專利名稱：攝象裝置的攝象頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適于在各領(lǐng)域中，例如醫(yī)療、工業(yè)等，用來(lái)攝取被觀測(cè)物表面圖象的攝象裝置的攝象頭。
一種適合于與它們已連接起來(lái)的，內(nèi)裝有對(duì)被觀測(cè)物的觀察區(qū)域表面進(jìn)行照明的光投射裝置的攝象頭緊靠在一起使用的，以便在監(jiān)視器象面上顯示該表面放大圖象的攝象裝置，已經(jīng)在各種領(lǐng)域得到應(yīng)用。在這樣的攝象裝置中對(duì)被觀測(cè)區(qū)的表面進(jìn)行合理、準(zhǔn)確的照明是很重要的。
尤其是，如果主要包含垂直投射于與攝象頭鄰接的被觀測(cè)物觀察區(qū)表面的光的照明，則容易造成被觀測(cè)物鄰接面上光反射的加強(qiáng)這將增加受光反射的那部分鄰接面的圖象在顯示該面放大圖象的監(jiān)示器象面顯得發(fā)白，而不能對(duì)觀察表面的細(xì)節(jié)，諸如它的顏色、形態(tài)等進(jìn)行滿意的觀察。
照明主要采用水平投射光，即平行于被觀測(cè)物的觀察區(qū)鄰接表面的光，它通常不能對(duì)可能存在于鄰接表面上的微小凹紋提供滿意的照明。因此，在顯示鄰接面放大圖象的監(jiān)視器象面上，鄰接表面的微凹部分就顯得較暗，不能對(duì)被觀測(cè)物鄰接面進(jìn)行精細(xì)的觀察。
為緩和這些問(wèn)題，本申請(qǐng)人提出了一種適合于顯示含有微細(xì)凹紋被觀測(cè)物表面的放大圖象進(jìn)行照明的光導(dǎo)裝置，如在歐洲專利申請(qǐng)No.89，305570.7所公開(kāi)的那樣。
所提出的光導(dǎo)裝置適于和攝象頭一起使用，并設(shè)計(jì)成予以消除在被觀測(cè)物觀察區(qū)表面上反射光的有害影響，使該表面的三維放大圖象能滿意地顯示在監(jiān)視器的象面上。遺憾的是，觀察面上反射光的消除實(shí)質(zhì)上使在表面上光反射的觀察變得不可能。
現(xiàn)在，就以對(duì)人體皮膚的觀察來(lái)進(jìn)行考慮。所謂皮膚的“發(fā)亮狀態(tài)”，諸如皮膚表面的膚色和光澤隨著皮膚的健康狀態(tài)，皮膚的老化程度等而發(fā)生變化。因此，皮膚的“發(fā)亮狀態(tài)”對(duì)于皮膚狀態(tài)的確定是有用的。為此，對(duì)皮膚狀態(tài)的觀測(cè)可以根據(jù)皮膚表面上光的反射程度來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，雖然為了精確地觀察物體而需要消除在觀測(cè)區(qū)的表面上光的反射，但是能對(duì)觀察區(qū)表面上光的反射進(jìn)行觀測(cè)也是所希望的。
而且，當(dāng)在觀察區(qū)上有反射光時(shí)，由觀測(cè)物的觀察區(qū)所得的圖象能滿意地顯示出觀察區(qū)域的三維或立體的形狀，而對(duì)于沒(méi)有反射光區(qū)域的觀察區(qū)的圖象只能有效地指示出該觀察區(qū)的顏色。在下面的情況下，例如，當(dāng)觀察區(qū)是人體的皮膚時(shí)，一部分投射在皮膚上的光透過(guò)皮膚的外層，從而使得皮膚外層的結(jié)構(gòu)得以清楚的觀察到。
因此，本申請(qǐng)人推斷，實(shí)質(zhì)上對(duì)觀察區(qū)表面上具有光反射的觀測(cè)物圖象和沒(méi)有光反射的表面的圖象兩者作同時(shí)的觀察，這對(duì)于可能已產(chǎn)生的癌癥，和其它類似物的細(xì)胞的觀測(cè)或發(fā)現(xiàn)均有著重要的貢獻(xiàn)。本發(fā)明是為此而完成的。
本發(fā)明的目的是提供一種能使被觀測(cè)物的觀察區(qū)得到盡可能均勻照明度的照明的攝象裝置的攝象頭。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種攝象裝置的攝象頭，它能使被觀測(cè)物的觀察區(qū)的放大圖象得到有效的顯示，而防止觀察區(qū)上的光的反射對(duì)圖象產(chǎn)生有害的影響，并且還能觀測(cè)到光反射的程度。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是為攝象裝置提供一種攝象頭，該裝置能使在觀察區(qū)表面上具有反射光的被觀測(cè)物的觀察區(qū)的圖象和沒(méi)有反射光的同樣觀察區(qū)的圖象，在按要求作瞬間變換時(shí)，能有選擇性地得到顯示。
