件200的形状可以是圆柱体、锥体、多边形、圆筒、沙漏、球形等。同样地，末端204和206可以具有均匀或不均匀的形状。光学部件200的体积也不受限制。第一和第二末端204和206也没有阻挡光在相机单元的光轴线110上的行进的材料。这意味着第一和第二末端204和206不需要开放，但是它们可以包括半透明材料。该材料应使得要拍摄的图片中不会出现因材料引起的失真。例如，适当形状的透镜或镜可以构成末端204和/或206。图2还示出了，根据ー个实施例的光学部件包括操纵光传播并且至少部分地包括光漫射材料的至少ー个元件210。根据ー个实施例，该至少一个元件210是漫射器。为了简化，在说明书中假设光学部件200包括漫射器210，其用作光漫射的至少ー个元件210。漫 射器210可以被布置为使穿过漫射器210的光漫射，这与漫射器210的局部结构的厚度并且光线针对漫射器210的局部结构的表面的入射角度相关。在图2中漫射器210的位置或形状是任意选择的，并且因此不会限制漫射器210相对于光学元件200的形状或位置。当适当设置吋，漫射器210也可以位于光学部件200外部。因此，通过由漫射器210使产生的光在光学部件200中漫射来提供对物体220拍摄的呈现主光源208的极少反射或没有反射的图像。在该情况下，在图片中要拍摄的物体220的表面上创建了均匀的光场。图3图示了漫射器210如何操纵光以及光的行进的方式。在图3中，漫射器210的形状被任意选择以使得可以说明漫射器210的局部结构的厚度和光线300、310、320、340和350针对漫射器的局部结构的入射角度如何影响漫射器操纵光的方式。
当光线300以与法线301成角度302撞击漫射器210的局部结构的表面时，较之如借助于光线310和透射光314所指示的、光线以漫射器210的直角312撞击漫射器210的局部结构的表面的情況，穿过漫射器的光304的散射更大。換言之，透射光束304比光束314宽(光散射更大)。将通过光线对300/340和310/350说明漫射器210的厚度如何影响漫射器210的光透射。例如，检查源自光线300的光束304并且将其与源自光线340的光束344比较，发现光束344比光束304宽，尽管角度302和342相等。这归于如下事实漫射器210越厚，其对透射通过其的光的漫射(散射)就越大。当光线以直角312和352撞击漫射器210吋，在比较光束314和354时观察到同一效果。在该情况下也观察到光束354比光束314宽。 简言之，可以认为漫射器的局部结构越厚，在所述点传播通过漫射器的光的散射就越大。另ー方面，还可以认为，撞击漫射器的光相对于漫射器的局部结构表面的法线所成的角度越大，在所述点传播通过漫射器的光的散射就越大。局部结构指示如下事实所利用的漫射器在一个点处较之另一点处可以更宽。另ー方面，所利用的漫射器的表面的形状也可以变化。例如，如果漫射器中的表面粗糙度的幅度是大的，则来自同一方向并且以撞击锯齿形中的略有不同的点的两个光线可以以截然不同的角度撞击漫射器的局部结构并且还可以在漫射器中以截然不同的強度撞击局部结构。应当注意，为了简化，光线300、310、340和350并非g在说明光线如何在漫射器210中反射，而是仅说明进入的光如何在穿过漫射器210的同时散射。光线320和330接着说明了光如何根据漫射器210中的局部结构的厚度在漫射器210中反射，尽管光学部件200中的漫射器210的功能不是反射光，而是散射光，使得光发散相对于漫射强度增加。如可以在传播通过漫射器210的光线322和332中看到的，漫射器的结构越厚，则光线穿过漫射器210时的反射就越大。事实上，光束322和332也将在漫射器210中变宽，但是在图3中为了简化而将其省略。此外，所使用的光的波长对光的反射和散射也有影响。较长波长的光的光的散射或反射不像较短波长的光的散射或反射那样多。通过修改漫射器中的局部结构表面可以进一歩控制漫射器210的光反射和散射性质。不均匀表面，例如具有高表面粗糙度的表面，以与具有低表面粗糙度的表面，例如平滑的漫射器表面不同的方式散射光。漫射器210可以具有分层结构。构成漫射器的局部结构的层数目可以是例如2。