按照本發(fā)明所提供的攝象裝置的攝象頭，包括攝象頭機(jī)身;在機(jī)身內(nèi)的光學(xué)系統(tǒng);在機(jī)身中用來(lái)攝取通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生光學(xué)圖象的攝象元件;在機(jī)身中繞光學(xué)系統(tǒng)的光軸成環(huán)狀安裝的光導(dǎo);用于從光源通過(guò)光導(dǎo)的投射端向被觀測(cè)物的表面提供照明的投射光;其特征是一個(gè)具有予定偏振面的第一偏振元件被安放在從光導(dǎo)的投射端向被觀測(cè)物投射的光線的光路中;一片具有予定偏振面的第二偏振元件，安置在被觀測(cè)物所反射光射向攝象元件的光路上;以及為改變第一和第二偏振元件的偏振面相互關(guān)系的操作裝置。
在本發(fā)明的一個(gè)最佳實(shí)施例中，該操作裝置包括為繞光學(xué)系統(tǒng)的光軸轉(zhuǎn)動(dòng)第一和第二偏振元件中的任一個(gè)，以改變它們的偏振面的相互關(guān)系的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置。
另外，該操作裝置也可能包括一個(gè)至少使第二偏振片具有與第一偏振片的偏振面正交的予定偏振面的滑軌系統(tǒng)，以使偏振片可伸縮地進(jìn)入到反射光的光路中。
在另一個(gè)實(shí)施例中，第二偏振元件具有與第一偏振元件的偏振面正交的予定偏振面，并被裝在被觀測(cè)物的反射光射向攝象元件的光路中，而轉(zhuǎn)動(dòng)元件安裝在第一或第二偏振元件的側(cè)邊，朝向被觀測(cè)物，以使第一或第二偏振元件之一的偏振面相對(duì)于其它偏振元件的偏振面產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，轉(zhuǎn)動(dòng)元件包括一個(gè)液晶元件。另一個(gè)實(shí)施例中，轉(zhuǎn)動(dòng)元件可以是一個(gè)PLZT元件。
本發(fā)明可以用各種途徑來(lái)實(shí)施，對(duì)某些實(shí)施例將參照附圖在下面予以說(shuō)明，其中

圖1是一個(gè)正視局部斷面圖，為本發(fā)明攝象裝置的第一實(shí)施例。
圖2是與圖1相類似的透視圖，為第二實(shí)施例。
圖3(a)是一個(gè)包括偏振片和液晶元件組合的偏振盤(pán)的分解透視圖。
圖3(b)是圖3(a)所示偏振盤(pán)的斷面圖。
圖3(c)是圖3(a)所示偏振盤(pán)的正視圖。
圖4是圖3(a)中所示液晶元件的斷面示意圖。
圖5(a)是一種攝象裝置的攝象頭的第三種實(shí)施例中主要部分不完全的垂直斷面示意圖。
圖5(b)是沿圖5(a)中Vb-Vb線截取的斷面圖。
圖6(a)是一種攝象裝置的攝象頭的第四種實(shí)施例中主要部件的不完全的垂直斷面示意圖。
圖6(b)是沿圖5(a)的VIb-VIb線截取的斷面圖。
圖1表示本發(fā)明攝象裝置所用攝象頭的第一實(shí)施例。其中攝象頭包括一個(gè)含有透鏡圓筒或管1的攝象頭機(jī)身，內(nèi)設(shè)光學(xué)放大系統(tǒng)2。透鏡管1內(nèi)裝有一個(gè)帶CCD圖象傳感器的攝象元件3，以便將通過(guò)光學(xué)放大系統(tǒng)2所形成的光學(xué)圖象轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。為此目的，攝象元件3被安裝在透鏡管1的鄰近端部處并與一個(gè)顯示裝置(未圖示)連接起來(lái)，該顯示裝置包括一個(gè)為顯示通過(guò)攝象元件3所獲得的放大圖象的監(jiān)視器象面。
攝象頭還包括一組光纖5，它們處于透鏡管1的內(nèi)表面上繞光學(xué)放大系統(tǒng)2的光軸安放，從而形成透鏡管1的一部分。將光導(dǎo)纖維5環(huán)繞光學(xué)放大系統(tǒng)2，并以一個(gè)挨一個(gè)的形式作環(huán)狀的排列，形成光導(dǎo)4。光導(dǎo)4的這種安排以使其末端部終接在透鏡管1的末端處。將光纖5捆成束放在光源(未示出)之前，然后導(dǎo)向透鏡管1的近端。這樣，光纖5一方面以一根挨著一根成環(huán)形均勻排列，另一方面朝著透鏡管的遠(yuǎn)端伸展。這樣的一種排列使得光導(dǎo)4投射到被觀測(cè)物6的觀察區(qū)域上以均勻地照亮該表面。