在该情况下，不同的层可以提供不同的光散射效果。例如，一个层可以由与其他层不同的材料制成，或者ー个层的表面外形可以比其他层的表面外形更不均匀。更严密地參照图2。该图示出了漫射器210，其根据局部结构的厚度以及光线针对局部结构的入射角度散射导向其的光。漫射器由光透射且散射的材料制成。根据ー个实施例，漫射器包括如下材料至少之一聚碳酸酷、乳白玻璃、玻璃和纸。聚碳酸酯可以是例如白色的纯色塑料。另ー方面，漫射器210可以由透明材料制成。例如，由聚碳酸酯(PCT)制成的塑料漫射器210可以是高度耐用的并且因此是ー种好的选择。然而，材料不限于任何以上材料，而是可以具有在使光穿过的同时散射光的任何材料。漫射器210还可以部分地具有ー种材料并且部分地具有另ー种材料，并且至少ー种材料应是光漫射材料。在图2中照明器208将照明图片中要拍摄的物体220。为了使照明不会生成图片中要拍摄的物体220的不需要的反射，光学部件200包括漫射器210，照明光212行进通过漫射器210。所示出的漫射器210的形状和尺寸是任意选择的。通常可以使用具有任何形状、具有某种散射性质的漫射器使导向其的光散射。因此，图2示出了任意选择的、盘状漫射器210。还应注意，图2的漫射器未说明漫射器的结构厚度。作为示例，由照明器208生成的光线212以与局部结构的表面的法向216成角度214撞击漫射器。在穿过漫射器210时光散射并且形成照明物体220的光束218。所形成的散射光均匀地照明物体220。在该情况下物体表面变得一致地照明。特别地在对物体220拍摄的图片中将不会出现干扰反射，因为照明不仅由照明器208提供，而且由光漫射漫射器210提供，来自照明器208的穿过漫射器210。应注意，由图2的漫射器210提供的光束218仅作为示例示出。如前文所述，在一个实施例中漫射器210位于光学部件200外部。在该情况下其位置被选择为使得到达物体220的光穿过位于光学元件200外部的漫射器。照明器208生 成的光可以借助于例如适当的透镜传送到光学部件200外部的漫射器，该漫射器将在光撞击物体220之前使其漫射。在一个实施例中部分光无漫射地导向物体220,而仅部分光穿过漫射器210。当应在没有漫射的情况下向某些表面区域提供大的光容量并且通过漫射向其他区域提供较小的光強度的物体拍摄图片时，该解决方案是合理的，以便提供尽可能一致的照明。还可以预先选择漫射器210的顔色。借助于颜色，可以修改来自照明器208的可见颜色以具有特定的顔色。在各种应用和检查中可以利用不同顔色的光。例如，可以根据所捜索的改变以各种方式使眼睛成像。眼睛的结构在深度上是多层的，并且通过在成像中使用不同顔色的光可以掲示不同的层。根据ー个实施例，漫射器210是可拆卸的和可更换的。用户可以从光学部件200拆卸漫射器210，选择另一漫射器并且将其安装到光学部件200。在该情况下可以针对要检查的不同物体220使用同一光学元件200，而非更换整个光学元件200。各种漫射器可以具有不同的尺寸、顔色、材料和光学性质等。当漫射器210损坏并且漫射器210需要更换吋，也可以利用该特征。此外，根据ー个实施例，图2图示了漫射器210在相机単元的光轴线110上光学自由219。其原因在于，如果不是这样，漫射器210可能引起对物体220拍摄的图片中的失真。漫射器210中的光学自由点指的是如下事实该点没有干扰光行进的材料。点219可以例如被装上玻璃，并且仍允许通过玻璃拍摄图片。根据ー个实施例，光学部件200包括末端204和206之间的横向外形(lateralprofile) 202。横向外形202的内表面的至少一部分由光反射材料制成。横向外形202可以具有均匀或不均匀表面，其可以包括孔隙或者其可以是实心的。如果必要，横向外形202可以在第一或第二末端204和206上延伸。这因为如下事实而是有用的从照明器208发射的光从横向外形202的内表面朝向漫射器210反射回来,而非撞击横向外形202的光的部分保持未被用于物体202的照明。这由从照明器208发射并且从横向外形202的内表面朝向漫射器210反射回来的光线213说明。为了简化，图中未示出漫射器210产生的光束。