攝象頭還包括一個(gè)圓筒形的目標(biāo)接觸件7，它通過(guò)圓筒件或圓環(huán)8以螺紋形式連接到透鏡管1的末端，圓環(huán)8本身以螺紋形式與透鏡管1相連接。由此，為了調(diào)節(jié)攝象頭的焦點(diǎn)而可以改變軸向的位置。目標(biāo)接觸件7在光學(xué)放大系統(tǒng)2的光軸方向上延伸，并繞光學(xué)放大系統(tǒng)2的光軸與圓環(huán)8嚙合。在目標(biāo)接觸件7的末端有一開(kāi)口，通過(guò)該開(kāi)口與被觀測(cè)物6的觀察區(qū)域的表面相接觸，用這個(gè)裝置來(lái)固定透鏡管1和觀測(cè)物6的觀察區(qū)表面之間的位置關(guān)系，目標(biāo)接觸圓筒7可以相對(duì)透鏡管1旋轉(zhuǎn)，使透鏡管1或光學(xué)放大系統(tǒng)2的焦點(diǎn)，即攝象頭的焦點(diǎn)得以調(diào)節(jié)。
在本實(shí)施例中，目標(biāo)接觸件7呈圓筒形。但是，它可以根據(jù)觀測(cè)物6的觀察區(qū)表面的性質(zhì)而構(gòu)成任何其它適當(dāng)?shù)男螤?，例如，可以將其末端擴(kuò)大或收縮。
攝象頭還包括一個(gè)固定在目標(biāo)接觸件7中呈環(huán)形的第一偏振元件或偏振片9，第一偏振片9安裝在由光導(dǎo)4的末端或投射端朝觀測(cè)物6觀察區(qū)表面發(fā)射光的光路中，以使從該光導(dǎo)4的末端發(fā)出的為了照亮被觀測(cè)物6表面的光通過(guò)第一偏振片9透射。攝象頭還包括一個(gè)圓形的第二偏振元件或偏振片12，它安裝在由觀察物6的觀察區(qū)所反射的，并朝向攝象元件3的光的光路中。在本實(shí)施例中，第二偏振片12安裝在一固定圓筒10的開(kāi)口11的內(nèi)側(cè)，在該固定圓筒中裝有光學(xué)放大系統(tǒng)2。
在此，將對(duì)第一實(shí)施例的攝象頭工作情況進(jìn)行說(shuō)明。
首先，為了觀察被觀測(cè)物6，將目標(biāo)接觸件7置于與觀測(cè)物6的觀察區(qū)表面相接觸的位置，然后移動(dòng)接觸件7使之沿軸向移動(dòng)，以便對(duì)攝象頭焦點(diǎn)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
照明用的光從光源(未示出)發(fā)射出來(lái)，并由構(gòu)成光導(dǎo)4的光纖5成環(huán)狀均勻地射出，通過(guò)位于光路中的第一偏振片9透射，使該照明光成線偏振光，這就使得照射到鄰接表面或被觀測(cè)物6的觀察表面上的光實(shí)際上具有均勻的照明。因此，本實(shí)施例的攝象頭即使在鄰接表面上存在任何不平的情況，也能在被預(yù)測(cè)物6的鄰接表面上產(chǎn)生滿意的照明。
由觀測(cè)物6的觀察區(qū)的鄰接表面上所反射的光，由于已通過(guò)第一偏振片9起偏，而成線性的或直線的偏振光，并在某特定的矢量方向上有一偏振面。而且，通過(guò)鄰接面到達(dá)被觀測(cè)物內(nèi)部的部分偏振光，在鄰接面上，按照鄰接面的形狀變化成為在每個(gè)方向上有一偏振面的圓偏振光之后從內(nèi)部反射出來(lái)。這樣，鄰接面上反射的線偏振光和觀測(cè)物6內(nèi)部所反射的圓偏振光一起被射向第二偏振片12，它僅僅讓線偏振光通過(guò)它透射或是離開(kāi)它，以便讓，或是只有線偏振光或是只有圓偏振光可以被有選擇地通過(guò)光學(xué)放大系統(tǒng)2導(dǎo)向攝象元件3。從而，使鄰接面上的放大圖象成象在攝象元件3上。
在第一實(shí)施例中，調(diào)節(jié)目標(biāo)接觸件7使得第一偏振片9和第二偏振片12彼此相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，以使兩個(gè)偏振片的偏振面之間偏離。調(diào)節(jié)偏振片9和12之間的相對(duì)夾角可以迅速地為攝象元件3有選擇地提供一個(gè)輸出，即要么是有被觀測(cè)物6的鄰接面上的反射光，要么沒(méi)有反射的光。