反射材料可以是例如镜子、亮金属等。參照图4，其示出了根据本发明的一个实施例的光学部件。在该实施例中光学部件200包括漫射器，其如图4中所示具有截头椎体400的形状。椎体400可以是例如圆锥、多面椎体、椭圆锥体等。然而，根据一个实施例，椎体400是圆锥，如图4中所竭カ图示的那样。椎体400的表面积较小的光学自由孔隙404在光学部件200的第一末端204侧，并且椎体的表面积较大的光学自由孔隙406在光学部件200的第二末端206侧。例如，当椎体是圆锥时，较大表面积的光学自由孔隙指的是较大直径的光学自由孔隙等。因此获得的椎体400的横向结构410与椎体400的中心轴412所成的角度402也影响导向漫射器400的光的漫射。换言之，椎体漫射器400的圆周直径411与距光源420的距离成比例地改变。直径411可以根据图片中要拍摄的物体的尺寸和其他性质变化。在一个实施例中，椎体漫射器的开口角度(角度402)是O. 4至O. 5立体弧度。除其他之外，开ロ的角度是有用的，因此椎体400不覆盖接近物体的诸如相机的相机単元的框架区域。椎体400的孔隙404和406不需要与光学部件200的孔隙204和206对准，尽管图4以这种方式示出了它们。更准确地，椎体400可以比光学部件200短，由此至少ー个孔隙400和406不与相应的孔隙204和206对准。换言之，当在纵向方向上查看光学部件200吋，至少ー个孔隙204和206将更深入的，纵向方向由光学部件孔隙204和206之间的相互
距离限定。在图4中，椎体漫射器在相机単元的光轴线110上是光学自由的，使得漫射器400不会在对物体拍摄的图片中产生失真。換言之，锥体的光学自由孔隙404和406与相机单元的光轴110对准。光轴110尽管被示出为与光学部件200的横向外形202平行，但是也可以相对于光学部件200的横向外形202傾斜。在该情况下扩散器也可以被修改，使得其在光轴110上没有障碍。椎体漫射器400不需要在光轴线110上完全自由，光学半透明将是足够的。因此，孔隙404和406或者它们之一可以配备有例如玻璃。在图4的实施例中，椎体400的较大的孔隙406与光学部件200的横向外形202的内表面203相接。这使得来自光学部件200的光可以在没有穿过椎体漫射器400的光的情况下不进入物体。所述椎体漫射器400因此可以附接到光学部件200的外部。根据ー个实施例，椎体400的横向结构410的厚度变化。尽管图4示出了椎体400的横向结构410的厚度线性变化，但是该横向结构的厚度变化可以是非线性的，例如不均匀的或者圆筒形的。为了清楚，椎体400的横向结构410由图4中的斜线示出。因此，漫射器的厚度与距光源420的距离成比例地改变，使得在图片中要拍摄的物体各处确保均匀的照明。通过改变漫射器的厚度，可以以期望的方式控制漫射器400执行的光散射。其应在接近至少ー个光源420处较之远离光源420处是较厚的，使得垂直来到漫射器400的光可以有效地散射。根据ー个实施例，椎体400的横向结构410的厚度朝向椎体400的较大的孔隙减少。如可在图4中看到的，在点408处，即在具有较小表面积的孔隙404的末端处，较之具有较大表面积的孔隙406的末端处的点409处，椎体的横向结构410较厚。在点408处椎体400的横向结构410中的材料厚度可以是例如3至5毫米，而在点409处在椎体漫射器400的另ー末端处，其可以约为Imm或更小。根据ー个实施例，光学部件200还可以包括至少ー个光源420，其被设置为使得其产生的光的至少一部分在撞击图片中要拍摄的物体之前穿过漫射器400。至少ー个光源420可以例如以图4中所示的方式位于光学部件200的第一末端204处。替选地，或此外，光源还可以位于横向外形202中或者由横向结构410、横向外形202或者漫射器400的第一末端204界定的区域内，尽管图4中并未示出。至少ー个光源420可以位于专用电路板上，该专用电路板位于例如光学部件200的第一末端204处。在使用中，该电路板可以与相机単元通信，并且因此可以通过相机単元控制电路板上的至少ー个光源的操作。根据ー个实施例，截头椎体漫射器400的截头末端404的点408可以位于距至少ー个光源420所处的电路板的中心点的距离3至8mm处。