從輸出中消除鄰接面上所反射的光，使得觀察區(qū)鄰接面上的顏色能夠被十分清楚地觀察到。例如，當(dāng)要觀察人體的皮膚時(shí)，可以使皮膚的狀態(tài)，例如毛細(xì)管的狀態(tài)，皮膚的紅潤(rùn)，皮膚中色素的沉積，病變狀態(tài)等迅速地診斷出來(lái)。而且，當(dāng)為觀察目的需要觀測(cè)在鄰接面上所反射的光的程度或數(shù)量時(shí)，例如，觀察所述皮膚的“發(fā)亮情況”時(shí)，需對(duì)在鄰接面上沒(méi)有反射光和有反射光的攝象元件的輸出之間作比較，這種比較可以通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)第一和第二偏振片9和12之間的相互關(guān)系來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而使“發(fā)亮狀態(tài)”的定量觀測(cè)得以簡(jiǎn)化。
因此，第一實(shí)施例的攝象頭可能使被觀測(cè)物6的鄰接面的放大圖象清楚地形成在攝象元件3的光接收面上，而后在監(jiān)視器的顯示裝置，例如TV監(jiān)視器的顯象屏上顯示出來(lái)。由于制做了與各種被測(cè)物相適應(yīng)的目標(biāo)接觸件，所以本攝象頭不僅適用于皮膚或人體器管的細(xì)胞組織，也適用于各種被觀測(cè)物的觀察。
在第一實(shí)施例中，第一偏振片9和第二偏振片12之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)是手動(dòng)完成的。但是，本發(fā)明也可以構(gòu)成相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)自動(dòng)地進(jìn)行。
圖2至4表示本發(fā)明攝象頭的第二個(gè)實(shí)施例，它適合于自動(dòng)迅速地完成兩個(gè)偏振片之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。
第二實(shí)施例的攝象頭包括一個(gè)攝象頭機(jī)身，在機(jī)身內(nèi)包括一個(gè)透鏡圓筒或管1，圓筒內(nèi)裝有光學(xué)放大系統(tǒng)2，如第一實(shí)施例那樣。而且，透鏡管1有一攝象元件3以便將通過(guò)光學(xué)放大系統(tǒng)2所形成的光學(xué)圖象轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。
為此目的，將攝象元件3裝在透鏡管1接近端部處，并與監(jiān)視顯示裝置，例如TV監(jiān)視器(沒(méi)示出)相連接，監(jiān)視器有為了顯示由攝象元件3所獲得的放大圖象的顯象屏面。
攝象頭還包括一組繞光學(xué)放大系統(tǒng)2的光軸排列在透鏡管1內(nèi)表面上的光纖5，光纖5以一個(gè)挨一個(gè)的方式成環(huán)形排列。并圍繞著光學(xué)放大系統(tǒng)2，由此形成光導(dǎo)4。光導(dǎo)4的末端終接在透鏡管1的末端處。光纖5在光源(圖未示)的前面捆成束，然后導(dǎo)向透鏡管1的鄰近端。這樣，光纖5一方面以一個(gè)挨一個(gè)成環(huán)形的方式均勻地排列，一方面朝透鏡管1的遠(yuǎn)端伸展。光導(dǎo)4的這種布置可以使得由光導(dǎo)4發(fā)射的光均勻地照明被觀測(cè)物6的被觀察區(qū)域表面。
透鏡管1這樣的構(gòu)成以使其末端按調(diào)節(jié)攝象頭焦距的要求突出一定的量，從而提供了一種圓筒形的目標(biāo)接觸件7，該接觸件在光學(xué)放大系統(tǒng)2的光軸方向延伸，并在其末端處有一個(gè)開(kāi)口，該開(kāi)口和觀測(cè)物6的觀察區(qū)相接觸以固定透鏡管1和被觀測(cè)物6之間的位置關(guān)系。此外，目標(biāo)接觸件7也起著阻擋外部或外來(lái)光進(jìn)入攝象頭的作用。
在本實(shí)施例中，目標(biāo)接觸件7，如上所述是直接連到透鏡管1上的。但是，它也可以通過(guò)一個(gè)圓筒件或圓環(huán)8連接到透鏡管1的末端，使之和第一實(shí)施例那樣適合于螺旋式的調(diào)節(jié)來(lái)調(diào)節(jié)透鏡管的焦距。在第二實(shí)施例中，目標(biāo)接觸件7如第一實(shí)施例那樣有圓筒形狀。但是，根據(jù)被觀測(cè)物6的觀察區(qū)鄰接表面的性質(zhì)，它也可以有任何其它合適的形狀。例如，可以在其末端處擴(kuò)大或收縮。
在第二實(shí)施例中，如圖2-4所示，裝有第一偏振片9，與光學(xué)放大系統(tǒng)2的裝配圓筒10的開(kāi)口11鄰接。第一偏振片9成圓環(huán)狀與光學(xué)放大系統(tǒng)的光軸共軸安裝，它被定位在由光導(dǎo)的末端或投射端朝向被觀測(cè)物發(fā)射照明光的光路中，以使由光導(dǎo)4發(fā)射的光可能投射到被觀測(cè)物觀察區(qū)的鄰接面上。此外，一個(gè)圓形的，并有與第一偏振片9的偏振面正交的第二偏振片12，它與第一偏振片9組合起來(lái)，并被放在第一偏振片9的中心孔中，將第二偏振片12定位在由被觀測(cè)物6所反射的光的光路中。在第一和第二偏振片9和12組合件的朝向被測(cè)物的側(cè)面上，有與第二偏振片12鄰接在一起的液晶元件13，使之充當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)偏振元件或偏振片的偏振面的轉(zhuǎn)動(dòng)元件。A、C振蕩器17通過(guò)透明電極14，外電極15(圖4)，并通過(guò)導(dǎo)線16(圖2)連接到液晶元件13上，以施加D、C電壓來(lái)控制整個(gè)液晶材料(下面述說(shuō))的偏振面轉(zhuǎn)動(dòng)。將在下面對(duì)振蕩器17作出說(shuō)明。
第一和第二偏振片9和12的組合裝置和液晶元件13配合以構(gòu)成如圖3(a)-3(c)那樣，以分離元件表示偏振盤(pán)19。更確切地說(shuō)，圖3(a)是說(shuō)明偏振盤(pán)19裝配前的分解斷面圖，圖3(b)是裝配后的盤(pán)19的垂直斷面圖;而圖3(c)是從偏振片一側(cè)觀察的盤(pán)19裝配后的正視圖。
液晶元件13，如圖4所示，包括兩片玻璃材料或類似材料制成的透明片20和一插在透明片20之間的向列型液晶21。透明電極14安裝在液晶21的每個(gè)面上，它是由氧化，氧化等材料制成的。透明電極14分別與相應(yīng)的外電極15連接，然后，外電極通過(guò)導(dǎo)線16連接至A、C振蕩器17。振蕩器17連接控制開(kāi)關(guān)22，它使從A、C振蕩器17給出的A、C電能供給透明電極14，以對(duì)液晶21兩端施加A、C電壓?？看耍壕г?3就迅速地控制第二偏振片12的偏振面轉(zhuǎn)動(dòng)到某矢量方向。此外，采用施加電壓的控制有利于偏振面轉(zhuǎn)動(dòng)角度的調(diào)整。以某種方法在透明電極14之間通以A、C電流，使相位彼此相反也是可能的，這意味施加于液晶21兩端的電壓平均值為零，這將有助于延長(zhǎng)液晶21的壽命。
在所說(shuō)的實(shí)施例中，不必要求將A、C振蕩器17和控制開(kāi)關(guān)22直接裝在攝象頭上，它們可以通過(guò)導(dǎo)線16連接到攝象頭上。在這種情況下，可以對(duì)它們進(jìn)行遙控操作。A、C振蕩器17的振蕩頻率可方便地調(diào)節(jié)到300Hz和50KHz之間，當(dāng)振蕩器頻率調(diào)到60Hz那樣低時(shí)(這是監(jiān)視器TV的輸出頻率)，在TV監(jiān)視器上所顯示的圖象會(huì)有差拍。將頻率調(diào)到50KHz以上時(shí)并不會(huì)顯示出任何有益的效果，反而會(huì)造成功耗的增加。因此，頻率最好調(diào)在1KHz左右。從制造振蕩器17的觀點(diǎn)來(lái)說(shuō)，也是相對(duì)容易的。
由于液晶元件13易于小型化，所以可使攝象頭根據(jù)使用需要做成合適的尺寸。
在液晶21的位置處可以用一種通過(guò)電處理的方法而能使偏振片的偏振面轉(zhuǎn)動(dòng)的材料來(lái)代替，例如用PLZT來(lái)代替。具體說(shuō)，PLZT是一種含有鉛(pb)、鑭(La)、鋯(Zr)和鈦(Ti)的氧化物材料，它是一種在壓力下將粉末狀的氧化物經(jīng)過(guò)燒結(jié)后制成的透明晶體，當(dāng)受到電處理時(shí)，PLZT的偏振特性就發(fā)生變化。另外，一種當(dāng)施加磁力時(shí)就能使偏振片的偏振面轉(zhuǎn)動(dòng)的材料也可以用于為相同目的的液晶21所處的位置上。