替选地，光学部件200不需要包括光源420。在该情况下光源420可以位于相机单元中或者其可以是分立的部分，并且由于使用中的光学部件200是相机単元的一部分，因此由光源420产生的光在图片中要拍摄的物体之前穿过光学部件。例如借助于光电导体、光纤或透镜系统，将并非是光学部件200的一部分的光源420产生的光从光源420传送到漫射器400。替选地，在光通道点处，光学部件200的第一末端204可以没有阻挡光行进的材料。该点可以与相机単元的光轴线110上的第一末端204的自由点相同，或者其可以是不同的自由点，由此光学部件200的第一末端204至少在如下两个点处没有阻挡光行进的材料在光轴线110上的两个点以及在至少ー个光源420产生的光通道处的两个点。 然而，为了简化，假设光学部件200以图4中所示的方式包括第一末端204处的至少ー个光源420。该至少ー个光源可以是例如发光二极管(LED)、有机LED(OLED)或者另ー光源，其可以被布置为在可见光的VIS范围内照明。如图4中所示，至少ー个光源可以是在光学部件200的第一末端204处布置成圆形的一系列光源。因此在图4中，每个点420代表ー个LED灯，但是图中的点420的数量仅是示例性的。光学部件200可以包括白色或者白色和蓝色光源或者RGB-LED。光源可以根据拍照需要交替接通。白色光源可以用在标准的拍照情形下。例如，当眼睛的虹膜通过荧光染色剂而被染色用于突出某些特征时，可以使用产生蓝色光的光源。由于荧光，染色剂产生对利用相机检测要检查的某些特征有贡献的光波长。因此光学部件200可以包括多个LED光源以及它们的照明修改结构，诸如漫射器210，借助于它们照明物体，使得物体将引起对物体拍摄的图片中的亮反射。根据ー个实施例，至少ー个光源420产生的光的波长可以是预定的。在该情况下，可以提供不同顔色的可见光用于物体的照明。也可以利用不同顔色的光用于各种检查用途。因此，根据本发明的一个实施例，光学部件的至少ー个光源产生的光具有可自由选择的波长。此外，给定波长的光在给定漫射器中以不同于另一波长的光的方式散射。因此，在一个实施例中基于要检查的物体控制光的波长。在另ー实施例中，基于图片中要拍摄的物体 使漫射器更换为具有特定性质的漫射器，而所使用的光的波长保持相同。在一个实施例中，至少ー个光源提供的光是蓝色光，其波长在450至490纳米的范围内。例如在借助于荧光染色剂检查伤ロ时利用该波长。在该情况下，染色剂可以施加到眼睛表面并且其在被所述波长照明时使表面发荧光。这有助于更好地区别伤ロ。蓝色光也可以是离散的、不连续的光。如前文所述，光学部件200的横向外形202的内表面203可以具有反射材料，由此来自至少ー个照明器420的光线422从内表面203朝向漫射器400的横向结构410反射。光线422在横向结构410中分散，如折线424所指示的。在漫射器400之后光被散射，如光线426所指示的。光线426还导向图片中要拍摄的物体，在物体的表面上形成均匀的照明。在一个实施例中，基于图片中要拍摄的物体的表面形式确定以下至少之ー椎体400的横向结构410的长度、椎体400的横向结构410与椎体400的中心轴412所成的角度402以及椎体的横向结构410的局部厚度。其原因在于，例如，眼睛和皮肤在表面形式上极为不同。因此，容易想到，良好适用于ー种用途的漫射器400对于要检查的另一物体不能良好地工作。在该情况下漫射器的上述性质必须被最优化。如前文所述，所使用的光的波长也影响漫射器如何操纵光行迸。因此，当使用不同波长的可见光时，漫射器必须根据情况进行最优化。例如，当使用波长较长的光时，可以增加横向结构的厚度，使得将实现期望的光分散。除了上文所述之外， 除其他之外，根据漫射器400的材料确定漫射器400的性质。因此，在必要时，漫射器400可以更换为由适当材料制成的漫射器。此外，根据ー个实施例，本领域技术人员能够针对不同的用途通过实验找到具有合适的形状和材料的漫射器。因此，不一定存在可以从其读取用于各种用途的具有正确形状和材料的漫射器的任何表格，而是可以通过经验测试找到最优的漫射器。