第二實(shí)施例的其余部分實(shí)際上可以用與第一實(shí)施例相同的方式來(lái)構(gòu)成。
為了對(duì)被觀測(cè)物6的觀察區(qū)作檢測(cè)，實(shí)際上可以用與第一實(shí)施例相同的方法對(duì)第二實(shí)施例的攝象頭進(jìn)行操作。為此，將目標(biāo)接觸件7緊靠到觀察區(qū)的表面上。
然后，由光源(未圖示)發(fā)出的照明用光通過(guò)光導(dǎo)4的光纖5，從光學(xué)放大系統(tǒng)2的周邊出射，光通過(guò)位于光路中的第一偏振片9，使之形成線性偏振，具有特定矢量方向的偏振面，作為照明，該偏振光均勻地投射到觀測(cè)物6的觀察區(qū)的鄰接表面上。將引起光在表面上的反射，該反射光，如上所述，由于其通過(guò)偏振片9起偏，所以是具有特定矢量方向偏振面的線偏振光。一部分偏振光通過(guò)鄰接面到達(dá)被觀測(cè)物6的內(nèi)部，并在其內(nèi)部受到反射。因此，光在鄰接面上變成圓偏振光，在與鄰接面的形狀相對(duì)應(yīng)的每個(gè)方向中都有一偏振面。鄰接面上反射的線偏振光和被觀測(cè)物內(nèi)部反射的圓偏振光被引導(dǎo)至液晶元件13。如果沒(méi)有從振蕩器17施加電壓，則液晶元件13使反射光的偏振面方向按某個(gè)予定的角度轉(zhuǎn)動(dòng)，只有偏振面與線偏振的矢量方向相同的反射光可以允許透射通過(guò)第二偏振片12，并通過(guò)光學(xué)放大系統(tǒng)2到達(dá)攝象元件3。
另一方面，當(dāng)由振蕩器17施加電壓時(shí)，反射光的偏振方向不產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，由于反射光沒(méi)有改變規(guī)定的偏振方向而保持著線性偏振光偏振方向的狀態(tài)通過(guò)液晶器件13透射，所以反射光不能透過(guò)第二偏振片12。于是，只有在被觀測(cè)物內(nèi)部所反射的那部分光，那些消除了在被觀測(cè)物的鄰接面上反射的具有一定矢量方向偏振面的光，透過(guò)第二偏振光12，并被引導(dǎo)通過(guò)光學(xué)放大系統(tǒng)2到達(dá)攝象器件3。
因此，這將表明，第二實(shí)施例的攝攝象頭，按要求有選擇地，或是提供含有在被觀測(cè)物鄰接表面6的反射光的攝象器件的輸出，或是提供從觀測(cè)表面上消除了反射光的攝象器件的輸出。所說(shuō)明的實(shí)施例可以通過(guò)振蕩器17的開(kāi)關(guān)控制而使這種選擇得以同時(shí)執(zhí)行。從而，可以不需要保持被觀測(cè)物6的穩(wěn)定必要性，就可使在表面上有反射光的鄰接面圖象和沒(méi)有反射的光的圖象實(shí)質(zhì)上能同時(shí)觀察到。這就使得攝象頭可以與一個(gè)取得電圖象的裝置，例如圖角處理裝置，圖象錄制裝置等結(jié)合起來(lái)，以便對(duì)有反射光的被觀測(cè)物6的觀察表面的圖象和沒(méi)有反射光的圖象可以在小于10微秒的時(shí)間差內(nèi)同時(shí)獲得。
在這種情況下，雖然用具有觀測(cè)物6的觀察區(qū)的鄰接面上反射光的攝象器件的輸出簡(jiǎn)化了對(duì)非平滑表面的觀察，但是它不能使表面的顏色等進(jìn)行清楚的觀察。然而，在液晶器件13施加一電壓，使得觀察區(qū)表面上的反射光得以從圖象上消除，從而利用清晰觀察到的表面的顏色來(lái)確保對(duì)觀測(cè)物體的觀察。
在第二實(shí)施例中，第一和第二偏振片9和12的布置可以采用任何合適的方式，只要使第一偏振片9被定位在投射光的光路中，而第二偏振片12被定位在反射光的光路中即可。
圖5(a)和5(b)表示本發(fā)明攝象頭的第三實(shí)施例，這樣的構(gòu)成以便消除被觀測(cè)物觀察區(qū)表面上反射的光，但是沒(méi)有使用如第二實(shí)施例中所用到的液晶器件。
在第三實(shí)施例中，如圖5(a)和(b)所示，位于投射光光路中第一環(huán)形偏振讓9用樞軸支持在一個(gè)圓筒形的目標(biāo)接觸件7上，使它可沿樞軸繞攝象頭的光軸移動(dòng)。目標(biāo)接觸件7套在有齒輪24的圓周件上，一部分輪齒外露。齒輪24通過(guò)付齒輪25連接到位于透鏡管1外的馬達(dá)23，借助馬達(dá)可以轉(zhuǎn)動(dòng)。設(shè)置在反射光光路上的第二偏振片12位于安裝圓筒10的開(kāi)口11中。第三實(shí)施的其余部分可以用實(shí)質(zhì)上與第一實(shí)施例相同的方式構(gòu)成。
在第三實(shí)施例的攝象頭中，由光源(未圖示)產(chǎn)生或發(fā)射的照明用光通過(guò)光導(dǎo)4被導(dǎo)向第一偏振片9，光通過(guò)偏振片9成為線偏振光。當(dāng)借助馬達(dá)23使第一偏振片9轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，受線性偏振并然后導(dǎo)向觀察區(qū)鄰接面的光的偏振面矢量方向隨第一偏振片9轉(zhuǎn)動(dòng)而變化。具有改變著矢量方向的線偏振光被鄰接面反射，而圓偏振光在被觀測(cè)物內(nèi)部被反射，并一起被導(dǎo)向第二偏振片12。
第二偏振片12只讓那部分具有特殊方向的被觀測(cè)物內(nèi)部反射的圓偏振光通過(guò)，它也確保只是被觀測(cè)物表面所反射的線偏振光的那部分具有特定方向的矢量分量才能通過(guò)。
因此，應(yīng)注意到，第三實(shí)施例的攝象頭使被觀測(cè)物鄰接面上部分反射光，即那些導(dǎo)向攝象器件的反射光得到降低，由此給出了一種圖象，在該圖象中，被觀測(cè)物觀察區(qū)表面的反射光減少了。
圖6(a)和6(b)表示本發(fā)明攝象頭的第四個(gè)實(shí)施例，它適于消除被觀測(cè)物6的觀察面上的反射光，但沒(méi)有使用實(shí)施例二所用的液晶器件。
在第四個(gè)實(shí)施例中，裝在投射光光路中的第一環(huán)狀偏振片9固定在目標(biāo)接觸件7上，使其中心和攝象頭的光軸一致，而處于反射光路中的第二偏振片12支承在裝配圓筒10的開(kāi)口11上，它蓋住開(kāi)口11并可在垂直于光軸的方向上滑動(dòng)。第二偏振片12包括偏振片部件12a和透明的偏振片部件12b的組合件。偏振部件12a容許與通過(guò)第一偏振片9的線偏振光成一定角度方向的線偏振光通過(guò)，而透明的偏振片部件12b容許與通過(guò)第一偏振片9的線偏振光相同方向的線偏振光通過(guò)，或者是讓沒(méi)有任何偏振性的光通過(guò)。第二偏振片12有一位于其側(cè)邊的導(dǎo)軌件27，它外伸到目標(biāo)接觸件7的外面，并靠彈簧29與通過(guò)位于透鏡筒1外的馬達(dá)23驅(qū)動(dòng)的凸輪26保持恒定的彈性接觸。本實(shí)施例中，透明偏振片部件12b的使用，使具有反射光的圖象和沒(méi)有反射光的圖象之間的亮度得以有效的降低。
第四實(shí)施例的其余部分實(shí)際上與第一實(shí)施例相同。
第四實(shí)施例的攝象頭中，由光源(未圖示)發(fā)射的照明光通過(guò)光導(dǎo)4射向第一偏振片9，成為線性偏振光。當(dāng)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)23時(shí)，第二偏振片12的12a和12b部件就在垂直于反射光光路的平面中往復(fù)運(yùn)動(dòng)，以使偏振部件12a和12b交替地進(jìn)入光路。這樣的安排使得通過(guò)偏振片9而然后在被觀測(cè)區(qū)6的觀察面上反射的線性偏振光的透過(guò)比率降低，以便消除了被觀測(cè)物鄰接表面上所反射的大部分反射光可能被導(dǎo)向到攝象器件，從而獲得一種圖象，在圖象中鄰接面的反射光大大地得到減少。
本發(fā)明上述的各種攝象頭，可以獲得由所選擇的放大光學(xué)系統(tǒng)所確定的，具有滿意放大率的圖象。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，上述所有實(shí)施例可以使得圖象放大50到200倍。
由此可見(jiàn)，本發(fā)明的攝象頭有選擇地提供一種攝象器件的輸出，即，或是伴隨有被觀測(cè)物觀察區(qū)表面上的反射光的，或是實(shí)際上減少或沒(méi)有這種反射光的。而且，本發(fā)明的攝象頭能使輸出作瞬時(shí)的改變，從而本發(fā)明免去了需要保持目標(biāo)穩(wěn)定性的必要，使得伴隨有被觀測(cè)物表面反射光的圖象和降低或沒(méi)有這種反射光的圖象有可能同時(shí)觀察到。