根据ー个实施例，除了拍摄人的眼睛或皮肤的图片之外，可以利用光学部件200拍摄动物的眼睛或皮肤。通过改变诸如椎体的所使用的漫射器的结构，漫射器适用于要检查的尺寸和形状极为不同的物体。通过使漫射器最优化，可以提供均匀的照明，例如用于拍摄动物的眼睛的图片。人的眼睛和动物的眼睛之间的区别的示例是眼睛的曲率。动物眼睛典型地更加弯曲，并且因此光必须能够一方面均匀地照明近端眼睛部分，并且另一方面能够均匀地照明远端眼睛区域。无疑地，该用途所需的漫射器性质不同于人眼所需的漫射器性质。在椎体漫射器400的情况下，这些性质包括上文提及的性质漫射器400的长度、横向结构410的角度402、横向结构410的厚度、漫射器400的颜色和漫射器400的材料。图5示出了，光学元件200还可以包括末端元件500。图5是横截面视图，其中虚线表示标准侧视图中隐藏的轮廓。末端元件500被布置成将从光学元件200的第二末端206离开的光导向图片中要拍摄的物体220，并且防止光从光学部件200以外的其他方向到达图片中要拍摄的物体220。这意味着末端元件500阻挡来自例如吊灯、日光的光进入图片中要拍摄的物体。末端元件是光学中空的，由此来自光学元件200的光510通过末端元件500进入图片中要拍摄的物体220。光学自由意味着末端元件500可以包括半透明材料或物质。末端元件500的形状可以自由选择。例如，其可以是圆柱形的。末端元件500可以由不透明材料制成。关于制造材料的一种选择是硅树脂。末端元件500可以借助于机械或化学连接而连接到光学部件200的第二末端206。该连接可以位于末端元件500的在光学部件侧的末端502处，或者其可以位于末端元件500的侧面。末端元件500可以根据图片中要拍摄的物体针对光学元件200而改变。根据ー个实施例，末端元件500距图片中要拍摄的物体220的距离是预定距离并且与图片中要拍摄的物体220接触，相机単元距图片中要拍摄的物体的距离是焦距。该预定距离可以被确定为例如，使得在末端元件500接触图片中要拍摄的物体220时，相机单元距图片中要拍摄的物体220的距离是焦距。当在焦距处对物体220拍摄图片时，图片将是清晰的。因此，末端元件的长度506被确定为使得当连接到光学部件200(其附接到相机单元)的末端元件500接触图片中要拍摄的物体220时，相机单元距图片中要拍摄的物体220的距离是焦距。換言之，光学部件200可以包括机械部分(末端元件500)，通过该机械部分将相机支承到患者的头部，使得成像距离保持恒定，允许相机拍摄稳定的和清晰的图片。因此光学部件200允许通过以恒定的距离将相机支承到图片中要拍摄的物体来拍摄要检查的物体的图片。根据ー个实施例，末端元件500的在图片中要拍摄的物体220侧的末端504被布置为适合物体220的轮廓。末端504可以具有适应性的材料，诸如软硅树脂，其在按压图片中要拍摄的物体220的表面时提供了对表面的紧密接触。替选地，基于图片中要拍摄的物体220的轮廓修改末端元件500的在图片中要拍摄的物体220侧的末端504。在该情况下，首先检查图片中要拍摄的物体220具有什么类型的表面并且基于该信息选择能够提供对表面的紧密接触的末端元件500。图6示出了根据ー个实施例的相机单元600。该示例的检查装置是相机单元600，其可以是基于数字技术的便携式相机。相机単元600可以包括物镜602，其具有特定光轴110并且允许在相机単元600的检测器604上生成器官的图片。当检查装置处于操作条件 下时，检测器604可以产生器官的图片。检测器604产生的图片可以被馈送到相机単元600的控制器606，该控制器可以包括处理器和存储器，用于控制相机単元600和用于处理并存储图片和其他可选的数据。图片可以从控制器606馈送到相机単元600的显示器608，用于显示图片和其他可选的数据。相机単元600的检测器604可以是CCD (电荷耦合器件)单元或者CMOS (互补金属氧化物半导体)単元并且相机単元600可以产生静止图片或视频图像。这些图像可以在数据传输连接上传输到计算机或其他期望的装置。根据ー个实施例，光学部件200在使用中与手持相机单元600集成。在使用中集成的光学部件200可以指的是可以通过将光学部件200连接到相机单元而与相机単元集成的光学部件。替选地，在使用中集成光学部件200可以指的是作为相机単元的整体部分的光学部件200，由此其必然与相机単元集成。換言之，光学部件200不一定需要是模块化的，而是可以是相机単元的一部分。还可以将光学元件200连接到较大的相机単元，但是根据该实施例，其尺寸使得其也可以连接到较小的、手持和便携式相机単元。该连接可以是机械连接，由此光学部件200可以借助于机械闭锁机构附接到相机単元。机械闭锁机构可以位于例如光学部件200的横向外形202中或者光学部件200的第一末端204处。实现机械连接的部分可由例如铝制成。有用的是，光学部件可连接到手持相机単元，或者更准确地，在使用中与手持相机単元集成，使得可以对大型动物的器官拍摄图片而不必将动物锁到给定位置。手持相机单元较之大型相机和桌角(诸如缝灯)实现了更好的移动性。此外，手持和便携式相机单元是实用的。图6还示出了末端元件500和图片中要拍摄的物体220。末端元件500的尺寸可以被确定为使得当其接触图片中要拍摄的物体时，相机単元600处于距物体220焦距处。除了相机単元600之外，检查装置可以包括另外的至少ー个模块部分，其可连接到相机単元600。这些模块部分中的每个预期用于拍摄预定器官的图片。因此，除了光学部件200之外，可以改变模块部分以适合相机単元600中要检查的物体。一个模块部分可以包括光学元件，诸如透镜和镜子，例如用于拍摄眼睛的图片，而另ー模块部分可以被设计用于拍摄皮肤的图片。在该情况下当图片中要拍摄的物体220改变时不需要改变整个相机单元600，仅改变模块部分将是足够的。模块部分可以例如置于相机単元600和光学部件200之间。为了简化，这些可选的模块部分未在图6中示出。图7示出了根据本发明的一个实施例的用于产生图片的方法。该方法开始于点700。在点700处在物体的照明中利用光学部件照明物体。在点704处，由相机单元提供物体的图片。该方法结束于点706处。对于本领域技术人员明显的是，随着技术发展，本发明的基本思想可以通过多种方式实现。因此，本发明及其实施例不限于上述示例， 而是可以在权利要求的范围内变化。
权利要求
1.一种用于图片中要拍摄的物体(220)的均匀照明的光学部件(200)，所述光学部件(200)包括在相机单元(600)侧的第一末端(204)和在图片中要拍摄的物体(220)侧的第ニ末端(206 )，所述第一末端和第二末端(204、206 )没有阻挡在所述相机単元(600 )的光轴线(110)上的光行进的材料， 其特征在于，在使用中所述光学部件(200)与手持相机単元(600)集成并且所述光学部件(200)进ー步包括 操纵光传播并且至少部分地由光漫射材料制成的至少ー个元件(210)，并且所述元件(210)能够被布置为使穿过所述元件(210)的光漫射，所述漫射与所述元件(210)的局部结构的厚度以及光线针对所述元件(210)的局部结构的表面的入射角度相关，并且所述元件(210)具有截头锥体(400)的形状，其中所述椎体(400)的表面积较小的光学自由孔隙404位于所述光学部件(200)的第一末端(204)侧，而所述椎体的表面积较大的光学自由孔隙(406)位于所述光学部件(200)的第二末端(206)侧；以及 所述椎体(400)的光学自由孔隙(404、406)位于所述相机単元(600)的光轴线(110)上。
2.根据权利要求I所述的光学部件(200)，其特征在于，所述光学部件(200)包括所述末端(204、206)之间的横向外形(202)，并且所述横向外形(202)的内表面(203)的至少ー部分具有光反射材料。
3.根据权利要求I至2中任一项所述的光学部件(200)，其特征在于，所述元件(210)在所述相机单元(600)的光轴线(110)上是光学自由的。
4.根据权利要求I至3中任一项所述的光学部件(200)，其特征在于，所述椎体(400)的表面积较大的光学自由孔隙(406)与所述光学部件(200)的横向外形(202)的内表面(203)相接。