而且，伴隨有被觀測(cè)物的觀察區(qū)表面反射光的攝象器件的光輸出能夠提供一種容易實(shí)現(xiàn)任何表面不均勻度的觀察的圖象，反之，降低了反射光的攝象器件的輸出，使被觀測(cè)物表面的顏色能夠得到清楚而準(zhǔn)確的觀察。因此，本發(fā)明的攝象頭使諸如皮膚、頭發(fā)、人體毛細(xì)管的狀態(tài)、皮膚變色，皮膚中色素沉積，病變狀態(tài)等觀察目標(biāo)得以容易地診斷，以便定量地進(jìn)行皮膚色素沉積的診斷，灰色頭發(fā)的診斷，皮屑的檢查等。另外，本發(fā)明的攝象頭可廣泛地用于各種工業(yè)領(lǐng)域中對(duì)產(chǎn)品的細(xì)微裂痕或表面不均勻性作檢查，從而對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量進(jìn)行控制。
權(quán)利要求
1.一種攝象裝置的攝象頭包括的透鏡管(1)；透鏡管(1)中的光學(xué)系統(tǒng)(2)；位于透鏡管(1)中的用于攝取通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)(2)所產(chǎn)生的光學(xué)圖象的攝象元件，和在透鏡管(1)中的繞光學(xué)系統(tǒng)(2)的光軸成環(huán)形設(shè)置的光導(dǎo)(4)，用于將光源所供給的照明光通過(guò)光導(dǎo)(4)的投射端射到被觀測(cè)物的觀察表面上；其特征是一塊有預(yù)定偏振面的第一偏振元件(9)，裝在由光導(dǎo)(4)的投射端射到被觀測(cè)物的投射光的光路中；一塊有予偏振面的第二偏振元件(12)，設(shè)置在被觀測(cè)物反射的射向攝象元件(3)的光路中；以及為改變第一和第二偏振元件(9)，(12)的偏振面相互關(guān)系的操作裝置。
2.一種按權(quán)利要求1所述的攝象頭，其特征是操作裝置包括為使偏振片(9，12)之一繞光軸轉(zhuǎn)動(dòng)以改變偏振面關(guān)系的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置(7，23，24，25)。
3.一種按權(quán)利要求1所述的攝象頭，其特征是操作裝置包括一個(gè)導(dǎo)軌裝置(26，27，29)，用于使至少一個(gè)有與第一偏振片(9)的偏振面正交的預(yù)定偏振面的第二偏振片(12)可往復(fù)地進(jìn)入反射光的光路。
4.一個(gè)按權(quán)利要求1所述的攝象頭，其特征是第二偏振片(12)包括偏振片(12a)和透明的偏振片部件(12b)，借助于導(dǎo)軌裝置(26、27、29)使它們交替地進(jìn)入反射光的光路中。
5.一個(gè)按權(quán)利要求1所述的攝象頭，其特征是第二偏振片(12)有一個(gè)與第一偏振片(9)的偏振面正交的預(yù)定偏振面，其中，轉(zhuǎn)動(dòng)裝置(13)裝在第一或第二偏振片的側(cè)面，朝著被觀測(cè)物，而用來(lái)使偏振片之一的偏振面相對(duì)于另一個(gè)偏振片的偏振面轉(zhuǎn)動(dòng)。
6.一種按權(quán)利要求5所述的攝象頭，其特征是轉(zhuǎn)動(dòng)裝置(13)包括一個(gè)液晶器件。
7.一種按權(quán)利要求5所述的攝象頭，其特征是轉(zhuǎn)動(dòng)裝置包括一個(gè)PLZT器件。
全文摘要
一種攝象裝置的攝象頭，能使被觀測(cè)物(6)的觀察區(qū)具有均勻照度的照明，又能防止觀察區(qū)上光的反射對(duì)觀察區(qū)圖象產(chǎn)生有害的影響，在從光導(dǎo)(4)的投射端射到被測(cè)物的光的光路中，裝有預(yù)定偏振面的第一偏振片9，而在被觀測(cè)物所反射的，并射向攝象器件(3)的光路中裝有另一個(gè)具有預(yù)定偏振面的第二偏振片(12)，改變第一和第二偏振片的偏振面相互關(guān)系，以提供一種在被觀測(cè)物的表面上或是包括有或是沒(méi)有反射光的圖象。
文檔編號(hào)G02B21/12GK1044884SQ90101410
公開(kāi)日1990年8月22日 申請(qǐng)日期1990年2月3日 優(yōu)先權(quán)日1989年2月4日
發(fā)明者山本正男 申請(qǐng)人:三菱化成株式會(huì)社, 斯卡拉株式會(huì)社