5.根据权利要求I至4中任一项所述的光学部件(200)，其特征在于，所述椎体(400)的横向结构(410)的厚度朝向所述椎体(400)的表面积较大的光学自由孔隙(406)減少。
6.根据权利要求I至5中任一项所述的光学部件(200)，其特征在于，基于图片中要拍摄的物体的表面形式确定以下至少之ー所述椎体(400)的横向结构(410)的长度、所述椎体(400)的横向结构(410)与所述椎体(400)的中心轴(412)所成的角度(402)以及所述椎体的横向结构(410)的局部厚度。
7.根据权利要求I至6中任一项所述的光学部件(200)，其特征在于，所述椎体(400)是截头圆锥。
8.根据权利要求I至7中任一项所述的光学部件(200)，其特征在干，图片中要拍摄的物体(220)是动物的眼睛或皮肤。
9.根据权利要求I至8中任一项所述的光学部件(200)，其特征在于，所述元件(210)的颜色是可选择的。
10.根据权利要求I至9中任一项所述的光学部件(200)，其特征在于，所述元件(210)是可拆卸的和可改变的。
11.根据权利要求I至10中任一项所述的光学部件(200)，其特征在干，所述元件(210)由以下材料至少之ー制成聚碳酸酯、乳白玻璃、玻璃和纸。
12.根据权利要求I至11中任一项所述的光学部件(200)，其特征在于，所述光学部件(200)进ー步包括 至少ー个光源(420)，被设置为使得从其产生的光的至少一部分在撞击图片中要拍摄的物体(220)之前穿过所述元件(210)。
13.根据权利要求12所述的光学部件(200)，其特征在干，由至少ー个光源提供的光是蓝色光，其波长在450至490纳米的范围内。
14.根据权利要求I至13中任一项所述的光学部件(200)，其特征在于，所述光学部件(200)进ー步包括 末端兀件(500),其能够被布置成将从所述光学兀件(200)的第二末端(206)离开的光导向图片中要拍摄的物体(220)，并且防止光从所述光学部件(200)以外的其他方向到达图片中要拍摄的物体(220)。
15.根据权利要求14所述的光学部件(200)，其特征在于，所述末端元件(500)的尺寸被选择为使得所述末端元件(500)距图片中要拍摄的物体(220)距离为预定距离，所述相机単元(600)距图片中要拍摄的物体(220)的距离为焦距。
16.根据权利要求14至15中任一项所述的光学部件(200)，其特征在于，所述末端元件(500)由硅树脂制成。
17.根据权利要求14至16中任一项所述的光学部件(200)，其特征在于，所述末端元件(500)的在图片中要拍摄的物体(220)侧的末端(504)能够被布直为适应图片中要拍摄的物体(220)的表面形式。
18.根据权利要求14至16中任一项所述的光学部件(200)，其特征在于，基于图片中要拍摄的物体(220)的表面形式，修改所述末端元件(500)的在图片中要拍摄的物体(220)侧的末端(504)。
19.一种手持相机单元(600)，其能够被布置为产生图片中要拍摄的物体(220)的图片， 其特征在于，在使用中，根据权利要求I至18所述的光学部件(200)与所述相机単元(600)集成。
20.一种用于产生图片中要拍摄的物体(220)的图片的方法，其特征在于包括 在所述物体(220)的照明中使用根据权利要求I至18中任一项所述的光学部件(200)，以及 通过所述相机単元(600)产生所述物体(220)的图片。
全文摘要
提供了一种用于借助于光学部件(200)照明物体(220)的改进的解决方案。在使用中，光学部件(200)与手持相机单元(600)集成。光学部件(200)包括光漫射元件(210)。此外，光学部件(200)还可以包括至少一个光源(420)和将光导向物体(220)的末端元件(500)。
文档编号G03B15/06GK102667612SQ201080051905
公开日2012年9月12日 申请日期2010年11月16日 优先权日2009年11月17日
发明者伊尔卡·约尔马, 尤哈·利波宁, 米科·图奥希马, 马尔库·维尔塔 申请人:欧视博公司
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